自2003年“大停電”以來,英國發生了最大的停電事故。包括倫敦,在內的英國,一些重要城市經歷了地鐵和城際列車停運、道路交通信號中斷,以及一些醫院因備用電源不足而無法提供醫療服務,這影響了約100萬人。作為世界上最繁榮的大都市之一,倫敦大停電讓世界看到了國際大都市,背后不堪重負的電力系統,如并網后無法統一調度、部分電力設備嚴重老化、電網維護薄弱等。電力系統需要迎來新一輪的技術革命。
泛在電力物聯網作為一種新的電網自動化系統,正在逐步幫助傳統電網升級為能源互聯網。“在這個過程中,行業需要不斷尋找和應用新方法和新技術,支持泛在電力物聯網配電系統安全、可靠、優質、高效運行。如何通過ADI芯片將物聯網技術與整個配送系統結合起來,是我們一直在努力解決的問題。”在最近舉行的第十屆分布式技術應用論壇大會上,高性能模擬技術提供商ADI 亞德諾半導研究所產品的張松剛,經理如是說。
探索全面智能感知,推進泛在電力物聯網部署
泛在電力物聯網作為融合大數據與云計算、邊緣計算技術、數據傳輸、人工智能、移動互聯網控制技術、現代設備和管理技術的綜合信息管理系統,常被稱為電網自動化系統,連接設備、客戶、數據,綜合承載電網運營、企業運營、客戶服務、新業務形式等所有服務的新一代信息通信系統,具有終端無處不在的接入、平臺開放共享、計算云與霧協同、數據驅動服務、應用定制等特點,并與智能電網深度融合,共同形成能源互聯網。配送物聯網是泛在電力物聯網在配送領域的實踐,智能感知是配送物聯網的基本支撐。
據中國國家電網有限責任公司統計,目前,國家電網系統接入的終端設備超過5億臺(其中電表4.7億臺,保護、采集、控制設備數千萬臺)。預計泛在電力物聯網初步建成后,聯網設備數量將達到20億臺。“從物聯網的角度來看,整個無處不在的電力物聯網系統所涉及的現實世界的數據采集,對各種傳感器的需求是巨大的,可以說是宇宙性的。”張松剛提到。
分布式物聯網的建設將改善傳感組件覆蓋不足、快速響應能力低、能量獲取技術有待突破的問題。高可靠性、小型化、低功耗、集成化、無源性和高安全性是智能傳感技術未來的發展方向。如何做好電氣狀態和配電環境的監控?ADI致力于為客戶提供感知、測量、通信、網絡安全和邊緣計算等各方面產品的解決方案,正在探索如何與客戶更快地部署無處不在的電力物聯網。"
加強狀態監測和環境監測,確保配電設備安全
“在人們熟悉的傳輸環節中,比如導線浮冰和地質災害,監測是非常重要的。基于微機電系統加速度計、慣性導航單元和溫度傳感,這些系統可以結合起來,充分實現輸電線路的安全監測。”張松剛指出。微機電系統技術的發展早在20世紀70年代就開始了,ADI是最早涉足這一領域的公司之一。目前ADI專注于MEMS慣性導航技術在各種行業中的應用,實現超低噪聲、超低功耗、高溫性能的各種更魯棒的應用場景。
以專門為工業條件監測應用設計的ADXL1001和ADXL1002微機電加速度計為例,它們可以在擴展的頻率范圍內提供超低噪聲密度,具有兩個滿量程選項,并且可以承受高達10,000g的外部沖擊。所以目前市場上旋轉機械出現的主要故障(如套筒軸承損壞、對中誤差、不平衡、摩擦、松動、傳動故障、軸承磨損、氣蝕)都在ADXL。此外,ADXL1001和ADXL1002集成了全靜態自測功能和超量程指示器,可提供高級系統級功能,可用于嵌入式應用。在功耗方面,ADXL1001/ADXL1002還允許采用3.3V至5.25V的單電源進行無線傳感產品設計”此外,ADI公司的慣性導航單元結合了MEMS、陀螺儀和加速度計,可以直接實現多個電源領域的慣性導航。例如,結合低噪聲多軸加速度計,可以監測導線的舞動和下垂。慣性導航單元也可以使用它來監控機器人故障定位等等。”張松剛強調。
除了狀態監測,ADI還擁有一系列環境感知的傳感技術,包括溫度、氣體、光學和聲學,可用于現場環境監測和配電柜監測。代表產品是數字溫度傳感器ADT7320,可以達到0.25c的高精度,支持SPI接口或I2C接口,分辨率可以達到16位,精度非常高。同時,芯片內部有過溫和欠溫中斷,省電模式可供選擇。而集成光模塊ADPD188B可以測量煙霧,分析氣體中的顆粒大小,避免誤報,為各種電氣設備的消防安全監控提供保障。此外,在近年來發展迅速的磁阻技術、ToF、紅熱等環境傳感技術中,ADI也有成熟的(651,275),能夠更好地滿足未來電力物聯網關鍵應用中傳感技術的需求。