Controlul frecvenței în sistemele de alimentare

Controlul frecvenței într-un sistem de alimentare este procesul de menținere a frecvenței curentului alternativ într-un sistem de alimentare în limite acceptabile. Frecvența este unul dintre cei mai importanți indicatori ai calității energiei electrice și cel mai important parametru al modului sistemului de alimentare. Frecvența în sistemul de alimentare este determinată de echilibrul puterii active generate și consumate . Când echilibrul de putere este perturbat, frecvența se schimbă. Dacă frecvența în sistemul de alimentare scade, atunci este necesară creșterea puterii active generate la centralele electrice pentru a restabili valoarea normală a frecvenței. În conformitate cu GOST 32144-2013, frecvența trebuie să fie între 50,0 ± 0,2 Hznu mai puțin de 95% din timpul zilei, fără a depăși valoarea maximă admisă de 50,0 ± 0,4 Hz.

Aprobat de Consiliul Energiei Electrice CSI în 2007. „Regulile și recomandările pentru controlul frecvenței și fluxului” stabilesc standarde mai stricte și cerințe mai ridicate pentru calitatea reglării frecvenței și a fluxurilor de putere activă de către sistemele de energie. În special, trebuie să se asigure că frecvența curentă este menținută la 50 ± 0,05 Hz (nivel normal) și la 50 ± 0,2 Hz (nivel permis) cu restabilirea nivelului normal de frecvență și a fluxurilor totale de putere externă specificate ale controlului. zonelor pe un timp care nu depășește 15 minute pentru a armoniza abaterile de frecvență cu rezervele de lățime de bandă planificate ale rețelelor de tranzit ale sistemului energetic unificat (SUE) în condiții normale. Astfel, cerințele pentru controlul frecvenței în prima zonă sincronă sunt în prezent în conformitate cu [1] standardele UCTE .

Există trei tipuri interconectate de reglare a frecvenței:

controlul frecvenței primare, care, la rândul său, este împărțit în:
- control general al frecvenței primare
- controlul frecvenței primare nominale
controlul frecvenței secundare
controlul frecvenței terțiare.

În general, operatorul de sistem UES (SO UES) este responsabil pentru reglementarea frecvenței în UES din Rusia [2] .

Operatorul de sistem permite participarea unităților electrice și centralelor electrice simultan la toate tipurile de reglementare, cu condiția îndeplinirii cerințelor pentru fiecare tip de reglementare, indiferent de participarea simultană la alte tipuri de reglementare [3] .

Puterea diferitelor receptoare electrice depinde de frecvență în moduri diferite. Dacă puterea consumată de o sarcină activă (lămpi cu incandescență etc.) practic nu depinde de frecvență, atunci puterea unei sarcini reactive depinde în mod semnificativ de frecvență. În general, puterea sarcinii complexe din sistemul de alimentare scade odată cu descreșterea frecvenței, ceea ce facilitează sarcina de reglare.

Controlul standardizat al frecvenței primare și controlul automat al frecvenței secundare și al fluxului de putere sunt tipuri de servicii de fiabilitate a sistemului pe piața serviciilor de sistem din industria energiei electrice .

Controlul frecvenței primare

Controlul frecvenței primare este realizat de regulatoarele automate de viteză (ARChV) ale turbinelor (în unele surse este folosit termenul „regulator automat de viteză” (ARS)). Când se modifică turația turbinei, astfel de regulatoare acționează asupra elementelor de control ale turbinei (supape de control pentru o turbină cu abur sau o paletă de ghidare pentru o hidroturbină), modificând alimentarea cu energie. Odată cu creșterea vitezei de rotație, regulatorul reduce aportul de energie în turbină, iar cu o scădere a frecvenței, acesta crește.

Scopul controlului primar este de a menține frecvența în limite acceptabile atunci când echilibrul de putere activă este perturbat. În acest caz, frecvența nu este restabilită la valoarea nominală, ceea ce se datorează căderii regulatoarelor.

