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    配電自動化時代 ：智能係統安全嗎 ？

    是的 ，您可能以為當今世界是智能手機/平板電腦的天下 。但彩神四周的“智能”安裝比您想象的更多 。比方說帶有智能電表的智能電網 。供電公司每天都會在某個區域的住宅裝置嶄新的智能電表 ，並鼓舞彩神掌控彩神的能源將來 。彩神可以經過網絡監測和報告耗電量 ，並且簽署有利於儉省電費的合約 ，比方分時計價 。但管理全部這些安裝 、散布式“智能”數據卻是業內麵臨的最新應戰之一 。智能手機戰爭板電腦背後需求大量的計算才能 ，即所謂的“雲” 。同樣智能電表和智能電網背後也需求有效的根底設備來訪問搜集的數據 ，以及優化能源供應 。隨著計算機技術持續嚴重開展 ，為能源配送自動化起著作用 。
    配電自動化時期的降臨
    配電自動化如今並不是一個新事物 ，自上世紀60年代以來 ，將計算技術應用於電網的願景曾吸收了電力行業的大量眼球 。但是 ，直到最近 ，這樣做的理想利益還遭到質疑 。興旺國度的電網十分牢靠 ，有人就問為什麽要冒著係統牢靠性的風險添加附加控製係統 ？“智能”係統 ？理想利益是什麽 ？誠然 ，光是理論上的益處是很難判別投入是值得的 。
    但是 ，在2013年 ，供電公司麵臨的世界則完整不同 。老化的電網及其效率(或無效率)和環境要素如今全部促使供電公司加強控製和性能 ，邁向配電自動化 。在美國 ，變壓器的均勻運用時間曾經到達40年 ，與變壓器的倡議工作年限相當 ；電力根底設備需求更新換代 。2012年7月發作在印度的大麵積停電影響到6.8億居民 ，而當時印度曾經不能滿足日常頂峰期的用電需求 ，並希望在接下來5年內將供電容量進步45% 。
    全球範圍許多國度的可再生能源配額製(RPS)表現了高效率和散布式發電的國際驅動力 。如今 ，美國50個州中的30個州1請求可再生能源占領電力的一定百分比 ，例如風力和太陽能 。加利福尼亞州請求到2020年要有33%的電力來自於可再生能源2 。歐盟2020年目的3則請求到2020年有20%的電力來自於可再生能源 ，同時能源效率進步20% ，據揣測將降低總體能耗 。中國2005年經過的可再生能源法也規則了相似的條款 ，並在中長期開展規劃中增加了相關條例 。4
    如今 ，配電自動化被以為是“電網智能控製功用向配電方向的延伸和超越...可經過智能電網完成 。”配電自動化的優勢被普遍承受 ，但並沒有使勝利完成或牢靠性變得簡單 ，這些是大範圍普遍應用的嚴重應戰 。
    完成配電自動化麵臨的應戰
    過去的電力公司如今分紅了發電和配電公司 ，雙方都紛繁在配電網上裝置智能電表 ，以及更改根底設備 。管理散布如此普遍的設備麵臨的主要應戰是什麽 ？MaximIntegrated以為有三個關鍵範疇需求留意 ，並且這些範疇也是電網供給商的機遇 ：資產維護 、電網平安和資產管理 。彩神對這些範疇分別停止扼要討論 。
    資產維護
    資產維護意味著供電公司必需投入高性能元件 ，牢靠監測電網以及維護其高本錢資產 。經過維護一切資產 ，供電公司的總體投資將提供長時間有效效勞 。
    配電自動化設備的投資數額宏大 ，一個變電站的自動化晉級本錢為1000萬至2000萬美圓 。6所以 ，假如沒有久遠的項目目的及深化論證 ，現代化的供電公司不會開端大型晉級項目 ，而項目的本錢常常會惹起費率調整 ，以掩蓋項目本錢 。這正是高質量半導體傳感器以及優化器件如此重要的緣由 。這些器件將確保電網正常運轉 ，從而為供電公司的投資提供最有效的維護 。
    一切並網安裝的中心是模仿信號鏈 。配電網中的每個安裝都需求停止電丈量 。最簡單的並網安裝僅丈量電流 ，而最複雜的繼電器則執行全部四象限丈量 ，取得屢次諧波 。該信號鏈(圖1)7通常包括電壓或電流變壓器 、運算放大器 、電壓基準 ，以及用於實踐電丈量的模數轉換器 。隔離及直流/直流轉換器提供必要的維護及係統工作電源。

