莱茵集团电网监控项目Smart Operator

智能操作器能够实现有效的控制和监控低电压网络。

智能操作器是一台小型计算机，能被安装到本地网络的变电站里。作为家庭、工业和商业客户与分销网络之间的接口，这台计算机独立管理本地的低电压网络。另外，收集与分析电流消耗、电力供应与存储数据的是必要的，这些数据将供测量站点如智能电表使用。根据当前最新的网络信息、历史数据和天气数据，计算机通过自学算法自主控制整个网络，而该算法也能反过来控制创新智能的网络组件。这样计算机不仅平衡了生产与消耗之间的关系，也保证了电压质量和供应的安全性，并尽可能有效地使用电力。

在能源转型的框架下，配电网成为了分散式生产的能量的收集器。配电网中电流的流向会定期变化。配电网运营商并不能准确地计算从这些源头何时有多少电可供使用。这导致了电力供应和电力消费之间高度的不稳定——对于乡村地区的配电网来说，这是对电压质量的一个巨大挑战。使局部电网应对超负荷的传统方法是扩建电网，从而提高其性能。但是还可以有另一个选择，即通过智能的电网元件和智能的建筑技术对已经存在的电网进行最优化的运营。德国莱茵集团公司新技术部部长、工程学博士Andreas Breuer说道：“智能操作器是安置在地区电力站的的一个小匣子，但是却有巨大的作用。它完全是高新技术的产物，并且被编入了某一种算法，因而可以持续地评估来自低压电网的数据。同时，它还有利于经济和安全地运营电网。”

智能操作器是一个小型计算机，它被嵌入到地区电力站中，而且通过交流网络与所有电网元件、消费者和输送器相连。它使电网状态变得透明，并自主地控制着电网。通过基于RWE智能家庭技术的“家庭能源控制器”，在用电方面比较灵活的家庭（智能电器、存储器、电箱等等）就可以被考虑在内。

对地区电网灵活性的主动管理可以高效而充分地利用现有电网。技术元件的规划、开发和测试都是在这个项目的框架下的。在他们将在三个不同测试网络的真实条件下运行。这三个网络具有不同位置和元件。电网状态包括消费数据、生产数据以及天气数据等。通过对电网状态的接收，智能操作器（SmOp）的人工智能保障着透明性，同时不断地从中得出输送以及负荷预测。具备自主学习能力的算法采取防止电力不足或者电压范围偏差的措施优化和控制着电网，并且通过智能元件和智能家庭技术充分地利用电网潜力。作为智能局部电网的控制单位，智能操作器通过交流技术与智能元件相连。有两个试验网络应用了玻璃纤维连接。另外一个网络上则尝试了宽带输电线技术。智能电表保证了局部电网中电能流量透明性。智能操作器则控制着可控的电网变压器、电网存储器、低压开关，并且管理着充电站和家庭能源控制器（HEC）。HEC可以为电动交通工具提供灵活性，比如通过对厨房用品、热泵、热水存储器和电力存储器、太阳能设备以及电箱的控制来达到这个目的。

2012年6月，智能操作器项目和它的规划期一起由RWE公司启动。在项目的第一阶段，到2013年年中，这个方案被开发出来，然后是元件。第一个示范电网在2014年7月开始运营。到2016年年底，电网方案的其他经验被收集起来。除了项目经理方德国莱茵集团公司之外，还有6个项目伙伴参与了执行：PSI 股份公司（负责电网控制和智能操作器的软硬件），Horlemann电子建设公司（负责电网的开关、逆整流器和元件），Hppecke有限责任公司（电网中央存储器），MF莱茵豪森有限责任公司（可控局部电网变压器），Stiebel Eltron有限责任公司（智能热泵），RWTH亚琛（电网控制，智能操作器算法）和特温特大学（家庭能源控制器算法）。该项目是以工作包裹的形式进行组织的：电网运营方案、适应性和伸缩性、智能元件的开发、家庭能源控制器的开发、系统一体化和通信、实地试验、市场模型开发、使用规划。三个具备强大的输送太阳能电力功能的局部电网是根据地形以及电网策略上考量而选出的，并且装备了智能电网元件：1.韦尔塔赫（奥格斯堡地区，地区电网）：家庭能源控制器测试，运营方法和玻璃纤维电网中的电网存储器。2.温谢林根（特里尔-萨尔堡地区，西部电网）：智能运营方法和智能电网存储器，这种电网可以实现两个电网区域中输电线的沟通。3.基瑟尔巴赫（莱茵-洪斯吕克地区，西部电网）：智能运营方法和配备玻璃纤维网的智能电网中的存储器

配电网和交流电网构成了一个稳定的联盟。在研发阶段，对约500个参与家庭的动员是具有决定性意义的。与来自工业和研究界伙伴（比如德国莱茵集团）的良好合作促成了规划好的结果，并且缩短了必要适应过程中的时间滞后。