יחידות מדידה Phasor (PMUs) הפכו הכרחיות עבור ניטור רחב-area ושליטה של מערכות כוח מודרניות. על ידי מתן מדידות מסונכרנות של מתח וphasors הנוכחי בשיעור של 30 עד 120 דגימות לשנייה, PMUs מאפשר למפעילים לצפות התנהגות רשת דינמית עם בהירות חסרת תקדים.

יחידות מדידה Phasor: The Backbone of Wide-area Monitoring

PMUs, הידוע גם כ-Sנכרוןhrophasors, הוצגו לראשונה בשנות ה-80 ומאז הפכו לבסיס ליוזמות רשת חכמות.בניגוד למערכות SCADA קונבנציונליות הדו"חות מדי כמה שניות, PMUs מספקים תמונה קבועה, זמן-מחדשת של הרשת במרווחי זמן (GPS) אשר מאפשר למפעילים לזהות osa osa osa oscillations, להעריך את המידות, ואימות של מערכת חשמל גלובלית, בדרך כלל, עם תדירות גבוהה יותר (G) עם רמות התדירות גבוהה יותר) עם רמות התדירות גבוהה יותר (GPS) או רמת הדיוק של תדירות גבוהה יותר) עם רמות התדירות גבוהה יותר (GPS).

בהתחשב בטבע הקריטי של יישומים אלה, תקן IEEE C37.118 מגדיר דרישות ביצועים עבור PMUs, כולל מגבלות על FLT:0 Total Vector Error (TVE) ,FLT:1, 2FLT:2Frequency Error (FE)FLT 3:0, ו-FLT:4Rate of Change of Frequency Error (RF)Fevolve:2, אך גם לגורמי זיהוי אלה יכולים להציג שגיאות בשלב זהה של פעולות של פעולות של פעולות של פעולות.

מקורות שגיאות של Phasor Measurement

שגיאות מדידה Phasor מקורן בשלבים מרובים של שרשרת המדידה: החל ממתני הכלים העיקריים, דרך אנלוגי חזית קו החזית וההמרות האנלוגית-ל-אל-דיגיטלית (ADC), ועד למערכת התזמון ולדרך התקשורת.הבנה כל מקור עוזר בתכנון פריסות חזקות של PMU.

טעויות רובוטיות

PMUs בדרך כלל מחובר לרשת החשמל באמצעות הטרנספורמציות הנוכחיות הקונבנציונליות (CTs) ומשנה מתח (VTs) או ממירי מתח קיבוליים (CVTs) מכשירים אלה מציגים שגיאות גודל ורמות שלב תלויות בנטל, תדירות, וגלימות. CT ריצוף במהלך תקלות יכול לייצר זרמים מעוותים באופן חמור, המוביל לערכי טלוויזיה גדולים ב- phas, לעתים קרובות יכול להציג שגיאות קבועות כדי להציג שגיאות של שינוי.

GPS תזמון וסינכרון Faults

מקלטי GPS מספקים את האות 1-PPS המדויק (כפיית לשנייה) ואת זמן הפיגור הנדרש עבור סינכרון היצמדות GPS הפסד עקב שיבוש אנטנה, סערות סולאריות, או ג'ינג מכוון יכול לגרום PMU לחזור לשלב פנימי של אוסטרולציה לאחור של כמה שניות (אוסטרטורים) של בדיקות מחקר מולטימדיה על פני זמן - גבישים טיפוסיים מספר שניות לשנייה, גם אם אין רמות דיוק סבירות של כמה שניות.

אנליג-to-Digital Conversion ו- Quantization

המתח האנלוגי והאות הנוכחיות של כלי משנה הם מדגימים, מסונן, ונוכחים על ידי החלטת ה- ADC. Limited bitרזולוציה (למשל, 16 ביטים לעומת 24 ביטים) מציגים רעש קוונטי.השלב של מסנן הפילטר האנטי-aliasing בשלב של מסנן הפילטרים ליד תדירות Nyquist יכול גם לעוות את הערכת הphasor, במיוחד אם האות מכיל נזקי או רעמינלין פחות, עשוי להציג את התדירות המדויקת עם התדירות הלא מדויקת.

