与机器交谈

Catherine Bischofberger写道,未来会增加与机器的互动,我们的安全取决于它

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三里岛发电站于1979年遭遇部分熔毁(照片:美国能源部)。

1979年宾夕法尼亚州三里岛核电站的部分反应堆熔毁仍然是美国历史上最严重的核灾难。清理费用耗资十亿美元,并导致对核电的严重抵制。 最终的事故报告将用户界面不良引起的混淆视为主要因素之一。

近四分之一个世纪之后,2003年,美国和加拿大的5500万人无能为力,其中许多人持续数天,当时一个软件错误阻止了俄亥俄州控制室的警报系统警告操作员需要在超载电力线击中未经开垦的树叶后重新分配电力。在这里,主要原因也是人机通信失败。

两个剧集都说明了人机界面(HMI)的重要性。它们在变电站自动化系统的可视化和控制或实时状态监控中发挥着关键作用。工程师,技术人员和操作人员依靠智能电子设备(IED)收集和转发的信息来清楚地了解变电站的状态和分布式能源(DER)。例如,这些DER可以是风力涡轮机,太阳能发电场或微电网。随着电网的不断现代化,人们对HMI应用的依赖性将会增加,运营商将需要帮助来监控和控制多供应商系统。

HMI应用程序有效地构建在图形构建块上,例如基本形状,颜色,文本,表单或页面,以便进行通信和交换信息。公用事业越来越希望HMI与任何供应商IED一起工作,只需要最少的手动配置。与供应商无关的解决方案可简化安装,降低维护成本并降低电力自动化系统的复杂性。它将促进与多供应商IED的互操作性,并支持数据驱动的配置,这些配置将工作负担放在工具上而不是人身上。

不幸的是,进入HMI的所有图形组件和构建块都由HMI软件制造商以专有方式组装。到目前为止,还没有任何标准化的方法来指定,设计和调试HMI应用程序。

新的国际标准正在进行中

但这种情况即将发生变化。 IEC正在制定一份新文件,旨在定义实现数字化变电站所需的配置语言,包括HMI应用。目前正在起草的计划标准将成为IEC 61850系列出版物的一部分,其中包括用于将数字通信过程集成到现有电网中的一些核心国际标准。

新出版物的目标之一是自动生成HMI应用程序,包括所有相关的数据映射和图形渲染。这有效地使操作员,工程师或技术人员无需执行变电站系统的手动配置,因此通过更有效地使用资源来节省公用设施的时间和成本。

它还消除了人为错误的风险。 "你可以称之为"神奇的工程":不是花费数周甚至数月来配置HMI应用程序,对于较小的变电站而言,它实际上需要几分钟甚至几秒钟,"Dustin Tessier介绍,负责该工作的任务组负责人IEC内部的新标准项目。

"人们熟知HMI是工程密集程度最高的应用程序之一。自动化流程从工程,配置和测试的角度出发,大大节省了成本。"他补充道。

更多专家欢迎!

在起草过程中已经解决了许多挑战。其中之一是"在电力系统专家和图形/网络浏览器专家之间就如何最好地识别和映射经过验证的图形配置语言(如可缩放矢量图形,以及IEC 61850系统配置语言)建立共识",根据Tessier的说法。其中一个关键点是让这两组拥有非常不同技能的专家团结一致,了解彼此的用例。 "其他专家仍然可以帮助我们准备和发布标准 - 特别是图形编辑和网络浏览器主题专家,"Tessier补充道。

"从长远来看,这个标准的应用将远远超过数字变电站。我们正在研究人工智能的整个问题,它将如何影响发电厂和其他制造环境。它涉及其他领域,如物联网例如,它甚至可以应用于电动汽车和充电系统,"负责新标准的IEC专家之一Jean Raymond说。与泰西尔一样,雷蒙德也是加拿大人,他们都表示加拿大标准委员会的努力支持。

加州梦想'

HMI文档基于南加州爱迪生公司( SCE )开发的概念验证技术,该公司是南加州大部分地区的主要电力供应公司。 "与许多其他标准不同,本文件是从头开始制作的。在编写标准之前,我们没有发布技术报告和技术规范。我们决定从一开始就制定国际标准.SCE证明了这个概念,所以我们我们知道技术上是可行的。这是一个技术发展迅速的领域:我们需要确保跟踪它,以便我们准备的标准相关并满足市场要求,"Tessier解释道。

对于业内许多人来说,SCE被视为一个指南针:其他公用事业公司遵循公司的技术路线图,其数据驱动的HMI应用程序只是其技术精湛的另一个例子。 HMI是公司开发的基于IEC 61850标准的第3代变电站自动化(SA-3)架构的一部分。

Mehrdad Vahabi是从事HMI原型工作的工程师之一,也是SA-3的工程师。 "南加州爱迪生一直是一个具有前瞻性的实用工具。在2010年至2011年,公司决定对电网进行现代化改造。虽然已经使用了HMI,但它们是专有的,产生了许多问题,包括成本,手册数量工作和改变系统等所需的时间。人机界面的这些遗留问题是转向第三代变电站自动化的主要原因之一,"Vahabi解释说。

在他们的研究过程中,SCE工程师开始接触IEC 61850标准及其变电站自动化应用。 "它们是一个非常有用的工具集,但HMI部分尚未标准化。我们参与了IEC专家的工作。他们对我们的项目非常开放,我们收到了一些非常积极的反馈。我们继续实施我们的该领域的原型并向他们提供信息,这些信息被用于起草新的IEC文件,"Vahabi补充道。

网络安全是关键的重点

SCE已经开始在其变电站中实施新的HMI。 "计划是在2028年之前用这种SA-3技术自动化400个变电站,"Vahabi指出。该公司计划在实验室中对完全虚拟化的变电站自动化系统进行原型设计。 "虚拟化HMI和网络安全应用的第一阶段已经得到证实,"Vahabi描述道。网络安全方面也是公用事业研发工作的重点。

Raymond意识到网络安全问题以及随着我们逐步增加自动化和软件控制的机器,它们变得越来越重要。 "随着我们向前发展,IEC将越来越重视电子系统,安全和通信之间的融合。这是需要解决的基本问题,特别是当公用事业将DER集成到电网中时。"

它可能是一个勇敢的新的和日益复杂的世界,但似乎有了HMI,我们有一些工具可以克服许多这些复杂性。电网是一个很好的起点。

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