Frekvenciaszabályozás energiaellátó rendszerekben

A frekvenciaszabályozás egy villamosenergia-rendszerben az a folyamat, amelynek során a váltakozó áram frekvenciáját az energiaellátó rendszerben elfogadható határokon belül tartják. A frekvencia az elektromos energia minőségének egyik legfontosabb mutatója és az energiarendszer üzemmódjának legfontosabb paramétere. Az energiarendszerben a frekvenciát a megtermelt és az elfogyasztott aktív teljesítmény egyensúlya határozza meg . Ha az erőegyensúly megbomlik, a frekvencia megváltozik. Ha a villamosenergia-rendszerben csökken a frekvencia, akkor az erőművekben megtermelt aktív teljesítmény növelése szükséges a frekvencia normál értékének helyreállításához. A GOST 32144-2013 szerint a frekvenciának 50,0 ± 0,2 Hz -en belül kell lennie a napszak legalább 95%-ában, anélkül, hogy túllépné a megengedett maximális 50,0 ± 0,4 Hz-et.

A FÁK Villamosenergia-tanácsa 2007-ben hagyta jóvá. A „Frekvencia- és áramlásszabályozási szabályok és ajánlások” szigorúbb szabványokat és magasabb követelményeket támasztanak az energiaellátó rendszerek frekvenciaszabályozásának és aktív teljesítményáramlásának minőségére vonatkozóan. Különösen ügyelni kell arra, hogy az áramfrekvencia 50 ± 0,05 Hz (normál szint) és 50 ± 0,2 Hz (megengedett szint) tartományban maradjon a normál frekvenciaszint és a vezérlés meghatározott teljes külső teljesítményáramainak visszaállításával. területeken 15 percet meg nem haladó időtartamra, hogy a frekvenciaeltéréseket összhangba hozzák az egységes energiarendszer (UES) tranzithálózatainak normál körülmények között tervezett sávszélesség-tartalékaival. Így az első szinkron zónában a frekvenciaszabályozás követelményei jelenleg megfelelnek az [1] UCTE szabványoknak .

A frekvenciaszabályozásnak három, egymással összefüggő típusa van:

elsődleges frekvenciaszabályozás, amely viszont a következőkre oszlik:
- általános elsődleges frekvenciaszabályozás
- névleges elsődleges frekvencia szabályozás
másodlagos frekvencia szabályozás
harmadlagos frekvenciaszabályozás.

Általában az UES rendszerüzemeltetője (SO UES) felelős a frekvenciaszabályozásért az oroszországi UES-ben [2] .

A rendszerirányító lehetővé teszi az erőművek és az erőművek egyidejű részvételét minden típusú szabályozásban, feltéve, hogy az egyes szabályozási típusokra vonatkozó követelmények teljesülnek, függetlenül attól, hogy egyidejűleg más típusú szabályozásban is részt vesznek [3] .

A különféle elektromos vevőkészülékek teljesítménye különböző módon függ a frekvenciától. Ha az aktív terhelés (izzólámpák stb.) által fogyasztott teljesítmény gyakorlatilag nem függ a frekvenciától, akkor a reaktív terhelés teljesítménye jelentősen függ a frekvenciától. Általánosságban elmondható, hogy a komplex terhelés teljesítménye az energiarendszerben a frekvencia csökkenésével csökken, ami megkönnyíti a szabályozás feladatát.

A szabványos elsődleges frekvenciaszabályozás és az automatikus másodlagos frekvencia- és teljesítményszabályozás a rendszermegbízhatósági szolgáltatások típusai a villamosenergia-ipar rendszerszolgáltatási piacán .

Elsődleges frekvenciaszabályozás

Az elsődleges frekvenciaszabályozást a turbinák automatikus fordulatszám-szabályozói (ARChV) végzik (egyes forrásokban az "automatikus fordulatszám-szabályozó" (ARS) kifejezést használják). Amikor a turbina fordulatszáma megváltozik, az ilyen szabályozók a turbina vezérlőelemeire hatnak (a gőzturbina vezérlőszelepei vagy a hidroturbina vezetőlapátja), megváltoztatva az energiaellátást. A forgási sebesség növekedésével a szabályozó csökkenti a turbinába történő energiabevitelt, a frekvencia csökkenésével pedig növekszik.

Az elsődleges szabályozás célja, hogy a frekvencia elfogadható határokon belül maradjon, ha az aktív teljesítmény egyensúly megbomlik. Ebben az esetben a frekvencia nem áll vissza a névleges értékre, ami a szabályozók leesésének köszönhető.

