הקדמה: הצורך הקריטי בניהול Fault בהפצת רשתות

קווי הפצה חשמליים מהווים את הקילומטר האחרון של מערכת החשמל, הנושא חשמל מ substations לבתים, עסקים, תשתיות קריטיות.אמינות הקווים מעל הראשים והמחתרתיים האלה משפיעה ישירות על הפרודוקטיביות הכלכלית, הבטיחות הציבורית ואיכות החיים.כאשר מתרחשת תקלה – בין אם מזרוע עץ, שביתת ברק, שביתה, כישלון, או מגע מהיר יותר – המערכת חייבת לזהות במהירות, ולבודד את הבעיה המסורתית למזער את משך הזמן ובאופן קבוע יש דרישות אינטגרציה מתקדמות יותר, אך הן מתחדשות, אך הן יכולות לפתח תקלות, אך הן מתחדשות, אך הן מתחדשות, אך הן יכולות לפתח שיטות מתקדמות יותר, לשילוב, לשילוב, לשילוב, לשילוב, לשילוב, לשילוב, לשילוב, לשילוב, לשילוב, לשילוב, להגדלת יעילות יותר, לשילוב, לשילוב מהיר יותר, או ליצור קשר מתקדמות יותר, או ליצור קשר מתקדמות יותר, או ליצור קשר מתקדם יותר, ולשלבות, ולשלבות, לשילוב, לשילוב, לשילוב, או ליצור קשר מתקדם יותר, לשילוב, לשילוב יעיל יותר, לשילוב יעיל יותר, לשילוב, לשילוב, או ליצור קשר מתקדם יותר, או ליצור קשר מתקדם יותר, ולעצבנות, לשילוב, לשילוב, לשילוב יעיל יותר, או ל

שיטות זיהוי מסורתי: יסודות ומגבלות

במשך שנים רבות, כלי ההפצה התבססו על קומץ של גישות מוכחות כדי לזהות פגמים.הבנת שיטות מורשת אלה חיוני להעריך מדוע חדשניות הופכות להכרחיות.

הגנה ועיכובים

הצורה הבסיסית ביותר של זיהוי לקוי היא הממסר הנוכחי.כאשר מתרחשת, המשקעים הנוכחיים הרבה מעל רמות העומס הרגילות. overcurrent ממסרים (intaneous or time-inverse) או מקטעי זמן או סוגרים לאחר כמות קבועה של זמן או כאשר סף נוכחי הוא עלה. בעוד תוכניות פשוטות וזולות, overcurrents נסוגות: הם דורשים תיאום תקין בין מכשירים, יכול להיות איטי עבור לקויות עץ (לעתים קרובות).

הגנה מרחוק

ממסרי מרחק מעריכים את הדחף ממקום הממסר לנקודת השגיאה.על ידי השוואת מתח וphas נוכחי, הם מחשבים מכשול וטיול גלוי אם הוא נופל בתוך אזור טרום-טווח הגנה מרחוק בשימוש נרחב על קווי שידור אבל הוא פחות נפוץ על המזינים בגלל אורך קו הקצר ואת נוכחות של מאוחרים, עומסים נכים, ולא הומוגניציה תחת דיוק הנוכחי.

מוטציות

אינדיקטורים פגומים (לעתים נקראו מחוונים מעגלים פגומים או FCIs) ממוקמים לאורך להאכיל ולהציג מטרה או דגל חזותית כאשר הם מרגישים זרם אשם הנוכחי.ליין סיור קו המחפש את האינדיקטורים האלה כדי לאתר את סעיף השגיאה. שיטה זו היא דלת-טק וזולה אך דורשת בדיקה ידנית, אשר יכול להיות זמן-consuming בשטח כפרי או קשה זה גם לא מספק נתונים אמיתיים למרכז הבקרה.

הגבלות של שיטות מסורתיות

המגבלות העיקריות של גילוי לקויות המורשת כוללות:

  • תגובה: 0 (בקיצור: 0) 1 (FLT:1) עיכובים בזמן התיאום כדי להבטיח את הבחירה יכול להאריך את זמן ההנקה של תקלות, לחץ על ציוד.
  • (ב) ,0) ,0 (ה) של רגישות: 1FLT:1 , כישלונות של עופרת גבוהה (למשל, קו למטה על קרקע יבשה) לעתים קרובות לא ספוגים, ויוצרים סכנות בטיחות.
  • (ב) ⁇ :0) הדיוק של מיקום: 1FLT:1 שיטות מבוססות אימפולס נותן רק מרחק משוער, במיוחד עם קווים שאינם חד-מיניים.
  • (הופנה מהדף ההרחבה:0) ,Dependence on Manualהתערבות:FreaLT:1) טכניקות מסורתיות רבות דורשות סיורים לצוות כדי לזהות תקלות.

