提高設(shè)施電力可用性和可靠性的五大途徑

電力作為唯一可以實(shí)現(xiàn)零碳排的二次能源，對(duì)于我國(guó)在2060年實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)至關(guān)重要。此外，當(dāng)綠色可持續(xù)成為全球各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)話題，清潔電氣化在使用端的高比例應(yīng)用，之于國(guó)家發(fā)展、企業(yè)經(jīng)營(yíng)、大眾生活等的正常維持，都將發(fā)揮重要作用，因而需要更好地保障電力可用性，避免因此而造成嚴(yán)重的安全事故或巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

通常來(lái)說(shuō)，由停機(jī)造成電力不可用而帶來(lái)的損失，在很大程度上取決于電力的不同應(yīng)用場(chǎng)景。以數(shù)據(jù)中心行業(yè)為例，平均每起停機(jī)事件的成本超過(guò)74萬(wàn)美元。在醫(yī)療行業(yè)，停機(jī)事件平均每分鐘損失成本8662美元，連續(xù)停機(jī)8小時(shí)帶來(lái)的成本損失可能高達(dá)410萬(wàn)美元，這還不包括對(duì)病患人身安全造成的致命影響。

作為中低壓配電領(lǐng)域?qū)＜?，施耐德電氣認(rèn)為應(yīng)從全生命周期的角度出發(fā)提升電力可用性，才可以更好地激發(fā)配電系統(tǒng)在不同場(chǎng)景應(yīng)用中的可持續(xù)活力。

那么，什么是配電系統(tǒng)的電力可用性?

與電力可靠性強(qiáng)調(diào)的“盡可能延長(zhǎng)設(shè)施內(nèi)電力的正常運(yùn)行時(shí)間”不同，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)將可用性定義為“處于可執(zhí)行規(guī)定功能狀態(tài)的能力”。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，可用性指正常運(yùn)行時(shí)間。以數(shù)據(jù)中心的行業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，可用性指“9的數(shù)量”。例如，99.999%的正常運(yùn)行時(shí)間是“五個(gè)9”，意味著每年的停機(jī)時(shí)間僅約為5分鐘。

那么造成這些電力中斷事故的原因是什么呢?導(dǎo)致斷電等事故發(fā)生，進(jìn)而影響電力可用性的原因眾多，其中部分是由于頻發(fā)惡劣天氣導(dǎo)致主電網(wǎng)電力中斷所引起，另一方面則源自用電場(chǎng)景內(nèi)部的配電基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)的問題，例如配電基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性，以及配電系統(tǒng)在遭遇停機(jī)事件后的恢復(fù)速度等。

如今，隨著碳中和目標(biāo)的推動(dòng)，越來(lái)越多清潔能源并網(wǎng)導(dǎo)致電力來(lái)源日趨分散化，部署于電氣網(wǎng)絡(luò)的海量電力敏感型設(shè)備、元器件也正在“復(fù)雜化”電氣網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致電力質(zhì)量和可用性，更增添了“敏感”屬性。而作為既連接電力供給側(cè)，又連接電力消費(fèi)側(cè)的配電系統(tǒng)，如果其設(shè)計(jì)、保護(hù)、監(jiān)控和維護(hù)存在問題，會(huì)給人們生產(chǎn)生活所依賴的電力可用性埋下隱患。

因此，如何從提高電力可用性的角度出發(fā)，以系統(tǒng)全周期視角進(jìn)一步提高電力供應(yīng)的連續(xù)性，提高管理水平，快速處理故障，降低斷電風(fēng)險(xiǎn)，已變得逾加重要。

通過(guò)5種途徑，在全生命周期提升電力可用性

1.預(yù)制化設(shè)計(jì)

在配電領(lǐng)域，配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到后期運(yùn)營(yíng)的可靠性以及電力可用性。一般而言，在充分保障安全性的前提下，整個(gè)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要根據(jù)項(xiàng)目性質(zhì)，以及負(fù)荷的重要性，對(duì)供電連續(xù)性加以考量。而預(yù)制中低壓配電系統(tǒng)則依托上述思路，并已通過(guò)特定應(yīng)用領(lǐng)域的驗(yàn)證。

預(yù)制化中低壓配電系統(tǒng)中包含核心電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，以及適用于電力管理的數(shù)字化智能。為了進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)韌性，設(shè)計(jì)中還可以納入備用電源和電力調(diào)節(jié)裝置，如發(fā)電機(jī)、不間斷電源、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)、諧波濾波等。此外，設(shè)計(jì)還應(yīng)符合當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并針對(duì)安全性進(jìn)行優(yōu)化，避免造成人身傷害和設(shè)備損壞。

