如果一家工廠(chǎng)的內部發(fā)電廠(chǎng)發(fā)生故障，為了恢復電網(wǎng)的平衡，可切斷無(wú)關(guān)緊要的系統的電源。全新研制的西門(mén)子自動(dòng)甩負系統，能夠以閃電般的速度做出反應，防止在這種情況下，出現電網(wǎng)不穩定現象。

高音喇叭報警：故障即將發(fā)生。發(fā)電機軸承過(guò)熱，讓煉油廠(chǎng)的電網(wǎng)一秒之內損失了近萬(wàn)千瓦的電能。電網(wǎng)電壓迅速下降，而且交流（AC）頻率會(huì )降到確?？煽抗╇姷?0赫茲以下。如果加熱器、冷卻裝置等機械設備繼續運行，電網(wǎng)將*崩潰，從而導致停產(chǎn)、生產(chǎn)設備受損，相關(guān)成本可能在很短時(shí)間內飆升至數百萬(wàn)歐元。

雖然上文所述情景是虛構的，但其可能產(chǎn)生的影響是真實(shí)的。如果一家大型工廠(chǎng)內部發(fā)電廠(chǎng)及由其供電的電網(wǎng)發(fā)生故障，所導致的停工損失及相關(guān)經(jīng)濟損失可能非常巨大。某些工藝過(guò)程（比如液化氣壓縮或鋼熔）不能中斷，因此，必須采取相應手段，防止公共電網(wǎng)對上述工藝過(guò)程的電力供應中斷。所以，許多能源密集型工業(yè)企業(yè)（比如煉油廠(chǎng)和鋼鐵廠(chǎng)）內部建有半自主電網(wǎng)，以消除電網(wǎng)供電中斷可能造成的影響。此外，這些企業(yè)建立內部電網(wǎng)還有另外一個(gè)原因——公共電網(wǎng)的峰值負荷電力非常昂貴，也就是說(shuō)，建設內部電網(wǎng)是值得的。

一套可設定（下圖）的復雜系統，能夠使企業(yè)內部電網(wǎng)穩定運行，有助于防止斷電和停電故障的發(fā)生。

位于奧地利維也納的西門(mén)子能源自動(dòng)化解決方案公司的電網(wǎng)自動(dòng)化專(zhuān)家Michael Eckl認為，“工業(yè)企業(yè)必須考慮偶爾發(fā)生的斷電事故，而且老舊系統發(fā)生斷電事故的頻率更高。”Eckl對那些運行自有電廠(chǎng)的公司提出了寶貴建議。然而，這些工廠(chǎng)的電網(wǎng)通常會(huì )盲目擴張，并且終由新舊混合設備和安全技術(shù)設備構成。

運行上述發(fā)電廠(chǎng)的公司都知道這一點(diǎn)，因此，這些公司制定了一系列旨在削減電力負荷的策略，即以一種有針對性的方式臨時(shí)關(guān)閉高能耗系統。這些系統包含并非*的機器設備、冷卻裝置與空調裝置、電動(dòng)機、熔爐、壓縮機、泵機、照明系統等，其思路在于通過(guò)減少用電需求，解決電力供應短缺的問(wèn)題。為此，工廠(chǎng)必須制備一份優(yōu)先次序表，明確在特定環(huán)境條件下，哪些設備和機器將被關(guān)閉，以及在什么時(shí)間關(guān)閉。理想情況下，供電中斷后，工廠(chǎng)應在不到一秒的時(shí)間立即停止運行，從而將系統不穩定導致電網(wǎng)*崩潰的可能性降至低限度。

以往，當一臺發(fā)電機發(fā)生故障時(shí)，調度中心的技術(shù)人員將決定甩掉哪些負荷，但是，這需要耗費太多時(shí)間，從而無(wú)法阻止災難性事故的發(fā)生。后來(lái)開(kāi)發(fā)的自動(dòng)簡(jiǎn)易甩負系統，能夠依照事先設定的方案，自動(dòng)關(guān)閉特定用電區域。但問(wèn)題是甩掉的用電負荷要么太多、要么太少。結果，工廠(chǎng)運行減慢，或者需要進(jìn)行人工調整。

下一個(gè)重大進(jìn)步涉及工業(yè)自動(dòng)化系統，比如西門(mén)子的SIMATIC系統。目前，該系統的控制裝置可統計電能輸出量與需求量，并可依照預先制備的優(yōu)先次序表自動(dòng)甩掉部分負荷。其缺點(diǎn)在于該系統作為獨立的能源自動(dòng)化裝置，有其自身的硬件、配線(xiàn)和維修要求，也就是說(shuō)，它會(huì )增加系統的生命周期成本。

未來(lái)生活。考慮到上述種種情況，Eckl的團隊開(kāi)發(fā)出一套新的甩負系統（名為“網(wǎng)絡(luò )與能源自動(dòng)化系統”）。它是一套針對石油、天然氣與鋼鐵行業(yè)而開(kāi)發(fā)的解決方案，旨在解決電力生產(chǎn)與自動(dòng)化控制彼此分離的問(wèn)題。該系統將二者融為一體，共用一個(gè)減負與自動(dòng)化信息通信網(wǎng)絡(luò )，從而節約時(shí)間和金錢(qián)。

