FNET - FNET

FNET (Frekans izleme AĞI; diğer adıyla FNET/GridEye, GridEye), geniş alanlı bir güç sistemi frekans ölçüm sistemidir. FNET/GridEye, frekans bozulma kaydedici (FDR) olarak bilinen bir tür fazör ölçüm birimini (PMU) kullanarak güç sistemi frekansını, voltajını ve açısını çok doğru bir şekilde ölçebilir. Bu ölçümler daha sonra çeşitli güç sistemi olaylarını incelemek için kullanılabilir ve gelecekteki akıllı şebeke teknolojilerinin geliştirilmesinde önemli bir rol oynayabilir . FNET/GridEye sistemi şu anda Knoxville, Tennessee'deki Tennessee Üniversitesi'ndeki (UTK) Güç Bilgi Teknolojisi Laboratuvarı ve Oak Ridge , Tennessee'deki Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı (ORNL) tarafından işletilmektedir .

Eylül 2010 itibariyle FNET FDR konumları

Tarih

Fazör ölçüm birimi, elektrik güç sistemlerini izlemek ve incelemek için kullanılan önemli bir araçtır. İlk PMU'lar 1980'lerin sonlarında Virginia Tech'de geliştirildi . Bu cihazlar, güç sistemi içindeki baralardaki voltajı, frekansı ve faz açısını ölçer. Bir PMU , Global Konumlandırma Sistemini kullanarak her ölçüm için bir zaman damgası sağlayabilir. Bu, farklı PMU'lardan alınan ölçümlerin doğru bir şekilde karşılaştırılmasını sağlar.

Bir PMU tipik olarak bir elektrik trafo merkezine kurulur . Bu işlem oldukça pahalı ve zaman alıcı olabilir, cihaz başına on binlerce dolara mal olabilir ve birkaç ay çaba gerektirebilir. PMU'ları kurmanın yüksek maliyeti, elektrik enerjisi endüstrisinde kullanımlarını sınırlamıştır.

2000 yılında, Virginia Tech öğretim üyesi Yilu Liu liderliğindeki araştırmacılar , elektrik şebekesinin düşük voltajlı dağıtım seviyesinde kurulabilecek düşük maliyetli bir fazör ölçüm ağının geliştirilmesine başladı. Virginia Tech'teki araştırmacılar, FNET olarak bilinen sistemi geliştirmek için Ulusal Bilim Vakfı'ndan bir NSF MRI hibesi aldı . İlk frekans bozulma kaydedici 2003 yılında TVA (Tennessee Valley Authority) ve ABB'nin desteğiyle geliştirildi. FNET sistemi 2004 yılında çevrimiçi oldu.

2010 yılından bu yana , Enerji Bakanlığı (DOE) ile ortaklaşa olarak FNET/GridEye, üç büyük Kuzey Amerika elektrik şebekesini ve dünyadaki en büyük 16 şebekeyi kapsayan geniş alanlı bir şebeke izleme ağı olarak geliştirildi.

Frekans bozulma kaydedici

Frekans bozulma kaydedici veya FDR, normal 120 V çıkışlara kurulan GPS ile senkronize tek fazlı bir PMU'dur. İlgili voltajlar tipik bir üç fazlı PMU'nunkinden çok daha düşük olduğundan, cihaz nispeten ucuzdur ve kurulumu kolaydır.

FDR, bir analogdan dijitale dönüştürücü kullanarak çıkışın voltaj sinyalinin küçültülmüş bir versiyonunu hızla örnekleyerek (saniyede 1.440 kez) çalışır . Bu örnekler daha sonra her örnek için voltaj sinyalinin anlık faz açısını hesaplayan yerleşik bir dijital sinyal işlemcisi aracılığıyla işlenir . Cihaz daha sonra 100 ms aralıklarla voltaj açısını, frekansı ve voltaj büyüklüğünü hesaplar. Her ölçüm, GPS sistemi tarafından sağlanan bilgiler kullanılarak zaman damgalanır ve ardından işleme ve depolama için FNET/GridEye sunucusuna iletilir. FDR'den elde edilen frekans ölçümleri ± 0,0005 Hz aralığında doğrudur ve açı doğruluğu 0,02 dereceye ulaşabilir.

