在當今不斷變化的能源格局中，停電通過中斷制造等關(guān)鍵運營，繼續(xù)使企業(yè)損失數(shù)百萬美元。此外，世界各地運行的一些電網(wǎng)設(shè)備已經(jīng)老化，在一些地區(qū)，大風暴變得越來越普遍。面對這些嚴峻的挑戰(zhàn)，公用事業(yè)公司可以通過多種方式應(yīng)對未來服務(wù)中斷的風險，包括實現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代化、管理樹葉生長以及雇用更多的線路維修人員。所有這些選項的評估都可能很復雜，因為它們具有不同程度的成本、技術(shù)風險和社會效益。

公用事業(yè)公司最近的重點是尋找、雇用和培訓更多的線路維修人員，以改善停電響應(yīng)并為客戶取得更好的結(jié)果。但在世界許多地方，勞動力老齡化的影響是眾所周知的，因為越來越難以找到熟練勞動力和填補空缺的生產(chǎn)線工作人員職位。面對長期服務(wù)中斷、客戶不滿意以及政府干預的可能性，公用事業(yè)公司需要更好的解決方案。如果能夠改善生產(chǎn)線工作人員的工作活動，以便他們將更多時間分配給實際維修和高優(yōu)先級維護，并花更少的時間尋找斷線，那會怎樣？

捕獲電網(wǎng)節(jié)點的數(shù)據(jù)是關(guān)鍵

在過去幾年中，許多國家經(jīng)歷了長時間停電，僅僅是因為問題的根源難以找到。但是，公用事業(yè)公司如何改進配電網(wǎng)架構(gòu)以實現(xiàn)更好的停電響應(yīng)？答案在于利用更好的線路傳感器技術(shù)，從而降低系統(tǒng)成本并部署到電力基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)的更多節(jié)點。該技術(shù)具有更高的集成度，有助于實現(xiàn)更好的測量精度，消耗更少的功率，并且需要更少的維護。

新型線路傳感器最常見的用例之一是稱為故障指示器的節(jié)點監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在出現(xiàn)問題時檢測并發(fā)送警報，以便線路工作人員能夠以最小的延遲維修故障設(shè)備。圖1中的圖表顯示了配電線路上使用的故障指示器。不同地區(qū)和不同供應(yīng)商使用許多名稱來描述同一系統(tǒng)，包括線路監(jiān)視器、故障監(jiān)視器和故障電路指示器。在本文中，作者將使用通用術(shù)語故障指示器來表示系統(tǒng)和用于檢測電力線物理狀態(tài)的基礎(chǔ)技術(shù)的線路傳感器。

圖2.用于檢測電源線物理狀態(tài)的線路傳感器。

在地下應(yīng)用中，故障指示器放置在每根主電纜的電纜終端處。故障上游指示燈將跳閘，故障下游指示燈將保持在非跳閘位置。因此，服務(wù)團隊可以輕松識別電纜或設(shè)備的故障部分，而無需經(jīng)歷耗時的隔離過程。地下應(yīng)用包括變壓器、開關(guān)設(shè)備、機柜、接線盒和接頭。

在架空應(yīng)用中，故障指示器上易于發(fā)現(xiàn)的顯示將線路工作人員引導至線路的問題部分。架空應(yīng)用包括未熔絲抽頭、帶中線重合閘的長饋線、分段開關(guān)設(shè)備、過渡和饋線。

與現(xiàn)有故障指示器相關(guān)的兩個最大挑戰(zhàn)是：1）批量購買成本可能很高，2）需要定期維護才能保持正常運行。累積購買成本和經(jīng)常性維護是預算和資源有限的公用事業(yè)公司無法在其龐大的電力基礎(chǔ)設(shè)施中部署更多故障指示器的兩個主要原因。

通過更高級的電源管理改善故障指示器

為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，ADI公司為故障指示器開發(fā)了一種新型線路傳感器架構(gòu)，該架構(gòu)能夠以高效率收集功率，并且需要更少的維護（圖3）。

圖3.功率收集故障指示器設(shè)計。

雖然基本功能看似簡單，但功率收集故障指示器設(shè)計相當復雜，尤其是電源架構(gòu)。不僅有三個獨立的電源（電源線傳感器、可充電電池和超級電容器），而且還必須有一種控制算法，知道如何平衡不斷變化的電源條件和不斷變化的負載條件，同時保證始終在線運行。關(guān)鍵創(chuàng)新是用于多電源路徑設(shè)計的新技術(shù)，可實現(xiàn)更快的啟動速度、更低的功耗和更平穩(wěn)的系統(tǒng)運行。通過采用更好的電源管理，故障指示器將需要更少的維護，因為線路工作人員可以減少更換電池的頻率，并且可以執(zhí)行更少的系統(tǒng)檢查。

新的故障指示器設(shè)計還可以利用更復雜的數(shù)據(jù)收集和更強大的無線通信來提高性能。通過使用高速精密轉(zhuǎn)換器以遠高于電功率頻率的數(shù)據(jù)速率收集電力線信息，它們可以捕獲更精細的粒度。集成短波無線電和GSM協(xié)議等無線通信也提高了這些設(shè)備的覆蓋范圍。故障指示器可以傳輸數(shù)據(jù)并傳達其狀態(tài)，以便線路工作人員花費更少的時間搜索故障，而將更多的時間用于故障排除。

推動更好能源智能的大數(shù)據(jù)分析機會

利用先進線路傳感器技術(shù)的故障指示器為改變公用事業(yè)公司的運營方式提供了機會。通過在節(jié)點上收集更精細、連接更好且維護成本更低的數(shù)據(jù)，公用事業(yè)公司可以更快、更自信地識別和響應(yīng)中斷。但還有其他可能性需要考慮。例如，整個故障指示器群可以提供歷史數(shù)據(jù)和警報，以便公用事業(yè)公司可以應(yīng)用機器學習算法和分析來推動更高效的線路工作人員活動、降低運營費用并實現(xiàn)更好的業(yè)務(wù)成果。

結(jié)論

由于問題難以定位，公用事業(yè)客戶繼續(xù)遇到長時間停電。克服這種情況的一種方法是更廣泛地采用故障指示器。但是，與當今故障指示器相關(guān)的兩個最大缺點是批量購買的高價格標簽和定期維護需求。

有一種用于故障指示器的新型線路傳感器技術(shù)，通過高效收集電力并減少維護來克服這些挑戰(zhàn)。未來，公用事業(yè)公司可以利用下一代故障指示器，并從更短的停電時間、更低的運營費用和更滿意的客戶中受益。

審核編輯：郭婷