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基于云的 NISQ 量子计算机可靠性的长期分析
不同类型的环境干扰以及量子计算机本身控制中的噪声。环境变化或设备本身的变化都会影响 NISQ 计算机的可靠性和运行。为了让用户可以使用这些 NISQ 量子计算机，越来越多的公司将它们部署为基于云的加速器。如今，公共云基础设施已经允许按需轻松访问来自不同制造商的各种量子计算机。IBM Quantum [6]、Amazon Bracket [1] 和 Microsoft Azure [12] 等基于云的服务是为用户提供超导量子计算机远程访问的服务之一。虽然用户可以借助基于云的服务轻松访问设备，但他们无法控制物理设备及其环境。对于想要使用硬件的用户来说，了解硬件的运行以及硬件中的任何物理或环境变化至关重要。通过分析 IBM Quantum 的真实量子计算机历史校准数据 [ 6 ]，我们证明 IBM Quantum 提供的计算机会经历许多事件，例如量子比特频率发生突变或频率在一段时间内波动。频率本身的变化并不重要。但是，它们可以用作机器环境或物理变化的指标。这些变化反过来又可以与其他属性的变化（如门错误）相关联。通过跟踪量子比特频率的变化，用户可以使用显著的频率变化事件作为重新优化算法的触发器。此外，众所周知，超导量子比特设备对温度变化很敏感。频率变化可以指示用于容纳超导量子比特设备的低温制冷机的热循环。因此，跟踪量子比特频率变化可用于检测物理变化或对机器的篡改。因此，我们研究的一个关键结论是，为了充分描述量子计算机的行为，用户需要了解和跟踪传统指标之外的属性，例如量子比特退相干时间和门错误率。此外，通过历史设备数据，我们分析了不同设备之间的设备离线时间如何关联以及它们如何与频率变化相关联。我们发现了一些相关性，其中许多设备往往同时处于离线状态，这表明它们可能共享冷却、控制或其他基础设施。共享基础设施可能是一个潜在的故障点，希望在 NISQ 量子计算机上可靠地执行程序的用户可能希望避免使用可能共享全部或部分相同基础设施的机器。另一方面，我们还发现，许多频率变化事件与设备可能离线的时间段无关，这表明存在未知且未公开的原因
年度报告 - TIMA 实验室 - 格勒诺布尔阿尔卑斯大学
稳健性和可靠性 许多领域在经典的设计约束列表中都具有功能安全性，例如汽车领域的 ISO 26262 标准。我们的工作旨在改进对可靠性的早期评估。环境干扰引起的错误。目标是降低开发和生产成本，能够在设计的早期阶段准确评估软错误和永久错误的潜在功能影响。我们最近提出了一种跨层故障模拟方法来执行关键嵌入式系统的稳健性评估，该方法基于事务级模型 (TLM) 和寄存器传输级 (RTL) 描述中的故障注入，以在模拟时间和模拟高级故障行为的真实性之间进行权衡。该方法的另一个重要特征是考虑全局系统规范，以便区分实际的关键故障和导致对系统行为没有实际影响的故障。该方法已应用于机载案例研究。2021 年，该方法通过迭代流程得到改进，既可以全局减少故障注入持续时间，又可以随着迭代改进 TLM 模型，从而实现在 TLM 和 RTL 级别注入故障的后果之间的良好相关性。2021 年开始的另一项研究旨在更好地评估（和预测）软件工作负载对微控制器和 SoC 等复杂数字组件可靠性的影响。最终，一个目标是定义一组代表性基准，以便在实际应用程序可用之前对关键系统进行可靠性评估。第一步是开发一种基于适用于多种处理器的虚拟平台的多功能分析工具，与 QEMU 的修改版本相对应。该分析流程已应用于 RISC-V 目标和 Mibench 软件，使我们能够更好地了解软件负载对 SoC 容错的影响。我们提出的指标“似然百分比”表明，使用我们的工具进行高级评估可以非常有效地获得有关程序行为的重要信息，与从参考指令集模拟器和硬件架构获得的结果一致。