המונחים: The Promise of Phasor Measurement Units

רשת החשמל היא המכונה הגדולה ביותר שנבנתה אי פעם, והמורכבות שלה גדלה מדי יום עם עליית משאבי האנרגיה מבוזרים, דור מתחדשים משתנה, ולהגדיל את הביקוש פרוס מערכות בקרה מסורתית ורכישה נתונים (SCADA), תוך יעילות ניטור מתמיד של המדינה, לעדכן כל שתיים עד ארבע שניות - הרבה יותר איטי מדי כדי ללכוד את מערכות האבטחה של ג'יימס מהיר, בעיקר בגלל רמות חשיפה של מחזורי זמן, כלומר, בדרך כלל, על ידי 12 דקות מתוחכמות גבוהה של פעילות גופנית, על ידי מחזורית, על ידי מחזורי זמן, על ידי מחזורי זמן, על ידי 12 דקות של פעילות גופנית, לעומת 30 שניות.

כיצד PMUs עובד: Synchrophasor טכנולוגיה הסבר

זמן סינכרון וה- GPS Backbone

בלב כל PMU הוא סינכרוניזציה זמן מדויקת, כמעט אוניברסלי מושג באמצעות מערכת מיקום גלובלית (GPS) מקלטים.כל מדידה מועתקת בתוך מיקרו-שני של זמן מבוזר (UTC), המאפשר phasors משלב גיאוגרפי מרוחקים מקומות להיות בהשוואה עם הבדלים זניחים של מסדרונות.

אנליסטים Waveforms to Digital Phasors

בתוך PMU, מתח אנלוגי וסימנים נוכחיים של מהפך כלי מסונן, אנטי-ליאסד, ומדגם על ידי ממירים אנלוגיים-ל-דיגיטליים של אלגוריתם עיבוד אותות דיגיטליים - בדרך כלל מבוסס על מהירויות של ארבעה (DFTcent) או לולאה מובעת שלב - ממצה את רכיב התדר הבסיסי (50 הרץ או 60 הרץ) וחושבת ה-Cpor מתקדם של מערכות ההפעלה (F) או שופכת נתונים סטנדרטית) או תדרים (או יותר) או תדרים מתקדמים) ותדירות גבוהה של CCOFRHSECR) או שופכים גם היא גם לשפוך את תדירות עבור תדירות של מערכות הפעלה (מתאים מתקדמים) ותדירות גבוהה של תאים סטנדרטית) ותדירות גבוהה של מערכות הפעלה (מתאים מתקדמים) ותדירות גבוהה של CCO-RH) ותדירות גבוהה של מערכות הפעלה (מתאים מתקדמים) ותדירות גבוהה של מערכות הפעלה) ותדירות גבוהה של מערכות הפעלה (מתאים מתקדמים (מתקני CCOFroped) או פחת נתונים סטנדרטית (מתאים מתקדמים) או פחת) או פחת (מתאים לתדירות גבוהה של מערכות הפעלה) ותדירות גבוהה של CCO-Croped)

אפשרויות ל- PMU Deployment

מודעות מצבית רחבה

היתרון הטרנספורמציי ביותר של PMUs הוא היכולת לראות את הרשת כולה כמערכת מאוחדת.במקום להסתמך על הערכת המדינה כי בין סריקות SCADA איטי, מפעילי יכולים לראות הבדלים של שלב חי, גודלי מתח, ותדירות ⁇ על תצוגה גיאו-זמנית יחיד, כגון צפון-מזרח אירופה ללא הפרעה בארצות הברית - היו מונעים פעולות סטיות, כמו רצף של 90 שניות לאחר מכן, 000 שניות לאחר מכן, ללא ניתוח קיסרי, או הדבקה של תאים אדומים.

גילוי אוספיציל ודמיון

מערכות כוח מציגות באופן טבעי תנודות אלקטרו-מכאניות בתדרים בין 0.1 הרץ ל 2 הרץ. oscillations לחות ירודה עלול להוביל לטיולים יחידה או אפילו הפסקה של מערכת. PMUs לספק את נאמנות גבוהה, נתונים סינכרוניים בזמן הדרושים כדי לזהות נתונים בין-area oscillations, להעריך יחסי לחות, ולעור פעולות כגון מערכות ייצוב או מעקב בזמן הנוכחי נגד ויזואלית של זמן.

