מגזר האנרגיה עובר טרנספורמציה בסיסית.כפי שרשתות הכוח משלבות כמויות גדלות של דור מתחדש, משאבי אנרגיה מבוזרים, וזרימת כוח דו-כי-כי-פי, המורכבות של שמירה על יציבות צמחה באופן אקספוננציאלי.

מה זה Phasor Technology?

טכנולוגיית Phasor מתייחסת לשימוש של PMUs למדוד את גודל ואת זווית שלב של מתח וגלפורמות נוכחי בנקודות ספציפיות על רשת חשמל.בניגוד קונבנציונאלית SCADA (בקרת סופרי ורכישת נתונים) מערכות, אשר מדווחים מדי פעם כל 2 עד 10 שניות, PMUs יכול ללכוד נתונים בשיעור של 30 עד 120 דגימות לשנייה.

המדידה הליבה המיוצרת על ידי PMU נקראת סינכרנטרופיה. A Synrophasor מייצג את הגודל ואת זווית השלב של גלפור AC ביחס ההתייחסות של זמן גלובלי. על ידי איסוף סנכרון ממיקומים מרובים, מפעילי רשת יכולים לבנות תמונה בזמן אמת של מצב חשמל של המערכת כולה.

יישומים נוכחיים במערכות חשמל

הטכנולוגיה של Phasor כבר פרוסת ברשתות שידור ברחבי העולם, שבו היא תומכת במגוון פונקציות תפעוליות ותכנון.אחד היישומים הבוגרים ביותר הוא פיקוח רחב-שטחי. PMUs להציב תת-המפתחות לספק חשיפה לתנודות בין-area, יציבות מתח, וטיולים תדרים. המפעילים משתמשים במידע זה כדי לבצע התאמות בזמן אמת כדי לשלוח, להפוך הגדרות הקש, והחלפת בנק.

זיהוי קו וניתוח פוסט-event מייצגים מקרה שימוש קריטי נוסף.כאשר מתרחשת הפרעה, כגון קו או מסע גנרטור, נתוני PMU מאפשר למהנדסים לשחזר את האירוע עם דיוק רב-שני.הם יכולים לזהות את רצף של פעולות ממסר הגנה, לאמת ביצועי מודל, לקבוע אם המערכת מופעלת כמצופה.

אימות מודל מערכת הוא אזור אחר שבו PMUs לספק ערך משמעותי.מערכת כוח תכנון מבוסס על מודלים דינמיים מפורטים של גנרטורים, עומסים וציוד שידור. מדידות PMU מהפרעות בפועל לספק ציון מידה עבור אימות ו calibrating מודלים אלה, להבטיח כי סימולציות מדויק לשקף התנהגות של עולם אמת-עולמית. , North American Electric Reliability Corporation (NERC) עודד את השימוש בנתונים של PMU עבור אימות כסטנדרטים של אמינותו.

Phasor Technology - הקרן ל- Power Systems

מערכות כוח אוטונומיות נועדו לפעול עם פיקוח אנושי מינימלי, באמצעות חיישנים, תקשורת ואלגוריתמים מתקדמים כדי לשמור על יציבות, אופטימיזציה יעילות, ולהגיב להפרעות.מערכות אלה תלויות בנאמנות גבוהה, נתונים בעלי עוצמה נמוכה שלוכדת את המצב הדינמי האמיתי של הרשת. Phasor טכנולוגיה מספקת בדיוק את שכבת הנתונים.ללא שיעור החשיפה הרחב וההמפפטפטפטפטים המוצעים על ידי USU, להיות תחת פיקוח כהה או עכבות על המדידות לא שלמות.

מאפשר מפתח של אוטונומיה הוא הרעיון של רשת הפחתת העצמי.ברשת של עצמו-העצמית, בקרים אינטליגנטיים לזהות בעיה מתפתחת, כגון קו שידור או מברק מתח, ובאופן אוטומטי לנקוט פעולה נכונה. לדוגמה, בקר עשוי להתאים את הפלט של גנרטור, להגדיר מחדש את טופולוגיה רשתית, או לשפוך עומס לא קריטי באופן מבוקר.

