Frekvensstyring i elsystemer

Frekvensstyring i et elsystem er processen med at holde frekvensen af vekselstrøm i et elsystem inden for acceptable grænser. Frekvens er en af de vigtigste indikatorer for kvaliteten af elektrisk energi og den vigtigste parameter i strømsystemtilstanden. Frekvensen i elsystemet bestemmes af balancen mellem genereret og forbrugt aktiv effekt . Når strømbalancen forstyrres, ændres frekvensen. Hvis frekvensen i elsystemet falder, er det nødvendigt at øge den aktive effekt, der genereres på kraftværker, for at genoprette den normale værdi af frekvensen. I overensstemmelse med GOST 32144-2013 skal frekvensen være inden for 50,0 ± 0,2 Hz i mindst 95% af tiden på dagen uden at gå ud over de maksimalt tilladte 50,0 ± 0,4 Hz.

Godkendt af CIS Electric Power Council i 2007. "Regler og anbefalinger for frekvens- og flowkontrol" etablerer strengere standarder og højere krav til kvaliteten af frekvensregulering og aktive strømstrømme af kraftsystemer. Det skal især sikres, at den aktuelle frekvens holdes inden for 50 ± 0,05 Hz (normalt niveau) og inden for 50 ± 0,2 Hz (tilladt niveau) med genoprettelse af det normale frekvensniveau og de specificerede samlede eksterne effektstrømme for styringen områder i et tidsrum på højst 15 minutter for at harmonisere frekvensafvigelser med de planlagte båndbreddereserver for transitnettene i det forenede energisystem (UES) under normale forhold. Kravene til frekvensstyring i den første synkrone zone er således i øjeblikket i overensstemmelse med [1] UCTE - standarder .

Der er tre indbyrdes forbundne typer af frekvensstyring:

primær frekvensstyring, som igen er opdelt i:
- generel primær frekvensstyring
- nominel primær frekvenskontrol
sekundær frekvensstyring
tertiær frekvensstyring.

Generelt er UES System Operator (SO UES) ansvarlig for frekvensregulering i UES i Rusland [2] .

Systemoperatøren tillader deltagelse af kraftenheder og kraftværker samtidigt i alle typer regulering, forudsat at kravene til hver type regulering er opfyldt, uanset den samtidige deltagelse i andre typer regulering [3] .

Effekten af forskellige elektriske modtagere afhænger af frekvensen på forskellige måder. Hvis den effekt, der forbruges af en aktiv belastning (glødelamper osv.) praktisk talt ikke afhænger af frekvensen, afhænger effekten af en reaktiv belastning væsentligt af frekvensen. Generelt falder kraften af den komplekse belastning i elsystemet med faldende frekvens, hvilket letter reguleringsopgaven.

Standardiseret primær frekvensstyring og automatisk sekundær frekvens- og effektstrømsstyring er typer af systempålidelighedstjenester på systemservicemarkedet i elindustrien .

Primær frekvenskontrol

Primær frekvensstyring udføres af automatiske hastighedsregulatorer (ARChV) af turbiner (i nogle kilder bruges udtrykket "automatisk hastighedsregulator" (ARS)). Når turbinehastigheden ændres, virker sådanne regulatorer på turbinekontrolelementerne (reguleringsventiler til en dampturbine eller en ledevinge til en hydroturbine), og ændrer energiforsyningen. Med en stigning i omdrejningshastigheden reducerer regulatoren indtaget af energi i turbinen, og med et fald i frekvensen øges det.

Formålet med den primære styring er at holde frekvensen inden for acceptable grænser, når den aktive effektbalance er forstyrret. I dette tilfælde genoprettes frekvensen ikke til den nominelle værdi, hvilket skyldes regulatorernes fald.