שיפור ניתוח פוסט-אפילוט ומודל אימות

כאשר מתרחשת הפרעה - לדוגמה, טיול גנרטור או טעות על קו שידור - רשומות PMU משמש טביעות אצבע דיגיטליות מדויקות של האירוע.מהנדסים יכולים לשחזר את הרצף כדי לאמת מודלים דינמיים המשמשים בתכנון, לחדד את הפרמטרים של ציוד, לזהות הגנה על השגיאה השגויה.ה מחלקת הסינכולאופור של משרד האנרגיה של צפון אמריקה (NASPI) תיעד מקרים רבים שבהם PMU חשף נתונים מדויקים יותר, או הערכה מדויקת של התנהגות מדויקת יותר.

שיפור המדינה

הערכה המדינה המסורתית משתמשת במדידות SCADA וטופולוגיה רשת כדי לפתור עבור גודל מתח וזוויתיות. נתוני PMU יכול להיות FLT:0 באופן עקיף משולב FLT:1 לתוך estimators המדינה, שיפור דיוק ומהירויות ההתכנסות. estimation המדינה קואר - רק על בסיס מדידות PMU - הוא אזור מחקר פעיל מבטיח בזמן אמת, העליון פתרונות תלוי עבור חלקים של רשתות מדידה אמינה כבר כמה מרכזי בקרה.

תמיכה באינטגרציה אנרגיה מתחדשת

Wind and Sun plants מציגים את המשתנה ולעתים קרובות מבוסס הדור. PMUs לעזור לפקח על ההשפעה של משאבים אלה על יציבות רשת על ידי מעקב שינויים מתח, תוכן הרמוני, וסטיות תדרים.הם גם לתמוך בדרישות תמיכה בלחץ דינמי המפורטות בתקני קישוריות מודרנית.בכמה אזורים, נתונים של PMU משמש כדי לאמת את הביצועים של מערכות אחסון סוללות במהלך אירועים מהירים, להבטיח כי שירותים ראשוניים כמו תדירות מועברים כמו מופעלת כפי שנקבעה.

אתגרים מרכזיים Hindering Widespread אימוץ

נפח נתונים, עצלות וניהול

אחד PMU עשוי לייצר 1,000 עד 5,000 נקודות נתונים לשנייה, בהתאם לשיעור הדיווח ומספר הערוצים. צי של 500 PMUs ברשת שירות טיפוסי יכול לייצר מעל טרה-בייט של נתונים מדי שנה. להעביר נתונים אלה מ substations מרחוק למרכזי בקרה דורשות עיכובים גבוהים, נמוך-latency תקשורת, מגבלות על מיקרוגל, סיבים אופטיים או תאיים, אך לעתים קרובות, כגון מגבלות זמן, כגון מגבלות לחץ שניות, מגבלות, מגבלות זמן, מגבלות, מגבלות זמן, מגבלות על פני דחיסות.

(FLT:0Data curationFLT:1) מציג אתגר שווה עבור. שטף רול PMU מכיל metadata, פעמיםtamps, ומדי פעם נתונים רעים בשל כשלים של GPS, ירידה בתקשורת, או שגיאות להפוך כלי להפוך שגיאות. אלגוריתמים אוטומטיים חייב לאמת, סינון, ויישר אלפי הזנות נתונים לפני שהם יכולים לשמש עבור יישומים בזמן אמת או מאוחסנים עבור ניתוח ללא מאגרי מידע, חומרים מזיקים.

עלויות הון ומבצע

פריסת PMUs כוללת יותר מאשר את העלות של היחידה עצמה.כל התקנה דורשת:

  • רטרופיט או שדרוג של מתמירים כלי נוכחיים ומתח, לעתים קרובות עם שיעורי דיוק גבוהים יותר.
  • אנטנות GPS, קלינג, ולהגדיל את ההגנה.
  • ממשקי תקשורת ומגישים ברשת עם תמיכה מדויקת בתזמון (למשל, IEEE 1588 Precision Time Protocol).
  • Enclosures, אספקת חשמל, גישה מרחוק של אבטחת סייבר.

