Phasor Measurement Units and Wide Area Monitoring Systems

 
 
Academic Press
  • 1. Auflage
  • |
  • erschienen am 9. Juni 2016
  • |
  • 298 Seiten
 
E-Book | ePUB mit Adobe DRM | Systemvoraussetzungen
E-Book | PDF mit Adobe DRM | Systemvoraussetzungen
978-0-12-803155-1 (ISBN)
 

Phasor Measurement Units and Wide Area Monitoring Systems presents complete coverage of phasor measurement units (PMUs), bringing together a rigorous academic approach and practical considerations on the implementation of PMUs to the power system. In addition, it includes a complete theory and practice of PMU technology development and implementation in power systems.


  • Presents complete coverage of the topic from the measurement to the system, bringing together a rigorous academic approach and practical considerations on the implementation of PMUs to the power system
  • Includes a complete proposal of implementation for a PMU platform that could be replicated in every laboratory
  • Covers PMU software compiled for National Instrument HW, a compiled monitoring platform to be used to monitor PMU data and developed custom solutions, and a compiled National Instrument schematic to be executed within a SmartPhone app


During his time at the University of South Carolina before joining RWTH, Professor Monti was Associate Director of the Virtual Test Bed (VTB) project, which focusesd on computational simulation and visualisation of modern power distribution systems. His 4 main areas of research are Simulation of Complex Systems with focus on Real Time and Hardware in the Loop, Distributed Intelligence for Grid Automation, Advanced Monitoring Solution for Distribution Grids and Development of solution for Smart Home/Smart Cities applications
  • Englisch
  • Saint Louis
  • |
  • USA
Elsevier Science
  • 32,51 MB
978-0-12-803155-1 (9780128031551)
0128031557 (0128031557)
weitere Ausgaben werden ermittelt
1 - Front Cover [Seite 1]
2 - Phasor Measurement Units and Wide Area Monitoring Systems: From the Sensors to the System [Seite 4]
3 - Copyright [Seite 5]
4 - Contents [Seite 6]
5 - Contributors [Seite 10]
6 - Acknowledgment [Seite 12]
7 - Chapter 1: Introduction [Seite 14]
7.1 - 1.1. Motivation for the Work [Seite 14]
7.2 - 1.2. What is a PMU? [Seite 15]
7.3 - 1.3. A Short History of the PMU [Seite 17]
7.4 - 1.4. Structure of the Book [Seite 18]
7.5 - References [Seite 21]
8 - Chapter 2: Basic Concepts and Definitions: Synchrophasors, Frequency, and ROCOF [Seite 22]
8.1 - 2.1. Basic Definitions of Synchrophasor, Frequency, and ROCOF [Seite 22]
8.2 - 2.2. Steady-State and Dynamic Conditions in Power Systems [Seite 25]
8.3 - 2.3. Importance of the Model: Classical Phasor Versus Dynamic Phasor [Seite 28]
8.4 - 2.4. Basic Definitions of Accuracy Indexes [Seite 31]
8.5 - References [Seite 32]
9 - Chapter 3: Algorithms for Synchrophasors, Frequency, and ROCOF [Seite 34]
9.1 - 3.1. Methods to Calculate Synchrophasors Based on a Steady-State Model [Seite 36]
9.1.1 - 3.1.1. Methods Based on DFT [Seite 37]
9.1.2 - 3.1.2. Methods Based on Direct Model Matching [Seite 42]
9.1.3 - 3.1.3. Methods Based on Demodulation and Filtering [Seite 43]
9.2 - 3.2. Methods Based on a Dynamic Signal Model [Seite 46]
9.2.1 - 3.2.1. Methods Based on Discrete Fourier Transform [Seite 48]
9.2.2 - 3.2.2. Methods Based on Time Domain Model Matching [Seite 50]
9.2.3 - 3.2.3. Other Estimation Methods [Seite 55]