חסרונות אלה עודדו את התפתחות שיטות גילוי מתקדמות יותר ובדידות.

שיטות חדשניות לגילוי Fault Detection

ההתקדמות הטכנולוגית בחישה, עיבוד נתונים ותקשורת יצרו דור חדש של כלי זיהוי לקויים.שיטות אלה משפרות באופן דרמטי את המהירות, הדיוק והאוטומציה.

יחידות מדידה מתקדמות (PMUs) ו- Micro-PMUs

יחידות מדידה (Phasor Measurement Units Measure Stress and Current phasors (magnitude and Phaseזווית) בשיעורי דגימה גבוהה (עד 60 או 120 דגימות לשנייה) ופעמים את אותם עם סינכרוניזציה GPS.השימוש במקור במערכות זיהוי שידור, מיקרו-PMUs (או PMUs ברמת ההפצה) כבר מופרסים על חומרים מזינים.

מיקום Wave Fault Location

כאשר מתרחשת תקלה, היא מייצרת גלים נודדים גבוהים המרחיבים את המנצח ליד מהירות האור. נסיעה לאתרי פגם גל ללכוד אותות טרנסיים אלה (באמצעות חיישנים גבוהים כמו Rogowski coils או capacitive Couplers) ומדד את ההבדל של ההגעה בשני קצות של קו.

למידת מכונה ואינטליגנציה מלאכותית

רשתות הפצה מודרניות לייצר כמויות עצומות של נתונים ממטרים חכמים, חיישנים, ומכשירים אלקטרוניים אינטליגנטיים (IEDs) אלגוריתמי למידת מכונות - במיוחד למידה עמוקה, תמיכה מכונות וקטורות אקראיות - ניתן לאמן לזהות חתימות שגויות (נוכחיות, מתח, הרמוניות, דפוסים טרנספורמטים) בזרמים נתונים אלה.

  • גילוי פגמים בריכוז גבוה כי הודעות מסורתיות מתגעגעות.
  • הפחתה של אזעקה באמצעות זיהוי דפוס.
  • למידה הסתגלות לאורך זמן כמו טופולוגיה רשת משתנה.
  • ניתוח חיזויי המזההה תקלות בלתי אפשריות (למשל, השפלה הדרגתית של בידוד) לפני שהם גורמים לבלוטות.

מאפשר מפתח הוא הזמינות של נתונים מודבקים של תקלות.שימוש רשומות הפרעות היסטוריות או נתוני סימולציה כדי להכשיר מודלים.פעם פרוס על מכשירים קצה או בענן, מודלים אלה יכולים לעבד נתונים בתוך זמן קצר.

טכניקת עיבוד אותות ו-Destion Processing

ניתוח Wavelet הוא כלי מתמטי המניב אות לרכיבי תדר שונים בקנה מידה שונים. עבור זיהוי לקוי, גללט הופך יכול לחלץ תכונות transient שנוצרו על ידי תקלות - כגון קצוות חדים, או התפרצויות של אנרגיה גבוהה קידוד - אשר אינם גלויים בגל מצב יציב בשילוב עם רשתות עצביות, שיטות המבוססות על גל יכול לזהות תקלות (לדוגמא, שיטות מחתרתיות), במיוחד עבור שיטות מחתרתיות, וכו 'נגד , וכו '

חיישנים חדשים - IoT

האינטרנט של הדברים (IoT) עשה את זה מעשי לפרוס חיישנים אלחוטיים זולים לאורך משככי ההפצה.המכשירים האלה לפקח פרמטרים כגון נוכחי, טמפרטורה, רטט ושדות מגנטיים.כאשר מתרחשת תקלה, חיישנים מתקשרים אלחוטית (למשל, באמצעות LoRaWAN, תאי, או רשתות mesh) לנקודת הדבקה מרכזית, מתן תצוגה רב-נקודתית של האירוע.

שיטות חדשניות ל Fault Isolation

ברגע שהאשמה מזוהה, בידוד מהיר מונע את האשמה מפני פגיעה בחלקים בריאים של הרשת.טכניקות בידוד מתקדמות משליכות את התהליך, להפחית את היקף הזינוק, ומאפשרות למושגים רשתיים של עצמו.

