Optimalisert design av intelligente strømovervåkingssystemer for spredt produksjon

Mot bakgrunn av den globale energiovergangen er distribuert kraftproduksjon i stadig større grad en viktig del av strømforsyningen. Med kontinuerlige fremskritt i teknologier for fornybar energi har det omfattende bruk av distribuerte energikilder som sol- og vindkraft gitt ny dynamikk til realiseringen av en lavkarbonøkonomi. Dette modellen øker energieffektiviteten, reduserer transmisjonsforsvik, og forbedrer fleksibiliteten og påliteligheten til kraftsystemer.

Ifølge kraftsystemteori henger nettets pålitelighet og stabilitet tungt av effektiv forvaltning av ulike kraftkilder. Kompleksiteten i moderne kraftsystemer krever mer nøyaktig kontroll og disponenting i distribuerte kraftmiljøer—spesielt med økende lastfluktasjoner og ressursusikkerhet. For å møte disse utfordringene har intelligente kraftovervåkingssystemer oppstått, som utnytter avanserte informasjon- og kommunikasjonsteknologier for å muliggjøre sanntidsovervåking og dynamisk justering av kraftressurser. Denne artikkelen utforsker designet av intelligente kraftovervåkingssystemer og optimalisert kontroll i distribuert kraftproduksjon, med mål om å bidra til energiovergangen og oppnåelse av bærekraftige utviklingsmål.

1. Kraftovervåking
Kraftovervåking er en kritisk tilnærming for sanntidskontroll, datahenting og analyse av kraftsystemoperasjoner, med mål om å sikre sikkerheten, påliteligheten og effektiviteten til kraftsystemer. Et kraftovervåkingssystem består hovedsakelig av datahentingsenheter, datatransmisjonsnettverk, overvåknings- og forvaltningsplattformer, og alarm- og svarmekanismer. Datahentingsenheter samler driftsdata fra ulike kraftutstyr—som generatorer, transformatorer og distribusjonsenhetene—incl. nøkkelparametre som spenning, strøm, frekvens og effektfaktor.

De innsamlede dataene sendes deretter via stabile og sikre kommunikasjonsnettverk (f.eks. fiber, trådløs overføring) til overvåkningsenteret. Et effektivt datatransmisjonsnettverk sikrer at informasjonen er aktuell og komplett, og gir et solid grunnlag for senere analyse. Overvåknings- og forvaltningsplattformen utfører sanntidskontroll og analyse av de innsamlede dataene, ved hjelp av teknologier som big data-analyse og skyberegning for å gi visualiserte grensesnitt og beslutningsstøtte, og hjelper operatører med å ta effektive beslutninger.

2. Systemdesign

2.1 Systemarkitektur

Arkitekturen for det intelligente kraftovervåkingssystemet vises i tabell 1.

I arkitekturen for det intelligente kraftovervåkingssystemet komplermenterer funksjonene i hvert nivå sine respektive kjerneteknologier, og danner et effektivt driftsrammeverk. Persepsjonsnivået henter sanntidsdata gjennom sensorer og smartmålere, som er grunnlaget og forutsetningen for systemfunksjonalitet. Nøyaktigheten og tidsmessigheten til dataene påvirker direkte kvaliteten på senere analyse.

Nettverksnivået fungerer som et datatransmisjonshub, som bruker avanserte teknologier som fiber og trådløs kommunikasjon for å sikre at data overføres raskt og pålitelig til overvåkningsenteret. Det må også sikre integriteten og sikkerheten til dataene, for å forhindre tap eller manipulering under overføring. Applikasjonsnivået er ansvarlig for dypgående dataanalyse og -visualisering, ved å utnytte avanserte dataprosessering-algoritmer og store data-teknologier for å omforme store datasett til verdifulle innsikter, som støtter ledere i å ta nøyaktige beslutninger.

2.2 Maskinvarevalg

Systemets maskinvarekomponenter og deres hovedytelsesparametre vises i tabell 2.

2.3 Datakommunikasjonsstrategi

2.3.1 Datainnsamling og -transmisjon

Datainnsamling og -transmisjon er kjernekomponenter i det intelligente kraftovervåkingssystemet, som direkte påvirker systemets sanntidsytelse og effektivitet. I denne prosessen samler ulike sensorer og overvåkningsenheter i persepsjonsnivået nøkkeldriftsdata fra kraftsystemet—som spenning, strøm, effekt og frekvens—samt driftsstatusinformasjon fra distribuerte kraftkilder.

