Cosa sono i Phasors?

Il sistema di calcolo è un sistema di calcolo del valore di un sistema di calcolo del valore di un sistema di calcolo del valore di un singolo tipo di tipo di tipo di tipo di tipo di tipo di tipo di tipo di tipo di tipo.

Poiché i phasors rimangono stazionari in condizioni sinusoidali a stato costante, permettono un confronto diretto di tensioni e correnti con la stessa frequenza. La loro differenza di fase indica se un carico è resistivo, induttivo o capacitivo—una proprietà essenziale per il controllo della qualità e dell'efficienza energetica nei sistemi di energia rinnovabile.

Il ruolo dei Phasors nei sistemi di rinnovibilità

Fonti energetiche rinnovabili, soprattutto vento e solare, interfaccia con la rete elettrica AC attraverso inverter, che devono generare un'uscita sinusoidale la cui frequenza, fase e ampiezza corrispondono alle condizioni nominali della rete.

Analisi di flusso di potenza e efficienza

In qualsiasi sistema AC, la potenza reale (P) e la potenza reattiva (Q) sono espresse usando i phasors: P = |V|I| cos θ e Q = |V|||I| sin θ, dove θ è l'angolo di fase tra tensione e corrente. Per i generatori rinnovabili, massimizzare l'uscita reale di potenza, minimizzando la circolazione di potenza reattiva (o iniettando deliberatamente la potenza reattiva per il supporto di tensione) è un obiettivo di rappresentazione rapido.

Controllo inverter e loop a circuito chiuso

Gli inverter a griglia si affidano a loop bloccati in fase (PLL) per sincronizzare con la tensione di utilità. Un PLL stima continuamente il phasor della tensione della griglia, il suo angolo di fase e la sua frequenza, e genera un segnale di riferimento per l'uscita dell'inverter.

Sincronizzazione con la presa di corrente

Connettere un impianto rinnovabile alla rete di trasmissione o distribuzione richiede che il phasor di tensione del generatore sia allineato al phasor della griglia al punto di comune accoppiamento. Se i due phasors differiscono significativamente in magnitudo, frequenza o fase, grandi correnti di calcolo possono scorrere, trippando relè protettivi o apparecchiature dannose.

Rilevamento e protezione dei guasti

L'analisi dei circuiti consente di individuare rapidamente e selettivamente i relè protetti confrontano i phasors delle condizioni pre-fault e post-fault per determinare il tipo, la posizione e la gravità delle perturbazioni come i guasti di linea o i conduttori aperti.

Phasors in Sistemi fotovoltaici solari

I sistemi fotovoltaici solari (PV) – sia che si tratti di array di tetti o di impianti di scala utilità – funzionano attraverso inverter che convertono la corrente continua in AC. Il sistema di controllo dell'inverter utilizza misure di phasor per regolare la tensione di uscita e la frequenza.

Quando l'utilità si disconnette, l'inverter locale può continuare a stimolare una sezione della linea di distribuzione. Con il confronto dell'angolo di fase della tensione inverter con un riferimento (ad esempio, da un sincrofano alla sottostazione), l'inverter può rilevare rapidamente l'isolazione e cessare il funzionamento, proteggendo i lavoratori e le attrezzature di linea.

Phasors in Sistemi di energia eolica

Le turbine eoliche, in particolare quelle dotate di generatori di induzione a doppia potenza (DFIG) o convertitori a potenza piena, si affidano fortemente al controllo del phasor. Il rotore della turbina viene decoupato dalla frequenza della griglia attraverso l’elettronica di potenza. Il convertitore di rete deve produrre dei parafanghi di tensione che corrispondono ai phasors della rete sia in magnitudo che in direzione.

Durante gli eventi di passaggio a bassa tensione (ad esempio, un guasto vicino), il sistema di controllo del phasor deve iniettare corrente reattiva per supportare il recupero della tensione della rete.

Phasors in Microgrids e Operazione Isolata

I microgricchi – sistemi di alimentazione localizzati che possono disconnettersi dalla rete principale – pongono sfide di phasor uniche. In modalità connessa alla rete, la tensione e la frequenza del microgrido sono dettate dall'utilità; in modalità isola, uno o più generatori distribuiti diventano il riferimento.

Le transizioni tra modalità reti e isolate richiedono misurazioni di phasor ad alta velocità per rilevare l'evento isolante (spesso entro due cicli) e per risincronizzare quando la griglia principale viene ripristinata. Le PMU poste al punto di microgriglia dell'accoppiamento comune consentono una connessione senza soluzione di continuità abbinando il phasor microgrid al phasor griglia prima di chiudere l'interruttore di cravatta.

Vantaggi e tendenze future

I vantaggi della tecnologia del phasor nei sistemi di energia rinnovabile sono sostanziali e si estendono oltre la sincronizzazione di base:

  • Stabilità e affidabilità della griglia avanzata[[[[] – Sistemi di monitoraggio a larga area (WAMS) basati su sincrofasori rilevano oscillazioni inter-area e instabilità della tensione prima di escalare, consentendo azioni di controllo preventivo.
  • Migliorata l'efficienza della conversione di potenza[[[] – Il monitoraggio del punto di potenza massimo basato su Phasor (MPPT) e gli algoritmi di immissione di potenza reattiva massimizzano il raccolto energetico, riducendo al minimo le perdite.
  • Migliore integrazione delle fonti rinnovabili variabili[[[] – I dati del Phasor informano gli strumenti di previsione e di spedizione avanzati, riducendo il ridimensionamento e consentendo livelli di penetrazione più elevati.
  • Monitoraggio e controllo del sistema a tempo reale[[[] – Gli operatori ricevono aggiornamenti di secondo livello su angoli di fase, consentendo loro di regolare i portafogli di generazione e di toccare i trasformatori in modo reattivo.

In vista di un futuro, l'implementazione di ] concentratori di dati diphasor e algoritmi di machine learning che digeriscono i flussi di sincrofasor consentiranno di auto-guadagnare griglie.

Per ulteriori informazioni, consultare il IEEE Power & Energy Society[]] per gli standard sulle applicazioni di sincrofasor, o esplorare le guide tecniche dal National Renewable Energy Laboratory (NREL). Un riferimento fondamentale è il libro di testo ]Le unità di misura per i sistemi di potenza[