Regulace f v propojených soustavách

Transkript

1 Regulce f v propojených soustvách Zopkování principu primární sekundární regulce f v izolovné soustvě si ukážeme obr.,kde je znázorněn S Slovenské Republiky. Modře jsou vyznčeny bloky, které jsou zřzeny do regulce f. N těchto blocích jsou korektory frekvence I regulátory turbín (reprezentovné měničem nerovnoměrnosti proporciální regulce (nstvuje se sttik regulátoru) měnič středních otáček integrční složk (mění přiřzení výkonu jednotlivým otáčkám) měněny výkony generátorů prcujících v regulci f. rimární regulce n těchto blocích prcuje utomticky n zákldě odchylky f vznikjící v síti. f CENTRÁLNÍ REULÁTOR f k I f k I ž Ci f k I ž T I ž T T ž 400 kv vedeni vedení 220 kv vedeni vedení 0 kv vedeni vedení Měření n 400 kv hrničních linkách Měření n 220 kv hrničních linkách o odeznění primární regulce zčne působit sekundární regulce vzniklou CE (kvzisttickou frekvenční odchylku) centrální regulátor vyhodnotí pošle impulzy n jednotlivé sekundární regulátory, by zvýšily nebo snížily výkon dodávný do ES. Detilnější provedení regulční smyčky n jednotlivých blocích je vidět n následujícím obrázku:

2 f f n f n S f n - regulční odchylk Ž I T de: s nstvená sttik proporcionální regulátoru výkonu turbíny. Vlstní regulční proces je ptrný z následujícího obrázku:

3 Zvýšením zátěže dojde k přesunu sttické chrkteristiky zátěže z bodu 2 do bodu. rimární regulátory generátorů podle svých sttických chrkteristik dorovnjí výkonovou bilnci do bodu 4. Vlstní regulční proces probíhjí změny výkonů frekvence je vidět n spodním prvém obrázku. o ukončení působení primární regulce zčne působit sekundární regulce, která zvýší výkon generátorů posune jejich sttickou chrkteristiku do bodu. Z grfu jsou vidět jednotlivé výkon poskytnuté v primární sekundární regulci f. ropojené soustvy Soustvy lze propojovt přes DC spojení nebo synchronně C vedením. Tj. tzv. nesynchronním propojením nebo synchronním propojením. Stejnosměrná spojk (DC direct current). Tto zřízení je složeno z usměrňovčů, střídčů, trnsformátorů, filtrů kompenzčních prostředků sloužících k propojení nesynchronně prcujících soustv stejnosměrným přenosem n nulovou vzdálenost. rincipielní jednopólové schém je uvedeno n obrázku: oužívá se v přípdech, kde vlivem dlouhých přenosů nelze zjistit stbilitu provozu nebo pro připojení soustv, které nejsou schopny zjistit stndrdy provozování propojeného provozu, zejmén pk principy solidrity neintervence.

4 Synchronně propojené soustvy Jsou prostřednictvím pomocí mezi-systémových propojení. V Evropě je nejvíce národních soustv je propojeno v systému propojených soustv UCTE (dříve UCTE - zápdní Evrop). V rámci této soustvy je orgnizční jednotk CENTREL (střední Evrop Česko, Slovensko, Mďrsko olsko). Dlší soustvou je NORDEL (severní Evrop). viz. Obrázky v přiložených souborech. Jk bylo řečeno v předcházející přednášce jedn z hlvních výhod je zvýšená kvlit dodávné elektřiny - zejmén stálost frekvence. V této přednášce bude tedy diskutován problemtik Synchronní propojení jednotlivých soustv je zloženo n dvou zákldních principech: princip solidrity princip neintervence Soustv (nebo soustvy) ohrničená mezi-systémovými propojeními musí být schopn regulovt vyráběný výkon tk, by udržovl plánovnou výměnu elektřiny se sousedními přenosovými soustvmi přispívt k regulci frekvence v propojené soustvě. ři obnovování výkonové rovnováhy v příslušné soustvě - oblsti řízení nvzuje sekundární regulce f n primární regulci frekvence tk, by postupně nhrdil výkon, který jí byl poskytnut n principu solidrity v propojené soustvě. Z toho vyplývá, že podmínkou efektivního účinného fungování obou regulcí je jejich vzájemná koordince. rimární sekundární frekvence v propojených soustvách Činnost primární sekundární regulce f v propojených soustvách si ukážeme n příkldu dvou propojených soustv: p ES ES 2 které jsou propojeny jedním vedení (přeshrničním vedení). ředpokládejme že v ustáleném stvu regulční oblst dodává do regulční oblsti 2 výkon p. Dále předpokládejme, že v regulční oblsti 2 došlo k nárůstu ztíženi. Důsledkem toho bude sníženi frekvence v obou soustvách, což ktivuje primární regulci n všech elektrárnách zároveň se změní přenášený výkon mezi regulčními oblstmi. Sekundární regulce v regulční oblsti nám dále zvýší přenášený výkon, čím můžeme překročit mximálně dovolený přenášený výkon, který je možné přenášet po propojovcím vedení. Tk může být ohrožen stbilit provozu tím dojít i k hvrijnímu odpojeni mezi-systémového vedeni. Tkovýmto stvům, které by nám z hledisk působení sekundární regulce mohly spolehlivost provozu zhoršit, se snžíme pochopitelně zbránit. roto je v propojených soustvách zchováván princip neintervence, tj. konečné vyregulování frekvence n jmenovitou hodnotu musí být provedeno soustvou ve které došlo k porušení výkonové bilnce. Tím je zároveň dodržen dojednná hodnot dodávného výkonu ze soustvy do soustvy 2. roto musí být permnentně měřen výkon mezi soustvmi jeho hodnot vyhodnocován v centrálních regulátorech sekundární regulce frekvence jednotlivých soustv (C re grid control).

