Regulace napětí a jalových výkonů v distribuční soustavě 0kV Konference PV GRID Ing. Richard Habrych, Ph.D. červen 203
Obsah Důvody regulace U a Q v DS0kV Základní princip regulace U a Q ASRU velkoodběratele ASRU větrné elektrárny Řízení jalového výkonu velké FVE Poznámky
Proč je výhodné mít tok jalové výkonu a stabilitu napětí v DS0kV pod dispečerskou kontrolou? Snížení technických ztrát - zvýšení hospodárnosti provozu DS 0kV. Snížení fluktuace napětí zvýšení kvality dodávky elektřiny konečnému odběrateli. Zvýšení bezpečnosti provozu elektrizační soustavy vyšší odolnost proti napěťovému kolapsu. Eliminace negativních zpětných vlivů na distribuční soustavu. Snížení počtu regulací transformátorů PS/0kV a 0/vn. Snížení nákladů na nutné pořizování a provozování kompenzačních prostředků.
Základní rovnice regulace U a Q Ui = aij.qj Legenda: Ui napětí v uzlu i aij konstanta citlivosti změny napětí na změnu dodávky jalového výkonu v uzlu j Qj změna jalového výkonu v uzlu j
UO0kV - Akční členy, síťové omezovací podmínky a poruchové vlivy.
Hierarchická struktura Systému regulace U a Q v DS0kV
Sekundární regulace U a Q Zpětná kontrola provedených příkazů.
Provozní diagram synchronního generátoru
Provozní diagram generátoru větrné turbíny
Centralizovaný Systému regulace U a Q v DS0kV
Průběh ze dne 3.5.203 běžný provozní stav soustavy PU Vratimov - TG2 Dětmarovice 2,5 50 2 30 20,5 0 20 90 9,5 70 9 50 8,5 8 30 7,5 0 7-0 6,5 0:00:00 2:24:00 4:48:00 7:2:00 9:36:00 2:00:00 4:24:00 6:48:00 9:2:00 2:36:00 0:00:00-30
Průběh ze dne 25.7.2006 anomální stav soustavy PU Vratimov - TG2 Dětmarovice 9,5 80 9 70 8,5 60 8 50 7,5 40 7 6,5 30 6 20 5,5 0 5 0:00:00 2:24:00 4:48:00 7:2:00 9:36:00 2:00:00 4:24:00 6:48:00 9:2:00 2:36:00 0:00:00 0
Automatická sekundární regulace napětí lokální distribuční soustavy ArcelorMittal Ostrava (bývalá Nová Huť) Výrobní činnost společnosti je zaměřena především na výrobu a zpracování surového železa a oceli a hutní druhovýrobu. Největší podíl hutní výroby tvoří dlouhé a ploché válcované výrobky. Strojírenská výroba produkuje z největší části důlní výztuže a silniční svodidla.
Zušlech. PŘENOSY A ŘAZENÍ NH Vratimov R0kV 5 5 7 3 T23 k.č.33 ELNA Kunčice 0kV k.č.32 ELNA 7 3 32 2 k.č. P250 5 3 L5003 T500 T5002 T644 T643 T622 T62 7 4 42 50 k.č.24 BLOK ÚK k.č.2 k.č.8 KD HSCC 7 6 26 23 9 20 2 5 CK22kV ELO 22kV Záv.5-22kV 2500 kobek a skříní vn umístěných v 52 L4 L98 ČS Vítk. Aglo R5/ 2 SME 4 3 k.4 k 59 4 rozvodnách 22kV 5 vn 5kV a 2 vvn, 9 generátorů a T0 T02 T02 T0 27 transformátorů R.5 R. HRM2.a HRM.a ČOV Ostravice ČS Hrabůvka s regulací pod zatížením. 4 Slév.2-22kV 3 2 7 8 3 6 7 22 2 6 5 7 9 8 4 2 3 4 2 0 3 2 0 T20 T2 T22 T4 T T3 T9 T0 L3 T2 ELNA 3 2 T6 57 Z 67 65 2. 34 36 CK6kV 3 4. RN SJV RN2 26 4 ELO 6kV 4 2 RHJ22 6 24 8 7 8 9 KS Z5 35 6kV 43 44 Slév.2-6kV 6 20 60 64 9 25 23 30 8 2 3 3 7 9 8 20 4 2 9 20 5 22 2 6 8 9 6 27 20 3 7 29 3 RHJ26 0 3 9 6 29 26 36 23 2 2 24 22 2 22 9 4 25 3 VTK. 48 3. 