我们还表明，我们的分析工具使我们能够比较多个程序的行为并表现出特定的特征。主要目标是在 SoC 设计领域传输和应用 RAMS 方法和工具。这些数据有助于理解处理器架构将如何用于每个应用程序，从而了解根据软件负载可以预期的容错级别。我们提出了三个假设，这些假设必须通过更多的程序示例、多个硬件平台的使用以及最终在粒子束下的实际测试来证实。在自动质量或安全保证水平评估领域，我们提出了第一种方法，用于自动提取片上系统内有效和故障状态机的过程。通过此方法自动提取的数据是行为建模和 FMEA（故障模式和影响分析）分析的相关输入。该方法基于一种半自动化方法，用于在单粒子翻转 (SEU) 或触发器卡住的假设下系统地提取数字设计的故障模式。此过程旨在增强人为故障分析，并在复杂设备的质量保证过程中为 RAMS（可靠性、可用性、可维护性和安全性）框架提供输入。已经在 I2C - AHB 系统上进行了实验结果，为对整个 SoC [CI3] 进行完整且更复杂的分析奠定了基础。 由于技术规模扩大和晶体管尺寸越来越小并更接近原子尺寸，上一代 CMOS 技术在各种物理参数中呈现出更多的可变性。此外，电路磨损退化会导致额外的时间变化，可能导致时序和功能故障。为了处理此类问题，一种传统方法是在设计时提供更多的安全裕度（也称为保护带）。因此，使用延迟违规监视器成为必须。放置监视器是一项关键任务，因为设计师必须仔细选择最容易老化且可能成为给定设计中潜在故障点的位置。
毫米级无电池硬膜外皮质刺激器
毫米级无电池硬膜外皮质刺激器 Joshua E. Woods 1,& , Amanda L. Singer 1,2,& , Fatima Alrashdan 1 , Wendy Tan 1 , Chunfeng Tan 3 , Sunil A. Sheth 3 , Sameer A. Sheth 4 , Jacob T. Robinson 1,2,5,6,7 * 1 莱斯大学电气与计算机工程系，6100 Main St, Houston, TX, 77005 2 Motif Neurotech，702 Marshall St, Houston, TX, 77006 3 UTHealth McGovern 医学院神经内科，6431 Fannin St, Houston, TX, 77030 4 贝勒医学院神经外科系，1 Baylor Plaza, Houston, TX, 77030 5 莱斯大学生物工程系， 6100 Main St，休斯顿，德克萨斯州，77005 6 莱斯大学应用物理学项目，6100 Main St，休斯顿，德克萨斯州，77005 7 贝勒医学院神经科学系，1 Baylor Plaza，休斯顿，德克萨斯州，77030 & 这些作者贡献相同 * 通讯作者，jtrobinson@rice.edu 摘要 难治性神经和精神疾病越来越多地使用植入式神经调节装置进行脑刺激疗法治疗。然而，目前市售的刺激系统受到对植入式脉冲发生器和有线电源的需求的限制；这种架构的复杂性会产生多个故障点，包括导线断裂、移位和感染。实现微创方法可以增加获得这些疗法的机会。在这里，我们展示了第一个毫米大小的无导线脑刺激器，用于大型动物和人类受试者。这种数字化可编程的超脑治疗装置 (DOT) 宽度约为 1 厘米，但可以通过硬脑膜产生足够的能量来按需刺激皮质活动。这种极端的小型化是使用最近开发的磁电无线电力传输实现的，它使我们能够达到刺激大脑表面所需的功率水平，而无需直接接触皮质表面。这种外部供电的皮质刺激 (XCS) 开启了简单的微创外科手术的可能性，可以通过永不接触大脑表面的微型植入物实现精确、持久和在家的神经调节。当药物无效、效果不佳或产生无法忍受的副作用时，患者和临床医生越来越多地转向神经调节来寻求有效的治疗方法。对于帕金森病 (PD) 和特发性震颤 (ET)，深部脑刺激是治疗震颤 1 和其他症状 2 的标准治疗方法。