Mezinárodní konerene Tehnil omputing Prgue listopdu 2008 Prh strkt: SYSTÉM ŘÍZENÍ TOKU ENERGIE (PMS) ELEKTRIZČNÍ SOUSTVY TO (KZHSTN) POWER MNGEMENT SYSTEM FOR THE ELETRILLY SYSTEM TO - TENGIZHEVROIL (KZKHSTN) Ing. Jiří Mrek, S., Ing. Petr Neumn, S., Ing. Luoš Vrgovčík.,S. UNIS.s. Jundrovská 33, 624 00 rno. Neureg spol. s.r.o. jmrek@unis.z, vrgovik@unis.z, neumn@eps.z Předmětem příspěvku je zákldní popis modelu distriuční elektrizční soustvy (DS) jejiho systému řízení PMS. Model zhrnuje i připojení DS do ndřzené přenosové soustvy Kzhstánu. Model je relizován n zákldě nlýzy dynmikého hování energetikého systému. nlýz je zložen n sestvení mtemtikoyzikálního modelu. Tkto sestvený model je následně veriikován n zákldě :. simulčního modelu energetikého systému distriuční elektrizční soustvy; 2. simulčního modelu systému řízení energetikého systému PMS; Mtemtiko-yzikální model je vyprován n zákldě mtemtiko-yzikální nlýzy dílčíh tehnologikýh systémů elektrizční soustvy (s využitím podmínek dynmiké rovnováhy; teorie oeného elektrikého stroje plikovného n přípd synhronního stroje trnsormátoru). Model elektrizční soustvy popisuje proes výroy distriue elektriké energie. Popisuje způso připojení kompenzčního generátoru ke stávjíí elektrizční distriuční soustvě TO. Dále popisuje řídií unke způso jejih implemente. Funke systému řízení oshuje všehny řídíí regulční lgoritmy (sekvene, dálkové ovládání DO, regule rekvene činnýh výkonů GD / G, regule U Q, td.). Vzhledem k tomu, že neyly k dispozii všehny potřené prmetry pro kompletní model DS, yly některé vzty podle nlogikýh zřízení provozovnýh v České repulie (npř. některé prmetry synhronníh generátorů SG, trnsormátorů, vedení). Lze konsttovt, že mnohé prmetry elektrikýh zřízení dodvtel ni neudává provozovtel je tedy nezná ni je k provozu nepotřeuje. Jsou to npříkld některé typy rektní SG, neo prmetry hrkteristiky trnsormátorů, jk měřííh tk výkonovýh. Model systému je relizován pomoí prvků z knihovny modelů lokové stvenie SimPowerSystem, který je osžen v simulčním prostředí MTL-SIMULINK. Knihovn je použit pro modelování všeh prvků elektrizční soustvy n zákldě následujííh modulů: synhronní elektriký stroj, přípojnie rozvodny, přípojnie, spíní vypíní prvky, odpojovče, link vysokého npětí, zátěž spotřeič, td. Klíčová slov: Simulční model elektrizční soustvy, řízení ztížení zdrojů, řízení toku jlové energie, řízení točivé rezervy, monitorování výkonu.,
Mezinárodní konerene Tehnil omputing Prgue listopdu 2008 Prh ÚVOD Elektrizční soustv TO v repulie Kzhstn oshuje prvky výroy distriue elektriké energie zjišťujíí provoz těžy zprování ropy v olsti Tengiz. Oshuje následujíí sussystémy :. Generátorová stnie GTS 44 2. Generátorová stnie GTS 480 3. Rozvodové stnie NPS 480; 4. entrální distriuční stnie DS 5. Rozhrní n entrální kzhstánskou přenosovou soustvu KEGO; 6. Rozhrní směrem k tehnologikému oděru (SGI) elektriké energie SGP; 7. Rozhrní směrem k oděru elektriké energie TENGIZ 9 Or.. lokové shém elektrizční soustvy TENGIZ Z důvodů vysoké komplexnosti článek se omezuje n zákldní popis prolemtiky modelování vzthů mezi systémem výroy elektriké energie GTS 480 (Gs Turo Sttion) kčním systémem řízení toku elektriké energie, kterým je rozvodná stnie NPS 480 (New Power Sttion) 2 KOMPOZIE SIMULČNÍHO MODELU ENERGETIKÉHO SYSTÉMU PRO PŘIPOJENÍ GENERÁTOROVÉ STNIE Ojektem řízení jsou stnie GTS-480, NPS-480. Sujektem řízení je lok PMS Power Mngement System, ve kterém jsou umistěny veškeré monitoroví řídíí unke, které jsou předmětem implemente. Komunike s uživtelem je ormálně soustředěn v loku uživtelského roizhrní User Intere PMS.
