静的VAR補正器(SVC)の理解

静的VAR補正器(SVC)は、電力網に動的反応力サポートを提供する柔軟なAC伝送システム(FACTS)です。 それらは、電力電子スイッチ(典型的にはサイリスタ)と、原子炉やコンデンサなどの受動コンポーネントの組み合わせで構成されます。 最も一般的な構成には、Thyristor-Controlled Reactors(TCR)、Thyristor-Switched Capacitors(TSC)、および耐圧フィルタが含まれます。 瞬時の電力伝達速度を調整することにより、SVCは、ほぼ重要な電力および電力伝達速度を低減することができます。

リモートロケーション展開の課題

リモートエリアにSVCをインストールすると、システム設計を制御するための根本的に異なるアプローチを要求するエンジニアリングの課題のセットを紹介します。 公共AC電力グリッドへのアクセス制限は、制御システムが独自の電力を調達しなければならないことを意味します。 再生可能エネルギーからバッテリーストレージ。 通信インフラは、スペーサーです。 テレメトリーとリモートコマンドは、衛星リンク、セルラーネットワーク、または低電力のワイドエリアネットワーク(LPWAN)に依存しています。 広範囲の温度のスイング、ほこり、湿度、腐食、および野生動物保護が、自動監視システムに必要とされているすべてのデータを保護します。 サイバーセキュリティのセキュリティ システムを監視するには、セキュリティ 必要なシステムがすべてが必要です。

自動運用におけるキーデザイン検討

電源とエネルギーの収穫

制御システムは、グリッド停電中でも継続的に動作しなければなりません。 太陽光発電パネル、小型風力タービン、および自律性の少なくとも72時間の大きさのバッテリー銀行を組み合わせたハイブリッド電源が一般的です。 最大電力ポイントトラッキング(MPPT)充電コントローラーは、バッテリー管理システム(BMS)が温度補償充電と健康監視による長寿を保証します。 重要な負荷のために、冗長電源(Eg.、MPPT)充電コントローラーは、バッテリーの節約とバッテリーの故障を防ぎます。 単一バッテリーの故障は、シングルポイントの故障を防ぎます。

通信インフラ

リモート監視、ファームウェアのアップデート、およびオペレータのオーバーライドには、信頼性の高い通信が不可欠です。 LTE/4G セルラーモデムは、カバレッジが存在する最初の選択肢ですが、多くのリモートサイトでは、プライマリまたはバックアップとして衛星リンク(例えば、イリジウムまたはスターリンク)が必要です。 非常に低い帯域幅を持つサイトでは、 LoRa ベースのテレメトリーリンクは、主要なステータスインジケーターを伝送することができます。 制御システムは、DNP3、IEC 60870-5-104、またはModbus TCP/IP/IP/IP/IPなどの標準 SCADAプロトコルをサポートし、複数のプロトコルを強制的に接続します。

冗長性と故障の許容

自動操作は、障害の許容度の高いレベルを必要とします。 コントローラ(PLCまたはRTU)は、自動フェイルオーバーとホットスタンバイペアで構成する必要があります。 Watchdogタイマーと健康チェックルーチンは、ソフトウェアがハングし、ハードリセットまたはスイッチオーバーをトリガーします。 重要なセンサー(電圧トランス、電流トランス)は、重複して、コントローラーは読書とフラグの矛盾を比較する必要があります。 電源冗長性(N+1)と冗長通信チャネルは、必須の通信チャネルが記録されています。 すべてのリンクが失敗し、通信は、通信を強制的に報告する必要があります。

環境保護

リモートSVC制御システムのエンクロージャは、高侵入保護(IP65またはNEMA 4X、時には埃のある環境のためのIP66)を満たしなければなりません。 アクティブ冷却(例えば、熱電クーラー)または受動熱器および脱水は、高い周囲温度のために必要です。 寒冷気候では、ヒーターおよびサーモスタット制御は、結露とバッテリー凍結を防ぎます。 サーキットボードは、湿度と腐食性ガスに抵抗するために、適合する必要があります。 雷装置(SSPD)およびすべての電力線に対する保護)を妨害します。

サイバーセキュリティ

リモートアセットは、物理的およびサイバー攻撃に脆弱です。 制御システムは、TLS 1.2以上の通信を暗号化し、ファームウェアの改ざんを防ぐための安全なブートチェーンを維持するために、すべてのリモートアクセスのためのロールベースの認証を実施する必要があります。 仮想プライベートネットワーク(VPN)または専用のプライベートAPNを、パブリックインターネットからSVCを隔離します。 定期的なセキュリティパッチとアラームコンタクトによるタンパー明白なエンクロージャは、リスクをさらに減らします。 NIST 800またはSP62 などのガイドラインに従って、NISTS82-62.

