Phasors, elektrik güç sistemlerinin normal işlem sırasında davranışını anlamak için temel araçlardır. Karmaşık alternatifleri temsil etmek için henüz güçlü bir yol sağlar (AC) iki boyutlu bir uçakta vektörler olarak dalgalar, hem büyüklükte hem de faz açısına sahip olmak, bu temsil normal işlem sırasında güç sistemlerinin davranışını anlamak için gereklidir, geçici olaylar ve hata koşulları.

Phasors'un Matematiksel Vakfı

Bir fasor, bir sinüsoidal dalgaformunun basitliği ve faz açısını temsil eden karmaşık bir sayıdır.Bir gerilim sinyali için:0)v(t) = V m cos( ⁇ t + {{)), şu anki sabit devrelerin sabit bir şekilde sabitlenmesi ve hidroksitlerin sürekli olarak sabit bir şekilde değiştirilmesine olanak sağlar.

Phasor Arithmetic and Power Hesaplamaları

Phasors eklenebilir, çıkartılabilir, çoğalır ve standart karmaşık arithmetici kullanarak bölünmüş olabilir. Gerçek güç (P), reaktif güç (Q), ve belirgin bir güç (S) gerilim ve mevcut fasorlardan elde edilir: S = V I* (şu anki fasorun yönünü belirlemek için karmaşık bir konjugate). Bu ilişki, güç akışı analizi ve koruyucu röleticinin geri dönüşüdür.

Frekans Domaininde Phasors

Zaman alan sinyalleri fasors'a dönüştürmekle, mühendisler frekans alanında çalışır, kapasitif ve indüktif dürtüler doğrudan hayal kırıklığına uğratılır ve nodal ve ağ analizi gibi devre analiz tekniklerini karmaşık yönlendirmelerle uygularlar.

Phasors'un Güç Sistemi Korumasındaki Rolü

Koruma programları, kısa devreler, ekipman hataları veya istikrarsızlık gibi anormal koşulları tespit etmeye güveniyor. Phasors, normal ve hata koşulları arasında ayrımcılığa olanak sağlayan gerilim ve mevcut devletler hakkında gerçek zamanlı bilgi sağlar.Bir hata gerçekleştiğinde, fasor ölçümler büyüklük ve açısal olarak değişir - şu anda büyük ölçüde keskin bir düşüş ve bir faza eşlik eder.Bu değişiklikler koruma algoritmaları için temel oluşturur.

Phasor Ölçüm Birimleri (PMU)

Phasor Ölçüm Birimleri (PMU), 30, 60 veya 120 örneklerini ikinci olarak ölçen cihazlardır ve bu ölçümler Global Pozisyoning System (GPS) zaman damgalarını kullanarak, PMU'lar için daha hızlı bir şekilde kontrol ve veri satın alma (SCADA) sistemleri ile çalışır.Bu yüksek hızda senkronizasyon, PMU'lar, geniş alanlarda sistem koşulları sağlar. PMU'lar için gerçek zamanlı bir sistem anlık anlık görüntüler.

senkronizasyon ve Zamanlı

GPS zaman sinyalleri PMU'ların farklı alt istasyonlardan bir mikrosaniye içinde ölçümlerini ayarlamasını sağlar. Bu senkronizasyon, 60 Hz'de sadece bir derecenin bir aşamasının bir zaman hatasına karşılık gelir, tam zamanlı ayarlama olmadan, mesafe korumada kullanılan faz farklılıkları, diferansiyel koruma ve senkronizasyon anlamsız olacaktır.

Phasors kullanarak Koruma Schemes

Çeşitli klasik koruma programları doğrudan veya dolaylı olarak fasor ölçümlerini içerir.

Diferansiyel Koruma

Diferansiyel koruma, mevcut fasorları alan ve korumalı bir bölgeye kıyasla karşılaştırır -tipik olarak bir dönüştürücü, jeneratör veya busbar. Normal koşullarda, bölgeye olan fasor eşitliğine (örneğin, bölge içindeki bir hata) dayanıyor. Bölgedeki bir hata yanlış bir uyum sağlar. Modern sayısal röleler mevcut dönüştürücü saturasyon ve inrush akımlar için hesap veren karmaşık diferansiyel algoritmaları kullanır, ancak prensip köksüz bir eşitlikte kalır.

Uzak Koruma

Mesafe röleleri, gerilim ve mevcut fasorları röleğe göre ölçerek bir hataya karşı olan dürtüyü tahmin eder.Z = V / I is karşılaştırılabilir bir alana kıyasla, röleler doğru şekilde, hata geçici bileşenler hangi harmonikleri ve yanlış yönlendirilebilir DC bileşenleri içerir.

Senhrophasor-Based Protection

Synchrophasor koruma, atalama, senkronizasyon kaybı veya ölçüm koşulları nedeniyle, şebekeye bağlanan bir jeneratör, büyük ölçüde ve fazda bus gerilim ile eşleşmiş olmalıdır.Youhrophasor tabanlı sistemler de uyarlanabilir koruma sağlar: ayarlar ölçülme açılarına göre gerçek zamanlı olarak ayarlanabilir, stresli koşullar sırasında sistemi stabilitesi geliştirmek.

