מבוא ל-Phasors במערכות הכוח המודרניות

מערכות חשמל חשמליות עוברות שינוי חסר תקדים.השינוי לקראת דור מתחדשים, משאבי אנרגיה מבוזרים, ודרישות מודיעין מבצעיות בזמן אמת שיכולים ללכוד את ההתנהגות הדינמית של הרשת עם דיוק גבוה.בין הכלים האלה, הפציטורים עומדים כמושג בסיסי שעבר מתיאוריה אקדמית ועדה מעשית, יישום אמיתי-עולם אמיתי. phasors מספקים תמונה מסונכרנית של מתח וגלי זרם ברגעים ספציפיים, המאפשרים לפעול על גבי מערכת חשמל מדויקת, כלומר, כלומר, תכנון זמן, החל על גבי מערכת יעילה, היא יעילה, תכנון של מערכת חשמל, היא יעילה, והיא מספקת, תכנון מערכת יעילה, והיא יעילה, והיא מספקת, והיא מספקת, והיא יעילה, והיא מספקת, והיא מספקת, והיא מספקת, והיא מספקת, והיא מספקת, על גבי מערכת יעילה, והיא מאפשרת, והיא מספקת, והיא מספקת, והיא מספקת, על גבי מערכת יעילה, והיא יעילה, והיא מאפשרת, והיא מספקת תמונה מסונכרונית של מערכת יעילה, על גבי מערכת יעילה, על גבי מערכת יעילה, אשר מופעלת, והיא מאפשרת, על גבי מערכת יעילה של מערכת יעילה של מערכת ניהולית חשמל של מערכת יעילה, והיא מספקת, והיא מאפשרת, והיא מספקת, על גבי מערכת יעילה, והיא מספקת, והיא מאפשרת, אשר מופעלת כוח-זמנית, והיא מאפשרת, והיא יעילה,

עקרונות של Phasor Representation

(ב) ⁇ (ב) ⁇ ) הוא מספר מורכב אשר מקודמת את גודלם ואת זווית השלב של גל הסינוסים (V) מורכב (Vals) בתדירות ההתייחסות, בדרך כלל 50 או 60 הרץ (AC) במשנה מעגלים נוכחיים, מתחים וזרםים שונים משתנה באופן סימנואידים עם הזמן: LTF {\displaystyle \ LT2 LT)

התובנה המרכזית היא כי phasors הם סטטיים לתנאי מצב יציבים, אך הם לוכדים את התזמון היחסי (זווית פאזה) בין נקודות שונות במערכת.זה שלב זה הבדל, נמדד על פני קווי שידור או בין אוטובוסים, מתייחס ישירות לזרם הכוח האמיתי: FLT:0 Power transfer הוא פרופורציה של שלב זה הבדלי שלב 1 LT:1 על ידי קבלת synsynized phas, כיצד מערכות מתקדמות יכולות להגיב על פני השטח.

יחידות מדידה Phasor (PMUs) ו-Synchrophasors

(ההבנה המעשית של תורת הפזורה במערכות הכוח באה עם התפתחותן של יחידות מדידה (PMUs) ראשי התיבות של phasor) ⁇ FLT:1 (המכשירים הללו וצורות הגל הנוכחי בשיעורים גבוהים (בדרך כלל 30 עד 120 דגימות לכל שלב) ו- phasute phaorss-ptes-prated) אשר ניתן לספק רק את גודל ה-Squaremeciated של מספר שניות.

ראש הממשלה דוח נתונים בשיעורים של 10 עד 60 מסגרות לשנייה, המאפשרים חשיפה לתופעות דינמיות כגון תנודות כוח, תנודות והתמוטטות מתח. תקנים כגון FLT:0IEEE C37.11873FLT 1 מגדיר את התבנית, דיוק, ופרוטוקולים תקשורת עבור נתוני סינכרונרופאו.

ניהול מערכת Power System Planning

תכנון מערכת חשמל כרוך בחקר צמיחה עומס עתידי, הדור תוספות, ושידרוגים מעל אופק של 5-20 שנים.באופן מסורתי, מתכננים משתמשים במחקרים על זרימת חשמל לא מקוונת המבוססת על תמונות סטטיות.עם זאת, המורכבות הגוברת של הרשת - מונע על ידי מתחדשים, דור מבוזר וזרימי כוח עקיפים - דרישה ניתוחים דינמיים.