Az elsődleges szabályozás az arányos törvény szerint történik a [4] képlet szerint :

P P = − 100 S % ⋅ P nom f nom ⋅ K d ⋅ Δ f R {\displaystyle P_{\text{n))={\frac {-100}{S\%}}\cdot {\frac {P_{\text{nom))}{f_{\text{nom))} }\cdot K_{\text{d}}\cdot \Delta f_{\text{p}}} $P_{\text{n))={\frac {-100}{S\%}}\cdot {\frac {P_{\text{nom))}{f_{\text{nom))} }\cdot K_{\text{d}}\cdot \Delta f_{\text{p}}$ hol van a szükséges elsődleges teljesítmény, MW $P_{\text{p))$

$P_{\text{nom))$ - termelőberendezés névleges teljesítménye, MW

$f_{\text{nom}}=50{\text{Hz}}$ - névleges frekvencia UES-ben

$\Delta f_{\text{p))$ - a holtzónát meghaladó frekvenciaeltérés értéke (a "holt sáv" legközelebbi határától való frekvenciaeltérés értéke), Hz

$\Delta f_{\text{p}}=0$ a holtzónát meg nem haladó frekvenciaeltérésekkel (amikor a frekvencia az elsődleges szabályozás „holtsávján” belül van); más esetekben gyakoriság növekedésével és gyakoriságának csökkenésével. $\Delta f_{\text{p}}>0$ $\Delta f_{\text{p}}<0$

$S={\frac {\Delta f_{\text{p))/f_{\text{nom))}{P_{\text{n))/P_{\text{nom))))\ alkalommal 100$ - termelő berendezések elsődleges szabályozásának csökkenése, %

$K_{\text{d))$ - az elsődleges kimeneti teljesítmény dinamikáját figyelembe vevő együttható, normalizálva a különböző típusú termelőberendezésekre vonatkozó követelményekkel

Közös elsődleges frekvenciaszabályozás (PRFC)

A PRFR-t minden erőműnek legjobb tudása szerint be kell vezetnie [4] . Jelenleg Oroszországban egyes kapcsolt energiatermelési üzemmódban működő CHPP-termelők nem vesznek részt a PRFC-ben. Az atomerőműben az OPFC a Rosztovi Atomerőmű második blokkjában valósult meg, az OPFC megvalósítása a Kalinini Atomerőmű negyedik blokkjában pedig előkészítés alatt áll.

Speciális teszteket végeznek a generátor berendezések OPFR-re való felkészültségének felmérésére, valamint az OPFR-re való készenlét igazolására, a termelőberendezések OPFR-ben való részvételének folyamatos monitorozása és ellenőrzése.

Normalizált elsődleges frekvencia vezérlés (LPFC)

A normalizált primer frekvenciaszabályozás (PRFC) az elsődleges szabályozás szervezett része, amelyet az erre a célra kiválasztott, elsődleges tartalékot elhelyező erőművek hajtanak végre, amelyek önkéntes tanúsítási eljárással [5] igazolták, hogy készek a PRFC-ben való részvételre, és átment az árválasztás [6] a rendszerszolgáltatások [7] keretében . A szabványosított elsődleges szabályozást a SO UES [8] [9] [10] [11] [12] szabványcsoport szabályozza .

Másodlagos frekvenciaszabályozás (SFR)

A szekunder frekvenciaszabályozás a tervezett teljesítményegyensúly helyreállításának folyamata a fellépő egyensúlyhiány kompenzálására másodlagos szabályozó teljesítmény felhasználásával, a tranzit összeköttetések túlterhelésének megszüntetésével, a frekvencia és az elsődleges szabályozás során felhasznált elsődleges szabályozó teljesítmény tartalékok helyreállításával. A másodlagos szabályozás automatikusan, a központi szabályozó hatására történik.

A másodlagos szabályozás az elsődleges működése után kezdődik, és célja a névleges frekvencia és a tervezett teljesítmény áramlások helyreállítása az energiakészletben lévő energiarendszerek között .

Alapvetően a vízerőművek (HP-k) manőverezőképességük miatt vesznek részt a másodlagos szabályozásban. Minden nagy oroszországi vízerőmű csatlakozik az AVRCHM rendszerhez, hogy részt vegyen a másodlagos szabályozásban, és valós idejű (tipikus információcsere ciklus - 1 mp) másodlagos energiafeladatot kapjon, amely egy csoportos aktív teljesítményvezérlőn (GRAM) keresztül közvetlenül a vízierőmű-vezérlőrendszerek kivitelezése.

