運用工業物聯網保護電力網

August 29, 2019 Georganne Benesch

工業物聯網, IIoT, 智慧電網, 邊緣運算, AI

氣候的轉變帶動了全球對重新塑造能源系統的需求。其中一種正在進行的方式,就是將再生能源與間歇性能源連接至電力網。

但加入這些能源也可能會帶來全新風險。公用事業想要支持再生能源,但不希望影響到電力網路的控制。這代表變電所自動化系統必須具備彈性,能夠管理舊型裝置。

舉例來說,芬蘭正設法在應付猛烈冬季風暴的同時加入再生能源,這會導致長期停電。為了防止這種情況發生,公用事業正在鋪設地底纜線,因此必須更新變電所自動化設備。

除此之外,芬蘭政府也已推行相關法規,要求公用事業確實改善電力網的安全性。公用事業要如何因應這些挑戰,同時防止設備與營運的成本增加呢?

有一家公用事業採用了工業物聯網技術

Caruna 是芬蘭最大的配電營運商,他們正在努力滿足現在與未來的各種需求。該公司實施了各種計畫,改善其電力網的安全性、可靠性以及彈性。光是在 2018 年,他們就鋪設了 6,300 公里的地底纜線,確保極端冬季氣候中的電力輸送。

在部署地底纜線時,其中一項挑戰是精確偵測接地故障。對公用事業營運商來說,在配電系統中找出高阻抗故障一直都是一項挑戰。Caruna 原本透過傳統繼電器來監控和找出故障,但所獲得的成果好壞參半。

為了解決這個問題,Caruna 與 ABB 攜手合作,嘗試將 ABB Ability Smart Substation Control 與防護解決方案 (SSC600) 運用在他們的 Noormarkku 變電所中。採用 SSC600 系統後,Caruna 改進了精確性,能夠找出間歇性接地故障的位置(影片 1)。

 

影片 1. Caruna 部署 ABB Ability Smart Substation Control 解決方案。

 

ABB 開發繼電器防護演算法,無需變更現有系統即可運作。SSC600 控制器實現了這樣的技術,將功能集中在現有的繼電器上。

該解決方案運用 ABB Abilitycloud 服務來管理新舊防護與控制功能的組態及升級。就像許多公用事業,Caruna 也擔心雲端服務可能會增加網路安全性的風險,並可能會削弱網路的可靠性。

此系統符合國家專屬的安全性標準,透過安全連線連接至 Ability 雲端服務。此系統具備多重防護,從 Intel® Hardware-Enabled 安全性到 ABB 軟體,因此能夠消除公用事業的疑慮。

可透過遠端韌體更新來增加新功能。從此不再需要前往多個遙遠的現場更換裝置或派駐技術人員。此外,將多個繼電器整合到單一 SSC600 控制裝置,亦可降低複雜性。

結果無庸置疑:Caruna 獲得了更好的資料,讓他們能快速偵測發生故障的位置。這樣的功能有助於減少停電時間並提高生產力,營造更好的社區關係。最後,客戶能享有更高的安全性,也更滿意他們的公用事業供應商。

採用 Intel® 技術的變電所控制

強固耐用的 SSC600 採用 Intel® 技術,是公用事業解決方案的核心。控制器的設計可因應各種防護應用,並將變電所設備的控制與監控能力集中在單一機箱(圖 1)。

SSC600 集中設備監控與管理能力
圖 1。SSC600 集中設備監控與管理能力。

ABB 全球產品行銷經理 Marco Nunes 表示:「與 Intel 合作讓我們能確保擁有強大的 CPU 技術,以支援所需的效能需求,」「Intel 讓我們確定系統能支援我們的需求。」

SSC600 透過 IEC61850 通訊協定來提供斷路器與相關設備的測量與 I/O 值。將變電所內的所有訊號數位化,使得 SSC600 能夠收集這些資料,並作為集中式防護、控制和區域性 HMI 裝置。

為了提供防護,變電所內的任何裝置都可使用範例資料。亦可透過在防護與控制裝置上虛擬配線,來設計新邏輯。這能減少百分之 90 的實體配線需求。

Nunes 表示:「此系統能發揮 IEC61850 的所有潛能,運用在裝置間廣播訊息的完整功能。」

邊緣到雲端的軟體與服務

Ability 雲端平台為系統部署提供彈性的 SaaS 數位服務措施。一系列應用與服務套件都是為了滿足各種規模的供應商需求而量身打造。

這些服務有助於盡可能提高系統效能與延長資產使用壽命,降低營運風險與整體成本。舉例來說,基本的服務可能包括:

  • 可將處理程序停機時間降到最低的個人化支援
  • 防護和控制資產的分析與監管能力
  • 維護排程
  • 升級與延長保固
  • 額外的工程支援
  • 自訂生命週期管理服務

而在未來,他們將會進一步整合 SSC600 與 ABB Ability 雲端服務。舉例來說,從網路組態到裝置所收集到的重要性與故障資料將會即時進行分析。

透過邊緣與雲端的人工智慧 (AI) 能力,讓解決方案找出能改善系統營運的方法。Nunes 表示:「一些公用事業想要根據即時資料分析來自動化設定,」「這需要經過一段時間的資料收集與分析,才能產生最佳化的建議。」

Nunes 簡單地總結:「當我們開始說明在相同的裝置中整合進階防護功能、集中化邏輯,以及本地 HMI 的概念時,就掌握了成功。」

作者簡介

Georganne Benesch

Georganne Benesch is the Senior Content Editor and Writer for insight.tech. Before this she was an independent writer, authoring blogs, web content, solution guides, white papers and more. Prior to her freelance career Georganne held product management and marketing positions at companies such as Cisco, Proxim and Netopia. She earned a B.A. at University of California at Santa Cruz.

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