Bir FDR yalnızca bir elektrik prizi, Ethernet bağlantı noktası ve gökyüzünün bir görünümünü (GPS anteni için) gerektirir. Böylece FDR'ler, trafo merkezleri, ofisler ve hatta özel konutlar dahil olmak üzere neredeyse her yere kurulabilir.

Sistem mimarisi

Şu anda FNET/GridEye, çoğu Kuzey Amerika elektrik şebekesinde kurulu olan 300'den fazla FDR'den veri toplamaktadır. Bu birimlerin yaklaşık 70'i dünyadaki diğer en büyük 30 şebekede yer almaktadır.

FDR'ler, ölçümlerini İnternet üzerinden Tennessee Üniversitesi ve Oak Ridge Ulusal Laboratuvarında bulunan fazör veri yoğunlaştırıcılarına (PDC'ler) iletir. Bu PDC'ler günde 4 GB'den fazla fazör verisi toplar. PDC'ler ayrıca verileri, verilerin neredeyse gerçek zamanlı analizini gerçekleştiren bir uygulama sunucusuna iletir. Analiz uygulamalarına örnekler aşağıda verilmiştir.

Uygulamalar

FNET/GridEye platformu kullanılarak çeşitli uygulamalar geliştirilmiştir. Bazıları neredeyse gerçek zamanlı olarak çalışır, bazıları ise çevrimdışı analiz için kullanılır.

Olay algılama ve konum

Bir güç sisteminde büyük miktarda yükün veya oluşumun ani eklenmesi veya çıkarılması, frekansta değişikliklere yol açar. Örneğin, bir jeneratör tetiklemesi frekansta bir düşüşe neden olurken, yük atma frekansta bir artışa neden olur. Frekanstaki değişiklik, devreye giren jeneratörün boyutu veya atılan yük miktarı ile orantılıdır. Bu değişiklikler ızgara boyunca hem uzayda hem de zamanda yayılır. Her bir FDR'nin coğrafi konumu ve her ölçümün zamanı bilindiğinden, bu olayların hem boyutunu hem de yerini tahmin etmek mümkündür.

görselleştirme

FDR verileri, sezgisel animasyonlar aracılığıyla güç sistemi olaylarını "tekrar oynatmak" için kullanılabilir. Bu amaçla hem frekans hem de açı verileri kullanılabilir.

Salınım algılama

Güç sistemi salınımları, bazılarının belirgin bir nedeni olmamasına rağmen, jeneratör arızaları, yük atma veya arızaların sonucu olarak ortaya çıkabilir. Bu tür salınımlar, hızlı ve yeterince sönümlenmeleri koşuluyla genellikle zararlı değildir. FNET/GridEye, salınımları tespit etmek ve gerçek zamanlı uyarılar sağlamak için hem faz açısı hem de frekans verilerini kullanır.

Alanlar arası salınım mod analizi

Bir salınım tespit edildiğinde, sistem çok kanallı matris kalem tekniğini kullanarak mod analizi yapabilir . Bu analiz, baskın salınım modlarını ortaya çıkarır ve elektrik şebekesinin hangi bölümlerinin birlikte salınım eğiliminde olduğunu gösterir. Son çalışmalar, çok değişkenli deneysel mod ayrıştırma yöntemleri gibi çok kanallı mod analizi için bazı zaman-frekans analiz yöntemlerinin yararlı olduğunu göstermiştir.

Çevrimiçi yolculuk algılama

Hat açma, güç sistemindeki genel rahatsızlıklardan biridir. İletim hatlarının kesintiye uğraması sistemin frekans ve gerilim kararlılıklarını etkiler. FNET sistemindeki ölçüm verileri kullanılarak hat açma olayları doğru ve verimli bir şekilde tespit edilebilir. Mevcut proje, öncelikle, çevrimiçi hat gezisi algılamasını gerçekleştirmek ve müşteriler için otomatik uyarı bildirimi sağlamak için profesyonel bir hat yolculuğu adaptörünün tasarımına odaklanmaktadır.

