PMU فناوري و روش جديد براي مونيتورينگ وضعيت سيستمهاي قدرت

يكي از مهمترين اجزاء يك سيستم مدرن مديريت انرژي در شركتهاي برق فرآيند تخمين حالت سيستم قدرت براساس اندازه گيري كميات آن در زمان واقعي مي باشد

. حالت سيستم قدرت براساس مجموعه ائي از مقادير مولفه مثبت ولتاژ كه از شينهاي شبكه بطور همزمان تهيه ميشوند تعريف مي گردد.

فناوري تخمين حالت كه در حال حاضر استفاده ميگردد در سال

1960 ايجاد شده و بر اساس كميات اندازه گيري شده غيرسنكرون عمل مي نمايد. براي تخمين حالت سيستم مي بايد تعداد زيادي معادلات غير خطي بصورت بهنگام حل شوند. اما بواسطه نرخ پائين اسكن اطلاعات و سرعت كم محاسبات، فناوري حاضر قادر به تهيه اطلاعات بهنگام درباره وضعيت ديناميكي سيستم قدرت نمي باشد.

يكي از راه حلهاي آينده براي مونيتورينگ زمان حقيقي شبكه هاي قدرت، سيستم

PMU (Phasor Measurement Units) مي باشد كه با كمك سيستم GPS سيگنالهاي زماني بسيار دقيقي از اطلاعات شبكه هاي قدرت را جمع آوري و استفاده مي نمايد. گيرنده ماهواره ائي GPS اطلاعات دقيقي از وضعيت ولتاژ سه فاز پستها و جريان خطوط، ترانسفورماتورها و بارها را جمع آوري و در اختيار PMU قرار ميدهد. براساس اين اطلاعات، مؤلفه مثبت ولتاژ و جريانها در لحظه زماني اندازه گيري بطور دقيق در مقياس ميكروثانيه محاسبه شده و بدينوسيله زاويه فاز آنها استخراج مي گردد.

GPS

 سيستمي است كه از 24 ماهواره واقع در 6 مدار تشكيل شده كه حدودا" در فاصله 10000 مايلي از سطح زمين قرار دارند. موقعيت صفحه هر يك از مدارها و موقعيت ماهواره ها در مدارها بگونه اي است كه در هر لحظه و در هر نقطه از سطح زمين چهار ماهواره در ديد مي باشند و اغلب بيشتر از 6 ماهواره قابل رويت است. مكانيزم و عملكرد سيستم GPS بدين گونه است كه به هريك از سيگنالهاي اندازه گيري شده يك سيگنال زمان منتسب و همراه مي گرداند. فرمت دقيق انتساب زمان براساس استاندارد IEEE , 1344 تعريف مي شود.

اطلاعات فازوري مولفه مثبت كليه پستهائي كه به سيستم

PMU مجهز مي باشند همگي در يك سايت مركزي مناسب جمع آوري شده و براي كاربردهاي حفاظتي و كنترلي استفاده ميگردند.درحقيقت جمع آوري و پردازش اين اندازه گيريهاي سنكرون مبناي يك فناوري جديد و نسبتا" قوي را براي مونيتورينگ، حفاظت و كنترل شبكه هاي قدرت فراهم مي آورد.

نحوه ارسال و مخابره اندازه گيريهاي زماني سنكرون از كميات شبكه به بخش متمركزساز اطلاعات بسيار اساسي و حياتي مي باشد

. فناوريهاي مختلفي مانند سيستم باسيم، سيستم شبكه راديوئي، ميكروويو، تلفنهاي عمومي، تلفنهاي سلولي، سيستم ديجيتال بي سيم و تركيبي از اين فناوريها براي ارسال و مخابره اطلاعات اندازه گيري شده استفاده ميگردد. فرمت فايلهاي اطلاعات خروجي كه توسطPMU ايجاد ميشوند براساس استاندارد شماره IEEE , 1344 تعريف شده اند. استاندارد كمك مي نمايد تا مطمئن شويم كه كاربرهاي آينده كه ميخواهند از كميات فازوري اندازه گيري شده بطور سنكرون استفاده نمايند قادر خواهند بود كه به اطلاعات فازوري تهيه شده توسط PMU سازندگان مختلف دسترسي پيدا نمايند.

PMU

-

 يا فناوري اندازه گيري سنكرون كميات فازوري شبكه هاي قدرت فناوري نسبتا" جديدي مي باشد و بهمين دليل گروههاي تحقيقاتي زيادي در سطح دنيا درباره كاربردهاي آن بشرح زير فعاليت مي نمايند. تخمين و نمايش دقيق حالت سيستم قدرت در فواصل زماني معين امكان پذير بوده كه بدين ترتيب ميتوان پديده هاي ديناميكي سيستم را از يك محل مركزي مشاهده نموده و عمليات كنترلي مناسب را اعمال نمود. سيستم اندازه گيري سنكرون فازوري، فناوري كاملا" جديدي را براي تخمين حالت كل سيستم قدرت فراهم آورده است. با استفاده از فناوري جديد اكثر تاخيرهاي ذاتي كه در روشهاي تخمين حالت موجود وجود دارند از بين رفته و شركتهاي برق قادر به تحليل ديناميكي و استاتيكي حوادث شبكه در زمان حقيقي خواهند بود.

-

- بهبود توانائي تحليل وضعيت سيستم پس از وقوع خطا، چرا كه موقعيتهاي لحظه اي دقيقي از رفتار سيستم را ميتوان از طريق GPSفراهم نمود. بعنوان مثال وضعيت كليدها، توان عبوري در خطوط مهم، دامنه ولتاژ شينهاي بحراني، توان خروجي ژنراتورهاي مهم و… همگي استفاده مي شوند تا براساس آنها استراتژي كنترل و بهره برداري شبكه در مواقعي بحراني، استخراج شود. حفاظت پيشرفته بر اساس اندازه گيري سنكرون كميات فازوري امكان پذير خواهد بود. بعنوان مثال سيستم سنتي حفاظت خط مبتني بر اندازه گيري كميات دريك طرف خط براي تشخيص خطا مي باشدو براي خطوط بحراني با سنكرون نمودن اندازه گيريهاي دوطرف خط توسط روشهاي غيرمستقيم يك سيستم حفاظتي ديفرانسيل براي تشخيص خطا بوجود مي آورند كه از مطمئن ترين نوع حفاظت ميباشد. درحاليكه در آينده سيستم PMU قادرخواهد بودكه سيستم حفاظت ديفرانسيل را بسادگي ايجاد نمايد و بدين وسيله ميزان خسارات وارده به سيستم قدرت بواسطه وقوع خطاها را كاهش دهد.

يك نمونه از كاربرد اندازه گيري فازوري كميات براي اهداف حفاظتي در رله هاي تطبيقي

out of step مي باشد. با استفاده از اندازه گيري زاويه فاز نقاط مهم شبكه در زمان حقيقي و بكمك مفهوم پايداري گذرا ميتوان رله هايout of step بهبود يافته ائي طراحي نمود. آزمايشهاي ميداني چنين رله هائي در شبكه هاي فلوريدا – جورجيا اجرا شده و نتايج اميدوار كننده اي را نشان داده است. همچنين مشابه چنين طرحي نيز در شركت برق فرانسه (EDF) در دست اجرا مي باشد.

- كنترلهاي پيشرفته براساس فيدبك راه دورامكانپذير بوده كه عملكردسيستم رابهبود خواهد بخشيد.

منبع

: ABB Review 1/2001