对于重度抑郁症 (MDD) 和强迫症 (OCD) 等精神健康问题，越来越多的共识认为，当药物无法提供充分治疗时，通过神经生理学调节特定大脑区域的活动可以提供一种有效的治疗方法 3 。经颅磁刺激 (TMS) 就是应用这种刺激的一种方法。TMS 可以使用 1-2 特斯拉的外部磁场 4 ，非侵入性地激活大脑表面几毫米到几厘米大小的小区域，并且已经在大量临床研究中成功用于治疗神经精神疾病。自 1998 年以来，使用 TMS 治疗神经精神疾病的临床试验数量呈指数级增长，翻倍时间约为 2.5 年 5 。根据这些临床试验的数据，FDA 已批准使用 TMS 治疗难治性抑郁症，并且如果患者对传统抗抑郁疗法无效，大多数保险公司都会报销多次临床治疗的费用 6 。还有有希望的数据表明，TMS 可用于治疗强迫症 7 、创伤后应激障碍 8 和阿尔茨海默病 9 。虽然 TMS 是一种经过临床验证的疗法，但这种疗法有两个主要局限性。首先，TMS 系统目前需要大约 3 MW 10 的大峰值功率，这意味着它们目前仅获准在诊所使用。因此，对于住得离 TMS 设施较远或无法从工作或其他生活中抽出时间接受日常 TMS 治疗的患者，无法使用 TMS。其次，每次治疗定位可能不精确，因为每次患者在诊所时都必须对准刺激器。虽然还有其他非侵入性脑刺激形式，如经颅直流刺激 (tDCS) 和经颅交流刺激 (tACS)，但没有一种家用神经刺激技术得到广泛使用，可能是因为非侵入性电刺激器产生的电场无法达到直接激活大脑区域所需的场强，而不会激活头皮中的神经，而头皮神经会产生疼痛的副作用 11 。植入式刺激器可以提供精确的电刺激，持续激活大脑，但这些植入物需要复杂的外科手术，其成本和复杂性可能会限制患者的接受度。传统上，慢性刺激器的植入包括由电池供电的植入式脉冲发生器 (IPG)，通过电线连接到刺激部位 12–15 。当 IPG 植入胸部时，导线必须穿过头部和颈部，据报道，4% 至 15% 的植入导线会因频繁移动而发生导线移位和断裂 16,17 。或者，也可以将 IPG 植入颅骨中，这需要患者接受开颅手术 18,19 。尽管如此，这些类型的设备已成功用于根据这些临床试验的数据，FDA 已批准使用 TMS 治疗难治性抑郁症，并且如果患者对传统抗抑郁疗法无效，大多数保险公司会报销多次诊所治疗的费用 6。还有有希望的数据表明，TMS 可用于治疗强迫症 7、PTSD 8 和阿尔茨海默病 9。虽然 TMS 是一种经过临床验证的疗法，但这种疗法有两个主要局限性。首先，TMS 系统目前需要大约 3 MW 10 的大峰值功率，这意味着它们目前仅被批准用于诊所。因此，对于那些住得离 TMS 设施很远或无法抽出时间离开工作或其他生活活动来参加日常 TMS 治疗的患者来说，TMS 是无法使用的。其次，由于患者每次在诊所时都必须对准刺激器，因此每次治疗的定位可能不精确。虽然还有其他非侵入性形式的脑刺激，如经颅直流电刺激 (tDCS) 和经颅交流电刺激 (tACS)，但没有一种家用神经刺激技术得到广泛使用，可能是因为非侵入性电刺激器产生的电场无法达到直接激活大脑区域所需的场强，而不会激活头皮中的神经，而头皮神经会产生疼痛的副作用 11 。植入式刺激器可以提供精确的电刺激，持续激活大脑，但这些植入物需要复杂的外科手术，其成本和复杂性会限制患者的采用。传统上，慢性刺激器的植入包括由电池供电的植入式脉冲发生器 (IPG)，通过电线连接到刺激部位 12–15 。当 IPG 植入胸部时，导线必须穿过头部和颈部，据报道，4% 至 15% 的植入导线因频繁移动而导致导线移位和断裂 16,17 。或者，也可以将 IPG 植入颅骨中，这需要患者接受开颅手术 18,19 。尽管如此，这些类型的装置已成功用于根据这些临床试验的数据，FDA 已批准使用 TMS 治疗难治性抑郁症，并且如果患者对传统抗抑郁疗法无效，大多数保险公司会报销多次诊所治疗的费用 6。