Keragaman dapat mencegah kegagalan pada jaringan listrik yang besar
Spotlight

Keragaman dapat mencegah kegagalan pada jaringan listrik yang besar


Jaringan tenaga listrik beroperasi dengan area utama untuk perbaikan dan penelitian. Kredit: Matthew Henry

Pemadaman listrik baru-baru ini di Texas membuat jaringan listriknya terpisah dari bagian lain negara. Meskipun tidak segera jelas apakah integrasi dengan bagian lain dari jaringan nasional akan benar-benar menghilangkan kebutuhan akan pemadaman listrik, ketidakmampuan negara untuk mengimpor listrik dalam jumlah yang signifikan sangat menentukan dalam pemadaman tersebut.

Jaringan listrik yang lebih besar memiliki keuntungan, tetapi juga memiliki bahaya yang diharapkan para peneliti di Northwestern University untuk mempercepat integrasi dan peningkatan sistem.

Tantangan yang jelas dalam jaringan yang lebih besar adalah bahwa kegagalan dapat menyebar lebih jauh — dalam kasus Texas, melintasi garis negara bagian. Hal lainnya adalah bahwa semua pembangkit listrik perlu disinkronkan dengan frekuensi yang sama untuk mengirimkan energi. AS dilayani oleh tiga jaringan “terpisah”: Interkoneksi Timur, Interkoneksi Barat dan Interkoneksi Texas, hanya dihubungkan oleh saluran listrik arus searah. Penyimpangan frekuensi yang terus-menerus dalam suatu wilayah dapat menyebabkan pemadaman listrik.

Akibatnya, para peneliti mencari cara untuk menstabilkan jaringan dengan mencari metode untuk mengurangi penyimpangan pada frekuensi pembangkit listrik.

Penelitian Northwestern baru menunjukkan bahwa berlawanan dengan asumsi yang dipegang oleh beberapa, ada manfaat stabilitas terhadap heterogenitas di jaringan listrik. Memeriksa beberapa jaringan listrik di seluruh AS dan Eropa, tim yang dipimpin oleh fisikawan Northwestern Adilson Motter baru-baru ini melaporkan bahwa generator yang beroperasi pada frekuensi yang berbeda kembali ke keadaan normal lebih cepat ketika mereka diredam oleh “pemutus” pada kecepatan yang berbeda dari generator di sekitarnya.

Makalah ini diterbitkan 5 Maret di jurnal Komunikasi Alam.

Motter adalah Profesor Charles E. dan Emma H. ​​Morrison di departemen fisika dan astronomi di Sekolah Tinggi Seni dan Sains Weinberg. Penelitiannya berfokus pada fenomena nonlinier dalam sistem dan jaringan yang kompleks.

Motter membandingkan jaringan listrik dengan paduan suara: “Ini seperti paduan suara tanpa konduktor. Generator harus mendengarkan orang lain dan berbicara secara sinkron. Mereka bereaksi dan merespons frekuensi satu sama lain.”

Dengarkan frekuensi out-of-whack, dan hasilnya bisa berupa kegagalan. Mengingat susunan sistem yang saling berhubungan, kegagalan dapat menyebar ke seluruh jaringan. Secara historis, kegagalan fungsi ini telah dicegah dengan menggunakan pengontrol aktif. Namun, kegagalan seringkali justru disebabkan oleh kesalahan kendali dan peralatan. Ini menunjukkan kebutuhan untuk membangun stabilitas tambahan dalam desain sistem. Untuk mencapainya, tim berupaya memanfaatkan heterogenitas alami jaringan listrik.

Ketika frekuensi generator listrik dipindahkan dari keadaan sinkron, mereka dapat berputar untuk waktu yang lama dan bahkan menjadi lebih tidak menentu. Untuk mengurangi fluktuasi ini, mereka datang dengan sesuatu yang mirip dengan mekanisme pintu yang digunakan untuk menutup pintu paling cepat, tetapi tanpa membanting.

“Secara matematis, masalah penyimpangan frekuensi redaman dalam generator listrik dianalogikan dengan masalah redaman pintu secara optimal untuk menutupnya paling cepat, yang memiliki solusi yang diketahui dalam kasus pintu tunggal,” kata Motter. “Tapi itu bukan satu pintu dalam analogi ini. Ini adalah jaringan dari banyak pintu yang dihubungkan satu sama lain, jika Anda dapat membayangkan pintu sebagai pembangkit listrik.”

Saat membuat efek “redaman optimal”, mereka menemukan bahwa daripada membuat setiap damper identik, meredam generator daya dengan cara yang berbeda satu sama lain dapat lebih mengoptimalkan kemampuannya untuk menyinkronkan ke frekuensi yang sama secepat mungkin. Artinya, redaman heterogen yang sesuai di seluruh jaringan dapat meningkatkan stabilitas di jaringan listrik yang dipelajari oleh tim.

Penemuan ini dapat berimplikasi pada desain jaringan di masa depan karena pengembang bekerja untuk mengoptimalkan teknologi dan dalam pertimbangan untuk lebih mengintegrasikan jaringan yang sekarang terpisah.


Cara baru untuk membayangkan stabilitas jaringan


Informasi lebih lanjut:
Ferenc Molnar dkk, Asimetri mendasari stabilitas jaringan listrik, Komunikasi Alam (2021). DOI: 10.1038 / s41467-021-21290-5

Disediakan oleh Universitas Northwestern

Kutipan: Keragaman dapat mencegah kegagalan dalam jaringan listrik besar (2021, 2 April) diambil pada 2 April 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-04-diversity-failures-large-power-grids.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Pengeluaran SGP Hari Ini