In der heutigen High-Tech-Welt wird sich zwangsläufig alles ändern, und die Elektrizitätsindustrie muss sich damit ändern, um nicht obsolet zu werden und zurückgelassen zu werden. Ingenieure stehen immer unter dem Druck, Geld zu sparen, Konstruktionen zu verbessern und effizientere Systeme zu bauen. Einerseits ist es ein Muss, aber es ist wichtig, dass die Elektrizitätsindustrie alle Vorteile der Technologie nutzt, auch die fortschrittlichste Technologie.
Fortgeschrittene Technologie
Viele innovative Technologien können als wilde Ideen, skurril oder sogar in der Cloud betrachtet werden. Fortschrittliche Technologie nimmt viele Formen an. Einige sind alte Technologien, bewegen sich aber in eine neue Richtung, andere sind auf dem neuesten Stand der Technik und einige sind noch auf dem Reißbrett, können aber jederzeit bereit sein, die Dinge umzudrehen.
Schauen wir uns einige der Fortschritte in der Technologie für erneuerbare Energien an, die in den letzten Nachrichten beschrieben wurden. Dachpaneele sind im Handel mit Photovoltaik (PV) -Eigenschaften erhältlich, was sie zu kleinen Solarmodulen macht. Produktentwickler testen Kleidung mit fotoelektrischen Eigenschaften vor Ort, um Geräte mit Strom zu versorgen, die viele Menschen täglich tragen. Die Forschung an der PV-Sprühschicht ist im Gange, bei der jede Oberfläche als Stromquelle in die richtige Richtung gedreht wird.
Das obige Verfahren funktioniert für die Entwicklung der Elektrizitätsindustrie, in der das Umspannwerk seit vielen Jahren im Mittelpunkt dieser Entwicklung steht. Früher, aber vor nicht allzu langer Zeit, galten Metalloxid-Blitzschutzkonstruktionen als seltsam, extrem und unglaublich. Die Vorstellung, dass es möglich war, den Isolationsgrad zu reduzieren, indem ein Gerät verwendet wurde, das Objekte enthielt, die damals wie Ringe aussahen, war unglaublich und beunruhigend, aber jetzt zweifelt niemand mehr daran Praktikabilität dieser Art von Ausrüstung. Die Veränderung in der Zukunft ist die treibende Kraft für die Entwicklung der Technologie und trägt dazu bei, dass das Umspannwerk besser funktioniert.
Die Größe ist wichtig
Eine bessere Isolierung ermöglicht eine immer größere weltweite Akzeptanz kompakter Umspannwerkkonstruktionen, da Energieversorger vor der Herausforderung stehen, Umspannwerkkapazität bereitzustellen. Druck in städtischen Gebieten bei engen Bodenverhältnissen. Durch die Kombination fortschrittlicher Technologie mit Materialien mit besseren Eigenschaften bieten Hersteller jetzt kompakte Geräte an. Das Design des luftisolierten Umspannwerks (AIS) wird dadurch verbessert und ist kompakter als je zuvor.
Diese innovativen AIS-Designs verwenden eine Reihe von Technologien wie: Transformator für optische Instrumente, Stromschienenisolator vom Stromabnehmertyp und Reduzierung des Phasenabstands durch Verwendung von Innovative Metalloxid-Tone reduzieren den Isolationsgrad. Die AIS-Designs verwenden auch innovative SF6-Leistungsschalter. Der Isolatorschalter von ABB (auch die Funktion eines Isolators) und Siemens Simobreaker verwenden eine gemischte Technologie, indem sie die Fähigkeiten des Isolators und des Leistungsschalters kombinieren. Die Leistungsschalter von Siemens Simover - auch als Leistungsschalter bezeichnet - verfügen über Stromwandler, Drehtrennschalter und Leistungsschalter, die alle in einem integriert sind.
Durch die Kombination der Gasisolationstechnologie (GIS) mit der Luftisolationstechnologie (AIS) kann viel Platz für das Umspannwerk eingegrenzt werden.
