配電自動(dòng)化面臨兩大挑戰(zhàn)

配電自動(dòng)化是一項(xiàng)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸、控制技術(shù)、現(xiàn)代化設(shè)備及管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)，有助于提高供電可靠性，改進(jìn)電能質(zhì)量，向用戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，降低運(yùn)行費(fèi)用，減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。目前，配電自動(dòng)化被認(rèn)為是電網(wǎng)智能控制功能向配電方向的延伸和超越。

自動(dòng)化電網(wǎng)

過(guò)去的電力公司現(xiàn)在分成了發(fā)電和配電公司，雙方都紛紛在配電網(wǎng)上安裝智能電表，以及更改基礎(chǔ)設(shè)施。管理分布如此廣泛的設(shè)施同時(shí)也面臨不少挑戰(zhàn)：

一、安全

由于所有配電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施都必須能夠預(yù)防網(wǎng)絡(luò)攻擊，所以電網(wǎng)及其數(shù)據(jù)的安全性至關(guān)重要。

安全性是當(dāng)今先進(jìn)配電系統(tǒng)中討論最多的話(huà)題。討論往往集中在網(wǎng)絡(luò)安全和加密，盡管加密非常重要，但并不是現(xiàn)代化的靈丹妙藥。系統(tǒng)安全方案利用高級(jí)物理安全實(shí)現(xiàn)無(wú)可比擬的低成本IP保護(hù)、預(yù)防克隆以及外設(shè)安全認(rèn)證。8雙向安全認(rèn)證、多層加密和物理篡改檢測(cè)全部預(yù)防電網(wǎng)遭受網(wǎng)絡(luò)威脅：硬件、數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

在保護(hù)硬件時(shí)，安全策略考慮從制造到安裝直至銷(xiāo)毀的整個(gè)產(chǎn)品生命周期。必須組合采用安全硬件和安全保護(hù)方案。防止制造合作伙伴訪(fǎng)問(wèn)私匙或者防止開(kāi)發(fā)攻擊系統(tǒng)的途徑非常重要。2012年初期波多黎各曾發(fā)生完全違反保密協(xié)議的事件，完全破壞了當(dāng)?shù)匦虏渴鸬碾娋W(wǎng)。安裝期間，必須對(duì)安全資產(chǎn)實(shí)行嚴(yán)格認(rèn)證，最好是雙向認(rèn)證，以及質(zhì)詢(xún)和應(yīng)答，以確保合法性。這樣的相互認(rèn)證將確認(rèn)無(wú)論是裝置還是軟件在制造期間未經(jīng)篡改，尤其是處在第三方承包商時(shí)。工作期間，需要采用物理安全確保系統(tǒng)不容易被篡改。為防止通過(guò)攔截、更改，或者利用能夠打開(kāi)或關(guān)斷電力的通信消息進(jìn)行篡改，也必須采用多層加密。

二、資產(chǎn)保護(hù)

資產(chǎn)保護(hù)意味著供電公司必須投入高性能元件，可靠監(jiān)測(cè)電網(wǎng)以及保護(hù)其高成本資產(chǎn)。通過(guò)保護(hù)所有資產(chǎn)，供電公司的總體投資將提供長(zhǎng)時(shí)間有效服務(wù)。

配電自動(dòng)化設(shè)備的投資數(shù)額巨大，一個(gè)變電站的自動(dòng)化升級(jí)成本為1000萬(wàn)至2000萬(wàn)美元。6所以，如果沒(méi)有長(zhǎng)遠(yuǎn)的項(xiàng)目目標(biāo)及深入論證，現(xiàn)代化的供電公司不會(huì)開(kāi)始大型升級(jí)項(xiàng)目，而項(xiàng)目的成本往往會(huì)引起費(fèi)率調(diào)整，以覆蓋項(xiàng)目成本。這正是高質(zhì)量半導(dǎo)體傳感器以及優(yōu)化器件如此重要的原因。這些器件將確保電網(wǎng)正常運(yùn)行，從而為供電公司的投資提供最有效的保護(hù)。

所有并網(wǎng)裝置的核心是模擬信號(hào)鏈。配電網(wǎng)中的每個(gè)裝置都需要進(jìn)行電測(cè)量。最簡(jiǎn)單的并網(wǎng)裝置僅測(cè)量電流，而最復(fù)雜的繼電器則執(zhí)行全部四象限測(cè)量，獲得多次諧波。該信號(hào)鏈通常包括電壓或電流變壓器、運(yùn)算放大器、電壓基準(zhǔn)，以及用于實(shí)際電測(cè)量的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。隔離及直流/直流轉(zhuǎn)換器提供必要的保護(hù)及系統(tǒng)工作電源。

作為信號(hào)鏈核心的ADC必須提供配電自動(dòng)化所需的最佳性能。MAX11040K具有24位分辨率和高達(dá)64ksps的采樣率，具備所要求的高性能。這款4通道ADC同時(shí)采樣多個(gè)通道，防止線(xiàn)路之間的任何同步誤差。多片MAX11040K可級(jí)聯(lián)在一起，實(shí)現(xiàn)最高32通道采樣。

大多數(shù)半導(dǎo)體公司采用簡(jiǎn)單的信號(hào)鏈方框圖展示其配電自動(dòng)化領(lǐng)域的知識(shí)，而這種演示是不夠的。智能電網(wǎng)所需設(shè)備的多樣性要求對(duì)每個(gè)元件及產(chǎn)品具有深入的了解。從相量測(cè)量單元到電容組控制器，每個(gè)系統(tǒng)的精度和定時(shí)要求區(qū)別很大，要求器件具有相當(dāng)?shù)男阅苤笜?biāo)。