Primær regulering udføres i henhold til proportionalloven i overensstemmelse med formlen [4] :

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}}} $P_{\text{n))={\frac {-100}{S\%}}\cdot {\frac {P_{\text{nom))}{f_{\text{nom))} }\cdot K_{\text{d}}\cdot \Delta f_{\text{p}}$ hvor er den nødvendige primæreffekt, MW $P_{\text{p))$

$P_{\text{nom))$ - nominel effekt af produktionsudstyr, MW

$f_{\text{nom}}=50{\text{Hz}}$ - nominel frekvens i UES

$\Delta f_{\text{p))$ - værdien af frekvensafvigelsen, der overstiger den døde zone (værdien af frekvensafvigelsen fra den nærmeste grænse for det "døde bånd"), Hz

$\Delta f_{\text{p}}=0$ med frekvensafvigelser, der ikke overstiger den døde zone (når frekvensen er inden for "dødbåndet" af den primære regulering); i andre tilfælde med en stigning i hyppigheden og med et fald i frekvensen. $\Delta f_{\text{p}}>0$ $\Delta f_{\text{p}}<0$

$S={\frac {\Delta f_{\text{p))/f_{\text{nom))}{P_{\text{n))/P_{\text{nom))))\ gange 100$ - fald i primær regulering af generatorudstyr, %

$K_{\text{d))$ - koefficient under hensyntagen til dynamikken i den primære effekt, normaliseret af kravene til forskellige typer produktionsudstyr

Common Primary Frequency Regulation (PRFC)

PRFR bør implementeres af alle kraftværker efter bedste evne [4] . På nuværende tidspunkt, i Rusland, deltager nogle kraftvarmeværker, der opererer under kraftvarmetilstand, ikke i PRFC. Ved NPP er OPFC blevet implementeret ved den anden enhed af Rostov NPP, og implementeringen af OPFC ved den fjerde enhed af Kalinin NPP er ved at blive forberedt.

Der udføres særlige tests for at vurdere klarheden af genereringsudstyr til OPFR, og for at bekræfte klarheden til OPFR, udføres løbende overvågning og kontrol af genereringsudstyrs deltagelse i OPFR.

Normaliseret primær frekvenskontrol (LPFC)

Normaliseret primær frekvenskontrol (PRFC) er en organiseret del af primær regulering, udført af kraftværker udvalgt til dette formål, hvor primære reserver er placeret, som har bekræftet deres parathed til at deltage i PRFC ved en frivillig certificeringsprocedure [5] og har bestået prisvalg [6] inden for rammerne af systemtjenesterne [7] . Standardiseret primær regulering er reguleret af en gruppe standarder SO UES [8] [9] [10] [11] [12] .

Sekundær frekvenskontrol (SFR)

Sekundær frekvensregulering er processen med at genoprette den planlagte effektbalance ved at bruge sekundær reguleringseffekt til at kompensere for den opståede ubalance, eliminere overbelastning af transitforbindelser, genoprette frekvensen og reserverne af primær reguleringseffekt, der bruges under primær regulering. Sekundær regulering udføres automatisk under indflydelse af den centrale regulator.

Sekundær regulering starter efter påvirkning af den primære og er designet til at genoprette den nominelle frekvens og planlagte strømstrømme mellem strømsystemer i strømpuljen .

Dybest set er vandkraftværker (HPP'er) involveret i sekundær regulering på grund af deres manøvredygtighed. Alle store vandkraftværker i Rusland er tilsluttet AVRCHM-systemet for at deltage i sekundær regulering og modtage en real-time (typisk informationsudvekslingscyklus - 1 sek.) sekundær strømopgave, som gennem en gruppe aktiv effekt controller (GRAM) går direkte til udførelse af hydroelektriske enhedskontrolsystemer.

I løbet af oversvømmelsesperioden, for den mest økonomiske drift af oversvømmelsesvand i hydrauliske turbiner, er kraftværker af andre typer (TPP, CCGT) også involveret i AVRCHM [13] . Deltagelsen af TPP'er, CCGT'er i AVRFM udføres inden for rammerne af driften af systemtjenestemarkedet.