9.3 - 3.3. Evaluation of Frequency and ROCOF [Seite 56]
9.4 - 3.4. Dynamic Behavior of Phasor Measurement Algorithms [Seite 58]
9.5 - References [Seite 62]
10 - Chapter 4: Sensors for PMUs [Seite 66]
10.1 - 4.1. International Standards for Instrument Transformers [Seite 66]
10.2 - 4.2. Accuracy of Instrument Transformers [Seite 67]
10.3 - 4.3. Instrument Transformers Technologies [Seite 68]
10.3.1 - 4.3.1. Voltage Dividers [Seite 68]
10.3.1.1 - 4.3.1.1. Resistive Dividers [Seite 70]
10.3.1.2 - 4.3.1.2. Capacitive Dividers [Seite 70]
10.3.2 - 4.3.2. Rogowski Coils [Seite 72]
10.4 - 4.4. Transducer Impact on PMU Accuracy [Seite 74]
11 - Chapter 5: Hardware for PMU and PMU Integration [Seite 76]
11.1 - 5.1. Introduction [Seite 76]
11.2 - 5.2. PMU Architecture [Seite 78]
11.3 - 5.3. Data Acquisition System [Seite 81]
11.4 - 5.4. Synchronization Sources [Seite 85]
11.5 - 5.5. Communication and Data Collector [Seite 92]
11.6 - 5.6. Distributed PMU [Seite 97]
11.7 - References [Seite 98]
12 - Chapter 6: International Standards for PMU and Tests for Compliance [Seite 100]
12.1 - 6.1. The Synchrophasor Standard [Seite 100]
12.1.1 - 6.1.1. IEEE 1344-1995 [Seite 100]
12.1.2 - 6.1.2. IEEE 37.118(2005) [Seite 103]
12.1.3 - 6.1.3. IEEE C37.118.1(2011) and IEEE C37.118.2(2011) [Seite 105]
12.1.4 - 6.1.4. IEC IEEE 60255-118-1 [Seite 106]
12.2 - 6.2. Synchrophasors and IEC 61850 [Seite 107]
12.2.1 - 6.2.1. Introduction to IEC 61850 Standard [Seite 107]
12.2.2 - 6.2.2. Standard Communication Services and Bus Architecture [Seite 109]
12.2.3 - 6.2.3. Comparison of IEC 61850 Communication Services and C37.118 [Seite 111]
12.2.4 - 6.2.4. IEC TR 61850-90-5 Guidelines for Reporting Synchrophasors [Seite 112]
12.2.4.1 - 6.2.4.1. IEC 61850 Object Model for WAMPAC Applications Using Synchrophasors [Seite 113]
12.2.4.1.1 - Model of System Hierarchy [Seite 113]
12.2.4.1.2 - Model of PMU [Seite 114]
12.2.4.1.3 - Model of PDCs-Substation PDC (SPDC) Model [Seite 115]
12.2.4.1.4 - Model of PDCs-Regional or System-Level PDC Model [Seite 115]
12.2.4.2 - 6.2.4.2. Modes of Synchrophasor Communication [Seite 116]
12.2.4.3 - 6.2.4.3. Security Model [Seite 117]
12.2.4.4 - 6.2.4.4. Synchrophasor Profile Mapping [Seite 117]
12.2.4.5 - 6.2.4.5. Mapping of C37.118 Frames to IEC 61850 Services [Seite 120]
12.2.4.6 - 6.2.4.6. Data Model Extensions Prescribed by IEC TR 61850-90-5 [Seite 121]
12.3 - 6.3. Test for Compliance: Examples [Seite 121]
12.3.1 - 6.3.1. Examples of PMU Testing Results [Seite 122]
12.3.2 - 6.3.2. Conclusion and Commentary on Future PMU Future Standards and Interoperability [Seite 131]
12.4 - References [Seite 132]
13 - Chapter 7: State Estimation and PMUs [Seite 136]
13.1 - 7.1. Introduction [Seite 137]
13.2 - 7.2. Formulation of the SE Problem [Seite 140]
13.3 - 7.3. SE Measurement Model [Seite 140]
13.3.1 - 7.3.1. Weighted Least Squares Method [Seite 141]
13.3.2 - 7.3.2. Equality-Constrained WLS [Seite 143]
13.3.3 - 7.3.3. Augmented Matrix WLS [Seite 144]
13.3.4 - 7.3.4. Least Absolute Value (LAV) Method [Seite 145]
13.3.5 - 7.3.5. Other Methods [Seite 146]
13.3.5.1 - 7.3.5.1. Fuzzy Logic Based SE Algorithms [Seite 146]
13.3.5.2 - 7.3.5.2. Probabilistic SE Methods [Seite 146]
13.3.5.3 - 7.3.5.3. Artificial Neural Network Based SE [Seite 146]
13.3.6 - 7.3.6. SE Requirements [Seite 146]
13.3.6.1 - 7.3.6.1. Accuracy of the Estimation [Seite 147]
