פעולות מערכת חשמל מודרניות דורשות רמות חסרות תקדים של אמינות, יציבות ומודעות מצב.כאשר רשתות לגדול מורכב יותר עם שילוב של מקורות אנרגיה מתחדשת ודור מבוזר, מפעילי חייב להיות כלים המספקים חשיפה מדויקת, בזמן אמת למצב של הרשת.אחד הטכנולוגיות המשתנים ביותר המאפשרים חשיפה זו היא phasor synSyncization של מערכות בקרה מתקדמות יותר.

מה זה Phasor SynSyncization?

סינכרוניזציה Phasor מתייחסת לתהליך של התאמת המדידה של phasors חשמלי - גודל וזווית שלב - ממיקומים שונים ברשת החשמל ועד התייחסות משותפת, מדויק זמן ההתייחסות. Aphasor הוא ייצוג מתמטי של גלנוסי, כגון מתח או זרם, הכולל גם גודל וזווית שלב.

פריצת הדרך הגיעה עם התפתחות יחידת מדד Phasor (PMU) בשנות ה-80. PMUs למדוד מתח וגלימות גל נוכחיות בשיעורים גבוהים (בדרך כלל 30 עד 120 דגימות לשנייה) ולהקציש פיקוח של Universal Time (UTC) זמן חותמת ממקבלי GPS לכל מדגם.

תפקיד ה- GPS ב-Phasor Measurement

מערכת המיקומים הגלובלית מספקת את התזמון המדויק החיוני לסנכרון של phasor.כל לוויין GPS נושא שעונים אטומיים כי הם במעקב ותיקון על ידי תחנות קרקע, להבטיח כי האותות המועברים לכדור הארץ יש דיוק של כמה עשרות ננו-שניות.7.1 כולל מקלטי GPS כי לפענח את אותות הלוויין וליצור אות 1-פעמי (1PPS) וזמן של קוד אנלוגי זה משתמש בדיוק ב- Crop2 נקודות זמן על פני ה- 2.

מדוע חשוב לסינכרון?

החשיבות של סינכרון phasor נובע מן הצורך לשמור על היציבות והאבטחה של מערכות כוח דינמי יותר ויותר. SCADA המסורתית (על-ביקורי שליטה ורכישות נתונים) מערכות לספק נתונים במרווחים של 2 עד 10 שניות, אשר איטי מדי כדי ללכוד אירועים טרנספורמטיביים מהירים כגון קריסת מתח, תדירות או גנרטור.

מעקב בזמן אמת-זמן-רחב-שטח

סינכרוניזציה Phasor מאפשרת למפעילים לראות את הרשת כולה כתמונה קוהרנטית, זמן-סינכרון. גודל וולטאג והבדלים בזווית שלב מוצגים על מפות המערכת בזמן אמת, ומאפשרים למפעילים לזהות במהירות אזורים של מתח, עומסים, או חוסר יציבות לדוגמה, הבדל שלב גדל בין שני אזורים עשוי להצביע על החלשה של נתיב שידור, התראה לנקיטת פעולה תרמילאית לפני שגיאת מתח או מתפוררת רחבה זו מתרחשת.

מודעות מצבית מוגברת ומניעת Blackout

רבים שחורים גדולים בהיסטוריה, כגון ה- 2003 בצפון מזרח שחור בארצות הברית וקנדה, התפתח יותר מ דקות כמו כשלים מתקפלים המוסמכים ברשת.פוסט-אפילוט ניתוח הראה כי מפעילי לא היו נתונים סינכרוניים כדי לזהות את הסימנים המוקדמים של חוסר יציבות. phasor synSyncization מספק מפעילי עם תצוגה ברורה של דינמיקות מערכת, כולל oscillations, תדירות, ופעולות כגון סטיות, על ידי ניתוח נתונים, או פיזור אוטומטי, או סטיות, או סטיות, כגון מרכזי בקרה, או סטיות, 000, או סטיות, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 ⁇ ⁇ ⁇ , 000, 000, 000, 000 ⁇ , 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