Es gibt auch eine Reihe von Hybrid-Umspannwerkkonstruktionen, die die GIS-Technologie (gasisolierte Umspannwerke) mit der AIS-Technologie kombinieren und so die Belegung der Umspannwerke weiter verringern. Diese Designs sind eine Kombination aus luftmontierten Außengeräten und gasisolierten SF6-Gehäuseschaltern. Diese gemischte Station ist eine wirtschaftlichere Alternative zu einer reinen GIS-Station, die für Standorte geeignet ist, die im Vergleich zu den Anforderungen des AIS etwas eng sind, aber groß genug für das Umspannwerk. Druckkombination. Die heutigen Umspannwerkdesigner verfügen über weitaus mehr Optionen und Werkzeuge als je zuvor.
Supraleitende Transformatorstation
Eine weitere Leistung, die die Konfiguration des Umspannwerks ändern kann, ist die Hochtemperatursupraleitungstechnologie (HTS). HTS ist seit vielen Jahren im Einsatz, beschränkt sich jedoch auf Pilotprojekte zum Testen von netzbasierten Anwendungen. Diese Anwendungen umfassen: Supraleitender magnetischer Energiespeicher (SMES), HTS-Kabel und HTS-Fehlerstrombegrenzungsvorrichtung, die jetzt in den elektrischen Systemen vieler Energieversorgungsunternehmen installiert sind. Macht.
Eines der jüngsten Pilotprojekte des US-Energieministeriums wurde im südkalifornischen Netz der Edison Electric Power Company (SCE) durchgeführt. SCE wird einen HTS-Mittelspannungstransformator im Umspannwerk Irvine, Kalifornien (USA), installieren. Der HTS-Transformator hat eine Nennleistung von 69 / 12,47 kV, 28 MVA und verfügt über integrierte Fehlerstrombegrenzungsfunktionen. Dies ist ein gemeinsames Projekt des US-Energieministeriums und der Industrie. Das Energieministerium finanziert das Projekt. Die Industrieseite umfasst Waukesha Electrical Systems, das Oak Ridge National Laboratory und SuperPower Inc.
HTS-Designkonzepte wurden getestet und als zuverlässig erwiesen. Eines der Implementierungsprobleme sind jedoch die Kosten. Bisher muss jede Anlage über ein kryogenes technisches Assistenzsystem verfügen. Was ist jedoch, wenn mehrere Kühlsysteme bei extrem niedrigen Temperaturen zusammengeführt werden? Es gibt Vorschläge für den Bau einer supraleitenden Unterstation mit unterschiedlichsten HTS-Geräten, jedoch mit einem einzigen Ultra-Niedertemperatur-Kühlsystem, das die gesamte Unterstation versorgt.
Forscher glauben, dass ein supraleitendes Umspannwerk effizienter sein wird, da es praktisch keine Verluste aufweist. HTS-Umspannwerke sind zuverlässiger, erfordern weniger Wartung und sind mit einem Gehäuse ausgestattet. Die Station benötigt außerdem weniger Bodenfläche - bis zu 70 % Reduzierung - und auch mehr Sicherheit. Dies passt sicherlich zur Definition einer innovativen Idee, die mit modernster Technologie entwickelt wurde, aber es wird einige Zeit dauern, um Skeptiker zu überzeugen.
Transformatorstation mit Internetprotokoll
Es sind nicht nur Außengebäude, die in den Visier der Technologie fallen. Vor einigen Jahren hat das Elektrizitätsunternehmen Seattle City Light (SCL - Washington State) das Umspannwerk-Steuerungssystem mit einem neuen Ansatz umgebaut. SCL ersetzt ein zentrales SCADA-System (Supervisory Control and Data Acquisition), das auf Remote Terminal Units (RTU) basiert, durch ein kommunikationsbasiertes Kommunikationssystem. Internetprotokoll (Internetprotokoll - IP). Dieses neue System sammelt mehr Informationen und ist flexibler als herkömmliche SCADA-Systeme.
