اختلاف زاوية الطور الكهربائي الناجم عن انحراف التردد PMU

الغرض من اختلاف زاوية الطور الكهربائي الناجم عن انحراف التردد PMU

أصبحت وحدة قياس الطور المتزامن (PMU) ونظام قياس المنطقة الواسعة (WAMS)، والتي يمكن أن توفر قياسات السعة وزاوية الطور بتردد عالٍ (حتى 100 هرتز) وتأخير منخفض، وهي وسيلة مهمة للمراقبة الديناميكية في أنظمة الطاقة الكهربائية، وذلك استناداً إلى نظام (PMU / WAMS)، كما تم اقتراح سلسلة من التطبيقات المتقدمة، وذلك مثل تقدير الحالة وتحديد المعلمة ومراقبة التذبذب ومراقبة الاستقرار وحماية المنطقة الواسعة، كما اكتشاف الخطأ والموقع.

لذلك؛ فإن دقة قياس (PMU) هي أساس التطبيقات المتقدمة المذكورة أعلاه، ومع ذلك قد تواجه بيانات وحدة إدارة المشروع مشكلات في الجودة، خاصة بيانات زاوية المرحلة، كما يمكن تقسيم مصادر أخطاء بيانات زاوية طور (PMU) إلى ثلاث فئات، بحيث تنتج إحداها عن خطأ في البيانات الذي تسببه وحدة (PMU)، والذي يرجع أساساً إلى الجهد ومحول التيار الكهربائي النتائج الثانية من خوارزمية طور (PMU).

أما الأخير هو الخطأ الناجم عن مزامنة إشارة (PMU)، والذي يرجع أساساًَ إلى مشاكل التوقيت والنظام في المواعيد المحددة (مثل فشل GPS / BDS، أو هجوم انتحال إشارة GPS / BDS) أو تلف المكونات الإضافية لنظام تحديد المواقع العالمي / BDS أو انحراف التردد الكهربائي الداخلي)، وبالنسبة إلى النوعين الأولين من الأخطاء؛ فإنه كان هناك العديد من الخوارزميات وطرق التعويض لتقليل الأخطاء، وبالنسبة للخطأ الأخير الناجم عن المزامنة؛ هناك عدد قليل نسبياً من الأبحاث.

كما تجدر الإشارة إلى أنه نظراً لأن مزامنة (PMU) تعتمد على (GPS / BDS 1pps)، وهي إشارة النبضة الثانية و (CO) الداخلي، خاصةً عندما تكون إشارة توقيت (GPS / BDS) دقيقة؛ فإن انحراف التردد لـ (CO) (FDCO) له تأثير ضئيل على مزامنة (PMU)، وعلاوة على ذلك، إذا كانت إشارة التوقيت المتزامنGPS)  BDS) غير دقيقة؛ فإن التأثير الناتج عن (FDCO) سيكون ضئيلاً.

ومع ذلك؛ فإن التأثير الناتج عن انحراف إشارة التوقيت سوف يتراكم وقد ينتج عنه وقت غير دقيق، مما سيؤثر بشكل خطير على جودة (PMU) بيانات زاوية المرحلة، في هذا الصدد؛ أثبت بشكل تجريبي أنه عندما يتم انتحال مستقبل (GPS / BDS) في حالة ثابتة؛ فإن انحراف التوقيت لإشارة (GPS / BDS) سوف يتسبب في انحراف زاوية الطور المقاسة في وحدة (PMU)، أُستنتج وحلل تأثير انحراف توقيت القمر الصناعي على قياس بيانات (PMU) في ظل ظروف ثابتة وديناميكية من منظور نظري.

جودة الـ PAD وبيان المشكلة الحقيقية

يقدم هذا القسم نموذجاُ للخط ومشكلة بيانات وحدة إدارة المشروع المقاسة.

خصائص (VPAD) مقابل الطاقة النشطة: في هذا القسم الفرعي، يتم اشتقاق خصائص (VPAD) إلى الطاقة النشطة بناءً على نموذج تدفق طاقة التيار المستمر، والذي يستخدم على نطاق واسع في حساب تدفق الطاقة لنظام النقل، وبالنظر إلى الخط (mn)، يظهر النموذج المكافئ من النوع للخط في الشكل التالي (1)، حيث يمثل (Z = R + jX)، وهي الممانعة المكافئة للخط ويمثل (Y = G + jB)، بحيث يمثل القبول المكافئ للخط.

في الحالة العادية، ومن خلال تجاهل الحساسية المتوازية للخط؛ فإن القوة النشطة على الخط تطابق:

حيث إن (Δθmn = Um -Un)، ونظراً لأن (Um≈Un≈UN) و (R≪X) لخط الجهد العالي؛ فإنه يمكن تبسيط المعادلة السابقة باستخدام توسع تايلور (أو يُشار إليه كنموذج تدفق طاقة التيار المستمر)، وذلك عند (Δθmn = 0) على النحو التالي:

وهكذا وبمجرد أن يكون القياس دقيقاً؛ فإنه يمكن الحصول على المعادلة التالية بناءً على نموذج تدفق طاقة التيار المستمر:

كما توضح المعادلة السابقة أنه في الحالة العادية؛ فإنه يتغير فرق زاوية طور الجهد بين طرفي الخط وفقاً للقدرة النشطة المرسلة (Pmn)، لكن النسبة (Δθmn / Pmn) لن تتغير تقريباً.