שיפור ניתוח דינמי ומודל אימות

מודלים של מערכת חשמל הם חיוניים לתכנון, תפעול שוק, ואמינות מחקרים.עם זאת, מודלים יכולים להיות מיושנים כמו הרשת מתפתחת. מדידות phasor סינכרונכרן מאפשרות למהנדסים להשוות תגובות נמדדות בפועל עם תוצאות ממודלים דינמיים. Discrepanities יכול להיות מזוהה ומודלים מעודכנים, המוביל למחקרים אמינים יותר.לדוגמה, את הפחתת הפחתת הפחתת ההערכות בין-reoscillations יכול לשמש כדי לאמת מודלים מתקדמים של מודלים.

שילוב מקורות אנרגיה מתחדשת

רוח ושמש הם משתנים ולעתים קרובות ממוקמים רחוק ממרכזי עומס.תנודות המהירות שלהם יכול להדגיש את הרשת וליצור אתגרים חדשים יציבות. synSyncization Phasor עוזר על ידי מתן המדידות מדויקות של ההשפעה של מתחדשים על תדירות מערכת ומתח. המפעילים יכולים לפקח על התגובה של משאבים מבוססי מופנים לרשת הפרעות ולהבטיח כי הם נשארים מחוברים במהלך תקלות.

תמיכה ב- אוטומטיים והתאמה להגנה על אוטומטית

הודעות הגנה מסורתיות פועלות על בסיס מדידות מקומיות והגדרות קבועות.עם סינכרוניזציה, תוכניות הגנה רחבות-שטח ניתן ליישם.לדוגמה, אם PMU מזהה חוסר יציבות מתח מתפתח באזור, זה יכול לשלוח אות לנסיעת עומסים נבחרים או דור כדי לשמור על שלמות המערכת.

איך Phasor SynSyncization עובד

הבנת העקרונות התפעוליים של PMUs וזרימת הנתונים חיונית.התקנה טיפוסית של PMU כוללת את הרכיבים הבאים:

  • (FLT:0) והופכים נוכחיים (VTs ו- CTs): 1FreaLT: אלה הופכים כלי להפוך את כלי להפחית מתח גבוה זרם לרמות המתאימות לקלטים האנלוגיים של PMU.
  • (FLT:0) מסננים נגד-aliasing:FreaLT:1 Analog מסננים להסיר תדרים מעל גבול Nyquist כדי למנוע הקצאה בסימן הספרות.
  • (FLT:0) אנלוג-ל-ספרתי (ADC): 1FLT:1 ממיר את האות האנלוגי המסונן לייצוג דיגיטלי בשיעור דגימה גבוה (למשל, 96 דגימות לכל מחזור עבור מערכת 60 הרץ).
  • (FLT:0) אלגוריתם estimation: ibph:1) הדגימות הדיגיטליות מעובדות כדי לחלץ את הפקוד - בדרך כלל באמצעות שינוי Fourier או אלגוריתם חוזר המעקב אחר רכיב התדר הבסיסי.האלגוריתם חייב להיות מסוגל לעקוב אחר סטיית תדרים קטנים והרמוניה מדויקים.
  • (FLT:0GPS זמן מסונכרנות מודול: ההרחבה 1) מספק את חותמת הזמן עם דיוק מיקרו-שני.ה PMU משתמש אות 1-PPS כדי לעורר את הרגע המעשן וגם מקבל את המידע של הזמן של היום כדי לחבר את נתוני הפקוד עם זמן ייחודי של UTC.
  • (FLT:0Data concentrator ממשק:FLT:1 PMUs לייעל את נתוני הסינכרון ל- Phasor Data Concentrator (PDC) על רשת תקשורת.ה-PDC מיישר נתונים מ- PMUs מרובים ועשוי לבצע עיבוד נוסף כגון אימות נתונים, מיון ואחסון.

