Modern güç sistemi operasyonları, güvenilirliğe, istikrara ve durumsal farkındalıklara ihtiyaç duyuyor. Ağların büyük coğrafi alanlardan biri olan gerilim ve mevcut fasor senkronizasyonu daha karmaşık hale getirerek, küresel konumlama sistemi (GPS), fasor ölçüm birimleri (PMU) yüksek orandaki hataların nasıl kontrol edileceği konusunda daha iyileştirici yöntemlere sahip olmalıdır.

Phasor senkronizasyon nedir?

Phasor senkronizasyon, elektrik fasorsiyonlarının ölçümüni dengelemek için bir süreçtir - boyut ve faz açısı - farklı yerlerde aktif güç akışına ilişkin farklı yerler arasında, farklı alt istasyonlarda ölçümler, sinüsoidal dalgaformun matematiksel bir gösterimidir, çünkü şebekedeki faz açılarını karşılaştıramazdı.

Bu atılım 1980'lerde Phasor Ölçüm Birimi (PMU)'nin gelişimi ile geldi. PMUs, yüksek örnekleme oranlarında gerilim ve mevcut dalgaformları ölçtü (tipik olarak 30 ila 120 örnek) ve bir GPS alıcısından her bir örnekle bir şekilde bir araya gelmek için bir hata yapılır.Bu seferki damgaları hizalamak için tüm PMU'lar aynı saat boyunca etkin bir şekilde çalışır ve faz açılarını ölçen yüzlerce veya binlerce kilometrelik mesafeyi ayrı tutar.

Phasor'daki GPS Rolü

Global Positioning System, nanosaniyelerin doğrulanması için hassas zamanlama sağlar. Her GPS uydusu, uydu sinyallerini kodlayan ve düzeltilmiş atom saatlerini taşır ve Dünya'ya gönderilen sinyallerin, tam olarak aynı zamanda tüm doğru birimlerin analog sinyalleri örneklemesini sağlar.Bu yüksek çözünürlükte, standart ölçümler için de dahil olmak üzere, standart bir ölçüm için zaman aralığına uygun olarak, PMU'ya ait olan analog sinyalleri kullanarak.

Phasor senkronizasyonu Neden Önemli?

Fasor senkronizasyonun önemi, gerilim çöktüğü gibi hızlı geçici olayları yakalamak için çok yavaştır, frekans oscillations veya jeneratör yolculuğu ile yüksek hızlı raporlama oranları ile bu fenomenleri gerçek zamanlı olarak tespit edebilir. Aşağıda fasor senkronizasyonun kritik değer verdiği önemli alanlar vardır.

Gerçek Zamanlı-Area İzleme

Phasor senkronizasyon, operatörlerin tüm ızgarayı bir tutarlı, zaman-enkronize resim olarak görmesini sağlar.Dönemli gerilimler ve faz açı farklılıkları, sistem haritalarında gerçek zamanlı olarak görüntülenir, operatörlerin stres, aşırılık alanlarının hızlı bir şekilde tanımlanmasına izin verir. Örneğin, iki bölge arasındaki büyüme açısı farkı, bir iletim yolu arasındaki gerginlik eğilimi gösterebilir, operatörler bir ısıtılış veya gerilimin düşmesinden önce yeniden ayarlanabilir.

Gelişmiş Durumsal Farkındalık ve Blackout Önleme

Tarihte birçok büyük karaout, ABD ve Kanada'daki 2003 kuzeydoğu karaout gibi, osilasyonlar, frekans sapmaları ve gerilim eğilimleri dahil olmak üzere, operatörlerin dengesiz verileri tespit edebileceğini gösterdi. Phasor senkronizasyon, yükleyici veya manuel olarak, erkanıklama, erkanıklama, erkanlama, frekans sapmaları ve gerilim eğilimleri dahil olmak üzere, bu fasor verileri analiz ederek, kontrol merkezlerinin otomatik olarak veya manuel olarak yüklenebilir.

Geliştirilmiş Dinamik Analiz ve Model Validasyon

Doğru güç sistemi modelleri planlama, piyasa operasyonları ve güvenilirlik çalışmaları için önemlidir. Ancak, modeller ağ geliştirmeleri olarak ortadan kalkabilir. Synchronized phasor ölçümler, mühendislerin gerçek ölçümlerini dinamik modellerden elde etmesi için doğrulanan cevapları karşılaştırmasına izin verir. Diskrepancies tespit edilebilir ve modeller güncellendi, örneğin, inter-area oscillascillascillascillascillascillasiyonların ölçülmesi, bu sürekli modelleme sonuçları doğrulanabilir.

Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Entegrasyonu

Rüzgar ve güneş enerjisi nesli değişkendir ve genellikle yük merkezlerinden uzaktır. Hızlı dalgalanmaları, şebekeyi stres edebilir ve yeni istikrar sorunları yaratabilirsiniz. Phasor senkronizasyonu, sistem frekansı ve gerilim üzerindeki yenilenebilir enerjilerin etkisini kullanarak gelişmiş kontrol şemalarını geliştirmek için kullanılabilir.

