1. Úvod. Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. 01/červenec 2005 Str. 1 -

Transkript

1 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str.. Úvod Technické výpočty, které provádí provozovatel přenosové soustavy (PS) můžeme rozdělit na výpočty statického a dynamického charakteru. Mezi výpočty statického charakteru patří výpočtu ustáleného stavu (chodu sítě) a výpočty zkratů (počátečních rázových hodnot zkratových proudů). Vstupní data pro tyto výpočty jsou popsány přímo v Kodexu PS části IV. Plánování rozvoje PS v kapitole Data předávaná ČEPS pro plánování rozvoje. Tento materiál se zabývá výhradně výpočty dynamického charakteru, kde nezávisle proměnnou tvoří čas. Jedná se o tedy o zjištění časových průběhů přechodných dějů. K výpočtům které mají charakter přechodného jevu patří:. Výpočty elektromagnetických jevů 2. Výpočty elektromechanických přechodných jevů 3. Výpočty střednědobé dynamiky 4. Výpočty dlouhodobé dynamiky 5. Výpočty statické stability Jednotlivé typy výpočtů jsou blíže popsány v následující kapitole. Hlavním motivem provádění výpočtů je zajištění bezpečnosti provozu, které je jedním ze základních cílů provozovatelů sítí. Jedním z aspektů, který ovlivňuje bezpečnost provozu je stabilita soustavy jako schopnost odolávat poruchám, ke kterým v síti dochází (např. výpadky zdrojů, náhlé změny zatížení, zkraty atd.). Stabilita soustavy se vyšetřuje nejčastěji pomocí počítačových modelů, tzv. síťových simulátorů. Schválená provozní příručka UCTE ( Operation Handbook ) v části 3 o bezpečnosti provozu (viz stanovuje doporučení ( Guideline ) implementovat příslušné počítačové modely a udržovat databázi vstupních dat pro tyto výpočty. V kapitole D. o stabilitě je uveden požadavek na provádění výpočtů stability pro plánování rozvoje přenosové soustavy nebo před podstatnými změnami v ní. Účast v koordinovaných analýzách problémů se stabilitou je pro provozovatele přenosové soustavy standardem. V doporučeních se stanoví, že každý provozovatel přenosové soustavy musí implementovat počítačové modely pro výpočty stability. Tato příručka bude po podepsání vícestranné dohody právně závazná pro všechny provozovatele PS sdružené v UCTE. Pro provádění výpočtů jsou nutné nejen data o síti (vedení, transformátory, kompenzační zařízení), které má pochopitelně provozovatel sítě k dispozici, ale i údaje o zdrojích, které dynamiku soustavy ovlivňují především. Proto je nutné předávání vstupních data pro technické výpočty určitým způsobem kodifikovat, aby provozovatel přenosové soustavy měl dostatek podkladů a byly zajištěny předpoklady pro udržování bezpečného provozu i pro plnění mezinárodních závazků a doporučení vyplývajících s účasti v synchronním propojení UCTE. Účelem tohoto dokumentu je tedy určit, která data jsou potřebná pro určité typy výpočtů a poskytnout uživateli PS určité vodítko, jak lze tyto data předávat. Dokument obsahuje i odkazy na formuláře, které je možno použít pro vyplnění dat ve standardních formátu, který je v dokumentu popsán i ve formě příslušných blokových schémat. Pro přehlednost jsou formuláře rozděleny na tři samostatné části týkající se generátorů (synchronních i asynchronních), budících a pohonných systémů. Pro předání dat může uživatel PS použití i jiný způsob, např. modely vytvořené pracovními skupinami IEEE vhodné pro výpočty stability elektrizační soustavy ( v tomto dokumentu jsou uvedeny příslušné reference) nebo podklady výrobců zařízení (v tom případě musí být parametry doplněny blokovými schématy s jednoznačným popisem významu a vstupních a výstupních proměnných modelu). Data specifikovaná v následujícím textu plně pokrývají požadavky na výpočty, které PPS běžně provádí pro své potřeby. Nemusí však být dostačující pro podrobnějších výpočty méně obvyklých jevů, které budou řešeny individuální dohodou s konkrétním uživatelem.

2 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str Výpočty elektromagnetických jevů 2. Důvody provádění výpočtů přechodných jevů Výpočty elektromagnetických přechodných jevů zahrnují celé spektrum analýz. Jako příklad lze uvést výpočty přepětí při spínání vedení naprázdno, při vypínání transformátorů a tlumivek, rezonanční přepětí atd. Elektromagnetické jevy představují speciální děje, které mají většinou lokální charakter (např. bezpečnost provozu elektráren v nezatíženém ostrovním režimu). Jestliže je nutné provést některý z těchto výpočtů, bude otázka předání potřebných dat řešena individuálně pomocí dohody mezi PPS a uživatelem. 2.2 Výpočty elektromechanických přechodných jevů Výsledkem výpočtů elektromechanických přechodných jevů je stanovení mezí dynamické stability (používá se také termín transient stability ) při přechodu z jednoho ustáleného stavu do druhého. Přechodný jev je vyvolán iniciační poruchou, nejčastěji různými druhy zkratů mezi fázovými vodiči a zemí. Vstupní podmínky výpočtu určuje ustálený stav soustavy před poruchou. Jako poruchy jsou obvykle modelovány zkraty v blízkosti zdrojů s následnými výpadky zařízení PS nebo elektrárenských bloků. Průběh poruch je dán činností ochran a automatik a zejména nastavením jejich časového působení. Výpočty elektromechanických přechodných jevů se nejčastěji provádí ve fázi plánování rozvoje PS a dále pro různé revizní stavy vznikající v běžném provozu. 2.3 Výpočty střednědobé dynamiky Tyto výpočty slouží pro analýzu soustavy při a po činnosti primární regulace frekvence a regulace otáček. Výpočty jsou nezbytné i pro kontrolu ostrovních režimů vznikajících v důsledku poruch nebo v průběhu obnovy soustavy po jejím rozpadu. Cílem výpočtů je stanovení objemů frekvenčního odlehčování, kontrola zálohy a parametrů primární regulace, kontrola chování různých typů regulace bloku a jejího nastavení apod. Při výpočtu se kontroluje jestli odchylky frekvence od jmenovité hodnoty nepřesáhnou dovolené meze, při kterých dochází k vypínání generátorů. Výpočty tohoto typu se provádí např. před provedením rizikových zkoušek a testů. Jejich účelem je prověření jestli zařízení jsou schopné provozu v tomto nestandardním režimu a udržet stanovené provozní limity napětí a frekvence. 2.4 Výpočty dlouhodobé dynamiky Tyto výpočty slouží pro kontrolu soustavy při a po činnosti sekundární regulace výkonu a frekvence. Jedná se o optimalizaci skladby regulačních bloků a nastavení parametrů sekundární regulace (výkonové číslo, parametry sekundárního regulátoru apod.). Cílem výpočtů je kontrola velikosti a dynamiky sekundární zálohy výkonu za podmínky vyregulování výpadků výkonů v ES podle principu neintervence. Výpočet může brát v úvahu i změny zatížení a aktivaci terciární regulace a kontrolovat pokrývání denního diagramu zatížení. Dále je kontrolována součinnost sekundární regulace U/Q spolu s bloky a dalšími prostředky do ni zapojenými odolnost soustavy proti napěťovému kolapsu. 2.5 Výpočty statické stability Cílem provádění těchto výpočtů je stanovení mezních hodnot veličin z hlediska fyzikální existence či přípustnosti provozního stavu. Jako příklad lze uvést modální analýzu soustavy, tj. analýzu šíření kmitů v ES a jejich tlumení. Výsledkem modální analýzy je určení schopnosti soustavy a jejich jednotlivých prvků tlumit vnucené kyvy. Dalším použitím je zjištění limitních tranzitů činného výkonu přes přenosové profily, určení mezí podbuzení generátorů a hlídačů mezí podbuzení a návrh nastavení hlídačů meze podbuzení na generátorech atd.