אימות מודל ו- Calibration

אחד האתגרים הגדולים בתכנון הוא להבטיח כי דגמי הסימולציה משקפים באופן מדויק את ההתנהגות של העולם האמיתי.ההקלטות של הפרעות מערכת (כגון תקלות, נסיעות גנרטור או לשפוך) הם בהשוואה לתוצאות סימולציה. Discrepancies לחשוף שגיאות בפרמטרים כגון גנרטור אינרציה, תגובת מערכת exצטט, או עומס מאפיינים אלה כדי להתאים את הפרמטרים האלה כדי להתאים phasor מדידות, מהנדסי אימות יוצרים מודלים כי יש השראה החלטות מופחתת על ידי שימוש ב-ידי שימוש ב-ידי נתונים מופחתת יותר.

ניתוח עקבי ויציבות מרג'ינס

נתונים Phasor מאפשרים מתכננים להעריך את התגובה של המערכת למגוון רחב של התאמות.לדוגמה, נתוני PMU היסטוריים מאירועים אמיתיים יכולים לזהות אילו קווי שידור הם קריטיים ביותר לשמירה על יציבות.זה מדריכי מידע על איפה לבנות קווים חדשים, להתקין תגמול סדרה, או להוסיף אלקטרוניקה שלב מהיר של מערכות על פני ממשקי מפתח משמשים גם כרווחי יציבות בזמן אמת; אם ההבדלים בין הסף, כלומר, הוא רלוונטי, הוא יודע, כי מערכת הרחבה היא מערכת ההפעלה היא מתקדמת.

הערכה רחבה ורחבה-שטח

יכולתה של מערכת כוח לשמור על סינכרוניות לאחר הפרעה - היא דאגה עיקרית במהלך התרחבות. כמו דור חדש ומשלוח מוסיפים, ההתנהגות הדינמית של המערכת משתנה. מדידות Phasor הן מרכזי ניטור והערכה של יציבות בשני השלבים התכנון והמבצעיים.

יכולת סודיות קטנה וזיהוי אוסוציאל

תנודות כוח רטובות, לעתים קרובות בטווח 0.1-2 הרץ, יכול להגביל את העברת החשמל ואפילו לגרום למערכת לשבור. PMUs לזהות את הoscillations על ידי התבוננות בריאציות שלב לאורך זמן. טכניקות עיבוד אותות מתקדמים, כגון ניתוח Prony או מערכת Eigen Value estimation, תמצית תדירות ויחס לחות של תוכנית נתונים PMU.

ניתוח אינטנסיבי ופוסט-אפילוט

לאחר תקלה גדולה, הגנרטורים של המערכת עשויים להתנדנד זה לזה. PMUs ללכוד את האירוע הטרנסנדנטלי עם נאמנות גבוהה.מהנדסים לנתח הקלטות אלה כדי לזהות את הזמן המכריע של ניקוי ולהעריך אם מערכות הגנה קיימות מספיקות. עבור פרויקטים של הרחבה, נתונים כאלה עוזרים לקבוע את הצורך בסינון מהיר יותר, גנרטור גדול יותר, או תוכניות מבוקרות.

Power Flow Optimization and Communityestion Management

השימוש האפשרי ברשת השידור הקיימת הוא יעד מרכזי בתכנון הרחבה.מדידות Phasor לספק את הobservability בזמן אמת הדרוש כדי לייעל את זרימת החשמל ולהקטין את הצפיפות.כאשר שלב זוויות על פני קווים עמוסים מאוד ניגשות לגבולות שלהם, פעולות תיקון כגון דור Redispatch, שינוי ברז, או הוספת קפיטור ניתן לקחת.

נתוני PMU תומכים גם ב- (FLT:0state estimationFLT:1) - תהליך מחשוב מצב המערכת הסביר ביותר ממערך של מדידות.עם קלטות phasor, estimators המדינה מתאחד מהר יותר ומייצר תוצאות מדויקות יותר, במיוחד באזורים שבהם המדידות קונבנציונליות הן ספות יותר הערכות מצב מדויקות יותר מאפשרות לתכנן את המקומות היעילים ביותר עבור שידור חדש, תמיכה מחדש, או שימוש יעיל יותר, אם כן, לדוגמה, במקום להשתמש בנקודת לחץ, במקום להשתמש בנקודת זמן של לחץ.