Otomatik ve Adaptive Protection Schemes için destek

Geleneksel koruma röleleri yerel ölçümlere ve sabit ayarlara dayanarak çalışır. phasor senkronizasyon ile, geniş alan koruma programları, örneğin, bir PMU, bir bölgede gelişen bir gerilim dengesizliğini tespit ederse, sistem bütünlüğüne uygun olarak doğru yanıt vermek için bir sinyal gönderebilir.

Phasor senkronizasyon Nasıl Çalışıyor

PMU'ların operasyonel prensiplerini anlamak ve veri akışı önemlidir. Tipik bir PMU tesisatı aşağıdaki bileşenleri içerir:

  • [FONT=0)Voltage ve mevcut dönüştürücüler (VT ve CTs): [Döneticiler, bu enstrüman dönüştürücüler PMU’nun analog girişleri için uygun olan yüksek gerilim ve mevcut seviyeleri azaltır.
  • [FONT:0]Anti-aliasing filtreler: ), Analog filtreler, haneli sinyalde biranın yayılmasını önlemek için Nyquist limitinin üzerindeki frekansları ortadan kaldırır.
  • [FOC: [FOD:0)Analog-to-dijik dönüştürücü (ADC): [Dönetici:0) Filtrelenmiş analog sinyali yüksek örnekleme oranına dönüştürür ( 60 Hz sistemi için döngüsündeki 96 örnek).
  • [FONT:0)Phasor tahmin algoritması:[Dönetici:[Dönetici:0)) Sayısal örnekler fasor çıkarmak için işlenir - genellikle temel frekansı bileşeni izleyen dörtlü bir dönüştürücü veya recursive algoritmayı kullanarak.
  • [FONT:0)GPS zaman senkronizasyon modülü: Mikrosaniye doğruluğu ile zaman damgasını sağlar. PMU, örneklemeyi tetikleyecek ve aynı zamanda fasor verileri eşsiz bir UTC süresiyle ilişkilendirecek zaman çizelgesini kullanır.
  • [[Data concentrator arayüzü:[Dönetici:[Dönetici:0) PMUs, bir Phasor Data Concentrator (PDC) bir iletişim ağı üzerinden veri toplar ve geçerli verileme, sorting ve depolama gibi ek işleme yapabilir.

Faiz senkronizasyonun kritik yönlerinden biri, ölçümleme zamanı damgasının doğruluğudur. IEEE C37.118.1, bu gereksinimi karşılamak için toplam vektör hatasının (ETV) - bu hız ve faz hatalarının 1'den az olması gerekir - 60 Hz sistemi (örneğin, 50 Hz için, gerekli olan farklar) Bu seviyenin doğru olması gerekir.

Data Communication and Latency

PMUs genellikle 10, 30, 60 veya 120 çerçevenin altında verileri rapor eder ve PDC'nin değişimi (ROCOF) ve dijital durum sinyallerinin değişmesi gibi diğer opsiyonel veriler, geniş bir ağ üzerinden PDC'ye iletilir, bu da 100 milisli ağların altında eşit güvenlik sağlar.

Modern Grids'te Phasor senkronizasyon uygulamaları

PMU'ların dağıtımı son iki yılda önemli ölçüde genişledi. Kuzey Amerika Elektrik Güvenilirliği Şirketi'ne göre (NERC), Kuzey Amerika'da kurulmuş binlerce PMU var. Aşağıda en etkili uygulamalardan bazıları var.

Devlet Estimation ve Real-Time Dynamic Security Assessment

Geleneksel devlet tahminleri SCADA ölçümlerini ve daha iyi bir doğrulukla ağ geçidinin modellerini kullanarak, sistemin her birkaç dakikayı değerlendirmeye yönelik verileri doğrulayarak, olası açı veya gerilimleri gerçek zamanlı olarak tespit etmeye yönelik olarak analiz edebilme yeteneğine sahip olur.For example, the oscilla monitoring system (OMS) on the Western Interconnection in the USReal-time dynamic security assessment (DSA) tools PMU data to evaluate the system's ability to detective system.For example, the oscillation monitoring system (OMS) on the Western Interconnection in the US True-time dynamic security assessment (DSA)

Frekans ve Geriş Kontrol

Phasor senkronizasyon, frekans aralıklarının doğru, zamanlanmış frekans ölçümlerini sağlayarak frekans kontrolünü geliştirir ve birincil ve ikincil frekans kontrolünin daha iyi koordinasyonunu sağlar. Benzer şekilde, gerilim stabilite izleme, gerilim büyüklüğü ve açı farklılıkları arasındaki ilişkiyi kullanır. Örneğin, gerilim stabilite marjının hesaplanması (örneğin, Thevenin eşdeğer yöntemi kullanarak) senkronizasyondaki faydaları sağlar.