Reglementarea primară se realizează conform legii proporționale în conformitate cu formula [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}}} $P_{\text{n)}={\frac {-100}{S\%}}\cdot {\frac {P_{\text{nom)}} {f_{\text{nom)}} }\cdot K_{\text{d}}\cdot \Delta f_{\text{p}}$ unde este puterea primară necesară, MW $P_{\text{p)}$

$P_{\text{nom}}$ - puterea nominală a echipamentului generator, MW

$f_{\text{nom}}=50{\text{Hz}}$ - frecventa nominala in UES

$\Delta f_{\text{p)}$ - valoarea abaterii de frecvență care depășește zona moartă (valoarea abaterii de frecvență de la cea mai apropiată graniță a „bandei moarte”), Hz

$\Delta f_{\text{p}}=0$ cu abateri de frecvență care nu depășesc zona moartă (când frecvența se află în „banda moartă” a reglementării primare); în alte cazuri, cu o creștere a frecvenței și cu o scădere a frecvenței. $\Delta f_{\text{p}}>0$ $\Delta f_{\text{p}}<0$

$S={\frac {\Delta f_{\text {p))/f_{\text {nom}}} {P_{\text {n})/P_{\text {nom}}))\ ori de 100$ - scăderea reglării primare a echipamentelor generatoare, %

$K_{\text{d)}$ - coeficient care ține cont de dinamica puterii primare de ieșire, normalizat de cerințele pentru diferite tipuri de echipamente generatoare

Regulament comun al frecvenței primare (PRFC)

PRFR ar trebui să fie implementat de toate centralele electrice după posibilitățile lor [4] . În prezent, în Rusia, unele generatoare CHPP care funcționează în modul de cogenerare nu participă la PRFC. La CNE, OPFC a fost implementat la a doua unitate a CNE Rostov, iar implementarea OPFC la a patra unitate a CNE Kalinin este în curs de pregătire.

Sunt efectuate teste speciale pentru a evalua gradul de pregătire a echipamentelor de generare pentru OPFR și pentru a confirma pregătirea pentru OPFR, se efectuează monitorizarea și controlul continuu al participării echipamentelor de generare la OPFR.

Controlul frecvenței primare normalizate (LPFC)

Controlul normalizat al frecvenței primare (PRFC) este o parte organizată a reglementării primare, efectuată de centralele electrice selectate în acest scop, unde sunt situate rezerve primare, care și-au confirmat disponibilitatea de a participa la PRFC printr-o procedură de certificare voluntară [5] și au a trecut selecția prețului [6] în cadrul serviciilor de sistem [7] . Reglementarea primară standardizată este reglementată de un grup de standarde SO UES [8] [9] [10] [11] [12] .

Controlul frecvenței secundare (SFR)

Reglarea frecvenței secundare este procesul de restabilire a echilibrului de putere planificat prin utilizarea puterii de reglare secundară pentru a compensa dezechilibrul care a apărut, eliminând supraîncărcarea legăturilor de tranzit, restabilirea frecvenței și a rezervelor de putere de reglare primară utilizate în timpul reglării primare. Reglarea secundară se realizează automat sub influența regulatorului central.

Reglarea secundară începe după acțiunea celei primare și este concepută pentru a restabili frecvența nominală și fluxurile de putere planificate între sistemele de energie din bazinul de energie .

Practic, centralele hidroelectrice (CHP) sunt implicate în reglarea secundară datorită manevrabilității lor. Toate centralele hidroelectrice mari din Rusia sunt conectate la sistemul AVRCHM pentru a participa la reglementarea secundară și pentru a primi o sarcină de putere secundară în timp real (ciclu tipic de schimb de informații - 1 secundă), care printr-un controler de putere activ de grup (GRAM) merge direct la execuţia sistemelor de control al unităţilor hidroelectrice.

În perioada de inundație, pentru funcționarea cât mai economică a apei de inundație în turbine hidraulice, în AVRCHM sunt implicate și centrale de alte tipuri (TPP, CCGT) [13] . Participarea TPP-urilor, CCGT-urilor la AVRFM se realizează în cadrul funcționării pieței serviciilor de sistem.