43 42 VTK 2 M 9 20 M2 L4 BL ÚK k.č.23 k.č.0 HAV SJV k.č.7 76 5. 7 53 44 ZPO2-6kV 4 6 L5003 7 T0 0 7 9 R0 49 Minihuť R0kV T02 8 23 24 R20 50 R R2 38 VH SJV HAV. SJV 48 6 2 T03 5 7 SL.2 k.č.2 P 7 9 6 800 Šrot. 2 3 3 9 0 2 8 ELNA k.č. 4 ELNA k.č.3 OSO 3 32 3 Koks.2 2 28 9 7 25 Koks.2 2 2 6 24 20 2 34 5 Aglo. 22 3 7 3 2 5 20 VP k.č.5 D.V. T9 T29 6 30 4 0 20 7 9 34 7 4 9 Kov. UOD 5 SN Ocel. 3 33 4 9 22 8 27 TVP Koks. 8 Aglo. 3 27 3 Řed. 7 Kov.2 36 26 7 3 Autokola 28 obj.2 20 27 Slév. 0 2 3 2 3 Autokola obj.9 2 20 2 T6 T5 L 3 R22kV MH Válcovna M3T P 500 M3 2 4 M3 L 2 7 L 3 R22kV Minihuť BLOK. k.č.34 AGLO 3 k.č.8 5 3 37 7 9 22 ZPO T7 4 T4 T8 5 T3 3 T2 2 T5 P250 k.č.20 Lešetín. T9 D.V. T29 3 2 8 3 2 9 7 VTK 20 3 4 2 T20 4 5 6 3 T202 0 8 6 9 T 30 VP 38 39 4 2 22 P800 2 3 2 2 5 2 Kyslikárny 9 8 R6kV MH Válc. P500 Poslední úprava : 8.8.200 Od Do 7 8 37 Měsíc - rok R a š k a K a r e l Jméno 38 44 Podpis 46 R22kV PP 3 R22kV PP 2 2 R22kV PP 2 3 6 7 TM3 TM2 TM QM TG9 07 0 3 4 6 7 TG5 08 8 20 03 05 02 0 00 94 96 98 90 8 83 85 87 55 58 25 04 99 9 88 84 75 46 80 35 2 26 23 5 TG7 TG0 TG8 TG TG2 TG3 22 9 3 TG4 4 9 6 TG6 7 8 20 8 P250 ELNA.
L5003 0 Minihuť R0kV SL.2 k.č.2 ELNA k.č. ELNA k.č.3 OSO 3 6 30 T0 7 T02 8 2 T03 4 32 3 TVP 5 Koks. L 3 R22kV MH Válcovna P 500 4 M3T M3 2 M3 L 2 7 L 3 R22kV Minihuť BLOK. k.č.34 AGLO 3 k.č.8 5 3 37 7 2 4 5 6 3 0 8 6 9 30 VP 38 39 4 T20 T202 T 7 8 44 46 R22kV PP 3 R22kV PP 2 2 R22kV PP 2 07 0 3 4 R6kV MH Válc. P500 37 38 3 6 7 PP3 Výkon pecního transformátoru Poslední úprava : TM3 8.8.200 je R a28mva š k a K a r e l Od Do Měsíc - rok Jméno Podpis TG9 Instalovaný výkon je 44MW TM3 TM2 TM QM TG9 TG
PP3 v provozu, TG9 mimo provoz, ASRU mimo provoz (30. září 2008)
napětí (kv) PP3 v provozu, TG9 v provozu, ASRU mimo provoz (3.října 2008) 22,8 22,6 22,4 22,2 22 2,8 2,6 2,4 2,2 2 20,8 20,6 0:00:00 2:09:36 4:9:2 6:28:48 8:38:24 0:48:00 2:57:36 5:07:2 7:6:48 9:26:24 2:36:00 23:45:36 ----> čas (hodiny)
napětí (kv) PP3 v provozu, TG9 v provozu, ASRU v provozu (čtvrtek 3. května 202) napětí 22kV T_03 22.8 22.6 22.4 22.2 22 2.8 2.6 2.4 2.2 2 20.8 Minimální napěťové odchylky. 20.6 0:00:00 2:24:00 4:48:00 7:2:00 9:36:00 2:00:00 4:24:00 6:48:00 9:2:00 2:36:00 0:00:00 čas (hodiny)
jalový výkon (MVAr) PP3 v provozu, TG9 v provozu, ASRU v provozu (čtvrtek 3. května 202) jalový výkon TG9 30 25 20 5 0 5 Velké změny jalového výkonu TG9 0 0:00:00 2:24:00 4:48:00 7:2:00 9:36:00 2:00:00 4:24:00 6:48:00 9:2:00 2:36:00 0:00:00 čas (hodiny)
Automatická sekundární regulace napětí parku větrných elektráren Horní Loděnice Větrné elektrárny mezi obcemi Lipina, Těšíkov a Horní Loděnice v Olomouckém kraji byly uvedeny do provozu v květnu 2009. S celkovým instalovaným výkonem 8 MW se v současnosti jedná o největší zrealizovaný větrný park na území Moravy a druhý největší v ČR. Disponuje celkem 9 turbínami Vestas (každá o výkonu 2 MW).
