רשת החשמל היא המכונה הגדולה ביותר שנבנתה אי פעם, רשת ספירה ודינמית המחברת את הדור של כוח למיליארדי מכשירים.יציבותו היא חובה לחברה המודרנית, אך הכלים המסורתיים המשמשים לפקח על זה נועדו לעידן איטי יותר, צפוי יותר מזה עשורים, מפעילי הסתמך על טרמינלים מרוחקים יחידות (RTUs) ו-Data Controly (SCADA) מערכות אשר לקחו כל מדידות לכדי סדרה של 55 שניות, שעדיין לא היה צורך בכוכבים שחורים.

הפתרון ל פער קריטי זה הוא יחידת מדד Phasor (PMU) הידוע גם כסונכרנכרן, PMU מספק מדידות זמן-stamped, ברזולוציה גבוהה של מתח ונוכח במספר נקודות ברחבי הרשת. על ידי הצעת תצוגה סינכרונית, דינמי של מערכת הכוח, PMUs הפך ניטור רשת ממשמעת תגובתית, אקטיבית לתוך פעיל, אמיתי, פעולה פעולה יעילה יותר, וחדשנית של יישומים עתידיים.

הבנת הטכנולוגיה של Core: מה זה Synchrophasor?

(הדגש הוא ייצוג מתמטי של גלנוסי, כגון מתח או זרם.זה מוגדר על ידי ה-FLT:0)magnitudeFLT:1 (הקיצור של הגל) ו- (FLT:2phase זווית 15FLT 3:0) (השער של הגל מנקודת מבט) שלב זהה של זרם לא-שלב של 15 מעלות צלזיוס באופן ישיר בין גודל זה לבין שלב של 0 מעלות צלזיוס.

PMU הוא מכשיר מיוחד שלוקח עד 60 מדידות לשנייה (או 30, 50, או 120 בהתאם לתדירות מערכת החשמל ותצורה) כל מדידה היא תמונה דיגיטלית מדויקת של המתח ואת גלפור נוכחי.החדשנות הקריטית היא השימוש של מערכת הפוזיציה הגלובלית (GPS) ל-Time-stamp כל מדידה עם פתרון של מיקרו-שנייה אחת.

זרם הנתונים של PMU נשלט על ידי המכון למהנדסי חשמל ואלקטרוניקה (IEEE) תקן C37.118. תקן זה מגדיר את דרישות הסינכרון, פורמטי נתונים ופרוטוקולים תקשורת, להבטיח כי PMUs מיצרנים שונים יכול לעבוד יחד באופן חלקה בתוך מערכת פיקוח רחב שטח (WAMS). specifies סטנדרטי כי שגיאות Vector מוחלט (TVE) של מדידה חייב להיות פחות מ-1% של דיוק גבוה.

ראש הממשלה Hardware Stack

  • (ב) [17] ,0) ,5 ,1 , אספקת האות 1 במדויק דופק-פר השני (1PPS) הנדרש ל-Time-stamping.
  • (FLT:0) פילטרים הקשורים לפילטרים: ⁇ 1 (Pre-condition the אנלוגי וסימנים נוכחיים מן הטרנספורמציה הפוטנציאלית (PTs) והמתמרים הנוכחיים (CTs) על קווי הכוח.
  • (FLT:0) אנלוג-ל-Digital Converter (ADC): FLT:1 ממיר את האות האנלוגי המוערכים ל bitstream דיגיטלי בקצב דגימה גבוה מאוד (לעתים קרובות 4,800 עד 14,400 דגימות לשנייה).
  • (FLT:0)Phasor Microprocessor (DSP): ההרחבה 1 (DSP) A Digital Signal Processor (DSP) המבצעת שינוי Fourier על זרם הנתונים הדיגיטלי כדי לחלץ את הפזורה הבסיסית (magnitude and Phase זווית) עבור כל מחזור של מערכת הכוח.
  • (FLT:0) מודול תקשורת: 1 חבילות את מסגרת הנתונים הסינכרנרופאופר ומעביר אותם מעל רשת לרכזת נתונים מרכזית (PDC).

היתרונות המבצעיים: הערך של רזולוציה גבוהה

ההשפעה של PMUs על פעילות רשת היא עמוקה.הם מספקים שכבת חשיפה חדשה לחלוטין המאפשרת למפעילים לראות את ההתנהגות הדינמית של הרשת כפי שהיא מתרחשת.הדברים הבאים הם המקרים העיקריים שבהם הם האימוץ של טכנולוגיית PMU ברחבי העולם.