5 rovedení v jednotlivých soustvách je ptrné z obrázku ES Slovensk, kde jsou měřeny výkony v jednotlivých propojovcích vedeních. ozn. v následujícím obrázku je ještě kromě utomtických regulátorů frekvence ještě nkreslen princip utomtická regulce (primární) npětí (VR utomtic voltge regultion) v jednotlivých soustvách. Je utonomní, v kždé soustvě prcuje nezávisle n druhé soustvě. Jednotlivé regulční elektrárny dorovnávjí regulátor hodnotu npětí v referenčním uzlu n jmenovitou hodnotu. Regulátory vyhodnotí regulční odchylku (kvzisttickou CE), která má hodnotu. de: CE = f odchylk od jmenovité frekvence konstnt regulátoru [MW/Hz] odmínkou správného fungování regulátoru je, by konstnt byl n stven n hodnotu odpovídjící výkonovému číslu dné soustvy, který je dáno součtem výkonových čísel jednotlivých elektrárenských bloků zřzených do primární regulce f: de. λ = 00 δ f n n δ je sttik primárních regulátorů f - [%] onstnt regul8toru se podle prvidel propojen7ch soustv v UCTE nstvuje n hodnotu, λ. rostřednictvím komunikčních knálů jsou posílány impulzy n elektrárny které jsou zřzeny do sekundární regulce f, by dorovnly výkon v příslušné soustvě, tk by byl dodržen referenční hodnot výkonu (dohodnutá) mezi soustvmi.

6 Nstvení konstnty sekundárního regulátoru musí být provedeno tk, by se co nejvíce blížil hodnotě výkonového čísl soustvy. Dále musí být slděn dynmik sekundární primární regulce tk, by sekundární regulční děj proběhl ž po odeznění primární Vlstní provedení regulce frekvence přenášených výkonů (sld mezi soustvmi) je n zákldě síťových chrkteristik. Smotný regulátor prcuje podle metody síťových chrkteristik. Regulce frekvence metodou síťových chrkteristik v propojených soustvách. Tto metod spočívá v tom, že regulční odchylk sekundárního regulátoru CE je tvořen součtem dvou složek - odchylky frekvence od zdné hodnoty násobené konstntou odchylkou předávných výkonů od plánovné hodnoty. okud nstvená konstnt odpovídá přesně výkonovému číslu regulovné soustvy, nereguje regulátor při vzniku výkonové nerovnováhy mimo regulovnou soustvu, tím je zjištěn princip neintervence. roces sekundární regulce f je relizován vysíláním žádné hodnoty výkonu ze sekundárního regulátoru n regulční bloky. Činnost sekundární regulce f by měl obnovit zdné hodnoty frekvence předávných výkonů (CE=0) do 5 min. od vzniku nerovnováhy. Vyregulovní poruchy si pro jednoduchost ukážeme n opět dvou propojených soustvách přibližně stejné velkosti. okud je výkonový rozdíl soustv řádově odlišný, tk výpdky v mlá soustvě prkticky velkou soustvu ovlivní málo. Regulční odchylk regulátoru turbíny je dán: = + ž - = - f S f d = - k - T r dt n n [MW;MW, min]

7 = V = V V b V d d ž ž I I f. r f. r r r f f f n f f f n ) Regulční proces primární regulce při výpdku výkonu zdrojů v soustvě n hodnotě b Výpočet je proveden n principu solidrity, tj. při výpdku v soustvě zdroje o velkosti. je sníženi frekvence úměrné součtu výkonových čísel jednotlivých soustv. okles zjistíme ze vzthu: de: f = =. [] + = + Je součet výkonových čísel regulčních oblstí. Výkon ktivovný jednotlivými regulčními oblstmi je dán součtem výkonu, který byl ktivován regulátory primární frekvence v jednotlivých oblstech: V V = = omocí vzthu jímž je definováno výkonové číslo jde vzth přepst: ( ) = f. =. = f V + [2] ( ) = f. =. V = f. [3] + říspěvek primární regulce v propojených soustvách (výkon o který se zvýší výrob v elektrárnách zpojených do primární regulce) V V V ( ) = + = f. + Doszením z f z výrzu [] dostneme:

