Name: power outage metrics and distribution automation
Uploaded: 2024-11-21T14:54:44.000Z
Duration: 1 min 25 s
Channel: JoVE

في الهندسة ، تقيس الموثوقية احتمالية عمل الجهاز بدون أعطال ، وهو أمر بالغ الأهمية في توزيع الطاقة لضمان الخدمة دون انقطاع بأقل تكلفة.
تهدف المرافق الكهربائية إلى متوسط مؤشر توافر الخدمة بنسبة 99.9772٪ ، وهو ما يعادل انقطاع واحد لا يزيد عن ساعتين لكل عميل سنويا.
تحدد مؤشرات الموثوقية مثل مؤشر متوسط تردد انقطاع النظام (SAIFI) ومؤشر متوسط مدة انقطاع النظام (SAIDI) ومؤشر متوسط مدة انقطاع العميل (CAIDI) موثوقية النظام ، باستثناء الانقطاعات القصيرة والأحداث الكبرى مثل العواصف الشديدة.
تبنت صناعة الطاقة تقنيات المراقبة والتحكم والأتمتة المتقدمة ، وتطورت من العدادات البسيطة إلى أنظمة التحكم الإشرافية والقياس عن بعد المتطورة.
تحدث أتمتة التوزيع (DA) ثورة في المولدات ومحطات النقل الفرعية.
يسمح DA بالتحكم عن بعد في أجهزة التقسيم المقطعية ، مما يقلل بشكل كبير من عزل الأعطال وأوقات استعادة الطاقة.
تشمل تطبيقات DA الأخرى التحكم في الجهد عبر بنوك المكثفات المحولة ومبدلات الصنبور ، مما يقلل من خسائر التوزيع.

توزيع الطاقة

Distribution Reliability and Automation

<div style="direction:rtl">

تعد موثوقية التوزيع في أنظمة الطاقة الكهربائية أمرًا بالغ الأهمية لضمان إمداد المستهلكين بالطاقة دون انقطاع بأقل تكلفة. وفقًا لشروط معيار IEEE، فإن الموثوقية هي احتمالية عمل الجهاز دون فشل خلال فترة زمنية محددة أو مقدار استخدام. بالنسبة لتوزيع الطاقة الكهربائية، يُترجم هذا إلى الحفاظ على إمداد الطاقة المستمر ومعالجة مخاوف العملاء بشأن انقطاع التيار الكهربائي. يتم استخدام العديد من المؤشرات، كما هو محدد في معيارIEEE 1366-2012، لتقييم وتعزيز موثوقية التوزيع، بما في ذلك مؤشر متوسط تردد الانقطاع للنظام (SAIFI)، ومؤشر متوسط مدة الانقطاع للنظام (SAIDI)، ومؤشر متوسط توفر الخدمة (ASAI).


يقيس مؤشر SAIFI متوسط عدد الانقطاعات التي يتعرض لها العميل سنويًا، ويتم حسابه على النحو التالي:

<img alt="Equation1" src="/files/ftp_upload/16136/16136_PT_Equation_1.svg" style="height: 28px;">

تقوم SAIDI بقياس متوسط مدة الانقطاع لكل عميل، ويتم تحديدها من خلال:


<img alt="Equation2" src="/files/ftp_upload/16136/16136_PT_Equation_2.svg" style="height: 28px;">

يشير CAIDI إلى متوسط مدة الانقطاع لكل عميل متقطع، ويتم حسابه على النحو التالي:


<img alt="Equation3" src="/files/ftp_upload/16136/16136_PT_Equation_3.svg" style="height: 28px;">

يمثل ASAI جزء الوقت الذي يتوفر فيه مصدر الطاقة، ويتم تحديده من خلال:


<img alt="Equation4" src="/files/ftp_upload/16136/16136_PT_Equation_4.svg" style="height: 28px;">

وتستبعد هذه المؤشرات الانقطاعات اللحظية (أقل من خمس دقائق) والأحداث الكبرى، مثل العواصف الشديدة، والتي تؤثر بشكل كبير على مقاييس الموثوقية.


تتضمن أتمتة التوزيع (DA) تنفيذ التكنولوجيا لمراقبة نظام توزيع الكهرباء والتحكم فيه وأتمتته. تقلل أتمتة التوزيع من مدة الانقطاعات وتعزز موثوقية الخدمة. تاريخيًا، تضمنت أتمتة التوزيع استخدام عدادات بسيطة وأنظمة اتصالات لمراقبة الفولتات والتدفقات. تتضمن أنظمة أتمتة التوزيع الحديثة أجهزة استشعار متقدمة وضوابط آلية وأنظمة التحكم الإشرافي واكتساب البيانات (SCADA). يمكن لهذه الأنظمة أن توفر للمشغلين قدرات التحكم عن بعد أو أتمتة عملية إدارة مفتاح التوزيع بالكامل. تسمح هذه الأتمتة بعزل الأعطال بسرعة واستعادة الخدمة، مما يقلل بشكل كبير من فترات الانقطاع.


