تکامل و رشد نقش تکنولوژی Phasor در شبکه های برق مدرن

فن آوری Phasor، که بر روی واحدهای اندازه گیری Phasor (PMUs) متمرکز شده است، از یک ابزار آزمایشگاه طاقچه به یک سنگ بنای نظارت گسترده، حفاظت و کنترل در سیستم های برق الکتریکی حرکت کرده است، این دستگاه ها اندازه گیری ولتاژ و مشخصات فعلی را با استفاده از تمبر زمان GPS، ارائه یک مرجع مشترک و دقیق در سراسر مناطق جغرافیایی گسترده است. داده هایی که آنها اپراتورهای را قادر می سازد تا به مشاهده فن آوری انرژی پویا در حال تحول، به سرعت در حال تحول در حال تحول، به سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های انرژی دیجیتال، به دست آورند، به دست آورند.

اصول و زمینه تاریخی PMUs

مفهوم اندازه گیری همگام با هم به دهه ۱۹۸۰ برمی گردد، که توسط محققان در ویرجینیا Tech پیشگام شده بود، PMU های اولیه بزرگ و گران بودند، اما آنها توانایی ثبت حوادث در سراسر سیستم را نشان دادند که برای سنسورهای معمولی قابل مشاهده نبودند. اولین PMU تجاری در دهه ۱۹۹۰ ظاهر شد و پس از سال ۲۰۰۳، Blackout شمال شرقی، که نیاز به آگاهی بهتر از شبکه های اجتماعی را نشان داد، و تشکیل PMU، ستون فقرات اروپا، و تشکیل PMU شمالی است.

چگونه PMU کار می کند

ولتاژ نمونه PMU و فرم موج فعلی با نرخ بالا - به طور معمول 30 تا 120 نمونه در هر چرخه - و محاسبه phasors (magnitude and phase) با دقت بالا - هر اندازه گیری با زمان دقیق با زمان دقیق GPS دقیق در یک میکرو ثانیه هماهنگ می شود.نتیجه همگام سازی تجزیه و تحلیل داده های کانتور (DC) قبل از استفاده از تجزیه و تحلیل استاندارد، و تحلیل های سیستم عامل، و تحلیل، از اتصال، و تحلیل های چندگانه، انتقال می یابد.

۱- بهبود دقت و سریع تر کسب اطلاعات

PMU های مدرن با توجه به بهبود در مبدل های آنالوگ به دیجیتال، فیلترهای ضد مالی و گیرنده های GPS، دقت بی سابقه ای را به دست می آورند. جدید می تواند با خطاهای زیر 0.1٪ در اندازه و 0.01 درجه در فاز اندازه گیری کند، این سطح دقت برای تشخیص نوسانات ظریف که می تواند منجر به بی ثباتی شود، فشار برای نرخ داده های سریع - فراتر از 30 - 60 فریم های سرعت تشخیص دوم یا برخی از سیستم های گزارش دوم.

۲- ادغام عمیق با Smart Grid و IoT Platforms

فن آوری Phasor دیگر یک سیستم مستقل نیست؛ آن را تبدیل به یک منبع داده در معماری شبکه های هوشمند گسترده تر، ادغام با سیستم های مدیریت توزیع (DMS)، سیستم های مدیریت انرژی (EMS)، و اینترنت اشیا (IoT) سیستم عامل های کنترل خودکار را فعال می کند.برای مثال، داده های PMU می تواند باعث تخلیه، سوئیچ بانک خازن، یا تغییرات توپولوژی در زمان واقعی شود.

3- Edge Computing و Local Phasor Processing

انتقال هر جریان با نرخ بالا به یک PDC مرکزی می تواند شبکه ها را مختل کند و تاخیر را افزایش دهد. Edge Computing تجزیه و تحلیل را به طور مستقیم به PMU یا دروازه محلی، کاهش حجم داده ها و ارائه پاسخ های سریع تر محلی، PMU های مدرن اغلب شامل پردازنده های جاسازی شده از الگوریتم های اجرای مانند تشخیص نوسان یا نظارت بر ثبات ولتاژ می شود.این روند پشتیبانی از [0de] مرکز کنترل متمرکز است.

پیشرفته Data Analytics و یادگیری ماشین

حجم کامل داده ها از PMUs - در مقیاس وسیع در سال برای یک ابزار بزرگ - خواستار تجزیه و تحلیل پیچیده. مدل های یادگیری ماشین (ML) به ویژه یادگیری عمیق و جنگل های تصادفی، در حال آموزش در مورد داده های همگام سازی تاریخی با تجزیه و تحلیل های پیش بینی شده از سیستم عامل است: پیش بینی سیستم عامل های سیستم عامل (LTS نمونه) از دست دادن سیستم های سیستم عامل است.

