Hvor opstår strømstød i et elnet? – Fysik verden

Hvor opstår strømstød i et elnet? – Fysik verden

Tidsstempel: 28. juli 2023 kl. 8

Tre kort over Storbritannien, overlejret med cirkler og linjer, der repræsenterer det elektriske net
Den "principielle maksimale sandsynlighed" tilgang: Farvernes intensitet kvantificerer sandsynligheden for, at en knude er kilden til forstyrrelsen. Venstre og midterste paneler svarer til standardmetoden (nemlig at tage Fourier-transformationen af ​​tidsserier), og det højre panel er metoden anvendt i denne undersøgelse. Høflighed: R Delabays

En ny algoritme kan identificere, hvor en elektrisk strømstigning opstod i et elnet, hvilket potentielt gør det lettere at undgå udfald og efterfølgende udstyrsfejl langs transmissionslinjer. Algoritmen er udviklet af forskere fra University of Applied Sciences of Western Switzerland (HES-SO) og Los Alamos National Laboratory i USA, og den kræver ingen forudgående viden om nettets globale struktur for at lokalisere kilden til skadelige fænomener.

Når en komponent i et elektrisk net fungerer fejlagtigt, injicerer den et uventet signal i systemet, hvilket forårsager vedvarende periodiske forstyrrelser kendt som tvangssvingninger til at strømme gennem nettet. Disse svingninger kan vise sig som kraftudsving langs transmissionsledninger og kan have konsekvenser tusinder af kilometer fra kilden til forstyrrelsen.

Sådanne langdistanceeffekter er mulige, fordi elnet er blandt verdens største menneskeskabte systemer, bemærker Robin Delabays, en anvendt matematiker ved HES-SO's Institut for Bæredygtig Energi og studiets leder. Det europæiske net strækker sig for eksempel fra Portugal til Ukraine og fungerer som et enkelt system. Det er derfor umuligt for nogen at overvåge alle dens komponenter hele tiden.

"Da elnet er komplekse strukturer, er kilderne til sådanne forstyrrelser svære at identificere," forklarer Delabays. ”Men med den metode, vi foreslår, er vi i stand til at gøre netop dette udelukkende baseret på spændingsmålinger. Det betyder, at vi ikke behøver kendskab til det faktiske underliggende elnet.”

En sådan "systemagnosticisme" er en stor fordel, tilføjer han, da den faktiske netstruktur og parametre ændres konstant på grund af operationelle beslutninger og endda vejrforhold.

"Principeret maksimal sandsynlighed" tilgang

Forskernes model tager højde for tilfældige strøm-flow-udsving, der er naturligt til stede i transmissionsledninger, og bruger dem til at bestemme det sæt af parametre, der er nødvendige for at finde den mest sandsynlige oprindelse af en tvungen oscillation. Ved at bruge denne "princippet maksimale sandsynlighed"-tilgang var Delabays og kolleger i stand til at identificere kilden til oscillationen i historiske amerikanske transmissionssystemdata registreret under kendte forcerede oscillationshændelser.

"Den algoritmiske del per se er ret standard,” forklarer Delabays. "Vi løser et mindste kvadratisk problem ved en indvendig punktmetode. Vores vigtigste bidrag var at være i stand til at omskrive optimeringsproblemet på en sådan måde, at vi kan slippe af med en masse ulineariteter i systemet.”

Arbejdet kan hjælpe med at afbøde tvangssvingninger i fremtidige elnet til vedvarende energi, hvor sådanne kan være en væsentlig kilde til infrastruktursvigt og strømafbrydelser, siger han. "Den hellige gral for os ville være at være i stand til at anvende vores metode i realtid på måledata og at identificere en enhed (typisk en transformer), der i øjeblikket ikke fungerer," siger han. Fysik verden. "Vores mål her ville være at give tidlige advarsler til netoperatører og at være i stand til at lokalisere kilden til disse advarsler."

Delabays siger, at det næste skridt vil være at få adgang til data for yderligere forstyrrelseshændelser, som kilden er blevet identificeret for, og bruge dette til at bekræfte gyldigheden af ​​metoden. Derefter håber han og hans kolleger at anvende algoritmen på historiske måledata, for hvilke den faktiske forstyrrelseskilde er ukendt. "Den anden forbedring, vi forestiller os, er at udnytte den viden, vi har om elnettet generelt," siger Delabays. "Vi ved ikke alt om et net, men der er mange ting, vi ved, og som vi ikke udnytter i øjeblikket. For eksempel vil nye elledninger ikke opstå fra den blå luft, så selvom vi ikke ved, om en eksisterende linje er aktiv eller ej, ved vi, hvornår to busser ikke er fysisk forbundet.”

Teknikken er beskrevet i PRX energi.

Tidsstempel:

Mere fra Fysik verden