אחד ההיבטים הקריטיים של סינכרון phasor הוא הדיוק של חותמת הזמן. IEEE C37.118.1 מפרט הרץ כי טעות וקטור הכולל (TVE) - המשלבת גודל ושגיאות שלב - חייב להיות פחות מ-1% בתנאים מדויקים של מדינת ג'נבה, תוכנית טלוויזיה מוגדרת גם כההבדל בין הphasor המדוייקט, רגיל לגודל האמיתי של מערכת ניווט זה חייב להיות קבוע של 502, אך ורק ברמה של זמן דומה (GPS) עם דרישות סימולציה אחת, אך יש לזכור, אך ורק 1 עד 50 שניות, אך יש צורך ב-32, אך ורק ב-GPS, אך ורק ב- 602, אם כן, אם כן, על ידי מערכת , כמו גם כן, על ידי מערכת , אם כן, אם כן, על ידי מערכת GN) הוא חייב להיות רזולוציה דומה, על ידי מערכת רזולוציה דומה, אם כן, על ידי מערכת ניווט אחת, על ידי מערכת , על ידי מערכת GNS, אם כן, על ידי מערכת GNS, על ידי מערכת רזולוציה דומה, על ידי מערכת ניווט אחת, היא בעלת GNS, על ידי מערכת דמנציה, 000 זמן, על ידי מערכת רזולוציה של GNS, אם כן,

תקשורת נתונים ושקיפות

PMUs בדרך כלל לדווח נתונים בשיעורים של 10, 30, 60, או 120 מסגרות לשנייה.כל מסגרת מכילה את חותמת הזמן, מדידות phasor ונתונים אופציונליים אחרים כגון תדירות, שיעור של שינוי תדירות (ROCOF), ואותות הסטטוס הדיגיטליים.המידע מועברים ל- PDC על פני רשתות PMT, אשר עשויים להשתמש בקישורים אופטיים ייעודיים, MPLS או אינטרנט עם אבטחה מתאימה ל-250 שניות בדרך כלל לא פחות מ-ל-ל-ל-ל-ל-ל-ל-ל-ל-250 שניות חייב להיות תמיכה ב-250 שניות לפחות ל-250 יישומים גישה מאובטחת של אבטחה גבוהה יותר מ-250 שעות ביממה.

יישומים של Phasor Synchronization in Modern Grids

פריסת PMUs התרחבה באופן משמעותי בשני העשורים האחרונים.על פי תאגיד ההסתמכות על חשמל חשמלי בצפון אמריקה (NERC), ישנם אלפי PMUs המותקנים ברחבי צפון אמריקה.

הערכת המדינה וההערכה של אבטחת מידע דינמי בזמן אמת

הערכת מצב המדינה המסורתית משתמשת מדידות SCADA ומודל של הרשת כדי להעריך את מצב המערכת כל כמה דקות. עם סינכרונכרן, estimation המדינה יכול להיות משופר עם במהירות גבוהה, זמן-סונכרון נתונים, המוביל להתכנסות מהירה יותר דיוק טוב יותר. Real-time דינמית הערכה אבטחה (DSA) להשתמש בנתונים PMU כדי להעריך את יכולת המערכת לעמוד בקונפיגורציה וזיהוי פוטנציאל או זיהוי של פעילות גופנית בזמן אמתי (OC) כדי לפקח על פעילות גופנית בזמן אמתית) כדי להתאים את הפעילות הגופנית לחץ חיצוני (DMS) באופן קבוע.

