1B. Polajžer

Delovanje primarne regulacije frekvence v slovenskem

elektroenergetskem sistemu

Boštjan Polajžer, Jožef Ritonja, Robert Brezovnik, Drago Dolinar (UM-FERI)bostjan.polajzer@uni-mb.si

Andrej Semprimožnik, Tomaž Tomšič, Jan Kostevc (ELES)

10. konferenca slovenskih elektroenergetikov, Ljubljana, 1. 6. 2011, CIGRE ŠK C2

Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko

2B. Polajžer

slika:[UCTE-OH]

neravnotežje med proizvodnjo in porabo el. energije → spreminjanje frekvence v EES

4 NIVOJI VODENJA in UKREPI OB IZREDNIH RAZMERAH

Regulacija P in f v EES

3B. Polajžer

l.2010SLO delež = 16 MW

(80MW/Hz)

Zahteve za primarno regulacijo

0 10 20 30 400

1000

2000

3000

Moč

prim

arne

regu

laci

je [M

W]

Odzivni čas [s]

Pa = 3000 MW

Pa = 2000 MW

Pa = 1500 MW

Pa = 1000 MW

Pa = 500 MW

Celotna primarna regulacijska rezerva, ki jo predpiše NTSO-E, se mora aktivirati pri

∆fs = −200 mHz (izpad 3000 MW).

l.2010SLO delež = 16 MW

(80MW/Hz)

4B. Polajžer

Statična karakteristika agregata

f

območje neobčutljivosti

primarna rezerva moči

P

fn

Pmax

Pmin

PDT

idealna karakteristika

TERMO & NUKL. 5-8%, HIDRO 4-5%, PLINSKE 4-6%

(%)1 100 100n n

p n n

f f fsK P P P

≥ ±0,02 Pn

≤ ± 20 mHz

± 10 mHz meritev± 10 mHz nastavljeno ?

5B. Polajžer

Delovanje primarne regulacije

PMU ENOTE sistema WAMS (stacionarne & mobilne)

SCADA PODATKI

MERILNI SISTEMI

REGULATORJI

Katere SLO elektrarne oz. skupine elektrarn sodelujejo pri izvajanju primarne regulacije ?

OFF-LINE NADZOR: ANALIZA PODATKOV:

RAZVOJ METOD ZA UGOTAVLJANJE SODELOVANJA AGREGATOV & REG. OMB. PRI IZVAJANJU PRIM. REGULACIJE

PREVERJANJE TEHNIČNIH ZMOŽNOSTI ZA SODELOVANJE

AGREGATOV PRI IZVAJANJU PRIMARNE REGULACIJE

Časovne značke ??

6B. Polajžer

OFF-LINE nadzor s sistemom WAMS

• Meritve na agregatu PMU enote: 1 mobilna, 3 fiksne za TEŠ5, NEK in ČHE Avče

• Meritve za družbe SCADA podatki

• Meritve v vozliščih fiksne PMU enote

• Meritve na mejah SCADA podatki in dodatne PMU enote

Ugotavljanje dejanskih razmer na agregatu

Ocena dejanskih razmer za družbo

Ocena posameznih skupin agregatov

Ugotavljanje dejanskih razmer za reg. območje

RAČUNALNIŠKI PROGRAM

7B. Polajžer

Meritve v vozliščih in na mejahZMANJŠANJE

PRETOKOV A-SLO

POVEČANJE PRETOKOV KK-MB

ZMANJŠANJE PRETOKOV KK-ZG

POVEČANJE PRETOKOV SLO-I

POVEČANJE PRETOKOV HR-Divača

ZAKLJUČKI:→ Povečanje pretokov v smeri V-Z !→ Nedoločljiv prispevek SLO ?

PRETOKI ENERGIJE v 400 kV omrežju med upadi

∆fs = −[25, 60] mHz19 primerov (05/2010-01/2011)

8B. Polajžer

-20 0 20 40 60 8049.94

49.96

49.98

50

50.02f [

Hz]

-20 0 20 40 60 80

16.5

16

15.5

15

t [s]

P TE-T

OL

[MW

]

dogodek 17.8.2010dogodek 31.7.2010

a)

b)

Meritve na G1 TE-TOL

STATIKA ≈5%

Morebiten vpliv sek. regulacije ?

