舊式的電力網(wǎng)設(shè)備、巨大的暴風(fēng)、以及高齡化的人力，正是許多電力公司在現(xiàn)今不斷改變的能源情況中所面臨的部份挑戰(zhàn)。假如無(wú)法善加管理，這些挑戰(zhàn)將會(huì)導(dǎo)致更大的問(wèn)題：因?yàn)殛P(guān)鍵性作業(yè)的中斷而釀成會(huì)耗費(fèi)電力公司客戶(hù)數(shù)百萬(wàn)美元的電力中斷。
電力公司可以採(cǎi)用各種方式來(lái)因應(yīng)未來(lái)服務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn)，其中包括了配電網(wǎng)路現(xiàn)代化、管理葉片（foliage）的成長(zhǎng)以及僱用更多的線路維修人員。然而，這些選項(xiàng)可能會(huì)太過(guò)複雜而難以評(píng)估，因?yàn)樗羞x項(xiàng)都有著不同程度的成本、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、以及社會(huì)效益。
許多電力公司最近都專(zhuān)注在尋找、僱用與訓(xùn)練更多的線路維修人員，因?yàn)榇伺e可以改善停電的反應(yīng)，並且為客戶(hù)帶來(lái)更好的服務(wù)。然而，在世界上的許多地方因?yàn)楦啐g化的人力，使得想要找到技術(shù)熟練的工人並填補(bǔ)空缺的線路維修人員職務(wù)變得日益困難。是否有可能去改善線路維修人員的工作內(nèi)容，使他們可以分配出更多的時(shí)間到實(shí)際的維修與高優(yōu)先的維護(hù)，並且花費(fèi)較少的時(shí)間在搜尋破損的線路上呢？
在電力網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上擷取資料就是關(guān)鍵
近年來(lái)，許多國(guó)家都已經(jīng)歷過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的停電，而其原因只不過(guò)是因?yàn)橐覍?wèn)題的來(lái)源很困難。那麼電力公司要如何改善分配網(wǎng)路架構(gòu)，才能獲得較佳的停電反應(yīng)呢？答案就在於從能夠降低系統(tǒng)成本，並且允許在電力基礎(chǔ)架構(gòu)中佈署更多節(jié)點(diǎn)這類(lèi)更好的線路感測(cè)器技術(shù)中獲取。此項(xiàng)技術(shù)具有更高的整合性，有助於實(shí)現(xiàn)更高的量測(cè)精確度，消耗更少的電力以及需要更少的維護(hù)。
新的線路感測(cè)器最為常見(jiàn)的使用情況之一，就是節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)—通常稱(chēng)為故障指示器。當(dāng)問(wèn)題發(fā)生時(shí)，它會(huì)偵測(cè)並傳送警示，如此維修人員就可以在延遲最少的情況下去處理故障的設(shè)備。圖1中所示為故障指示器使用於電力分配線路的情況。在不同的地區(qū)與不同的供應(yīng)商使用了許多名稱(chēng)來(lái)描述這套相同的系統(tǒng)，其中包括線路監(jiān)測(cè)器、故障監(jiān)測(cè)器，以及故障電路指示器。在本文中，通用術(shù)語(yǔ)「故障指示器」描述了用來(lái)偵測(cè)電力線路物理狀態(tài)的系統(tǒng)、線路感測(cè)器，以及其基礎(chǔ)技術(shù)。
在地下應(yīng)用（如圖2所示）中，故障指示器被設(shè)置於每條主要纜線的電纜終端處。發(fā)生故障的指示器上游會(huì)跳閘，而發(fā)生故障的指示器下游則會(huì)維持在未跳閘的位置。如此一來(lái)，服務(wù)團(tuán)隊(duì)不需要經(jīng)過(guò)耗費(fèi)時(shí)間的隔離程序，就可以輕易的辨認(rèn)出電纜或是設(shè)備的故障區(qū)域。地下應(yīng)用裝置可能包含有變壓器、開(kāi)關(guān)裝置、機(jī)櫃、接線盒、接頭等。
