מה הם מדדי Phasor?

Phasor Measurement Technologies (PMTs) מייצגת שינוי יסודי כיצד רשתות חשמל מנטרות ומבוקרות.בבסיסן, טכנולוגיות אלה מסתמכות על יחידות מדידה Phasor (PMUs) שלוכדות מדידות מסונכרנות, זמן-זמן של מתח וphas נוכחי - באופן משמעותי את הגודל והשלב של גלי חשמל בנקודות ספציפיות ברשת.

הרעיון של סינכרנכרנרופס ידוע מאז שנות ה-80, אך הפריסה הנרחבת מואצת לאחר ה- 2003 בצפון-מזרח Blackout, אשר הדגיש את הצורך במודעות מצבית רחבה יותר כיום, PMTs הם אבן הפינה של מאמצי המודרניזציה ברשת המודרנית, נתמך על ידי סטנדרטים כגון IEEE C37.118 עבור העברת נתונים מסנטרופיה ומפעילי רשת ברחבי העולם משקיעים במערכות אלה לשיפור האמינות, שילוב אנרגיה מתחדשת, והגנתית נגד יסודות אופטיים:

כיצד Phasor Measurement Technologies משפרת את האבטחה

אבטחה גריידית כוללת לא רק הגנה מפני תקלות פיזיות וכישלונות בציוד, אלא גם עמידות מפני התקפות סייבר, אסונות טבע ומקורות דור משתנה יותר ויותר. PMTs לתרום על פני ממדים רבים:

גילוי מוקדם של אנומליות והפרעות

מכיוון ש- PMUs מדווח על נתונים במהירות גבוהה, הם יכולים ללכוד את ה- מילימטרים הראשונים של הפרעה - כגון פגם קו, מסע גנרטור או שינוי עומס פתאומי - לפני מערכות קונבנציונליות אפילו לרשום אותו.זה מאפשר מפעילי חדר בקרה ומערכות הגנה אוטומטיות לנקוט פעולה תיקון בתוך מחזורים, מניעת מחסניות קסרלינג. לדוגמה, במהלך ה-U-FUSFUSBS, לאחר ניתוח הראה כי ניתן כעת לזהות מצבים מתקדמים של חוסר יציבות.

שיפור המודעות למצב

מערכות SCADA מסורתיות מספקות מבט איטי, איטי עדכני של הרשת, לעתים קרובות עם שיעורי סריקה של מדידה אחת כל 2-4 שניות. בניגוד, PMTs לספק תמונה קוהרנטית, זמן מסונכרן של כל החיבורים כל 16-33 מ"ר שניות.זה מאפשר למפעילים לדמיין הבדלים שלב מעבר למסדרונות שידורים, לפקח על הסטוריות בזמן אמת, לזהות נקודות לחץ רב כמו מרכזי בקרה מתקדמים, כגון מרכזי בקרה מתקדמים.

שיפור יכולת ואוסוציאציה

מערכות כוח מודרניות יותר ויותר נוטה לתנודות נמוכות של קידוד הנגרמות על ידי די לחות לא מספיק, במיוחד כאשר מקורות מתחדשים מבטלים את הדור הסינכרון. PMTs מצטיין ניטור תנודות אלה כי הם ללכוד את זווית השלבים ותדירות עם דיוק מיקרו-שני.על ידי יישום טכניקות ניתוח קידוד (למשל, ניתוח פרוני, עיפרון ממטריקס), מהנדסים יכולים לזהות מצבי לחות לקויים ולשלוט בפרמטרים בזמן הפירוק של זמן זה יכול להפחית את הפחתת הסיכון של לשפוך סלקציה.

תמיכה בפעולות אוטומטיות

הנתונים המהירים של PMTs מאפשרים תוכניות בקרה סגורות הידועות בשם Wide-area Control Systems (WACS) מערכות אלה יכולות באופן אוטומטי ליזום פעולות מתווך כגון גנרטור טריפ, שופכת, או החלפת בנק בתוך מילימטרים של זיהוי הפרעות.לדוגמה, Bonneville Power Administration משתמשת בנתונים של סינכרון מבוסס PMU כדי לטעון באופן אוטומטי כאשר לשפוך תדירות אבטחה נמוכה יותר, כגון הגנה מפני אבטחה טכנית, אשר יכול להתאים את המצבים מיוחדים.

