واحدهای اندازه گیری فازور (PMU)
به روز رسانی شده در ۱۴۰۳/۱۱/۱۴ زمان مطالعه 10 دقیقهواحدهای اندازه گیری فازور (PMUs) دستگاه هایی هستند که تخمین های فازورهای هماهنگ، فرکانس و نرخ تغییر فرکانس (ROCOF) را ثبت و ارسال می کنند. فازورهای مشاهده شده هم اندازه و هم زاویه فاز امواج الکتریکی را نشان می‌دهند که در شبکه برق جریان دارند. یک منبع زمانی معمول برای همگام سازی چند فازور استفاده می شود و اندازه گیری حاصل به عنوان سنکروفازور نامیده می شود.
نمایش تمام سازندگان واحدهای اندازه گیری فازور (PMU).
سنکروفازورها در بازه های زمانی محدودی ثبت می شوند که فرکانس و ROCOF از آن محاسبه می شود. PMU می تواند یک دستگاه مستقل باشد یا ممکن است در تجهیزات دیگری مانند یک رله حفاظتی ادغام شود. آنها در پست های محلی مستقر می شوند و توزیع برق را نظارت می کنند. آنها ورودی به یک ابزار آگاهی موقعیتی معروف به سیستم نظارت بر منطقه وسیع (WAMS) را ارائه می دهند یا در یک سیستم SCADA برای برنامه های نظارت، اندازه گیری و کنترل ادغام می شوند.
سنکروفازورها
اصطلاح سنکروفازور به اندازه‌گیری‌های فازور همگام گرفته شده توسط PMU اشاره دارد، اگرچه ممکن است برای توصیف خود دستگاه نیز استفاده شود. فازور یک شکل موج AC است که می‌توان آن را با یک تابع سینوسی که دامنه (X m )، فرکانس زاویه‌ای (ω) و فاز اولیه (θ) با زمان ثابت هستند نشان داد. دامنه ولتاژ یا جریان rms را توصیف می کند. یک منبع زمانی رایج مانند سیستم موقعیت‌یابی جهانی (GPS) برای همگام‌سازی بردارهای فازور با توجه به زمان جهانی هماهنگ (UTC) استفاده می‌شود.
اهمیت سنکروفازور دو چندان است. ادغام PMU در یک WAMS امکان تجسم توزیع توان را در چندین گره در یک شبکه برق در زمان واقعی فراهم می کند. مسائل مربوط به دقت زمان ناشی از تأخیر شبکه، تفاوت های منطقه زمانی و زمان پردازش داده ها را می توان اصلاح کرد زیرا هر اندازه گیری به UTC مربوط می شود.
ثانیاً، سیستم های قدرت به ندرت توان را با فرکانس اسمی انتقال می دهند. سنکروفازورها فرکانس واقعی سیستم را در زمان اندازه گیری که از آن زاویه فاز و ROCOF استنباط می شود، در نظر می گیرند. این اندازه‌گیری‌ها در سیستم‌های قدرت AC مهم هستند، زیرا توان از زاویه فاز ولتاژ بالاتر به ولتاژ پایین‌تر جریان می‌یابد و تفاوت بین این دو به جریان برق مربوط می‌شود. اختلاف زاویه فاز بزرگ نشان‌دهنده افزایش تنش استاتیکی است و ممکن است برای شناسایی ناپایداری شبکه برق مورد استفاده قرار گیرد، که سپس می‌توان آن را اصلاح کرد.
استانداردها
IEEE استانداردهای IEEE Std C37.118.1-2011 و اصلاحیه آن IEEE Std C37.118.1a-2014 را برای تعریف الزامات اندازه گیری و تست های انطباق برای PMU هایی که در حالت ثابت و همچنین در شرایط دینامیکی کار می کنند، توسعه داد.
IEEE Std C37.118.1-2011 : این استاندارد اندازه گیری سنکروفازور، فرکانس و ROCOF را تحت شرایط حالت پایدار و پویا و همچنین الزامات انطباق و روش های ارزیابی تعریف می کند.
IEEE Std C37.118.1a-2014 : این استاندارد اصلاحیه IEEE Std C37.118.1-2011 است که محدودیت‌های اندازه‌گیری فرکانس و ROCOF را حذف می‌کند، اختلاف بین تست‌ها و اندازه‌گیری‌های تأخیر را تصحیح می‌کند، و تست‌های رمپ را برای اطمینان از تکرارپذیری نتایج هنگام eval اصلاح می‌کند. PMU با فیلترهای ضد آلیاسینگ.
کلاس های عملکرد: IEEE Std C37.118.1-2011 دو کلاس عملکرد را تعریف می کند:
کلاس P با زمان پاسخ سریعتر تعریف می‌شود و نیازی به فیلتر صریح ندارد. آنها برای کاربردهای حفاظتی طراحی شده اند که در آن زمان پاسخ سریعتر حیاتی است.
کلاس M با گنجاندن فیلترهای ضد آلیاسینگ تعریف می شود که زمانی مورد نظر هستند که اندازه گیری ممکن است تحت تأثیر نامطلوب سیگنال های مستعار قرار گیرد. زمان پاسخگویی در ازای دقت بیشتر که ممکن است برای اندازه‌گیری‌های تحلیلی مورد نیاز باشد، به خطر می‌افتد.
انطباق با هر یک از کلاس های عملکرد به سادگی نشان می دهد که دستگاه حداقل الزامات را برآورده می کند و تضمین نمی کند که دستگاه برای یک برنامه خاص مناسب است. PMU ها را می توان بر اساس کلاس عملکرد مربوطه خود فیلتر کرد، اما باید بر اساس الزامات برنامه مورد نظر انتخاب شود.
دقت اندازه گیری
پارامترهای زیر نشان دهنده دقت دستگاه است.
خطای ROCOF (RFE) : ROCOF اولین مشتق تابع فرکانس است. مقدار تغییر فرکانس نسبت به زمان را توصیف می کند و می تواند با تابع df/dt بیان شود. اهمیت ROCOF این است که بینش دقیقی در مورد کاهش بار، اختلالات برق و از دست دادن شبکه در زمان واقعی می دهد. ROCOF ممکن است با واحدهای هرتز بر ثانیه بیان شود و ممکن است خطای 0.44 ± هرتز بر ثانیه برای یک PMU کلاس P که در شرایط حالت پایدار کار می کند تجاوز نکند.
خطای برداری کل (TVE) : TVE عبارتی است که تفاوت بین مقادیر نظری و مقادیر تخمینی دامنه، فاز و فرکانس را توسط دستگاه مورد آزمایش کمیت می‌کند. این به عنوان جذر اختلاف مجذور بین سنکروفازورهای نظری و تخمینی نسبت به بزرگی سنکروفازور نظری تعریف می شود و به صورت درصد بیان می شود.
دقت PMU تا حد زیادی به منبع زمانی ادغام شده در دستگاه و فرکانس اسمی شکل موجی که اندازه گیری می شود بستگی دارد. خطای تایمر 1 میکرو ثانیه مربوط به خطای فاز 0.022 درجه برای سیستم 60 هرتز و 0.018 درجه برای سیستم 50 هرتز است. منبع زمانی و رویداد برچسب‌گذاری زمانی باید زمان قابل ردیابی به UTC را با دقت کافی فراهم کند تا الزامات انطباق را برآورده کند و TVE، خطای فرکانس (FE) و RFE را در محدوده‌های لازم حفظ کند.
منبع