Controlul frecvenței terțiare

Reglementarea terțiară este utilizată pentru a restabili rezervele de reglementare primară și secundară și pentru a oferi asistență reciprocă sistemelor de energie atunci când sistemele individuale de putere din cadrul IPS nu sunt în măsură să ofere în mod independent o reglementare secundară.

Monitorizarea participării centralelor electrice și a unităților electrice individuale la reglementarea frecvenței

Datorită faptului că participarea la PRFR este obligatorie pentru toate centralele electrice, iar alte tipuri de reglementare a frecvenței sunt un serviciu plătit, este necesară monitorizarea participării centralelor electrice la reglementare.

Monitorizarea PRFR

SO UES controlează participarea echipamentelor de generare în PRFC. Pentru aceasta, la instalațiile de generare sunt create sisteme care permit colectarea automată a datelor pentru analiza participării la reglementarea primară, transmiterea acestora către SO UES, precum și analiza automată a participării echipamentelor generatoare la reglementarea primară direct la instalație. [14] .

Analiza participării la IPSR se realizează în conformitate cu metodologia [15] a SO UES. SO UES lucrează la automatizarea analizei participării echipamentelor generatoare în PRFC, pentru care au fost elaborate criterii formalizate de participare a echipamentelor generatoare în PRFC.

Monitorizarea PRFC

Pentru a monitoriza LFFC în SO UES, există sisteme speciale care vă permit să controlați corectitudinea participării echipamentelor de generare în LFFC în modul automat. Pentru a furniza date pentru aceste sisteme, măsurătorile de frecvență și putere sunt colectate la instalațiile de generare, precum și parametri suplimentari în conformitate cu cerințele, și trimise către SO UES.

Controlul participării echipamentelor de generare în LFFC se realizează în conformitate cu următoarele criterii formalizate matematic [16] :

1. Nefurnizarea informațiilor

2. Nepotrivirea pasului de timp al parametrilor transmisi cu cel necesar

3. Nefurnizarea domeniului de control primar

4. Discrepanța între caracterul discret al înregistrării măsurătorilor necesare

5. Modul SAUM neautomat

6. Precizie insuficientă pentru întreținerea puterii

7. Inconsecvența valorii benzii moarte / cadere a controlului primar cu cea cerută

8. Lipsa unui răspuns adecvat/corespunzător la schimbarea frecvenței

9. Prezenţa unui proces oscilator

Există sisteme pentru o analiză similară a participării echipamentelor de generare în LFFC direct la instalație [17] .

Monitorizarea AVRCHM

Pentru a monitoriza AVRCHM, SO UES colectează date secunde cu secunde de la instalațiile de generație prin canale digitale dedicate. În SO UES aceste date sunt analizate și se face o concluzie despre participarea corectă sau incorectă la ARFM.