Wide-Area Protection Systems

Geniş tabanlı algoritmaların, 2003 kuzeydoğumunun geniş çaplı görünürlük ihtiyacını tespit etmesi için onlarca veya yüzlerce PMU'dan oluşan toplam verileri tespit edebilir; PMU ağları şimdi, osilasyonları (örneğin, 0.2-2 Hz) yeniden ayarlamasına olanak sağlar.

Phasors'ları Korumanın Avantajları

Koruma sistemlerine yönelik fasor ölçüm entegrasyonu, geleneksel yöntemler üzerinde birkaç somut fayda sunar:

  • [FONT:0)Enhanced Fault Localization:) Mesafe röpekleri filtrelenen fasorları pinpoint hatası yerlerini daha doğru bir şekilde kullanarak, devriye süresini ve kesinti süresini azaltır.
  • [FONT:0)Faster Response Times:[[Döneticiler) PMU tabanlı şemalar 100 milisaniye altında rahatsızlıklar tespit edebilir ve yanıt verebilir, geçici stabilite için kritik.
  • [FONT=0) Tamamlanmış Derece Seçilmişliği:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:[Dönetici:0))) Phasor karşılaştırmalar, iç ve dış hatalar arasındaki kesin ayrımcılığı sağlar, gereksiz gezileri azaltır.
  • [FONT:0)Real-Time System Farkındalık:[Dön-ay:[Dön-ay:0)[Dön-Zaman Sistemi Farkındalık:[Dön-ay:0] Wide-area fasor verileri stres puanlarını ortaya çıkarır ve yerel rölelerin göremediği belirsizliği ortaya çıkarır.
  • [FONT:0) Adaptif Koruma:[Dönetici:[Dönetici:0) Koruma ayarları sistem topoloji ve fasor ölçümlerine dayanan dinamik olarak güncellenebilir ve güvenilirliğe sahiptir.

Meydanlar ve Sınırlar

Avantajlarına rağmen, fasor tabanlı koruma programları birkaç zorlukla karşı karşıya.

Data Quality and Latency

PLOS'lar, aktarılması gereken çok sayıda veri üretir, zaman-sonsuz ve düşük gecikmeli iletişim yolları ile işlenebilir veya veri kaybı IEEE C37.118'nin format ve zamanlama gereksinimleri gibi standartlar, ancak pratik uygulamalar, görev-kırıklama uygulamaları ile başa çıkmalı, redtüp iletişim yolları ve yerel yedekleme algoritmaları kullanılır.

Transient Koşulları altında Phasor Estimation Under Transient

Hatalar sırasında, gerilim ve mevcut dalgaformları DC dengelemeleri, harmonikleri ve interharmonikleri içerir (örneğin, DFT) saf bir sinüsoid varsayar ve Taylor-Dör transformatörleri gibi gelişmiş algoritmaları dinamik fasor tahmin algoritmaları takip etmek için kullanılır.

Siber güvenlik

PMU ağları, siber-fiziksel sistemler saldırılara karşı savunmasızdır. Spoofed phasor ölçümler koruma şemalarının yetersiz kalmasına neden olabilir. Şifreleme, kimlik doğrulama ve güvenli iletişim protokolleri önemlidir. NERC Eleştirel Altyapı Koruma (CIP) standartları bu endişelerin bir kısmını ele alır, ancak tehdit manzarası gelişmeye devam eder.

Phasor-Based Protection Trendleri

Korumadaki fasors rolü teknolojideki gelişmelerle genişletilmektedir. Gelişen eğilimler şunlardır:

  • [FONT:0)PMU-Integrated Akıllı Elektronik Cihazları (IEDs): [Döneticiler:[Döneticiler: 1 ) Koruyucu röleler artık genellikle daha fazla maliyetle inşa edilmiş PMU işlevselliğini içerir, daha geniş dağıtımını kolaylaştır.
  • [FONT:0) Phasor Analizi için Makine Öğrenmesi: PMU kayıtlarının büyük veri setlerinde eğitilmiş Neural ağları, geleneksel rölelerden önce kesici hataları veya ince osilleri tespit edebilir.
  • [[FONT:0)Phasor Data Concentrators (PDC): [Dönetici:[Dönetici: 1) Merkezileştirilmiş veya dağıtılmış PDCs hizasını ve toplam PMU akışlarını, gerçek zamanlı kontrol ve post-event analizi için bir sistem çapında bir görüş sunmak.
  • [FONT:0] Dijital Twins ve Simülasyon: [Dönetici: · Phasor ölçümler, güç şebekesinin dijital ikiz modellerini kalibre etmek ve tahmin edilebilir koruma ve analizleri doğrulamak için kullanılır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Phasors, elektrik güç sistemi korumanın temel taşı olarak kalır. Basit cebizsel rahatlıktan, sürekli devlet analizinde PMU ağlarından sağlanan yakın zamanlı vigilance, fasor tahmin algoritmalarına koruyucu röfürler sağlar ve sağlam siber güvenlik programları, dağıtılmış nesil ve güç elektronik arayüzleri garanti altına alır, hızlı, hassas, geniş koruma için gerekli olan PMU altyapısına olan güven ve güvenilir güvenlik sağlar.