Dynamisches Verhalten von Generatoren

Dynamisches
Verhalten von
Generatoren
Dynamisches Netzverhalten und
Dämpfung von Netzschwingungen
mulation des Kleinsignalverhaltens
(Regelverhalten) und Großsignalverhaltens (Grenzwertverhalten) der
Regler einzeln oder im Netzverbund im
Zeitbereich.
1
DIF-Volt[ pu]
110KVT2. R
BETR.SIE R
0
-1
75
THETA [ Deg]
GT5MVA
THETA [ Deg]0
DT2.5MVA
Q
[ pu]
GT5MVA
1
P
[ pu]
GT5MVA
-75
1
0
0
-1
-1
1
MMECH [ pu]
GT5MVA
MEL [ pu]
GT5MVA
+ 0.7 pu
- 0.7 pu
1
LE-Volt [ pu]
BETR.SIE R
0
0
-1
1
0
-1
IA_HV [ pu]
GT5MVA
-1
5
0
-5
0.0
Auf einen Blick
Eine wichtige Aufgabe ist es, die Regelung der Generatoren im Netz an die
Erfordernisse des Netzbetriebs anzupassen. Hierzu gehören die Leistungsund Frequenzregelung, die Spannungsregelung, die Koordination der
Regler untereinander und das Erreichen einer ausreichenden Dämpfung
von Netzpendelungen. Durch Simulation des betreffenden Netzes und eine
Eigenwertanalyse der Regler können
entsprechende Lösungen gefunden
werden.
Siemens Power Technologies International (Siemens PTI) kann Sie unterstützen mit:
· Erstklassiger Netzplanungssoftware
der PSS® Produktreihe für detaillierte
Netzsimulationen und
-berechnungen
· Individuellen, modernsten
technischen Lösungen
· Qualitativ hochwertiger Netzberatung und langjährigem Support
Die Aufgabenstellung
In elektrischen Systemen sind unterschiedliche Regelungsaufgaben zu erfüllen. Hierzu gehören insbesondere
die Spannungs- und Frequenzregelung
und die Dämpfung von Schwingungen
von Generatoren untereinander oder
als kohärente Gruppen (so genannte
Interarea-Schwingungen).
Dafür sind die Regelungseinrichtungen
am Generator zu modellieren und zu
untersuchen (Turbinenregelung und
Spannungsregelung). Die Regler müssen das exakte Regelverhalten des Generators repräsentieren (Drehzahlregelung, Drehzahl-Leistungsregelung)
und insbesondere das Reserveverhalten des Netzes mit berücksichtigen
(Primärreserve und Sekundärreserve),
um bei Ausfallsituationen das Regelverhalten beurteilen und entsprechende Neueinstellungen oder geänderte
Regelstrategien auswerten zu können.
Dies gilt auch für Regler im Netz, die z.
B. HGÜ-Anlagen, geregelte Serienkompensation in Übertragungsleitungen
oder statische Kompensatoren aussteuern, um Regelaufgaben im Netz
einzuleiten oder zu koordinieren(Wirkleistung, Spannung, Dämpfung, Blindleistung, Strom etc.).
Unsere Lösung
Die Auslegung und Prüfung der Regler
erfolgt durch Eigenwertanalyse der
Regelung im Frequenzbereich bzw. Si-
SIEMENS AG, EV NP
Generatorgrößen
Bil d 1 von 1
0.4
TESTRECHNUNG (DOKU)
0.8
1.2
1.6
SEC
Abbildung 1: Zeitabhängige dynamische Simulation
Hierfür stehen leistungsfähige Simulationswerkzeuge zur Verfügung, mit
denen auch Netze mit bis zu mehreren
tausend Generatoren, z.B. UCTE (Union
for the Coordination of Transmission of
Electricity), WSCC (Western System
Coordinating Council) oder SAPP
(South African Power Pool) Netze, simuliert werden können. Die Analyse
der Eigenwerte erfolgt durch automatische Linearisierung, die eine Beurteilung des linearisierten Verhaltens ermöglicht. Durch Analyse der rechten
und linken Eigenvektoren können die
grundlegenden Regeleigenschaften
von Reglern (Beobachtbarkeit und
Steuerbarkeit) bewertet werden. Die
Bestimmung der Residuen ermöglicht
die Bewertung der Platzierung der Regler im Netz bzw. die Auswahl der Generatoren, wo Regler modifiziert oder installiert werden sollten.
Die Simulation des Großsignalverhaltens im Zeitbereich erlaubt die Einbeziehung aller Nichtlinearitäten der Regelungsbegrenzungen und zeigt am
Gesamtsystem die Wirksamkeit der Regelungsstrategien und Konzepte.
siemens.de/power-technologies
WSCC
Western
System
CoCo-ordinating
Council
National
Grid of Chile
0 . 3 Hz
in te0ra
. 3re
Haz
m
e re a
in otedra
m ode
500
km
SAPP
South African
Power Pool
ma o
j r s u b ts a io
t n
ma o
j r t ra n s m. lin e
TNB
Tenaga
Nasional
Berhad
Malaysia
Hanoi
N
A
M
Mexico
CFE
Comision
Federal
de Electricidad
T
Abbildung 2: Änderungen im Regelungskonzept zur Stabilisierung eines GuD-Kraftwerks
(Tmech: mechanisches Moment, Telec: elektrisches Moment
0
E
Solche Änderungen im Regelungskonzept müssen im Detail mit den Turbinen- und Generatorenherstellern be-
PLN
Persero Indonesian
Electricity Company
UCTE--CENTREL
UCTE
I
sprochen werden, damit eine zuverlässige Lösung gewährleistet ist.
V
Anwendungsbeispiele
Das Beispiel zeigt ein Gas- und Dampf(GuD-) Kraftwerk, dessen Gasturbine
ausgangsgesteuert ist bei 5 % variabler
Geschwindigkeit. Im Falle eines Kurzschlusses wird deutlich, dass die Netzstabilität begrenzt ist. Wenn die Regelung bei einem Fehler auf Drehzahlregelung geschaltet wird, kann das System auch bei schweren Fehlern stabil
bleiben.
EVN
Electricity
of Viet Nam
EGAT
Electricity Generating
Authority of Thailand
Abbildung 3: Beispiele von internationalen
Netzstudien von Siemens PTI im Bereich dynamisches Verhalten von Generatoren
Herausgeber
Siemens AG 2016
Energy Management Division
Freyeslebenstraße 1
91058 Erlangen, Deutschland
Kontaktieren Sie uns:
[email protected]
Änderungen und Irrtümer vorbehalten.
Die Informationen in diesem Dokument
enthalten lediglich allgemeine Beschreibungen bzw. Leistungsmerkmale, welche
im konkreten Anwendungsfall nicht immer
in der beschriebenen Form zutreffen bzw.
welche sich durch Weiterentwicklung der
Produkte ändern können. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind nur dann verbindlich, wenn sie bei Vertragsabschluss
ausdrücklich vereinbart werden.

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