תקשורת לטיות והורדת נתונים

גם אם PMU מייצר phasors מושלם, עיכובים וחבילות חסרות ברשת התקשורת מדגימים את הזמן ואת השלמות של זרם הנתונים.רחב-area יישומים אשר מסתמכים על משוב בזמן אמת, כגון בקרים רחב-הירקות, רגישים לתנודות לב (ג'יטר) ירידה בנתונים של כמה שניות יכול לגרום לבקר למידע נוסף על מנת לקבל מידע נוסף, תוך יצירת תקלות פוטנציאליות לאפסת נתונים.

שגיאות מדידה: שיטתי, אקראי, גרוס

עבור ניתוח והפחתה, שגיאות PMU מסווגות בדרך כלל לשלוש קטגוריות. סיווג זה עוזר למפעילים להחליט אם שגיאות ניתן לתקן באמצעות קליברציה, מסונן סטטיסטית, או מחוספס כחשיד.

שגיאות (Bias)

שגיאות שיטתיות משתנות באופן עקבי את הערך הממדד מהערך האמיתי בכיוון אחד.דוגמאות כוללות שלב קבוע מ- CT ללא compensated, טעות בקנה מידה גדול של הזדקנות VT calibration, או התחלה קבועה במתח ההתייחסות ADC. שגיאות אלה ניתנות לחזור על עצמו ולעתים קרובות ניתן לתקן באמצעות אלגוריתמים של קיטורציה תקופתית ותגמול.

טעויות אקראיות

שגיאות אקראיות נגרמות על ידי מקורות רעש כגון הפרעה אלקטרומגנטית (EMI), רעש תרמי במעגל האנלוגי, ורעש קוונטי.הם מתבודדים ללא משפט וניתן להפחית על ידי שילוב של מדידות מרובות לאורך זמן (אם הרשת היא לוחמת) או באמצעות מסננים דיגיטליים מתקדמים כמו מסנן קאלמן.

שגיאות גרוס ו-Outliers

שגיאות גרוס נובעות מהפרעות גדולות כגון מקלט GPS כושל, כשל רכיב חומרה, חיבור לא נכון, או אפילו מתקפת סייבר שמשמרנת את זרם הנתונים.טעויות אלה מייצרות מדידות שאינן בטווח הצפוי.בהערכה ממשלתית, שגיאות ברוטו ניתן לזהות על ידי ניתוח נתונים רע מבוסס-קיום, אך הן חייבות להיות מזוהה תחילה ומבודדות.

טעויות של PMU על פעילות גריידית

ההשפעה של שגיאות מדידה משתרעת על לולאות בקרה מקומיות למודעות מצבית רחבה. להלן הם אזורים מרכזיים שבהם שגיאות ניתוק ביצועים, עם התייחסות לאירועים אמיתיים ומחקרים.

השפעה על אסטיגמציה המדינה

estim משלבים נתונים של PMU עם מדידות SCADA קונבנציונליות לייצר מודל בזמן אמת של הרשת.אפילו שגיאות שיטתיות קטנות ב PMU phasors יכול להטיה את ההערכה המדינה, המוביל לתזרימי קו לא מעודנים וגודלי מתח. מחקר על ידי מכון מחקר כוח חשמלי (EPRI) הראה כי ראש ממשלה של 1% במצע של PMUology יכול לשנות זוויות אוטובוס על ידי מתחים עד 0.3 מעלות צלזיוס, אשר עשוי להיות גם שגיאות מיותרות גדולות יותר או שגיאות מתקפלות לא פחות או יותר של שגיאות הדבקה גבוהה יותר של שגיאות.

זעקות שווא ואופרה פאטייג

יישומים מבוססי PMU כגון ניטור אווסציל וערכת יציבות תדירות מעוררים אזעקה כאשר הסף על פני השטח.טייה שיטתית במדידת תדירות עלולה לגרום אזעקה מתמשכת, ברמה נמוכה כי desensitize מפעילי.לדוגמה, אם טעות תדירות של PMU היא 0.01 0.01 £ במהלך תנאים רגילים, צג oscillation שנועד לזהות מצבי ביניים-ares עם 0.01 עשוי לייצר אזהרות קבועות, זה יכול להתעלם זמן תגובה מאוחרת יותר.