Park větrných elektráren Horní Loděnice
Technická realizace ASRU
Napětí [kv] Jalový výkon [MVAr] Průběh napětí rozvodna Šternberk 0kV předepsaná podpora DS0kV pomocí ASRU Šternberk napětí 0 kv 20 50 9,5 9 8,5 45 40 35 30 8 25 7,5 20 7 6,5 6 5,5 5 0 5 0-5 5 0:00:00 2:00:00 4:00:00 6:00:00 8:00:00 0:00:00 2:00:00 4:00:00 6:00:00 8:00:00 20:00:00 22:00:00 0:00:00-0
Jalový výkon [MVAr] Činný výkon [MW] Průběh výkonů větrná farma Horní Loděnice Průběh výkonů 0 50 8 45 6 40 4 35 2 30 0 25-2 20-4 5-6 0-8 5-0 0:00:00 2:00:00 4:00:00 6:00:00 8:00:00 0:00:00 2:00:00 4:00:00 6:00:00 8:00:00 20:00:00 22:00:00 0:00:00 0
Řízení jalového výkonu velké fotovoltaické elektrárny Ralsko Fotovoltaická elektrárna v bývalém vojenském újezdu Ralsko se nachází v zalesněném terénu a tak nemohlo být navrženo umístění v jedné souvislé lokalitě. Celkově se tedy elektrárna skládá z pěti samostatných částí: Mimoň Ra3, Ralsko Jih Ra2, Ralsko Jabloneček Raa, Ralsko Jabloneček Rab, a Ralsko Jabloneček Rac.
FVE Ralsko
Změna dodávky jalového výkonu
Průběh napětí 0kV
Okamžik výpadku části střídačů FVE ASRU FVE Průběh výkonů FVE
Poznámky na závěr
Některé problémy efektivní realizace a provozu Systému regulace U a Q DS 0kV Absence efektivní spolupráce transformátorů PS/0kV a ASRU DS,která se občas projevuje vzájemným přetahováním. Absence zapojení některých akčních členů (elektráren, tepláren a závodních elektráren) z organizačních důvodů (vzájemná nedohoda s PDS) a jejich přetahování s akčními členy ASRU. Absence zapojení některých OZE hlavně z technických důvodů a někdy i organizačních důvodů. Vzájemně nekompatibilní výpočty TRN PS a TRN DS, jejichž důsledkem jsou vyšší technické ztráty na transformátorech PS/0kV.
Podněty pro budoucí rozvoj Optimalizovat spolupráci regulačních systémů U a Q přenosové a distribučních soustav. Zapojení výroben v distribuční soustavě vn do regulace U a Q. Zapojování fotovoltaických elektráren a kompenzačních prostředků velkoodběratelů jako akčních členů regulace U a Q. Rozšíření regulačního rozsahu jalového výkonu využívaných akčních členů (technicky korektní rozšíření certifikovaných provozních diagramů).
Komplexní optimalizace toků jalového výkonu v soustavách
Děkuji za pozornost Ing. Richard Habrych, Ph.D. červen 203