אבטחת סייבר וזיהוי

Phasor Measurement Technologies גם ממלא תפקיד גובר בתחום אבטחת סייבר.הנתונים הסינכרון, גבוה קידוד מספק בסיס של התנהגות רשת נורמלית; כל סטייה פתאומית - כגון קפיצה בשלב יוצא דופן או ספייקטים - יכול להצביע על חדירה סייבר או פיגוע הזרקת נתונים. חוקרים מפתחים מודלים למידה המשתמשים ב- PMU נתונים כדי לזהות נורמה שעשויה לתאם התקפות, כגון אלה מיקוד או מיקוד רשתות אבטחה מרובות של U.

המונחים: Phasor Measurement Technologies

פריסת PMT מלאה כוללת מספר תת-מערכות משולבות, כל אחת מהפעולות הקריטיות להעברת נתונים מדויקים ופעולתיים.

יחידות מדידה (PMUs)

PMUs הם הלב של הטכנולוגיה.הם תמיד דגימה מתח וגלימות נוכחיות בשיעורים בדרך כלל בין 48 ל-96 דגימות לכל מחזור (עבור 50/60 הרץ מערכות), ולאחר מכן למקם את ייצוג הphasor (magnitude וזווית שלב) באמצעות עיבוד אותות דיגיטליים. דרישה מרכזית היא כי כל PMU חייב להיות מקלט GPS כדי משמעת של osciator הפנימי שלה, נעילה כל המדידות זמן משותף (X) לעומת אופציונלית תאים).

GPS SynSyncization and Time Distribution

ללא תזמון מדויק, סינכרון של ספקים מאבדים את הכפירה שלהם. synchronization זמן מבוסס GPS מספק דיוק בתוך ±1 מיקרו השני של UTC. מתקנים רבים של שירותים להשתמש שעון GPS ייעודי בכל תת-התמדה המפיצה זמן למספר רב של PMUs באמצעות IRIG-B או 1588 (פרוטוקול זמן תזמון מוקדם) כמה מקומות מרוחקים עשויים להסתמך על מקורות חלופיים כגון GLOS או מערכת ההפעלה של כל אחד של אימות בזמן אמת יכול לפקח על איכות קבוע של מערכת ההפעלה.

רשתות תקשורת

PMUs לייצר כמות משמעותית של נתונים - כל יחידה יכולה לייצר 30 עד 60 דוחות סנכרון 90 לשנייה, כל אחד המכיל שדות נתונים מרובים. נתונים אלה חייב להיות מועבר לרכזת נתונים מרכזיים (PDC) על פני מערכת נתונים גבוהה, נמוך יחסית, מערכת נתונים, שימוש במערכות סיבים ייעודיות-אופטיות או חיבורי מיקרוגל, לעתים קרובות עם נתיבים אדומים של תקשורת CRVS, כמו גם 8.2, כולל C.S) כדי למנוע שימוש בפרוטוקול אבטחה.

Phasor Data Concentrators (PDCs) ו-Data Management Systems

במרכז הבקרה, אחד או יותר PDCs לאסוף, להתאים, ובדק איכות נתונים מרבים PMUs. PDC סוגים שונים זרמים נכנסים על ידי חותמת זמן ומייצרת נקודת נתונים מחוסנת זמן שניתן להאכיל לתוך תצוגות בזמן אמת, ארכיונים היסטוריים, או יישומים אנליטיים.מערכת ניהול נתונים פתוח של נתונים, לעתים קרובות tbytes לשנה - בגרסאות מתקדמות כגון: ABBU, שימוש באלגוריתמים של אלגוריתמים אוטומטיים, או אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים, או אלגוריתמים של אלגוריתמים אוטומטיים.

יישום אתגרים ושיקולים

הגבלת PMT בקנה מידה אינה ללא מכשולים. Utilities חייב לטפל עלות, נפח נתונים, שילוב עם מערכות מורשת, ואימון כוח העבודה.

עלויות תשתית וחזרות על השקעות

עלויות חומרה עבור PMUs ירד משמעותית בשנים האחרונות, אבל פריסה מלאה עדיין דורשת השקעות בשעון GPS, שדרוגי רשת ופלטפורמות ניהול נתונים. עבור שירות שידור טיפוסי, התקנת PMUs ב 100 עד 200 תת-התתתות יכול לרוץ למיליונים של דולרים.עם זאת, היתרונות - ללא תקלות שחורות, נזק מופחת, ניצול משופר של יכולת שידור - לעתים קרובות להצדיק את העלות של הרגולטורים רבים עכשיו כוללים ערך רשת החשמל הנוכחי (בניתוחים) תוכניות מתקדמות תוכניות (מערכת החשמל)

איכות נתונים וניהול

נפח של נתוני PMU יכול להציף את ההיסטוריונים הנתונים המסורתיים. a one PMU מייצרת כ 2-5 GB בשנה; מערכת עם 500 PMUs מייצרת על פני terabyte מדי שנה. Ensuring נתונים איכות נתונים - חותמות זמן נכונות, גודל תקף, טיפות תקשורת מינימליות - דרישות אבטחה נתונים רע מהגדרת נתונים לא נכונה או כשל GPS יכול להיות עיוות אסטרטגיות של שינוי דחיסה, לעתים קרובות יש צורך של עלויות אבטחה דחיסה.

שילוב עם SCADA ו-EMS

שינויים באימונים ובזרימת עבודה הם חיוניים.מרבית מרכזי הבקרה מסתמכים על SCADA על ניטור יציב של המדינה ו- EMS עבור ניתוח הערכה ומיזוג המדינה.נתוני PMU יכולים להשלים את המערכות הללו אך עדיין לא יכולים להחליף אותן לחלוטין.אלגוריתמים ההיברידיים של המדינה המיזוגים את מדדי SCADA ו- PMU הם אזור פעיל של מחקר, עם כמה שירותים כבר משתמשים בהם כדי לשפר את הדיוק, צריך תצוגות אינטואיטיביות כי הם גורמים ניטור נתונים סטנדרטיים של מידע יעיל יותר מאשר גורם פיקוח על פני תקינים.

אבטחת סייבר ושוויון

בעוד שמערכות PMT הופכות יותר משולבות עם בקרת רשת, הן מציגות משטחים חדשים של התקפה. A פגע PMU או קישור תקשורת יכול להזריק נתונים כוזבים, גרימת פעולות בקרה שגויות או מסכת omalies אמיתיות. Utilities חייב ליישם אסטרטגיות הגנה מעמיקות: תקשורת מוצפנת, בקרת גישה מבוססת תפקידים, ניטור מתמשך של יושרת נתונים PMU, ועדכוני קושחה מאובטחים רבים מציעים כעת PMU עם תכונות אבטחה מבוססות אבטחה, אך עדיין דורשות אבטחה CPR (R) אבטחה CPRT) אבטחה CPR (R.

תוצאות חיפוש ויישומים אמיתיים

פיקוח רחב-שטחי במערב

מועצת התיאום של החשמל המערבית (WECC) מפעילה אחת מהפריסות הגדולות ביותר בעולם, עם יותר מ-300 PMUs מותקנות ברחבי מערב ארה"ב וקנדה.רשת זו, המכונה WAMS (Wide-area Measurement System), מספקת גם תדירות בזמן אמת, מתח והנתונים זוויתיים למעבדות מרכזי PDC.

גילוי אינטי ב-Resive Networks

עם חדירה מוגברת של משאבי אנרגיה מבוזרים (DERs), כלי רכב להתמודד עם אתגרים בזיהוי אי מכוונת - שבו חלק מהרשת נשאר ממריץ על ידי DERs לאחר פורץ הראשי נפתח. PMTs יכול לזהות אי על ידי ניטור זווית שלב שינויים תדירות בשלב ההפיכה המשותף ותדירות בשלב של הפיכה משותפת.בפרויקט טייס עם שירות קליפורניה, בסיס PMU מבוסס זיהוי מופחת זמן מכמה שניות פחות מ מילימטרים, ומאפשרת סיכונים מהירים יותר מ נית.

מערכת ההפעלה לאחר Blackouts

במהלך שיקום Blackout, בידיעה את זווית השלב המדויקת על פני פורצי דרך פתוחים היא קריטית עבור סינכרון שני חלקים של הרשת. PMUs לספק מידע זה בזמן אמת, המאפשר למפעילים לסגור את ההפסקה עם לחץ מינימלי על ציוד.באימון שיקום של 2019 על ידי שירות קנדי, נתוני PMU הפחיתו את הזמן לשחזר לולאה שידור עיקרית על ידי 40% בהשוואה לשיטות מסורתיות.

מגמות עתידיות בPhasor Measurement Technologies

ראשי תיבות של: התפלגות-Level PMUs (Micro-PMUs)

ראשי התיבות של PMUs נועדו עבור מערכות שידור, אך חדש יותר, מיקרו-PMUs זול יותר מאפשרים ניטור רשת הפצה.מכשירים אלה מודדים מתח ונוכחים עם דיוק בשלב זהה ברמת המזין והמדפיכת, המאפשרים שירותים לזהות בעיות איכות כוח, חוסר איזון תזונתי, ופגמים של מיקרו-PMU יהיה חיוני לניהול מתחים ומניעה של מערכת ניהולית לאחור של מיקרו-אופטיקה (Fim) של מערכת מחקרית: DERS.

שילוב בינה מלאכותית ולמידה של מכונות

העושר של נתוני PMU מלווה את עצמו לניתוח מבוסס AI.מודלים למידת מכונות יכול להיות מאומן לזהות דפוסים לפני כישלון בציוד, סיווג סוגי אירועים (למשל, אשמה, תנופה, שינוי עומס), ואפילו לחזות חוסר יציבות מתמשך באמצעות נתונים היסטוריים ומציאותיים.כמה שירותים משפטיים הם יועצי נסיעות מבוססי רשת עצביים המציעים פעולות נכונות בהתבסס על קלטות PMU, כמו גם אלגוריתמים סטנדרטיים של מודלים של AIT, כמו שיפור אלגוריתמים סטנדרטיים של שקיפות.

צוק ותהליכים דיסטריוט

כדי להפחית את נפח הנתונים ואת השקיפות, מערכות PMT בעתיד יעבדו יותר נתונים ברמת המצע. Edge מחשוב יכול להפעיל זיהוי אווסציל מקומי, סינון נתונים ואפילו אלגוריתמי בקרה אוטונומיים, רק שולח נתונים סיכום או התראות למרכז הבקרה המרכזי. גישה זו גם משפרת עמידות: אם רשת התקשורת נכשלה, בקרת בסיס PMT מקומי עדיין יכול לפעול.

סטנדרט והתאמה

סדרת IEEE C37.118 ו-IEC 61850-90-5 שיפרו את יכולת הפעולה, אך האתגרים נותרו בפגיעה בתבניות נתונים על פני ספקים ותחומים של שידור ותפוצה. מאמצי העתיד של יוזמת Synchrophasor בצפון אמריקה (NASPI) וגופים בינלאומיים שואפים ליצור פרופילים מאוחדים לחילופי נתונים, אבטחה ומדדי איכות. מסגרת סטנדרטית תפחית את עלויות הפריסה ותאיזזזזזות, במיוחד עבור שירותים קטנים יותר.

מסקנה

Phasor Measurement Technologies עברה ממעבדות מחקר למציאות התפעולית, ומספקת שכבת אבטחה מודרנית עבור רשתות חשמל מורכבות יותר ויותר. על ידי מתן נתונים מהירים, זמן-סונכרון, PMTs מאפשר למפעילים לזהות אנומליות, לשמור על יציבות, ופעולות הגנתיות אוטומטיות בדרכים שלא היו אפשריות רק לפני עשור, בעוד יישום אתגרים כגון עלות וניהול נתונים נמשך, היתרונות - מחויבים באסטרטגיות נדל"ן של פעילות גופנית ומאובטחת, לא תוכלנה של פעילות גופנית יעילה יותר, לא יעילה יותר, פעילות גופנית יעילה יותר, פעילות גופנית יעילה יותר, לא יעילה יותר, היא רק לפני עשור בלבד, פעילות גופנית יעילה יותר, פעילות גופנית, פעילות גופנית יעילה יותר, היא יעילה יותר, היא יעילה יותר, פעילות גופנית יעילה יותר, יעילה יותר, פעילות גופנית יעילה יותר, היא רק לפני עשור.