13.3.6.2 - 7.3.6.2. Time Frame [Seite 149]
13.3.6.3 - 7.3.6.3. Robustness [Seite 150]
13.4 - 7.4. SE Classification [Seite 150]
13.4.1 - 7.4.1. Transmission vs. Distribution Systems [Seite 151]
13.4.2 - 7.4.2. Choice of the State Vector [Seite 152]
13.4.3 - 7.4.3. Single-Phase vs. Three-Phase Model [Seite 152]
13.4.4 - 7.4.4. Centralized vs. Decentralized Architecture [Seite 153]
13.4.5 - 7.4.5. Static vs. Dynamic Estimators [Seite 154]
13.5 - 7.5. Role and Impact of PMU in SE [Seite 155]
13.5.1 - 7.5.1. Availability of Phasor Measurements [Seite 156]
13.5.2 - 7.5.2. Synchronization With Respect to the UTC [Seite 157]
13.5.3 - 7.5.3. High Reporting Rate [Seite 158]
13.5.4 - 7.5.4. Compliance With the Measurement of Dynamic Signals [Seite 158]
13.5.5 - 7.5.5. High Accuracy [Seite 158]
13.6 - 7.6. PMU Based Transmission System SE [Seite 159]
13.7 - 7.7. PMU Based Distribution System SE [Seite 163]
13.8 - 7.8. Optimal PMU Placement [Seite 170]
13.9 - 7.9. SE Applications [Seite 175]
13.9.1 - 7.9.1. Security Assessment [Seite 175]
13.9.2 - 7.9.2. Automation [Seite 176]
13.9.3 - 7.9.3. Provision of Data for Forecasters or Pseudo-Measurements [Seite 177]
13.9.4 - 7.9.4. Power Quality Assessment [Seite 177]
13.10 - 7.10. Automation Architecture With Integrated PMU Measurements for SE [Seite 177]
13.10.1 - 7.10.1. Transmission/Distribution [Seite 185]
13.10.2 - 7.10.2. Centralized/Decentralized [Seite 187]
13.10.3 - 7.10.3. Static/Dynamic [Seite 187]
13.10.4 - 7.10.4. Single Phase/Three Phase [Seite 187]
13.11 - References [Seite 187]
14 - Chapter 8: Wide Area Measurement Systems: Applications [Seite 190]
14.1 - 8.1. Introduction [Seite 191]
14.2 - 8.2. Voltage-Stability Assessment Based on the Thevenin Approach and Synchrophasor Measurements [Seite 191]
14.2.1 - 8.2.1. Brief Introduction to the Thevenin Approach [Seite 191]
14.2.2 - 8.2.2. Introduction for the Test Case and Setup [Seite 192]
14.2.3 - 8.2.3. Discussion on the Test Results [Seite 193]
14.2.3.1 - 8.2.3.1. Voltage Collapse Without Consideration of Measurement Uncertainty [Seite 195]
14.2.3.2 - 8.2.3.2. Impact of the Measurement Uncertainty in Magnitude and in Phase-Angle Respectively on the Voltage-Stability Asse ... [Seite 196]
14.2.3.3 - 8.2.3.3. Conclusion Obtained From This Application and Its Test Results [Seite 199]
14.3 - 8.3. Voltage-Stability Assessment Based on the Modal Analysis and Synchrophasor Measurements [Seite 199]
14.3.1 - 8.3.1. Global Voltage-Stability Detection by Means of Modal Analysis [Seite 200]
14.3.1.1 - 8.3.1.1. Determination of the Maximal Power Generation Ability Pmax [Seite 200]
14.3.1.2 - 8.3.1.2. Determination of the Current Power Generation P0 [Seite 201]
14.3.1.3 - 8.3.1.3. Simulation Modeling and Establishment of Test Platform [Seite 202]
14.3.1.4 - 8.3.1.4. Modeling of Uncertainty in Synchrophasor Measurements [Seite 202]
14.3.2 - 8.3.2. Test Results and Discussion [Seite 204]
14.3.2.1 - 8.3.2.1. Preparation for the Tests [Seite 204]
14.3.2.2 - 8.3.2.2. Tests for the Impact of Synchrophasor Uncertainty on the Voltage-Stability Determination [Seite 205]
14.3.2.3 - 8.3.2.3. Tests for the Impact of Synchrophasor Uncertainty on the Calculation of LMI [Seite 206]
14.3.2.4 - 8.3.2.4. Conclusions Based on This Application [Seite 207]
14.4 - 8.4. Adaptive Load Shedding Taking Advantage of the Synchrophasor Measurements [Seite 208]