Tertiær frekvenskontrol

Tertiær regulering bruges til at genoprette reserverne af primær og sekundær regulering og til at yde gensidig assistance til strømsystemer, når individuelle strømsystemer inden for IPS'en ikke er i stand til selvstændigt at levere sekundær regulering.

Overvågning af kraftværkers og individuelle kraftenheders deltagelse i frekvensregulering

På grund af det faktum, at deltagelse i PRFR er obligatorisk for alle kraftværker, og andre former for frekvensregulering er en betalt tjeneste, er det nødvendigt at overvåge kraftværkernes deltagelse i reguleringen.

Overvågning af PRFR

SO UES kontrollerer genereringsudstyrets deltagelse i PRFC. For at gøre dette oprettes systemer på produktionsanlæg, der tillader automatisk indsamling af data til analyse af deltagelse i primær regulering, afsendelse til SO UES, samt automatisk analyse af deltagelse af generatorudstyr i primær regulering direkte på anlægget [14] .

Analysen af deltagelse i PRRO udføres i overensstemmelse med metoden [15] i SO UES. SO UES arbejder på at automatisere analysen af genereringsudstyrs deltagelse i PRFC, for hvilket der er udviklet formaliserede kriterier for deltagelse af genereringsudstyr i PRFC.

Overvågning af PRFC

For at overvåge LFFC i SO UES er der specielle systemer, der giver dig mulighed for at kontrollere korrektheden af deltagelse af genereringsudstyr i LFFC i automatisk tilstand. For at levere data til disse systemer indsamles frekvens- og effektmålinger på produktionsanlæggene samt yderligere parametre i overensstemmelse med kravene og sendes til SO UES.

Kontrollen af genereringsudstyrs deltagelse i LFFC udføres i overensstemmelse med følgende matematisk formaliserede kriterier [16] :

1. Manglende oplysning

2. Mistilpasning af tidstrinnet for de transmitterede parametre til det påkrævede

3. Manglende levering af primær kontrolområde

4. Uoverensstemmelse mellem diskretiteten af registrering af målinger påkrævet

5. Ikke-automatisk SAUM-tilstand

6. Utilstrækkelig strømvedligeholdelsesnøjagtighed

7. Uoverensstemmelse mellem værdien af det døde bånd/drop af den primære kontrol med det nødvendige

8. Manglende tilstrækkelig/korrekt respons på frekvensændring

9. Tilstedeværelsen af en oscillerende proces

Der findes systemer til en lignende analyse af genereringsudstyrs deltagelse i LFFC direkte på anlægget [17] .

Overvågning af AVRCHM

For at overvåge AVRCHM indsamler SO UES sekund for sekund data fra generationsanlæg via dedikerede digitale kanaler. I SO UES analyseres disse data, og der drages en konklusion om den korrekte eller forkerte deltagelse i ARFM.