Mezinárodní konerene Tehnil omputing Prgue listopdu 2008 Prh S-GTS -NPS S-NPS -GTS R GTS M-GTS S-GTS -NPS S-NPS R-NPS M-NPS - 4/3 (T7) (L56) Power Mngement System - 4/3-4/3-4/3 T 7 line (T7) (T7) (T8) (L56) (L56) L 56 R-GTS R-NPS M-GTS M-NPS Opertor Intere System Funtion o PMS or the onnetion TG 6.7 to GTS 480 thorough NPS 480.. Synhronous Genertor 2. Trnsormers 3. Mesurement 4. Line. Modiied dte : Thu Ot 30 8:56:20 2008 Revision :.23 -GTS - 4/3-4/3 - - - GTS 480 T 8 line T 9 line (T8) (L57) (T8) (L57) (T9) (T9) (L57) (T9) NPS 480 L 57 DS Or. 2. Zákldní simulční shém Generátorová stnie oshuje synhronní generátory TG 6.5, TG 6.6 TG.6.7. Kždý generátor je připojen do systému prostředenitvím vlstní sěrnie PS 00 (TG 6.5), PS 00 (TG 6.6) PS 0 (TG 6.7). <-PS0> -GTS <-GTS> <-PS> <-PS00Q0> <-PS0> PS 00 PS 00 -PS005Q0 <-PS005Q0> <-PS006Q0> -PS006Q0 M-PS003Q0 M-PS005Q0 -PS003Q0 <-PS003Q0> <-PS004Q0> -PS004Q0 M-PS006Q0 M-PS006Q0 -PS008Q0 <-PS00Q0> <Disonnet Request> -PS00800 S-PS 00 M-PS005Q0 M-PS003Q0 Request Syn. <Syn Request> <Syn Request> Request Syn. M-PS004Q0 M-PS004Q0 S-PS 00 Request Disonet <Disonnet Request> <Disonnet Request> Request Disonet M-PS008Q0 M-PS008Q0 GT 6.5 GT 6.6 TG 6.6 <GT-6:6> <GT-6:5> TG 6.5 GT 6.5 GT 6.5 M-PS008Q0 M-PS008Q0 - G 5 G- TG 6.6 TG 6.5 G- - G 6-4/3-4/-3 - G 5 G- PS0 04 Q0 G- - G 6-4/-3 4-4/3 - G 5 G- M-PS00Q0 M-PS00Q0 -PS00Q0 G- - G 6 2 - -4/3 - - - - - -4/3 5-4/3-4/3 - - - - 3 - -4/3 - - - - - -4/3 6-4/3-4/3 Power System us {PS-00} Fedder us oupler Setion {FS} Power System us {PS-00} S-GTS 0 <-PS006Q0> <Syn Request> PS 0 S-PS 0 -PS006Q0 M-PS06Q0 M-PS006Q0 Request Syn. <Disonnet request> Request Disonet <GT-6:7> GT 6.7 GT 6.7 - - 7 - TG 6.7 TG 6.7 G- - G 7 - - 8 - G- - G 7 G- - G 7 - - 9 - Power System us {PS-0} Or. 3. Simulční shém stnie GTS-480 Sěrnie PS 00 PS 00 mohou ýt propojeny prostřednitvím vzeního spínče (Fedder us oupler). Simulční shém generátorové stnie (or. 3.).