Manjkajo referenčne vrednosti močiDOGODEK

GRADIENT ≈ 0,05 MW/s

Dva zelo podobna dogodka ∆fs ≈ −30mHz

9B. Polajžer

Primerjava: meritev – kvazistatični modelG1 TE-TOL, dogodek 31.7.2010

osnovno časovno okno za analizo = -[30, +60]s (glede na začetek dogodka)

10B. Polajžer

Zaključki

•Zgradba turbinskih regulatorjev → kompleksna •Razlog za preveliko območje neobčutljivosti je

pogosto neustrezna meritev hitrosti → meritev frekvence napetosti na sponkah ?

•Ocena SLO reg. obm. → možna z vgraditvijo dodatnih PMU enot na mejah (220 kV in 110 kV)•Ocena G1 TE-TOL → v skladu z zahtevami

•Računalniški program za OFF-LINE nadzor

11B. Polajžer

PMU enote sistema WAMS - f

-100 -50 0 50 100 15049.9649.98

5050.02

Divaca Freq [Hz]

-100 -50 0 50 100 15049.9649.98

5050.02

Bericevo Freq1 [Hz]

-100 -50 0 50 100 15049.9649.98

5050.02

Podlog Freq [Hz]

-100 -50 0 50 100 15049.9649.98

5050.02

Maribor Freq1 [Hz]

-100 -50 0 50 100 15049.96

49.9850

50.02

Krsko Freq [Hz]

-100 -50 0 50 100 15049.9649.98

5050.02

Divača 110kV Freq [Hz]

-100 -50 0 50 100 15049.96

49.98

50

50.02

t [s]

Avce Freq [Hz]

-100 -50 0 50 100 15049.9649.98

5050.02

t [s]

HE Zlatolicje G1 Freq [Hz]

ABB RES521 Arbiter 1133A

Meritev frekvence s PMU enotami je USTREZNA

Merilni šumMerilni šumSinhronizacij

a ±1µsSinhronizacija

±1µs

→ čas tipanja = 20 ms

12B. Polajžer

PMU enote sistema WAMS - P

Meritev delovne moči s PMU enotami je USTREZNA

ABB: največji pogrešek v RTP MB

0,3%

-100 -50 0 50 100 1500

0.5

1

1.5

2RTP DIVAČA [MW]

-100 -50 0 50 100 1500

0.5

1

1.5RTP PODLOG [MW]

-100 -50 0 50 100 1500

0.5

1

1.5RTP MARIBOR [MW]

-100 -50 0 50 100 1500

0.1

0.2

0.3

0.4

RTP AVČE [MW]

t [s]

Arbiter: največji pogrešek v RTP

Avče 0,2%

Pogrešek < 0,1 % in se med

dogodkom NE SPREMINJA !

Pogrešek < 0,1 % in se med

dogodkom NE SPREMINJA !

izmerjena vsota moči, | Σ (Pk)| filtrirana vsota moči, | Σ (Pk)| predpostavljeni pogrešek, ε Σ(|Pk|)

13B. Polajžer

Poenostavljen blokovni diagram turbinskega reg.

-

++

++

+-

-

n

nref

n-filterobdelava meritve hitrosti

n-mrtva cona

n-mrtvi pas

n-statika

P

Pref

P-filterobdelava meritve

moči

P-mrtva cona

P-mrtvi pas

P-statika

PI-člen

D-člen

omejitevizhoda

+

+

vhod turbine

hitrostni kanal

močnostni kanal

IZVEDBA MERITVE HITROSTI:→ zobniško kolo + ind. dajalniki pulzov→ frekvenca pulzov ∝ hitrost gredi ?

14B. Polajžer

Primarna regulacija frekvence

1

2

= skupna sprememba del. moči

f

P

fn

∆f

+

S hitrim delovanjem prim. reg. zagotovi stabilno delovanje celotne interkonekcije !

fref

∆fd ∆fs

f

t

(kvazi)stacionarno odstopanje →P-značaj

(kvazi)stacionarno odstopanje → P-značaj