FNET

Une unité de mesure de phase (PMU) est un outil important utilisé pour surveiller et étudier les réseaux électriques. Les premières PMU ont été développées à Virginia Tech à la fin des années 1980. Ces appareils mesurent la tension, la fréquence et l'angle de phase aux nœuds du réseau. Grâce au système de positionnement global ( GPS ), une PMU peut horodater chaque mesure, ce qui permet de comparer précisément les mesures effectuées par différentes PMU.

Une unité de mesure de puissance (PMU) est généralement installée dans un poste électrique . Ce processus peut s'avérer très coûteux et long, avec un coût de plusieurs dizaines de milliers de dollars par appareil et plusieurs mois de travaux. Le coût élevé de l'installation des PMU a limité leur utilisation dans le secteur de l'énergie électrique.

En 2000, des chercheurs dirigés par Yilu Liu, professeur à Virginia Tech, ont entrepris le développement d'un réseau de mesure de phaseurs à faible coût, installable au niveau de la distribution basse tension du réseau électrique. Les chercheurs de Virginia Tech ont reçu une subvention NSF MRI de la National Science Foundation pour développer ce système, qui a pris le nom de FNET. Le premier enregistreur de perturbations de fréquence a été développé en 2003 avec le soutien de la TVA ( Tennessee Valley Authority ) et d'ABB. Le système FNET a été mis en service en 2004.

Depuis 2010, en partenariat avec le Département de l'Énergie (DOE), FNET/GridEye a été développé en un vaste réseau de surveillance des réseaux électriques qui couvre les trois principaux réseaux électriques nord-américains et 16 des plus grands réseaux du monde.

L'enregistreur de perturbations de fréquence (FDR) est une unité de mesure de puissance (PMU) monophasée synchronisée par GPS, qui s'installe sur des prises de courant standard de 120 V. Les tensions en jeu étant bien inférieures à celles d'une PMU triphasée classique, l'appareil est relativement peu coûteux et simple à installer.

Le FDR fonctionne en échantillonnant rapidement (1 440 fois par seconde) une version réduite du signal de tension de la prise à l'aide d'un convertisseur analogique-numérique . Ces échantillons sont ensuite traités par un processeur de signal numérique embarqué , qui calcule l'angle de phase instantané du signal de tension pour chaque échantillon. L'appareil calcule ensuite l'angle de tension, la fréquence et l'amplitude de la tension à intervalles de 100 ms. Chaque mesure est horodatée à l'aide des informations fournies par le système GPS, puis transmise au serveur FNET/GridEye pour traitement et stockage. Les mesures de fréquence obtenues par le FDR sont précises à ± 0,0005 Hz et la précision angulaire peut atteindre 0,02 degré.

Un enregistreur de données de vol (FDR) ne nécessite qu'une prise de courant, un port Ethernet et une vue dégagée du ciel (pour l'antenne GPS). De ce fait, les FDR peuvent être installés pratiquement partout, y compris dans les sous-stations électriques, les bureaux et même les habitations privées.

Actuellement, FNET/GridEye collecte des données provenant de plus de 300 enregistreurs de données de réseau (FDR), principalement installés sur le réseau électrique nord-américain. Environ 70 de ces unités sont réparties sur 30 des plus grands réseaux électriques du monde.

Les détecteurs de champ (FDR) transmettent leurs mesures via Internet à des concentrateurs de données de phaseurs (PDC) situés à l'Université du Tennessee et au Laboratoire national d'Oak Ridge. Ces PDC collectent plus de 4 Go de données de phaseurs par jour. Ils acheminent également les données vers un serveur d'applications qui effectue une analyse quasi temps réel. Des exemples d'applications d'analyse sont présentés ci-dessous.

Diverses applications ont été développées à l'aide de la plateforme FNET/GridEye. Certaines fonctionnent en quasi temps réel, tandis que d'autres sont utilisées pour l'analyse hors ligne.