מודעות אזורית רחבה

במקום להסתכל על קריאה באוטובוס יחיד, מפעיל חדר בקרה יכול לראות עכשיו מפה בזמן אמת של הזווית של הבדלים בין הקשר כולו. הבדל שלב גדל בין שני אזורים מצביע על לחץ מערכת וסיכון מוגבר של חוסר יציבות.נתוני PMU מאפשר למפעילים לדמיין את "יציבות הסבך" של הרשת ולבצע פעולות תיקון, כגון דור רדיפת או לשפוך עומס ארוך לפני אזעקה מסורתית זה יהיה גורם יחיד של הפעלת נתונים.

אסטיגמציה של המדינה הדינמית

(SE) הוא התהליך המתמטי המשמש מערכות ניהול אנרגיה (EMS) להעריך את מצב הרשת המבוססת על מדידות SCADA. כי נתונים SCADA אינם מסונכרנים ואטים, SE המסורתית היא מורכבת, לא לינארית כי יש לפתור אותה באופן רף (אסטנפיק) הוא מספק תמונה סטטית של המערכת.

גילוי אוספיציל ודמיון

רשת החשמל נוטה לתנודות אלקטרו-מכניות נמוכות (בדרך כלל 0.2 עד 3 הרץ) אלה הם "מחזקים" טבעיים בזרימת חשמל בין גנרטורים.אם התנודות הללו אינן לחות כראוי, הן יכולות לגדול בגודל ולהוביל לפירוק מערכת.ADA לא יכול לזהות את הסטיות האלה כי הדגימה שלהם איטי מדי כדי לראות את התדירות של ניתוח מתקדם של אנליזה: 1Fed לאחר מכן מתאים נתונים.

ניתוח פוסט-דיסקרטי (Forensics)

כאשר מתרחשת תקלה או הפרעה, רצף האירועים (SOE) הוא קריטי להבנת מה קרה וכיצד למנוע את זה בעתיד. , רשומות שגיאות דיגיטליות מסורתיות (DFRs) ללכוד נתונים במהירות גבוהה אבל הם מוגבלים ל substation אחד ולא מסונכרנים.פי PMU מספק רזולוציה גבוהה של האירוע יכול "להתרגיל" לאחור, התבוננות מדויקת של רצף הציפורן, רצף מדויק של רצף מדויק של רצף זה, רצף מדויק של חומר זה.

מודל

מודלים של מערכת חשמל הם הבסיס של תכנון ותפעול.עם זאת, מודלים אלה הם לעתים קרובות לא מדויק כי הם מכילים הנחות על ביצועי גנרטור, תכונות עומס ופרמטרים קו.פי.פי.פי.פי.פי אימות מודלים אלה.על ידי השוואת התגובה המדומה של מודל להפרעה עם נתוני PMU נמדד, מהנדסים יכולים לזהות שגיאות מודל ולבצע תיקונים.

PMUs ושילוב של מקורות אנרגיה מתחדשת

דחיפה העולמית לדה-קרבן מובילה לזרם מסיבי של מקורות אנרגיה מתחדשים משתנים (VRES) כמו אנרגיית השמש והרוח.מקורות אלה שונים באופן יסודי מגנרטורים סינכרוניים מסורתיים (דלק, גז, גרעין) הם מתחברים לרשת באמצעות חשמל אלקטרוניקה, בעיקר חומרים לא-מסובכים.

PMUs חיוני לניהול המעבר הזה.המידע המהיר, הסינכרון שהם מספקים הוא קריטי עבור התבוננות בהתנהגות של IBRs. לדוגמה, את שלב-Locked Loop (PLL) ב in an inverter, אשר מסנכרן את הפלט שלה לתדירות של הרשת, יכול להפוך לא יציב אם מתח רשת או זווית משתנה במהירות מדי.

יתר על כן, PMUs משמשים לפקח על הזמינות של הדור המתחדש. צל המכסה חווה סולארית גדולה יכול לגרום לירידה מוקדמת בתפוקה כוח (אירוע "אירוע דגימה") נתונים PMU יכול לזהות אירוע הרמפה זה כמעט מיידי, המאפשר מפעילי מערכת לשלוח עתודות במהירות או לצמצם עומס כדי לשמור על איזון הביקוש.

אתגרים ב- PMU Deployment וניהול נתונים

למרות הערך העצום שלהם, פריסת PMUs אינה ללא אתגרים משמעותיים.השימושים חייבים להתגבר על המכשולים הקשורים לתשתיות, כספים ומדעי נתונים.

נתונים סינכרוסטראו Tsunami

זרימה אחת של PMU ב 60 דגימות לשנייה מייצרת בערך 2.5 GB של נתונים בשנה. A שימושי עם 500 PMUs ייצור מעל 1.2 TB של נתונים גולמיים מדי שנה.הפצה של נתונים, לעתים קרובות נקרא "צונאמי נתונים", מציג אתגר עצום עבור רוחב פס תקשורת, אחסון וניתוח. A מרכזי Phasor Data Concentrator (PDC) חייב לאסוף, זמן, דגימה, וחנות ממאות נתונים או תמיכה של נתונים.

