Phasors چیست؟

Phas Oors اعداد پیچیده ای هستند که اندازه و زاویه فاز یک فرم موج سینوسی را کد می کنند.در مدارهای جریان متناوب (AC) ، ولتاژها و جریانها به طور سینوسی با زمان متفاوت هستند ، دستکاری مستقیم از گناه و cosine anglet {\displaystyle V} {\displaystyle {\displaystyle {\displaystyle } {\displaystyle {\displaystyle {\displaystyle }}}}

مزیت کلیدی این است که پیمانکاران نیاز به حل معادلات مثلثی زمان متغیر را از بین می برند، در عوض، شرایط ثابت دولتی با استفاده از آلژبرا پیچیده تجزیه و تحلیل می شوند، که در آن اضافه کردن، تفریق، ضرب و تقسیم آفات مربوط به عملیات بردار در هواپیما پیچیده است.این ساده سازی باعث می شود که آفات برای مدل سازی سیستم های قدرت بزرگ ضروری باشد.

Phasor Diagrams و Visualization

نمودار phasor یک نمایش گرافیکی از چند phasors در هواپیمای پیچیده است.هر phasor یک فلش است که طول آن نشان دهنده اندازه و جهت آن (angle) نشان دهنده تغییر فاز نسبت به مرجع برای سیستم های قدرت، نمودارهای اتصال به مهندسان کمک می کند تا روابط بین ولتاژ و جریان در گره های مختلف را تجسم کنند.

بازیگران in Power Flow Analysis

جریان قدرت (یا جریان بار) تجزیه و تحلیل اندازه ولتاژ و زاویه فاز را در هر اتوبوس در یک سیستم قدرت تحت عملیات ثابت دولت تعیین می کند. مشکل کاهش می یابد تا یک مجموعه از معادلات غیر خطی جبری با استفاده از روش های معادلاتی مانند (FLT:0 Newton-Raphson را حل کند. هر اتوبوس با استفاده از قدرت پیچیده (pla) و P.

  • قدرت واقعی: \(P i = \sum {k=1 ⁇ N} |V i ⁇ V k | (G {ik}\cos\delta {ik} + B {ik}\sin\delta {ik}
  • قدرت فعال: \( Q i = \sum {k=1 ⁇ N} |V i-i ⁇ V k | (G {ik}\sin\delta {ik} - B {ik}\cos\delta {ik}

این معادلات به طور مستقیم از اندازه ها و زوایای phasor استفاده می کنند. ماتریس Jacobian در روش نیوتن-Raphson از مشتقات جزئی با توجه به اندازه ولتاژ و زاویه فاز تشکیل شده است.داده های دقیق از برآورد دولتی یا Phasor اندازه گیری (PMUs) سرعت همگرایی و بهبود دقت، امکان بهینه سازی نزدیک به زمان و ارسال خط.

جریان قدرت مطلوب (OPF)

OPF جریان قدرت را با به حداقل رساندن یک تابع عینی (به عنوان مثال هزینه نسل یا زیان) در حالی که احترام به محدودیت های عملیاتی گسترش می دهد. متغیرهای تصمیم گیری متغیرهایی هستند که شامل تفاوت زاویه فاز اجازه می دهد کنترل دقیق جریان قدرت فعال از طریق خطوط انتقال.

بازیگران in Fault Analysis

در طول یک خطای اتصال کوتاه، ولتاژها و جریانها به طور ناگهانی از ارزش های ثابت و پایدار دولت منحرف می شوند. مهندسین از اجزای نامتقارن ( مثبت، منفی و صفر) برای تجزیه و تحلیل خطاهای نامتعادل استفاده می کنند. هر توالی مجموعه ای از سه phas است.

همچنین از مفهوم رله های سرعت سنجی استفاده می کنند که نسبت ظرفیت سنجه ولتاژ را به ارزیابی فاصله خطا اندازه گیری می کند. رله های فاصله مدرن از تخمین های phasor از پردازنده های سیگنال دیجیتال [F3] [F3 (DSP) برای تصمیم گیری در چرخه ثابت و سیستم برآورد مستقیم استفاده می کنند.

واحدهای اندازه گیری Phasor (PMUs) و Synchrophasors

PMU دستگاه های پیشرفته ای هستند که ولتاژ نمونه و فرم موج فعلی با سرعت بالا (تا 120 نمونه در هر چرخه) و محاسبه تخمین های phasor همگام با هماهنگی زمان جهانی هماهنگ (UTC) از طریق GPS (FLT: 60:0synchrophasors [FLT 1] اندازه گیری های زمان سازگار در سراسر مناطق جغرافیایی گسترده این امکان می دهد که هر یک از آنها (F2) کنترل داده های سنتی (F2) و PLT 2 (W) را کنترل دوم در فریم های کنترل دوم (F2) و PLT کنترل کنترل کنترل کنترل دوم (F2) را فراهم می کند.

طرح Synchrophasor آمریکای شمالی (NASPI) گزارش می دهد که شبکه های PMU تجزیه و تحلیل رویداد پس از ظهور و مدل های پویا معتبر را بهبود بخشیده اند. اپراتورهای انتقال از داده های PMU برای شناسایی حالت های نوسانی، تشخیص جزیره سازی و تأیید سیستم مرطوب کننده استفاده می کنند. موسسه ملی استانداردها و فناوری (NIST) استانداردهای همگام سازی (CEIEEES) را فراهم می کند.

