Phasor Ölçüm Hatalarının Grid Operasyonlarında Etkisini Anlayın

Phasor Ölçüm Birimleri (PMU) geniş çaplı açıklıklarla dinamik ağ davranışını gözlemlemek ve kontrol etmek için vazgeçilmez hale geldi. PMU verilerindeki küçük hatalar ve mevcut fasfat ölçümlerini ikinci olarak anlamak için 30 ila 120 örneklerini anlamalı, PMU'lar, güvenilir ve ölçümleme hatalarının değerini tamamen doğrultmak için gereklidir.

Phasor Ölçüm Birimleri: Geniş-Area İzlemenin Arka kemiği

PMUs, aynı zamanda senkronizasyon olarak da bilinir, 1980'lerde ilk tanıtıldı ve osilasyonları tespit etmek için temelsel hale geldi.Her birkaç saniye boyunca, PMU'lar Global Yönleme Sistemi (GPS) veya diğer Global Navigation Uydu Sistemleri (GNSS), mikrosaniye geçiş marjlarını değerlendirmek ve doğrulama hızlarını değerlendirmek için ortak bir zaman referans sağlar.

Bu uygulamaların kritik doğası göz önüne alındığında, IEEE Standard C37.118, Frekans Hatası (RFE)[FLT)[FLT 1:0)) ile uyumlu olan PMU'lar, donanım kısıtlamaları nedeniyle gerçek dünya koşullarındaki hataları tanıtabilir, çevresel faktörler veya iletişim sorunları tanır.

Phasor Ölçüm Hataları

Phasor ölçüm hataları ölçüm zincirinin birden çok aşamasından kaynaklanır: birincil enstrüman dönüştürücülerden, analog ön ve analog-enerji dönüşüm (ADC), zamanlama sistemine ve iletişim yolundan anlama.

Instrument Transformer Hatas

PMU'lar genellikle mevcut transformatörler (CTs) ve gerilim transformatörler (VTs) veya kapasitif gerilim dönüştürücüler (CVTs) ile güç ızgarasına bağlı olarak, frekans ve dalgalama işlemleri sırasındaki hatalar ciddi şekilde bozulmamış olabilir, ancak işlem sırasındaki büyük hatalar genellikle hesaplanmamış fasfatlı olmayan değerlerde kalır.

GPS Timing ve senkronizasyon Hataları

GPS alıcıları, hassas 1-PPS (İkinci başına) sinyalini ve zaman boyunca tıkanmalarını sağlarlar - buscillatörler ikinci başına birkaç mikrosaniye sürükler, kabul edilebilir TV'leri aşıyorlar veya kasıtlı olarak sıkışıp kalmayabilirler, PMU'ya da dışlama doğruyu geri döndüremezler.

Analog-to-Dijital Dönüşüm ve Sayılama

Analog gerilim ve mevcut sinyaller, enstrüman dönüştürücülerden örneklerdir ve PMU'nun ADC. Sınırlı bir karar (örneğin, 16 bitleri ile 24 bit) sabitleme ve doğrusal olmayan faz yanıtları Nyquist frekansına yakın olarak değişebilir, özellikle de sinyal harmonik veya interharmonikleri içeriyorsa.

İletişim Latency ve Data Dropouts

Bir PMU mükemmel fasorlar üretse bile, iletişim ağındaki gecikmeler ve eksik paketler veri akışının zaman çizelgesine ve tamlığına neden olabilir.Gerçek zamanlı geri bildirimlere dayanan uygulamalar, geniş çaplı yönlendirmeler gibi, iletişim hatalarının kategoriye duyarlıdır (jitter). Birkaç saniyenin düşmesi, kontrollerin ekstrapolasyonel bilgilerine neden olabilir, potansiyel olarak negatif baraj oluşturmaz.

Sınıflandırma Hataları: Sistematik, Random ve Gross

Analiz ve mitigation için, PMU hataları genellikle üç kategoriye ayrılmıştır. Bu sınıflandırma operatörlerin hataların kalibrasyon, filtrelenmiş istatistiksel olarak veya şüpheli olarak düzeltilebileceğine karar vermesine yardımcı olur.

