اختلالات هماهنگ شبکه ها را در سرتاسر جهان تحت تأثیر قرار می دهد. در اینجا محققان این معما را حل کردند.

برای سال‌ها، ناهنجاری‌های الکتریکی مرموز مدیران شبکه را در سرتاسر جهان به‌هم ریخته است. هر 60 ثانیه، فرکانس روی شبکه اندکی کاهش می یابد.

حتی عجیب تر: این افت دقیقا در همان زمان در شبکه های برق در سراسر کشورها و قاره ها اتفاق افتاد.

این یک راز بود که دیرک ویتاوت، محقق Forschungszentrum Jülich در آلمان، نمی توانست از آن بگذرد.

بزرگترین اپراتور سیستم انتقال آلمان، Tennet Germany، این معما را به Witthaut آورد و سالها کار تحقیقی و مدلسازی برای تعیین علت طول کشید. از اروپا تا استرالیا، ایالات متحده تا مالزی، همین الگو در داده‌ها دیده می‌شود.

چنین افت فرکانس بی سابقه نیست، اما نگران کننده است. و نظمی که آنها با آن اتفاق می‌افتند می‌تواند باعث شود که این پدیده حتی شوم‌تر شود.

عملکرد منظم شبکه به نگه داشتن فرکانس در محدوده معینی بستگی دارد. اگر نوسانات بیش از حد بزرگ شوند، یا اگر اپراتورهای شبکه علت را ندانند و به درستی پاسخ دهند، می توانند منجر به خاموشی شوند. حتی اگر افتادگی ها باعث خاموشی نشوند، در صورت عدم کنترل، به تجهیزات نیروگاه ها، به ویژه در توربین های برق آبی، آسیب می رسانند.

نیروگاه های برق آبی در طول تاریخ محرک اصلی به اصطلاح نوسانات فرکانس بسیار پایین (UFLO) بوده اند. هر توربین ارتعاش می کند، و اگر آن ارتعاشات با نظم خاصی به نام فرکانس تشدید رخ دهند، می توانند بزرگ شوند، گاهی اوقات تا سطوح خطرناک. به شکستن یک لیوان شراب در مقابل لوله های قدرتمند یک خواننده اپرا فکر کنید - این طنین است.

بنابراین Witthaut و تیمش شروع به تحقیق در مورد انرژی آبی، آشکارترین مقصر بالقوه کردند. آنها از یک مدل کامپیوتری سیستم کنترل نیروگاه آبی در شبکه اسکاندیناوی برای آزمایش این فرضیه استفاده کردند.

در حالی که آنها موفق شدند شرایطی را بیابند که می تواند رزونانسی را ایجاد کند که یک بار در دقیقه به اوج خود می رسد، آنها نمی توانند توضیح دهند که چرا برای مدت طولانی ادامه دارد. به طور معمول، رزونانس ها در سیستم های مکانیکی می آیند و می روند، و همچنین سیگنال همراه در شبکه الکتریکی. اما این افت فرکانس همچنان دقیقه به دقیقه اتفاق می افتد. هر 60 ثانیه بدون شکست.

سپس متوجه شد که هر کاری که با چنین ساعتی کار می کند، به یک ساعت نیاز دارد. آنها چگونه می توانند زمان بندی عجیب و غریب را توضیح دهند؟

برای این فرضیه، محققان از نزدیک به خانه شروع کردند و بیش از 80 متر هوشمند کیفیت برق در اطراف محوطه دانشگاه Jülich نصب کردند. سایت تحقیقاتی مجهز به خطوط توزیع ولتاژ متوسط ​​و پایین، ترانسفورماتورها، پنل های خورشیدی و سیستم های ذخیره انرژی باتری است که به عنوان منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) عمل می کنند. همچنین دارای یک سیستم کامپیوتری با کارایی بالا و همچنین کامپیوترهای اداری معمولی است که توسط دستگاه های UPS بسیار کوچکتر تغذیه می شوند. مترهای کیفیت توان طیفی از ویژگی ها، از جمله فرکانس، ولتاژ، جریان و توان را هر سه ثانیه یک بار نمونه برداری کردند.

خیلی زود، تیم تحقیقاتی پاسخ خود را دریافت کرد. اندازه گیری های ثبت شده بر روی ترانسفورماتور متصل به سیستم ذخیره انرژی باتری در هر دقیقه به اوج خود می رسید، درست مانند شبکه های برق بزرگتر.

به نظر می رسد که بسیاری از باتری های ثابت، از UPS های مرکز داده گرفته تا باتری های بزرگ مقیاس شبکه، هر دقیقه وضعیت شارژ خود را بررسی می کنند. از آنجایی که این دستگاه‌ها به اینترنت متصل هستند، ساعت‌های آن‌ها تقریبا هماهنگی کامل دارند. هر بار که شخص شارژ خود را بررسی می کند، اختلال در شبکه گسترده غیرقابل محسوس است. اما وقتی همه آنها با هم این کار را انجام می دهند، این اختلال آشکار می شود.

برای یافتن شواهدی مبنی بر اینکه یو پی اس ها مقصر اصلی شبکه هستند، ویتاوت و تیمش به داده های ارائه شده توسط اپراتورهای شبکه روی آوردند. آنها پاسخ خود را در ایرلند یافتند.

