Stroomuitval

Self-organized criticalityEdit

op basis van historische gegevens en computermodellen is betoogd dat elektriciteitsnetten zelf-georganiseerde kritische systemen zijn. Deze systemen vertonen onvermijdelijke storingen van alle groottes, tot de grootte van het gehele systeem., Dit fenomeen wordt toegeschreven aan de gestaag toenemende vraag/belasting, de economie van het runnen van een energiebedrijf en de grenzen van de moderne techniek. Hoewel is aangetoond dat de blackoutfrequentie wordt verminderd door deze verder van het kritieke punt te bedienen, is dit over het algemeen niet economisch haalbaar, waardoor providers de gemiddelde belasting in de loop van de tijd verhogen of minder vaak upgraden, waardoor het net zich dichter bij het kritieke punt beweegt. Omgekeerd zal een systeem voorbij het kritieke punt te veel black-outs ervaren die leiden tot systeembrede upgrades waardoor het terug onder het kritieke punt wordt verplaatst., De term kritische punt van het systeem wordt hier gebruikt in de zin van statistische fysica en niet-lineaire dynamica, die het punt vertegenwoordigt waar een systeem een faseovergang ondergaat; in dit geval de overgang van een stabiel betrouwbaar raster met weinig trapsgewijze storingen naar een zeer sporadisch onbetrouwbaar raster met gemeenschappelijke trapsgewijze storingen. In de buurt van het kritieke punt volgt de relatie tussen blackout frequentie en grootte een krachtwet verdeling.

Cascading failure komt veel vaker voor in de buurt van dit kritieke punt. De macht-wet relatie wordt gezien in zowel historische data als modelsystemen., De praktijk van het bedienen van deze systemen veel dichter bij hun maximale capaciteit leidt tot vergrote effecten van willekeurige, onvermijdelijke verstoringen als gevolg van veroudering, weer, menselijke interactie enz. In de buurt van het kritieke punt, hebben deze storingen een groter effect op de omringende componenten als gevolg van individuele componenten die een grotere belasting dragen., Dit leidt ertoe dat de grotere belasting van het defecte onderdeel in grotere hoeveelheden over het systeem moet worden herverdeeld, waardoor het waarschijnlijker is dat extra onderdelen die niet direct door de storing worden beïnvloed, uitvallen, waardoor kostbare en gevaarlijke cascading-storingen ontstaan. Deze eerste storingen die black-outs veroorzaken zijn des te meer onverwacht en onvermijdelijk als gevolg van acties van de energieleveranciers om duidelijke storingen te voorkomen (het kappen van bomen, het scheiden van lijnen in winderige gebieden, het vervangen van verouderingscomponenten enz.)., De complexiteit van de meeste elektriciteitsnetten maakt vaak de initiële oorzaak van een blackout extreem moeilijk te identificeren.

andere leiders zijn afwijzend tegenover systeemtheorieën die concluderen dat black-outs onvermijdelijk zijn, maar zijn het er wel over eens dat de basiswerking van het net moet worden veranderd. Het Electric Power Research Institute pleit voor het gebruik van smart grid-functies, zoals power control-apparaten die geavanceerde sensoren gebruiken om het net te coördineren., Anderen pleiten voor een groter gebruik van elektronisch gestuurde hoogspanningsgelijkstroom (HVDC) brandbommen om te voorkomen dat storingen over WISSELSTROOMLIJNEN in een groot gebied raster trapsgewijze treden.in 2002 stelden onderzoekers van Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Power System Engineering Research Center van de Universiteit van Wisconsin (PSerc) en de Universiteit van Alaska Fairbanks een wiskundig model voor het gedrag van elektrische distributiesystemen voor. Dit model is bekend geworden als het OPA-model, een verwijzing naar de namen van de instellingen van de auteurs., OPA is een cascading faalmodel. Andere cascading failure modellen zijn Manchester, Hidden failure, CASCADE, en Branching. Het OPA-model werd kwantitatief vergeleken met een complex netwerkmodel van een cascading failure – Crucitti–Latora–Marchiori (CLM) – model, waaruit blijkt dat beide modellen vergelijkbare faseovergangen vertonen in de gemiddelde netwerkschade (Load shed/demand in OPA, path damage in CLM), met betrekking tot transmissiecapaciteit.,

beperking van de frequentie van stroomuitval edit

de effecten van pogingen om cascading-storingen nabij het kritieke punt op een economisch haalbare manier te beperken, blijken vaak niet gunstig en vaak zelfs schadelijk te zijn. Er zijn vier mitigatiemethoden Getest met behulp van het OPA – blackout-model:

• verhoog het kritische aantal storingen die cascading black-outs veroorzaken-aangetoond dat het de frequentie van kleinere black-outs vermindert, maar die van Grotere black-outs verhoogt.,
• verhoog de maximale belasting van de individuele stroomlijn-getoond om de frequentie van kleinere black-outs te verhogen en die van Grotere black-outs te verminderen.
• combinatie van toenemend kritisch aantal en maximale belasting van lijnen-bleek geen significant effect te hebben op de grootte van de black-out. De daaruit voortvloeiende geringe vermindering van de frequentie van black-outs zal naar verwachting niet de kosten van de implementatie waard zijn.
• Verhoog het overtollige vermogen dat beschikbaar is voor het net – getoond om de frequentie van kleinere black-outs te verminderen maar die van Grotere black-outs te verhogen.,

naast de vaststelling dat elke mitigatiestrategie een kosten-batenverhouding heeft met betrekking tot de frequentie van kleine en grote black-outs, werd het totale aantal black-outs niet significant verminderd door een van de bovengenoemde mitigatiemaatregelen.

een complex netwerkgebaseerd model om grote cascading storingen (black-outs) te controleren met alleen lokale informatie werd voorgesteld door A. E. Motter.

in 2015 werd een van de oplossingen voorgesteld om de impact van stroomuitval te verminderen door M. S. Saleh.