עלויות טיפוסיות ליחידות נעות בין 10,000 ל-50,000 דולר, ופריסה בקנה מידה גדול המכסה תת-קרקעיות מפתח יכולה לרוץ למיליונים.הוצאות התפעוליות המתקיימות כוללות תחזוקה, סוללת GPS, רישיונות תוכנה עבור מתכנסי נתונים phasor, ואימון עבור אנשי חדר בקרה.

חוסר תקני אחידות והתאמה

למרות IEEE C37.118 מגדיר את פורמט הנתונים הסינכרון, פרטי יישום משתנים על פני ספקים.חלק מה- PMUs תומכים רק במסרים הבסיס, בעוד אחרים כוללים הרחבות אופציונליות לתצורה, פקודה, או זמן סינכרון. phasor נתונים concentrators חייב להמיר בין רמות שונות של תיקונים ולטפל בסטיות ספציפיות של ספקים - במיקומים שבוצעו כמו NASPIUOPOP עדיין חיוני עבור איסוף קבוע - אבל עדיין לא חיוני של שגרה.

אבטחת סייבר וסיכון להגדלת נתונים

מכיוון שהנתונים של PMU משמשים לקבלת החלטות שליטה בזמן אמת וניתוח לאחר event, היושרה שלה היא רבת ערך. תוקף יכול להזיז אותות GPS כדי להזריק שגיאות תזמון, טמפר עם מדידות מדידה במעבר, או overwhelm concentrators עם זרמי נתונים מדגמים (RIRCDC) הוספת תקני הגנת ה- GPS סטנדרטיים של SDRC סטנדרטיים (למשל, שימוש ב-TLS וחתימות דיגיטליות), אך חסר מגבלות אבטחה רבות (S) ממערכות הגנת הגבולות של C37.1) מחייבות אבטחה חיוניות של מערכת הגנת ה-GPSC) הגנה על ידי מערכת הגנתית (R) הגנה על ידי מערכת הגנת ה-R.

כוח העבודה והקריאה הארגונית

העברת נתוני PMU לתוך בקרת חדר ניתוח דורש שינוי חשיבה. המפעילים הכשרה להגיב לאזעקות כל שתיים עד ארבע שניות חייב להתאים לזרם של נתונים סינכרונרופסוטור שיכולים לשנות 60 פעמים לשנייה. הדמיה מתקדמת - כגון מגמות זווית-דפי, oscillation contours, ומפות תדירות מערכת - דורשות ממשקים חדשים וכלים התומכים ברזולוציה רבים, עם ידע, טיפול לאחור, תוכניות ניתוחי ביצועים.

מגמות עתידיות ואפשרויות מעורבות

אינטליגנציה מלאכותית ולמידה של מכונות

נפח ומהירות של נתוני PMU הופכים אותו לתאים טבעיים לאלגוריתמים של למידת מכונה.רשתות עצביות מהפכתיות (CNN) וזיכרון לטווח קצר ארוך (LSTM) מוחלים על מנת לזהות תנודות נמוכות של קידוד נמוך, סיווג סוגים של הפרעות (למשל, טיול קו לעומת אובדן גנרטור), וחיזוי שולי יציבות טרנספורמטיביים.

Edge מחשוב ו- Distributed Analytics

במקום לשלוח את כל זרמי PMU הגולמי לרכז מרכזי, מחשוב קצה מאפשר עיבוד מקומי בתוך תת-התש. A מקומי PDC או מכשיר אלקטרוני אינטליגנטי יכול לבצע סינון בסיס, compute הנגזרים מדדים (למשל, אימפולס, זרימת כוח), ולשלוח רק התראות מסכמות או ערכים ממוצעים למרכז הבקרה.

הנהגים העולמיים והיועץ המשפטי

מדינות כולל הודו, סין וברזיל יצאו לתוכניות פריסת PMU בקנה מידה גדול.התכנית של הודו לדידה של Real Time Dynamic State Measurement (URTDSM) הותקנה על 1,600 PMUs, המאפשרת ניטור רחב היקף על פני כל חמשת הרשתות האזוריות. in Europe, רשת אירופה של מפעילי מערכת Transmissionment for חשמל (SO-E) תרמה להנחיות לתקנות מחקר Sync-S, כגון תקני רגולציה פדרליים, כמו תקנות מחקר פדרליות, כגון תקנות תפעוליות של USRRC).