Mezinárodní konerene Tehnil omputing Prgue listopdu 2008 Prh Simulční shém vlstníh generátoru oshuje model synhronního generátoru prvky systému řízení úhlové ryhlosti systému řízení uzení generátorů (or. 4.). Turo Genertor GT - 6.6 50 Nomiml requeny 2 omeg Redy GT 6.6 Vq sm Vd Mesurement SM low HP <P re> P re gte gte low Hp TG 6.6 <Omeg re> <U re> omeg re omeg Speed Regultor vre vd vq init low V init low Pm omeg Gs Turine Pm E SSM m Synhronous Genertor 43 MV 0.0 kv G- 2 G- 3 G- 0.0 vst Exittion System Own onsuption Lod MRK V 4 Or. 4. Shém turogenerátorů TG 6.5, (TG 6.6 TG 6.7) stnie GTS-480 Jednotlivé generátory TG6.5, TG 6.6 TG 6.7 jsou připojeny do elektrizční soustvy prostřednitvím trnsormční rozvodové stnie NPS-480. Simulční shém stnie NPS-480 je uvedeno n or. 5. Úplné shém stnie je složitější. Uvedené simulční shém oshuje relevntní část stnie vzhledem k úloze řízení monitorování prmetrů toku elektriké energie směrem ke stnii GTS 480. T.. Zákldní tehniké prmetry generátorů Generátor TG6.5,TG6.6,TG6.7 Typ zpoje ní Nominální Výkon Pn[MV] L-L npětí Vn[kV] Frekvene [Hz] Setrvčnost [kgm 2 ] Koeiient tlumení [F/v] [Nms - ] Počet pólů [ ] Vnitřní impedne Z=R+jX R[Ohm] jx[ohm] Synhrónni 3áze Y 43 0 50 0,3468 0,009238 R=.3953 X=2.0930 Rozvodová trnsormční stnie oshuje následujíí části :. seke výstupníh linek do entrální distriuční stnie DS entrl Distriution Susttion;.. DS Line 56 us Setion;.2. DS Line 57 us Setion; 2. seke distriučníh trnsormátorů T-7, T-8 T-9 n výstupu TGS-480; 2.. Trnsormer T-7 0/0 kv us Setion;
Mezinárodní konerene Tehnil omputing Prgue listopdu 2008 Prh 2.2. Trnsormer T-8 0/0 kv us Setion; 2.3. Trnsormer T-9 0/ kv us Setion; 3. vzení seke 3.. us oupler Setion. S-S S-S -S oupler us oupler us 2 <-S> 2 2 <-L56S> 2 -NPS <-L57S> <-T7S> <-T8S> Setion <-T9S> y Pss us -L56S -P S-L56S - S-L56S -P - S-NPS entrl Distriution Sttion Setion -P - 0 -DS -2 (L56 ) -DS -2 (L56 ) 2 -DS -2 (L56 ) L 56 Setion -L57S S-L57S S-L57S -P - -P - -P - entrl Distriution Sttion Setion -2 3 (L57 ) 4 (L57 ) 5 (L57 ) -DS -DS -DS L 57 Setion -2-2 -T7S -P S-T7S - S-T7S -P - Genertor Sttion GTS 480 Setion PS 0 -P - (T7) 2 (T7) 3 (T7) -GTS480 -GTS480 -GTS480-2 -2-2 T - 7 Setion -T8S S-T8S S-T8S -P - -P - Genertor Sttion GTS 480 Setion PS 0 4 (T8) 5 (T8) 6 (T8) -P -GTS480 -GTS480 -GTS480 - -2-2 -2 T - 8 Setion -T9S -P S-T89S - S-T89S -P - Genertor Sttion GTS 480 Setion PS 0 7 (T 9) 8 (T 9) 9 (T9) -P -GTS480 -GTS480 -GTS480 - -2-2 -2 6 T - 9 Setion Or. 5. Simulční shém rozvodové trnsormční stnie NPS-480 T. 2. Prmetry vedení Vedení Délk vedení [km ] Frekvene [Hz] Rezistne vedení [Ohm/km ] Induktne vedení [mh/km ] Kpitne vedení