还有有希望的数据表明，TMS 可用于治疗强迫症 7、PTSD 8 和阿尔茨海默病 9。虽然 TMS 是一种经过临床验证的疗法，但这种疗法有两个主要局限性。首先，TMS 系统目前需要大约 3 MW 10 的大峰值功率，这意味着它们目前仅被批准用于诊所。因此，对于那些住得离 TMS 设施很远或无法抽出时间离开工作或其他生活活动来参加日常 TMS 治疗的患者来说，TMS 是无法使用的。其次，由于患者每次在诊所时都必须对准刺激器，因此每次治疗的定位可能不精确。虽然还有其他非侵入性形式的脑刺激，如经颅直流电刺激 (tDCS) 和经颅交流电刺激 (tACS)，但没有一种家用神经刺激技术得到广泛使用，可能是因为非侵入性电刺激器产生的电场无法达到直接激活大脑区域所需的场强，而不会激活头皮中的神经，而头皮神经会产生疼痛的副作用 11 。植入式刺激器可以提供精确的电刺激，持续激活大脑，但这些植入物需要复杂的外科手术，其成本和复杂性会限制患者的采用。传统上，慢性刺激器的植入包括由电池供电的植入式脉冲发生器 (IPG)，通过电线连接到刺激部位 12–15 。当 IPG 植入胸部时，导线必须穿过头部和颈部，据报道，4% 至 15% 的植入导线因频繁移动而导致导线移位和断裂 16,17 。或者，也可以将 IPG 植入颅骨中，这需要患者接受开颅手术 18,19 。尽管如此，这些类型的装置已成功用于每次治疗定位可能不精确，因为患者每次去诊所时都必须对准刺激器。虽然还有其他非侵入性形式的脑刺激，如经颅直流电刺激 (tDCS) 和经颅交流电刺激 (tACS)，但没有一种家用神经刺激技术得到广泛使用，可能是因为非侵入性电刺激器产生的电场无法达到直接激活大脑区域所需的场强，而不会激活头皮中的神经，从而产生疼痛的副作用 11 。植入式刺激器可以提供精确的电刺激，持续激活大脑，但这些植入物需要复杂的外科手术，其成本和复杂性可能会限制患者的采用。慢性刺激器的植入传统上包括由电池供电的植入式脉冲发生器 (IPG)，并通过电线连接到刺激部位 12–15 。当 IPG 植入胸部时，导线必须穿过头部和颈部，频繁移动会导致导线移位和断裂，据报道，植入导线中有 4% 至 15% 会发生这种情况 16,17 。或者，也可以将 IPG 植入颅骨中，这需要患者接受开颅手术 18,19 。尽管如此，这些类型的设备已成功用于每次治疗定位可能不精确，因为患者每次去诊所时都必须对准刺激器。虽然还有其他非侵入性形式的脑刺激，如经颅直流电刺激 (tDCS) 和经颅交流电刺激 (tACS)，但没有一种家用神经刺激技术得到广泛使用，可能是因为非侵入性电刺激器产生的电场无法达到直接激活大脑区域所需的场强，而不会激活头皮中的神经，从而产生疼痛的副作用 11 。植入式刺激器可以提供精确的电刺激，持续激活大脑，但这些植入物需要复杂的外科手术，其成本和复杂性可能会限制患者的采用。慢性刺激器的植入传统上包括由电池供电的植入式脉冲发生器 (IPG)，并通过电线连接到刺激部位 12–15 。当 IPG 植入胸部时，导线必须穿过头部和颈部，频繁移动会导致导线移位和断裂，据报道，植入导线中有 4% 至 15% 会发生这种情况 16,17 。或者，也可以将 IPG 植入颅骨中，这需要患者接受开颅手术 18,19 。尽管如此，这些类型的设备已成功用于
变电站中电池的目的是什么