תדירות ובקרת וולטאז

סינכרוניזציה Phasor משפרת את בקרת תדירות על ידי מתן המדידות מדויקות, זמן-מחדש מדידות תדרים ברחבי הרשת.זה מאפשר זיהוי מהיר יותר של מסעות תדירות ותומכת תיאום טוב יותר של בקרת תדר ראשוני ומשני, באופן דומה, ניטור יציבות מתח משתמש במערכת היחסים בין גודל וזווית שלב הבדלים.לדוגמה, חישוב של פערי המתח (למשל, באמצעות שיטת המקבילה לנגונכרן) מ- אלגוריתם מסובן ומחייב אלגוריתם נוכחי של מתח.

מיקום Fault ואנליזה

כאשר מתרחשת תקלה בקו שידור, גלי הנסיעה יצרו propagate לאורך הקו. על ידי ניתוח זמן ההגעה של גלים אלה ב PMUs הממוקם בשני הקצוות של הקו, המיקום של האשמה ניתן לקבוע עם דיוק גבוה - לעתים קרובות בתוך כמה מאות מטרים.זה הרבה יותר מדויק מאשר שיטות מבוססות אנרגיה קונבנציונלית, לאחר ניתוח לאחר-אפילו באמצעות נתונים מאוחסנים מאזור רחב מאפשר מהנדסים כדי לשחזר את הרצף של 1FS, כדי לספק משאבים מובילים כגון ניתוח אנרגיה.

איתור איים וניהול מיקרוגריד

כאשר מיקרוגרואידים הופכים נפוצים יותר, היכולת לזהות אי מכוונת (הבדל מהרשת הראשית) היא חיונית לבטיחות ואיכות הכוח. PMUs יכול לזהות את ההבדל שלב זוה בין המיקרוגרריד לבין הרשת הראשית; כאשר זווית זו עולה על סף, הפיכה איית הוא אישר. יתר על כן, במהלך אי מכוון, סינכרוניזציה מאפשר מיקרוגריד לפעול באופן יעיל על ידי תפקוד רשת, תוך שמירה על הלחץ של מיקרוגרם ביעילות של מיקרוגרם.

ניהול ומשמעת כלכלית

מדידות Phasor של הבדלים שלב בזווית מעבר לקווי שידור קשורים ישירות לזרימת החשמל (P ⁇ (V1 V2 Sin( ⁇ ) / X) על ידי ניטור זוויות אלה, המפעילים יכולים לזהות גודש מתפתח לפני שמגבלות תרמיות מגיעות.זה מאפשר ל-Time Redispatch של דור או התאמה של עומס, צמצום מגבלות השידור וצמצום עלויות המשלוח, בנוסף, לסנטרופין של דיוק, אשר משמש כדי לחשבווני התקנים של ירידה.

אתגרים וכיוונים עתידיים

למרות היתרונות ברורים, הפריסה הנרחבת והשימוש של סינכרון phasor להתמודד עם כמה אתגרים.

נפח נתונים וניהול

ראש ממשלה יחיד יכול לייצר מעל 10 מגה-בתים של נתונים לשעה בשיעור דיווח בן 30 מסגרת-שני של שני הצדדים.עם מאות או אלפי PMUs, נפח הנתונים הופך עצום. מחיקת, ועיבוד נתונים אלה בזמן אמת דורש תשתיות חזקות, כולל שיטות ניתוח גבוה של נתונים, מערכות אחסון נתונים (הן באינטרנט וארכימנטל), ופלטפורמות חישוביות מסורתיות של EMS / ADAF לא נועדו כדי לקדם את זרימת הנתונים המודרניים (CDC) ל-CDC (DFOS) ל-CDC-CDC-DREF) ל-CDC (DRECDC) ל-CDC-CDC (DRECDC) מתקדמים ביותר עבור LTS) ל-DRECDC (DRECDC (DRECDC) עבור LTS) ל-DRECDC (DRECDC) ל-DREF) עבור LTS) עבור פיתוח נתונים מתקדמים ביותר עבור LTOSTDRECDC (DNSDRECDC (אך ורק ל-DNS (DNS (אך ורק ל-DNSIOS) עבור LTS) עבור LTS) עבור LTS) LTS) ל-DNSDNS

