Phasor Tekniklerinin Mühendislik Uygulamalarında Evrimi
Mühendislikte fasor kullanımı temel olarak elektrik mühendislerinin mevcut (AC) sistemlerinin nasıl analiz ettiğini ve yönetildiğini değiştirdi. Erken gelişimlerinden, gerçek zamanlı ağ izleme cihazlarında, fasor tekniklerinin yeniden tanımlanması ve işletmesi için gerekli olan modern uygulamaları ve ortaya çıkan eğilimleri inceler.
Origins and Mathematical Foundations
Sinusoids'ten Kompleks Sayılara
Phasors 19. yüzyılın sonlarında AC devrelerinin analizini basitleştirmek için akıllı bir matematiksel kısayol olarak ortaya çıktı. A sinusoidal gerilim veya mevcut olarak ifade edilebilir.)[D[D][D][D][/FONT=D][/FONT=)[D FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT
Her sinusoidi karmaşık bir sayı olarak temsil ederek:0)V = V[/FONT=)[Döneticileri değiştir] ve bu dönüşüm Euler formülüne dayanır.[Döneticiler için geçerli değildir.[Döneticiler için)[Döneticiler (Döneticiler)
Anahtar Kavramlar: Impedance, Reaktance ve Admittance
Bir zamanlar fasors kabul edilir, devre elemanları da dönüştürür. Dirençler, indüktörler ve kapasitörler [Dörtücüler][Döneticiler: 0:0)Z)|= R)[D[Dönetici)[Döneticileri ve boşlukları kullanarak, doğrulanmış devreleri doğrulayan devreler.
Fazıl ve Güç Faktörü
Frekans ve mevcut fasors arasındaki faz açısı doğrudan yüklerin güç faktörünü belirler. Tamamen dirençli bir yük sıfır aşama farkı vardır, birlik güç faktörünü sağlar.Inductive load to currents (pozitif faz açısına göre gerilim için uygundur), kapasitif yüklere yol açarken, endüstriyel ve ticari tesislerde kritik bir uygulama - faz açısını azaltmak için kapasitör bankaları kullanır ve böylece reaktif güç akışlarını azaltır ve verimliliği artırır. Phasor analizi, büyük düzeltme bileşenleri için sayısal temel sağlar.
20. Yüzyıl boyunca Kalkınma
Power System Analysis'de kabul edilen
20. yüzyılın başlarında, fasor teknikleri elektrik şebekeleri olarak güç mühendisliğinde yaygın olarak kabul edildi. jeneratörlerin, transformatörlerin, iletim hatlarının ve yüklerin karmaşık, çok-node ağlarının üstesinden gelebilecek yöntemleri analiz etme ihtiyacı. Phasors, elektrik şebekeleri olarak kısa devreler yapabilmeyi ve zaman alan sinüsoid dalgaformlarının simülasyonundan daha büyük verimlilikle hesaplamayı sağladı.
Seminal, Charles P. Steinmetz ve daha sonra John G. Brainerd, AC devre teorisindeki karmaşık sayıların kullanımını resmi olarak değiştirdi. 1930'ların altındaki metin kitaplarını temel bir araç olarak ele geçirdi.
Dinamik Stability ve Transient Analiz
Sürekli devlet yükü akışının ötesinde, fasor teknikleri dinamik stabiliteyi anlamak için hayati öneme sahipti.Sürücük açılardan oluşan bir “güçlü” eğri kavramı, iki jeneratör arasındaki fasor açı farkının aktarıldığı, temel davranışın, pratik stabilite ölçütlerini ve kontrol sistemlerini elde eden basit bir modele yol açtı.
Güç Sistemi Operasyonları
Yük Akışı ve Optimal Güç Akışı
Modern güç sistemi operasyonları, PSS®E ve PowerWorld gibi ticari yazılımlara bağlı olarak, güç eşanlı matrislerini gerilim açısına ve büyüklüğüne saygı duyanlara göre kullanır. Phasor değişkenleri bu yöntemi, sosyal hizmet ve enerji kısıtlamalarına dahil ederek, ekonomik dağıtım, güvenlik kısıtlamaları ve yenilenebilir nesil profillerine dahil ederek genişletir.
Gerilme Stability Assessment Assessment
Gerçlik, fasor ilişkilerle yakından bağlantılıdır. Farklı otobüslerdeki fasor bazlı ağ denklemleri ile ilgili olarak, yük artışları, fasor lineer bir noktadaki gerilim büyüklüğüne ulaşırken, operatörlerin farklı otobüslerdeki açılarını takip etmelerine izin verir.