Az árvízi időszakban a hidraulikus turbinákban lévő árvíz leggazdaságosabb üzemeltetése érdekében más típusú erőművek (TPP, CCGT) is részt vesznek az AVRCHM-ben [13] . A TPP-k, CCGT-k részvétele az AVRFM-ben a rendszerszolgáltatási piac működésének keretében valósul meg.

Harmadlagos frekvenciaszabályozás

A harmadlagos szabályozás az elsődleges és másodlagos szabályozás tartalékainak helyreállítására, valamint a villamosenergia-rendszerek kölcsönös segítségnyújtására szolgál, amikor az IPS-en belüli egyes villamosenergia-rendszerek nem képesek önállóan másodlagos szabályozást biztosítani.

Az erőművek és az egyes erőművek frekvenciaszabályozásban való részvételének figyelemmel kísérése

Tekintettel arra, hogy a PRFR-ben való részvétel minden erőmű számára kötelező, a frekvenciaszabályozás egyéb fajtái pedig fizetős szolgáltatás, szükséges az erőművek szabályozásban való részvételének figyelemmel kísérése.

A PRFR monitorozása

A SO UES ellenőrzi a termelő berendezések részvételét a PRFC-ben. Ennek érdekében a termelő létesítményeken olyan rendszereket hoznak létre, amelyek lehetővé teszik az adatok automatikus gyűjtését az elsődleges szabályozásban való részvétel elemzéséhez, elküldését a SO UES-hez, valamint a termelő berendezések elsődleges szabályozásban való részvételének automatikus elemzését közvetlenül a létesítményben. [14] .

A PRRO-ban való részvétel elemzése a SO UES módszertana [15] szerint történik . A SO UES azon dolgozik, hogy automatizálja a termelőberendezések PRFC-ben való részvételének elemzését, amelyhez formalizált kritériumokat dolgoztak ki a termelőberendezések PRFC-ben való részvételére.

A PRFC monitorozása

Az LFFC figyelésére a SO UES-ben speciális rendszerek vannak, amelyek lehetővé teszik a generátor berendezések LFFC-ben való részvételének helyességének ellenőrzését automatikus módban. E rendszerek adatszolgáltatása érdekében a termelő létesítményeken frekvencia- és teljesítményméréseket, valamint a követelményeknek megfelelő további paramétereket gyűjtenek, és elküldik a SO UES-nek.

A termelő berendezések LFFC-ben való részvételének ellenőrzése a következő matematikailag formalizált kritériumok szerint történik [16] :

1. Információnyújtás elmulasztása

2. A továbbított paraméterek időlépésének eltérése a szükségeshez képest

3. Az elsődleges szabályozási tartomány megadásának elmulasztása

4. Eltérés a szükséges mérések rögzítésének diszkrétsége között

5. Nem automatikus SAUM üzemmód

6. Nem megfelelő teljesítmény-karbantartási pontosság

7. Az elsődleges vezérlés holtsávja / lelógása értékének inkonzisztenciája a szükséges értékkel

8. A frekvenciaváltozásra adott megfelelő/megfelelő válasz hiánya

9. Oszcillációs folyamat jelenléte

Léteznek rendszerek a termelőberendezések LFFC-ben való részvételének hasonló elemzésére közvetlenül a létesítményben [17] .

Az AVRCHM monitorozása

Az AVRCHM monitorozása érdekében a SO UES dedikált digitális csatornákon keresztül másodpercről-másodpercre gyűjti az adatokat a generációs létesítményektől. A SO UES ezeket az adatokat elemzi, és következtetést von le az ARFM-ben való helyes vagy helytelen részvételről.