Şebeke dışı/ada tutma algılama

Kuzey Amerika elektrik şebekelerinde konuşlandırılmış FDR'ler tarafından elde edilen ölçüm verilerine dayanarak, bir ada tespit yöntemi önerilmiş ve uygulanmıştır. Bu yöntem, kritik elektrik yüklerini izler ve bu yüklerin şebeke içi işletimden ada işletimine geçişini ve ayrıca adalamadan şebeke içi işletime geçişi tespit eder.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ FNET Web Sitesi
  2. ^ Phadke, AG; Thorp, JS, "Fazör Ölçümlerinin Tarihçesi ve Uygulamaları", Güç Sistemleri Konferansı ve Sergisi, 2006 . PSCE '06. 2006 IEEE PES, cilt, no., s.331-335, 29 Ekim 2006-Kasım. 1 2006.
  3. ^ "PMU Kurulumu ve Bakımına İlişkin Ankete NASPI Yanıtları Özeti" . Arşivlenmiş orijinal 2011-07-27 tarihinde . 2010-05-29 alındı .
  4. ^ a b c Zhian Zhong; Chunchun Xu; Billian, BJ; Li Zhang; Tsai, S.-JS; Conners, RW; Centeno, VA; Phadke, AG; Yilu Liu; , "Güç sistemi frekans izleme ağı (FNET) uygulaması", Güç Sistemleri, IEEE İşlemleri , cilt 20, no.4, s. 1914-1921, Kasım 2005.
  5. ^ NSF Ödülü Bilgileri
  6. ^ Gardner, RM; Wang, JK; Yilu Liu, "Geniş alan ölçümlerini kullanarak güç sistemi olay yeri analizi," Güç Mühendisliği Topluluğu Genel Toplantısı, 2006 . IEEE , cilt, no., s.7 s., 0-0 0
  7. ^ a b Y. Zhang, P. Markham, ve diğerleri , "Geniş Alan Frekans İzleme Ağı (FNET) Mimarisi ve Uygulamaları", IEEE Trans. Akıllı Şebeke üzerinde , cilt. 1, hayır. 2, Eylül 2010, s. 159-167.
  8. ^ Sen, Shutang; Guo, Jiahui; Kou, Gefei; Liu, Yong; Liu, Yilu (1 Mayıs 2016). "Çok değişkenli ampirik mod ayrışması kullanılarak geniş alan ortam ölçümlerine dayalı salınım modu tanımlaması" . Elektrik Güç Sistemleri Araştırması . 134 : 158–166. doi : 10.1016/j.epsr.2016.01.012 .
  9. ^ Sen, Shutang; Guo, Jiahui; Wenxuan Yao; Siqi Wang; Liu, Yong; Liu, Yilu (2016). "Çok değişkenli Ampirik Mod Ayrıştırma kullanarak aşağı salınım modu tanımlama". 2016 IEEE Güç ve Enerji Topluluğu Genel Kurulu (PESGM) . s. 1–5. doi : 10.1109/PESGM.2016.7742032 . ISBN'si 978-1-5090-4168-8.
  10. ^ D. Zhou; Y.Liu; J. Dong, "Frekans tabanlı gerçek zamanlı hat açma algılama ve alarm tetikleme geliştirme", 2014 IEEE PES Genel Toplantısı, s.1-5, 27-31 Temmuz 2014
  11. ^ Z. Lin, T. Xia, Y. Ye, Y. Zhang, L. Chen, Y. Liu, K. Tomsovic, T. Bilke ve F. Wen, "Geniş alan ölçüm sistemlerinin toplu algılamaya ada tespiti için uygulanması güç sistemleri," IEEE Trans. Güç Sistemleri üzerine, cilt. 28, hayır. 2, s. 2006-2015, Mayıs. 2013.
  12. ^ J. Guo, Y. Zhang, MA Young, MJ Till, A. Dimitrovski, Y. Liu ve P. Williging, “Design and Implementation of a Real-Time Off-Grid Operation Detection Tool from a Wide-Area Measurements Perspective ”, IEEE Çev. Akıllı Şebeke, cilt 6, no.4, s. 2080-2087, 2015.

Dış bağlantılar