لینک های خارجی برای خواندن عمیق تر:

امنیت سایبری و انعطاف پذیری شبکه های PMU

از آنجایی که PMU ها برای عملیات شبکه ای حیاتی می شوند، آنها همچنین به اهداف جذاب برای حملات سایبری تبدیل می شوند. [FLT 1 با امنیت مبتنی بر سخت افزار، انتقال داده های رمزگذاری شده با استفاده از IPsec یا پیوند های ارتباطی سازش، شامل resilient PMU] می شود با امنیت مبتنی بر سخت افزار، انتقال داده های رمزگذاری شده با استفاده از IPsec یا TLS، و شناسایی زمان های پیشرفته (به عنوان مثال می تواند از طریق سیستم های ردیابی دقیق از طریق پروتکل های پشتیبان گیری دقیق از طریق پروتکل های ردیابی فیزیکی، تنظیم شده است.

نظارت گسترده، حفاظت و کنترل (WAMPAC)

چشم انداز نظارت گسترده-آما، حفاظت و کنترل (WAMPAC) بسیاری از توسعه در فن آوری هماهنگ کننده را هدایت کرده است. سیستم های WAMPAC از همگام سازی برای نظارت بر کل شبکه متصل، تشخیص نوسانات بین مناطق و اجرای طرح های حفاظت گسترده برای جلوگیری از خاموشی استفاده می کنند.

پشتیبانی از انرژی های تجدید پذیر و منابع انرژی توزیع شده (DER)

ادغام انرژی تجدید پذیر متغیر - باد، خورشیدی - و منابع توزیع شده مانند پشت فتوولتائیک و چالش های ذخیره سازی باتری ثبات شبکه. PMU اندازه گیری های سریع و هماهنگ شده را ارائه می دهد که به مدیریت تنوع کمک می کند، به عنوان مثال، داده های phasor می توانند خروجی زمان واقعی از مزارع بزرگ خورشیدی را ردیابی کنند و پیش بینی نوسانات توزیع پیشرفته (MU-P) به طور خاص برای انتقال های ولتاژ پایین (سیستم های ضعیف) را اندازه گیری می کنند.

8- جایگزین های زمان Synchronization به GPS

بسته به GPS برای هماهنگ سازی زمان یک آسیب پذیری شناخته شده است - هماهنگی یا تقویت می تواند دقت PMU را کاهش دهد.تحقیقات در حال بررسی گزینه هایی مانند پروتکل خرگوش سفید (WR) است که به هماهنگ سازی زیر نور ثانیه بر روی اترنت می پردازد و انتقال زمان فیبر نوری با استفاده از استاندارد IEEE 1588v2.

چالش ها و موانع برای اجرای کامل

علی رغم وعده، تصویب گسترده از فن آوری پیشرفته با موانع متعدد هزینه های دانشگاهی - هر دو برای سخت افزار و برای زیرساخت های مدیریت داده - بسیاری از خدمات کوچکتر و کاربردی; قابلیت اطمینان داده ها بین PMU از فروشندگان مختلف هنوز یک مسئله باقی مانده است، اگرچه IEEE C8.2] باید استانداردهای تجزیه و تحلیل داده های ضروری را تفسیر کند.

آینده چشم انداز: نسل بعدی سیستم های Phasor

با نگاهی به آینده، تکنولوژی phasor احتمالا با سایر فن آوری های شبکه نوظهور همسو خواهد شد. دوقلوهای دیجیتال برای سیستم های قدرت به داده های PMU برای کالیبراسیون مدل و اعتبار سنجی دقیق تر متکی خواهند بود. می تواند اطلاعات کم عمق، ارتباط با پهنای باند بالا برای اندازه گیری های شبکه های دقیق تر را ارائه دهد.

وزارت انرژی ایالات متحده - Synchrophasor Technology

نتیجه گیری

فن آوری Phasor در حال تغییر با پیشرفت در سخت افزار، نرم افزار و ارتباطات است. دقت بالا، تجزیه و تحلیل لبه، یادگیری ماشین، و ادغام با انرژی های تجدید پذیر در حال گسترش نقش PMU از نظارت منفعل به کنترل فعال، در حالی که چالش هایی مانند هزینه، امنیت سایبری و قابلیت همکاری باقی مانده، روند روشن است: سیستم های قدرت آینده وابسته به سرعت، هماهنگ سازی، و هوشمند دقیق، و حتی اندازه گیری های نفوذ بعدی، و حتی مشاهده می کنند.