3 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str Údaje předávané pro výpočty přechodných jevů Dynamický model může obsahovat následující prvky:. synchronní nebo asynchronní generátor 2. transformátor včetně přepínání odboček (HRT) 3. budič a regulace buzení 4. pohonný systém skladující se z turbíny, zdroje pohonného media a jejich regulace Pro první čtyři jsou k dispozici prázdné formuláře, které si může uživatel stáhnout a po vyplnění předat provozovateli PS: Údaje uvedené v tomto dokumentu předávají provozovateli PS tito uživatelé: uživatelé provozující bloky vyvedené do PS o jednotkovém výkonu 3 MW, uživatelé PS s licencí na distribuci pro všechny zdroje o jednotkovém výkonu 3 MW připojené do jimi provozované rozvodné sítě. Výklad bude společný pro oba dva druhy uživatelů, nebude li uvedeno jinak. Všechny údaje se předávají jednou a vždy při jejich změně, a to s dostatečným předstihem. Data označená jako "speciální" jsou nutná pro některé velmi málo prováděné výpočty. Jejich předání bude domluveno speciálně mezi PPS a konkrétním uživatelem. Předávaná data pro výpočty přechodných jevů mají formu parametrů určitého modelu, který představuje matematický popis technologického celku. Model je definován nejčastěji pomocí blokového schématu. Schémata uvedená v tomto dokumentu jsou typová a odpovídají modelům implementovaným v SW používaným provozovatelem PS pro simulaci přechodných dějů (tzv. síťový simulátor). Pokud má uživatel k dispozici jiné náhradní nebo regulační schéma, může ho použít po dohodě s provozovatelem PS, které posoudí jeho vhodnost pro daný typ výpočtu. 3. Seznam veličin použitých v popisu modelů f aktuální frekvence sítě f Z zadaná frekvence I B budící proud I G proud generátoru M T průtok páry N R dodatečný výkon přepouštěný přes přepouštěcí ventily N S požadovaná hodnota výkonu turbíny (např. z centrálního regulátoru f a P) N T mechanický výkon turbíny N Z zadaná hodnota výkonu turbíny P G činný výkon generátoru p T tlak admisní páry P Z požadovaný admisní tlak páry Q G jalový výkon generátoru Q S jalový výkon požadovaný sekundární regulací R B výstup regulátoru buzení R K výstup regulátoru kotle R T výstup regulátoru turbíny s G skluz generátoru U B budící napětí U E napětí pomocného budiče U G napětí generátoru U S napětí zadané sekundárním regulátorem zadané otáčky Z

4 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str Parametry synchronního stroje 4. Popis modelů a jejich parametrů Pro výpočty elektromechanických přechodných dějů se synchronní stroj (většinou generátor) modeluje pomocí Parkových rovnic []. Základní štítkové hodnoty i parametry dynamického modelu jsou v následující tabulce. V některých velmi speciálních případech je nutné provádět kontrolu vzniku subsynchronních oscilací a rezonancí v přenosové síti. Veličiny nutné pro tyto účely (modelování rotujících částí hřídele) uvádí závěrečná část tabulky. typ generátoru Provedení generátoru turbo/hydro S n MVA Zdánlivý jmenovitý výkon P n MW Činný jmenovitý výkon U n kv Sdružené napětí statoru spojení vinutí Y/ Spojení vinutí statoru PQ diagram MWMVAr PQ diagram stroje při stanovených (uvedených) podmínkách n /min Otáčky R s p.j. Odpor fáze statoru při provozní teplotě % Účinnost při stanovených podmínkách X dn p.j. Podélná synchronní nesycená reaktance X qn p.j. Příčná synchronní nesycená reaktance X ds p.j. Podélná synchronní sycená reaktance X qs p.j. Příčná synchronní sycená reaktance X dn p.j. Prvá přechodná nesycená podélná reaktance X qn p.j. Prvá přechodná nesycená příčná reaktance X ds p.j. Prvá přechodná sycená podélná reaktance X qs p.j. Prvá přechodná sycená příčná reaktance X" dn p.j. Druhá přechodná (rázová) nesycená podélná reaktance X" qn p.j. Druhá přechodná (rázová) nesycená příčná reaktance X" ds p.j. Druhá přechodná (rázová) sycená podélná reaktance X" qs p.j. Druhá přechodná (rázová) sycená příčná reaktance X p.j. Rozptylová reaktance statoru X p.j. Netočivá reaktance X 2n p.j. Zpětná nesycená reaktance X 2s p.j. Zpětná sycená reaktance T d' s Podélná přechodná časová konstanta na prázdno T d s Podélná přechodná časová konstanta nakrátko T d'' s Podélná rázová časová konstanta na prázdno T d s Podélná rázová časová konstanta nakrátko T q' s Příčná přechodná časová konstanta na prázdno T q s Příčná přechodná časová konstanta nakrátko T q'' s Příčná rázová časová konstanta na prázdno T q s Příčná rázová časová konstanta nakrátko T a s Stejnosměrná časová konstanta statoru R f p.j. Odpor budícího vinutí T Agt s Akcelerační konstanta generátoru a turbíny T M= J 2 M /S n. J=GD 2 /4 Mag. charakt. stroje VA Magnetizační charakteristika stroje naprázdno U bmax V Maximální (stropní) budící napětí stroje I bmax A Maximální (stropní) budící proud stroje U bn V Jmenovité budící napětí stroje I bn A Jmenovitý budící proud stroje U b V Jmenovité budící napětí naprázdno stroje I b A Jmenovitý budící proud naprázdno stroje R z p.j. Odpor uzemnění Pouze pro bloky vyvedené do PS X z p.j. Reaktance uzemnění Pouze pro bloky vyvedené do PS C F Kapacita generátoru k zemi Pouze pro bloky vyvedené do PS Speciální parametry H i kg m 2 Setrvačný moment ité části hřídele generátoru K ij Nm/mech. Koeficient tuhosti spojení ité a jté rotující části rad D i Nm/(rad/s) Koeficient tlumeni ité rotující části hřídele P.j. Podíl části výkonu vyráběné v ité rotující částí Tab. Parametry synchronních strojů Zde naleznete prázdný formulář pro předání dat synchronního stroje