יישום חשוב נוסף במערכות אוטונומיות הוא רחב-שטחי שליטה.תתת-התעלויות אינטר-ארה, המתרחש כאשר קבוצות של גנרטורים בחלקים שונים של הרשת מתנדנדת זה בזה, יכול לאיים על יציבות המערכת אם לא לחב כראוי. בקרים מבוססי PMU יכולים לשנות את מערכות החשמל מייצבים או מערכת שידור גמישה (FACTS) להלח את הזיהומים האלה בזמן אמת, שמירה על יציבות אפילו על תנאי הפעלה במהירות.

שילוב עם Smart Grid Technologies

הפוטנציאל המלא של טכנולוגיית phasor הוא הבין כאשר PMUs משולבים עם רכיבים אחרים ברשת חכמה. Distributed משאבי אנרגיה (DERs), כגון מערך פוטו-וולטאי, טורבינות רוח ומערכות אחסון סוללות, להציג עמידות וודאות לפעילות רשת. phasor לספק את הנראות הדרושה כדי לתאם את המשאבים האלה ביעילות.

מיקרוגרואידים, שיכולים לפעול המחובר לרשת הראשית או במצב מאוי, גם ליהנות מטכנולוגיית phasor. במהלך פעולה מאוישת, מיקרוגרריד חייב לשמור על מתח ותדירות בתוך גבולות הדוקים באמצעות רק הדור המקומי והאחסון. PMUs מותקנים בצומת מפתח בתוך המיקרוגריד מאפשר estimation מהיר, מדויק המדינה, אשר חיוני עבור droopop ושליטה. כאשר להתחבר מחדש לרשת הראשי, לעזור microgcinerntgcinernams.

תוכניות תגובה לדרוש, אשר להתאים את עומס הצרכנים בתגובה לתנאי הרשת, יכול להיות משופר עם נתונים phasor. במקום להסתמך על אותות מחיר לבד, מערכות תגובה מתקדמות של הביקוש יכול להשתמש בתדירות בזמן אמת ומדידות מתח כדי לאשר לשפוך עומס או שינוי בהתבסס על הצרכים של המערכת בפועל.זה הופך את הביקוש כלי מדויק ויעיל יותר לשמירה על אמינות.

Advanced Data Analytics and Machine Learning

נפח הנתונים הגבוה שנוצר על ידי PMUs - יחידה אחת יכולה לייצר עשרות מגה-בתים ליום, ופריסה גדולה עשויה לייצר terabytes מדי שנה - מציג אתגר והזדמנות. ניתוח ידני מסורתי הוא לא מעשי בקנה מידה זה. מתקדם ניתוח נתונים וטכניקות למידת מכונה חיוני כדי לחלץ תובנות ניתנות פעולה מהנתונים.

מודלים של למידת מכונות יכולים להיות מאומן לזהות דפוסים בנתונים של PMU כי precede סוגים ספציפיים של הפרעות, כגון קריסת מתח, חוסר יציבות חולף, או סדקים החוצה.מודלים אלה משמשים מוקדם מערכות התראה, המאפשר פעולה טרום-מספק לפני בעיה להחמיר.לדוגמה, רשת עצבית מאומנת על נתוני PMU היסטוריים מאזור מסוים יכול לזהות את החתימה של התמוטטות מתמוטטת ומפעילי התראה או להפעיל בקרה אוטומטית להתרחש לפני שניות להתרחש.

זיהוי אנומלי הוא יישום מבטיח אחר.על ידי לימוד דפוסי ההפעלה הרגילים של הרשת, אלגוריתמי למידת מכונה יכולים לדגל המדידות יוצאות דופן שעשויות להצביע על תקלות בכלי, תקיפה ברשת או על בעיות פיזיות מתפתחות.יכולות אלה חשובות במיוחד במערכות אוטונומיות, שם לא ייתכן שגורם אנושי צופה בכל מסך.

תחזוקה חיזויית מופעלת גם על ידי ניתוח נתונים של phasor. שינויים בחתימה החשמלית של ציוד, כגון הטרנספורמציה או פורצי מעגלים, יכול להצביע על פיתוח תקלות. מדידות PMU ללכוד שינויים אלה כפי שהם קורים, ומאפשר לצוותי תחזוקה לטפל בבעיות לפני שהם יובילו לכשלונות.זה מקטין עלויות ומשפר את האמינות.