Mezinárodní konerene Tehnil omputing Prgue listopdu 2008 Prh [nf/km ] Tří-ázové PI setion Line 00 50 R = 0,0273 R0 = 0,3864 L = 0,9337 L0 = 4,264 = 2,74 0 = 7,75 <-PDSQ> DS Line 56 us Setion {DS L56-S} -L56 S <-PDSQ2> <--PQ0> <-PDSQ7> S-L56 S PDSQ7 PQ0 PDSQ -PDSQ7 M-PDSQ7 M-PDSQ7 --PQ0 M-PQ0 M-PQ0 -PDSQ M-PDSQ M-PDSQ -P 4-2 -P 5-3 -P 6-4 Power Disonnetor P Setion L 56 Power us reker Setion L56 Power Disonnetor Setion L 56 PDSQ2 -DS 2 -DS 3 -DS -PDSQ2 M-PDSQ2 M-PDSQ2 7-2 8-2 9-2 Power Disonnetor 2 Setion L 56 0 Or. 7. Zákldní simulční shém seke L 56 (L 57) rozvodné stnie NPS 480 -T 9S <-PDS07Q> <-PDS07Q2> <-P07Q0> Trnsormer T-9 0/ kv us Setion {T9-S} <-PDS07Q7> PDS07 Q7 P07 Q0 M-P07Q0 PDS07 Q S-T 89 S -PDS07Q7 M-PDS07Q7 M-PDS07Q7 --P07Q0 M-P07Q0 -PDS07Q M-PDS07Q M-PDS07Q -P 8-2 -P 9-3 -P 0-7 Power Disonnetor P Setion T 9 Power us reker Setion T 9 Power Disonnetor Setion T 9 PDS07 Q2 4 -GTS 480 5 -GTS 480 6 -GTS 480 IM 2 2 2 n2 Three-Phse Trnsormer Indutne Mtrix Type (Two Windings) Or. 8. Zákldní simulční shém seke T9 (T 7, T 8) rozvodné stnie NPS 480 T. 3. Zákldní tehniké prmetry trnsormátorů -PDS07Q2 M-PDS07Q2 Power Disonnetor 2 Setion T 9 M-PDS07Q2-2 2-2 3-2 4 Trnsormátor T7,T8,T9 Počet výhyek Nominální Výkon Počáteční výpočtová Frekvene [Hz] Npětí vinutí Fáze- Rezistne vinutí Primární Induktne vinutí Primární Mgnetiká Rezistne
Mezinárodní konerene Tehnil omputing Prgue listopdu 2008 Prh Pn[MV] poloh výhyky áze [kv ] Sekundárni [Ohm ] Sekundárni [Ohm ] Rektne [Ohm ] On Lod Tp hnger (OLT) 7,(- 8,0,+8) 00 0 50 Primární 0 Sekundární 0 R = 0,003 R 2 = 0,003 jx L = j300 jx L2 = j300 R = 300 jx= j300 T 4. Zákldní tehniké prmetry vypínčů Vypínče/Odpojovče Počáteční pozie [ ] Rezistne OPEN [MOhm ] Rezistne LOSE [Ohm ] Kpitn [Frd ] Tří-ázové Open 0,00 In. (nekonečno) Sujekt řízení elektrizční soustvy PMS Power Mngement System oshuje v součsné podoě dv zákldní typy loků. Jde o loky ovládání (ommnd Funtion System) monitorování dt (Perormne Monitoring System) susystémů elektrizční soustvy GTS PMS. N simulčním shémtu jsou tyto unke soustředěny v loíh : GTS ommnd Funtion System nd Perormne Monitoring System NPS ommnd Funtion System nd Perormne Monitoring System Jde o velmi jednoduhé unke umožňujíí ovládní jednotlivýh prvků elektrizční soustvy. Dále je zde množin unkčníh loků oshujíí unke správy susystému elektrizční soustvy. N uvedeném simulčním shémtu jsou zde unke Řízení ztížení - Lod ontrol Funtion; Řízení toku jlové energie Retive ontrol Funtion; Řízení točivé rezervy Spinning Reserve Funtion. ílem unke nvrženého modelu je odhd hování