Verbundstrukturen machen einen Unterschied in der Gestaltung von Umspannwerken
Dieses SCL-System verwendet einen Umspannwerksservercomputer mit einem Umspannwerk-PC SEL 3354 von Schweitzer Engineering Laboratories (Bundesstaat Washington), der auf der Anwendungssoftware Substation and Substation Explorer von SUBNET Solutions (Kanada) ausgeführt wird ). Das System verwendet auch den GarrettCom Company Switch (Kalifornien), um durch Kommunikation mit Umspannwerkgeräten mit intelligenten elektronischen Geräten (IED) verbunden zu werden. .
Die integrierte IP-basierte Technologie zur Steuerung von Umspannwerken wird stabil bleiben und die Anzahl der Anwendungen erhöhen. Vor kurzem haben Cisco (Kalifornien, USA) und Alstom (Frankreich) die Einrichtung einer Arbeitsgruppe angekündigt, die dieses IP-Netzwerk in Umspannwerkausrüstung und Steuerungssysteme integrieren soll. Das Team kombiniert Router und Switches, die den Netzüberspannungen von Cisco standhalten, mit den elektrischen Geräten von Alstom wie Isolatoren, Schutzrelais und Kondensatoren. Elektrische und digitale Steuerungssysteme gewährleisten den Betrieb all dieser Geräte. Alstom integriert jetzt die IPv6-kompatible Plattform von Cisco in seine Umspannwerkgeräte, um den Übergang von seriellen SCADA-Kommunikationsprotokollen zu echter Smart-Grid-Kommunikation zu erleichtern. IP.
Was passiert bei diesem Übergang, wenn die terrestrische Internetverbindung unterbrochen wird? Natürlich gibt es diesen Dienst nicht mehr, die Dinge könnten unterbrochen werden, aber eine weitere Technologie des 21. Jahrhunderts ist auf dem Weg. Die Internetverbindung über Satellit ist unabhängig von terrestrischen Leitungen. Mit Satelliten können Energieversorger ihre gesamten Systeme in einem einzigen Netzwerk abdecken. Dies ist ein großer Vorteil bei Revisionen, Modifikationen und Upgrades.
Wenn Sie noch einen Schritt weiter gehen, kann der künstliche Satellit für viele andere Dienste wie Überwachungskameras, Voice-over-IP-Telefondienste und Faxübertragung verwendet werden. Alle können gleichzeitig und effizienter durchgeführt werden.
Elektrische Zäune verhindern, dass Tiere sich lebenden Geräten nähern
Halbleiterbauelement
Leistungselektronische Komponenten sind in der Elektroindustrie seit vielen Jahren weit verbreitet. Hochspannungs-Gleichstromsysteme (HGÜ) und flexible Wechselstromübertragungssysteme (FACTS) sind nicht mehr neu. Viele Studien zur Anwendung der Leistungshalbleitertechnologie auf Halbleiterleistungsschalter und -transformatoren sind im Gange.
Viele Leute glauben, dass die Leistung aktueller Halbleiterkomponenten zu niedrig ist, nicht genug, um Leistungsschalter und Halbleitertransformatoren herzustellen, aber dies geschieht. Die Entwicklung von Halbleiter-Gleichstromleistungsschaltern schreitet voran. ABB arbeitet an der Entwicklung eines Hybrid-Halbleiter-Leistungsschalters, der Halbleiterkomponenten mit mechanischen Isolatoren für HGÜ-Netze verwendet, die in Europa vorgeschlagen werden.
Halbleitertransformatoren werden weltweit untersucht. Halbleitertransformatoren sind keine Trockentransformatoren mit Magnetkern. Es ist ein Spannungswandler ohne Eisen, Stahl oder Kupfer, wie er in herkömmlichen Geräten dieses Typs zu finden ist. Nach Meinung vieler an der Erforschung von Halbleitertransformatoren beteiligter Personen ist dies ein digitaler Router (Router) für das Netz. Es klingt ziemlich weit hergeholt, aber die Idee macht Sinn.