אתגרים העומדים בפני עומק רחב

למרות היתרונות שלה, טכנולוגיית phasor עדיין לא השיגה פריסה אוניברסלית.יש לטפל באתגרים מרובים כדי לאפשר אימוץ נרחב, במיוחד ברשתות ההפצה ובשירותים קטנים יותר.

אבטחת מידע וסיכון סייבר

זרמי נתונים של PMU הם מקור עשיר של מידע על המדינה המבצעית של הרשת.אם יירוט או מניפולציה על ידי ⁇ , נתונים אלה יכולים לשמש לתכנון התקפות או להזריק מדידות כוזבות שגורמות לבקרים לנקוט פעולות לא נכונות.לתקן ערוצי תקשורת PMU, יישום אימות והצפנה, ועיצוב אלגוריתמי בקרה עמידים להתקפות שלמות נתונים הם כל תחומי פעילות של תקני מחקר כגון IEEE C11, אך הם הכרחיים לפרוטוקולים אוטומטיים, אך ורק לשיטות אבטחה, אך ורק לשיטות אבטחה, אך ורק על מנת להגדיר מוטציות אבטחה, אך ורק על מערכות אבטחה פתורות, אך ורק על מנת להגדיר מוטציות אבטחה, אך ורק על מנת להגדיר מוטציות אבטחה של אבטחה אוטומטיות, אך ורק על מנת לתקן מוטציות אבטחה, אך ורק על מנת להגדיר מוטציות אבטחה, אך ורק על מנת להגדיר מוטציות אבטחה, אך ורק על מנת להגדיר מוטציות אבטחה של מערכות אבטחה של מערכות אבטחה.

סטנדרט והתאמה

לעתים קרובות מקורות PMUs מ ספקים שונים, ומערכות הבקרה שלהם עשויים לבוא עדיין ספקים אחרים. מבטיח כי כל הרכיבים האלה לעבוד יחד באופן חלקה דורש דבקות בסטנדרטים משותפים עבור פורמט נתונים, פרוטוקול תקשורת, דיוק מדידה. IEEE C37.118.1 ו- C37.11 הם הסטנדרטים העיקריים עבור מדידות סינכרונרופאוטור ותקשורת, אבל התאמות בדיקות ותהליכי הסמכה עדיין מתפתחים ללא יכולת הדדית, ותפקוד רב-מחדש, הופכים לפריסה קשה לניהול פריסה.

עלויות של פיזור וניהול נתונים

PMUs הם יקרים יותר מאשר יחידות מסוף מרוחקות קונבנציונליות (RTUs) המשמשות במערכות SCADA.העלות של ההתקנה, תשתיות תקשורת, ואחסון וניתוח נתונים מתמשך יכול להיות אסרטיבי עבור שירותים קטנים יותר.עם זאת, המחירים ירדו כמו הטכנולוגיה התבגרות וכמחיר נמוך, מכשירים phasor-capable להיכנס לשוק.

נפח נתונים ו- Latency

שיעור הדגימה הגבוה של PMUs מייצר כמויות נתונים המזנים רשתות תקשורת מסורתיות ומערכות אחסון. עבור יישומים אוטונומיים הדורשים משוב בזמן אמת, יש לשמור על הגמישות נמוכה - בדרך כלל מתחת ל -100 מילי שניות מדידות למדידה.זה דורש קישורים תקשורת גבוהה, נמוך-latency תקשורת, אשר עשוי לא להיות זמין באזורים מרוחקים.

הזדמנויות לחדשנות וצמיחה

האתגרים המתוארים לעיל מטופלים על ידי מחקר ופיתוח מתמשך, פתיחת הזדמנויות חדשות לחדשנות.

צוק ואינטליגנציה דיסטריוט

במקום לשלוח את כל הנתונים של PMU למרכז בקרה מרכזי, תהליכי מחשוב קצה נתונים ברמת המצע או המכשיר.זה מקטין את דרישות רוחב הפס התקשורת ואת הגמישות תוך מתן החלטות מהירות יותר.מערכות כוח אוטונומיות עתידיות כנראה ישתמשו היררכיה של בקרים, עם בקרים מבוססי PMU מטפלות במהירות ומערכות ברמה גבוהה יותר המתאמת פעולות רחבות יותר.

