Tại sao chúng ta cần một lưới điện có khả năng tự phục hồi?

Tại sao chúng ta cần một lưới điện có khả năng tự phục hồi?
--Điều khiển đóng cắt lại với giao tiếp 4G/5G là nền tảng cốt lõi
Được thúc đẩy bởi cả sự chuyển đổi năng lượng và số hóa, lưới điện đang phát triển từ mô hình cung cấp điện truyền thống sang mô hình thông minh, tự phục hồi. Điều khiển đóng cắt lại dựa trên công nghệ giao tiếp 4G/5G đã trở thành thiết bị cốt lõi để xây dựng lưới điện tự phục hồi nhờ vào khả năng vòng khép kín ‘nhận biết-truyền dẫn-xử lý-quyết định-thực thi’. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ phân tích lõi kỹ thuật và giá trị ứng dụng của nó từ năm lớp chính.

Lớp nhận biết: giám sát toàn diện theo thời gian thực, lỗi không còn chỗ ẩn náu.
Lớp nhận biết của điều khiển đóng cắt lại dựa vào các cảm biến độ chính xác cao và thiết bị đầu cuối thông minh để thu thập các tham số lưới điện ở mức miligiây. Ví dụ, ‘công tắc chênh lệch 5G’ của Lưới Điện Cixi, Chiết Giang, được trang bị cảm biến điện áp/dòng điện, có thể theo dõi trạng thái hoạt động của đường dây theo thời gian thực và chính xác bắt được các tín hiệu bất thường như dòng điện tức thời quá tải và ngắn mạch.
Công tắc chênh lệch 5G được trang bị cảm biến điện áp/dòng điện, có thể chính xác bắt được các tín hiệu bất thường như dòng điện tức thời quá tải và ngắn mạch. Thông qua công nghệ hợp nhất sơ cấp và thứ cấp, thiết bị không chỉ có thể thu được dữ liệu điện, mà còn kết hợp nhiệt độ và độ ẩm môi trường, rung động thiết bị và các thông tin phụ trợ khác để xây dựng mô hình cảnh báo lỗi đa chiều. Khả năng cảm biến toàn diện này cung cấp nền tảng dữ liệu đáng tin cậy cho việc định vị và cách ly lỗi sau đó.

Lớp truyền dẫn: giao tiếp song chế 4G/5G, độ trễ thấp và độ tin cậy cao
Trong khi việc triển khai cáp quang truyền thống tốn kém và mất nhiều thời gian, công nghệ giao tiếp 4G/5G cung cấp kênh truyền dẫn linh hoạt và hiệu quả cho điều khiển đóng cắt lại thông qua mạng phân đoạn không dây và dịch vụ phân biệt. Ví dụ, hệ thống tự phục hồi phân tán thông minh 5G được sử dụng trong lưới phân phối của huyện Hoaninh, tỉnh Vân Nam, với độ trễ truyền dẫn dưới 10 miligiây, đảm bảo truyền đồng bộ tín hiệu bảo vệ chênh lệch
‘Hệ thống tự phục hồi phân tán thông minh’ đề xuất trong công nghệ bằng sáng chế. ‘Kiến trúc giao tiếp phân cấp’ đề xuất trong công nghệ bằng sáng chế tiếp tục tối ưu hóa đường truyền dữ liệu, tránh sự tích tụ độ trễ do chuyển tiếp nhiều cấp và tăng tốc độ tác động bảo vệ lên 2.426 lần so với chế độ truyền thống. Đồng thời, thiết kế song chế 4G/5G đảm bảo độ tin cậy giao tiếp trong môi trường cực đoan, và ngay cả khi mạng cục bộ bị gián đoạn, hoạt động dịch vụ cốt lõi vẫn có thể được duy trì thông qua chuyển đổi thích ứng.

