전력 시스템 보호 계획의 Phasors와 그들의 역할

Phasors는 전기 전력 시스템의 분석 및 보호에 기본 도구입니다. 그들은 복잡한 교체 전류 (AC) 파형을 두 개의 차원 평면에서 벡터로 나타내는 단순하지만 강력한 방법을 제공합니다. 이 표현은 일반 작동, 일시적 이벤트 및 결함 조건에서 전력 시스템의 동작을 이해하는 데 필수적입니다. phasors의 사용은 엔지니어가 시간별 차이를 변환 할 수 있도록 허용하고, 정상적인 작동, 일시적 인 이벤트 및 결함 조건에서 매우 효과적인 계산을 단순화 할 것입니다. phasors의 사용은 엔지니어가 정상적인 작동, 일시적 인 차이를 크게 개선하고, 매우 효과적인 시스템의 흐름을 단순화 할 것입니다.

Phasors의 수학 재단

phasor는 sinusoidal 파형의 진폭 및 단계 각을 나타내는 복잡한 수입니다. 전압 신호 v(t) = V m cos(ωt + φ)의 경우, 해당 phasor는 ]V = V m Δφ, V m가 피크 크기인 경우, phasor는 일반적으로 50 Hz에서 동일한 주파수를 측정하는 것이 아니라, 이 범위는 50 Hz에서 동일한 주파수를 나타냅니다.

Phasor Arithmetic와 힘 계산

Phasors는 추가될 수 있고,, 곱한, 그리고 표준 복잡한 arithmetic를 사용하여 분할될 수 있습니다. 실제적인 힘 (P), 민감하는 힘 (Q) 및 명백한 힘 (S)는 전압과 현재 phasors에서 파생됩니다: S = V I* (현재 phasor의 복잡한 conjugate는). 이 관계는 힘 교류 분석 및 방어적인 릴레이의 backbone입니다. 예를 들면, 방향 overcurrent는 현재 phasor의 현재 phasor를 결정하기 위하여 전압과 단락을 이용합니다.

주파수 영역의 Phasors

phasors로 시간 신호 변환에 의해, 수 용량 및 유도적인 임피던스가 순으로 질적 숫자가되는 주파수 영역에서 엔지니어 일. 이 변환은 phasor transform로 알려져 있으며, sinusoidal 꾸준한 국가를 위해 Lalic의 특수 사례입니다. 그것은 직접 차별 방정식을 해결하고 방해와 같은 회로 분석 기법의 사용을 허용하는 데 필요한 제거.

Power System Protection의 Phasors 역할

정상적인 온도에 있는 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도는, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도, 온도

Phasor 측정 단위 (PMU)

Phasor Measurement Units (PMU)는 고전압과 전류파를 측정하는 장치이며, 글로벌 포지셔닝 시스템 (GPS) 시간 스탬프를 사용하여 그리드에서 이러한 측정을 동기화합니다. 전형적인 PMU는 30, 60 또는 120 샘플의 비율로 측정 할 수 있습니다. 전통적인 감독 제어 및 데이터 취득 (SCADA) 시스템보다 빠르게. 이 고속 동기화는 PMUs가 더 커지고, 실시간 스냅 샷을 제공 할 수 있습니다. PMU는 다양한 데이터 관리 및 데이터 관리 (SCADA) 시스템의 광범위한 데이터 관리 및 데이터 관리 (미국) 시스템의 광범위한 데이터 관리 시스템 (미국).

동기화 및 시간 스탬핑

GPS 시간 신호는 PMUs가 다른 변전소에서 1개의 microsecond 안에 측정을 정렬할 수 있도록 합니다. 이 동기화는 60 Hz에서 다만 1개 정도의 단계 과실이 대략 46 마이크로seconds의 시간 과실에 대응하기 때문에 중요합니다. 정확한 시간 정렬 없이, 거리 보호, 차별 보호 및 synchrophasor 신청에서 사용된 단계 각 다름은 의미있을 것입니다.

Phasors를 사용하여 보호 계획

몇몇 고전적인 보호 계획은 phasor 측정을 직접 또는 간접적으로 통합합니다.

차폐 보호

다른 보호는 현재 파스마를 입력하고 보호한 지역을 떠나는 비교합니다 - 전형적으로 변압기, 발전기, 또는 공통로. 정상적인 조건 하에서, 현재의 파스머 합계는 0입니다 (경찰 손실). 지역 안쪽에 결함은 오해를 일으키는 원인이 됩니다, 릴레이는 검출합니다. 현대 핵 릴레이는 현재 변압기 포화와 돌입 현재를 위한 계정이 복잡한 차별 알고리즘을 이용합니다, 그러나 원리는 ephaorquality에 있는 뿌리를 남아 있습니다.