For å sikre data-nøyaktighet må innhentingsenheter ha høy presisjon og høy pålitelighet [10]. Etter innsamling sendes dataene til nettverksnivået, hovedsakelig ved hjelp av moderne kommunikasjonsteknologier som fiberkommunikasjon, trådløs kommunikasjon og internett av ting (IoT)-teknologier. Fiberkommunikasjon, med sin høye bandbredde og lave latens, er egnet for scenarier med stor dataoverføring. Trådløs kommunikasjon gir fleksibilitet og bekvemmelighet, og dekker effektivt ulike overvåkningspunkter gjennom trådløse signaler.

2.3.2 Sikkerhetsforanstaltninger

I intelligente kraftovervåkingssystemer dannes flerlaget sikkerhetsrammeverk av sikkerhetsforanstaltninger som datakryptering, nettverkssikring og tilgangskontroll. Dette rammeverket motvirker effektivt eksterne angrep og interne risikoer, og legger et sikkert grunnlag for implementering av intelligent kraftforvaltning. Implementering av sterke krypteringsalgoritmer under datatransmisjon forhindrer at data blir avlyttet eller manipulert. Bruk av symmetriske krypteringsalgoritmer som Advanced Encryption Standard (AES) sikrer at bare brukere med riktig dekrypteringsnøkkel kan få tilgang til dataene, og dermed beskytter integriteten og konfidensialiteten til følsomme informasjon, og sikrer at data ikke endres under overføring. Angående nettverkssikring, øker koblingen av flere enheter og systemer betydelig risikoen for siberangrep. Derfor, ved å sette i gang sikkerhetsenheter som brannmurer, Intrusion Detection Systems (IDS) og Intrusion Prevention Systems (IPS), kan man overvåke nettverkstrafikk i sanntid, identifisere og blokkere mistenkelige aktiviteter, forhindre at skadelige angrep påvirker systemet, og forbedre den totale sikkerheten. Tilgangskontroll og autentiseringsmekanismer for brukere, som Role-Based Access Control (RBAC), sikrer at kun autoriserte brukere kan få tilgang til spesifikke systemfunksjoner og data. Dette reduserer risikoen for interne datalekager, forbedrer systemets sikkerhet, og forebygger effektivt uautorisert tilgang.

3. Forskningsmetodikk

3.1 Forskningsdesign

Denne studien bruker en kombinasjon av eksperimentelle og simuleringsmetoder, som integrerer virkelige elektriske markedsdata med simulert kraftbehov for å konstruere flere eksperimentelle scenarioer.

Disse scenarioene muliggjør omfattende testing og evaluering av systemet. I eksperimentell design fokuserer systemytelseevalueringen primært på metrikker som planleggingseffektivitet, ressursutnyttelse og respons tid. Ved å konfigurere ulike belastninger, ressurstilldelinger og produksjonsmoduser, simuleres systemets ytelse under ulike driftsforhold. Sikkerhetsevaluering, derimot, fokuserer på systemets motstand mot uventede hendelser som siberangrep, systemfeil og databrudd.

For å gjøre en omfattende vurdering av den intelligente kraftovervåkingssystemets ytelser, ble et vitenskapelig evalueringrammeverk og indikatorsystem designet, som inkluderer ytelsesmetrikker—inkludert responstid, planleggingssuksessrate, ressursutnyttelse og systemstabilitet—and security metrics—such as intrusion detection rate, vulnerability patching time, and data encryption strength.

3.2 Ytelseevaluering

Ytelseevalueringen av det intelligente kraftovervåkingssystemet i optimalisert kontroll av distribuert kraftproduksjon vises i tabell 3.

Sikkerhetsvurderingsmetrikker i tabell 4 gir omfattende beskyttelsesforanstaltninger for det intelligente kraftovervåkingssystemet. Disse metrikker dekker aspekter som datakryptering, intrusjonsdeteksjon, tilgangskontroll, sårbarhetsreparasjon og malwarebeskyttelse, som sikrer at systemet kan effektivt reagere på potensielle trusler, inkludert siberangrep, databrudd og skadevirkende programvare.

For eksempel, kravet til datakrypteringsnivå krever bruk av AES-256 eller høyere krypteringsstandarder for å sikre sikkerheten av datatransmisjon og -lagring; målet for intrusjonsdeteksjonsrate er over 95%, som sikrer at systemet kan hurtig identifisere og reagere på unormal tilgang eller angrep. Effektiviteten av tilgangskontroll må være 100% overholdelse, som sikrer at brukertillatelser strengt følger sikkerhetspolicyer. Målet for sårbarhetsreparasjonstid er innen 24 timer, som muliggjør rask løsning av identifiserte sårbarheter.

4. Eksperimentelle resultater

4.1 Ytelsestestresultater

Ytelsestestresultatene vises i tabell 5.

