智能電⽹的定義

透視智能電⽹

提要：智能電⽹的定義(yi)

為(wei) 了提高智能電網的透明度，有必要提供⾼質量和基本測量數據的最⼤靈活性連接。為(wei) 此，正確定義(yi) 智能電網尤為(wei) 重要。這對於(yu) 避免使用者和供應商之間的誤解⾄關(guan) 重要。

因此，Camille Bauer和她的合作夥(huo) 伴⽹絡致力於(yu) 智能電⽹的基本定義(yi) ，例如瑞⼠聯邦能源局所描述的：“智能電⽹是⼀種電⽓係統，通過結合測量與(yu) 數字信息和通信技術，智能地確保各種具有不同需求特征的能源交換。這種係統應該考慮到所有市場參與(yu) 者和社會(hui) 的需求。因此，係統的使用和運⾏可以不斷優(you) 化，以提⾼效，最⼤限度地降低成本和環境影響，並充分保證供應的質量和安全性。”

可擴展和時間同步的測量係統涵蓋了⼀切

傳(chuan) 統上，每個(ge) 3P（L1-L2-L3）或3PN（L1-L2-L3-N）係統需安裝⼀個(ge) 測量負載流量的電流互感器或者羅氏線圈。對於(yu) ⼀個(ge) 有8個(ge) 負載（饋線）的係統，如果需要獲取智能電網所需的測量數據，則意味著必須使⽤8套測量設備。安裝⼯作量（例如8 x 4路電壓和電流的測量輸⼊，8 路電源電壓，8 路測量設備和配件的成本，8 路安裝工作等）以及安裝空間將會(hui) 是個(ge) 大問題。

最後但並⾮最不重要的是，該結構下也會(hui) 給IT基礎設施帶來沉重負擔，因為(wei) 不僅(jin) 要建立完整的Modbus RS485⽹絡，還要管理許多新的IP地址。此外，⽹絡保護、連接和設備管理也將帶來巨大的工作量。此外，必須確保使⽤所有測量設備和所有測量通道上的時間同步。如果您這時還想將電能質量（例如根據EN50160標準）或電能事件監視器放⼊上⽂係統中，那麽(me) 成本和⼯作量將超出控製。

在LINAX PQ5000CL係統中，⼀切都集成到⼀個(ge) 係統中。它通過電流鏈路模塊實現電流測量的可擴展性，再結合基本單元中A類計量認證的電能質量監測功能。可以說是計量指南針。在擴展步驟中，電流鏈路模塊的每個(ge) 電流通道仍將相對於(yu) 電壓事件進⾏時間同步。這意味著每個(ge) 電壓事件都可以⽤電流/通道查看和分析。因此，IT基礎設施的負擔最⼩，因為(wei) 隻有⼀個(ge) 參與(yu) 者作為(wei) 數據集中器接管了所有測量數據的整合和通信。別忘了，設備層⾯的⽹絡保護，為(wei) ⽹絡運營的整體(ti) ⽹絡安全做出了重⼤貢獻。

⽆間隙測量（零盲）

得益於(yu) 高采樣率（18kHz（U）/54kHz（I）），⼏乎沒有任何東(dong) ⻄是隱藏的，甚⾄快速波動也隨時都能無間隙記錄。這對於(yu) 提供具有⾼性能和真實數據的⾃動化（例如數字電網管理），或在智能電網中創造的透明度尤為(wei) 重要。在這⾥，測量數據傳(chuan) 輸到基本單元，從(cong) 那⾥將合並測量數據傳(chuan) 輸到並⾏或更⾼級別的係統。

⾃動切換範圍，最⾼可達20000A

根據“Factor20技術”，每個(ge) 電流鏈路模塊（3P或3PN）都可以在典型額定電流範圍線路中單獨使⽤。因此，額定電流按當前鏈路模塊⾃動分類為(wei) “400A/1’000A的IN1（典型/最⼤）”和“IN2（典型/最⼤）為(wei) 8’000A/20’000A”。這意味著每個(ge) 模塊可以運⾏，最⾼可達20'000A。這得益於(yu) 集成在電流鏈接模塊中的⾃動範圍切換功能的幫助。這種類型的功能使得電流鏈路係統適用於(yu) 各種不平衡甚⾄對稱負載的額定電流和實際負載上。

沒有基本電流測量的示例（主要⽤於(yu) EN5160合規性）

變體(ti) 1：⽤於(yu) 現場牆壁安裝（包括電源電流鏈路模塊）

變體(ti) 2：頂帽導軌安裝（僅(jin) 限電源電流鏈路模塊）

通過電流鏈路模塊進⾏基本電流測量示例

信號概念在同軸線上被證明了無數次

同軸電纜是同⼼結構的兩(liang) 極電纜。它們(men) 包含⼀個(ge) 內(nei) 導體(ti) （也稱為(wei) 線芯），內(nei) 導體(ti) 在恒定距離上被空⼼圓柱形外導體(ti) 包圍。外導體(ti) 保護內(nei) 導體(ti) 免受輻射幹擾。同軸電纜適⽤於(yu) 傳(chuan) 輸幾KHz到幾GHz的頻率範圍的寬帶信號。