コアハードウェアコンポーネント

自動制御システムは、いくつかのハードウェアモジュールを統合します。 センサーには、電圧および電流測定、温度、湿度、および機器の監視のための振動センサー用の潜在的なトランス(PT)と電流トランス(CT)が含まれます。 中央処理ユニットは、通常、プログラム可能なロジックコントローラ(PLC)またはリアルタイム制御ループが可能な頑丈なリモートターミナル(RTU)です。 ハイエンドシステムは、デタミスティック実行環境でLinuxを実行している組み込みエッジコンピュータを使用します。 電源遮断器は、回路、および車両の制御回路を介在する電力、および車両の制御回路を遮断します。 車両は、短絡電流回路、および車両の制御回路を遮断します。

アルゴリズムとオートメーションの制御

自動システムの中心は、SVCの反応出力を決定する制御アルゴリズムです。 古典的なアプローチは、一般的なカップリング(PCC)の時点で電圧を調整する比例した統合(PI)コントローラです。 PIループは、特定のシステムインピーダンスのために調整され、スイッチングイベントと異なることができます。 より高度な技術は、測定されたシステムパラメータに基づいて、リアルタイムでゲインを調整する適応制御を使用します。 偽物ロジックコントローラは、SVCの検出角度を最適化し、SVCを予測することができないため、SVCは、SVCの強度と限界を予測します。

オートメーションロジックは、起動およびシャットダウン手順もカバーします。停電後の電力回復では、コントローラは、SVCを再接続する前にAC供給が安定していることを検証しなければなりません。それは、サイリスタブロックテストを含む、すべてのコンポーネントの自己テストを実行する必要があります。通常の操作中に、コントローラーは、過電圧、過電圧、フリッカー、または耐衝撃性障害などの異常な条件を継続的に監視し、SVCの出力を調整したり、デバイスを強制的に検出したり、イベントを検知したり、すべてのアラートをオンにしたり、すべてのアラートを通知したりします。すべてのイベントが、イベントをオンに送信したり、すべてのアラートをオンにしたり、すべてのアラートをオンにしたり、すべてのデバイスをオンにしたり、エラーが発生したりします。

現場訪問なしで制御ロジックを進化させるには、ファームウェアのアップデート(FOTA)が必要です。システムには、整合性チェックとロールバック機能を備えたセグメント化されたアップデートをサポートする必要があります。ファームウェア画像のバージョン管理と暗号署名は、不正な変更を防ぎます。

自動制御システムの利点

リモートSVC用の自動制御システムを展開すると、運用と財務上のメリットが大幅に増加します。 オンサイトの担当者が旅行費用と安全リスクを削減する必要性を削減し、特に危険な地域や政治的に不安定な地域。 グリッド障害の自動応答 - 多くの場合、1つの電力サイクルよりも少なく、電圧安定性を向上させ、カスケードの発生を防ぎます。 リモート診断により、オペレータは、既存の潜在的障害(grade.g.、デベロップドコンデンサバンクまたは後方電圧を拡張するなど)を最適化し、SVCを拡張し、既存のシステムに最適化し、SVCを最適化することができます。

コンテンツ

リモート・ロケーションの静的VARコンセンサタ向けの自律制御システムの設計には、堅牢なハードウェア、弾力性のある電源、信頼性の高い通信、インテリジェントな制御アルゴリズムの包括的な統合が必要です。 エンジニアは、環境の極端な、通信の黒いスポット、サイバーセキュリティの脅威、およびリアルタイムのパフォーマンスを維持しながら、自己診断の必要性に対処する必要があります。 エッジコンピューティング、低電力の電子機器、および衛星通信の進歩は、このようなシステムをより有効かつ費用効果の高いものにし、将来のAIシステムが拡張できるようになり、将来のAIシステムが拡張できる限りの予測可能になります。 リモート・コントロールは、SVCは、SVCの拡張を可能にすることができます。

更に読むには、CIGRÉ ワーキンググループ([]])の SVC アプリケーションに関する包括的なガイド、IEEE Std 18-2012)、および弱いグリッドの SVC の適応制御に関する記事(EE 取引]:5])の包括的なガイドを参照してください。