סגור וסעיפים עם שליטה חכמה

סוגרים מודרניים ו-Splitizers כבר אינם מכשירים אלקטרו-מכאניים פשוטים.הם משלבים מיקרו-מעבדים, ממשקי תקשורת ואלגוריתמים מתקדמים להגנה מפנים אוטומטיים יכולים לזהות פגם, לפתוח לנקות אותו, לסתום את זה, לבדוק אם האשמה היא זמנית (למשל, ברק הבזק), ולהמנע אם הפגמים נמשכים לספירת הדופק הנוכחי ופתוחה לאחר ש-61 הודעות פתוחות, למשל, לאחר מכן, ניתן לבודדות בגרסאות קבועות של מערכת הפעלה (לדוגמה, לדוגמה, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לדוגמה, גירסאות קבועות), ולהמנע מ- CDC, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, ניתן לבודדות, לאחר מכן, כדי לבודדות, כדי לבודדות, לדוגמה, לאחר מכן, לאחר מכן, לדוגמה, לחץ פתוח של גירסאות קבועות של גירסאות קבועות).

מיקום Fault, Isolation ושיקום שירות (FLISR)

מערכות FLISR משתמשות בנתונים מהזנת IEDs, יחידות מסוף מרוחקות (RTUs), ומותגים חכמים לאתר באופן אוטומטי את החלק המוטע, לבודד אותו באמצעות מתגי גבול פתוחים, ולשחזר את הכוח לחלקים בלתי מושפעים באמצעות מקורות חלופיים (למשל, סגירת מתג עניבה מזין משותף), תהליך זה יכול לקרות בתוך שניות עד כמה דקות, בהשוואה לשעות לשיקום ידני.

רשתות גישור עצמיות ומערכות מרובות-Agent

האבולוציה הסופית של בידוד אשמה היא רשת ה-ITING העצמי, שבה מערכת ההפצה מזהה באופן אוטונומי, מבודדת ומשחזרת חלקים פגומים ללא התערבות אנושית. מערכות מרובות-הgent (MAS) מורכבת מסוכני תוכנה השוהים בכל מתג אינטליגנטי או תת-קבוצה. לכל סוכן יש אינטליגנציה מקומית ותקשורת עם סוכנים שכנו, באופן קולקטיבי, קובעים את תוכנית הבידוד והשיקום המוכחת על בסיס של רשתות אוטונומיות, כגון: 0GPSDS, ופעולות תועדות-ה-ה-ה-ה-ה-ה-ה-מערכת הפעלה-עצמית-המערכת ה-ה-המערכת ה-המערכת ה-המערכת-המערכת ה-המערכת ה-המתעדינה-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הספקית-מסוגלתולעתית-הת-הת-מסוגלתולעתיתות-החדשנית.

מידע מתקדם ב- Phasor Measurement Data

נתוני PMU לא רק עוזרים זיהוי, אלא גם תומכים בבידוד.על ידי מתן מתח סינכרוני וphas נוכחי בנקודות מרובות, PMUs לאפשר אלגוריתמים מיקום במהירות גבוהה לזהות את הקטע המוטעם המדויק.לאחר שהמגזר מזוהה, מערכת הבקרה יכולה לשלוט על פתיחת מתגים מתאימים, לעתים קרובות ללא ייעוץ מרכזי SCADA. שיטה זו היא בעלת ערך במיוחד ברשתות מורכבות עם דור, שבו כוח הפוך יכול לבלבל תוכניות הגנה מסורתיות.

היתרונות של שיטות ניהול חדשניות

שיטות אשר מאמצים טכניקות מתקדמות אלה לממש יתרונות תפעוליים וכלכליים רבים:

  • (ב) ,0) משך זמן היציאה: ההרחבה: ההרחבה המהירה של גילוי מהיר יותר ובדידות פירושה פחות זמן עבור לקוחות ללא כוח.
  • (ב) ⁇ :0) אזורים מחוץ למחזור: 1FLT: בידוד מוקדם יותר מגביל את הנתח לחלק הקטן ביותר האפשרי, לעתים קרובות רק כמה לקוחות.
  • (FLT:0) שיפור בטיחות העובד: FLT:1 מיקום אשמה מרחוק מבטל את הצורך בסיורי קו חי למצוא תקלות, צמצום החשיפה לציוד ממריץ.
  • (FLT:0) יציבות רשת:FLT:1 Quick Identity Clearance מפחיתה את הסיכון של סדקים וסדקים מתח שמשפיעים על עומסים רגישים.
  • עלויות התפעול של FLT:0 (Lower: FLT:1) אוטומציה מפחיתה את הצורך במעבר ידני וסיורים, חיתוך הוצאות עבודה וכלי רכב.
  • (FLT:0) ניהול נכסים טוב יותר: נתונים ממערכות זיהוי מסייע לזהות נקודות חלשות והידרדרות מגמתית, המאפשרת תחזוקה חיזוי.