Cybersecurity Vulnerabilities

על ידי הוספת אלפי חיישנים אינטליגנטיים, רשתות לרשת, PMUs להגדיל באופן דרמטי את פני השטח של ההתקפה עבור איומים ברשת הסייבר.מתקפת סייבר מוצלחת ברשת PMU עשויה לכלול הזרקת נתונים כוזבים (התקפה "מפרקת"), פירוק מערכת זיהוי ניטור, או אפילו שליחת אותות שליטה זדוניים.הטבע המנוך של הנתונים הופך את המערכת רגישה במיוחד ל- GPS spoofing, שבו פרוטוקול כוזב יכול להיות מיישם את ה- GPS- GPS (או-SEC) כדי ל-SECs.

עלויות תשתית גבוהות

העלות של מכשיר PMU עצמו היא צנועה יחסית (אלפי דולרים), אבל העלות הכוללת של בעלות (TCO) גבוהה הרבה יותר.כל PMU דורש רשת תקשורת מהירה ואמינה (לעתים קרובות סיבים אופטיים), אנטנה GPS ושילוב עם PDC ו- EMS.העלות של התקנת תשתיות התקשורת לתשתיות מרוחקות יכולות להיות אוסרות גם כן, את התוכנה הדרושה כדי לנתח נתונים רחבים (למשל).

איכות נתונים ואימות

כמו עם כל חיישן, נתונים של PMU יכול להיות מושחת על ידי תקלות חומרה, ירידה תקשורת, או שגיאות calibration. נתונים רעים להיכנס EMS יכול להוביל הערכות מצב לא נכון והחלטות מפעיל גרוע. זרם הנתונים חייב להיות מאומת ברציפות עבור איכות.זה כולל בדיקת חבילות נתונים חסרות, חותמות זמן רע, ערכי השקעה מחוץ לטווח, ורמות.

עתיד הפיקוח על גריידי עם PMUs

התפקיד של PMUs מוגדר להרחיב באופן דרמטי ככל שהרשת הופכת מורכבת יותר ומונעת נתונים.

אינטליגנציה מלאכותית ולמידה של מכונות

(רזולוציה גבוהה, נתונים עתיים של PMUs מתאים אידיאלי עבור אלגוריתמים למידת מכונה (ML) מודלים ML יכול להיות מאומן לזהות את "החתימות" של חוסר יציבות, תקלות בלתי נדלה, או התנהגות ציוד חריג לפני שהם גורמים לאנליזה שנייה. על ידי שילוב נתונים PMU עם תחזיות מזג אוויר ונתונים מחוץ לחוק, שירותים יכולים לבנות מערכות תחזוקה חיזוי כי ניתן להפחית את היכולת של AIFSTT2 על ידי הפעלת נתונים ב-PSIFST.

מיקרו-Synchrophasors

הצלחתו של PMUs ברשת השידור (מתח גבוה) הובילה לפיתוח של (FLT:0micro-PMUs (μPMUs) OVAFLT:1 עבור רשת ההפצה (מתח נמוך) רשתות הפצה הופכות פעיל יותר עם משאבי אנרגיה מבוזרים (DERs) כמו גג, כלי רכב חשמליים, ומחסן סוללות.

מערכות בקרה רחבות טווח

המטרה הסופית של טכנולוגיית PMU היא לעבור מעבר ניטור ולשליטה אוטומטית לחלוטין, סגורה-loop. במקום מפעיל רואה תנופה והנפקת פקודה ידנית, מערכת בקרת בקרת לחלוטין (WACS) MPEGFLT:1 ישתמש בנתונים של PMU כדי להתאים באופן ישיר גנרטורים, HVDC ממירים, או מכשירים FAS ב- Real-are-ropa Control של כל בעיה של שליטה עצמית, אך היא מהירה יותר מאשר לפתור את הנתונים של מערכת ההפעלה באופן אוטומטי.

מסקנה

יחידות מדידה Phasor עברו ממעבדות מחקר כדי להפוך לטכנולוגיה מבצעית הכרחית לניהול רשת מודרנית.הם מספקים את המהירות, הדיוק, והסנכרון הדרושים כדי לשמור על יציבות במערכת כוח דינמי ומורכב יותר. בעוד אתגרים הקשורים עלות, ניהול נתונים, ואבטחת סייבר נמשכת, היתרונות של אבטחה משופרת, שילוב מתחדש, ומודלים מתקדמים הם גדולים מדי להתעלם.