برنامه های Synchrophasors

  • ] افزایش برآورد دولت: (ترکیبی از سازنده ها که PMU را با اندازه گیری های سنتی SCADA ترکیب می کنند، دقت را ده برابر افزایش می دهند.
  • ] نظارت بر ثبات: روش ناتوانی در اثبات از اندازه گیری های محلی برای برآورد نزدیکی به فروپاشی ولتاژ استفاده می کند.
  • پیش بینی ثبات انتقال: ، معادل زاویه روتور واقعی می تواند از داده های PMU مشتق شده، اجازه می دهد هشدار اولیه از دست دادن همگام سازی.

تحلیل ثبات سیستم با استفاده از Phasors

سیستم قدرت شامل زاویه روتور، ولتاژ و ثبات فرکانس است. Phasors (مرکز هر دامنه) برای ثبات زاویه زاویه روتور ، معادله نوسان در اطراف یک نقطه عملیاتی خطی شده است.(LT:2) مدل های کوچک نشانه ای شامل متغیرهای دولتی است که زاویه ها و مقیاس تجزیه و تحلیل ارزش Eigen سیستم را نشان می دهد (به طور ضعیف).

] ثبات ولتاژ با استفاده از منحنی های PV و QV ارزیابی می شود. روابط هماهنگ کننده بین قدرت واکنشی و اندازه ولتاژ مکانیسم فروپاشی ولتاژ را توضیح می دهد. اپراتورهای از داده های phasor برای ردیابی نزدیکی سیستم به بینی منحنی PV و اقدامات اصلاحی مانند خازن یا بار ریختن استفاده می کنند.

مزایای Phasors در بهینه سازی سیستم قدرت

  • قابلیت سیستم قابل مشاهده: Phasors ارائه یک مرجع زمان مشترک که رویدادهای در سراسر یک منطقه گسترده مرتبط است، این اپراتورهای را قادر می سازد تا رفتار پویا از شبکه را در زمان واقعی، نه فقط تصاویر استاتیک.
  • تشخیص خطای بهبود یافته و حل: الگوریتم های موقعیت مکانی خطای مبتنی بر Phasor می توانند در عرض چند صد متر یک خطا را مشخص کنند، کاهش مدت زمان قطع شدن.
  • جریان قدرت عملیاتی و کاهش زیان ها: با استفاده از تفاوت زاویه ای در سراسر خطوط، اپراتورهای می توانند الگوهای نسل را برای به حداقل رساندن زیان ها تنظیم کنند.
  • تسهیل ادغام انرژی های تجدید پذیر: مزارع خورشیدی و بادی نسل متغیر را معرفی می کنند. Phasor اندازه گیری کمک به مدیریت نوسانات قدرت حاصل و نوسانات ولتاژ، اطمینان از یکپارچگی پایدار. PMU داده ها کمک می کند تا تصمیمات کاهش و جبران قدرت واکنشی.
  • پشتیبانی از فن آوری های هوشمند شبکه: Phasors ستون فقرات از طرح های حفاظت سازگار، شبکه های خود شفا و سیستم های مدیریت توزیع پیشرفته هستند.

چالش ها و ملاحظات

علی رغم مزایای آن، سیستم های مبتنی بر phas با چالش های مختلفی مواجه هستند. تأخیر داده می تواند کنترل زمان واقعی را کاهش دهد؛ داده های PMU معمولی تاخیر 50 تا 100 متر را دارند که ممکن است برای اقدامات محافظت از زیر چرخه بسیار کند باشد. [F:2] مدیریت داده یک مسئله واحد دیگر است: صدها بایت ذخیره سازی قوی و نیاز به شبکه های ارتباطی دارد.

امنیت سایبری یک نگرانی رو به رشد است. جریان داده های Phasor بردارهای بالقوه برای حملات سایبری هستند که می توانند اندازه گیری ها یا دستورات را دستکاری کنند و پروتکل های رمزگذاری و تأیید هویت مانند کسانی که توسط NIST امنیت سایبری چارچوب [FLT3) ضروری هستند.

علاوه بر این، دقت برآورد phasor در شرایط گذرا یا زمانی که محتوای هارمونیک بالا است، الگوریتم های پیشرفته مانند برآورد دقیق و مبتنی بر سری توسعه یافته اند تا فرکانس های غیر طبیعی و تغییرات سریع را کنترل کنند.

روند آینده در بهینه سازی مبتنی بر Phasor

نقش phasors با تصویب دوقلوهای دیجیتال از سیستم های قدرت گسترش می یابد، این نسخه های مجازی داده های PMU را با پیش بینی آب و هوا و داده های بازار ترکیب می کنند تا رفتار سیستم را پیش بینی کنند. الگوریتم های یادگیری ماشین آموزش دیده در الگوهای phasor می توانند ناهنجاری های زودتر از روش های سنتی را تشخیص دهند.

[AI] همچنین برای تجزیه و تحلیل داده ها برای شناسایی توپولوژی زمان واقعی و حفاظت سازگار استفاده می شود. [FLT3] وزارت انرژی مدرن سازی برنامه ریزی شده است پروژه هایی را که از همگام سازی کننده ها برای فعال کردن (FLT:2-grid-RAN) اینورتر [F3] برای دقت شبکه های اجتماعی و سیستم های توزیع اطلاعات اضافی، فراهم می کند.

از آنجایی که شبکه برق به یک سیستم پویا و مبتنی بر اینورتر تبدیل می شود، بدبین ها یک ابزار اساسی باقی خواهند ماند. توانایی آنها برای جذب هر دو اندازه و زاویه برای هر مهندس که به دنبال بهینه سازی عملکرد، قابلیت اطمینان و انعطاف پذیری سیستم های برق است، ضروری است.