系統可為每一個(gè)負荷預先分配一個(gè)優(yōu)先級。其控制裝置不僅可對發(fā)電過(guò)程與電能需求進(jìn)行不間斷的監測，而且，舉例來(lái)說(shuō)，當一臺發(fā)電機將在數秒鐘內關(guān)閉時(shí)，還可計算每過(guò)一秒需要甩掉哪些負荷。顯然，優(yōu)先級較低的負荷將被首先甩掉。因此，該系統的軟件始終延時(shí)運行數秒鐘時(shí)間，以確保系統能夠在足夠短的時(shí)間內做出響應，從而防止電網(wǎng)失穩。

此外，該系統只會(huì )在特定時(shí)刻準確甩掉為保持電網(wǎng)穩定性需要甩掉的負荷。Eckl指出：“該系統不會(huì )對每只燈泡進(jìn)行調節。相反，它只會(huì )甩掉數百千瓦乃至更高的“大”負荷。一般情況下，這類(lèi)負荷包括短時(shí)間停運不會(huì )影響工廠(chǎng)運行的輔助設備，譬如采暖和空調系統。”

西門(mén)子系統的*之處在于，該系統將三種不同的方法融為一體。除上述基于功率的快速甩負方法外，該系統還使用基于頻率的傳統減負方法。后者在應當保持在50赫茲的交流頻率開(kāi)始過(guò)度波動(dòng)時(shí)使用。在多種錯誤同時(shí)發(fā)生——比如兩臺或多臺發(fā)電機發(fā)生故障——時(shí)，可能出現這種波動(dòng)。在上述情況下，保護繼電器將切斷預先確定的備用負荷。問(wèn)題在于采用這種方法甩掉的負荷要么太多、要么太少。因此，這種方法只能作為在萬(wàn)不得已的情況下采取的下下之策。

第三種甩負方法是啟用發(fā)電機備用容量，即在工廠(chǎng)需要時(shí)，馬上讓發(fā)電機輸出更多電能。這些電能由正在工作并為電網(wǎng)供電的發(fā)電機提供。在并網(wǎng)用電負荷增加時(shí)，這可防止發(fā)生供不應求問(wèn)題。

基于發(fā)電量和頻率的甩負方法如果要真正湊效，必須以閃電般的速度完成。為此，西門(mén)子公司研發(fā)人員非常信任GOOSE（面向通用對象的變電站事件），它是IEC 61850通訊標準的重要組成部分。這部自動(dòng)化技術(shù)標準旨在保證能夠通過(guò)玻璃纖維光纜同時(shí)向所有用電系統發(fā)出警報。要求甩負的事件一旦確定，所有用電系統都將收到相關(guān)通知，而且都能依照警報發(fā)出之前計算得出的甩負計劃做出反應。相關(guān)信號多在70毫秒之內收到，速度之快足以在短時(shí)間內消除任何不穩定現象。

*獨立于公共電網(wǎng)，并且能夠提供自身所需的全部電能的獨立電網(wǎng)極為罕見(jiàn)。此外，幾乎所有擁有自備電廠(chǎng)和獨立電網(wǎng)的大型工廠(chǎng)，仍然接駁公共電網(wǎng)，目的是能從公共電網(wǎng)獲得更多電能，或將剩余電力輸送給公共電網(wǎng)。設計自動(dòng)甩負系統的目的是確保內部電網(wǎng)的穩定性。內部電網(wǎng)可彌補公共電網(wǎng)的供電不足，或在公共電網(wǎng)由于用電需求太大導致價(jià)格太貴的情況下提供內部所需的電能。

虛擬發(fā)電廠(chǎng)。是否應當從更廣泛的角度看待甩負技術(shù)和公共電網(wǎng)的關(guān)系，并將其與其他能源自動(dòng)化技術(shù)相結合，是值得深入考慮的問(wèn)題。一種方案是使用DEMS（西門(mén)子開(kāi)發(fā)的分布式能源管理系統），該系統旨在優(yōu)化虛擬發(fā)電廠(chǎng)——即將分布在不同地點(diǎn)的電廠(chǎng)以虛擬方式合為一體——的運行。Eckl及其同事正在開(kāi)發(fā)一系列旨在提高經(jīng)濟效率的解決方案，從而優(yōu)化與引入、自發(fā)和輸出電力相關(guān)的成本。得出的結果可被用于制定內部發(fā)電機運行計劃。

目前有兩家工廠(chǎng)——一家位于薩迪亞特島（阿拉伯聯(lián)合酋長(cháng)國阿布杜比的一個(gè)旅游小島）、另一家是位于土耳其的煉油廠(chǎng)，已安裝采用快速GOOSE告警裝置的自動(dòng)甩負系統，它們已成功通過(guò)相關(guān)試驗。由于GOOSE是一個(gè)性通信標準，這種甩負系統未來(lái)的應用前景相當光明，它們同時(shí)適合于現有電網(wǎng)與新建電網(wǎng)。Eckl表示：“越來(lái)越多的工業(yè)用戶(hù)需要更可靠的電力供應，因此，我們預計，未來(lái)會(huì )有更多客戶(hù)需要我們的系統。”