L'accelerazione dell'integrazione delle risorse energetiche distribuite (DER) — compresi i sistemi di reti fotovoltaiche (PV), le turbine eoliche, l'accumulo di energia elettrica, i caricatori di veicoli elettrici e le microturbine — sta rimodellare la rete elettrica.

Fondamenti dell'analisi dei guasti nei sistemi di potenza

I componenti di guasto sono stati valutati in modo sistematico, come i guasti linea-terra, i guasti linea-to-linea, i guasti trifase e i guasti a doppio campo. Gli obiettivi principali sono: (1) per determinare l'entità delle correnti di guasto, (2) per identificare la posizione e il tipo di guasto, (3) per valutare l'impatto sulle apparecchiature e la stabilità, e (4) per le interruzioni di protezione

Sfide chiave Posed dall'alta penetrazione DER

Variabilità e intermittenza

L'uscita solare può cadere del 50-70% in minuti come passano le nuvole, mentre l'alimentazione del vento oscilla con le velocità del vento che cambiano. Questa variabilità influisce direttamente sui contributi correnti di guasto.

Controllo e coordinamento decentrati

I DER sono tipicamente sotto il controllo dei prosumer (consumatori di produttori) o aggregatori di terze parti, ciascuno con obiettivi indipendenti. Coordinamento delle risposte di guasto attraverso centinaia o migliaia di piccoli generatori è estremamente complesso. Ad esempio, un guasto su un alimentatore di distribuzione potrebbe causare alcuni inverter a trip (a causa di protezione anti-inserzione) mentre altri

Flussi di potenza e Coordinamento di protezione

Nel sistema di distribuzione radiale tradizionale, il flusso di energia passa dalla sottostazione fino ai carichi — una sola direzione. I DER iniettano energia a livello di distribuzione, causando flussi di potenza inversa durante i tempi di alta generazione e basso carico. Questo flusso bidirezionale confonde i tradizionali schemi di protezione sovracorrente, che sono direzionali in natura, ma sono spesso impostati con ipotesi unidirezionali.

Monitoraggio e disponibilità dei dati

I sistemi di trasmissione beneficiano di ampie unità di misura SCADA e phasor (PMU), sistemi di distribuzione, dove la maggior parte dei DER sono collegati, hanno storicamente mancato una visibilità equivalente. Molti DER sono installati dietro il metro e non sono direttamente osservabili dagli operatori del sistema di distribuzione.

Impatto sulla rilevazione e l'isolamento dei guasti

Blinding di dispositivi di protezione

La mancanza di energia è inaccettabile, mentre i sistemi di protezione del sistema di protezione del sistema di controllo (in particolare, i sistemi di protezione del sistema di controllo) possono essere utilizzati per ridurre la corrente di rete che scorre dalla sottostazione durante un'interruzione di corrente.

Isolamento involontario

L'isola si verifica quando una parte della griglia diventa elettricamente separata dall'utilità principale, ma rimane eccitata dai DER locali. Mentre l'isola intenzionale può migliorare l'affidabilità se correttamente progettato, isolante non intenzionale — causata da un difetto che è isolato da rottura a monte ma lascia DER collegati — presenta gravi pericoli.

Inrush e armoniche

I grandi componenti DER, come le banche di trasformatori, i condensatori DC-link inverter o le reti via cavo, possono causare elevate correnti di inrush che assomigliano alle correnti di guasto. Ad esempio, quando un grande impianto fotovoltaico è collegato alla rete, la corrente di inrush del trasformatore può essere più volte la corrente nominale, che dura fino a pochi cicli.

Strategie avanzate per superare le sfide di analisi dei guasti

Monitoraggio avanzato con PMU e Smart Sensors

L’analisi dei costi di gestione dei dati di gestione dei dati di gestione dei dati è in grado di fornire una maggiore incertezza dei dati di gestione dei dati e delle informazioni di distribuzione, nonché di individuare i dati di errore di tipo DMU (in inglese) con l’analisi dei costi di funzionamento dei sistemi di distribuzione e di distribuzione dei dati di riferimento.

Protezione e relè adattiva

I sistemi di protezione adattiva regolano automaticamente le impostazioni di relè basate sulla topologia del sistema attuale, la dispacciatura di generazione e i modelli di carico. Per le griglie ricche di DER, i relè adattatori possono cambiare i valori di pickup, i quadranti e gli elementi direzionali in tempo reale. Ad esempio, durante i periodi di alta generazione solare, il relè può ridurre il pick-up per evitare l'abbiabilitÃ; durante le misurazioni di bassa generazione, può aumentare gli aggiornamenti di recupero di dati per evitare i tempi di errore.

Imparare la macchina e l'intelligenza artificiale per l'analisi predittiva dei guasti

I sistemi di apprendimento automatico (ML) sono applicati per individuare i guasti, la classificazione e la posizione nei sistemi di distribuzione con DER. I modelli di apprendimento supervisionati, come le foreste casuali, le macchine di vettore di supporto e le reti neurali di lunga durata, sono formati su dati di guasto storici (formali di tensione e di onda corrente, condizioni meteorologiche, uscita DER) per classificare i tipi di guasto e le posizioni di stima.

Infrastrutture di comunicazione e Modernizzazione delle reti

La comunicazione di servizi di assistenza e di assistenza tecnica è la base di dati di gestione dei guasti in DER. I sistemi di gestione dei guasti in fibra ottica ad alta velocità e quelli di distribuzione dei dati in licenza (ad esempio, 4G/LTE, 5G) possono consentire lo scambio di dati in tempo reale tra relè, controllo dei sistemi di automazione delle sottostazione e centri di controllo.

Case study: Analisi dei guasti in un alimentatore di distribuzione ad alta pressione

Il fattore di adattamento è stato di adattamento del tempo di avanzamento di avanzamento di eliminazione, ma è stato un fattore di adattamento del tempo di avanzamento di avanzamento di avanzamento di avanzamento di eliminazione.

Direttive e bisogni di ricerca futuri

La previsione di guasti basata su AI a livello di inverter DER potrebbe consentire l'intervento proattivo prima che si verifichi un difetto – per esempio, rilevando gli attacchi anormali di temperatura o di archi all'interno dell'inverter

Conclusioni

L’analisi di guasto nei sistemi di potenza con elevata penetrazione delle risorse energetiche distribuite non è solo un’estensione dei metodi tradizionali: richiede un cambiamento di paradigma. La variabilità, la decentralizzazione, i flussi bidirezionali e la visibilità limitata introdotta dai DLT richiedono un monitoraggio avanzato, una protezione adattativa, un apprendimento automatico e una infrastruttura di comunicazione robusta.