Jegyzetek

↑ STO A frekvencia és az aktív teljesítmény áramlásának szabályozása az oroszországi UES-ben. Normák és követelmények. https://so-ups.ru/fileadmin/files/laws/standards/sto_frequency_2012.pdf Archiválva : 2019. július 11. a Wayback Machine -nél
↑ Az Egységes Energiarendszer rendszerirányítója: Tevékenységek (angol) . so-ups.ru Letöltve: 2020. január 17. Az eredetiből archiválva : 2020. február 1.
↑ Üzemeltetési vezérlés az elektromos energiaiparban. A frekvencia és az aktív teljesítmény áramlásának szabályozása az UES-ben és Oroszország izolált energiarendszereiben. A folyamat megszervezésére és végrehajtására vonatkozó követelmények, technikai eszközök http://so-ups.ru/fileadmin/files/company/rn-tpolitics/frequency/specdocs/sto_standard/STO_17330282.29.240.002-2007.pdf Archív másolat 2011. október 15-én a Wayback Machine -ben
↑ 1 2 Az Orosz Föderáció Energiaügyi Minisztériumának 2019. január 9-i 2. számú rendelete „A termelő berendezéseknek az általános elsődleges frekvenciaszabályozásban való részvételére vonatkozó követelmények jóváhagyásáról és az áramszolgáltatás műszaki üzemeltetési szabályainak módosításáról az Orosz Föderáció üzemei és hálózatai, az orosz energiaügyi minisztérium 2003. június 19-i, 229. számú rendeletével jóváhagyva” (nem lépett hatályba) . www.garant.ru Letöltve: 2020. január 17. Az eredetiből archiválva : 2020. szeptember 30. (határozatlan)
↑ Az Egységes Energiarendszer Rendszerüzemeltetője: Önkéntes Tanúsítási Rendszer (angol) . so-ups.ru Letöltve: 2020. január 17. Az eredetiből archiválva : 2019. december 27.
↑ Az Egységes Energiarendszer rendszerirányítója: Válogatás 2020-ból (eng.) . so-ups.ru Letöltve: 2020. január 17. Az eredetiből archiválva : 2018. január 26.
↑ Az Egységes Energiarendszer Rendszerüzemeltetője: Rendszerszolgáltatási piac (angol) . so-ups.ru Letöltve: 2020. január 17. Az eredetiből archiválva : 2018. május 1.
↑ STO. Normák a hőerőművek teljesítményegységeinek a normalizált primer frekvenciaszabályozásban és az automatikus szekunder frekvenciaszabályozásban és az aktív teljesítmény áramlásokban való részvételére. https://so-ups.ru/fileadmin/files/laws/standards/sto_002-2013_freq_regulation.pdf Archiválva : 2021. március 4. a Wayback Machine -nél
↑ STO. A kombinált ciklusú és gázturbinás erőművek normalizált normalizált elsődleges frekvenciaszabályozásban és automatikus másodlagos frekvenciaszabályozásban és aktív teljesítményfolyamokban való részvételének normái .. https://so-ups.ru/fileadmin/files/laws/standards/sto_nprch_pgu_09_2016. pdf a Wayback Machine -en
↑ STO. Normák a hidraulikus és szivattyús tárolós erőművek részvételére a frekvencia és az aktív teljesítményáramok normalizált elsődleges szabályozásában. https://so-ups.ru/fileadmin/files/laws/standards/sto_hydro_nprch_2014.pdf Archiválva : 2021. november 13. a Wayback Machine -nél
↑ STO. Normák az atomerőművek részvételére a frekvencia és az aktív teljesítményáramok normalizált elsődleges szabályozásában. https://so-ups.ru/fileadmin/files/laws/standards/sto_npp_nprch_004_2013.pdf Archiválva : 2020. szeptember 28. a Wayback Machine -nél
↑ STO. Szabványok a térhálós hőerőművek termelőberendezéseinek a normalizált primer frekvenciaszabályozásban és az automatikus szekunder frekvenciaszabályozásban és az aktív teljesítmény áramlásokban való részvételére. https://so-ups.ru/fileadmin/files/laws/standards/sto_frequency_2016_tpp_cross.pdf Archiválva : 2021. november 13. a Wayback Machine -nél
↑ Egységes Energetikai Rendszer rendszerirányítója: A hőerőművek automatikus másodlagos frekvenciaszabályozásra történő alkalmazása árvízi időszakban megerősítette hatékonyságát (eng.) . www.so-ups.ru Letöltve: 2020. január 17. (nem elérhető link)
↑ OPFC automatikus felügyeleti rendszere. https://enersys.ru/solution/large-energy-objects/monitoring-oprch Archiválva : 2019. december 19. a Wayback Machine -nél
↑ Módszertan a termelő berendezéseknek az általános elsődleges frekvenciaszabályozásban való részvételének megfigyelésére és elemzésére https://www.so-ups.ru/fileadmin/files/company/markets/2021/method_analis_oprch_2021.pdf
↑ Az előállító berendezések normalizált elsődleges frekvenciaszabályozásban való részvételének szabályozási kritériumainak leírása. https://so-ups.ru/fileadmin/files/company/markets/asm/2015/crit_nprch_061015.pdf Archiválva : 2021. november 13. a Wayback Machine -nél
↑ NPRC megfigyelő rendszer. https://enersys.ru/solution/large-energy-objects/nprch Archiválva : 2019. december 21. a Wayback Machine -nél