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发达国家的电力传输和分配系统通常简称为电网，其可靠性和正常运行时间令人钦佩，这一点值得注意的是，考虑到有几十年历史的运营资产占很大比例。今天的电网被要求执行它最初不是为之设计的任务，例如处理由分布式能源（DERs）供电的双向电力流，其中许多是间歇供电的小型可再生发电站。老化系统必须升级，任何新的工作或返工必须适应最新的服务和供应需求。如果不这样做，就会导致像我们最近在德克萨斯州看到的那样的灾难。

随着遗留资产接近报废并需要更换，随着电网扩展以支持新的建筑和发电站点，设计师们正在寻求与传统技术同等或更好的可靠性。应用现代计算技术，如hypervisor和冗余HSR/PRP网络体系结构，将成为交付所需自动化和数据通信的必要条件，同时使部署、操作、维护和网格弹性优化到当前最佳状态。

变电站是电网运行的基础，无论是将电压提高到输电水平，还是将电压降低到次级输电和配电水平。本文将重点介绍用于将次级传输电压降到适合向杆式和垫式配电变压器供电的水平的配电变电站（图1），进而将本地配电电压降到120/240/480 VAC，以供工业、商业和住宅使用。

图1：配电变电站将传输电压降低到本地配电水平，并执行许多其他自动化、保护和控制功能。

除了与输出功率流相关的传统功能外，配电变电站现在必须容纳来自DER的输入功率流，这使得操作非常复杂。为了解决这些和其他问题，现在正在使用数字虚拟化技术。

这项技术允许多个操作系统和相关应用程序在一个硬件平台上同时运行。最近和即将到来的进展将允许这些数字虚拟机（vm）提供最关键的变电站功能（如继电保护）所需的亚毫秒响应时间。

超过90%的需求是对现有资产进行现代化和翻新，新变电站通常采用现代技术设计和建造。

配电所设备

许多不同类型的设备用于执行现代配电变电站所需的所有功能（图2）。除了与输出功率流相关的传统功能外，配电变电站现在还必须适应来自DER的输入功率流，这使得操作非常复杂。

图2：配电站0级设备通过过程和站总线与控制中心相连。

图2描述了典型变电站自动化系统（SAS）中的一些设备，但还有许多其他设备，每个设备执行两个主要功能之一：

●保护和控制：100%实时自主元件

●自动化：命令和控制，带有一些实时元素

保护和控制装置包括安装有断路器的智能电子装置（IED），以监测其运行情况。合并单元（MUs）同步采集电流互感器和电压互感器输出的多路数字信号，然后利用iec61850-9协议将这些信号传输到保护、计量和控制设备。

IED执行各种功能，如继电保护、远程故障指示、监测和调节功率和电压水平、自动将电源从一个电源切换到另一个电源以进行母线传输，以及在临时故障后重新闭合馈线。

诸如pc、路由器、非托管/托管交换机、可编程逻辑控制器和人机接口之类的自动化设备通常用于协调保护和控制设备之间的操作，并提供其他所需的功能，例如联网。所有这些设备都包含控制操作的电子硬件，通常还包含执行操作的主机软件。

理想情况下，所有这些设备都符合iec61850标准协议，这是一种连接0级所有设备、1级服务器和2级客户端的通信服务；即使是这样，其他的沟通和整合问题仍然存在。

一个典型的配电站包含许多这样的设备，这些设备由不同的供应商提供，每个供应商都有专有的电子硬件，并且通常有自己的操作系统和托管软件，从而引发各种操作和管理问题。