PMU فناوری و روش جدید برای مونیتورینگ وضعیت سیستمهای قدرت

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: یکی از مهمترین اجزاء یک سیستم مدرن مدیریت انرژی در شرکتهای برق فرآیند تخمین حالت سیستم قدرت براساس اندازه گیری کمیات آن در زمان واقعی می‌باشد.

حالت سیستم قدرت براساس مجموعه ای از مقادیر مولفه مثبت ولتاژ که از شینهای شبکه بطور همزمان تهیه میشوند تعریف می‌گردد.

فناوری تخمین حالت که در حال حاضر استفاده میگردد در سال ۱۹۶۰ ایجاد شده و بر اساس کمیات اندازه گیری شده غیرسنکرون عمل می‌نماید. برای تخمین حالت سیستم می‌باید تعداد زیادی معادلات غیر خطی بصورت بهنگام حل شوند. اما بواسطه نرخ پائین اسکن اطلاعات و سرعت کم محاسبات، فناوری حاضر قادر به تهیه اطلاعات بهنگام درباره وضعیت دینامیکی سیستم قدرت نمی‌باشد.

یکی از راه حلهای آینده برای مونیتورینگ زمان حقیقی شبکه‌های قدرت، سیستم PMU (Phasor Measurement Units) می‌باشد که با کمک سیستم GPS سیگنالهای زمانی بسیار دقیقی از اطلاعات شبکه‌های قدرت را جمع آوری و استفاده می‌نماید. گیرنده ماهواره ائی GPS اطلاعات دقیقی از وضعیت ولتاژ سه فاز پست‌ها و جریان خطوط، ترانسفورماتور‌ها و بار‌ها را جمع آوری و در اختیار PMU قرار میدهد. براساس این اطلاعات، مؤلفه مثبت ولتاژ و جریان‌ها در لحظه زمانی اندازه گیری بطور دقیق در مقیاس میکروثانیه محاسبه شده و بدینوسیله زاویه فاز آن‌ها استخراج می‌گردد.

GPS:
سیستمی است که از ۲۴ ماهواره واقع در ۶ مدار تشکیل شده که حدودا" در فاصله ۱۰۰۰۰ مایلی از سطح زمین قرار دارند. موقعیت صفحه هر یک از مدار‌ها و موقعیت ماهواره‌ها در مدار‌ها بگونه‌ای است که در هر لحظه و در هر نقطه از سطح زمین چهار ماهواره در دید می‌باشند و اغلب بیشتر از ۶ ماهواره قابل رویت است. مکانیزم و عملکرد سیستم GPS بدین گونه است که به هریک از سیگنالهای اندازه گیری شده یک سیگنال زمان منتسب و همراه می‌گرداند. فرمت دقیق انتساب زمان براساس استاندارد IEEE , ۱۳۴۴ تعریف می‌شود.
اطلاعات فازوری مولفه مثبت کلیه پستهائی که به سیستم PMU مجهز می‌باشند همگی در یک سایت مرکزی مناسب جمع آوری شده و برای کاربردهای حفاظتی و کنترلی استفاده میگردند. درحقیقت جمع آوری و پردازش این اندازه گیریهای سنکرون مبنای یک فناوری جدید و نسبتا" قوی را برای مونیتورینگ، حفاظت و کنترل شبکه‌های قدرت فراهم می‌آورد.

 

 

نحوه ارسال و مخابره اندازه گیریهای زمانی سنکرون از کمیات شبکه به بخش متمرکزساز اطلاعات بسیار اساسی و حیاتی می‌باشد.

فناوریهای مختلفی مانند سیستم باسیم، سیستم شبکه رادیوئی، میکروویو، تلفنهای عمومی، تلفنهای سلولی، سیستم دیجیتال بی سیم و ترکیبی از این فناوری‌ها برای ارسال و مخابره اطلاعات اندازه گیری شده استفاده میگردد.

 

فرمت فایلهای اطلاعات خروجی که توسط PMU ایجاد میشوند براساس استاندارد شماره IEEE , ۱۳۴۴ تعریف شده اند. استاندارد کمک می‌نماید تا مطمئن شویم که کاربرهای آینده که میخواهند از کمیات فازوری اندازه گیری شده بطور سنکرون استفاده نمایند قادر خواهند بود که به اطلاعات فازوری تهیه شده توسط PMU سازندگان مختلف دسترسی پیدا نمایند.

PMU:
یا فناوری PMU اندازه گیری سنکرون کمیات فازوری شبکه‌های قدرت فناوری نسبتا" جدیدی می‌باشد و بهمین دلیل گروههای تحقیقاتی زیادی در سطح دنیا درباره کاربردهای آن بشرح زیر فعالیت می‌نمایند. تخمین و نمایش دقیق حالت سیستم قدرت در فواصل زمانی معین امکان پذیر بوده که بدین ترتیب میتوان پدیده‌های دینامیکی سیستم را از یک محل مرکزی مشاهده نموده و عملیات کنترلی مناسب را اعمال نمود.

 

سیستم اندازه گیری سنکرون فازوری، فناوری کاملا" جدیدی را برای تخمین حالت کل سیستم قدرت فراهم آورده است. با استفاده از فناوری جدید اکثر تاخیرهای ذاتی که در روشهای تخمین حالت موجود وجود دارند از بین رفته و شرکتهای برق قادر به تحلیل دینامیکی و استاتیکی حوادث شبکه در زمان حقیقی خواهند بود.
- بهبود توانائی تحلیل وضعیت سیستم پس از وقوع خطا، چرا که موقعیتهای لحظه‌ای دقیقی از رفتار سیستم را میتوان از طریق GPS فراهم نمود. بعنوان مثال وضعیت کلیدها، توان عبوری در خطوط مهم، دامنه ولتاژ شینهای بحرانی، توان خروجی ژنراتورهای مهم و … همگی استفاده می‌شوند تا براساس آن‌ها استراتژی کنترل و بهره برداری شبکه در مواقعی بحرانی، استخراج شود.

حفاظت پیشرفته بر اساس اندازه گیری سنکرون کمیات فازوری امکان پذیر خواهد بود. بعنوان مثال سیستم سنتی حفاظت خط مبتنی بر اندازه گیری کمیات دریک طرف خط برای تشخیص خطا می‌باشدو برای خطوط بحرانی با سنکرون نمودن اندازه گیریهای دوطرف خط توسط روشهای غیرمستقیم یک سیستم حفاظتی دیفرانسیل برای تشخیص خطا بوجود می‌آورند که از مطمئن‌ترین نوع حفاظت میباشد. درحالیکه در آینده سیستم PMU قادرخواهد بودکه سیستم حفاظت دیفرانسیل را بسادگی ایجاد نماید و بدین وسیله میزان خسارات وارده به سیستم قدرت بواسطه وقوع خطا‌ها را کاهش دهد.

یک نمونه از کاربرد اندازه گیری فازوری کمیات برای اهداف حفاظتی در رله‌های تطبیقی out of step می‌باشد. با استفاده از اندازه گیری زاویه فاز نقاط مهم شبکه در زمان حقیقی و به کمک مفهوم پایداری گذرا میتوان رله‌های out of step بهبود یافته ائی طراحی نمود. آزمایشهای میدانی چنین رله هائی در شبکه‌های فلوریدا – جورجیا اجرا شده و نتایج امیدوار کننده‌ای را نشان داده است. همچنین مشابه چنین طرحی نیز در شرکت برق فرانسه (EDF) در دست اجرا می‌باشد.
- کنترلهای پیشرفته براساس فیدبک راه دورامکانپذیر بوده که عملکردسیستم رابهبود خواهد بخشید.