Koruyucu
Mesafe röpekleri ve diferansiyel koruma programları hatalarını tespit etmek için fasor ölçümlere güveniyor. Bir mesafe röpektifleri, belirgin bir engel hesaplamak için mevcut ve gerilim fasorlarını karşılaştırır; eğer bu imkansız bir araştırma alanı içinde kalırsa, bir gezi sinyali verilir. Phasor tahmin algoritmaları, örneğin, ayrı Fourier dönüştürme algoritmaları, modern dijital röfürücüler içinde gömülüdür.
Phasor Ölçüm Birimleri ve Wide-Area İzleme
PMU Operasyon İlkeleri
Phasor ölçüm birimleri (PMU) gerçek zamanlı ağ izlemede bir adım öne çıkıyor. İlk olarak 1980'lerde Dr. Arun G. Phadke ve Virginia Tech'deki meslektaşları, PMU'lar, GPS zaman senkronizasyonunu kullanarak, farklı konumlardan mikrosaniye doğruluğu ile zaman ayırmanızı sağlar. yüksek oranda bir PMU gerilimi ve mevcut dalgaformları (özellikle de bir tane için döngüsü başına 96 örnek) iletilen bir DFT tabanlı algoritmayı uygularlar.
PMU verileri, sistem dinamiklerine benzer bir şekilde görünürlük sunar. Ancak geleneksel SCADA sistemleri, ABD (NASPI) ve Çin dahil olmak üzere birçok ülkede tek bir anlık görüntüler sağlar.
Grid Stability ve Control Uygulamaları
PMU verileri, jeneratör güç değiştiricisi veya H999 retifier düzenlemeleri gibi olumsuz modları tespit etmek için çok değerli kanıtlara sahiptir.Gerçek zamanlı açı izleme ayrıca, devre dışı bırakmadan önce uyarılama işlemi PMU akışlarını tespit etmek için erken uyarılama işlemine yol açmaz.
Ayrıca, PMU ölçümleri, devlet tahminlerini daha yüksek hassasiyetle sağlar. Geleneksel olarak, devlet tahminleri, SCADA ölçümlerini kullanarak ve PMU dağıtım ve uygulamaları ile ilgili bazı SCADA ölçümlerini yerine getirerek, devlet tahminleri daha doğru gerilim açıları üretebilir ve kontingasyon analizi ve konumsal marjinal fiyat hesaplamalarını geliştirebilir.
Yenilenebilir Enerji ile entegrasyon
Modern kanal Interfaces için Phasor Teknikleri
Rüzgar ve güneş enerjisi hızlı büyümesi, fasor tabanlı analiz için yeni zorluklar getiriyor. İndüktif kaynaklar (IBRs) senkronizasyonlu jeneratörlerden farklı davranır: gerçek bir inertiaya sahip değiller, onların hata mevcut katkısı sınırlı ve mevcut kaynak ve gerilim-kaynak modları arasında geçiş yapabilirler. Phasor modelleri dönüştürücü kontroller için dikkate alınmalıdır, faz kilitlenmiş döngüler (PLL) ve hızlı gerilim düzenleme döngüleri.
Bu karmaşıklığa rağmen, fasor teknikleri, yüksek çözünürlüklü ağ sistemleri planlaması ve operasyon için geri kemiği kalır. Olumlu-sequence modeller, dönüştürücü-özel dinamiklerle gelişmiştir, kararlılık çalışmalarında kullanılır. “kücreme fasor” kavramı, phasor yöntemleri ile modellemek için çok sayıda kaynak yayınlar.
Weak Grid ve Kısa-Circuit Analizi
Phasor analizi ayrıca yenilenebilir entegrasyon için zayıf ızgara koşullarını değerlendirmektedir. Kısa süreli ölçümler (SCR) uygun reaktif güç tazminatı, STATCOM ve sentetik inertia programlarından güvenilir bir şekilde elde edilen eşdeğersizlik. Low SCR, gerilim veya kontrol etkileşimlerine zarar veren zayıf bir ızgara işaret eder.
Hata Analizi ve Koruma
Symmetrical Bileşenler ve Eşitlik Ağları
Phasor teknikleri, 1918'de Charles LeGeyt Fortescue tarafından tanıtıldı simetrik bileşenler yöntemiyle hata analizine merkezidir. Herhangi bir fasor-domain devre gösterimi - o zaman mevcut hataları ve gerilimleri hesaplamak için standart olarak çözülebilir.Bu yaklaşım kısa süreli çalışmalar, röpektif ve sıfır-sequences risk analizi için standart kalır.