在高架應(yīng)用中，在故障指示器上易於識(shí)別的顯示器能夠?qū)⒕€路維修人員引導(dǎo)至線路問(wèn)題的區(qū)域。高架應(yīng)用裝置包括無(wú)熔絲分接頭、具有中線重合器的長(zhǎng)進(jìn)料器、分段開(kāi)關(guān)裝置、過(guò)渡裝置和進(jìn)料器等。
與現(xiàn)有故障指示器相關(guān)的兩項(xiàng)最大挑戰(zhàn)是：第一，它們可能太過(guò)昂貴而無(wú)法大量購(gòu)買(mǎi)；第二，它們需要經(jīng)常性維護(hù)才能夠持續(xù)的正常發(fā)揮功能。累計(jì)購(gòu)買(mǎi)成本以及經(jīng)常性維護(hù)是預(yù)算與資源有限的電力公司無(wú)法在其龐大的電力基礎(chǔ)架構(gòu)中佈署更多故障指示器的兩項(xiàng)主要原因。
透過(guò)先進(jìn)電力管理改善故障指示器
為了因應(yīng)這些挑戰(zhàn)，一種能夠以高效率收集電力同時(shí)又需要較少維修，使用於故障指示器的感測(cè)器架構(gòu)的新產(chǎn)品線目前已經(jīng)上市（參考圖3）。
雖然基本功能看似簡(jiǎn)單，但是可收集電力的故障指示器設(shè)計(jì)其實(shí)是很複雜的。它要從電力供應(yīng)架構(gòu)開(kāi)始。三種獨(dú)立的電力來(lái)源：電力線路感測(cè)器、可充電電池和超級(jí)電容器都是必要的，此外還要有知道如何將供電狀況的變化與負(fù)載狀況的變化加以平衡的控制演算法—這些全都要保證是始終在線的運(yùn)作。
關(guān)鍵性的創(chuàng)新是能夠讓系統(tǒng)更快速啟動(dòng)、更低功率耗損，以及更平順運(yùn)作的全新多重電力路徑設(shè)計(jì)技術(shù)。透過(guò)採(cǎi)用更好的電力管理，故障指示器的維護(hù)將會(huì)減少，因?yàn)榫€路維修人員不需要頻繁的更換電池，也無(wú)需執(zhí)行許多的系統(tǒng)檢查。
新的故障指示器設(shè)計(jì)也可以利用更為複雜的資料蒐集與更健全的無(wú)線通訊來(lái)提升性能。他們可以使用高速精密轉(zhuǎn)換器以遠(yuǎn)高於電力頻率的資料速率去蒐集電力線路資訊，藉以擷取更為精細(xì)的資料。這些裝置所觸及的範(fàn)圍也會(huì)透過(guò)整合式無(wú)線通訊（像是短波無(wú)線電與GSM通訊協(xié)定）等而加以改善（參考圖4）。故障指示器可以發(fā)送資料與傳送它們的狀態(tài)，如此線路維修人員可以花費(fèi)較少的時(shí)間去搜尋故障，而使用較多的時(shí)間去解決這些問(wèn)題。
大數(shù)據(jù)分析將可以帶來(lái)更好的能源智能
受惠於先進(jìn)線路感測(cè)器技術(shù)的故障指示器，為電力公司帶來(lái)了改變其運(yùn)作方式的機(jī)會(huì)。藉由在節(jié)點(diǎn)蒐集更為精細(xì)的資料、擁有更好的連結(jié)，以及在維護(hù)方面較便宜的執(zhí)行設(shè)備，電力公司將可以更快速而且更具自信的對(duì)於停電狀況進(jìn)行辨識(shí)與反應(yīng)。然而，還有其它的可能性可以考量。舉例來(lái)說(shuō)，一整套的故障指示器可以提供歷史資料與警示，如此電力公司就可以使用機(jī)械學(xué)習(xí)演算法則與分析法去分配更有效率的線路維修人員行動(dòng)，降低作業(yè)費(fèi)用並實(shí)現(xiàn)更好的營(yíng)運(yùn)成果。
總結(jié)
電力公司客戶(hù)常常會(huì)遇到長(zhǎng)時(shí)間的電力中斷狀況，這是因?yàn)閱?wèn)題點(diǎn)很難加以定位。有一個(gè)可以讓電力公司用來(lái)補(bǔ)救這種狀況的方法，就是更廣泛的設(shè)置故障指示器。能夠以更高的效率收集電力，並降低維護(hù)方面的需求，適用於故障指示器的全新線路感測(cè)器技術(shù)目前已經(jīng)可供使用。此項(xiàng)新技術(shù)讓電力公司能夠善用次世代故障指示器的優(yōu)點(diǎn)，並因?yàn)檩^短的停電、較低的作業(yè)費(fèi)用、以及更為滿(mǎn)意的客戶(hù)而獲益。
（本文作者Swarnab Banerjee任職美商亞德諾（ADI）能源管理產(chǎn)品事業(yè)群系統(tǒng)工程經(jīng)理）