שילוב עם FACTS ו-HVDC

מערכת שידור גמישה (FACTS) מכשירים כגון var pensators (SVCs) ו condens condens מסונכרנים מסתמכים על מדידות שלב כדי לשלוט על זרימת כוח.מערכות שליטה מבוססות Phasor יכול להתאים את המכשירים האלה במהירות, להגדיל את היכולת של קווים קיימים. בדומה, גבוה-voltage DC (HDC) קישורים תלויים synSyncsphas לשלוט על כוח לשלוט על ידי הנדסה מחדש, ולפתח את המהנדסים, או לשנות את ההשפעות של HCTS.

שילוב מקורות אנרגיה מתחדשת

מקורות אנרגיה מתחדשת - רוח ושמש - אספקת ריקנות, אי ודאות, והורדת אינרטיה מערכת. phasor מדידות הם קריטיים לניהול אתגרים אלה במהלך תכנון ותפעול.

מודעות מצבית לדור משתנה

PMUs לספק נתונים ברזולוציה גבוהה על איך דור מתחדש משפיע על פרופילי מתח, תדירות, וזווית של שלבים ברחבי הרשת. Planners יכול לנתח נתונים היסטוריים כדי להבין את המרחב והזמן של פלט מתחדשים, להודיע החלטות על איפה לאתר צמחים חדשים מתחדשים, כמה יכולת שידור לבנות, והיכן לאחסון אנרגיה לאתר.

תגובה פנימית ו-Synthetic Inertia

גנרטורים סינכרוניים מספקים אינרציה כי להאט את השינויים בתדירות.כפי גנרטורים אלה הם פרשו, מתחדשים חייבים לספק אינרציה סינתטית באמצעות אלקטרוניקה כוח. PMU נתונים משמש כדי להעריך את התגובה התדירות של המערכת לאחר הפרעות וכדי למקם את השליטה של משאבים מבוססי מופנים על ידי לאטר. במהלך תכנון הרחבה, מהנדסים משתמשים במודלים מונעים על ידי PMU כדי להבטיח כי צי חדש מתחדש עומד בדרישות עתירות, ללא צורך בנתונים.

אי-איים ומיקרוגרריד

ככל שהדור מבוזר גדל, איים ומיקרו-צמחים מכוונים הופכים לחלק מאסטרטגיות הרחבה. PMUs מסנכרנים phasors ברחבי איים, המאפשרת חיבור חלקה לרשת הראשית.מתכננים משלבים נתונים של PMU מבדיקות שדה לתכנון תוכניות אי-איות להימנע ממגמות גדולות ומבטיחות הפעלה יציבה.

Grid Modernization ו-Smart Grid Applications

Phasors יוצרים את עמוד השדרה של טכנולוגיות רשת חכמות רבות אשר משפרות עמידות ויעילות במהלך התרחבות.

רשתות של גילוח עצמי

עם מדידות רחבות של PMU, מערכות בקרה יכולות לזהות באופן אוטומטי פגמים ולקבוע מחדש את הרשת באמצעות מעבר מהיר.לדוגמה, אם נסיעות קו קריטי, מערכת מבוססת phasor יכול לשפוך עומס או להפעיל את הדור בתוך מחזורים, למנוע סדקים קמצמים. Planners להשתמש בנתונים של PMU היסטוריים כדי לעצב תוכניות הגנה הסתגלות כי להתאים הגדרות בהתבסס על מצבים נוכחיים, להפחית את הסיכון של הצטננות כגון â € â â â â â â â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ â â â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ â â ¢ â â ¢ â â ¢ â â ¢ ¢ â â ¢ â â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢

הגנה ובקרה

הודעות הגנה מסורתיות יש הגדרות קבועות.הגנה אדפטיבית מבוססת Phasor להתאים באופן דינמי את סף הנסיעה בהתבסס על זוויות שלב נמדד וזרימת חשמל. גמישות זו חיונית כאשר המערכת העליונה משתנה עקב התרחבות.לדוגמה, תוספת של קו 500 kV חדש עשויה להפחית את רמות הפגמים על קווים סמוכים; הגנה מתאימה באמצעות נתוני PMU מבטיחה כי הודעות נשארות סלקטיביות ללא קידוד ידני.