Note

↑ STO Reglementarea fluxurilor de frecvență și putere activă în UES din Rusia. Norme și cerințe. https://so-ups.ru/fileadmin/files/laws/standards/sto_frequency_2012.pdf Arhivat 11 iulie 2019 la Wayback Machine
↑ Operator de sistem al Sistemului Energetic Unificat: Activități (engleză) . so-ups.ru Preluat la 17 ianuarie 2020. Arhivat din original la 1 februarie 2020.
↑ Controlul operațional al dispecerelor în industria energiei electrice. Reglarea frecvenței și a fluxurilor de putere activă în UES și sistemele izolate de energie din Rusia. Cerințe pentru organizarea și implementarea procesului, mijloace tehnice http://so-ups.ru/fileadmin/files/company/rn-tpolitics/frequency/specdocs/sto_standard/STO_17330282.29.240.002-2007.pdf Copie de arhivă a 15 octombrie 2011 la Wayback Machine
↑ 1 2 Ordinul Ministerului Energiei al Federației Ruse din 9 ianuarie 2019 nr. 2 „Cu privire la aprobarea cerințelor pentru participarea echipamentelor de generare la controlul general al frecvenței primare și modificări la Regulile pentru funcționarea tehnică a energiei electrice centrale și rețele ale Federației Ruse, aprobate prin ordin al Ministerului Energiei al Rusiei din 19 iunie 2003 nr. 229” (nu a intrat în vigoare) . www.garant.ru Preluat la 17 ianuarie 2020. Arhivat din original la 30 septembrie 2020. (nedefinit)
↑ Operator de sistem al sistemului energetic unificat: Sistem de certificare voluntară (engleză) . so-ups.ru Preluat la 17 ianuarie 2020. Arhivat din original la 27 decembrie 2019.
↑ Operator de sistem al Sistemului Energetic Unificat: Selecții din 2020 (ing.) . so-ups.ru Preluat la 17 ianuarie 2020. Arhivat din original la 26 ianuarie 2018.
↑ Operator de sistem al sistemului energetic unificat: Piața serviciilor de sistem (engleză) . so-ups.ru Preluat la 17 ianuarie 2020. Arhivat din original la 1 mai 2018.
↑ STO. Norme pentru participarea unităților de putere ale centralelor termice la controlul normalizat al frecvenței primare și controlul automat al frecvenței secundare și fluxurile de putere activă. https://so-ups.ru/fileadmin/files/laws/standards/sto_002-2013_freq_regulation.pdf Arhivat 4 martie 2021 la Wayback Machine
↑ STO. Norme pentru participarea centralelor cu ciclu combinat și turbinelor cu gaz la controlul normalizat normalizat al frecvenței primare și controlul automat al frecvenței secundare și fluxurile de putere activă .. https://so-ups.ru/fileadmin/files/laws/standards/sto_nprch_pgu_09_2016. pdf la Wayback Machine
↑ STO. Norme de participare a centralelor hidraulice și de acumulare prin pompare la reglarea primară normalizată a fluxurilor de frecvență și putere activă. https://so-ups.ru/fileadmin/files/laws/standards/sto_hydro_nprch_2014.pdf Arhivat 13 noiembrie 2021 la Wayback Machine
↑ STO. Norme de participare a centralelor nucleare la reglarea primară normalizată a fluxurilor de frecvență și putere activă. https://so-ups.ru/fileadmin/files/laws/standards/sto_npp_nprch_004_2013.pdf Arhivat 28 septembrie 2020 la Wayback Machine
↑ STO. Norme pentru participarea echipamentelor de generare a centralelor termice cu legături încrucișate la controlul frecvenței primare normalizate și controlul automat al frecvenței secundare și a fluxurilor de putere activă. https://so-ups.ru/fileadmin/files/laws/standards/sto_frequency_2016_tpp_cross.pdf Arhivat 13 noiembrie 2021 la Wayback Machine
↑ Operator de sistem al Sistemului Energetic Unificat: Utilizarea centralelor termice pentru controlul automat al frecvenței secundare în perioada de inundație și-a confirmat eficacitatea (ing.) . www.so-ups.ru Preluat: 17 ianuarie 2020. (link indisponibil)
↑ Sistem de monitorizare automată a OPFC. https://enersys.ru/solution/large-energy-objects/monitoring-oprch Arhivat 19 decembrie 2019 la Wayback Machine
↑ Metodologia de monitorizare și analiză a participării echipamentelor de generare la reglementarea generală a frecvenței primare https://www.so-ups.ru/fileadmin/files/company/markets/2021/method_analis_oprch_2021.pdf
↑ Descrierea criteriilor de control al participării echipamentelor de generare la controlul frecvenței primare normalizate. https://so-ups.ru/fileadmin/files/company/markets/asm/2015/crit_nprch_061015.pdf Arhivat 13 noiembrie 2021 la Wayback Machine
↑ Sistem de monitorizare NPRC. https://enersys.ru/solution/large-energy-objects/nprch Arhivat 21 decembrie 2019 la Wayback Machine