由於(yu) 其物理特性和簡單性，同軸電纜⾮常適合可擴展的電流鏈路技術。⾼頻信號傳(chuan) 輸⼲淨⾼效。此外，來⾃外部的⼲擾和對外的⼲擾都很好地屏蔽了。同軸技術還使設置最⼤總⻓度為(wei) 20⽶的環形線作為(wei) “準總線”成為(wei) 可能，這反過來⼜⼤⼤減少了布線⼯作量。因此，電流鏈路模塊的輔助電源和信號傳(chuan) 輸在⼀根電纜中。這消除了將許多令⼈困惑的單個(ge) 電纜輸⼊配電櫃的必要性。與(yu) 此同時，對現有的IT基礎設施沒有額外的負載。未經授權的訪問（例如⽹絡攻擊）由於(yu) 環形總線也變得不可能。

與(yu) 更⾼級別和並⾏係統靈活連接

智能電網的⼀個(ge) 主要挑戰是始終與(yu) 現有係統保持良好連接。⼀⽅⾯，通信協議本身很重要，另一方麵，數據類型也很重要，即哪些測量結果真正相關(guan) 。最後但不是最不重要的是，還有數據獲取或數據推送問題。LINAXPQ5000CL係統通過IEC61850協議提供了連接的可能性。為(wei) 此，每個(ge) 電流鏈接模塊將大約32個(ge) 測量數據按照1/s

的速度推送給上級係統。它可以保存數據請求，從(cong) ⽽緩解IT係統。

然⽽，並⾮每個(ge) 控製係統都已擁有IEC61850協議。因此，LINAX PQ5000CL還⽀持Modbus RTU和Modbus TCP/IP等經過驗證的協議。由於(yu) 智能電⽹的實現通常在特定的電⽹管理係統中完成（例如Venioses Energy Solution、Fichtner DigitalGrid等），因此MQTT等協議在沒有⽹關(guan) 的情況下實現直接通信變得更加重要，該功能將於(yu) 2023年添加。LINAX PQ5000CL係統還支持通過REST API傳(chuan) 輸測量數據。

智能電⽹中的透明度

現場綜合⽹絡保護

⽹絡安全，特別是在關(guan) 鍵基礎設施中，⾄關(guan) 重要。⽬前，據報道，不僅(jin) 在特定地區，各地的網絡攻擊都在增加，破壞性⼯作速度也更快（例如勒索軟件Lockbit 3.0等）。這就是為(wei) 什麽(me) 任何不受保護的訪問（例如局域⽹端⼝、USB端⼝、SD端⼝等）都存在潛在⻛險。不同測量設備的連接也是如此。不管是通過IT還是通過HMI。想象⼀下，許多低電壓測量數據被無意或無意地操縱了，結果造成了數據的混亂(luan) 。

為(wei) 了抵消這⼀點，特定的保護機製被直接植入到測量儀(yi) 器中。根據IEC61850安全協議映射保護機製，HTTPS、審計⽇誌（⽇誌的所有操作）、數據記錄器、各級訪問授權（RBAC）、客戶端⽩名單和數據都傳(chuan) 輸到syslog服務器。此外，可以考慮通過VPN⽹關(guan) 進⾏⽆線通信。

隻需擰到牆上

LINAX PQ5000CL係統可以通過傳(chuan) 統的方式安裝在控製櫃中的DIN導軌上。然⽽，現有係統中往往沒有更多的空間，而安裝新控製櫃往往讓事情變得更加複雜。那麽(me) ，為(wei) 什麽(me) 不簡單地將底座單元擰到牆上呢？正是在這種情況下，基礎單元和所有線纜包括電流鏈路模塊電源線都安裝在防塵IP23外殼中。安裝，連接，完成。如此簡單！

快速推出

電流鏈路係統不僅(jin) 考慮了極⾼的測量和數據性能，還考慮了簡單的硬件安裝和軟件集成。完整的電流測量技術可以在不影響係統運⾏情況下進行安裝。電流鏈路模塊通過非侵入性的羅氏線圈測量技術確保平穩⽽安全的安裝。由於(yu) 同軸環形總線電纜，⽆需額外昂貴的安裝⼯作。尤其是因為(wei) 電流鏈路模塊還通過環形總線電纜提供必要的⼯作電壓。如果您也選擇IP23外殼中的集成選件，則甚⾄不需要控製櫃中增加布線。由於(yu) 基本設備已經起到了數據集中器的作⽤，因此IT係統的負擔也大大減少。