Sistematik (Bias) Hatalar

Sistematik hatalar, ADC referans geriliminde ölçülen değeri sürekli olarak değiştirir ve genellikle periyodik kalibrasyon ve tazminat algoritmaları ile geri alınabilir. Ancak, sıcaklık veya yük seviyesi ile yanlırık bir hata veya sabit bir denge ADC referans gerilimi.Bu hatalar tekrarlanabilir ve genellikle zamansal kalibrasyon ve tazminat algoritmaları ile düzeltilebilir.

Rastgele Hatalar

Rastgele hatalar elektromanyetik müdahale (EMI), analog devrelerdeki termal gürültüler ve PMU'nun sabit olmayan koşulları altında düşünülmesi gerektiği konusunda bilgilendirilir.

Gross Hatalar ve Outliers

Gross hataları başarısız bir GPS alıcısı gibi büyük rahatsızlıklardan kaynaklanır, bir donanım bileşeni başarısızlığı, yanlış bir kablo bağlantı veya hatta yıldırım saldırıları gibi geçici olaylardan uzak olan ölçümler ortaya çıkabilir.Bu hatalar beklenen aralığın dışında olan ölçümler üretir.

PMU Hatalarının Grid Operasyonları Üzerine Sonuçları

Ölçüm hatalarının etkisi yerel kontrol döngülerinden geniş çaplı farkındalıklara kadar uzanır. Aşağıda, hataların performans gösterdiği önemli alanlar, gerçek olaylara ve çalışmalara atıfta bulunulmaktadır.

Devlet Estimation üzerindeki Etkisi

Modern devlet tahminleri, PMU’nun gerçek zamanlı bir modelini üretmek için PMU fasors'taki küçük sistematik hataların bile, tahmin edilen hattın akışlarını ve gerilim boyutlarını yanlış hesaplamaya yol açabilir. Elektrik Güç Araştırma Enstitüsü (EPRI) tarafından yapılan bir çalışma, PMU'ların alt setinde %1'lik bir TVE'nin yanlışlıkla otobüs gerilim açısını 0.3 dereceye kadar yükseltebileceğini gösterdi.

Sahte Alarmlar ve Operatörler Fatigue

Örneğin, PMU'nun frekansının normal koşullarda olduğu gibi PMU tabanlı uygulamalar alarmları tetikler. Frekans ölçümdeki sistemsel önyargı, bu kadar hassas alarmlar üretebilen, operatörleri görmezden gelmek için sürekli olarak, bir PMU'nun frekansı hatasının normal koşullarda belgelendiği gibi, normal bir yorgunluk durumunda, yarılama modunda sürekli yanlış uyarılar üretebilir.

Misjudged Transient ve Oscillation İzleme İzleme

Güç sistemi rahatsızlıkları sırasında, dinamik fasor hataları (örneğin, CT saturasyon veya filtre yanıtı nedeniyle) gözlemlenen dalgaformunu bozabilir. Bu yanlışlar, elektromekanik osilasyonların oranını tahmin eder.Eğer ölçülen barajlar gerçekten daha yüksek görünürse, operatörler sistemin daha istikrarlı olduğuna inanıyor olabilir, gecikmeli remedik eylemleri.

Yanlış Koruma ve Kontrol Eylemleri

Geniş alan koruma programları (örneğin, özel koruma sistemleri) ve kapalı-loop kontrolörleri (örneğin, geniş çaplı yönlendirme kontrol kontrolleri), jeneratör gezileri gibi eylemleri teşvik etmek için PMU verilerine güvenmektedir, yük odding, veya FACTS cihazı modulation. iki otobüs arasındaki ölçüm açısına göre bir hata, negatif barajın, potansiyel olarak onları bastırmak için% 30 oranında bir sinyal üretmesine neden olabilir.

Hata Etkisi: Metrikler ve Standartlar

IEEE C37.118.1-2011 (ve 2014 değişikliği), sürekli devlet ve dinamik koşullar altında PMU'lar için aşağıdaki hataları tanımlar:

Bu ölçümler, PMU performanslarını belirtmek ve test etmek için ortak bir dil sağlar. Ancak, laboratuvar koşullarındaki bu sınırları karşılamak, harmoniklerin, frekans sapmalarının ve çevresel faktörlerin etkileşimlendiği alanda hatasız performans garanti etmez.

Mitigation Strategies ve En İyi Uygulama

Operatörler ve mühendisler PMU hatalarının donanım seçimi, kalibrasyon, sinyal işleme ve veri doğrulama kombinasyonu ile etkisini azaltabilir. Aşağıdaki stratejiler pratikte kanıtlanmıştır.