变电站电池充电器在确保电动系统中必需电气系统的连续性中起着至关重要的作用。无法维持此供应会导致设备和人员损坏。DC系统包括高压工业/实用工具变电站的最重要组成部分，为保护设备和高压组件提供了能量，从而可以安全地隔离电气故障。通常，变电站电池充电器位于密封或洪水泛滥的细胞库中，在正常操作过程中可提供最小的电流。连续的负载电流在电池上保持恒定电荷，而充电器则在必要时提供额外的电流。失败的充电器或跳闸系统表示需要有效维护和潜在升级。电池充电系统平均最多可以持续8小时，可调节持续时间适合安装或应用要求。选择正确的充电器对于确保电池系统的寿命至关重要。Acrabatt变电站电池充电器系统通过提供可调节，可访问且灵活的解决方案来解决常见的设计问题，例如改造安装和维护复杂性。该系统具有带有数字显示的多功能警报，可轻松编程，并可以使用其他输出模块集成到SCADA或监视系统中。它的19英寸机架设计包括可调高的组件，可移动的侧面板和模块化电缆输入选项，使安装和修改更有效，更具成本效益。它符合ENA标准，其所有零件均经过认证。Acrabatt变电站电池充电器系统是一种可靠，负担得起的解决方案。如果您有兴趣了解有关此系统的更多信息，请与我们联系以获取更多信息。这项技术在电气传输和分销网络中起着至关重要的作用。有关其他应用程序，请参见变电站（主要文章）。变电站是电气发电，传输和分配系统的一部分。它将电压水平从高低转换为低，反之亦然，在两者之间执行各种基本功能。从发电厂到消费者，电能通常以不同电压水平的几个变电站流动。一个典型的变电站包括调节高传输电压和较低分布电压之间的电压水平，或者两个不同的传输电压满足的变压器。它们是我们基础设施的基本组成部分。仅在美国就有大约55,000个变电站。这些设施可能归电气公用事业或大型工业/商业客户所有。通常，它们依赖于远程SCADA的监督和控制，它们会无人看管。术语“变电站”来自一个尚未基于网格的时代。随着中央电站的扩展，较小的一代工厂转化为配电站，从较大的工厂接收能源供应，而不是使用自己的发电机。最初的变电站仅连接到一个发电站，并且本质上是该电站的子公司。Nixon等。Nixon等。可以由承包商或电气实用程序本身设计和建造。最常见的是，该公用事业公司在雇用承包商进行实际建设时处理工程和采购。构建变电站的关键限制包括土地可用性和成本，施工时间限制，运输限制以及需要快速将变电站在线携带。预制通常用于降低建筑成本。变电站可能需要偶尔关闭，但是公用事业公司试图简短地停电。它们对于连接电网或转换电压以确保电力的有效传输和分配至关重要。变电站可以加强电压以进行长距离传输，减少局部分布或将电流从AC转换为DC。即使是最简单的变电站也具有高压开关以进行故障间隙或维护，而较大的变电站可能包括变压器，电压控制设备和复杂的保护设备。一些现代化的变电站遵循IEC 61850等国际标准。分配变电站通常通过降低电压水平将功率从传输系统传输到本地分销网络。这允许电力有效地交付给房屋和企业，而无需直接连接到主要传输网络。相反，他们使用沿街道运行的进料器以中型电压（通常在2.4 kV至33 kV之间）提供电源，具体取决于所服务面积。这些变电站在确保向全球社区的可靠和高效的电力供应方面起着至关重要的作用。分配变电站是电网中电压调节的关键点，尤其是在市中心地区具有高压开关系统复杂变电站的大城市。通常，相应的变电站在低压侧具有开关，一个变压器和最小设施。在诸如风电场或光伏电台之类的分布式生成项目中，收集器变电站用于将电网提高到传输水平。这些变电站还可以提供风电场的功率因数校正，计量和控制。一些例子包括德国的Brauweiler和捷克共和国的Hradec，它们从附近的褐煤燃料植物中收集电力。如果不需要变压器，则变电站是一个开关站，在单个电压级别工作而无需转换电压。切换站用作收集器和分配点，通常用于在故障期间将电流转换为备份线或并行化电路。它们可能被称为切换场，位于电站附近，发电机在院子里提供电力，而传输线则从另一侧的馈线总线拿出电源。变电站的关键功能是切换，连接和断开传输线或往返系统的组件，可以计划或计划外事件。公司旨在在执行维护时保持电力系统的运行，例如添加或删除输电线路或变压器，以确保供应的可靠性。所有工作，从常规测试到构建新变电站，都应使用仍在运行的系统进行。这包括由传输线或其他组件故障引起的计划外的切换事件，例如被雷击或大风吹向塔的线。切换站迅速隔离系统故障，保护设备免受进一步损坏并保持电网中的稳定性。