In Japan wurde das Digital Grid Consortium, eine gemeinnützige Organisation, gegründet, um diesen Halbleitertransformator zu entwickeln. Diese Gruppe umfasst ORIX Corp, NEC Corp. und nationale Instrumente. Es wird gemunkelt, dass mehrere japanische Hersteller von Elektrogeräten planen, sich dieser Gruppe anzuschließen.
Laut dem Bericht der Gruppe wird das Gerät Konstruktionen, die Stromwicklungen verwenden, durch AC / DC-Halbleiterwandler ersetzen. -to-AC). Diese Maschine wird vollständig mit der aktuellen Technologie hergestellt, befindet sich jedoch aufgrund der Kostenbeschränkung nur in der Forschungsphase und nicht in der Pilotprojektphase und wartet auf den Verkauf von technologischen Durchbrüchen. führt zu einer Verbesserung der Wirtschaftlichkeit der Ausrüstung.
Neue Vorschläge
Jeder weiß, dass Vögel, Schlangen und Eichhörnchen nicht lesen können. Unabhängig davon, wie viele "Dangerous High Voltage" -Schilder angezeigt werden, schließen diese Tiere weiterhin die Sammelschiene und andere unter Spannung stehende Geräte kurz, was zu einem Stromausfall führt. Zur Lösung dieses Problems sind derzeit mehrere High-Tech-Anwendungen auf dem Markt erhältlich.
Zusammengesetzte Säulen und Strukturen finden ihren Weg in das Umspannwerk. Zugegeben, langsam, aber die Wahrheit ist. Die Shakespeare Composite Structures Company (South Carolina, USA) entwickelt Sammelschienenstützen und isolierende Messerstützen in Umspannwerken. Laut der Firma Shakespeare Composite Structures können diese nervigen Tiere auf Glasfaserstützen springen, aber es ist viel weniger wahrscheinlich, dass sie den Boden kurzschließen und abstürzen. Die Glasfaser- und Verbundtechnologie wurde vor 50 Jahren eingeführt, gilt jedoch immer noch als fortschrittlich. Es dauert jedoch zu lange, bis diese Technologien das Umspannwerk erreichen.
Die TransGard Company (Pennsylvania, USA) bietet eine innovative Lösung für dieses Problem. TransGard hat eine sehr interessante Methode entwickelt, um zu verhindern, dass Tiere in die Station kriechen, kriechen und kriechen, indem sie mit elektrischen Zäunen aus Spezialbrettern umgeben werden. Panels werden um Geräte installiert, die das Versorgungsunternehmen schützen möchte. Die Rochester Gas & Electric Company installierte das System in allen Umspannwerken, was im Laufe der Jahre nur zu einem Stromausfall bei Tieren führte (siehe T & D World, Kolumnist). Electric Utility Operations, Ausgabe August 2012).
Für Vögel ist das Problem etwas komplizierter, aber es gibt bereits viele Produkte auf dem Markt. Insbesondere bietet das Unternehmen Bird-B-Gone (Kalifornien, USA) den Verkauf chemischer Sprühsysteme an, um Vögel und Kunststoffgerüste abzuwehren und zu verhindern, dass Vögel sich niederlassen. Aber es gibt ein großartiges Produkt der Technologie: Es ist ein System, das Soundtechnologie verwendet, die zuweilen und zu bestimmten Zeiten Gefahrenschreie und Greifvögel von über 22 verschiedenen Arten abgibt. Die Zeit wird zufällig ausgewählt. Bei dieser Sorte fühlen sich Vögel nicht immer wieder gleich. Im Gegenteil, die Geräusche stören sie und gehen dorthin, wo sie sich sicherer fühlen.
Transformatorstation anschließen
Die intelligenten elektronischen Geräte (IEDs), Mikroprozessoren aller Art und andere High-Tech-Geräte wurden für die optischen, drahtlosen und Ethernet-Technologien heutiger Umspannwerke entwickelt. . Diese Geräte sind in der Lage, Daten von mehreren Sensoren zu digitalen Kommunikationsverbindungen zu bündeln und diese Daten auf Unterstationsebene zu verwenden.
