Krawędziowa inteligencja wspiera cyfrową transformację AIS CT: Kompatybilna z tradycyjnymi i inteligentnymi sieciami energetycznymi dla nowych systemów energetycznych

I. Tło projektu
Wraz z rosnącymi wymaganiami nowego systemu energetycznego dotyczącymi dokładności dynamicznego monitorowania, kompatybilności sprzętu i inteligencji danych, tradycyjne transformatory prądowe (CT) w powietrzno-izolowanych przełącznikach rozdzielczych (AIS) pilnie potrzebują cyfrowej transformacji, aby osiągnąć następujące przełomy:

Konflikt kompatybilności: Konieczność jednoczesnego wsparcia zarówno tradycyjnych analogowych stacji przekształcających, jak i cyfrowych stacji przekształcających.
Butelkowe gardło dokładności: Niewystarczająca dokładność synchronizacji jednostki pomiaru fazora (PMU), ograniczająca analizę procesów dynamicznych.
Przepływ danych: Przekazywanie surowych wartości próbkowanych zajmuje ponad 90% przepustowości kanału.

II. Główne rozwiązanie techniczne

1. Architektura interfejsu wyjściowego dwumodalnego

Tryb wyjściowy	Parametry techniczne	Scenariusz zastosowania
Tradycyjny analogowy	5A/1A, Klasa dokładności 0.2S	Urządzenia ochronne, dostęp do mechanicznych liczników
Cyfrowe wyjście	IEC 61850-9-2 LE Próbkowane Wartości (SV), 4000 Hz	Jednostka scalająca (MU), centralna analiza PMU

Innowacja: Zastosowanie dwuwindingowej konstrukcji z magnetyczną izolacją, unikając zakłóceń sygnałów cyfrowych/analogowych, osiągając pełnoskalowy błąd < ±0.1%.

2. System synchronizacji czasu na poziomie mikrosekundy (μs)

3. Inteligentny terminal obliczeń brzegowych
* Konfiguracja sprzętowa:
* Dwurdzeniowy procesor ARM Cortex-M7 @ 480MHz
* 128KB SRAM + 4MB pamięci Flash
* Funkcje lokalnej analizy:
* Obliczenie współczynnika zniekształcen harmonicznych (THD) (±0.2% dokładności, gdy THD ≤ 1.5%)
* Analiza nierównowagi trójfazowej (Czas odpowiedzi < 20ms)
* Ekstrakcja cech fali obciążenia (Stosunek kompresji 7:1)
* Optymalizacja transmisji danych: Wysyłanie tylko danych cech, zmniejszając zużycie przepustowości o 70%.

III. Ścieżka implementacji transformacji

Trzyetapowy plan implementacji cyfrowej transformacji

Etap	Działanie	Harmonogram, wysiłek (Kwartalna osoba)
Refit warstwy urządzeń	Zastąpienie tradycyjnych CT	2025 Q1, 6qp
	Wdrożenie sieci światłowodowej	2025 Q2, 4qp
Upgrade warstwy systemowej	Dostęp do danych MU	2025 Q3, 3qp
	Konfiguracja obliczeń brzegowych	2025 Q4, 2qp
Zaawansowane aplikacje	Dynamiczne monitorowanie PMU	2026 Q1, 4qp
	Prognostyka obciążenia AI	2026 Q2, 6qp

(qp = jednostka wysiłku kwartalnej osoby)

IV. Korzyści techniczne i ekonomiczne

Wskaźnik	Przed refitem	Po reficie	Poprawa
Wymiar nabywania danych	6 parametrów	27+ cech	350% wzrost
Dokładność synchronizacji PMU	10 μs	0.8 μs	12.5x poprawa
Objętość transmisji danych	12 Mbps/jednostka	3.6 Mbps/jednostka	70% redukcja
Czas reakcji diagnostyki awarii	300 ms	45 ms	85% poprawa

Obliczenie zwrotu inwestycji:

Koszt refitu pojedynczego modułu: ¥48,000
Rooczne oszczędności kosztów utrzymania: ¥18,000
Oszczędności wynikające z uniknięcia rozbudowy mocy: ¥50,000 (okres 3 lat)
Statyczny okres zwrotu inwestycji: 2.7 lata < cel 3 lata

V. Typowe scenariusze zastosowania

Punkt podłączenia elektrowni odnawialnych do sieci

Rejestruje fluktuacje wyjścia energii wiatrowej/słonecznej na sekundę.
Automatycznie aktywuje SVG (generator statyczny VAR) w przypadku naruszenia harmonicznych.