5 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str Parametry asynchronního stroje Pro výpočty elektromechanických přechodných dějů se asynchronní stroj (většinou generátor u větrných elektráren) nahrazuje parametry ekvivalentního obvodu (viz Obr. ), které se dají použít i pro dynamický model [2]. Základní štítkové hodnoty i parametry náhradního schématu jsou v následující tabulce. Na rozdíl od synchronního generátoru je nutno u strojů s převodovkou uvažovat s pružností hřídelí a proto se zadávají mechanické parametry generátoru a turbíny zvlášť. r S jx S jx R jx r / R s Obr. Náhradní schéma asynchronního stroje typ generátoru Provedení generátoru s kotvou nakrátko nebo s vinutou kotvou S n MVA Zdánlivý jmenovitý výkon P n MW Činný jmenovitý výkon U n kv Sdružené napětí statoru n /min Otáčky % Účinnost při stanovených podmínkách r s p.j. Odpor fáze statoru při provozní teplotě Vztažná hodnota Zv=U 2 n /S n x s p.j. Rozptylová reaktance fáze statoru x p.j. Příčná (magnetizační) nesycená reaktance r R p.j. Odpor fáze rotoru při provozní teplotě přepočítaný na stator x R p.j. Rozptylová reaktance fáze rotoru přepočítaná na stator J G kg m 2 Setrvačný moment generátoru GD 2 /4 J T kg m 2 Setrvačný moment turbíny K Nm/rad Koeficient tuhosti spojovacího hřídele D i Nm/(rad/s) Koeficient tlumeni spojovacího hřídele Tab. 2 Parametry asynchronních strojů

6 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str Dvojitě napájený asynchronní stroj Asynchronní stroj s vinutou kotvou napájenou z frekvenčního měniče lze pro výpočet elektromechanických přechodných dějů (v prvním přiblížení a v souladu s praxí viz např. [3]) modelován staticky pomocí Nortonova vstřiku paralelně s náhradní reaktancí motoru. Přechodné děje v obou vinutích jsou zanedbány, protože jsou dostatečně rychlé v porovnání s vyšetřovanými elektromechanickými ději. Dominantní roli přebírá frekvenční měnič, který v součinnosti s regulačními obvody je schopen přizpůsobovat činný i jalový výkon požadavkům na efektivní využití rychlosti větru a na neovlivňování sítě. Typový model regulace je na následujícím obrázku. an 2 N T /k bnc N P G N k N w pt W v N N max Z N N P max Zadaná hodnota otáček N min k N pt IN P G v N T N p N min pt m /k N P Z Q S Q max Q min KOR B Korekce z externího regulátoru Q G U Zmax U Zmin k Q pt IQ Q G U S k IR PG k IA U Zmax U G T IQ v E U G X Q max U Z U Zmin pt KOR I B U G X Q min k P U G /X E U Q Z Regulátor Generátor a měnič Obr. 2 Typové schéma modelu regulace dvojitě napájeného asynchronní stroje Typová regulace spočívá ve dvou oddělených a nezávislých částech při činný a jalový požadovaný výkon P Z a Q Z. Cílem regulace P Z je přizpůsobovat činný výkon dodávaný do sítě, aby odpovídal výkonové rovnováze soustrojí, tedy především výkonu vyráběnému větrnou turbínou v závislosti na rychlosti větru. V modelu se předpokládá spolupráce s větrnou turbínou s proměnnými otáčkami, takže zadaná hodnota otáček se určuje v závislosti na skutečném dodávce výkonu do sítě P G. V případě výkonové nerovnováhy (rozdílu mezi výkonem turbíny N T a výkonem generátoru P G ) a vzniku regulační odchylky P je požadovaný výkon P Z měněn trendem v N, aby se dostal do souladu s výkonem turbíny. Naopak při poklesu dodávky do sítě P G (např. vlivem zkratu) se zmenšují zadané otáčky Z (vstupující i do modelu turbíny), čímž se zmenšuje akcelerace soustrojí. Regulace Q Z může obdobně jako u synchronního generátoru pracovat v primární nebo sekundární regulaci v závislosti na hodnotě parametru T IQ. Pro volbu T IQ = regulátor reguluje svorkové napětí (jedná se tedy o režim primární regulace), případně modifikované statikami jalovým a/nebo činný výkonem (volbou parametrů k IR a k IA ). Pro T IQ > reguluje regulátor jalový výkon generátoru(jedná se tedy o režim sekundární regulace). V obou případech lze k zadané hodnotě přičítat korekční signál z externího regulátoru a simulovat tak např. regulaci napětí sítě (v definovaném místě). Parametr Jednotka Název Poznámka a,b,c pj koeficieny převodní charakteristiky činného výkonu na zadané otáčky turbíny pro výkon menší než parametr N w pj zadané otáčky turbíny pro výkon větší než parametr N N pj mezní výkon, od kterého jsou zadané otáčky rovné konstantní hodnotě w kn pj proporcionální zesílení PI regulátoru výkonu generátoru TiN s integrační časová konstanta regulátoru výkonu generátoru vn pj/s dovolený trend změny činného výkonu generátoru Tab. 3 Parametry modelu regulátoru činného výkonu dvojitě napájeného asynchronní stroje Pojem typové se používá z toho důvodu, že v této oblasti neexistuje žádný standard a dokonce ani nejsou k dispozici přesné informace od výrobců konkrétních zařízení

7 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str. 7 Regulační schéma platí pro běžné napětí sítě. Při poklesu napětí pod určitou hodnotu a nárůstu proudu (např.při zkratu v síti) působí ochrany frekvenčního měniče a způsobí buď zablokování měniče na straně rotoru (asynchronní stroj přechází do provozu s kotvou nakrátko buď přímo nebo přes přídavný odpor) nebo vypnutí stroje buď ihned nebo s e zpožděním. Tyto ochranné funkce musí být popsány a specifikovány zvlášť. Zde naleznete prázdný formulář pro předání dat asynchronního stroje

