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

W inżynierii niezawodność mierzy prawdopodobieństwo bezawaryjnego działania urządzenia, co ma kluczowe znaczenie w dystrybucji energii, aby zapewnić nieprzerwaną pracę przy minimalnych kosztach.
Przedsiębiorstwa energetyczne dążą do osiągnięcia średniego wskaźnika dostępności usług na poziomie 99,9772%, co odpowiada jednej przerwie w dostawie energii trwającej nie dłużej niż dwie godziny na klienta rocznie.
Wskaźniki niezawodności, takie jak systemowy indeks średniej częstotliwości przerw w dostawie energii elektrycznej (SAIFI), wskaźnik średniego czasu trwania przerw w dostawie energii elektrycznej (SAIDI) i wskaźnik średniego czasu trwania przerw w dostawie energii elektrycznej dla klientów (CAIDI), określają ilościowo niezawodność systemu, z wyłączeniem krótkich przestojów i poważnych zdarzeń, takich jak silne burze.
Przemysł energetyczny przyjął zaawansowane technologie monitorowania, sterowania i automatyzacji, ewoluując od prostych liczników do zaawansowanych systemów nadzoru i telemierzenia.
Automatyka dystrybucyjna (DA) rewolucjonizuje generatory i stacje przesyłowe.
DA umożliwia zdalne sterowanie sekcjonalizatorami, znacznie skracając czas izolacji usterek i przywracania zasilania.
Inne zastosowania DA obejmują sterowanie napięciem za pomocą przełączanych baterii kondensatorów i przełączników zaczepów obciążenia, zmniejszając straty dystrybucyjne.

dystrybucja mocy

Distribution Reliability and Automation

Niezawodność dystrybucji w systemach elektroenergetycznych ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia nieprzerwanego zasilania odbiorców przy minimalnych kosztach. Zgodnie z warunkami standardowymi IEEE niezawodność to prawdopodobieństwo, że urządzenie będzie działać bez awarii przez określony czas lub przy określonym zużyciu. W przypadku dystrybucji energii elektrycznej oznacza to utrzymanie ciągłego zasilania i zajęcie się problemami klientów dotyczącymi przerw w dostawie prądu. Do oceny i zwiększenia niezawodności dystrybucji wykorzystuje się kilka wskaźników, zgodnie z definicją zawartą w standardzie IEEE 1366-2012, w tym wskaźnik średniej częstotliwości przerw w dostawie prądu (SAIFI), wskaźnik średniego czasu trwania przerw w dostawie prądu (SAIDI) i wskaźnik średniej dostępności usług (ASAI).

Wskaźnik SAIFI mierzy średnią liczbę przerw, jakich doświadcza klient w ciągu roku i oblicza się ją w następujący sposób:

<img alt="Equation1" src="/files/ftp_upload/16136/16136_PT_Equation_1.svg" style="height: 28px;">


SAIDI określa średni czas trwania przerwy w dostawie prądu dla każdego klienta i jest podawany wzorem:

<img alt="Equation2" src="/files/ftp_upload/16136/16136_PT_Equation_2.svg" style="height: 28px;">


CAIDI wskazuje średni czas trwania przerwy w dostawie prądu na jednego odbiorcę, obliczany w następujący sposób:

<img alt="Equation3" src="/files/ftp_upload/16136/16136_PT_Equation_3.svg" style="height: 28px;">


ASAI oznacza ułamek czasu, w którym dostępne jest zasilanie i jest ustalany na podstawie:

<img alt="Equation4" src="/files/ftp_upload/16136/16136_PT_Equation_4.svg" style="height: 28px;">

Indeksy te nie uwzględniają chwilowych przerw (krótszych niż pięć minut) ani poważnych zdarzeń, takich jak silne burze, które znacząco wpływają na wskaźniki niezawodności.

Automatyzacja dystrybucji (DA) obejmuje wdrożenie technologii do monitorowania, kontrolowania i automatyzacji systemu dystrybucji energii elektrycznej. DA skraca czas trwania przerw w dostawie prądu i zwiększa niezawodność usług. Historycznie, DA obejmowała wykorzystanie prostych liczników i systemów telekomunikacyjnych do monitorowania napięć i przepływów. Nowoczesne systemy DA obejmują zaawansowane czujniki, automatyczne sterowanie i systemy nadzoru i akwizycji danych (SCADA). Systemy te mogą zapewnić operatorom możliwości zdalnego sterowania lub zautomatyzować cały proces zarządzania przełącznikami dystrybucyjnymi. Ta automatyzacja umożliwia szybką izolację usterek i przywracanie usług, znacznie skracając czas trwania przerw w dostawie prądu.

Ogólnie rzecz biorąc, DA zwiększa niezawodność, umożliwiając szybszą reakcję na przerwy w dostawie prądu, usprawniając zarządzanie napięciem i gwarantując wydajniejszą pracę sieci dystrybucyjnej.

Dystrybucja mocy

W inżynierii niezawodność mierzy prawdopodobieństwo bezawaryjnego działania urządzenia, co ma kluczowe znaczenie w dystrybucji energii w celu zapewnienia...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

Elektrotechnika

Unit 1

Jednostka 1

Power Distributions

KEY TERMS AND CONCEPTS

KLUCZOWE TERMINY I POJĘCIA

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

Tags