下一代线路传感器：功率收集、连接和低维护

在当今不断变化的能源格局中，停电通过中断制造等关键运营，继续使企业损失数百万美元。此外，世界各地运行的一些电网设备已经老化，在一些地区，大风暴变得越来越普遍。面对这些严峻的挑战，公用事业公司可以通过多种方式应对未来服务中断的风险，包括实现配电网络的现代化、管理树叶生长以及雇用更多的线路维修人员。所有这些选项的评估都可能很复杂，因为它们具有不同程度的成本、技术风险和社会效益。

公用事业公司最近的重点是寻找、雇用和培训更多的线路维修人员，以改善停电响应并为客户取得更好的结果。但在世界许多地方，劳动力老龄化的影响是众所周知的，因为越来越难以找到熟练劳动力和填补空缺的生产线工作人员职位。面对长期服务中断、客户不满意以及政府干预的可能性，公用事业公司需要更好的解决方案。如果能够改善生产线工作人员的工作活动，以便他们将更多时间分配给实际维修和高优先级维护，并花更少的时间寻找断线，那会怎样？

捕获电网节点的数据是关键

在过去几年中，许多国家经历了长时间停电，仅仅是因为问题的根源难以找到。但是，公用事业公司如何改进配电网架构以实现更好的停电响应？答案在于利用更好的线路传感器技术，从而降低系统成本并部署到电力基础设施内的更多节点。该技术具有更高的集成度，有助于实现更好的测量精度，消耗更少的功率，并且需要更少的维护。

新型线路传感器最常见的用例之一是称为故障指示器的节点监控系统，该系统可在出现问题时检测并发送警报，以便线路工作人员能够以最小的延迟维修故障设备。不同地区和不同供应商使用许多名称来描述同一系统，包括线路监视器、故障监视器和故障电路指示器。在本文中，作者将使用通用术语故障指示器来表示系统和用于检测电力线物理状态的基础技术的线路传感器。

图2.用于检测电源线物理状态的线路传感器。

在地下应用中，故障指示器放置在每根主电缆的电缆终端处。故障上游指示灯将跳闸，故障下游指示灯将保持在非跳闸位置。因此，服务团队可以轻松识别电缆或设备的故障部分，而无需经历耗时的隔离过程。地下应用包括变压器、开关设备、机柜、接线盒和接头。

在架空应用中，故障指示器上易于发现的显示将线路工作人员引导至线路的问题部分。架空应用包括未熔丝抽头、带中线重合闸的长馈线、分段开关设备、过渡和馈线。

与现有故障指示器相关的两个最大挑战是：1）批量购买成本可能很高，2）需要定期维护才能保持正常运行。累积购买成本和经常性维护是预算和资源有限的公用事业公司无法在其庞大的电力基础设施中部署更多故障指示器的两个主要原因。

通过更高级的电源管理改善故障指示器

为了应对这些挑战，ADI公司为故障指示器开发了一种新型线路传感器架构，该架构能够以高效率收集功率，并且需要更少的维护（图3）。

图3. 采集电能的故障指示器设计

采集电能的故障指示器基本功能看起来简单，但设计相当复杂，尤其是电源架构。 其中不仅存在三个独立电源（电力线路传感器、充电电池和超级电容），而且必须有一个控制算法，用来平衡变化的供电条件和变化的负载条件——所有这些设计的目的是保证始终联网工作。 关键创新是一种新型多电源路径设计技术，它支持系统更快启动、功耗更低和运行更平稳。 通过采用更好的电源管理，电池更换的频率会降低，线路工作人员执行系统检查的次数会减少，因而故障指示器所需的维护会减少。

新型故障指示器设计还能利用更复杂的数据收集技术和更鲁棒的无线通信来提升性能。 通过高速精密转换器以远高于电力线路频率的数据速率收集电力线路信息，它们能捕获更高精度的数据。 集成短波无线电和GSM协议等无线通信，也能扩大这些设备的覆盖范围。 故障指示器可以传输数据和报告其状态，这样线路工作人员搜索故障所花的时间会减少，因而有更多时间来排除故障。

推动更好能源智能的大数据分析机会

利用先进线路传感器技术的故障指示器为改变公用事业公司的运营方式提供了机会。通过在节点上收集更精细、连接更好且维护成本更低的数据，公用事业公司可以更快、更自信地识别和响应中断。但还有其他可能性需要考虑。例如，整个故障指示器群可以提供历史数据和警报，以便公用事业公司可以应用机器学习算法和分析来推动更高效的线路工作人员活动、降低运营费用并实现更好的业务成果。

结论

由于问题难以定位，公用事业客户继续遇到长时间停电。克服这种情况的一种方法是更广泛地采用故障指示器。但是，与当今故障指示器相关的两个最大缺点是批量购买的高价格标签和定期维护需求。

有一种用于故障指示器的新型线路传感器技术，通过高效收集电力并减少维护来克服这些挑战。未来，公用事业公司可以利用下一代故障指示器，并从更短的停电时间、更低的运营费用和更满意的客户中受益。

审核编辑：郭婷