5G ותקשורת מתקדמת

הגלגל של רשתות אלחוטיות 5G מציע פלטפורמה תקשורת שיכולה לתמוך רוחב פס גבוה וכבדות נמוכה הנדרשת עבור רחב-area רחב יישומים PMU. 5G של רשת סליקה יכולת המאפשרת שירותים ליצירת רשתות וירטואליות ייעודיות עם ביצועים מובטחים עבור ניטור קריטי ובקרת התנועה.זה יכול לעשות טכנולוגיית phasor מעשית עבור מערכות הפצה, שבו קשרים אופטיים סיבים לעתים קרובות אינם זמינים.

המונחים: next-Generation PMUs

טכנולוגיות חיישן מתפתחות, כגון חיישני זרם ומתח מבוססי קוונטים, מבטיחות אפילו דיוק גבוה יותר ורוחב הפס מאשר PMUs קונבנציונלי.חיישנים אלה יכולים למדוד זוויות שלב עם דיוק חסר תקדים, המאפשר זיהוי של התנהגויות רשת עדינות שאינן נראות היום, בעוד עדיין בשלב המחקר, חיישני הקוונטים עשויים להפוך מעשי בתוך העשור הבא, שיפור יכולות של מערכות כוח אוטונומיות.

Open Data Platforms and Collaboration

יוזמות רבות פועלות ליצירת מאגרים פתוחים של נתוני PMU למחקר ופיתוח.המקרים השימושיים בטכנולוגיית phasor יתרחבו ככל שהנתונים נוספים יהיו זמינים לחוקרים ולסטארט-אפים.כלי קוד פתוח לניתוח סינכרונרופ, כגון פרויקט OpenPMU, יפחיתו את החסמים לחדשנות.

תחזית עתיד

במבט קדימה, טכנולוגיית phasor תעבור מכלי מיוחד המשמש בעיקר על ידי מפעילי שידור גדולים למרכיב הזרם המרכזי של ניהול רשת בכל רמות המתח. Deployments ברשתות ההפצה צפויים להגדיל ככל העלות של ירידות PMUs, וככל הצורך בחשיפה להתנהגות DER גדל.התפיסה של "תאום דיגיטלי" - העתק וירטואלי בזמן אמת של הרשת - תלוי באופן ביקורתי על phaorrepersor עבור מדפסות בקרה דיגיטליות, כמו אלגוריתמיות, כמו אלגוריתמיות כוח דיגיטלי, כמו אלגוריתמים.

מגמות רגולטוריות גם לטובת אימוץ רחב יותר. מפעילי גריד נדרשים יותר ויותר להפגין מודעות מצבית ולצדיק את ההשקעות שלהם בבדיקת טכנולוגיה.תקנה מבוססת ביצועים, אשר תגמולים שירותים לתוצאות אמינות ולא הוצאות הון, יוצר תמריץ ישיר לפרוס כלים לשיפור חוסן המערכת.

שילוב של טכנולוגיית phasor עם מערכות מופצות מבוזרות, כגון blockchain עבור עסקאות אנרגיה, הוא תחום אחר של חקר. בעוד עדיין ⁇ , שילובים כאלה יכולים לאפשר מסחר אנרגיה מאובטחת, אוטומטית בין פרוזמונים, עם מדידות PMU לספק אימות בזמן אמת של זרימת חשמל הדרושים להתנחלויות.

מסקנה

טכנולוגיית Phasor היא מאפשרת יסוד עבור מערכות הכוח האוטונומיות של העתיד. על ידי מתן מדידות סינכרונכרן, מהירות גבוהה של מתח, זרם, תדירות, וזווית שלב, PMUs לתת מפעילי רשת ובקרים אוטומטיים את הנראות הדרושה כדי לנהל רשתות מורכבות ודינמיות יותר ויותר.

אתגרים הקשורים לאבטחת סייבר, סטנדרטיזציה, עלויות וניהול נתונים נשארים חשובים אך הם מטופלים באמצעות מחקר מתמשך, ירידה בעלויות החומרה וסטנדרטי התעשייה המתפתחים.התוצאה תהיה מערכת כוח שאינה רק אמינה ויעילה יותר, אלא גם מסוגלת ליזום מקורות אנרגיה מתחדשת ומשאבים מבוזרים החיוניים לעתיד אנרגיה בר קיימא.