14.4.1 - 8.4.1. Short Introduction About the Combined UFLS and UVLS [Seite 208]
14.4.2 - 8.4.2. Test Setups and Discussions on the Test Results [Seite 209]
14.4.2.1 - 8.4.2.1. Overall Configuration of Experimentation Platform [Seite 209]
14.4.2.2 - 8.4.2.2. Model of Power System [Seite 210]
14.4.2.3 - 8.4.2.3. Modeling for Communication Network [Seite 212]
14.4.2.4 - 8.4.2.4. Test Results of Load Shedding in an Ideal Communication Condition [Seite 212]
14.4.2.5 - 8.4.2.5. Test Results of Load Shedding in a Nonideal Communication Condition [Seite 214]
14.4.3 - 8.4.3. Conclusions on Load Shedding [Seite 217]
14.5 - 8.5. Estimation of Grid Parameters [Seite 218]
14.5.1 - 8.5.1. Introduction [Seite 218]
14.5.2 - 8.5.2. Estimation Framework [Seite 219]
14.5.3 - 8.5.3. Single-Circuit Transmission Line Parameter Estimation [Seite 219]
14.5.3.1 - 8.5.3.1. Optimal Parameter Estimation [Seite 223]
14.5.4 - 8.5.4. Grid Impedance Estimation [Seite 224]
14.6 - 8.6. Software Platform for Real-Time Monitoring Applications [Seite 226]
14.6.1 - 8.6.1. Structure of the Software Platform [Seite 227]
14.6.2 - 8.6.2. Measurement Interfacing Layer for Synchrophasors-OpenPDC [Seite 229]
14.6.2.1 - 8.6.2.1. Introduction to OpenPDC [Seite 229]
14.6.2.2 - 8.6.2.2. OpenPDC Architecture [Seite 230]
14.6.2.3 - 8.6.2.3. OpenPDC Configuration for Real-Time Monitoring Systems [Seite 232]
14.6.3 - 8.6.3. Measurement Storage Layer [Seite 233]
14.6.4 - 8.6.4. Application Layer [Seite 235]
14.7 - 8.7. Implementation of a Real-time Monitoring Platform [Seite 236]
14.7.1 - 8.7.1. Real-Time Monitoring Platform [Seite 236]
14.7.2 - 8.7.2. Real-Time Power System Simulation [Seite 237]
14.7.2.1 - 8.7.2.1. Emulation of Transducers [Seite 237]
14.7.2.2 - 8.7.2.2. Synchrophasor Measurement Systems [Seite 237]
14.7.2.3 - 8.7.2.3. Software Platform for Monitoring Application [Seite 238]
14.8 - 8.8. Monitoring Application-Distributed System State Estimation [Seite 238]
14.8.1 - 8.8.1. Simulation Scenario [Seite 241]
14.8.2 - 8.8.2. Simulation Results [Seite 242]
14.9 - References [Seite 245]
15 - Chapter 9: Real Life Examples of Wide Area Measurement Systems [Seite 248]
15.1 - 9.1. Introduction [Seite 248]
15.2 - 9.2. Structure of WAMS Integrated in Control and Management Systems [Seite 250]
15.3 - 9.3. Managing Oscillations in Power Systems [Seite 253]
15.3.1 - 9.3.1. Extracting Oscillatory Stability Parameters from Measurements [Seite 255]
15.3.2 - 9.3.2. Identifying Sources of Oscillation [Seite 258]
15.3.3 - 9.3.3. Example of Operational Constraints Based on Oscillations in Australia [Seite 260]
15.3.4 - 9.3.4. PSS Tuning [Seite 262]
15.3.5 - 9.3.5. Wide Area Damping Control [Seite 271]
15.4 - 9.4. Managing Disturbances [Seite 272]
15.4.1 - 9.4.1. Monitoring and Situational Awareness [Seite 272]
15.4.2 - 9.4.2. Postevent Analysis [Seite 276]
15.5 - 9.5. Constraint Relief in Transmission and Distribution Systems [Seite 276]
15.5.1 - 9.5.1. Use of Angles in Stability Constraint Definitions [Seite 277]
15.5.2 - 9.5.2. Controlling with Wide Area Signals [Seite 281]
15.6 - 9.6. Wide Area Control for System Defense [Seite 281]
15.6.1 - 9.6.1. Event- and Response-Driven Control [Seite 281]
15.6.2 - 9.6.2. Frequency and Angle Stability Control [Seite 282]
15.7 - 9.7. Conclusions [Seite 286]
15.8 - References [Seite 288]
16 - Author Index [Seite 290]
17 - Subject Index [Seite 294]
18 - Back Cover [Seite 300]

