Synchrofazory i nowy model systemu energetycznego pomogą zapobiegać awariom

Synchrofazory i nowy model systemu energetycznego pomogą zapobiegać awariom

Naukowcy z North Carolina State University opracowali koncepcję, w której pomiary systemu energetycznego o wysokiej rozdzielczości, dotyczące również synchrofazorów, mogą być efektywnie wykorzystane do stworzenia niezawodnych modeli dużych systemów energetycznych, które pomogą utrzymać je w dobrej kondycji.

Synchrofazory to zaawansowane technologicznie urządzenia, które z ogromną szybkością mierzą i przekazują dane o różnych złożonych zjawiskach zachodzących w systemach energetycznych. Rejestrowanie tych danych realizowane jest przez urządzenia do pomiaru fazorów (PMU).

„PMU można porównać do kamer nadzorujących, które stale monitorują złożona dynamikę grup ludzi w zatłoczonych miejscach i wskazują jak różni ludzie reagują i wchodzą w interakcje ze sobą nawzajem.” – stwierdził Aranya Chakrabortty z NC State. „Odkrycie to jest ogromnym krokiem ku kierunku zrozumienia jak technologia synchrofazora może posłużyć do modelowania złożonych zachowań dowolnego dużego, geograficznie rozproszonego systemu energetycznego, w szczególności biorąc pod uwagę łączoną naturę systemu.” – dodał.

„Musimy lepiej zrozumieć jak zakłócenie pojawiające się w jednym miejscu mogą rozprzestrzenić się na cały system.” – stwierdził Chakrabortty. „Co ważniejsze, musimy zbadać czy prędkość rozchodzenia się zakłóceń jest powiązana ze sposobem w jaki połączone są elementy systemu.” – dodał.

Na przykład, podczas awarii Northeast Blackout z 2003 roku, elektrownie z Ohio i New England wydawały się działać prawidłowo. Jednakże pojawiła się znacząca rozbieżność pomiędzy tymi dwoma regionami, która przeistoczyła się w moc bierną. Rozbieżność ta spowodowała serię następujących po sobie ‘lawin napięciowych’, które spowodowały wyłączenie zasilania dla blisko 50 milionów ludzi, co kosztowało, według szacunków, od 4 do 10 miliardów dolarów. Zdarzenie to pokazało zapotrzebowanie na globalne monitorowanie systemu, a nie stosowane dotąd skupianie się na indywidualnych węzłach.

„Aby zrozumieć to jak skutki dużych zakłóceń mogą rozchodzić się w północnoamerykańskim systemie energetycznym, potrzebujemy niezawodnych i rygorystycznych modeli, które będą w stanie uchwycić dynamikę różnych klastrów oraz to jak ona ewoluuje gdy są one połączone wzajemnie w cały system.” – powiedział Chakrabortty. „Tradycyjne metody pomiaru w systemach energetycznych są zbyt wolne przez co niezdolne do wychwycenia tej dynamiki, która może zasadniczo zmieniać się w przeciągu ułamków sekund. Dzięki technologii synchrifazorowej dziś takie modele są możliwe.” – dodał.

Chakrabortty wraz ze współpracownikami opracowali koncepcję tworzenia takich modeli, które wykorzystują synchrofazory umieszczone w określonych miejscach. Podejście to umożliwia również identyfikowanie wzajemnych połączeń klastrów poprzez porównywanie pomiarów PMU z różnych punktów systemu.

„Gdy już zamodelowałeś klastry i określiłeś ich połączenia, nasz algorytm umożliwia ci modelowanie zachowań klastrów w ramach większego systemu w kontekście dużych zakłóceń.” – stwierdził Chakrabortty. „Pokazujemy również jak optymalnie rozmieścić PMU w węzłach tak, by wydobyć maksimum użytecznych informacji.” – dodał.

„Nasze modele zawierają dużo informacji, ale są wciąż łatwe do obliczania.” – powiedział Chakrabortty. „Pomogą operatorom systemu energetycznego śledzić i antycypować globalną kondycję dowolnego rozproszonego systemu energetycznego w czasie rzeczywistym, dzięki czemu możliwe będzie w przyszłości zapobieżenie takim katastrofom jak ta w 2003 roku. Nasze badania prowadzą do całkowicie nowej wizji monitorowania i kontrolowania północnoamerykańskiej sieci, która z każdym dniem staje się coraz droższa i bardziej chaotyczna.” – dodał.

(lk)