بشكل عام، يعمل DA على تعزيز الموثوقية من خلال تمكين الاستجابة بشكل أسرع لانقطاعات التيار الكهربائي، وتحسين إدارة الجهد، وضمان تشغيل شبكة التوزيع بكفاءة أكبر.


</div>

في الهندسة ، تقيس الموثوقية احتمالية عمل الجهاز بدون أعطال ، وهو أمر بالغ الأهمية في توزيع الطاقة لضمان ...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

الهندسة الكهربائية

Unit 1

الوحدة الأولى

Power Distributions

توزيعات القوة

KEY TERMS AND CONCEPTS

المصطلحات والمفاهيم الأساسية

power outage metrics and distribution automation

Distribution reliability in electric power systems helps keep electricity flowing with as few outages as possible and at minimal cost. In IEEE standard terms, reliability is the chance that a device will work without failure over a set time or amount of use. For power distribution, that means steady service and fewer customer concerns about blackouts.

Engineers use several IEEE Standard 1366-2012 indices to measure how well a distribution system performs. SAIFI, or System Average Interruption Frequency Index, shows the average number of outages a customer has in a year. SAIDI, or System Average Interruption Duration Index, gives the average total outage time for each customer. CAIDI shows the average outage time for each customer who was actually interrupted. ASAI, or Average Service Availability Index, shows the fraction of time power is available.

These indices leave out momentary interruptions that last less than five minutes. They also leave out major events such as severe storms. That helps the metrics focus on normal reliability performance rather than rare extreme conditions.

Distribution automation, or DA, uses technology to monitor, control, and automate the electric distribution system. Early DA systems used simple meters and telecommunication tools to track voltage and power flow. Modern DA systems use advanced sensors, automated controls, and Supervisory Control And Data Acquisition, or SCADA, systems.

DA can give operators remote control of the system, or it can automate the entire switch management process. That helps isolate faults quickly and restore service faster after an outage. It also improves voltage management and makes the distribution network work more efficiently. As a result, DA can reduce outage duration and improve overall reliability.

Power Outage Metrics and Distribution Automation

power-outage-metrics-and-distribution-automation

power system distribution

Electric Power Flow from Plant to Home

Electric power distribution moves electricity from power plants to homes, businesses, and industry through transmission and distribution networks. Power plants convert energy from coal, gas, nuclear, water, and wind into electrical energy. They use three-phase generators, often rated from 50 to 1300 MVA, with terminal voltages from a few kV to 20 kV depending on the unit size and age. The transmission system carries this electricity over long distances with high voltage to reduce energy loss.

primary distribution

Electric Utility Feeders and Distribution

Primary distribution systems move electrical power from substations to consumers. They use several voltage classes, and 15-kV class voltages are the most common among U.S. utilities. Older 2.5-kV and 5-kV primaries are being replaced by 15-kV systems. Higher 25-kV to 34.5-kV classes are used in dense urban areas and in rural regions with long feeders. Many primary systems use three-phase, four-wire multigrounded lines. In this setup, the neutral wire serves as a grounding point. Substations...

secondary distribution

Secondary Distribution Voltage Levels

Secondary distribution carries electrical energy from distribution transformers to customer meters at usable voltage levels. Common U.S. secondary voltages include 120/240 V for homes, 208Y/120 V for residential and commercial buildings, and 480Y/277 V for industrial sites and high-rise buildings. In residential areas, 120/240 V single-phase, three-wire service is often used for lighting, outlets, and large appliances. Dense urban areas may use 208Y/120 V three-phase, four-wire service because...

transformers in distribution system

Distribution Transformers and Voltage Control

Distribution transformers and substation transformers step down high transmission voltage for safe delivery to homes, schools, and businesses. In distribution systems, these transformers are usually grouped as distribution substation transformers and other distribution transformers. Their main job is to lower voltage to levels that fit distribution and end-user use. Distribution substation transformers often use mineral oil for insulation and cooling. Some units keep an inert gas, such as...

distribution reliability and automation

Distribution reliability in electric power systems helps keep electricity flowing with as few outages as possible and at minimal cost. In IEEE standard terms, reliability is the chance that a device will work without failure over a set time or amount of use. For power distribution, that means steady service and fewer customer concerns about blackouts. Engineers use several IEEE Standard 1366-2012 indices to measure how well a distribution system performs. SAIFI, or System Average Interruption...

key terms and concepts

Learn how utilities measure power outage reliability with SAIFI, SAIDI, CAIDI, and ASAI, and how distribution automation helps restore service faster.

Power Outage Metrics and Distribution Automation | JoVE K12

JoVE Core Electrical Engineering offers easy-to-understand animated videos that cover fundamental concepts of electric circuits along with circuit analysis techniques. It incorporates first-order and second-order circuits using operational amplifiers and circuit transformation concepts. The inclusion of practical design examples and real-world applications through scientist-in-action videos adds significant educational value, making complex concepts accessible.

electrical engineering

Power Outage Metrics and Distribution Automation

Description

Transcript