תאומים ו- Advanced Analytics

נתונים Phasor מזינים מודלים תאום דיגיטליים המשכפלים את הרשת הפיזית בזמן אמת.מתכננים מנהלים תרחישים על התאומה הדיגיטלית כדי להעריך אפשרויות הרחבה ללא סיכון.מודלים אלה יכולים לשלב למידת מכונה כדי לחזות התנהגות בשלב זהה תחת חדירה מתחדשת בעתיד, המוביל תוכניות הרחבה חזקות יותר.

אתגרים ושיקולים

למרות היתרונות ברורים, פריסה נרחבת של PMUs לתכנון והתרחבות ניצבת בפני כמה אתגרים שיש לטפל בהם.

איכות נתונים ועוצמה

הנתונים של PMU חייבים להיות מדויקים בתוך 1% בגודל ו 0.01 מעלות בזווית שלב.זמן חותמת שגיאות, אובדן אות GPS, וסחף החיישן calibration יכול להפיג איכות. Planners צריך אלגוריתמים עמידים נתונים כדי לסנן מדידות רעות. Latency in data שידור נתונים - באופן זמני 20-100 מ- 100 מ- PMU לשלוט במרכז - מקובל על תכנון אבל יש למזער עבור אבטחה אמיתית של רשתות תקשורת חייב להיות משודרג.

סיכוני אבטחת סייבר

רשתות PMU הן חלק מהתשתית הקריטית והן פגיעות להתקפות סייבר.הטבע המחוספס של הסינכרון-הזמני של סנכרון-הסובבים ניתן לספוג או לעכב על ידי תוקפים. Utilities חייב ליישם הצפנה, אימות ומערכות זיהוי אנומליות כדי להגן על שלמות הנתונים.תכנון להרחבת הרחבה חייב לכלול תקציבי אבטחת סייבר ודרכי תקשורת מחוספסות.

עלויות והשקעות

התקנת PMUs בכל תת-התשכות היא יקרה.עם זאת, העלות של מערכות סינכרון צנחה באופן משמעותי בעשור האחרון.תוכנית Smart Grid Investment Grant של משרד האנרגיה בארה"ב הוכיחה כי פריסה ממוקדת של כמה מאות PMUs יכול לספק observability כמעט שלם של רשת גדולה.תוכנית ההשקעות צריכות לבצע ניתוח עלות: לדוגמה, מדרדרדר של מיליון דולר באמצעות קו תפעולי של USU.

סטנדרט והתאמה

ספקים שונים של PMU עשויים להשתמש בפורמטים קנייניים.אימוץ של IEEE C37.118 ו- IEC 61850 סטנדרטים מבטיחים כי נתונים ממקורות שונים יכולים להיות משולבים.מתכננים חייבים לציין דרישות לציות במסמכים רכש.

מסקנות ו-Outlook

Phasors עברו מנוחות תיאורטית לצורך מעשי בתכנון חשמל והתרחבות. על ידי מתן מדידות סינכרוניות, ברזולוציה גבוהה של מתח וזרם רחב בתחומים רחבים, PMUs מאפשר מהנדסים לאמת מודלים, להעריך יציבות, אופטימיזציה כוח זרימת חשמל, ושילוב אנרגיה מתחדשת עם ביטחון.היתרונות הם למדידה: צמצום ההוצאות על ידי שדרוגים ממוקדים, ניצול מוגבר של נכסים קיימים, שיפור האמינות אמינות יקר למנוע.

במבט קדימה, התפקיד של phasors יגדל ככל רשתות מתפתחות לעבר תאומים דיגיטליים, בינה מלאכותית ובקרת אוטונומית.הפריסה המתוכננת של עשרות אלפי PMUs נוספים ברחבי העולם, בשילוב עם התקדמות במחשוב קצה ותקשורת 5G, תספק אפילו נתונים עשירים יותר לתכנון.תוכנית השירות החשמלי אשר מחבקת כיום טכנולוגיית phasor יהיה טוב יותר לעצב את הרשת החלשה, הנמוכה של המחר.

(ב) ראו את ה-C37.1 (FLT:0IEEE Standard for Synchrophasor Measurements (C37.118)FLT:1, TheFLT:2NREL על נתוני PMU עבור אינטגרציה מתחדשת FLT 3, ותוכנית Smart Grid Investment Grant Prove:5, בנוסף, דוח LT6RCNE מספק פיקוח רחב על שיטות מעקב טובות ביותר עבור שיטות מעקב חכם.