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新智能電網技術問世 解決40年來電力系統區域振蕩問題

提供者:   來源:   時間:2018-01-25  

美國桑迪亞國家實驗室(Sandia NaTIonal Laboratories)和蒙大拿大學理工學院(Montana Tech University)近期聯合展示出一項已獲得全球百大科技研發獎(R&D 100 Awards)的控制系統,透過在西部電網中所使用的這項新智能電網技術來抑制電力系統區域振蕩(Inter-area oscillaTIon)現象所產生的問題。


據報導,此新控制系統可使公用事業公司經由輸電線路輸送出更多的電力,從而降低公用事業和消費者的成本,并為電網提供更高的穩定性。

電力系統區域振蕩現象,意即輸電線路在位于公共事業體和客戶兩端之間出現了不同的系統振蕩頻率。若伴隨更多的電力輸送和振蕩的幅度增大,便有可能對電力輸出造成干擾,甚至出現斷電情形。而截至目前為止,能夠防止破壞性振蕩的唯一安全有效方法,就是減少透過輸電線路所傳送的電量。


桑迪亞國家實驗室工程師表示,在大多數情況下,這些電力系統區域振蕩現象并不會造成負面影響或是影響運行;然而一旦遇到夏季或是某個用電尖峰時段電力在大量輸送的情況下,便可能造成嚴重的系統區域振蕩。


舉例來說, 1996年8月這種區域振蕩現象因為變的愈來愈強烈,使得整個美國西部電網都受到沖擊而產生分裂,把美國西南部與西北部區域的電網整個隔離開來,導致了一場影響數百萬人的大規模停電事故,范圍包括了亞利桑那州、加州、科羅拉多州、愛達荷州、奧勒岡州、內華達州、新墨西哥州和華盛頓州。


盡管這種區域振蕩現象已被識別出來逾40年,然而因為缺乏整個電網的實時測量數據,使得要研發出一種安全有效率、能抑制或控制這種振蕩現象的方法變的頗為困難,或是要面臨必須付出巨額成本且曠日費時的代價。


新控制系統目前已成功的在振蕩頻率加劇時采取了積極的反制作用。這樣的運行原理一如蹺蹺板,當振動的一端觸及到相對高點后,便可透過用力向下推送來扭轉原本的振蕩現象,使其呈現出反作用力的效果。


由于精確的電網實時數據對于確保整個控制系統能夠安全的抵制強烈的振蕩現象是至關重要的要素,研究小組便已建立起一個能夠防范數據質量出現問題的監控系統。研究人員指出,當數據太過老舊時,許多意外狀況便可能因此浮現。因此研究小組設置了許多傳感器,使其每隔16毫秒就可在北部和南部區域進行數據查詢。


桑迪亞國家實驗室經理表示,這是美國首次對于電力系統廣域阻尼控制進行的成功展示,而這項系統也解決了北美西部電力系統的一種南北模式。至于下一步計畫,便是設計出能夠在整個單一大型電力系統中、同時抑制不同模式之間的多重區域振蕩現象。

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