    作為信號鏈中心的ADC必需提供配電自動化所需的最佳性能 。MAX11040K具有24位分辨率和高達64ksps的采樣率 ，具備所請求的高性能 。這款4通道ADC同時采樣多個通道，避免線路之間的任何同步誤差 。多片MAX11040K可級聯在一同 ，完成最高32通道采樣 。
    大多數半導體公司采用簡單的信號鏈方框圖展現其配電自動化範疇的學問 ，而這種演示是不夠的。智能電網所需設備的多樣性請求對每個元件及產品具有深化的理解 。從相量丈量單元到電容組控製器 ，每個係統的精度和定時請求區別很大 ，請求器件具有相當的性能指標 。
    平安
    由於一切配電網的根底設備都必需可以預防網絡攻擊 ，所以電網及其數據的平安性至關重要 。
    平安性是當今先進配電係統中討論最多的話題 。討論常常集中在網絡平安和加密 ，雖然加密十分重要，但並不是現代化的靈丹妙藥 。係統平安計劃應用高級物理平安完成無可比較的低本錢IP維護 、預防克隆以及外設平安認證 。8雙向平安認證 、多層加密和物理竄改檢測全部預防電網遭受網絡要挾 ：硬件 、數據傳輸及數據存儲 。
    在維護硬件時 ，平安戰略思索從製造到裝置直至銷毀的整個產品生命周期 。必需組合采用平安硬件和平安維護計劃。避免製造協作同伴訪問私匙或者避免開發攻擊係統的途徑十分重要 。2012年初期波多黎各曾發作完整違背失密協議的事情 ，完整毀壞了當地新部署的電網 。裝置期間 ，必需對平安資產實行嚴厲認證 ，最好是雙向認證 ，以及質詢和應對 ，以確保合法性 。這樣的互相認證將確認無論是安裝還是軟件在製造期間未經竄改 ，特別是處在第三方承包商時 。工作期間 ，需求采用物理平安確保係統不容易被竄改 。為避免經過攔截 、更改 ，或者應用可以翻開或關斷電力的通訊音訊停止竄改 ，也必需采用多層加密 。
    MAXQ1050微控製器把一切這些平安特性集成進去以確保生命周期平安 。經過了避免植入不良軟件以及避免歹意克隆和刪除已裝載的軟件等方麵的平安認證 。具有多層對稱及非對稱加密數據維護 ，內置密匙發作器維護密匙 。防引腳竄改及其它物理層麵的密匙機械維護 ，避免經過熱以及其它的途徑刪除平安密匙和係統數據 。
    資產管理
    資產管理包括跟蹤資產的簡單和複雜辦法 ，時辰理解現場設備的狀態 。關於確保性能和監測維護 ，這樣的管理是十分珍貴的 。
    以一個簡單場景為例 ，很容易了解戰略性的資產管理 。在一場暴風雨中 ，電網上的許多點發作了斷電 。來自於不同供電公司的人員被召集在一同 ，協助維修 ，“點亮燈光”的肉體打敗了天氣 。線路得到了維修 ，設備得到了改換 ，又重新恢複了供電 。這一切都很快 。但是 ，危機完畢時 ，供電公司並不完整理解以及嚴密跟蹤現場工作的資產 。思索到設備本錢以及保證散布式資源及供電平安的需求 ，先進的電網不能容忍未知或不適宜的資產在現場工作 。
    戰略資產管理請求完整從上至下部署 、平安認證以及跟蹤電網高效運轉所必需的全部過程 、軟件以及係統 。平安認證為重中之重 。嵌入式平安認證是設備自我辨認的根本過程 ，因而必需作為係統的一局部停止理解 ，以便於跟蹤和管理 。8關於小額投資 ，可運用簡單的矽器件獨一辨認配電網上的設備 ，包括線傳感器到變壓器再到重合器控製器 。獨一質詢/應對辨認允許跟蹤每件設備 ，並經過供電公司的AMI網絡停止通訊 。在這點上 ，平安性與報告資產辨認 、位置 、工作狀態 、最新維護數據或其他各種報告功用是相分歧的 。
    關於彩神的意義和指導性
    現代化的供電公司過去曾經是具有豐厚電力電子經曆的發電和配電公司 。如今 ，隨著供電公司將複雜的IT工作與多層複雜的設備及資源和數據管理集成在一同 ，狀況發作了翻天覆地的變化 。當電力公司購置新設備以更新其根底設備時 ，需求在整個電網內從下至上構建根底設備的新安裝和平安算法 。這些電網安裝需求的不隻僅是以太網和簡單加密 ，而是必需裝備牢靠的維護 、管理和平安功用 。
    智能電網常常被描繪為電網上漫山遍野的電能丈量和通訊 。這種定義過於簡單 。智能電網應該集成平安硬件和智能電能管理軟件 。電網需求先進的檢測和通訊才能 ，以構成牢靠 、有效 、平安的供電係統 ，進步係統效率和支持散布式資源的才能 。屆時 ，彩神將大範圍完成高效率的配電自動化 。


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     ^ 配電自動化時代 ：智能係統安全嗎 ？