8 V = ( + ) =. + de: v se rovná výkonu, který ze soustvy vypdnul má výkonovou hodnotu Regulční proces sekundární regulce frekvence v propojených soustvách při výpdku výkonu v soustvě Výpočtem by se měl prokázt princip sekundární regulce v propojených soustvách, tj. princip neintervence. v ES ČR se používá následující znčení: výkon tekoucí ze soustvy se znčí (-) výkon tekoucí do soustvy se znčí (+) Regulátor regulční oblsti pro regulci činného výkonu/frekvence musí byť proporcionálně integrčního chrkteru podle následující rovnice: d = - k - dt [MW;MW, min] Tr ro regulční odchylky sekundárních regulátorův obr. můžeme psát: = - (- V ) f [MW] ro regulční odchylku sekundárního regulátoru v oblsti tedy po úprvě pltí: = V. r de: V - výkon, který ktivovl primární regulce v soustvě ři rovnovážném stvu v soustvě teče výkon ktivovný primární regulcí do míst nedosttku (do soustvy ). N regulátoru můžeme nstvit konstntu regulátoru rovnou výkonovému číslu soustvy r =, potom pltí: =. V V - výkon, který ktivovl primární regulce v soustvě - při rovnovážném stvu v soustvě teče výkon ktivovný primární regulcí do míst nedosttku (do soustvy ) - n regulátoru můžeme nstvit r =, potom pltí: =. V okud f nhrdíme výrzem [] dostáváme: = V +. +

9 Z V použijeme výrz [2], pk můžeme psát:. = +. = V V = Z tohoto výrzu je ptrné, že n výpdek v soustvě nereguje sekundární regulce v soustvě (regulční odchylk =0). ro regulční odchylku v soustvě můžeme psát: = V. r N regulátoru můžeme nstvit r =, potom pltí: =. V f nhrdíme výrzem z rovnice [] dostneme: = V +. + orovnáním s výrzem [3] dostáváme: = V V = Regulční odchylku dosdíme do rovnice sekundárního regulátoru. dostneme: d = k dt Tr = T d β. r o úprvě této rovnice dostáváme: d = β. ( ) ( ) + T r dt dt = + d. β Tr Z poslední rovnice je ptrné, že z určitý čs dojde ke zvýšení výkonu o hodnotu podle nstvených konstnt b T 2) Regulční proces primární regulce při výpdku ztížení b v soustvě ředpokládejme nyní, že v soustvě v soustvě došlo k výpdku spotřeby o výkonové hodnotě b. Tím dojde ke zvýšení frekvence v propojených soustvách: de: f = b = = + b + je součet výkonových čísel jednotlivých regulčních oblstí.

10 Výkon ktivovný jednotlivými regulčními oblstmi v primární regulci pk bude součtem výkonů příspěvků všech elektrárenských bloků, které jsou zpojeny do systému primární regulce: V V = = Tyto výkony lze pomocí vzthu pro výkonové číslo přepst do tvru:.( ) = f. =. = f V + [2] ( ) = f. =. V = f. 2 [3] + Celkový příspěvek primární regulce v propojených soustvách tj. výkon o který se zvýší výrob v elektrárnách zpojených do primární regulce bude: V V V.( ) = + = f + doszením z f z výrzu rovnice [] pk dostneme: V =.( + ) = b + de: v se rovná výkonu, který ze vypdnul ze soustvy má hodnotu b Regulční proces sekundární regulce při výpdku výkonu n strně zátěže v soustvě o hodnotě b Výpočtem by se měl prokázt princip sekundární regulce v propojených soustvách, tj. princip neintervence. ro regulční odchylku sekundárního regulátoru v oblsti pltí: de: =. V r V je výkon, který ktivovl primární regulce v soustvě. V soustvě došlo k výpdku spotřeby (nstne přebytek výkonu), primární regulce zčne snižovt výkon přebytečný výkon teče do soustvy. N regulátoru můžeme nstvit r =, potom pltí: =. V okud kvzisttickou regulční odchylku f nhrdíme výrzem [] dostáváme: b V. = + + z V můžeme dosdit výrz [2], pk můžeme psát: =.. = V + V =

11 z tohoto výrzu je ptrné, že n výpdek v soustvě nereguje sekundární regulce v soustvě (regulční odchylk sekundárních regulátorů je =0) ro regulční odchylku v soustvě můžeme psát: = V. r N regulátoru můžeme nstvit r =, potom pltí: =. V Ζ f opět nhrdíme výrzem z rovnice [] čímž dostneme: b V. = + + orovnáním s výrzem [3] dostáváme: = V + V = b Regulční odchylku dosdíme do rovnice sekundárního regulátoru: d dostneme: = k. dt Tr d = β.b b dt Tr o úprvě této rovnice dostáváme: =.b b dt T d β r d =. β + Tr Z poslední rovnice je ptrné, že z určitý čs dojde ke zvýšení výkonu o hodnotu podle nstvených konstnt b T.