Modern koruma röpekleri, sayısal olarak kullanılan örnek akışlara dayanan simetrik bileşen algoritmaları kullanır. Olumsuz-sequence phasors özellikle doğru olmayan hataların hassastır ve yönel elemanlarda kullanılırken, sıfır-sequence phasors tespit edilen zemin hataları tespit eder.
Adaptif Koruma Schemes
PMU tabanlı adaptive protection, hata tespit ayarlarının sistem topoloji ve yüklemeye dayalı olarak gerçek zamanlı olarak ayarlandığı bir alandır. Örneğin, röle mesafe ayarları, iki uçlu veya tek uçlu imkansız yöntemi kullanarak ölçüm hatları için daha hızlı bir şekilde erişilebilir hale getirebilir, PMU verilerinin geri çekilmesinden kaçınır.
Harmonics and Non-Sinusoidal Analysis
Temelden Fourier-Based Phasors
Phasor teknikleri, ayrı Fourier dönüşümü (DFT) ile doğal olarak analize genişletilebilir. Bir çarpık dalgaformunun her harmonik bileşeni bu frekansta bir fasor olarak tedavi edilebilir. Power kalitesi çalışmaları toplam harmonik distiyon (THD) ve bireysel harmonik fasfatlar, tür reaktifler, yaylar veya güneş dönüştürücüler gibi. IEC 61000 serisi, harmonik ölçüm için fasor bazlı yöntemler içerir.
Modern PMUs, aynı anda 50. harmonik aklama sistemine kadar, şarj edilebilirlik koşullarını yönetmek için çok önemli.Bu özellik, ziskan bankaları veya iletim hattı tazminatı nedeniyle basitleştirmenin birleştirilmesidir.
Phasor Estimation Under Off-Nominal Frekans
Sistem nominal olarak (örneğin, bir rahatsızlık sırasında), standart DFT fasor tahminleri, frekans değişkenliği ve faz hatası gibi gelişmiş algoritmaların, toplam vektör hatası (TVE) gibi doğru fasor tahminleri, farklı PMU üreticileri arasında karşılıklı olarak kullanılabilirlik sağlamak için özellikle önemlidir.
Future Yol ve Algorithmik Gelişim
Phasor Analytics için Makine Öğrenme
Her saniye toplanan PMU verilerinin büyük miktarı hem bir fırsat hem de bir meydan okumadır. Geleneksel kural tabanlı olay tespiti, kesikli dengesizliğe (ML) otomatik olarak sınıflandırmak için vaat edilen makine öğrenimi (ML) tekniklerle artırılmıştır. Bu modeller, tarihi fasor verilerle bir araya getirilir.
Örneğin, bir güç sisteminin dijital ikizi gerçek zamanlı PMU ölçümleriyle güncellenebilir ve bir ML ajanı, Tennessee Üniversitesi CURENT merkezi gibi kurumlardaki araştırmaların iyileştirilmesini önlemeye yönelik eylemleri önerebilir.
Genişleme Kontrolü PMU Feedback
Future gridler, PMU açı farklılıklarından tespit edilen geniş çaplı kontrol kontrol kontrol kontrol kontrol cihazlarına giderek daha fazla güvenecektir. Bu tür kontrolörlerin tasarımı değerli analizler ve sağlam kontrol teorisi içerir.
Dijital Twin ve Edge Computing ile entegrasyon
Phasor veri işleme kenara doğru ilerliyor: PMUs ve PDCs giderek yerel hesaplama yeteneklerini sürekli olarak güncelleye, tüm ham verileri merkezi bir enerji yönetim sistemine göndermeden sunmalarına izin veriyor. Bu, bant genişliği gereksinimlerini azaltır ve daha hızlı yerel kontrol döngülerini sağlar. Bir mikrogrid, bu sistemleri yanlış anlamayı sağlar.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
19. yüzyıldan itibaren, sinüsoid sinyallerinin karmaşık sayılar olarak kabul edilen matematiksel bir soyutlama, geniş çaplı izleme, fasor teknikleri, sürekli olarak ağ geçidini yeniden ele geçirmek için gelişti.Bu yöntemler, hangi mühendisler, tasarım ve kontrol altında, analog hesaplama algoritmaların dijital PMU'lara ve ötesindeki geçişini kanıtlamıştır.