Tilføjelse af satellitnavigation for at omdanne elnet til smarte systemer

Et ESA-støttet projekt udnytter satellitnavigation til at indsætte en intelligent følelse af sted og tid til elnettene, at give tidlig varsling om potentielt farlige elnetsfejl.

For fire år siden tvang en tilsyneladende brand fra ingenting til evakueringen af ​​5.000 mennesker fra det centrale London. Tyk sort røg og kvælende dampe dukkede op fra brønddæksler, da strømmen blev afbrudt til Holborn-kvarteret. Den lokale undergrundsstation i London blev lukket, sammen med teatre i West End og domstole.

Denne 36-timers brand i begyndelsen af ​​april 2015 blev til sidst sporet til defekte elektriske kabler i en underjordisk tunnel, som fortsatte med at beskadige et tilstødende gasrør. I tilfældet brandmænd måtte låne en bombebortskaffelsesrobot fra Scotland Yard for at lokalisere brandens kilde.

"Elnet drives stadig på en meget traditionel måde, " kommenterer David Brain fra det britiske firma Powerline Technologies, deltager i et nyt ESA-projekt kaldet Enersyn.

"Der er bogstaveligt talt ingen instrumentering i de fleste lokale lavspændingsstationer – første gang et distributionsselskab ved om et strømafbrydelse er, når en kunde ringer til dem. Og der er mere end en million af disse transformerstationer i hele Storbritannien alene."

At gøre denne mangel på data til et presserende problem er, at der bliver stillet mere krav til elnettene end nogensinde før. Den traditionelle ensrettede strøm fra elproduktionsanlæg er ikke længere tilfældet, til fordel for en 'smart grid'-model, hvor forbrugerne også kan generere strøm med husholdningssolpaneler eller vindmøller – og der kræves hidtil usete strømstrømme til ting som elbiler.

"Strømdistributionssystemet blev aldrig bygget til at håndtere disse teknologier, " tilføjer han. "Det er en stor bekymring blandt elselskaber, at strøm bliver taget ind og ud på måder, som nettet ikke er designet til at gøre."

Enersyn-projektet udvikler en standardiseret overvågningsplatform for delsystemer og elledninger, designet til at tage øjebliksbilleder af elektricitetsstrøm og spænding nogle hundrede gange i sekundet, når der opstår korte strømstigninger - uregelmæssigheder, der måske ikke forårsager problemer i sig selv, men som kan være tidlige spor af mere alvorlige problemer.

Dette projekt er støttet gennem ESA's Navigation Innovation and Support Program (NAVISP), at anvende ESA's hårdt tilkæmpede ekspertise fra Galileo og Europas EGNOS satellitforstærkningssystem til ny satellitnavigation og – mere bredt – positionering, navigation og timing udfordringer.

"Vi bygger på et tidligere projekt, der ser på anvendelsen af ​​maskinlærings- og signalbehandlingsteknikker til strømforsyningsnetdata, at give eldistributionsselskaber den størst mulige situationsfornemmelse, " forklarer David. "Vi ønsker at give et finkornet billede, som derefter kan analyseres på forskellige måder, tager en multi-applikations platform model, svarende til den måde, din smartphone fungerer på."

Nøglen til at få Enersyn til at fungere er en robust timingkilde til overvågning, muliggør nøjagtig tidsstempling af de data, systemet indsamler, at fange et virkelig nøjagtigt øjebliksbillede til opfølgende dataanalyse.

Sensorerne i skoæskestørrelse, der optager bølgeformsdata, vil derfor gøre brug af flere timingkilder, kombinerer satellitnavigationssignaler – præcise i løbet af få milliardtedele af et sekund takket være atomure i rummet og et verdensomspændende jordsegment til fejldetektion og korrektion – bakket op af signaler fra Storbritanniens terrestriske eLoran (forkortelse for lavfrekvent , forbedret langdistancenavigation) langbølget radiosystem, som også kunne videresendes under jorden efter behov, plus yderligere kilder, herunder den nationale tv-station BBC Radio 4.

Efter at have færdiggjort en prototype timing enhed, Enersyn-konsortiet udvikler nu maskinlæringsalgoritmer og designer overvågningssensorer.