廣域監測系統 (WAMS)

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近年來，為滿足日益增長的電力需求以及構建可靠高效的電力系統的需要，電網經歷了顯著的變化。在電網演變過程中，許多技術被整合到電網中，並將其命名為智慧電網。智慧電網的一項此類技術是廣域監測 (WAM)，其目的是提高電網的可靠性、效率、彈性和可持續性。

廣域監測系統或WAMS的主要功能是使電網現代化，並避免電力中斷和停電。本章將詳細介紹WAMS及其組成部分和優勢。

什麼是廣域監測系統？

廣域監測 (WAM) 系統是一種先進技術，用於將現有電網升級到智慧電網。它使電力輸送系統現代化，避免停電和嚴重中斷。

WAM本質上是一種同步相量技術，它採用同步測量來監測和評估電網的狀態。之所以稱為廣域監測，是因為其作用範圍覆蓋廣闊的地理區域。

WAM系統使用智慧感測器來收集關於電網執行的同步時間資料。為此，它使用高速通訊系統，每秒可以報告25-50次電力系統資料。

為什麼我們需要廣域監測系統？

在智慧電網中，互聯多個電網帶來的日益複雜的技​​術問題，產生了對廣域監測系統的需求。這是因為傳統的監測技術基於區域性和延遲的資料通訊，這可能導致現代電網管理效率低下。

在智慧電網中採用廣域監測系統的原因如下：

• 它能夠快速有效地檢測和響應故障和擾動，從而提高可靠性。
• 它提供有關電網執行的即時資料，有助於更好地管理電網。
• 透過快速檢測和隔離故障和擾動，它減少了故障和擾動對系統的影響。
• 透過整合可再生能源資源，它提高了電網的可持續性。

WAMS的主要組成部分

廣域監測系統 (WAMS) 的主要組成部分如下圖所示：

這裡解釋了廣域監測系統各個組成部分的功能：

相量測量單元 (PMU)

它是一種用於廣域監測系統的裝置，用於測量流經電網的電波，並即時提供其資料，例如電壓、電流和頻率。因此，PMU用於透過收集電網的電力流量資料來提供電力流量研究的基於時間的表示。因此，PMU的輸出被稱為時間戳記：電網的快照。PMU由GPS接收器和基於微處理器的裝置（如繼電器、故障記錄器等）以及用於將PMU資料傳輸到相量資料集中器的通訊系統組成。

相量資料集中器 (PDC)

PDC是用於收集許多PMU測量的電引數的系統。它負責收集PMU捕獲的大量相量資料，對其進行關聯，並將其作為單個數據流饋送到其他應用程式。

資料歷史記錄器

這些是WAMS中提供的系統，用於獲取同步相量資料並保持其順序排列。

資料視覺化應用程式

這些是基於圖形介面的應用程式，用於向控制室操作員顯示資料，以識別電網狀況和問題。

通訊系統

它是廣域監測系統的核心支柱。由於PMU分佈在廣域電網中進行即時監控，它由光纖鏈路組成，用於將這些PMU連線到變電站交換機或路由器。

控制中心

這些是具有先進軟體和工具來分析電網並採取補救措施的設施。

WAM系統中的測量

廣域監測系統利用GPS衛星訊號對來自分佈在電網中的相量測量單元 (PMU) 的資料進行時間同步。然後，將這些即時相量資料傳送到控制中心，從而提供有關電網狀況的動態資訊。這有助於控制室操作員採取糾正措施以提高電網可靠性。

此電網資料還可以從電網的不同變電站流式傳輸到中央控制中心。在中央控制中心，對這些資料進行評估，以提供電網執行的精確影像。

WAM系統如何工作？

以下是智慧電網中使用的廣域監測系統的詳細工作原理：

• 首先，安裝在整個電網中的PMU測量電資料，並使用GPS衛星訊號對這些資料進行時間同步。
• 然後，收集到的資料透過安全的通訊網路傳輸到相量資料集中器 (PDC)，在那裡進行資料關聯。
• 接下來，關聯後的資料被饋送到WAM應用程式進行處理和分析，以評估電網的即時狀況。
• 下一步，視覺化應用程式顯示電網狀況和電網中的潛在問題，控制室操作員根據這些資訊做出決策並採取補救措施。

這就是典型的廣域監測系統在智慧電網中的工作方式。

WAM系統的優勢

以下是智慧電網中廣域監測系統的一些主要優勢：

• 透過即時監控，廣域監測系統提供有關電網執行和狀況的最新資訊。
• WAM系統透過快速檢測和隔離故障和擾動來提高電網的穩定性。
• WAM系統透過高速通訊有助於更快、更準確地檢測故障。
• 廣域監測系統使電網運營商能夠更好地管理資源並提高系統的整體效率。

WAM系統的挑戰

在智慧電網中實施廣域監測系統的主要挑戰如下：

• 實施和部署廣域監測系統是一項成本密集型任務，需要大量投資。
• WAM系統的高速通訊基礎設施的可用性和設定也存在問題。
• 在智慧電網中實施WAM系統需要建立標準和合規性。
• 選擇安裝PMU的最合適位置也是WAM系統的一大挑戰。
• WAM系統也容易受到網路安全問題的威脅。
• WAM系統需要先進的工具來深入分析電網資料，這是一項複雜的技術密集型任務。
• 還需要為系統運營商開發更好的視覺化應用程式。

WAM系統的應用

廣域監測系統是智慧電網技術中的關鍵組成部分之一。它在電網中的主要功能是即時監控和顯示電網狀態。在智慧電網中，WAM系統的一些關鍵用途如下：

• 監控電網狀況並穩定執行。
• 檢測並通知電網運營商潛在問題。
• 快速檢測和隔離故障。
• 負載平衡，使負載在電網中均勻分佈。
• 管理整合到電網中的可再生能源資源。

結論

WAM系統是智慧電網的關鍵組成部分之一，因為它提供電網的即時監控功能，並減少了停電和中斷。

在智慧電網中使用WAM系統的首要目標是從電網收集即時資料，這些資料提供有關電網狀態的洞察力，並有助於提高電網的可靠性、效率和可持續性。它穩定電力系統並最佳化資源利用率，這是實現可靠智慧電網的重要引數。