預(yù)制中低壓配電系統(tǒng)可以大大簡(jiǎn)化從設(shè)計(jì)到建設(shè)的過(guò)程，降低系統(tǒng)構(gòu)建和操作的總體風(fēng)險(xiǎn)與成本。同時(shí)，專業(yè)配電設(shè)計(jì)軟件還能夠結(jié)合當(dāng)前和未來(lái)的所有預(yù)期運(yùn)行條件和環(huán)境條件，針對(duì)特定應(yīng)用領(lǐng)域優(yōu)化配電系統(tǒng)的各個(gè)方面，從而有助于配電系統(tǒng)更好地滿足未來(lái)發(fā)展需求。

去年，施耐德電氣發(fā)布了新一代預(yù)制低壓成套設(shè)備，包括BlokSeT、Okken、PrismaSeT 系列，可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)、無(wú)線連接、測(cè)溫等多種功能的預(yù)制化搭載，打造出廠即自帶數(shù)字化基因的新型智能成套設(shè)備，不但能幫助設(shè)計(jì)院、盤廠等合作伙伴及最終用戶以更低投入且“輕量化”的方式享有數(shù)字化體驗(yàn)，而且結(jié)合多款數(shù)字化軟件，還能隨時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)及云端的高效管理，從而全面優(yōu)化配電資產(chǎn)從設(shè)計(jì)、建造到部署、營(yíng)維的全生命周期數(shù)字化管理，提高用電可靠性，提升供配電系統(tǒng)的運(yùn)維效率。

2.智能化斷路器

通過(guò)應(yīng)用最新的斷路器技術(shù)，能夠在維持設(shè)施正常運(yùn)行的同時(shí)，保護(hù)人員和設(shè)備的安全。當(dāng)配電系統(tǒng)中某一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)設(shè)施的電力可用性有可能因此受到影響。為此，應(yīng)用具有選擇性配合和級(jí)聯(lián)技術(shù)功能的斷路器，不但能夠加強(qiáng)對(duì)主干路的保護(hù)，同時(shí)加強(qiáng)限流能力，提高下級(jí)斷路器的分?jǐn)嗄芰Γ纱丝梢钥焖俑綦x故障部分，保障僅位于故障部分上游的斷路器發(fā)生跳閘，而配電網(wǎng)絡(luò)的其余部分不受影響。

結(jié)合對(duì)配電的專業(yè)化設(shè)計(jì)，用戶可以選擇更具適用性的斷路器尺寸及組合方式，以便增強(qiáng)配電網(wǎng)絡(luò)所有部分的“全面”選擇性配合能力。

除此之外，智能化斷路器還具有易維護(hù)、可拆卸、可插拔功能，更易于管理，同時(shí)還支持嵌入式計(jì)量功能，可與電力監(jiān)控系統(tǒng)配合，及時(shí)發(fā)現(xiàn)配電系統(tǒng)中可能存在的潛在隱患。

從主干路中應(yīng)用的Masterpact MTZ空氣斷路器，到分電路中用到的Compact NSX系列塑殼斷路器，再到貼近用戶端的Acti 9系列微型斷路器，施耐德電氣豐富的產(chǎn)品能夠做到全部覆蓋。完整的產(chǎn)品線不但質(zhì)量卓越，還擁有更寬的電流覆蓋范圍和自身強(qiáng)大的限流能力，內(nèi)嵌的電子脫扣單元?jiǎng)t成為實(shí)現(xiàn)全面選擇性和級(jí)聯(lián)技術(shù)的基礎(chǔ)。此外，這些系列的斷路器經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)發(fā)展，如今都已內(nèi)置了強(qiáng)大的數(shù)字化功能，這也為后期運(yùn)營(yíng)管理，維護(hù)維修的提質(zhì)提速打下了基礎(chǔ)。而對(duì)于設(shè)計(jì)師群體特別值得一提的是，施耐德電氣可提供極其全面和完整的選擇性對(duì)照表，將經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證和應(yīng)用的斷路器搭配方案一同呈現(xiàn)，從而可極大提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。

3.電能管理系統(tǒng)

為了防止運(yùn)行中的配電系統(tǒng)受潛在可靠性隱患的影響，更多數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用正成為“剛需”，全面數(shù)字化的電氣系統(tǒng)能夠更好地承受電力干擾，抵御停機(jī)事件的發(fā)生。數(shù)字化的電能管理系統(tǒng)能夠從互聯(lián)互通的設(shè)備中獲取數(shù)據(jù)，作用好比電氣系統(tǒng)中的顯微鏡，可持續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)性能和與系統(tǒng)相連的資產(chǎn)。當(dāng)檢測(cè)到意外情形時(shí)，管理系統(tǒng)會(huì)向工作人員發(fā)出警報(bào)通知，以便他們能夠立即找到問題所在，并采取措施防止出現(xiàn)危急情況。