elektrizční soustvy v průěhu speiikovnýh mimořádnýh událostí npř.: změn systémové konigure (přehod do ostrovního režimu, výpdek speiikovnýh generátorů); změn systémovýh prmetrů (změn rekvene neo npětí některého generátoru); změn velikosti hrkteru ztížení sítě. V tomto článku jsou uvedeny výsledky některýh veriikčníh testů části simulčního modelu uvedeného n or. 2. Do simulčního shémtu je zhrnut jedn seke DS v olsti spotřey jedn seke GTS 480 v olsti výroy elektriké energie. yly simulovány změny reerenční rekvene generátorů v rozshu 98 % ž 02 % nominální rekvene ω = 0.98,. 02 re ω n změny reerenčního npětí v rozshu 90 % ž 0 % nominálního npětí U = 0.9,. re U n Průěhy reerenční rekvene reerenčního npětí jsou uvedeny n or 9. or. 2. Hodnoení modelu ylo posuzováno n zákldě průěhu rekvene npětí kotvy průěhu npětí kotvy generátorů při ěhu nprázdno v přípdě nominálního ztížení S = 43 MV nominálním učiníku os ϕ =0. 96. Průěhy npětí jsou uvedeny v eektivní hodnotě..05.04.03.02
Mezinárodní konerene Tehnil omputing Prgue listopdu 2008 Prh Or 9. Průěh poždovné reltivní hodnoty rekevene npětí generátoru 55 54 53 52 5 50 49 48 47 46 45 0 5 0 5 20 Or. 0 Průěh rekvene nětí kotvy generátoru při hodu nprázdno ztížení (rekvenční regule) 52 5.5 5
Mezinárodní konerene Tehnil omputing Prgue listopdu 2008 Prh Or. Průěh rekvene nětí kotvy generátoru při nominálním ztížení (rekvenční regule).02.05.0.005 0.995 0.99 0.985 0.98 0 5 0 5 20 Or 2. Průěh poždovné reltivní hodnoty npětí generátoru.05 x 04.04.03.02
Mezinárodní konerene Tehnil omputing Prgue listopdu 2008 Prh Or 3. Průěh npětí kotvy generátoru při hodu nprázdno (npěťová regule) 55 54 53 52 5 50 49 48 47 46 45 0 5 0 5 20 Or 4. Průěh rekvene npětí kotvy generátoru při hodu nprázdno (npěťová regule).05 x 04.04.03.02.0
Mezinárodní konerene Tehnil omputing Prgue listopdu 2008 Prh Or 5. Průěh npětí kotvy generátoru při nominálním ztížení (npěťová regule) 50.5 50.4 50.3 50.2 50. 50 49.9 49.8 49.7 49.6 49.5 0 5 0 5 20 Or 6. Průěh rekvene npětí kotvy generátoru při nominálním ztížení (npěťová regule) 50 48 46 44 42
Mezinárodní konerene Tehnil omputing Prgue listopdu 2008 Prh Or 7. Průěh činného výkonu generátoru při nominálním ztížení (npěťová regule) 30 28 26 24 22 20 8 6 4 2 0 0 5 0 5 20 Or 8. Průěh jlového výkonu generátoru při nominálním ztížení (npěťová regule) 3 LITERTÚR Vrgovčík,L : TENGIZ Power Mngement System. TENGIZHEVROIL 2002. 4 KONTKTY: Ing. Jiří Mrek, S., UNIS.s. Jundrovská 33, 624 00 rno, jmrek@unis.z Ing. Luoš Vrgovčík.,S. UNIS.s. Jundrovská 33, 624 00 rno, vrgovik@unis.z Ing. Petr Neumn, S., Neureg spol. s.r.o. neumn@eps.z