Dateiformat: EPUB
Kopierschutz: Adobe-DRM (Digital Rights Management)

Systemvoraussetzungen:

Computer (Windows; MacOS X; Linux): Installieren Sie bereits vor dem Download die kostenlose Software Adobe Digital Editions (siehe E-Book Hilfe).

Tablet/Smartphone (Android; iOS): Installieren Sie bereits vor dem Download die kostenlose App Adobe Digital Editions (siehe E-Book Hilfe).

E-Book-Reader: Bookeen, Kobo, Pocketbook, Sony, Tolino u.v.a.m. (nicht Kindle)

Das Dateiformat EPUB ist sehr gut für Romane und Sachbücher geeignet - also für "fließenden" Text ohne komplexes Layout. Bei E-Readern oder Smartphones passt sich der Zeilen- und Seitenumbruch automatisch den kleinen Displays an. Mit Adobe-DRM wird hier ein "harter" Kopierschutz verwendet. Wenn die notwendigen Voraussetzungen nicht vorliegen, können Sie das E-Book leider nicht öffnen. Daher müssen Sie bereits vor dem Download Ihre Lese-Hardware vorbereiten.

Weitere Informationen finden Sie in unserer E-Book Hilfe.


Dateiformat: PDF
Kopierschutz: Adobe-DRM (Digital Rights Management)

Systemvoraussetzungen:

Computer (Windows; MacOS X; Linux): Installieren Sie bereits vor dem Download die kostenlose Software Adobe Digital Editions (siehe E-Book Hilfe).

Tablet/Smartphone (Android; iOS): Installieren Sie bereits vor dem Download die kostenlose App Adobe Digital Editions (siehe E-Book Hilfe).

E-Book-Reader: Bookeen, Kobo, Pocketbook, Sony, Tolino u.v.a.m. (nicht Kindle)

Das Dateiformat PDF zeigt auf jeder Hardware eine Buchseite stets identisch an. Daher ist eine PDF auch für ein komplexes Layout geeignet, wie es bei Lehr- und Fachbüchern verwendet wird (Bilder, Tabellen, Spalten, Fußnoten). Bei kleinen Displays von E-Readern oder Smartphones sind PDF leider eher nervig, weil zu viel Scrollen notwendig ist. Mit Adobe-DRM wird hier ein "harter" Kopierschutz verwendet. Wenn die notwendigen Voraussetzungen nicht vorliegen, können Sie das E-Book leider nicht öffnen. Daher müssen Sie bereits vor dem Download Ihre Lese-Hardware vorbereiten.

Weitere Informationen finden Sie in unserer E-Book Hilfe.


Download (sofort verfügbar)

170,17 €
inkl. 19% MwSt.
Download / Einzel-Lizenz
ePUB mit Adobe DRM
siehe Systemvoraussetzungen
PDF mit Adobe DRM
siehe Systemvoraussetzungen
Hinweis: Die Auswahl des von Ihnen gewünschten Dateiformats und des Kopierschutzes erfolgt erst im System des E-Book Anbieters
E-Book bestellen

Unsere Web-Seiten verwenden Cookies. Mit der Nutzung des WebShops erklären Sie sich damit einverstanden. Mehr Informationen finden Sie in unserem Datenschutzhinweis. Ok