I denne ytelsestesten presteble alle systemmetrikker godt, og oppfylte eller overgikk de forhåndsbestemte målverdiene. Systemets responstid var 1.8 s, som oppfylte <2.0 s-kravet, noe som indikerer høy planleggings-effektivitet. Dataprosesseringshastigheten nådde 2,200 poster per sekund, som oversteg 2,000 poster/s-kravet, og demonstrerte sterk sanntidsdataprosesseringskapasitet. Systemtilgjengeligheten var 99.98%, høyere enn 99.95%-målet, noe som reflekterer fremragende stabilitet og pålitelighet. Energiforlustprosenten var 2.5%, lavere enn 3.0%-målet, og optimerte effekttransmisjons-effektiviteten. Optimalisert planleggingssuksessrate nådde 92%, som effektivt støttet systemets disponentingsmål. Feilgjenopprettingstid og ressursutnyttelse var henholdsvis 4 minutter og 87%, begge overkommende de etablerte standardene, og demonstrerte systemets rask gjenopprettingskapasitet under feil, samt effektiv ressursutnyttelse. Resultatene indikerer at det intelligente kraftovervåkingssystemet viser sterk totalytelse i optimalisert kontroll av distribuert kraftproduksjon.

4.2 Sikkerhetstestresultater

Sikkerhetstestresultatene vises i tabell 6.

Sikkerhetsindikator	Testverdi	Målverdi	Evalueringssvar
Datakrypteringsnivå	AES-256	AES-256 eller høyere	Oppfylt standard
Intrusjonsdeteksjonsrate	97%	>95%	Oppfylt standard
Effektivitet av tilgangskontroll	Støtt oss​ Støtt oss​ Gi en tips og oppmuntre forfatteren Emner: Design og simulering Strømovervåkingssystem Om eksperter Dyson China Ekspertiseområde Electrical Standards Fagartikkel 82 Kontakt​​ Støtt oss​ Consult Tip Anbefalt Mer Minimum driftspenning for vakuumkretsbruddere Minimum Operating Voltage for Trip and Close Operations in Vacuum Circuit Breakers1. InnledningNår du hører frasen "vakuum strømbryter," kan det kanskje høres ukjent ut. Men hvis vi sier "strømbryter" eller "strømskru," vil de fleste vite hva det betyr. Faktisk er vakuum strømbrytere nøkkelkomponenter i moderne strømsystemer, ansvarlige for å beskytte kretser mot skader. I dag skal vi utforske et viktig konsept — minimum operativ spenning for trip- og close-operasjoner.Selv om det høres teknisk, Dyson 10/18/2025 Effektiv optimering av vind-solcellehybrid-system med lagring 1. Analyse av vind- og solcellebasert kraftproduksjonAnalyse av karakteristikkene ved vind- og solcellebasert (PV) kraftproduksjon er grunnleggende for å designe et komplementært hybrid system. Statistisk analyse av årlig vindhastighet og solstråling for en spesifikk region viser at vindressursene viser sesongvariasjon, med høyere vindhastigheter i vinter og vår, og lavere hastigheter i sommer og høst. Vindkraftproduksjonen er proporsjonal med tredje potens av vindhastighet, noe som fører til be Dyson 10/15/2025 Vind-Sol Hybrid Drevet IoT System for Sanntid Overvåking av Vannledninger I. Nåværende situasjon og eksisterende problemerNår forsyningsselskapene for drikkevann har omfattende nettverk av vannrør lagt under bakken i både byer og landlige områder, er sanntidsovervåking av røroperasjonsdata nødvendig for effektiv kommando og kontroll av vannproduksjon og -distribusjon. Derfor må det etableres mange dataovervåkningsstasjoner langs rørene. Imidlertid er stabile og pålitelige strømkilder nær disse rørene sjeldne. Selv når strøm er tilgjengelig, er det kostbart å legge ded Dyson 10/14/2025 Hvordan bygge et AGV-basert intelligent lager system AGV-basert intelligent lagerlogistikksystemMed rask utvikling av logistikksektoren, økende mangel på land og stigende arbeidskostnader, står lager, som er sentrale logistikkknutepunkter, overfor betydelige utfordringer. Når lager blir større, øker driftshytter, informasjonens kompleksitet vokser, og bestillingsplukking blir mer krevende, har det blitt et hovedmål for lagersektoren å oppnå lav feilrate, redusere arbeidskostnader og forbedre total lagringseffektivitet, noe som driver bedrifter mot Dyson 10/08/2025 Om eksperter Dyson China Ekspertiseområde Elektriske standarder Fagartikkel 82 Kontakt​​ Støtt oss​ Søk etter krafteksperter og partnere for å utforske nett- og energiløsninger Send forespørsel Ditt navn Ditt telefon Din e-post Ditt land Din melding Send Now Last ned Hent IEE Business-applikasjonen Bruk IEE-Business-appen for å finne utstyr få løsninger koble til eksperter og delta i bransjesamarbeid hvor som helst når som helst fullt støttende utviklingen av dine energiprojekter og forretning