電力サージは電力網のどこで発生しますか? – 物理世界

電力サージは電力網のどこで発生しますか? – 物理世界

タイムスタンプ：28年2023月8日午前00時XNUMX分

電力網を表す円と線が重ねられた英国の XNUMX つの地図
「原則最尤法」アプローチ: 色の強度によって、ノードが外乱の原因である可能性が定量化されます。 左と中央のパネルは標準的な方法 (つまり、時系列のフーリエ変換を行う) に対応し、右のパネルはこの研究で使用された方法です。 提供: R デラベイス

新しいアルゴリズムは、電力網内のどこで電流サージが発生したかを特定できるため、送電線に沿った停電やその後の機器の故障を回避しやすくなる可能性があります。 このアルゴリズムは、西スイス応用科学大学（HES-SO）と米国のロスアラモス国立研究所の研究者によって開発されたもので、有害な現象の原因を特定するためにグリッドのグローバル構造に関する事前の知識は必要ありません。

電力網のコンポーネントが誤動作すると、予期しない信号がシステムに注入され、強制振動として知られる持続的な周期的な外乱が電力網内に流れます。 これらの振動は、送電線に沿った電力変動として現れる可能性があり、妨害源から数千キロメートル離れた場所でも影響を与える可能性があります。

電力網は世界最大の人造システムのXNUMXつであるため、このような長距離への影響が可能であると観察しています。 ロビン・デラベイス、応用数学者 HES-SO 持続可能エネルギー研究所 そして研究のリーダー。 たとえば、ヨーロッパの送電網はポルトガルからウクライナまで伸びており、単一のシステムとして運用されています。 したがって、すべてのコンポーネントを常に監視することは誰にも不可能です。

「送電網は複雑な構造であるため、そのような障害の原因を特定するのは困難です」とデラベイ氏は説明します。 「しかし、私たちが提案する方法を使用すると、電圧測定のみに基づいてこれを行うことができます。 これは、実際の基礎となる電力網についての知識が必要ないことを意味します。」

実際のグリッド構造とパラメータは運用上の決定や気象条件によって常に変化するため、このような「システムにとらわれない」ことは大きな利点であると同氏は付け加えた。

「原則的最尤法」アプローチ

研究者のモデルは、送電線に自然に存在するランダムな電力潮流変動を考慮し、それらを使用して強制振動の最も可能性の高い原因を見つけるために必要なパラメータのセットを決定します。 この「原則最尤法」アプローチを使用して、Delabays らは、既知の強制振動イベント中に記録された過去の米国送電システム データから振動の原因を特定することができました。

「アルゴリズムの部分 それ自体が むしろ標準的です」とデラベイズ氏は説明します。 「最小二乗問題を内点法で解きます。 私たちの主な貢献は、システム内の多くの非線形性を取り除くことができるような方法で最適化問題を書き直すことができたことです。」

この取り組みは、将来の再生可能エネルギー送電網における強制振動を軽減するのに役立つ可能性があるが、そのような強制振動はインフラの故障や停電の重大な原因となる可能性がある、と同氏は言う。 「私たちにとっての最終目標は、私たちの方法を測定データにリアルタイムで適用し、現在故障しているデバイス (通常は変圧器) を特定できるようになることです」と彼は言います。 物理学の世界。 「ここでの私たちの目標は、送電網運営者に早期警告を提供し、警告の発信元を特定できるようにすることです。」

デラベイズ氏は、次のステップは、発生源が特定されている追加の撹乱事象のデータにアクセスし、これを使用して方法の有効性を確認することであると述べている。 その後、彼と彼の同僚は、実際の外乱源が不明な過去の測定データにこのアルゴリズムを適用したいと考えています。 「私たちが考えているもう XNUMX つの改善は、電力網全般について私たちが持っている知識を活用することです」と Delabays 氏は言います。 「私たちはグリッドについてすべてを知っているわけではありませんが、知っていて現在活用していないことがたくさんあります。 たとえば、新しい送電線は何もないところから実現するものではないため、既存の送電線がアクティブかどうかはわからなくても、XNUMX つのバスが物理的に接続されていないときはわかります。」

技術はに記載されています PRXエネルギー.

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