【導讀】微電網正在成為提高電源可用性和優化能源成本的主流解決方案。在偏遠地區，微電網通過利用可再生能源（例如太陽能或風能）替代傳統電網。在采用傳統電網供電的地區，微電網為傳統電網需求高峰時段提供了替代供電資源。布設多重電力資源可以在發生自然災害等緊急情況下提高電力供應。
微電網的哪些優點使其成為了傳統電網的有效替代方案？微電網其實具有著更強的通信、控制和自動化水平，從而提高了其靈活性。
微電網系統采用先進的分布式能源資源管理系統（DERMS）來掌握所有電力能源以及住宅和商業區域的電力消耗情況。DERMS主要根據可再生能源產生電力的全天波動來掌握每處電源的供電情況。對信息進行分析之后，DERMS會根據需要分配資源。
遠程通信單元（RTU）是此類通信網絡的關鍵部分。RTU具有多種功能，包括：
● 改善網絡內部通信
● 對設備進行直接控制
● 助力邊緣智能
● 將數據轉換為有用的可操作信息
網絡內部通信
微電網利用現有的通信協議，如：國際電工委員會（IEC）61850，分布式網絡協議3（DNP3）和Modbus通訊協議作為其網絡的基礎。IEC 61850通過利用基于以太網的協議（例如高可用性無縫冗余（HSR）或并行冗余協議（PRP））提供了充分的靈活性和可靠性。這些協議支持環形和星形等各種網絡拓撲結構，從而可以輕松地將各種資源連接在一起，如圖1所示。RTU可以充當每種資源的前端，與更廣泛的網絡進行通信，使得需求管理更加容易。
圖1：微電網系統示例
RTU通常通過在主機處理器之外添加專用處理器或FPGA來實現通信功能。為了降低多處理器設計的復雜性，TI的Sitara處理器包括一個專用子系統（PRU-ICSS），用于實現確定性的實時工業通信。PRU-ICSS可以實現傳統上需要定制FPGA開發的通信功能，例如直通交換和風暴預防。
直接控制設備
除了提供通信，RTU還可直接控制設備，例如電容器組或太陽能逆變器控制器。某些RTU具有附加輸入功能，可直接讀取設備的電流和電壓。如果測量值超出預設范圍，則RTU可能會關閉或隔離設備，以供公用設備供應商進行進一步調查。
PRU-ICSS可以利用它的實時功能來替換如需要其他外部FPGA等的接口功能。采用多個ADC且適用于同步相干DAQ的靈活接口 (PRU-ICSS) 參考設計介紹了如何從多個模數轉換器接收多通道輸入。該參考設計的框圖如圖2所示。
圖2：靈活接口參考設計框圖
助力邊緣智能
如今，許多DERMS使用云中的機器學習算法來幫助預測發電量和用電量。機器學習算法需要用于訓練的大型數據集和用于推理的高超的計算能力。未來，某些機器學習功能可能會更靠近網絡邊緣，以改善本地化控制。
推理在專為矩陣數學設計的處理器內核上更有效地執行，因此TI Sitara™ AM5749處理器將推理工作轉移到了集成數字信號處理器（DSP）或嵌入式視覺引擎（EVE）。除了專用的硬件加速之外，TI深度學習（TIDL）框架還提供了用于在DSP和EVE上優化卷積神經網絡（CNN）和深度神經網絡（DNN）的軟件工具。
在將模型用于AM57x處理器上的推理之前，需要使用臺式計算機或云計算資源對大型數據集進行訓練。TIDL框架包括一個工具，用于將訓練后的模型轉換為可用于嵌入式部署的代碼；圖3說明了此過程。
圖3：用于AM574x處理器的TI機器學習軟件框架過程
將數據轉換為相關的可操作信息
先進的微處理器可以捕獲比以往更多的數據。這可能意味著可以更頻繁地監測關鍵資源，或者可以監測到先前未監測到的資源。
掌握更多信息可以更輕松地確定網格網絡中的問題。一旦確定了問題區域，操作員就可以準確地轉到特定設備，而不必檢查區域中的多個設備。因此，工作效率得到了提高，從而也能夠更快速地恢復電網運行，并且節省成本。
結論
RTU可以改善通信功能、提高測量和控制水平，并助力邊緣智能，從而成為了推動微電網更加智能化的有力解決方案。而這些RTU的核心是能夠滿足嚴苛要求的工業級處理器。
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