Kleine FACTS-Geräte (Kondensatorkompensation), die im Umspannwerk installiert sind, tragen zur Verbesserung der Stromqualität bei
Vielen Versorgungsunternehmen fällt es aufgrund der Anschlussmethoden schwer, Geräte innerhalb und außerhalb des Umspannwerks anzuschließen. Früher wurde hauptsächlich die Festverdrahtungstechnologie verwendet, aber Glasfaserkabel ändern die traditionellen Konzepte. Glasfaserkabel sind im Vergleich zu Co-Control-Kabeln auch eine kostengünstigere Methode zum Anschließen intelligenter Elektronik, Sensoren und Überwachungsgeräte.
Das Härten des Steuerkreises erfordert viel Arbeit und erfordert, dass ein Techniker jedes Steuerkabel mit dem System verbindet. Es dauert Hunderte von Stunden, um die Verbindung abzubilden, Kabel, Kabelgeräte, Testschaltungen zu installieren und Änderungen in den Fertigstellungszeichnungen aufzuzeichnen. Dieser Ansatz eignet sich für die früheren Bedingungen, in denen reichlich Arbeitskräfte vorhanden waren. In der heutigen Umgebung sind die Ressourcen jedoch begrenzt und sollten mit Bedacht eingesetzt werden.
Der Ethernet-Switch fungiert als Aufwärtsverbindung, um eine Hochgeschwindigkeitsübertragung zu ermöglichen und die Datenübertragungsraten zu erhöhen, die für die Verbindung von Steuerung, Schutz und Ausrüstung erforderlich sind zusammen. Es gibt viele verschiedene Arten von Datenpfaden - wie Steuerungs- und Testpfade, Datenüberwachungspfade und allgemeine Datenübertragungen -, die aufgrund realer Systeme nach Bedarf gespeichert oder bereinigt werden können. Show.
Multifunktionale Schutz- und Steuergeräte mit weicher Logik in Kombination mit Glasfaserkabeln ermöglichen eine Vereinfachung und Beschleunigung des gesamten Prozesses und erfordern viel weniger Arbeitsaufwand. Darüber hinaus bietet die Verwendung von Glasfaserkabeln viele inhärente Vorteile. Die Faser ist immun gegen elektromagnetische Störungen, so dass intelligente elektronische Geräte (IEDs) und Sensoren in sehr großen Entfernungen angeordnet werden können, mehrere Sensoren über eine einzige optische Faser und die Halterung kombiniert werden können Buchung ist auch einfacher.
Gemeinsam wechseln
In der heutigen High-Tech-Welt wird sich zwangsläufig alles ändern, und die Elektrizitätsindustrie muss sich damit ändern, um nicht obsolet zu werden und zurückgelassen zu werden. Ingenieure stehen immer unter dem Druck, Geld zu sparen, Konstruktionen zu verbessern und effizientere Systeme zu bauen. Einerseits ist es ein Muss, aber es ist wichtig, dass die Elektrizitätsindustrie alle Vorteile der Technologie nutzt, auch die fortschrittlichste Technologie.
Die Technologie wird ständig weiterentwickelt, weiterentwickelt und weiterentwickelt, was zu einer verbesserten Funktionalität und Qualität eines Geräts führt. Die Hersteller führen ständig neue Anwendungen digitaler Steuerungs- und Kommunikationssysteme ein. Transformatorstationen gelten heute als modern, aber irgendwann werden sich die Ingenieure und Techniker der Zukunft fragen, wie die Elektrizitätsindustrie ihren Strombedarf decken konnte solche veralteten Geräte.
Technologische Fortschritte inspirieren Umspannwerke der nächsten Generation zum kreativen Denken. Früher war der Umspannwerkingenieur durch den Mangel an Werkzeugen eingeschränkt, jetzt ist die Situation anders. Was uns jetzt mehr einschränkt, ist, ob wir bereit sind, es zu akzeptieren oder nicht. Die Elektroindustrie hat jetzt nicht nur eine Werkzeugtasche, sondern einen ganzen Werkzeugschrank, den sie nach Belieben verwenden kann.