Noter

↑ STO-regulering af frekvens og aktive strømstrømme i UES i Rusland. Normer og krav. https://so-ups.ru/fileadmin/files/laws/standards/sto_frequency_2012.pdf Arkiveret 11. juli 2019 på Wayback Machine
↑ Systemoperatør af Unified Energy System: Aktiviteter (engelsk) . so-ups.ru Hentet 17. januar 2020. Arkiveret fra originalen 1. februar 2020.
↑ Operationel forsendelseskontrol i elindustrien. Regulering af frekvens og aktive strømstrømme i UES og isolerede strømsystemer i Rusland. Krav til tilrettelæggelse og implementering af processen, tekniske midler http://so-ups.ru/fileadmin/files/company/rn-tpolitics/frequency/specdocs/sto_standard/STO_17330282.29.240.002-2007.pdf Arkivkopi af 15. oktober 2011 på Wayback Machine
↑ 1 2 Bekendtgørelse fra Energiministeriet i Den Russiske Føderation dateret 9. januar 2019 nr. 2 “Om godkendelse af kravene til genereringsudstyrs deltagelse i den generelle primære frekvenskontrol og ændringer til reglerne for teknisk drift af strøm anlæg og netværk i Den Russiske Føderation, godkendt efter ordre fra det russiske energiministerium af 19. juni 2003 nr. 229” (trådte ikke i kraft) . www.garant.ru Hentet 17. januar 2020. Arkiveret fra originalen 30. september 2020. (ubestemt)
↑ Systemoperatør af Unified Energy System: Frivilligt certificeringssystem (engelsk) . so-ups.ru Hentet 17. januar 2020. Arkiveret fra originalen 27. december 2019.
↑ Systemoperatør for Unified Energy System: Selections of 2020 (eng.) . so-ups.ru Hentet 17. januar 2020. Arkiveret fra originalen 26. januar 2018.
↑ Systemoperatør af Unified Energy System: System Services Market (engelsk) . so-ups.ru Hentet 17. januar 2020. Arkiveret fra originalen 1. maj 2018.
↑ STO. Normer for deltagelse af kraftenheder i termiske kraftværker i normaliseret primær frekvensstyring og automatisk sekundær frekvensstyring og aktive strømstrømme. https://so-ups.ru/fileadmin/files/laws/standards/sto_002-2013_freq_regulation.pdf Arkiveret 4. marts 2021 på Wayback Machine
↑ STO. Normer for deltagelse af kombinerede cyklus- og gasturbineanlæg i den normaliserede normaliserede primære frekvensstyring og automatiske sekundære frekvensstyring og aktive strømstrømme .. https://so-ups.ru/fileadmin/files/laws/standards/sto_nprch_pgu_09_2016. pdf på Wayback Machine
↑ STO. Normer for deltagelse af hydrauliske og pumpede kraftværker i den normaliserede primære regulering af frekvensen og aktive kraftstrømme. https://so-ups.ru/fileadmin/files/laws/standards/sto_hydro_nprch_2014.pdf Arkiveret 13. november 2021 på Wayback Machine
↑ STO. Normer for deltagelse af atomkraftværker i den normaliserede primære regulering af frekvens og aktive kraftstrømme. https://so-ups.ru/fileadmin/files/laws/standards/sto_npp_nprch_004_2013.pdf Arkiveret 28. september 2020 på Wayback Machine
↑ STO. Normer for deltagelse af genereringsudstyr af termiske kraftværker med tværbindinger i den normaliserede primære frekvensstyring og automatisk sekundær frekvensstyring og aktive effektstrømme. https://so-ups.ru/fileadmin/files/laws/standards/sto_frequency_2016_tpp_cross.pdf Arkiveret 13. november 2021 på Wayback Machine
↑ Systemoperatør af Unified Energy System: Brugen af termiske kraftværker til automatisk sekundær frekvensstyring under oversvømmelsesperioden har bekræftet dens effektivitet (eng.) . www.so-ups.ru Hentet: 17. januar 2020. (ikke tilgængeligt link)
↑ System til automatisk overvågning af OPFC. https://enersys.ru/solution/large-energy-objects/monitoring-oprch Arkiveret 19. december 2019 på Wayback Machine
↑ Metode til overvågning og analyse af genereringsudstyrs deltagelse i den generelle primære frekvensregulering https://www.so-ups.ru/fileadmin/files/company/markets/2021/method_analis_oprch_2021.pdf
↑ Beskrivelse af kriterierne for styring af genereringsudstyrs deltagelse i den normaliserede primære frekvensstyring. https://so-ups.ru/fileadmin/files/company/markets/asm/2015/crit_nprch_061015.pdf Arkiveret 13. november 2021 på Wayback Machine
↑ NPRC overvågningssystem. https://enersys.ru/solution/large-energy-objects/nprch Arkiveret 21. december 2019 på Wayback Machine