8 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str Model transformátoru Model transformátoru je nezbytný prakticky pro všechny druhy výpočtů. Rozlišujeme parametry samotného transformátoru (Tab. 4) a parametry regulátoru odboček (Tab. 5) Statické parametry transformátoru Parametry odpovídají štítkovým údajům. Parametry, které se používají pro speciální výpočty jsou uvedeny na konci tabulky. Typ Typ dvojvinuťový, trojvinuťový; se třemi nebo pěti jádry eventuálně sestavený z jednofázových jednotek Zapojení,hodinový úhel a uzemnění Y/n Typ spojení vinutí hvězda/trojúhelník/lomená hvězda a hodinový úhel vinutí S nt MVA Jmenovitý zdánlivý výkon primárního vinutí transformátoru S nt2 MVA Jmenovitý zdánlivý výkon sekundárního vinutí transformátoru S nt3 MVA Jmenovitý zdánlivý výkon terciárního vinutí transformátoru U n kv Jmenovité napětí primárního vinutí transformátoru U 2n kv Jmenovité napětí sekundárního vinutí transformátoru U 3n kv Jmenovité napětí terciárního vinutí transformátoru P k2 p.j. Ztráty nakrátko mezi primárním a sekundárním vinutím P k3 p.j. Ztráty nakrátko mezi primárním a terciárním vinutím P k23 p.j. Ztráty nakrátko mezi sekundárním a terciárním vinutím u k2 p.j. Napětí nakrátko mezi primárním a sekundárním vinutím u k3 p.j. Napětí nakrátko mezi primárním a terciárním vinutím u k23 p.j. Napětí nakrátko mezi sekundárním a terciárním vinutím P kw Ztráty naprázdno transformátoru I p.j. Proud naprázdno transformátoru X mi p.j. Magnetizační reaktance transformátoru v nulové složce vztažena na Pouze pro bloky vyvedené do PS primární vinutí nebo výsledky zkoušky nakrátko v nulové složce Magn. charakteristika VA Magnetizační charakteristika transformátoru Pouze pro bloky vyvedené do PS vinutí měniče odboček Vinutí, kde je nainstalován měnič odboček n odb Počet plus odboček transformátoru Je možno uvést i jiný způsob n odb Počet minus odboček transformátoru definice přepínání odboček U odb p.j. Velikost napětí na jednu odbočku korekční tabulka impedance transformátoru p.j. Tabulka impedancí transformátoru pro jednotlivé pozice měniče odboček transformátoru Pouze docházíli k nezanedbatelné změně podélné impedance pro různé odbočky Speciální parametry R gt p.j. Uzemňovací odpor středu vinutí vztažený na primární vinutí Pouze pro bloky vyvedené do PS C i F Kapacity jednotlivéch itých vinutí transformátoru Pouze pro bloky vyvedené do PS C ij F Vzájemné kapacity jednotlivých i,jtých vinutí transformátoru Pouze pro bloky vyvedené do PS Tab. 4 Parametry transformátorů Pozn. u parametrů nakrátko se jedná o výsledky příslušné zkoušky, které nejsou přepočítávány na výkon Parametry regulátoru odboček Model regulátoru odboček transformátoru závisí na realizaci tohoto regulátoru. U závislé regulace je doba přepnutí odbočky závislá na velikosti regulační odchylky (rozdíl zadané a skutečné hodnoty napětí v regulovaném uzlu sítě). Regulační odchylka může být korigována statikou od činného nebo jalového proudu. U nezávislé regulace dojde k regulačnímu zásahu překročíli regulační odchylka pásmo necitlivosti po nastavenou dobu. Je možné definovat velikost regulační odchylky, při které dojde k regulačnímu zásahu okamžitě. U obou typů regulací lze zadat necitlivost. Rovněž lze modelovat zpoždění provedení regulačního zásahu a blokování regulátoru po jeho provedení. Většinou je regulátor vybaven blokováním od podpětí. Veličina Jednotka Název stat_t p.j. statika regulátoru pomocí činného nebo jalového proudu DEAD p.j. Necitlivost regulátoru odboček transformátoru INT p.j. Velikost odchylky napětí, při jejímž překročení jsou změny odboček transformátoru prováděny okamžitě T DEL s Časová konstanta určující jak dlouho musí trvat regulační odchylka než dojde k regulačnímu zásahu T ACT s Časové zpoždění provedení změny odbočky vlastním regulačním mechanismem T BLOCK s Doba blokování regulátoru pro provedení změny odbočky U BLOCK p.j. Blokovací napětí regulátoru odboček při poklesu regulovaného napětí pod tuto hodnotu je regulátor nereguluje U UNBLOCK p.j. Odblokovací napětí regulátoru odbočekpři nárůstu napětí nad tuto hodnotu začne regulátor znovu regulovat Tab. 5 Parametry regulátoru odboček

9 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str Model budiče Modely budiče vychází z metodiky IEEE s tím rozdílem, že modely regulátoru a vlastního budiče jsou odděleny. Schémata pěti základních typů budičů (stejnosměrnýdc_, střídavýac_, tyristorové buzení nezávisléac_4, tyristorové buzení závislé ST_ a tyristorového závislého kompaudovaného buzení ST_3) ukazuje následující obrázek. Stejnosměrný budič DC_ REGULÁTOR Dynamo Stř ídavý budič AC_ REGULÁTOR Pomocný alternátor Diodový můstek Kompaundovaný alternátor Tyristorové buzení nezávislé AC_4 REGULÁTOR Tyristorový můstek Tyristorové buzení závislé REGULÁTOR ST_ Tyristorové buzení závislé s kompandací ST_3 REGULÁTOR Vlastní spotř eba Kompaundace statorovým proudem Obr. 3 Přehled schémat budičů Následující obrázek ukazuje odpovídající blokové schémata modelů budičů.

10 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str. DC_ R B p T E U Bmax U Bmin U B S =A*exp(B* U /U ) E B Funkce sycení Bn k E S E AC_ I B AC_4 ST_ R B k D k E k R A B p T A p T E R k A B p T A I B U G I B F EX U G *U Bmax k * I C B U *U Bmin k * G C I B U Bmax U Bmin U Bmax k * C B U Bmin k * I C B I U B U B F =f*(k C * I / B U E ) EX Komutační funkce U B ST_3 R B U G I G K G Kompaundované napětí U G k K I G A SS k D I G B S U G /2 U K Sin K A U Bmax U Bmin U B Generátor I B F EX =f(k C I B /U K ) Komutační funkce Obr. 4 Blokové schémata modelů budičů Vstupní proměnné modelu: Generátor:U G,I G svorkové napětí, proud statoru v poměrných hodnotách vztažených na jmenovité hodnoty Generátor: I B... proud rotoru v poměrných hodnotách vztažených na budící proud naprázdno Regulátor: R B výstup regulátoru buzení poměrná hodnota vztažená na maximální výstupní napětí Výstupní proměnná modelu: U B napětí budiče vztažené na napětí naprázdno typ budiče Typ budiče (např. statický, závislý, nezávislý, střídavý budič atd.) T E s Časová konstanta budiče T A s Časová konstanta tyristorového můstku K E p.j. Zesílení budiče K D p.j. Koeficient úbytku napětí způsobený reakcí kotvy budiče K C p.j. Koeficient úbytku napětí usměrňovače způsobený komutací A p.j. Koeficient sycení budiče Pro DC_ B p.j. Koeficient sycení budiče pro DC_ K G p.j. Zesílení zpětné vazby můstku pro ST_3 A SS p.j. Koeficient sycení proudového transformátoru pro ST_3 B SS p.j. Koeficient sycení napěťového transformátoru pro ST_3 K K p.j. Koeficient proudové kompaudace pro ST_3 U Bmax p.j. Maximální (nárazové) budící napětí Vztaženo na napětí budiče naprázdno U Bmin p.j. Minimální (nárazové) budící napětí Vztaženo na napětí budiče naprázdno Tab. 6 Parametry budičů potřebné pro modelování podle uvedených schémat Podrobnější popis výpočtu parametrů modelu budiče viz [4]. Zde naleznete prázdný formulář pro předání dat modelu buzení