در آنجا، مراکز داده رشد کرده اند تا بخش بزرگی از برق کشور را مصرف کنند. تا سال 2022، مراکز داده 18 درصد از بار شبکه ایرلند را تشکیل می دادند و هر تاسیسات توسط ناوگانی از UPS ها ارائه می شود. مطمئنا بین سال‌های 2016 و 2021، افت فرکانس دقیقه به دقیقه در شبکه ایرلندی از 3 میلی هرتز (میلی‌هرتز) در سال 2016 به 12 مگاهرتز در سال 2021 چهار برابر شده است. اخیرا برخی افت‌ها از 20 مگاهرتز فراتر رفته است.

شبکه 50 هرتز ایرلند برای مقاومت در برابر نوسانات مثبت یا منفی 200 مگاهرتز ساخته شده است، اگرچه اپراتور شبکه ترجیح می دهد نوسانات را به 100 مگاهرتز محدود کند. در این محدوده، 20 مگاهرتز زیاد نیست، اما مراکز داده تنها بارهای شبکه نیستند. اگر بارهای دیگر نیز باعث کاهش فرکانس شوند، ضربه اضافی ناشی از هر UPS که وضعیت شارژ آن را بررسی می کند می تواند شبکه را به سمت شرایط خاموشی سوق دهد.

مشکل کاملا قابل پیشگیری است. ویتهاوس و تیم به جای بررسی وضعیت شارژ دقیقا در دقیقه، توصیه می‌کنند که UPS و تولیدکنندگان باتری در مقیاس شبکه مقداری تصادفی‌سازی را به برنامه اضافه کنند.

در حالی که امروزه یو پی اس ها این مشکل را ایجاد می کنند، خطر تداوم این پدیده وجود دارد. محققان همچنین دستگاه های IoT را آزمایش کردند. در دستگاه‌های متنوعی مانند اجاق‌های هوشمند و خوشه‌های Raspberry Pi، آنها قادر به تشخیص نوسانات دوره‌ای برق بودند. این اصلاح نیز یک وصله نرم افزاری ساده است، اما بسیاری از دستگاه های اینترنت اشیا بدون وصله می مانند. یک مطالعه اخیر نشان داد که کمتر از 3 درصد از دستگاه های اینترنت اشیا از آخرین سیستم عامل استفاده می کنند.

رگولاتورها ممکن است به زودی مجبور شوند برای درخواست تغییرات وارد عمل شوند، اما آنها فقط می توانند گوشه ای از شبکه خود را حل کنند. با توجه به ماهیت جهانی موضوع، در نهایت به هماهنگی جهانی نیاز دارد. این معما ممکن است حل شود، اما مشکل ممکن است برای سال‌های آینده باقی بماند.

وقتی از طریق پیوندهای موجود در مقالات ما خرید می کنید، ممکن است کمیسیون کمی کسب کنیم. این بر استقلال تحریریه ما تأثیر نمی گذارد.

تیم د چانت یک گزارشگر ارشد آب و هوا در TechCrunch است. او برای طیف وسیعی از نشریات، از جمله مجله Wired، Chicago Tribune، Ars Technica، The Wire China، و NOVA Next که سردبیر آن بود، نوشت.

د چانت همچنین مدرس برنامه تحصیلات تکمیلی MIT در رشته نویسندگی علمی است و در سال 2018 به وی کمک هزینه ژورنالیزم علمی شوالیه در MIT اعطا شد، در این مدت او به مطالعه فناوری های آب و هوا و بررسی مدل های کسب و کار جدید برای روزنامه نگاری پرداخت. او دکترای خود را در علوم محیطی، سیاستگذاری و مدیریت از دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، و مدرک کارشناسی خود را در مطالعات محیط زیست، انگلیسی و زیست شناسی از کالج سنت اولاف دریافت کرد.

می‌توانید با ارسال ایمیل به [email protected] با Tim تماس بگیرید یا آن را تأیید کنید.

One Pass بخرید، جلد دوم رایگان را در بوت کمپ نهایی سال TechCrunch با آوردن هم بنیانگذار یا شریک خود به صورت کتاب رایگان قبل از انقضای قرارداد BOGO دریافت کنید.

تسلا ساخت Cybertruck را در سال 2027 شان اوکین متوقف خواهد کرد

کلود اکنون می تواند هزینه های شما را با ابزار جدید مالی شخصی خود عایشه مالیک تجزیه و تحلیل کند

با افزایش انتظار برای قدرت، مراکز داده به موتورهای جت قدیمی روی آورده اند

ممدانی شهر نیویورک از مالک مدیسون اسکوئر گاردن به خاطر فناوری نظارتی زک ویتاکر انتقاد کرد.

Anthropic هشدار می دهد که بسیار نزدیک به قابلیت RSI است، با نام مستعار خودساز AI جولی بورت

نیویورک تایمز و سایر رسانه ها از مرورگر وب Brave به دلیل ادعای حذف محتوای ربکا بلان شکایت کردند.

اولین مایکروویو نینجا به‌تازگی جایگزین دو تا از لوازم آشپزخانه من شد، لورن فوریستال