אתגרים ושיקולים מעשיים

למרות ההבטחה של חידושים אלה, יש להתגבר על כמה מכשולים לאימוץ נרחב:

עלויות ותקציב ריכוז

חיישנים מתקדמים, PMUs, תשתיות תקשורת ומערכות בקרה דורשים השקעה משמעותית הון. מזעריות עם תקציבים הדוקים עלולות למצוא קשה להצדיק את ההוצאות ללא ROI ברור, עם זאת, עלות של תזרים - כולל הכנסות אבודות, תשלומים עונשים וחוסר שביעות רצון של לקוחות - לעתים קרובות מצדיק את ההשקעה לאורך זמן.

ניהול נתונים ואבטחת סייבר

PMUs ו-IoT חיישניים לייצר terabytes של נתונים ביום. סטורינג, עיבוד וניתוח נתונים אלה דורש תשתיות IT חזקות ופלטפורמות ניתוח מתקדמות.יתר על כן, קישוריות מוגברת מציגה סיכונים אבטחת סייבר.רשת של מכשירים אינטליגנטיים חייבת להיות מאובטחת למנוע שחקנים זדוניים לנצל מערכות זיהוי תקלות כדי לגרום למניעים שחורים או נזקי נזק מכוונים.

אפשרויות וסטנדרטים

ל-Utilities יש ציוד ממוכרים מרובים, כל אחד עם פרוטוקולים קנייניים.Achieving תקשורת חלקה בין הודעות, סוגרים ומערכות בקרה דורש אימוץ של סטנדרטים פתוחים כמו IEC 61 850, DNP3, ו- IEEE C37.118.

מיומנויות אימון וכוח עבודה

מהנדסי הגנה וטכנאים שדה זקוקים למיומנויות חדשות כדי להגדיר ולתחזק מערכות מתקדמות.השימוש בתוכנות הכשרה כדי להבטיח שכוח העבודה שלהם יוכל להתמודד עם מודלים של למידת מכונות, ניתוח נתונים של PMU ורשתות תקשורת. Retiring צוות מנוסה ומושך כישרון חדש עם מיומנויות אלה הוא דאגה גוברת.

מגמות עתידיות ו- Outlook

האבולוציה של גילוי לקוי ובדידות קשורה קשר הדוק למגמות רחבות יותר במודרניזציה ברשת:

  • (FLT:0) אינטגרציה עם משאבי אנרגיה מבוזרים: קיד 1 (שמש, רוח, וסוללת אחסון proliferate, זיהוי אשמה חייב לקחת בחשבון זרמי כוח דו-צדדיים ותרומות משתנות של אלגוריתמים מתקדמים יצטרכו להתאים לתנאים דינמיים אלה.
  • סימולציות תאומים:0 (Digital Twins: FLT:1 Utilities יוצרות העתקים דיגיטליים של רשתות ההפצה שלהם שבו ניתן לדמות תרחישים פגומים וזיהוי אלגוריתמים נבדקו לפני הפריסה.
  • (הופנה מהדף LT:0) במקום לשלוח את כל הנתונים לענן מרכזי, עיבוד יקר יותר ויותר בקצה (למשל, בבקר הסגור עצמו) כדי לאפשר החלטות של תקלות תת-מחזוריות.
  • אינטליגנציה מלאכותית ממשיכה להתבגר: מודלים ליצירת חיזוקים ולמידה של חיזוק עשויים בקרוב לייצר מערכות הגנה אוטונומיות אשר לומדות הגדרות אופטימליות ללא כוונון אנושי.

בעוד שטכנולוגיות אלה מתאחדות, החזון של רשת הפצה עצמית באמת משתנה קרוב יותר למציאות. Utilities שמתחילות לפרוס גילוי תקלות מתקדמות ובודד עכשיו יהיה יותר טוב להציב כדי להתמודד עם המורכבות של מערכות כוח עתידיות.

מסקנה

שיטות חדשניות לגילוי ותיקון תקלות בקווי הפצה הופכות את האמינות והבטיחות של רשתות חשמל.מעבור חיישני גל ו- PMUs למכונות למידה ושליטה עצמית, כלים אלה מספקים מהירות ודיוק חסרי תקדים.מצילים מוקדמים כבר לקצור הטבות בזמנים מופחתים, שיפור שביעות רצון הלקוחות, ועלויות תפעוליות נמוכות יותר.