11 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str. 4.5 Model regulátoru buzení Na základě rozboru struktury regulátorů používaných v ES ČR byl sestaven univerzální model zobecnělého regulátoru buzení, který umožňuje modelovat reálné regulátory se všemi potřebnými funkcemi. Jeho schéma je na Obr. 5 Q G Sekundární regulátor Q G/U G k IR P G U S U Zmin U Zmax v k IA K STAT pro AC_4, ST_, ST_3 I B Derivační zpětná vazba pro AC_ k SEpT S U E pt S pro DC_ Kanál derivace frekvence U B K fpt f s G pt f Generátor U G Př ídavný Omezovač Igen a Ibud signál OMEZ U nec U Imax U Z U Imin Necitlivost Omezení odchylky STAB Systémový stabilizátor Blok regulační odchylky HMP k P Hlídač meze podbuzení člen leadlag (pt )(pt 2) (pt 3 )(pt 4 ) U Rmax pt I U Rmin Blok PI regulátoru U Rmax U Rmin R B Obr. 5 Schéma modelu regulátoru buzení Vstupní proměnné modelu: Generátor (index G): P, Q, s činný a jalový výkon, proud statoru, skluzpoměrné hodnoty vztažené na jmenovité Buzení U B, I B,... budící napětí a proud vztažené na hodnoty naprázdno U E, U S... napětí pomocného budiče, zadané napětí poměrné hodnoty vztažené na jmenovité STAB,HMP,OMEZ...výstupy systémového stabilizátoru, hlídače podbuzení a omezovačů v p.hodnotách Výstupní proměnné modelu: R B...výstup regulátoru poměrná hodnota vztažená na maximální výstupní napětí regulátoru Veličina Jednotka Název Vysvětlení Kp p.j. Proporcionální zesílení regulátoru K SE p.j. Zesílení derivační zpětné vazby regulátoru K STAT p.j. Statika kompenzace jalovým proudem T s Časová konstanta předstihu členu "lead/lag" Používá se pro regulátoru typu P T 2 s Časová konstanta zpoždění členu "lead/lag" T 3 s Časová konstanta předstihu členu "lead/lag" T 4 s Časová konstanta zpoždění členu "lead/lag" T I s Časová konstanta integrační části regulátoru T S s Časová konstanty derivační zpětné vazby Vstupní proměnná závisí na typu budiče U NEC p.j. Necitlivost regulátoru U Imax p.j. Maximální omezení regulační odchylky U Imin p.j. Minimální omezení regulační odchylky U RMAX p.j. Maximální výstupní napětí regulátoru U RMIN p.j. Minimální výstupní napětí regulátoru U ZMAX p.j. Maximální zadané napětí regulátoru U ZMIN p.j. Minimální zadané napětí regulátoru V p.j./s Rychlost změny zadaného napětí regulátoru Tab. 7 Parametry modelu regulátoru buzení Regulátor buzení má zpravidla i následující doplňkové funkce (tzv. přídavné automatiky): a) omezovač statorového a rotorového proudu b) hlídač meze podbuzení c) systémový stabilizátor d) sekundární regulátor jalového výkonu Poznámka: Údaje pro bod a), b), d) je nutné předávat pouze pro bloky pracující do PS. Následují generické blokové schémata modelů přídavných automatik, které je možno použít pro předání dat. Pokud mají tyto automatiky jinou strukturu, je možné použít jiných blokových schémat, u kterých je nutno definovat, jestli je model v poměrných nebo pojmenovaných hodnotách (včetně příslušných vztažné veličin nebo jednotek).

12 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str Omezovač statorového a rotorového proudu I G I B I Gmax I B max Výběr maxima x U Bn U OM zad T OM p I UOM max pt OM OMEZ U OM zad Obr. 6 Generický model omezovače statorového a rotorového proudu Vstupní proměnné modelu: Generátor: I G, I B... proud statoru a rotoru poměrné hodnoty vztažené na jmenovitý a proud naprázdno Výstupní proměnná modelu: OMEZ...výstup omezovače poměrná hodnota vztažená na maximální výstupní napětí regulátoru T IOM s Integrační časová konstanta omezovače T OM s časová konstanta zpoždění působení omezovače I gmax p.j. Maximální nastavená hodnota proudu generátoru vztažený na jmenovitý proud statoru I bmax p.j. Maximální nastavená hodnota proudu budiče vztažený na jmenovitý budící proud U OMmax p.j. maximální hodnota výstupu U OMzad p.j. nastavení omezovače po naintegrování této hodnoty omezovač působí Hlídač meze podbuzení Tab. 8 Parametry omezovače statorového a rotorového proudu IHMPzad I B I GEN sin cos k dh ptdh ptdh U Hmax pt IHMP k HMP I G U Hmax Re HMP Derivační zpětná vazba x Im I HMPzad Obr. 7 Generický model hlídače meze podbuzení Vstupní proměnné modelu: Generátor:, I B... úhel účiníku a proud rotoru vztažený na jmenovitý proud statoru Výstupní proměnná modelu: HMP...výstup hlídače meze podbuzení poměrná hodnota vztažená na maximální výstupní napětí regulátoru rad úhel sklonu přímky zakázané oblasti I HMPzad p.j. úsek, který přímka zakázané oblast, vytíná na reálné ose k dh p.j. zesílení derivační zpětné vazby T dh s časová konstanta derivační zpětné vazby k HMP p.j. zesílení hlídače meze podbuzení T IHMP s integrační časová konstanta hlídače meze podbuzení U Hmax p.j. maximální hodnota výstupu omezovače Tab. 9 Parametry hlídače meze podbuzení Im

13 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str Systémový stabilizátor Vstupní signál # Vstupní signál #2 K p T K 2 p T 2 V S = V S S i f ( V C U V C T V C L ) p T 3 p T 5 p T 7 p T 9 V S = i f ( V C T < V C L ) p T 4 p T 6 p T p T 8 V S = i f ( V C T > V C U ) L S M I N L S M A X V S S Výstupní omezovač V S V O T H S G STAB Obr. 8 Generický model dvouvstupového systémového stabilizátoru I CS Specifikace prvního vstupního signálu I CS2 Specifikace druhého vstupního signálu K p.j. Zesílení prvního snímače K 2 p.j. Zesílení druhého snímače T s Zpoždění prvního snímače T 2 s Zpoždění druhého snímače T 3 s Časová konstanta členu washout Když T 3= tak st 3= T 4 s Časová konstanta zpoždění členu "washout" musí T 4 > T 5 s Časová konstanta předstihu prvního členu "lead/lag" T 6 s Časová konstanta zpoždění prvního členu "lead/lag" T 7 s Časová konstanta předstihu druhého členu "lead/lag" T 8 s Časová konstanta zpoždění druhého členu "lead/lag" T 9 s Časová konstanta předstihu třetího členu "lead/lag" T s Časová konstanta zpoždění třetího členu "lead/lag" L SMAX p.j. Horní mez omezení za posledním členem "lead/lag" L SMIN p.j. Dolní mez omezení za posledním členem "lead/lag" VCU p.j. Horní mez logiky výstupního omezovače Když ignoruje se VCL p.j. Dolní mez logiky výstupního omezovače Když ignoruje se Tab. Parametry uvedeného dvouvstupového systémového stabilizátoru Generický model regulátoru jalového výkonu Q S Q max Q min Q G Nelinearita regulační odchylky eq om eq nec eq mez PI regulátor K Q U Zmax p T I Q U S U Zmin Obr. 9 Generický model sekundárního regulátoru jalového výkonu Vstupní proměnné modelu: Generátor: Q G... jalový výkon vztažené na jmenovitý výkon generátoru Q S požadovaný výkon nadřazené regulace U/Q Výstupní proměnná modelu: U S...výstup regulátoru jalového výkonu vztažený na jmenovité napětí generátoru Q max p.j. maximální hodnota požadovaného jalového výkonu Q min p.j. minimální hodnota požadovaného jalového výkonu T IQ s Integrační časová konstanta integrační části regulátoru Q pro TIQ= je regulátor vyřazen K Q p.j. proporcionální zesílení regulátoru Q eq om p.j. Omezení regulační odchylky eq nec p.j. necitlivost regulátoru eq con p.j. hodnota blokování regulátoru Tab. Parametry sekundárního regulátoru jalového výkonu