Misjudgeed Transient and Oscillation Monitoring

במהלך הפרעות במערכת החשמל, שגיאות phasor דינמי (למשל, בשל ריצוף CT או סינון תגובה) יכול לעוות את הגלום הנצנצנצנצה.זה מטעה הערכות של oscillations אלקטרו-מכאניים.אם הנקה נמדדת מופיעה גבוה יותר מאשר בפועל, מפעילי עשויים להאמין שהמערכת יציבה יותר מאשר היא מעכבת פעולות הדבקה הפוכה, כי ניתן להצביע על משככי כאבים מיותרים של אירועי קמצוץ או מלמטה יותר.

פעולות הגנה ובקרה לא נכונות

תוכניות הגנה רחבות-שטח (למשל, מערכות הגנה מיוחדות) ובקרים סגורים (למשל, בקרים רחבים לחות) מסתמכים על נתוני PMU כדי לגרום לפעולות כגון גנרטור, עומס, או FACTS מודולציה (כגון אפקטיביות) של 0-Cent) בשלב המדוייק בין שני אוטובוסים עלול לגרום לבקר לחה לייצר אות כי מוסיף אותות שליליים, אשר עלולים להגביר את הפחתת התדירות של 50:0 מעלות צלזיוס.

אפקט שגיאה: Metrics and Standards

IEEE C37.118.1-2011 (ותיקון 2014) מגדיר את מדדי השגיאה הבאים עבור PMUs בתנאים יציבים ודינמית:

  • (FLT:0) שגיאות Vector (TVE): גודלו של הבדל הווקטור בין מדד ואמת phasor, ביטא כאחוז בגודל הphasor האמיתי. עבור תנאים יציבים, הסטנדרט דורש טלוויזיותE ⁇ 1%. במהלך בדיקות דינמיות (למשל, שיטת בידוד, שלב), מגבלות טלוויזיה E הן רדוקות ל-3%.
  • (FLT:0) טעות (FE): FE): ההבדל בין מדד ואמת תדירות.מקסימום מותר FE הוא 0.005 הרץ עבור כיתה M (measurement) ו 0.01 הרץ עבור מעמד P (הגנה) תחת מצב יציב.
  • (FLT:0) שינוי של טעות תדירות (RFE): 1 ההבדל במדידות ROCOF. . , מגבלת RFE של מדינת צמיגים הם 0.4 הרץ /s עבור כיתה M ו 8 הרץ / הרץ עבור כיתה P, המשקפת את הרגישות הגבוהה ביותר של ROCOF estimation.

מדדים אלה מספקים שפה משותפת לסימון וביצועי PMU. עם זאת, עמידה במגבלות אלה בתנאי מעבדה אינה מבטיחה ביצועים ללא שגיאות בתחום, שבו הרמוניות, סטיית תדרים, וגורמים סביבתיים אינטראקציה.

אסטרטגיות מייגציה ופרקטיקה הטובה ביותר

מפעילי ומהנדסים יכולים להפחית את ההשפעה של שגיאות PMU באמצעות שילוב של בחירת חומרה, קליברציה, עיבוד אות ואימות נתונים.אסטרטגיות הבאות הוכחו בפועל.

Hardware Calibration and Instrument Transformer Compensation

החלת קבועה של שרשרת המדידה כולה - מן ה- CT / VT משנית לקלט PMU - חיוני. Calibration צריך לכלול תיקונים בגודל ובשלבים בתדרים מרובים ורמות העומס.עבור CVTs, אלגוריתמי פיצוי יכולים לעצב את התגובה הטרנסנדנטית ולהפחית שגיאות שלב במהלך אירועים בתדרים לא-נראליים. Utilities כמו Bonneville Power להשתמש אימות שטח מבוסס עם הפניה של PMU כדי לזהות הטיה שיטתית ותיקון.