مشاكل في البيانات المقاسة: بالنسبة لخط نقل بطول (220) كيلو فولت، (11.34) كم في شبكة الطاقة الشمالية الغربية في الصين (مع المعطيات غير المتصلة: R = 0.453Ω ، X = 3.435Ω ، Y = 4.04 × 10 -5 S)، وكذلك بيانات (PMU) المقاسة في كلا الطرفين، بما في ذلك أطوار الجهد والتيار والقدرة النشطة، موضحة في الرسم (2 ، 3) المقاييس (Δθmn / Pmn و X / U2N)، والتي تم الحصول عليها من بيانات وحدة إدارة المشروع والمفاعلة غير المتصلة، وهي موضحة في الشكل التالي (4).

في الشكل السابق (2)، لم يتغير الجهد والسعة الحالية لكلا التفرعين تقريباً، كما يتغير الجهد والزاوية الحالية لكلا الناقلين بنفس المعدل تقريباً، مما يعني انحراف التردد في إشارة التيار والجهد الكهربائي، لكن التغييرات لن تؤثر على قيمة (VPAD)، وبسبب نفس معدل تغيير زاوية الجهد لكلا الطرفين، وفي الشكل السابق (3)، تفي قياسات القدرة النشطة والمتفاعلة عند طرفي الخط بعلاقة فقد قدرة الخط، وبالتالي يمكن الاعتماد عليها.

ومع ذلك؛ فإن الانحراف بين (Δθmn / Pmn) المقاس و (X / U2N) لا يمكن إهماله، كما هو مبين في الشكل السابق (4)؛ فإن (Δθmn / Pmn) المقاس له اتجاه معاكس مع (X / U2N) وهو ما لا يُطابق الشكل (3)، وبالتالي وبالنظر إلى أن القدرة النشطة موثوقة، قد يكون هناك انحراف ثابت في فرق زاوية طور الجهد، وذلك كما هو مذكور بالمراجع، وبالإضافة إلى ذلك ونظراً لصحة بيانات القياس الأخرى، من المحتمل أن يكون سبب الانحراف تزامن الوقت، وخاصة (FDCO) عند فقدان إشارة (GPS / BDS).

عرض المشكلة: في هذه الدراسة؛ فإن الهدف هو اكتشاف بيانات (VPAD) غير الطبيعية التي تسببها (FDCO) عند فقد إشارة (GPS / BDS)، لذلك يجب تحليل خصائص بيانات (VPAD) في حالة وجود (FDCO) وفقدان إشارة (GPS / BDS)، كما ويجب اقتراح طريقة الكشف عن (FDCO).

وأخيراً؛ فإنه في حالة وجود (FDCO) وفقدان إشارة (GPS / BDS)، يتم تحليل خصائص قياس (PMU VPAD) بشكل مستفيض، كما وتقترح طريقة الكشف عن بيانات (VPAD) غير الطبيعية التي تسببها (FDCO)، وذلك بناءً على العلاقة بين تغيير بيانات القياس وتكرار (CO)، بحيث يتم تحليل خصائص تأثير (FDCO)، مما يشير إلى أن بيانات (VPAD)، كما ستتغير بسرعة (ω = −Δfco / fco ∗ 2πf0)، سواء (fco) كبير أو صغير.

وبعد ذلك، تم اقتراح طريقة كشف مناسبة للكشف عن توفر البيانات التي تم تحميلها بعد فقدان إشارة (GPS / BDS)، وذلك عندما تكون (FDCO) ثابتة، كما أنه ليست هناك حاجة إلى الكثير من المعلومات باستثناء المفاعلة غير المتصلة (X) والبيانات المقاسة.

لذلك، وفي معظم الحالات تعمل الطريقة المقترحة بشكل جيد ومن العملي تنفيذها، وبشكل نهائي، يتم تقديم التخمينات بشأن الأسباب المحتملة لانحراف (VPAD) في البيانات المقاسة في حالة فقدان إشارة (GPS / BDS)، والتي تصف جميع احتمالات أسباب الانحراف المستمر تقريباً في بيانات (VPAD).

ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه عندما تتعرض بيانات (PMU) للهجوم من قبل عوامل أخرى، مثل مزامنة القمر الصناعي؛ فإن بيانات زاوية المرحلة ستتغير أيضاً في ضوء البيانات الإشكالية ذات الخصائص المختلفة، بحيث تحتاج طريقة الكشف إلى مزيد من الدراسة، كما ويجب تقديم الحلول المقابلة في البحث اللاحق.