거리 보호

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Synchrophasor 기반 보호

동기화된 보호는 다양한 PMU 위치 사이 단계 각 차이를 사용하여 동기화의 섬세하고, 손실, 또는 밖으로 단계 조건을 검출합니다. 예를 들면, 격자에 연결하는 발전기는 버스 전압을 가진 대규모와 단계에서 밀접하게 일치해야 합니다. 동기화 근거한 계획은 또한 적응 보호를 가능하게 합니다: 조정은 측정한 단계 각 개선에 근거를 둔 순간, 체계 안정성에 근거를 둔 순간에서 조정될 수 있습니다.

광역 보호 시스템

PMU는 다양한 종류의 데이터와 데이터의 결합을 통해, PMU는 다양한 데이터의 처리 및 분석, 분석 및 분석, 분석 및 분석, 분석 및 분석, 분석 및 분석, 분석 및 분석, 분석 및 분석, 분석 및 분석, 분석 및 분석, 분석 및 분석, 분석 및 분석, 분석 및 분석, 분석 및 분석, 분석, 분석 및 분석, 분석 및 분석, 분석, 분석 및 분석, 분석 및 분석, 분석, 분석 및 분석, 분석, 분석 및 분석, 분석, 분석 및 분석, 분석, 분석 및 분석, 분석, 분석 및 분석, 분석, 분석, 분석 및 분석, 분석, 분석, 분석 및 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석, 분석

Phasors를 사용하여의 장점

phasor 측정의 통합은 보호 시스템에 여러 구체적인 이점을 제공합니다.

Enhanced Fault Localization:] 필터링된 phasors 핀 포인트 오류 위치를 사용하여 거리 릴레이가 정확하고, 순찰 시간 및 정전 지속을 감소시킵니다.
Faster Response Times: PMU 기반 계획은 100 밀리 초 미만의 방해에 대해 감지하고 응답 할 수 있으며, 일시적 안정성에 대한 중요한.
Improved Selectivity: Phasor comparisons는 내부와 외부 결함 사이의 정확한 차별을 가능하게하며 불필요한 주행을 최소화합니다.
Real-Time System Awareness: Wide-area phasor data는 로컬 릴레이가 볼 수 없는 스트레스 포인트와 신흥적 인 안정성을 나타냅니다.
적응 보호: 보호 설정은 시스템 topology 및 phasor 측정에 따라 동적으로 업데이트 될 수 있습니다, 신뢰성을 증가.

도전과제

그들의 장점에도 불구하고, phasor 기반 보호 계획은 여러 가지 도전에 직면.

데이터 품질 및 대기 시간

PMUs는 전송해야 할 데이터의 광대 한 양을 생산, 시간 정렬, 낮은 대기 시간으로 처리. 통신 지연 또는 데이터 손실은 보호 성능을 향상 할 수 있습니다. IEEE C37.118과 같은 표준 형식과 타이밍 요구 사항을 정의하지만, 실제 구현은 패킷 손실과 지터와 대처해야합니다. 임무 크리티컬 응용 프로그램에서, 중복 통신 경로 및 로컬 백업 알고리즘이 사용됩니다.

Phasor Estimation 과도한 상태

결함 중, 전압 및 전류 파형에는 decaying DC 상쇄, 고조파 및 간하학이 포함됩니다. 표준 phasor estimation 알고리즘 (예 : DFT)는 순수 sinusoid를 가정하고 일시적으로 침입 할 수 있습니다. Taylor-Fourier 변형 또는 Kalman 필터와 같은 고급 알고리즘은 동적 파를 추적하기 위해 고용되지만 복잡성을 증가시킵니다.

의성

PMU 네트워크는 사이버 물리적 시스템 취약점 공격. 스포티드 파서 측정은 보호 계획의 맥락을 일으킬 수 있습니다. 암호화, 인증 및 보안 통신 프로토콜은 필수적입니다. NERC Critical Infrastructure Protection (CIP) 표준 주소는 이러한 우려의 일부이지만 위협 풍경은 진화합니다.

Phasor 기반 보호의 미래 동향

보호에 있는 phasors의 역할은 기술에 있는 진보로 확장하고 있습니다. 동향은 다음을 포함합니다:

PMU 통합 지능형 전자 장치 (IEDs):] 보호 릴레이는 이제는 추가 비용 없이 PMU 기능을 내장하고, 더 넓은 배포를 촉진합니다.
]Phasor Analysis: PMU 레코딩의 큰 데이터 세트에 훈련 된 신경 네트워크는 기존의 릴레이가 응답하기 전에 부적절한 결함 또는 미묘한 진동을 감지 할 수 있습니다.
Phasor Data Concentrators (PDCs):] 구분 및 결합된 PDCs를 구분하고 결합한 PMU 스트림을 실시간 제어 및 포스트 배출 분석에 대한 시스템 전체보기 제공.
디지털 트윈 및 시뮬레이션:] Phasor 측정은 전력망의 디지털 트윈 모델을 측정하고 검증하는 데 사용되며 예측 보호 및 분석이 가능합니다.