עיבוד סינון וסיגנל

במקום סטנדרטי DFT מבוסס phasor estimation, ראש הממשלה החדש משתמש (FLT:0) פילטרים של ®Taylor-Kalman estph 1 או FLT:2 במשקל לפחות ריבועים (FLT 3:0) שיכולים לעקוב אחר שינויים דינמיים יותר מדויק פילטרים לא מתאימים יכולים לדחות נזקים ספציפיים או בין-פרעים כי הטיה הבסיסית של אפשרויות ה-S, לדוגמה, תחת הדיוק של האלגוריתם הני של ה-S.

GPS תזמון ו-Holdover

כדי להפחית את אובדן GPS, PMUs צריך להיות מצויד oscillators ממושמע כי לשמור דיוק במהלך החוצה חכמים. Oven- מבוקר גבישי אווסצילטורים (OCXOs) או שעונים אטומיים מפולגת יכול להחזיק תזמון בתוך כמה מיקרו-שניות במשך שעות. Deploying GPS מרובים GPS או באמצעות קבוצות כוכבים (GPS + גלילאו + GLOS) מספק תזמון 1 נגד תזמון פחות מ-NA) בפחות מ 1 תזמון של פחות מ-NA פחות מ- 2.

אימות נתונים ו- Bad Dataחליפו Algorithms

(הופנה מהדף ).הבדיקות של נתונים בזמן אמת צריכות להיות מיושמות לכל זרם של PMU.S.C.S.C.S.I.FLT:0 (FLT:1Range Checke) בכל אלגוריתם של אלגוריתם של ההרחבה ב- 0.9-1.1 pu, תדירות בתוך 59.5-60.5 ⁇ FIRFIRECTS:2 (לא ניתן להחליף את ה-DPSD) עם תוספת של LT-FD) עם LT-FDPSDPSD.

אמצעי אבטחת סייבר למניעת נפיחות

ה- GPS spoofing הוא איום גובר שיכול להזריק אותות תזמון כוזבים, מה שגורם לכל PMUs בתת-קבוצה לדווח על phasors עם התחלה משותפת מסוג זה הוא מסוכן במיוחד משום שהוא קוהרנטי ולא ניתן לזהות על ידי בדיקות אימות (המידע על ידי תזמון) או שידור מחדש של מערכות GNSS (למשל, מערכת ניווט פתוחה של גלילאוקס) או שידורים של נתונים של Ureative (S) עם מקורות בדיקה של אבטחה של מערכת מידע מחזורית (CUFientation) או תזמון (CV).

מחקרים ומחקרים

אירועים בעולם האמיתי מדגישים את החשיבות של דיוק PMU. במהלך אירוע oscillation 2017 על האינטרפורציה המזרחית, phasors שגויים של PMU יחיד גרם אלגוריתם גילוי אווסצילציה לדגל מצב כוזב, מה שגורם סקירה של אנטנה GPS של היחידה.מחקר בולט נוסף של מערכת Transmissions עבור חשמל (SO-E) תואמים את CVTient Cooperation עם תוכניות הגנה מיוחדת של האיחוד האירופי.

מחקר מתמשך מתמקד ב-FLT:0 [ההההיברידיד] הערכת מצב estimationFLT:1 הממזג את נתוני PMU עם AMI (תשתית מדמ"ל) לשיפור זיהוי שגיאות, ו-FLT:2machine Learning ClasseursFLT:3 שיכול להבחין בין שגיאות מדידה לבין אירועים ברשת אמיתית.

מסקנה

שגיאות מדידה Phasor הן מציאות בלתי נמנעת ברשת החשמל המודרנית, אך ההשפעה שלהם יכולה להיות מנוהלת באמצעות עיצוב זהיר, קלמנט ועיבוד נתונים.ממכשירים ומקורות תזמון לרשתות תקשורת ואלגוריתמים אימות, כל קישור בשרשרת חייב להיות חזק יותר, כמו גם פעולות שליטה יותר תלויות בנתונים מבוזרים, כולל אי אוטומטי, תגובה, ודירוג בזמן אמת של קווי שידור - עלות של אמינות נאותה יכול להיות יעיל יותר ויותר על ידי הפעלת שגיאות יציבות ולהשיג את רמת דיוק.