שילוב עם תאומים דיגיטליים ו-DERMS

הרעיון של תאומים דיגיטליים - בזמן אמת, העתק וירטואלי מסונכרן של הרשת הפיזית - מבוסס במידה רבה על מדידות ברמת PMU עבור דיוק.כאשר בשילוב עם חיישנים ברמת ההפצה, מופנים חכמים, תשתיות מ"מ מתקדמות, נתוני PMU מאפשר שימושים כדי ליצור מודל חלק ממשלוח מערכת ניהול משאבי אנרגיה (DMS) יכול להשתמש במידע בשלב כדי לתאם אלפי מערכות חשמלאיות (N) ו-Fregerative Institute for Electric Standards).

Overcoming the Barriers: A Roadmap for Utilities

כדי לפתוח את מלוא הפוטנציאל של PMUs, שירותים ומפעילי מערכת צריך להמשיך אסטרטגיה רב-תחומית:

  1. (FLT:0)הסתה עם מטרות ברורות: FLT: 1 התחל על ידי התקנת PMUs בצומתים קריטיים - כגון חיבורים מרכזיים, נקודות של זריקה מתחדשת ומסדרונות חלשים. Define מקרים ספציפיים לשימוש (למשל, ניטור אווסציל, ניתוח לאחר event) ומדידות הצלחה נגד KPIs.
  2. (FLT:0) Invest in Data Infrastructure:FLT:1 Build or Slide Communications networks with aדטtency.lement Redundant GPS מקורות (multi-constellation, כולל GLONASS ו- Galileo) ו- השתמש בפרוטוקול זמן רשת (NTP) או Precision Time Protocol (PTP) לגיבוי.
  3. (FLT:0) פתח התקנים ו- Cybersecurity Best Practices:FLT:1 Insist על IEEE C37.118 תאימות עם אימות, ולנהל בדיקות של יכולת פעולה שגרתית. לטפל ברשתות PMU כנכסי סייבר קריטיים תחת NERC CIP-002 ומעבר.
  4. (FLT:0)Foster Workforce Development: FLT:1 שותף עם אוניברסיטאות ו עצירות מחקר (למשל, מרכז המחקר להנדסה מערכות כוח) להכשיר מהנדסים ומפעילים. השתמש בסביבות סימולציה והנתונים של PMU מחדש לבנות היכרות אינטואיטיבית.
  5. (FLT:0) שיתוף פעולה: 1.FLT:1 הצטרף ליוזמות סינכרון אזוריות כגון תוכנית סינכרוסטראוטור של אינטר-קשר המערבי (WISP) או פרויקט ה- Phasor (EPP) לחלוק נתונים, אלגוריתמים ולקחים למדו.

מסקנה

יחידות מדידה Phasor מייצגות קפיצת קוונטית במצפה רשת, המאפשר למפעילים לראות, להבין ולפעול על דינמיקות המערכת כפי שהם קורים.ההזדמנויות - ממניעה מצעים שחורים מחלחלים לשילוב מתחדשים בקנה מידה - משכנעות מדי להתעלם.אבל הדרך לפריסת אנרגיה מלאה היא מכשולים מתפתלים: עלות, ניהול נתונים, אבטחת סייבר, וארגון באימוץ באמצעות אתגרים עתידיים, באמצעות סטנדרטים של אנרגיה, החלים, אנו יכולים להפוך את כלי אבטחה, באמצעות החידושים הבאים, באמצעות החידושים הבאים, באמצעות החידושים המשולבים, וטכנולוגיות כוח, וטכנולוגיות אבטחה, באמצעות החידושים הבאים, וחדשנות, באמצעות החידושים הבאים, החידושים של מערכתיים, החידושים של מערכתיים, החידושים הבאים, המשך יעילות, המשך החידושים של מערכתיים, החידושים של מערכתיים, החידושים של יעילות, החידושים של יעילות, באמצעות החידושים של מערכתיים, באמצעות החידושים של אנרגיה, החידושים של מערכתיים, באמצעות החידושים של מערכתיים, באמצעות החידושים של מערכתיים, המשך החידושים של מערכתיים, החידושים של יעילות, החידושים, המשך החידושים, החידושים הבאים, החידושים של יעילות, החידושים של יעילות, החידושים, החידושים של מערכתיים,

(ב) [ה] [ה]] [ה]] [ה]], [ה], [ה], [ה],] [ה]], [ה], [ה]]]ה'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']'[ה']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה