Phasors הם כלים בסיסיים בניתוח והגנה על מערכות חשמל חשמליות.הם מספקים דרך פשוטה אך עוצמתית לייצג את הזרם המורכב (AC) גלפורים כמו וקטורים במטוס דו-ממדי, לתפוס הן את גודל והן זווית שלב. ייצוג זה חיוני להבנת ההתנהגות של מערכות חשמל מורכבות במהלך פעולה נורמלית, אירועים טרנספורמטיביים, ותנאים פגומים.

הקרן המתמטית של Phasors

(ה) phasor הוא מספר מורכב המייצג את amplitude של סינוס וזווית שלב. עבור אות מתח (FLT:0v(t) = V m cos( ⁇ t + ⁇ ) של שלב זה לא שלב 1 , הphasor המתאים הוא לסובב את התדירות הקבועה של מערכת ההפעלה הוא בדרך כלל קבוע, 000 ⁇ n הוא אורך, בדרך כלל, הוא אורך של ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

פאסאור אריתמטי וכוח קלקליציות

ניתן להוסיף Phasors, subtempated, מכפיל, ומפולגת באמצעות קידוד מורכב סטנדרטי (P), כוח תגובתי (Q), וכוח גלוי (S) נגזר מתח וphasors נוכחיים: S=V I* (שם I * הוא סגמנט מורכב של הphasor הנוכחי). מערכת יחסים זו היא עמוד השדרה של ניתוח כוח וממסר הגנה, למשל, כיוון קבוע בין שלב הנוכחי למניעה של העובר הנוכחי של כיוון בחירה.

Phasors in the Frequency Domain

על ידי הפיכת אותות הזמן לphasors, מהנדסים לעבוד בתחום התדר, שבו אימפולסים קיבוליביים ו אינדוקטיביים הופכים למספרים דמיוניים בלבד.הטרנספורמציה הזו ידועה בשם FLT:0phasor להפוך את ph:1 והוא מקרה מיוחד של Laplace עבור סינוסים יציבים יציבים.

תפקיד ה-Phasors ב-Power System Protection

תוכניות הגנה מסתמכות על זיהוי מצבים חריגים כגון מעגלים קצרים, כשלים בציוד, או חוסר יציבות. Phasors לספק מידע בזמן אמת על מתח ובמדינות הנוכחיות המאפשרות למכשירים הגנה להפלה בין תנאים רגילים ופגמים. כאשר מתרחשת תקלה, מדידות phasor לחשוף שינויים בגודל ובזווית שלב - באופן חד ירידה בלחץ ועלייה בגודל הנוכחי, לעתים קרובות מלווה על ידי שלב זה לשינוי בסיס השינויים.

יחידות מדידה (PMUs)

יחידות מדידה Phasor (PMUs) הן מכשירים המדידה מתח וphasors הנוכחי עם דיוק גבוה וסנכרון המדידות האלה ברחבי הרשת באמצעות מערכת מיקום גלובלית (GPS) חותמת זמן (GPS) PMU טיפוסי יכול לייצר מדידות בקצב של 30, או 120 דגימות לשנייה - הרבה יותר מהר מאשר מערכות בקרה ובקרה מסורתיות ורכישה (SCADA) זה סינכרומטיזציה במהירות גבוהה מאפשר ניטור של מערכות הגנה על ידי מערכת הגנה של אבטחה CAM) של אבטחה רחבה יותר ויותר על ידי מערכת בקרה ו-R (U) של אבטחה CDA-R) של מערכת בקרה ו-R.

סינכרון וזמן הדגימה

אותות זמן GPS מאפשרים PMUs להתאים מדידות תת-תאימות שונות בתוך מיקרו-שנייה אחת. הסינכרון הזה הוא קריטי כי טעות שלב של תואר אחד בלבד ב 60 הרץ תואמת לשגיאה של זמן של כ 46 מיקרו-שניות.ללא היערכות בזמן מדויק, ההבדלים שלב בשימוש בהגנה מרחוק, הגנה שונה, ויישומים מסונכרונכרונכרונרופאו יהיו חסרי משמעות.

הגנה על שיימס באמצעות Phasors

מספר תוכניות הגנה קלאסיות משלבות מדידות phasor ישירות או בעקיפין.

הגנה שונה

הגנה שונה משווה את הפציורים הנוכחיים נכנסים ויוצאים מאזור מוגן - באופן רציונאלי הופך, גנרטור או קובאר. בתנאים רגילים, סכום הphasor של זרמים לתוך האזור הוא אפס (הפסדים מתרבים) אשמה בתוך האזור גורמת להתאמה לא נכונה, אשר המעבירים מודרניים משתמשים באלגוריתמים מורכבים שונים, אשר מהווים את החשבון הנוכחי והעקרון הנימוק, אך עדיין מושרשים בשוויון הנוכחי, אך מושרשים בשוויון הנוכחי.

הגנה מרחוק

ממסרי מרחק מעריכים את הדחף לאשמה על ידי השוואת מתח וphasors הנוכחיים נמדדים במיקום הממסר.המנעה לכאורה Z=V / אני בהשוואה להגדרה שנקבע מראש.אם האימפולס נופל בתוך האזור מוגן, הממסר יוזם נסיעה. Phas מייצגים במדויק את רכיב התדר הבסיסי, שהוא חיוני כי טראנסנטים מכילים נזקיםonics ו- DC מתפוררים שיכולים לגרום למניעה דיגיטלית יותר.

הגנה מבוססת על Synchrophasor

הגנה בסינצ'רופוטור משתמשת בהבדלים בין מיקומים מרובים של PMU כדי לזהות אי-איינג, אובדן סינכרוניזם, או מחוץ לצעד תנאים.לדוגמה, גנרטור המקשר לרשת חייב להיות בעל המתח שלו phasor מתאים מאוד בגודל ובשלב עם מתח האוטובוס.Schrophasor מבוסס תוכניות גם הגנה הסתגלותית: הגדרות ניתן להתאים בזמן אמת על בסיס זווית נמדדת, שיפור יציבות במהלך תנאי מערכת.

מערכות הגנה רחבות טווח

מערכות הגנה רחבות-שטח (WAPS) מצטברות נתונים מעשרות או מאות PMUs כדי לזהות חוסר יציבות אזורי, כגון קריסת מתח או oscillation. אלגוריתמים המבוססים על Phasor יכולים לזהות תנודות גדלות (למשל, 0.2-2 ⁇ ) כי לפני דחיית אירועים שחורים.

היתרונות של שימוש ב-Phasors בהגנה

שילוב של מדידת phasor במערכות הגנה מציע כמה יתרונות קונקרטיים על שיטות מסורתיות:

  • (FLT:0)Enhanced Fault Localization:03FLT:1 , מרחוק מהודעות באמצעות phasors מסונן לאתר תקלות במקומות בצורה מדויקת יותר, צמצום זמן הסיור ומשך היציאה.
  • (FLT:0)Faster Response Times: FLT:1BuildU מבוסס תוכניות יכול לזהות ולהגיב הפרעות בתוך 100 מ"ר שניות, קריטי ליציבות חולפת.
  • (ב) ,0) שיפור הסלקטיביות: השוואות פשטות 1:1 (Phasor) מאפשרות אפליה מדויקת בין תקלות פנימיות וחיצוניות, צמצום הנסיכות מיותרות.
  • (FLT:0) מודעות למערכת זמן אמת: FLT:1רחב-area phasor נתונים חושף נקודות מתח וחוסר יציבות מתעוררים כי הודעות מקומיות לא יכולות לראות.
  • (FLT:0) ,Exaptive Protectionposition: 1FLT) ניתן לעדכן הגדרות הגנה דינמיות המבוססות על טופולוגיה מערכתית ועל מדידותphasor, הגדלת האמינות.

אתגרים ומגבלות

למרות היתרונות שלהם, תוכניות הגנה מבוססות phasor להתמודד עם כמה אתגרים.

איכות נתונים ועוצמה

PMUs לייצר כמויות עצומות של נתונים שיש להעביר, זמן-מאורגן, מעובד עם שקיפות נמוכה. עיכובים תקשורת או אובדן נתונים יכול לפגוע בביצועי הגנה ברמה. התקנים כגון IEEE C37.118 מגדירים פורמט דרישות תזמון, אבל יישומים מעשיים חייבים להתמודד עם אובדן החבילה וג'ייטר. ביישומים קריטיים של המשימה, נתיבי תקשורת מחוסנים ואלגוריתמים גיבוי מקומיים משמשים.

Phasor אסטיגמציה בתנאי Transient

במהלך תקלות, המתח וגלימות הגל הנוכחי מכילים ריקבון DC, הרמוניות, ו interharm. אלגוריתמים סטנדרטיים estimation (למשל, DFT) מניחים סינוס טהור יכול להיות לא מדויק במהלך transients. אלגוריתמים מתקדמים כמו טיילור-ארבעהier שינוי או מסננים קלמן מועסקים כדי לעקוב אחר phaors דינמיים אבל עלייה המורכבות חישובית.

אבטחת סייבר

רשתות PMU הן מערכות סייבר-פיזיות פגיעות להתקפות. מדידות phasored עלולות לגרום לשיתוף פעולה של תוכניות הגנה. הצפנה, אימות ופרוטוקולים תקשורת מאובטחים הם חיוניים.תקני הגנת תשתיות קריטיות של NERC (CIP) לטפל כמה מהדאגות האלה, אבל הנוף האיום ממשיך להתפתח.

מגמות עתידיות להגנת בסיס Phasor

התפקיד של phasors בהגנה מתרחב עם התקדמות בטכנולוגיה. מגמות מתפתחות כוללות:

  • (FLT:0)PMU-Integrated Electronics Devices (IEDsrovs): ממסרים מגינים 1:1 כוללים כיום פונקציונליות מובנה-ב-ב- PMU ללא עלות נוספת, המאפשרת פריסה רחבה יותר.
  • (FLT:0) Machine Learning for Phasor Analysis:03 רשתות נילי מאומן על נתונים גדולים של הקלטות PMU יכול לזהות תקלות בלתי צפויות או תנודות עדינות לפני הודעות קונבנציונליות להגיב.
  • (FLT:0)Phasor Data Concentrators (PDCs): FLT:1 מרכזי או מבוזר PDCs להתאים ולהגדיל את זרמי PMU, מתן תצוגה גלובלית עבור שליטה בזמן אמת וניתוח שלאחר event.
  • (FLT:0) תאומים וסימולציה: חליל 1) מדידות Phasor משמשים כדי לעגל ולאמת מודלים תאום דיגיטלי של רשת החשמל, המאפשר הגנה חיזויית ומה ניתוח אם.

מסקנה

Phasors נשאר אבן הפינה של הגנה על מערכת חשמל.מנוחות האלגבריות הפשוטה הם מציעים ניתוח מצב יציב המדינה עד לעמידות של זמן קצר-מציאותי המסופק על ידי רשתות PMU,phas מאפשרות לממסרים הגנה כדי להפיג תקלות באופן מדויק ובמהירות. כמו הרשת מתפתחת עם מקורות אנרגיה מתחדשת, מבוזרים, ולהגדיל ממשקי חשמל אלקטרוניים, צורך במהירות, מדויק, רחב הגנה מפני בטיחות מתקדמת רק עשרות שנים.