电动铁路还使用定量（通常是分布变电站）进行电流类型的转换，用于直流列车或旋转转换器的整流器，用于与公共网格不同频率的交流电交流。移动变电站的设计定为在公共道路上的旅行，用于自然灾害或战争期间的临时备份。通常，它们的评级低于永久装置，并且由于道路旅行限制，可能会以多个单位建造。变电站设计优先考虑最小化成本，同时确保功率可用性，可靠性和未来变化以及可能的位置，包括室外，室内，地下或组合这些位置。在计划变电站布局时，要考虑环境影响，安全性和扩展潜力等因素至关重要。该站点必须能够适应未来的负载增长或增加传输，并减轻对环境（例如排水，噪声和交通）的影响。理想情况下，变电站应集中位于其分布区域内，以确保有效的电源。安全性也是至关重要的，采取了防止未经授权访问并保护人员和设备免受电气危害的措施。土杆可用于增强较低的电阻接地。要开始设计变电站布局，准备了一个单线图，说明了开关和保护布置，以及传入的供应线和传出输电线路。此图通常具有主元素，例如线条，开关，断路器和变压器，其排列与实际站点布局相似。传入线通常具有断开的开关和断路器，有些情况只有一个或另一个。断开开关通过不中断负载电流提供隔离，而断路器可以防止故障电流，并且当电源以错误的方向流动时可以开/关。大断层电流触发电流变压器绊倒断路器，断开负载并将故障点与系统的其余部分隔离。开关和断路器都可以在变电站内本地操作，也可以从控制中心进行远程操作。使用高架传输线，由于雷电和切换潮可能会导致绝缘故障，因此使用线路入口引导者来保护设备。绝缘协调研究确保设备故障和停电最小。下一阶段涉及公共汽车，将电压线连接到一个或多个总线的母线集。开关，断路器和公共汽车的排列会影响变电站的成本和可靠性。对于关键变电站，环形总线，双总线或“断路器和半”设置，可以用于防止单一断路器故障时电源中断。变电站设计必须平衡缩小足迹与维护易于维护。这允许在维护和维修期间将变电站的一部分脱离。较小的工业变电站由于其最小的负载要求而可能具有有限的开关功能。变电站通常采用安全功能来最大程度地减少工人的电气危害，例如将活导体与裸露的设备分开或使用屏幕保持安全距离。最小清除标准根据管辖权或公司要求而有所不同，更高的电压需要更大的许可。接地垫或网格通常安装在地下0.5-0.6米处，以进行接地，以防止意外重新加强电路。变电站围栏通常至少高2米，保护公众和雇员免受电气危害和故意破坏。变电站包含一系列设备，包括开关，保护，控制设备，变压器和断路器，用于中断短路或过载电流。较小的配电站由于容量降低而可能具有更少的组件。分配电路依赖于居住者断路器或保险丝进行保护。变电站通常不是房屋发电机，但可能具有电容器，电压调节器和反应堆。这些设施可以在围栏，地下或特殊用途的建筑物中找到，其中一些高层建筑物具有多个室内变电站。室内变电站经常在城市地区使用，以最大程度地减少变形金刚中的噪声，增强外观或从极端气候条件或污染中的盾牌开关柜。变电站经常在电气设备之间使用母线作为导体。母线可以是铝制管3-6英寸厚的铝管或电线（应变总线）。室外结构包括木杆，晶格金属塔和管状金属变种，钢晶格塔可为传输线和设备提供低成本的支撑，并在外观不关心的区域。低调变电站可以在外观至关重要的郊区指定。室内变电站可以在高电压下采用气体绝缘变电站（GIS）的形式，或在较低电压下使用金属封闭或金属粘合的开关设备。城市和郊区的室内变电站通常在外面结束，以与周围建筑物融合在一起。紧凑的变电站是内置在金属外壳中的户外设施，其设备相互靠近，以最大程度地减少占地面积的尺寸。高压断路器通常会中断变电站设备中的电流流，从而处理正常，过度，异常或继电器触发的方案。AIS（空气绝缘开关设备）和GIS（气体绝缘开关设备）是当导体分离在断路器中时，用于熄灭功率弧的最常见技术。虽然AIS是最便宜的绝缘子，并且最容易修改，但它占据了更多空间，并将设备暴露于外部环境。但是，它需要在地震活性区域进行额外的支撑，并且比GIS发射更多的电磁场和噪声。