GPS אותות Vulnerability

אותות GPS רגישים להפרעה, ג'ינג, ו spoofing. a אובדן הסינכרון GPS יכול לגרום מדידות PMU לאבד את היערכות הזמן שלהם, להפוך את הנתונים חסרי ערך עבור ניטור רחב ושליטה. מקורות תזמון גיבוי, כגון פרוטוקול זמן תזמון מוקדם (PTP) המוגדר ב- IEEE 1588, ניתן להשתמש ביותר רשתות סיבים אופטיים כדי לשמור על סינכרומנטציה במהלך GPS, כמו גם חוקרים מרובים של תזמון;

סיכוני אבטחת סייבר

מערכות ניטור רחבות-שטח מציגות משטחים חדשים של מתקפות סייבר. An ⁇ יכול לתפעל נתונים של PMU, לעכב העברת נתונים, או לשבש את הסינכרון זמן כדי לגרום לפעולות בקרה שגויות או כתמים עיוורים.כדי להפחית את הסיכונים האלה, ערוצי תקשורת חייבים להיות מוצפנים (למשל, באמצעות TLS), מנגנוני אימות יש ליישם (למשל, חתימות דיגיטליות על מסגרות PMUs), ובמערכות זיהוי חייב להיות ממוקדות כדי לפקח על דרישות אבטחה CRC חריגות.

מגבלות של אלגורית ומודל

בעוד שהנתונים של PMU מספקים חשיפה חסרת תקדים, הפקת תובנות משמעותיות דורש אלגוריתמים מתוחכמים. estimation מבוסס ארבעהier יכול להופיע בצורה גרועה בתנאים טרנספורמטיביים, עיוות הרמוני או שינויים בתדרים. אלגוריתמים מתקדמים יותר כמו ה-Double (EP) או Kalman מבוסס estMLators הם מופרסים.

סטנדרט והתאמה

למרות ש- IEEE C37.118 ביסס תקן עבור נתוני סנכרון, עדיין קיימים הבדלים ביישום על פני ספקים. Data concentrators מיצרנים שונים עשויים להיות קושי תקשורת זו עם זו, ו-Samtics of dataשדות יכולים להשתנות.הסטנדרט IEC 61850 נועד לפגוע בפרוטוקולים תקשורת עבור אוטומציה של ראש הממשלה, כולל PMUs.Aconsuring כי כל הציודים כדי לשפר פרופיל משותף ולהפחית את עלויות הבדיקה של קבוצת IECFropostropostropation: 1.

מסקנה

סינכרון Phasor יש שינוי מהותי איך מפעילי מערכת החשמל לפקח על הרשת. על ידי מתן ראייה מדויקת מאוד, זמן-מחדש של פרמטרים חשמליים על פני שטחים עצומים, PMUs לאפשר מודעות מצב בזמן אמת, גילוי מהיר יותר והפחתה של הפרעות, שיפור שילוב של אנרגיה מתחדשת, ועוד תוכניות הגנה מרגיעה של PMS. כמו הרשת ממשיכה המעבר שלה לעבר פעילות חכמה יותר, מתחדשת יותר, תשתיות שידורים, יהיה לפתח אתגרים חזקים של מערכות אבטחה, רק אלגוריתם אבטחה, 000 תמיכה יעילה יותר, ומערכת אבטחה, 000 תמיכה יעילה יותר, 000 תמיכה יעילה יותר, ומערכת אבטחה, 000 תמיכה יעילה יותר, ומערכת אבטחה, 000 תמיכה יעילה יותר, 000 אבטחה, 000 אבטחה, 000 אבטחה, 000 תמיכה יעילה יותר, 000 תמיכה יעילה יותר, 000 תמיכה יעילה יותר, ומערכת אבטחה, ומערכת אבטחה, ומערכת אבטחה תמיכה יעילה יותר, 000.