Hata Yeri ve Analiz

Bir hata bir iletim hattında gerçekleştiğinde, seyahat dalgaları hattı boyunca yankılandı.Ek olarak, PMU verilerini kullanarak PMU'ların gelişini analiz ederek, hata konumu yüksek doğrulukla belirlenebilir - genellikle birkaç yüz metre içinde.Bu, dış kaynaklardan çok daha kesindir.

Adım ve Mikrogrid Yönetimi

Mikrogridler daha yaygın hale gelirken, geleneksel olmayan adalama ( ana ağdan gelen ayrım) mikrogridler, gerilim ve frekans istikrarı korumak için faz açısı farkı tespit edebilir; bu açı, mikrogrid'in koordinatörlüğüne ve ortak kaynaklama noktasının da doğrulanmasında, fasor senkronizasyonu sırasında mikrogridlerin ağlayabilmelerini sağlar.

Congestion Management ve Ekonomik Dispatch

Bu açısal sınırların üzerinden elde edilen mesafe farklılıklarının Phasor ölçümleri doğrudan güç akışı ile ilgilidir (P ⁇ (V1 V2 sin( ⁇ )/X).Bu açılardan haberdar olmak için operatörler, büyüme faktörlerini ve tüm yükleme maliyetlerini hesaplamak için piyasa modellerinde kullanılan hesaplamaları tespit edebilir.

Meydanlar ve Gelecek Yollar

Açık faydalara rağmen, fasor senkronizasyonun yaygın dağıtımı ve kullanımı birkaç zorlukla karşı karşıyadır.

Data Volume and Management

Tek bir PMU, 30'da saat başına 10 megabayt veri üretebilir ve bu verileri gerçek zamanlı olarak işlemeye devam edebilir, veri depolama sistemleri (hem online ve arşiv) ve güçlü hesaplama platformları ile, bu yüksek frekanslı verileri işlemek için yüzlerce veya binlerce PMU ile veri hacmi çok büyük olur.

GPS Signal Vulnerability

GPS sinyalleri müdahaleye karşı hassastır, reçel ve spoofing. GPS senkronizasyonunun kaybı, zaman uyumunu kaybetmeye neden olabilir, verileri genişleyen ve kontrol için işe yaramaz hale getirir. Backup Time Protokolü (PTP) gibi, PMU'da tanımlanan, yüksek çözünürlükte amplifikasyon için yüksek çözünürlükte kullanılan yüksek çözünürlükte kullanılabilir.

Siber güvenlik riskleri

Geniş izleme sistemleri yeni siber saldırı yüzeylerini tanıtıyor. Bir reklam, PMU verilerini manipüle edebilir veya PMU çerçevelerine yönelik zaman senkronizasyonunu bozmalı veya alışılmadık veri kalıpları için takip etmelidir. NERC CIP standartları Bu riskleri azaltmak için, iletişim kanalları şifrelenmelidir (örneğin, TLS doğrulama mekanizmaları kullanarak), gelişim mekanizmalarının uygulanması gerekir (örneğin PMU çerçeveleri üzerinde dijital imzalar), ve saldırı tespit sistemleri alışılmadık veri kalıpları için monitöre dağıtılmalıdır.

Algoritma ve Model Limitleri

PMU verileri, daha önce görülmemiş görünürlük sağlarken, anlamlı öngörüler karmaşık algoritmaları gerektirir. Geleneksel Fourier tabanlı fasor tahminleri geçici koşullar altında kötü performanslar, harmonik bozulma veya frekans varyasyonları. Gelişmiş faz-Locked Loop (EPLL) veya Kalman filtre tabanlı eğimli estimatörlerin dağıtılması gerekir. Ayrıca, ham PMU verilerini eylem edilebilir kontrol eylemlerine dönüştürmek, ağ modelleri ve gerçek zamanlı analitiklerin doğruluğuna bağlıdır. Makine öğrenme yöntemleri, sinir ağları ve destek vektör makineleri gibi, şimdi PMU verilerinin erken uyarıları için doğrulanabilir.

Standartlaştırma ve Interoperability

IEEE C37.118, senkronizasyon protokollerinin yanı sıra, tüm ekipmanların birbirleriyle iletişim kurmaları ve entegrasyon maliyetlerini azaltabileceği konusunda hala var.(İngilizce) Veri alanlarının seFLT:0)

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Phasor senkronizasyonu temel olarak güç sistemlerinin operatörlerinin ağlarını nasıl izlediğini ve kontrol ettiğini değiştirdi. Ağ, geniş bölgelere karşı yüksek oranda doğru, zaman merkezli bir elektrik parametrelerini sağlayarak PMU'ların gerçek zamanlı farkındalık, daha hızlı algılama ve tahrif etme, daha dayanıklı enerji entegrasyonu ve daha dayanıklı koruma programları.Geçmiş enerji ağları, daha akıllı, daha güvenilir bir şekilde, güvenilir bir şekilde geri dönüşler için geçişleri sağlayacaktır.