GIS仅需要AIS所占的土地面积的10-20％，这可能会节省收购成本。为了优化施工过程，可以在利用其功率的地区安装GIS（气体绝缘变电站），从而可节省大量成本。这种接近允许降低电缆和民用建筑成本。此外，GIS可以替换AIS（空气绝缘开关设备），而无需额外的土地面积，如果电源需求增加。此外，GIS设备通常安装在封闭的建筑物中，可保护其免受污染和盐等环境因素的侵害。在维护成本方面，除非用于切换目的，否则GIS变电站几乎不需要维护，在这种情况下，成本可能相对较低甚至零几年。但是，SF6（硫六氟化物）断路器确实需要加热器在极度冷的温度下正常运行。其他选项包括石油绝缘（OCB）和真空绝缘（VCB）变电站，每个变电站都有自己的利益和缺点。隐居者与断路器相似，但可能会更具成本效益，因为它们不需要单独的保护性继电器。它们通常用于配电系统中，并且随着时间的推移超过一定级别时，可以编程为行程。电容器库用于变电站，以平衡电感载荷的当前抽奖与其反应载荷，有助于减少由于电压下降而导致的系统损耗，或者通过导体启用额外的电力传输。较大的变电站通常具有控制，控制和保护设备的控制室，这些设备通常包括保护性继电器，仪表和断路器。石油变压器已汇合了区域，以防止漏油或火灾。变电站内的控制室配备了通信系统，备份电池和数据记录器，可捕获有关变电站操作的详细信息，尤其是在异常事件中，以帮助后期重建。这些控制室由气候控制，以确保该设备的可靠操作。为了解决间歇性可再生能源（如风能或太阳能）的电力激增，需要其他设备。大多数变压器作为热量和噪声而失去了很大一部分的输入，而不管负载如何，铁损耗是恒定的，而铜和辅助损失与电流平方成正比。为了减少噪音，通常在设备周围建造变压器外壳，以后可以在需要时添加。防火墙围绕变压器建造，以阻止火灾蔓延，并带有用于消防车辆的指定路径。变电站维护涉及使用红外扫描和溶解气体分析等方法来预测维护需求和潜在危险，涉及检查，数据收集和日常计划工作。红外技术检测到表明电能转化为热量的热点，而溶解的气体分析有助于确定何时进行机油隔离的变压器需要过滤或更换油，也检测到其他问题。早期的变电站依赖于手动切换和数据收集，但是随着分销网络变得更加复杂，自动化对于从中心点进行监督和控制所必需。电动变电站是现代电网的关键组成部分，可以有效地传输和向消费者发电。已经使用了各种通信方法，包括专用电线，电源线载体，微波无线电，光纤电缆和有线遥控电路，以及标准化协议（例如DNP3，IEC 61850），以及MODBUS以及MODBUS促进设备和主管中心之间的通信。这些变电站设施通常位于主要电力线附近，并用作长距离传输电源的枢纽。电动变电站的设计和布局可能会取决于位置，负载能力和环境考虑因素等因素。某些变电站是地下或专门设计的结构，以最大程度地减少视觉影响和环境破坏。最近对太平洋西北电站的袭击引起了人们对美国电网脆弱性的担忧。在回应中，专家建议采取积极的措施来保护关键基础设施免受潜在威胁。智能网格的开发也在推动变电站设计中的创新，从而在功率传输和分配方面提高了效率和灵活性。这包括使用高级技术，例如实时监控和控制系统，以及为高性能应用设计的更有效的变电站。专家强调了考虑安全性和安全性的设计变电站的重要性，同时还考虑了环境影响，美学和社区关系等因素。有效的变电站设计需要一种多学科的方法，该方法考虑了技术和非技术考虑。总体而言，电动变电站在维持现代电网的可靠性和效率方面起着至关重要的作用。随着电力需求的不断增长，创新的设计和技术对于确保安全有效地传输电力至关重要。注意：我试图从原始文本中保留主要的想法和概念，同时简化了语言并重组结构，以易于阅读。列出的资料是Blume的书（2016年）和Finn的出版物（2019），都重点介绍了电力系统。的研究，但由于缺少目标信息而导致引用错误。这些参考文献突出了变电站计划和电力系统基础知识中的关键概念，这表明它们与理解主题有关。