Donanım Kalibrasyon ve Instrument Transformer Compensation

Tüm ölçüm zincirinin düzenli kalibrasyonu - PMU girişine ikincil CT/VT'den - çok sayıda frekans ve yük seviyesi düzeltmeleri içermelidir. CVT'ler için, tazminat algoritmaları geçici yanıt ve kesintiler modelleyebilir ve Bonneville Power Administration gibi Utilities alanı-düşük referansları ile doğrulayıcı önyargılar ile doğrulayıcılar.

Gelişmiş Filtreleme ve Signal Processing

Standart DFT tabanlı fasor tahminleri yerine, yeni PMU'lar çalıştırılabilir:0)Taylor-Kalman filtreleri) veya [[Dönetici algoritmalarının seçimi doğrudan TVE'yi geçici koşullar altında etkiler) Örneğin, Synchrophasor Ölçümleme Tespit Cihazına göre belirli bir harmonik veya interharmonikleri doğrudan doğruya doğrultabilir.

Red dışıt GPS Timing ve Holdover

GPS kaybını azaltmak için, PMU'lar birkaç mikrosaniye içinde veya GNSS takımlarını kullanan disiplinler ile donatılmıştır. Oven- kontrollü kristal osilatörler (OCXOs) veya rubidium atom saatleri birkaç mikrosaniye içinde saatlerce süre tutabilir. Her PMU'nun en az 1 saat boyunca bir süre boyunca bir süre boyunca boş bir mikrobızla bir mikro zaman geçirme kapasitesine sahip olmasını tavsiye eder.

Data Validation and Bad Datachange Algorithms

Gerçek zamanlı veriler geçerli olan kontroller her PMU akışına uygulanmalıdır. Tipik çekler şunları içerir: “Ücretsiz kontroller (pişmanlıkta 0,60.5 mm'lik bir kontroller)[Döneticiler arasında değişkenlik süresiz olarak algılanır.[B)[M)[M)[M)[McD)[McD)[McD)[Mc)[Mc)[Mc)[McD)[Mc)[Mc)[Mc)))[Mc3|Düzücüksel olmayan bir kontroller ile sabitler arasındaki hızlar (p)

Cybersecurity Measures to prevent Spoofing

GPS spoofing, yanlış zaman sinyalleri enjekte edebilecek büyüyen bir tehdittir, tüm PMU'ların ortak bir zaman dengelemesi ile ilgili alt istasyonda tutulmasına neden olur. Bu tür bir hata özellikle tehlikelidir, çünkü geleneksel geçerli olmayan kontroller tarafından tespit edilebilir. Mitigation, GNSS sinyalleri (e.g., Galileo'nun Open Service Navigation Mesaj Authentication) veya PMU verilerinin sabit olmayan veya ACS kaynakları ile geçişine dirençlidir.

Vaka Çalışmaları ve Araştırması

Gerçek dünya olayları PMU doğruluğunun önemini vurgulamaktadır. 2017 yılında, Avrupa Elektrik Dağıtım Sistemi Operatörleri Ağı'ndan (ENT-SOE) bir tek PMU'dan gelen geçici hatalar, Avrupa'da özel bir koruma programına yol açan bir teste yol açtı.

Devam eden araştırmalar, hata tespiti ve [[Döneticileri[Dönetici hataları ve gerçek ağ olayları arasında ayrım yapabilen) hata tespiti için PMU verilerini (advanced metre altyapı) içeren ve [[Döneticileri[Döneticileri) [Döneticileri [Döneticileri ile ilgili olarak, ölçüm hataları ve gerçek ağ olayları arasında ayrımcılığa yollayabilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Phasor ölçüm hataları modern güç şebekelerinde kaçınılmaz bir gerçekliktir, ancak etkileri dikkatli tasarım, kalibrasyon ve veri işleme yoluyla yönetilebilir. Cihaz dönüştürücü ve zamanlama kaynaklarından iletişim ağlarına ve geçerlilik algoritmalarına göre, her bağlantının senkronizasyona ve güvenilir bir güce bağlı olduğu gibi, otomatik adalama, talep yanıtı ve gerçek zamanlı iletim hatlarının maliyeti giderek daha dinamik hale gelir - burada belirtilen stratejileri uygulamak için gereken daha fazla kontrol eylemlerine bağlı olarak, güvenli bir güç sistemi korumak için daha fazla kontrol işlemine ihtiyaç vardır.