Lớp xử lý: Phân tích thông minh cạnh, chẩn đoán lỗi trong vài giây
Các thuật toán AI được nhúng vào thiết bị đầu cuối địa phương để thực hiện xử lý dữ liệu theo thời gian thực ở phía cạnh. Lấy ví dụ về hệ thống tự phục hồi ba tầng của Lưới Điện Phúc Kiến, điều khiển đóng cắt lại của nó có mô hình học sâu tích hợp, kết hợp dữ liệu lịch sử và dạng sóng theo thời gian thực để phân biệt giữa lỗi tạm thời và vĩnh viễn.
Điều khiển đóng cắt lại có thể kết hợp dữ liệu lịch sử và dạng sóng theo thời gian thực để phân biệt giữa lỗi tạm thời và vĩnh viễn. Qua thuật toán bảo vệ chênh lệch dòng dọc và bảo vệ hướng, độ chính xác định vị lỗi đạt đến cấp mét, và giải pháp cách ly tối ưu được tạo ra tự động. Ví dụ, khi phát hiện ra ngắn mạch giữa các pha của đường dây, bộ điều khiển có thể hoàn thành việc nhận dạng lỗi trong 0,5 giây và kích hoạt logic liên kết ‘bảo vệ chênh lệch + cắt cầu dao + đóng lại’, tránh sự chậm trễ phản ứng do can thiệp thủ công.

Lớp quyết định: cấu hình lại topology động, chuyển tải tối ưu
Lõi của lưới điện tự phục hồi nằm ở khả năng quyết định tự chủ. Dựa trên công nghệ phân đoạn mạng 5G, điều khiển đóng cắt lại có thể điều chỉnh động cấu trúc cung cấp điện để nhanh chóng khôi phục nguồn điện cho khu vực không có lỗi. Lấy ví dụ về đường dây Xihe B838 của lưới điện Cixi, khi xảy ra lỗi vĩnh viễn ở đoạn F1, hệ thống tự động đóng công tắc tiếp xúc (ví dụ, Xihe B8382) thông qua xác định ưu tiên, và chuyển tải sang đường dây liền kề, và toàn bộ quá trình từ cách ly đến khôi phục nguồn điện chỉ mất vài giây.
Toàn bộ quá trình chỉ mất vài giây từ cách ly đến khôi phục nguồn điện. Cơ chế tương tác tỷ lệ biến đổi đề xuất trong tài liệu bằng sáng chế tiếp tục tối ưu hóa hiệu suất quyết định: tin nhắn nhịp tim tỷ lệ thấp được sử dụng trong điều kiện bình thường, và hệ thống chuyển sang luồng dữ liệu tốc độ cao khi xảy ra lỗi, không chỉ giảm tiêu thụ lưu lượng, mà còn đảm bảo tính thời gian thực của các lệnh quan trọng.

Lớp thực thi: Thao tác thiết bị chính xác, xác minh tự phục hồi vòng khép kín
Lớp thực thi dựa vào cơ chế chuyển mạch đáng tin cậy cao và cơ chế xác minh vòng khép kín để đảm bảo rằng các lệnh quyết định được thực hiện chính xác. Ví dụ, trạm tự động hóa phân phối ở Hứa Xương, tỉnh Hà Nam, điều khiển từ xa các cầu dao thông qua mạng 5G, đạt được phản hồi miligiây cho các thao tác mở và đóng.
Hệ thống được xây dựng để ngăn chặn việc công tắc từ chối di chuyển. Để ngăn chặn việc công tắc từ chối, hệ thống có logic bảo vệ lỗi tích hợp: nếu phát hiện công tắc không thực hiện lệnh cắt, nó lập tức nhảy sang các công tắc liền kề và kích hoạt liên kết dự phòng, như trong trường hợp của huyện Hoaninh, nơi chuyển tải được hoàn thành trong 4,83 giây thông qua thiết bị tự cung cấp. Ngoài ra, bộ điều khiển xác minh hiệu quả thực thi theo thời gian thực bằng cách so sánh phản hồi tín hiệu từ và dạng sóng dòng điện, tạo thành vòng khép kín hoàn chỉnh của ‘nhận biết-hành động-kiểm tra’.

Kết luận: Tương lai của lưới điện tự phục hồi
Với giao tiếp 4G/5G làm nền tảng, điều khiển đóng cắt lại đang thúc đẩy sự chuyển đổi của lưới điện từ ‘sửa chữa thụ động’ sang ‘phòng vệ chủ động’. Bằng cách nâng cấp toàn bộ mức độ thông minh, thời gian xử lý lỗi được nén từ hàng giờ xuống hàng giây, và sự nhận biết của người dùng về mất điện dần tiến gần đến zero. Với sự tích hợp sâu rộng của công nghệ phân đoạn mạng 5G, tính toán cạnh và các công nghệ khác, lưới điện trong tương lai sẽ thực hiện việc kết nối năng lượng mới quy mô lớn hơn và vận hành tự chủ trong các kịch bản phức tạp hơn, cung cấp hỗ trợ vững chắc cho mục tiêu ‘hai carbon’ và xây dựng Internet năng lượng.