14 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str Modely turbín Poznámka: Uživatelé PS s licencí na distribuci předávají tento model pro všechny zdroje ve svých sítích s jednotkovým výkonem 3 MW, pokud tyto bloky poskytují alespoň jednu z následujících podpůrných služeb: primární regulace f sekundární regulace P terciární regulace P ostrovní režim start ze tmy Tato poznámka platí i pro odpovídající modely regulátorů a zdrojů pohonného média uvedených v kap. 4.7 a 4.8. Podrobnosti o dynamických modelech (detailnější popis, tvorba, význam parametrů a odkazy do odborné literatury) lze nalézt také v [6]. Zde naleznete prázdný formulář pro předání dat modelu pohonu

15 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str Parní turbína Model parní turbíny respektuje metodiku IEEE s tím rozdílem, že modely turbíny a její regulace jsou rozděleny. Navrženy jsou dva modely. 'ST S' představuje zjednodušený model třítělesové turbíny s mezipřihříváním páry. Zpoždění v nízkotlaké části je zanedbáno, resp. zahrnuto ve zpoždění přihříváku. Záchytné ventily nejsou modelovány, takže model nelze použít pro prudké a velké změny výkonu, při kterých dochází k působení regulátoru přeběhu a rychlého zavírání ventilů. Pro tyto děje je nutné použít podrobného modelu 'ST A', který modeluje činnost záchytných ventilů i nízkotlaké části turbíny. V obou modelech jsou zanedbány nelinearity ventilů, které jsou zjednodušeně modelovány jako ekvivalentní ventil. R T Parní turbína model v min v max T V ST_S p G min G max Regulační ventily p T Admisní tlak M T Hmotnostní průtok páry Vysokotlaká část pt HP k HP Př ihř ívá ka nízkotlaká část k LP ptr Výkon turbíny N T Parní turbína model ST_A v max G max R T TV v p CStop p T MT Vysokotlaká část pt HP Př ihř ívá k pt R k HP N T v min G min k IV T IV v Imin v Imax Rychlé zavř ení ventilů v IStop Záchytné ventily p Obr. Blokové schéma modelů parní turbíny nízkotlaká část k LP ptlp typ turbiny popis G max p.j. Maximální otevření ventilů G min p.j. Minimální otevření ventilů v min p.j./s Maximální rychlost zavírání ventilů v max p.j./s Maximální rychlost otvírání ventilů T V s Časová konstanta servomechanismu ventilů v Imin p.j./s Maximální rychlost zavírání záchytných ventilů v Imax p.j./s Maximální rychlost otvírání záchytných ventilů T IV s Časová konstanta záchytných ventilů k IV p.j. Zesílení charakteristiky záchytných ventilů T HP s Časová konstanta vysokotlaké části turbíny části turbíny K HP p.j. Podíl výkonu generovaného vysokotlakou částí turbíny T LP s Časová konstanta středotlaké a nízkotlaké části turbíny K LP p.j. Podíl výkonu generovaného středotlakou a nízkotlakou částí turbíny T R s Časová konstanta přihříváku Pro model ST_S zahrnuje i T LP v Cstop p.j./s Rychlost zavírání regulačních ventilů při simulaci rychlého řízení v Istop p.j./s Rychlost zavírání záchytných ventilů při simulaci rychlého řízení Dále je možné uvést další údaje např. statické charakteristiky, parametry přepouštěcích stanic, odběry pro teplofikaci a pod. Tab. 2 Parametry modelů parní turbíny

16 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str Vodní turbína Model vodní turbíny respektuje metodiku IEEE. Tento zjednodušený model lze aplikovat pro Francisovu i Kaplanovu turbínu při malých změnách provozních hodnot. Model neuvažuje změnu statické výšky (spádu). Platí tedy pro případy, kdy změna hladiny je proti celkovému spádu zanedbatelná (přečerpací vodní elektrárny) a nebo časový rozsah sledovaného děje je krátký, takže změny spádu lze zanedbat (pro akumulační vodní elektrárny). Model bere v úvahu dynamický ráz při změnách otevření regulačního orgánu, daný jevy v přivaděči. s G Průtok R T v hmin TV v hmax p G min G max G Q T /G Tlaková výška PT Q T A T pt w q NL N T Regulační orgán Obr. Blokové schéma modelu vodní turbíny s nepružným vodním sloupcem typ turbiny popis G MAX p.j. Maximální otevření ventilů G MIN p.j. Minimální otevření ventilů V hmin p.j./s Maximální rychlost zavírání ventilů V hmax p.j./s Maximální rychlost otvírání ventilů T v S Časová konstanta regulačního orgánu T W S Časová konstanta náběhu vodního sloupce Statická MW= Výkon turbíny v závislosti na průtoku charakteristika turbíny =f(m 3 sec ) A T p.j. Zesílení turbíny A T=/( q NL). q NL p.j. Průtok turbíny naprázdno Samoregulační koeficient Nepovinné parametry A m 2 Průřez přivaděče F Mm Tloušťka stěny přivaděče T e s Časová konstanta elasticity přivaděče Z s Hydraulická vlnová časová konstanta přivaděče Z n m 2 s Normalizovaná hydraulická vlnová časová konstanta přivaděče Dále je možné uvést další údaje statické charakteristiky výkon=f(průtok), údaje pro simulaci pružného vodního sloupce a pod. Tab. 3 Parametry modelu vodní turbíny

