许多关于智能电网的讨论指出，自集中式单向系统首次提出以来，100多年来，这种配电系统几乎没有变化。虽然“智能”电网的概念似乎难以捉摸，但实际上，现在已经有非常可行的解决方案正在实施，以帮助电力公司更有效地运行。
多伦多水电系统公司和当地电网技术公司一直致力于对北美最大城市之一的电网进行全面检修。本周，他们在奥斯汀的NIWeek上展示了一些令人印象深刻的分布式控制和大数据的应用。
多伦多水电公司是加拿大最大的市政配电公司，为这座拥有280万人口的城市服务。它分配了安大略省19%的电力消耗。
多伦多水电的电气工程师Sushma Narisetty-Gupta说，这家拥有100年历史的公司当然面临挑战，最大的挑战是其老化的基础设施。她说，该公司约28%的资产已经超过了使用年限，另有20%的资产将在2024年前达到使用年限。
除了老化的基础设施外，对分销系统的需求也令人难以置信地蓬勃发展。纳瑞斯蒂-古普塔说，多伦多是北美第四大城市，但它实际上拥有最多的新建筑高楼。
因此，多伦多水电公司已经开始与LocalGrid技术公司合作，将其电网带入21世纪。LocalGrid的首席执行官鲍勃·利(Bob Leigh)表示，两年前，LocalGrid找到了多伦多水电公司(Toronto Hydro)，并提出了一个基于其在国家仪器公司(NI)和嵌入式系统方面的经验的项目想法。
多伦多水电的电网现代化路线图是一项正在进行的资本计划，旨在更新和加强其老化的基础设施，将允许广泛采用以分散控制为核心的新技术。
纳瑞斯蒂-古普塔以章鱼为例，解释了电力公司向分散控制的转变。章鱼的中央大脑由触手上的少量智能提供帮助。分布式控制使每个节点处理的数据量小，处理速度快，通信网络小，成本低。她说:“我们相信，它将引领我们前进，并将在未来几年生效。”
Leigh说，直到10年前，很少有电力公司采取任何措施来升级他们的技术。但他们面临着越来越多的挑战，迫使他们重新考虑过时的技术:
- 公用事业公司必须使用可再生能源，提高服务水平，减少停电并降低运营成本。
- 现有的基础设施(尤其是在北美和欧洲)正在走向寿命的尽头。
- 过时的电网设计使得可再生能源难以上网，也阻碍了电动汽车的普及。
- 美国能源部和国土安全部要求加强现有电网基础设施的安全。
在50年没有技术进步之后，突然之间，他们正在经历巨大的变革。“在未来10年左右的时间里，该行业将花费7万亿美元，”Leigh说。“这是一个巨大的数字。”
技术解决方案在于Leigh所说的“微电网的曙光”。它们必须提供从远程站点和无线连接传输的安全和私密数据;通过低带宽或有限带宽网络发送大量数据的能力;以及不同协议设备和供应商之间的互操作性。“现在的趋势是建立符合公司需求的标准。这并不适用于电网，”Leigh指出，并评论说需要让不同代人的各种设备相互对话。“标准将变得巨大。”
LocalGrid的控制解决方案基于NI的CompactRIO平台，为最近发布的NI-9068接收了一个非常早期的测试单元。正如Leigh详细描述的那样，它满足了系统的关键需求:
- 解决方案需要模块化和可扩展，以适应不同的需求。“每个子系统，城市的每个区域，都会有不同的问题，”利说。
- Leigh说，商用现成技术将使工程师能够快速获得解决方案，然后根据需要进行修改。他说:“这样做的一个关键问题是，公用事业公司还不知道他们将获得多少投资回报率。”“他们有一些猜测，但我们知道一年后系统可能会改变。
- 技术必须支持通信、PQM、数据分析、控制回路和信号。
- 它们必须支持安全需求。“我们现在能够在Linux上运行，这一事实对我们来说意义重大，”Leigh指出。
LocalGrid的技术是利用大数据的一个很好的例子，NI的ECM营销高级集团经理Ahmed Mahmoud在一次单独的谈话中指出。随着LocalGrid部署了大量的CompactRIO，他们注意到在设备本身上拥有情报是多么重要。“如果你能获得设备本身的情报，你就不必把所有数据都传回一个中心位置，”马哈茂德说。
LocalGrid为多伦多水电开发的解决方案将控制器部署在变电站、馈线和变压器上，提供电力资产的详细实时分析，Leigh解释道。它将只能执行一项任务的设备替换为可以执行多项任务的设备，以降低部署和维护成本。嵌入式软件已从头开始构建为跨平台兼容的分布式能源管理网络，包括第三方系统的无缝集成、设备、用户和设备安全的IEC-61850模型、允许任何数据类型具有可定制实时计算的数据模型，以及可快速简便地自定义代码部署的即插即用架构。
LocalGrid将相当多的注意力集中在智能电网应用的网络安全上。其解决方案通过操作系统上的用户认证来保证设备的根级安全，通过设备认证来保证设备之间的连接安全，通过应用程序认证和数据访问权限来限制网络上单个应用程序的访问，通过加密数据库和配置文件来保证物理访问的安全。LocalGrid通过将过时的边缘设备协议转换为安全的网络来保护现有的SCADA设备。Leigh说，通信和网络架构的设计是为了从内到外保护网络，而不仅仅依赖于防火墙。
