新的电网测试床可以帮助行业,政府安全发电

在过去的十年里,网络犯罪和国家敌视美国的利益发展日益复杂的方式攻击配电设施。

同样,增加电动汽车使用和可再生能源发电电网负载给管理提出了新的挑战。

在美国,私人公司的研究人员和美国能源部国家实验室正在开发新技术来克服这些挑战。

例如在爱达荷州国家实验室,研究人员正在测试设备,可能很快就会阻止网络攻击重要的电网基础设施,和计算机程序,可以引导电动汽车充电时非高峰时段电力是便宜的。

但在公用事业公司实现这些技术之前,他们需要保证设备和软件会做广告,全面的电网基础设施和在实际操作条件。

现在,爱达荷国家实验室的研究人员已经开发出一种大规模电网测试床评估新的网格技术。

一个测试网格使用相同的设备和能力

网格是现代设备,配备相同的传输和分配功能,公用事业在国家电网使用。

全面测试网格允许政府研究人员和私人行业开发、测试和演示技术,提高电网安全性和弹性,而不用担心后果——包括可能发生停电或设备损坏,如果这些测试是进行实际的电网。

研究人员开始网格测试INL网站在2003年开始,包括第一批测试显示物理电网设备可能容易受到网络攻击。

尽管INL拥有并经营着网格,进行这些类型的测试是困难和需要大量的时间和精力来准备,格雷森西说,INL电力系统高级研究员。

“网格提要一些临界载荷,如先进的试验反应堆,”他说。“我们必须协调长期停电。”

美国能源部2016年开始资助改善测试网格通过创建一个相互联系的网络,模拟分销网络(15到35千伏)上发现的较大的电网。

升级包括建筑、变电站和测试垫将支持越来越大的实验以及光纤网络之间的通信测试垫,可以用于测试之间的控制和数据采集设备。

2019年,INL开始测试网格的改进,包括添加另一个输电线路互连,段和隔离测试网格从其他网站的网格基础设施。“修改允许我们做更多的高风险测试在传输级别(69 - 138 KV)及以上,“西说。

今天,测试网格包括32英里的可重构分布线,16英里的输电线路,和变压器能够支持示威游行15岁,25 - 35千伏。

测试床包括四个2500平方英尺的研究垫设计房子大块的设备进行电力负荷测试,智能电网评估和储能实验。

整个系统是在现场指挥中心,使用最先进的控制系统和实时电源管理设备。指挥中心可以隔离部分测试网格为特定高风险的示威活动。额外的40000平方英尺的测试板和设备存储建设将在2022年完成。

“现在我们更容易建立长期,endurance-type测试或test-to-destruction类型的活动,不要把其他资源面临风险,”西说。“有测试网格主要INL网站分开网格意味着测试我们的行为不会影响反应堆系统或其他关键设施。”

前所未有的灵活性

设置还允许研究人员前所未有的水平的灵活性进行多种实验和示范,卡罗里德说,项目经理INL的电力系统研究小组。

“我们可以设置设备来做各种各样的测试在各种各样的配置,可再生能源在一个测试板,控制系统和变电站设备在另一个测试板,”她说。“我们还可以做各种类型的测试——网络安全控制和保护系统,cyber-related脆弱性研究,和电能质量研究。我们可以确定系统如何响应各种设备我们测试。它给了我们很多自由。”

通知和验证的计算机模型

除了实际电网的测试设备,全面的电网试验台是另一个重要的功能:通知和验证的计算机模型。

新,更新测试网格是一个重要的和必要的INL的强大的网格建模功能,网格INL的高级策略师Andy Bochman表示。

“电网运营商和经理严重依赖模型来完成他们的工作,”他说。”模型和模拟可以给我们一些很好的信息,但他们从来都不是一个完美的替身基于物理现实和真实的条件。”

新的INL试验台允许专家来衡量模型准确地预测在电线和电网设备实际上发生了什么。

“如果实际观测与模型预测什么,允许用户有额外的对模型准确性的信心,“Bochman说。“哪里有差异模型预测和观察测试网格,使我们进一步提高模型。”

设备可能会测试INL的实时数字仿真器、网格建模系统能够真实的硬件集成。建模与仿真之后,可以验证设备的性能的全面测试网格。

“这些类型的测试提高组织的信心将会购买和安装这些设备,“丹爱尔摩说,主任INL的关键基础设施安全程序和弹性。“有时眼见为实。”

除了网络安全,测试床会帮助验证技术,将用于过渡网格从化石燃料发电的可再生能源。

“朝着无碳电网将带来更多可再生能源如风能和太阳能,这将意味着克服负载平衡问题和其他挑战,“爱尔摩说。”模型将处理很多,但有时您需要验证一个特定设备或一个特定的大规模网格管理方案。”

公用事业是很难进行这些类型的实际测试,特别是网络安全设备。模拟一个电网的网络攻击在说,波士顿的市中心,可能导致停电,或者至少,监管噩梦。

“你可以试一试,”Bochman说。“INL的试验台是一个电网的游乐场。不管如何测试床,这可能是一个现实。”