17 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str Plynová turbína Vznik a podrobnosti dynamického modelu plynové turbíny jsou blíže popsány v [5]. Následující ukazuje blokové schéma: s G Skluz generátoru R TUR Regulační odchylka teploty Výstup regulátoru offset P Otáčky K 6 K 3 T W v W p v W W min Regulace vzduchu T Roffset T e W max Ventily pt V pt 4 P Y RVT Otevření ventilů Dynamika kompresoru pt f pt CD Palivový systém Čidlo teploty K 5 W f Dodávka paliva WM TUR Průtok spalin K 4 pt 3 Statická charakteristika turbíny E S T e Zbytková energie spalin Výstupní teplota spalin N T Výkon turbíny Obr. 2 Blokové schéma modelu jednohřídelové plynové turbíny s využitím zbytkového tepla Vlastní turbína je modelována statickou charakteristikou N t =f(dodávka paliva, průtok vzduchu). Dynamika je respektována jednak regulačním ventilem, dynamikou dodávky paliva a kompresoru. Výstupem modelu je také regulační odchylka výstupní teploty spalin a jejich zbytková energie (slouží jako vstup pro model parní turbíny využívající zbytkové teplo spalin). typ turbiny popis T v s Časová konstanta regulačního orgánu T F s Časová konstanta palivového systému T CD s Časová konstanta kompresoru T 3 s Časová konstanta čidla teploty T 4 s Časová konstanta čidla teploty W MAX p.j. Maximální průtok vzduchu W MIN p.j. Minimální průtok vzduchu K 4 p.j. Zesílení čidla teploty K 5 p.j. Zesílení čidla teploty T p.j. účinnost turbíny K G p.j. Zesílení statické charakteristiky plynové turbíny G MAX p.j. Omezení výstupu regulátoru paliva G MIN p.j. Omezení výstupu regulátoru paliva offset p.j. Navýšení zadané teploty výfukových plynů T W s Časová konstanta natáčení lopatek regulace vzduchu V w p.j./s Omezení rychlosti změny průtoku vzduchu Statické charky turbíny MW= =f(m 3 sec ) Výkon plynové (případně parní u PPC) turbíny v závislosti na dodávce paliva a vzduchu K 3 p.j. Zesílení dodávky paliva K 6 p.j. Dolní mez dodávky paliva T R p.j. Zadaná teplota výfukových plynů Ae p.j. Koeficient výpočtu účinnosti přeměny energie spalin na energii páry Pro výpočet Es Temax p.j. Teplota pro výpočet účinnosti přeměny energie spalin na energii páry Pro výpočet Es Ti K Jmenovitá teplota vstupního vzduchu do kompresoru Td K Jmenovitá teplota výstupního vzduchu z kompresoru Tf K Jmenovitá teplota spalin na vstupu do turbíny Te K Jmenovitá teplota spalin na výstupu z turbíny Kx, X p.j. Parametry linearizované závislosti teplotního činitele kompresoru C p.j. účinnost kompresoru K s p.j. Zesílení statické charakteristiky parní turbíny Tab. 4 Parametry modelu plynové turbíny

18 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str Větrná turbína Vznik a podrobnosti dynamického modelu větrné turbíny jsou blíže popsány v [7]. Pro simulaci krátkodobé dynamiky, kdy je rychlost větru konstantní lze použít statický model s natáčením lopatek turbíny, jehož blokové schéma: ukazuje následující obrázek. Zadaná hodnota Z Generátor s r Regulátor otáček K P2 Natáčení lopatek pt W VYP SPD Statická charakteristika M min M max Moment turbíny m W m W =[(C C 2 ) C 3 C 4 ]/(C 2 C 4 ) Obr. 3 Blokové schéma modelu větrné turbíny při konstantní rychlosti větru Vlastní turbína je modelována statickou charakteristikou v závislosti na rychlosti rotoru a natočení lopatek. Tato závislost je definována čtveřicí parametrů C C 4 a určí se aproximací z charakteristik turbíny. Úhel se mění v od do. Při hodnotě dosahuje moment turbíny největší hodnoty. Při inicializaci modelu (ve výchozím stavu) předpokládá =. Úhel natočení je ovládán jednoduchým proporcionálním regulátorem otáček Setrvačnost mechanismu natáčení lopatek je modelována časovou konstantou T W. Parametr Jednotka Název Poznámka TW s časová konstanta natáčení lopatek větrné turbíny C pj koeficient statické závislosti výkonu turbíny na otáčkách a úhlu natočení Zjistí se aproximací statické charakteristiky C2 pj koeficient statické závislosti výkonu turbíny na otáčkách a úhlu natočení C3 pj koeficient statické závislosti výkonu turbíny na otáčkách a úhlu natočení C4 pj koeficient statické závislosti výkonu turbíny na otáčkách a úhlu natočení Mmin pj minimální moment turbíny Mmax pj maximální moment turbíny Pro simulaci dlouhodobé dynamiky, kdy se rychlost větru mění lze použít statický model v závislosti na rychlosti větru v, jehož blokové schéma: ukazuje následující obrázek. Statická charakteristika turbíny v N max v min v n v stop N T Výkon turbíny Obr. 4 Blokové schéma modelu větrné turbíny při konstantní rychlosti větru Statický model aproximuje závislost výkonu turbíny na rychlosti větru lineárně od minimální rychlosti v min do rychlosti v n, kdy turbína dává maximální výkon N max. Při rychlosti v stop se turbína odstavuje z bezpečnostních důvodů. Veškeré regulace větrné turbíny jsou v modelu implicitně zahrnuty, takže model se hodí pro stacionární výpočty s pomalými změnami rychlosti větru Parametr Jednotka Název Poznámka vmin m/s minimální rychlost větru, při které začíná turbína dávat výkon vn m/s rychlost větru, při i které turbína dává turbína jmenovitý výkon vstop m/s rychlost větru, při které se turbína s bezpečnostních důvodu odstavuje Nmin pj minimální výkon turbíny Nmax pj maximální výkon turbíny

19 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str Modely regulátorů turbín 4.7. Regulátor parní turbíny Model regulátoru má proměnnou strukturu (volitelný režim regulace výkonu nebo tlaku). Proporcionální regulátor otáček je v sérii s regulátorem výkonu, pokud není ve funkci vyřadí se nulovou hodnotou parametru k SP. Výstup R T ovládá regulační ventily turbíny (viz Obr. ) a výstup R K ovládá dodávku paliva do kotle (viz Obr. 25). Generátor PG NS NTmax NTmin kn ptn stepn Frekveční korektor výkonu vn NZ kfr kpres Generátor s G Regulace otáček nebo přeběhu A B Gmin kt Gmax ptit dsp ptehp Gmin ksp Gmax RT kfor Turbína MT GEN p z Kotel p T dpres A B A Klasická regulace B Přetlaková regulace kb ptib RK Obr. 5 Blokové schéma modelu regulace parní turbíny a kotle v základním režimu f Z Uzel f df r kcor NFmax NFmin Obr. 6 Blokové schéma modelu korektoru frekvence Regulátor turbíny v základním režimu d Pres d Sp p.j. Necitlivosti regulátorů tlaku a otáček GEN p.j. Parametr generace zadaného tlaku v závislosti na průtoku G EN= pro konstantní tlak G max G min p.j. Horní a dolní mez otevření ventilů k B p.j. Proporcionální zesílení regulátoru kotle k For p.j. Zesílení dopředné regulace v režim klasické regulace k Fr p.j. Zesílení korekce zadané hodnoty tlaku od frekvence v režimu předtlakové regulace k N p.j. Převod výkonu generátoru na výkon turbíny Podíl zdánl. jmen.výkonu generátoru ke jmen.výkonu turbíny k Pres p.j. Zesílení korektoru tlaku v režim klasické regulace k Sp p.j. Zesílení regulace otáček k Sp= /statika k T p.j. Proporcionální zesílení regulátoru turbíny N tmax, N tmin p.j. Maximální a minimální výkon turbíny vztažený na Nt jmenovitý step N p.j. Dovolená skoková změna zadaného výkonu T EHP s Časová konstanta elektrohydraulického převodníku T IB T IT s Integrační konstanta regulátoru kotle a turbíny T N s Časová konstanta čidla výkonu v N p.j./min Dovolený trend změny zadaného výkonu Korektor frekvence d Fr k COR p.j. Necitlivost a zesílení korektoru frekvence N fmax, N fmin p.j. Horní a dolní omezení korektoru frekvence Neníli uvedeno jinak veličiny jsou vztaženy na jmenovité parametry turbíny Tab. 5 Parametry regulátoru parní turbíny