互聯(lián)互通的電力網(wǎng)絡(luò)中包含多種智能化、互聯(lián)互通的先進(jìn)儀表，可快速揭示電能質(zhì)量問題(如高諧波或電壓驟降等)或其他類型故障，而診斷工具有助于設(shè)施團(tuán)隊(duì)快速確定問題的根本原因，預(yù)防停電事件發(fā)生。

此外，數(shù)字化的解決方案中還應(yīng)納入無(wú)線溫度傳感器，有助于盡早檢測(cè)到導(dǎo)體及連接點(diǎn)位置的異常溫升。無(wú)線溫度傳感器還有助于降低火災(zāi)和故障風(fēng)險(xiǎn)(以及縮短相關(guān)停機(jī)時(shí)間)，同時(shí)節(jié)約紅外(IR)測(cè)試的時(shí)間和成本。同時(shí)，包括監(jiān)測(cè)斷路器健康和老化的創(chuàng)新功能如今也已得到了應(yīng)用，結(jié)合高級(jí)分析工具，還可實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式維護(hù)，避免發(fā)生因性能下降導(dǎo)致故障發(fā)生，并延長(zhǎng)斷路器壽命。這些新的能力可以在降低運(yùn)行成本的同時(shí)，保障電力的全天候高度可用性。

4.預(yù)測(cè)性維護(hù)專家服務(wù)

如果用戶缺乏必要的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施運(yùn)維管理技術(shù)支持或?qū)I(yè)知識(shí)，那么基于云技術(shù)的電力管理專家級(jí)應(yīng)用將發(fā)揮重要的作用，這種“數(shù)字化服務(wù)”可以幫助用戶降低配電系統(tǒng)管理工作的復(fù)雜性和所需的時(shí)間，同時(shí)提高電能質(zhì)量、可靠性和可用性。

施耐德電氣能夠提供包括側(cè)重資產(chǎn)健康診斷的Asset Advisor千里眼顧問，側(cè)重能效診斷的Building Advisor云能效顧問和側(cè)重電能質(zhì)量的Power Advisor電力顧問，這一系列專家顧問可以全天候監(jiān)控設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)，并針對(duì)設(shè)施內(nèi)電氣系統(tǒng)健康狀況和資產(chǎn)性能提供深度的分析報(bào)告和洞察，有利于幫助用戶采取更具預(yù)測(cè)性的維護(hù)方法，從而減少操作失誤帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，并將停機(jī)時(shí)間縮短30%-50%。此外，依托EcoXpert™合作伙伴計(jì)劃，施耐德電氣還能夠幫助各類型的客戶促進(jìn)其系統(tǒng)和業(yè)務(wù)在整個(gè)生命周期內(nèi)可持續(xù)發(fā)展。

5.故障定位與電力恢復(fù)

即便將上述所有措施落實(shí)到位，在很多情況下，還是很難徹底杜絕意外停機(jī)事故。因此一旦發(fā)生故障發(fā)生，需要盡可能地縮短故障持續(xù)時(shí)間并降低故障影響。施耐德電氣推出的一系列數(shù)字化產(chǎn)品、工具和軟件能夠幫助現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施團(tuán)隊(duì)自動(dòng)關(guān)聯(lián)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并掌握故障擴(kuò)散情況，徹底隔離故障源。此外，智能化保護(hù)繼電器、脫扣器和附件(如輔助觸點(diǎn)等)有助于更快地定位故障，確定發(fā)生跳閘的斷路器及相關(guān)負(fù)載。用戶可以通過(guò)智能終端應(yīng)用程序了解事故發(fā)生的根本原因，并根據(jù)相應(yīng)的分步指導(dǎo)信息，快速恢復(fù)電力供應(yīng)。

在更加復(fù)雜、電力敏感性更高的“新電氣化世界”，企業(yè)面臨著意外停機(jī)、電氣操作效率低下、設(shè)備故障頻發(fā)等風(fēng)險(xiǎn)。這些風(fēng)險(xiǎn)有可能導(dǎo)致企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本居高不下，甚至給企業(yè)造成重大財(cái)務(wù)損失。為此，施耐德電氣正基于EcoStruxure架構(gòu)與平臺(tái)，不斷為客戶打造更加創(chuàng)新、適用的產(chǎn)品、技術(shù)和服務(wù)，形成更加完善的整體解決方案，從而全面提升電力可靠性和可用性，創(chuàng)造更大的價(jià)值。