より高性能で信頼性の高い電力網

世界中がエネルギー革命の管理に取り組む中で、 発電と電力消費の方法が根本的な変革を迎えようとしています。この電力を供給する送配電網も変化する必要があり、性能を高めて新しいエネルギー源に適応し、信頼性を維持しなければなりません。

風力や太陽光などの再生可能エネルギー源では、太陽は常に照っているとは限らず、風は常に安定して吹いているとは限らないため、供給側に変動が生じます。電気自動車 (EV) の台頭やデータ センターの大型化、あらゆるものの電化により、電力網の需要も高まっています。同時に、異常気象が頻発し、大規模な停電が発生する可能性も高まっています。

このような変化があっても、電力網は安定して電力を供給し続けなければなりません。人々は、スイッチを入れると明かりが点るものと考えています。そうならないと、消費者や規制機関が気づきます。これらの変化に対応するためには、電力網の柔軟性と耐障害性を高める必要があります。すなわち、性能を高めなければなりません。最小限のダウンタイムで電力を制御し、すべてのお客様に電力を安全に供給するために必要な情報にアクセスできなければならないということです。

電力産業においては、信頼性はシステム平均中断時間インデックス (SAIDI) によって測定されます。 これは、ある地域の平均的な顧客が 1 年間に電力を利用できない時間の平均 (分) を示しています。

電力網全体の電力の流れについてより多くの情報を収集できれば、障害のある配線を特定しやすくなって問題が発生した場合の電力復旧にかかる時間を短縮でき、ダウンタイムの短縮と信頼性の向上につながります。

センサは、配線上の特定のポイントで回路を流れる電圧と電流のレベルに関する重要な情報を提供します。その情報は、さまざまなかたちでグリッドの耐障害性を高めるのに役立ちます。

メンテナンスの改善

一部のセンサは、回路をトリップさせないものの将来は停電する可能性を示す、断続的な電流変動を検出できます。電力供給業者は、このような電流スパイクの蓄積に関するデータを収集することで、アラートの閾値を設定し、故障した機器をダウンタイムが発生する前に修理または交換できます。

TE Connectivity は、断続的な障害の前兆である部分放電を検出できるデバイスも開発しました。これらのデバイスをリモート信号機能と組み合わせると、電力供給業者に提供する情報を増やし、障害の未然防止に役立てることができます。信頼性が向上するだけでなく地絡の数が減少することで、それらの障害によって乾燥地域の山火事が引き起こされる可能性を低減することができます。

障害の迅速な特定

従来、配電システムの障害を検出するには、変電所と家や会社の外にある変圧器の間にあるリング メイン ユニット (RMU) またはパッドマウント式開閉器の筺体の、障害のある回路の通知を手作業で確認する必要がありました。故障回路インジケータ (FCI) と呼ばれるセンサを電力線上に配置すると、障害をより正確に特定し、障害を切り分けて、電力を安全に供給できる回路部分に電力を再ルーティングする機会を得ることができます。また、障害の特定に要する時間が短縮されることで、作業者は迅速に現場に到着でき、必要に応じて電力を再ルーティングして問題の解決に着手できます。

リモート再ルーティングの実現

RMUにリモート スイッチング モジュールを追加すると、さらにスピードアップすることができます。遠隔地から回路スイッチを制御できるため、電力会社は障害発生時に人員を派遣しなくても回路を再ルーティングできます。このリモート スイッチングを自動化できるコンピュータ システムは障害を検出すると直ちに電力をインテリジェントに再ルーティングできるため、応答時間をさらに短縮できます。

このタイプの自動再ルーティングは、病院やトンネル換気システムなどの重要なインフラストラクチャに対する電力供給にも役立ちます。このような場合、回路をバックアップ電源に接続することができます。システムが障害を検出すると、欠陥のある分配線を自動的に切断し、正常な分配線を接続して電力を数秒で復旧させることができます。これは本質的に大規模な全館発電機に相当します。

自動再ルーティングは、多様化の進む各種のエネルギー源から供給されるスマートグリッド全体の電気的負荷のバランスを取るための必要条件になります。 再生可能エネルギー源から断続的な負荷を取り入れるには、電力会社はリアルタイムの情報を処理して供給と需要のバランスを取ることができる必要があります。このインテリジェンスは、より広く分散されたエネルギー源を電力網に取り入れるためにも必要になります。現在電力を供給している集中型の発電所は、サービス地域の需要に基づいて出力を調整できます。さまざまなエネルギー源にわたって需要と供給の両方が変動する中で電力を安定して供給し続けるには、発電および配電システム全体をより明確に可視化する必要があります。

これらのセンサが収集したデータは、電力需給状況が変化し続ける中で電力網に対する根本的に変更する計画に役立てることもできます。さらに、優れたデータは、電力網の拡張やメンテナンスの計画など、長期的な作業をサポートできます。現地の配電ネットワークのニーズを正確に把握しなければ、ハードウェアの効率的なアップグレードは事実上不可能です。電力供給業者は、電力網のどこで需要が増加しているかをより深く理解することで、現在のインフラストラクチャ全体で電力をより効果的に供給できるかどうか、または顧客に効果的にサービスを提供し続けるためにそのインフラストラクチャを拡張する必要があるかどうかを判断しやすくなります。

将来、インテリジェンスと自動スイッチングのこの組み合わせは、電化の広がる世界に代替電源モデルを組み込む上で効果的になる可能性があります。スマートグリッドに大規模なモジュール式発電を導入することで、自然災害後の地域の復旧に役立つ可能性があります。また、電力網は、需要の増加時に供給を補うようにインテリジェントに余剰電力をバッテリー貯蔵設備にルーティングすることもできます。また、電気自動車のバッテリーや家庭用の無停電電源装置を使用してアイドル状態時の分散型バッテリーとして機能させるなどの創造的なソリューションへの道が開かれ、再生可能エネルギーの生産量が減少したときのギャップをより柔軟に埋めることができます。

そのような未来は、思ったほど遠くないかもしれません。多くの場合、既存の設備をアップグレードされたデバイスやセンサによって修復することで、より早く、より低コストで、さらなるインテリジェンスを電力網に組み込むことができます。これらのアップグレードは、障害を迅速に特定して信頼性を向上させることで直ちに価値を生み出すと同時に、回復力の高い未来のエネルギーの基盤を築くことができます。