20 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str Regulátor parní turbíny v ostrovním provozu Do režimu ostrovního provozu se regulace přepíná, jestliže odchylka frekvence sítě překročí nastavenou hodnotu. Jedná se o otáčkovou regulaci s korekcí od tlaku (pro kladné regulační odchylky). Generátor p Z s G Zdroj (kotel) p T k p w Z d p Nprac G max R T pt pt I2 EHP pro T I2> G min K p2 Obr. 7 Blokové schéma modelu regulátoru ostrovního provozu parní turbíny Pro T i2 > má regulátor PI. charakter, jinak charakter proporcionální. U proporcionálních regulátoru hodnota Nprac určuje pracovní bod na statické charakteristice N T = funkce (s G ). Dodávku paliva se reguluje tak, aby kotel vyráběl potřebné množství páry zvětšené o hodnotu N R,. Kotel je tedy natopen a má rezervu pro zvětšení výkonu. Přebytečná pára prochází přepouštěcími stanicemi do kondensátoru. Turbína N T Z N R N Tmax N Z Z N Tmin Generace zadané hodnoty Zdroj (kotel) Generace páry pt fo Filtr N Tmin k po N Tmax pt IO dm P G min G max Pro NtNgen<N R v okamžiku přepnutí do RO Obr. 8 Blokové schéma modelu regulátoru kotle v ostrovním provozu R K Regulátor ostrovního provozu turbíny dp p.j. Necitlivost korektoru tlaku kp p.j. Převodní konstanta korekce tlaku na požadavek otevření ventilů turbíny k p2 p.j. Proporcionální zesílení regulátoru otáček T I2 s Integrační časová konstanta regulátoru otáček pro TI2> má regulátor otáček P.J.D charakter Regulátor ostrovního provozu kotle d Mp p.j. Forsáž výkonu při přepnutí do ostrovního režimu při NtNgen < NR N R p.j. Hodnota natopení k po p.j. Proporcionální zesílení regulátoru kotle T IO s Integrační konstanta regulátoru kotle T fo s Časová konstanta filtru Příklad dalších údajů Regulace přepouštěcích stanic A další.. Neníli uvedeno jinak veličiny jsou vztaženy na jmenovité parametry turbíny Tab. 6 Parametry regulátoru parní turbíny Poznámka: Tyto modely se předávají pouze poskytuje li blok podpůrnou službu ostrovní režim.

21 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str Regulátor parní turbíny jaderného bloku Rozdíl oproti předchozím regulátorům je v tom, že kmitočtový korektor výkonu působí před omezovačem rychlosti zatěžování. Pro jeho správnou funkci je nutné, aby omezovač propouštěl určitou skokovou změnu step N úměrnou dovolenému příspěvku primární regulace N fr. Korektor tlaku je rozdělen na dvě části (pro kladné a záporné odchylky) a působí při odchylkách větších než zadaná necitlivost d p. Předpokládá se konstantní zadaná hodnota tlaku (rovna jmenovité hodnotě). Korektor frekvence má stejnou strukturu jako u modelu klasického bloku. Frekvenční korektor výkonu Gen. P G N S N Tmax v N A stepn N Tmin N Z B dp k Pres dp k Pres k N pt N G min Generátor s G k T G max pt IT d Sp G max pt EHP G min k Sp R T p T Primární okruh d Pres A Klasická regulace B Přetlaková regulace Obr. 9 Blokové schéma modelu regulátoru parní turbíny jaderného bloku Pro parametry regulace parní turbíny v jaderné elektrárně platí stejná tabulka jako pro klasickou parní turbínu

22 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str Regulátor vodní turbíny Jedná se o regulaci výkonu, která má čistě integrační charakter. N S N Tmax NTmin Ž ádaná hodnota výkonu P G v N k N ptn step N Korektor frekvence N Z Regulátor turbíny Elektrohydraulický př evodník N Tmax N Tmax k T T N Tmin pt I T N Tmin pt EH R T Obr. 2 Blokové schéma modelu regulátoru vodní turbíny v normálním režimu Korektor frekvence se používá jen v případě primární regulace frekvence. Uzel f f Z df r kcor NFmax NFmin vf pt f pt f2 Obr. 2 Blokové schéma modelu korektoru frekvence Regulátor turbíny v základním režimu k N p.j. Převod výkonu generátoru na výkon turbíny k N=S gn/n Tn k T p.j. Zesílení regulátoru turbíny Regulátor má pouze integrační charakter N Tmax p.j. Maximální výkon turbíny Vztažený na jmenovitý výkon turbíny N Tmin p.j. Minimální výkon turbíny step N p.j. Dovolená skoková změna zadaného výkonu T EH s Časová konstanta elektrohydraulického převodníku T IT s Integrační konstanta regulátoru turbíny Celková (ekvivalentní) integrační časová konstanta je TI=TIT/kT T N s Časová konstanta čidla výkonu v N p.j./min Dovolený trend změny zadaného výkonu Korektor frekvence d F p.j. Necitlivost korektoru frekvence k COR p.j. Zesílení korektoru frekvence /statika N Fmax p.j. Horní mez korektoru frekvence N Fmin p.j. Dolní mez korektoru frekvence T f s Časová konstanta předstihu členu "lead/lag" T f2 s Časová konstanta zpoždění členu "lead/lag" v f p.j. Omezení rychlosti nárůstu signálu korektoru frekvence Další hodnoty např. statické charakteristiky, a pod Tab. 7 Parametry regulátoru vodní turbíny

23 Vstupní data pro dynamické výpočty Rev. /červenec 25 Str Regulátor vodní turbíny v ostrovním provozu Do režimu ostrovního provozu se regulace přepíná, jestliže odchylka frekvence sítě překročí nastavenou hodnotu. Jedná se o otáčkovou regulaci. Jsou možné dvě varianty: Zadaná hodnota otáček Omezovač rychlosti G max G max Otáčky w=s G w Z K S Vemax Vemin T d p pt d2 p pt EH R T b P b t T d p pt d Obr. 22 Blokové schéma modelu mechanickohydraulického regulátoru otáček vodní turbíny Zadaná hodnota otáček w Z Otáčky w=s G k pt I G max G max pt EH R T T d p pt d2 b p Obr. 23 Blokové schéma modelu PIDP regulátoru otáček vodní turbíny Režim regulace otáček b p p.j. Trvalá statika b t p.j. Přechodná statika regulátoru otáček G max p.j. Omezení otevření ventilů k p.j. Ekvivalentní zesílení proporcionální části regulátoru otáček k=/bt K s p.j. Zesílení regulace otáček ksp= /statika T d s Tlumení regulátoru otáček T d s Derivační časová konstanta regulátoru otáček T d2 s Parazitní zpoždění derivace T I s ekvivalentní časová konstanta zesílení regulátoru otáček TI=Td*bt V emax p.j./min Horní mez omezení rychlosti V emin p.j./min Dolní mez omezení rychlosti Další hodnoty k v p.j. Poměr minimálního výkonu turbíny v režimu regulace otáček ku minimálnímu výkonu v režimu regulace výkonu Např. statické charakteristiky, apod. Tab. 8 Parametry regulátoru vodní turbíny v ostrovním provozu Poznámka: Tyto modely se předávají pouze poskytuje li blok podpůrnou službu ostrovní režim.