Dynamisches Verhalten von Generatoren...Steuerbarkeit) bewertet werden. Die Bestimmung der Residuen...

2
Auf einen Blick Eine wichtige Aufgabe ist es, die Rege- lung der Generatoren im Netz an die Erfordernisse des Netzbetriebs anzu- passen. Hierzu gehören die Leistungs- und Frequenzregelung, die Span- nungsregelung, die Koordination der Regler untereinander und das Errei- chen einer ausreichenden Dämpfung von Netzpendelungen. Durch Simulati- on des betreffenden Netzes und eine Eigenwertanalyse der Regler können entsprechende Lösungen gefunden werden. Siemens Power Technologies Internati- onal (Siemens PTI) kann Sie unterstüt- zen mit: Erstklassiger Netzplanungssoftware der PSS ® Produktreihe für detaillierte Netzsimulationen und -berechnungen Individuellen, modernsten technischen Lösungen Qualitativ hochwertiger Netzbera- tung und langjährigem Support, in- klusive spezialisiertem Training Die Aufgabenstellung In elektrischen Systemen sind unter- schiedliche Regelungsaufgaben zu er- füllen. 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 müs- sen das exakte Regelverhalten des Ge- nerators repräsentieren (Drehzahl- regelung, Drehzahl-Leistungsregelung) und insbesondere das Reservever- halten des Netzes mit berücksichtigen (Primärreserve und Sekundärreserve), um bei Ausfallsituationen das Regel- verhalten beurteilen und entsprech- ende Neueinstellungen oder geänderte Regelstrategien auswerten zu können. Dies gilt auch für Regler im Netz, die z. B. HGÜ-Anlagen, geregelte Serienkom- pensation in Übertragungsleitungen oder statische Kompensatoren aus- steuern, um Regelaufgaben im Netz einzuleiten oder zu koordinie- ren(Wirkleistung, Spannung, Dämp- fung, Blindleistung, Strom etc.). Unsere Lösung Die Auslegung und Prüfung der Regler erfolgt durch Eigenwertanalyse der Regelung im Frequenzbereich bzw. Si- mulation des Kleinsignalverhaltens (Regelverhalten) und Großsignal- verhaltens (Grenzwertverhalten) der Regler einzeln oder im Netzverbund im Zeitbereich. Abbildung 1: Zeitabhängige dynamische Simu- lation Hierfür stehen leistungsfähige Simula- tionswerkzeuge 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, si- muliert werden können. Die Analyse der Eigenwerte erfolgt durch automa- tische Linearisierung, die eine Beurtei- lung des linearisierten Verhaltens er- möglicht. 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 Reg- ler im Netz bzw. die Auswahl der Gene- ratoren, wo Regler modifiziert oder in- stalliert werden sollten. Die Simulation des Großsignalverhal- tens im Zeitbereich erlaubt die Einbe- ziehung aller Nichtlinearitäten der Re- gelungsbegrenzungen und zeigt am Gesamtsystem die Wirksamkeit der Re- gelungsstrategien und Konzepte. -1 0 1 DIF-Volt[ pu] 110KVT2. R BETR.SIE R -75 0 75 THETA [ Deg] GT5MVA -1 0 1 P [ pu] GT5MVA -1 0 1 MMECH [ pu] GT5MVA -1 0 1 LE-Volt [ pu] BETR.SIE R -5 0 5 IA_HV [ pu] GT5MVA -1 0 1 Q [ pu] GT5MVA -1 0 1 + 0.7 pu -75 0 75 THETA [ Deg] DT2.5MVA -1 0 1 MEL [ pu] GT5MVA -1 0 1 - 0.7 pu Dynamisches Verhalten von Generatoren Dynamisches Netzverhalten und Dämpfung von Netzschwingungen siemens.de/power-technologies

Transcript of Dynamisches Verhalten von Generatoren...Steuerbarkeit) bewertet werden. Die Bestimmung der Residuen...

Page 1: Dynamisches Verhalten von Generatoren...Steuerbarkeit) bewertet werden. Die Bestimmung der Residuen ermöglicht die Bewertung der Platzierung der Reg-ler im Netz bzw. die Auswahl der

Auf einen BlickEine wichtige Aufgabe ist es, die Rege-lung der Generatoren im Netz an dieErfordernisse des Netzbetriebs anzu-passen. Hierzu gehören die Leistungs-und Frequenzregelung, die Span-nungsregelung, die Koordination derRegler untereinander und das Errei-chen einer ausreichenden Dämpfungvon Netzpendelungen. Durch Simulati-on des betreffenden Netzes und eineEigenwertanalyse der Regler könnenentsprechende Lösungen gefundenwerden.

Siemens Power Technologies Internati-onal (Siemens PTI) kann Sie unterstüt-zen mit:

· Erstklassiger Netzplanungssoftwareder PSS® Produktreihe für detaillierteNetzsimulationen und-berechnungen

· Individuellen, modernstentechnischen Lösungen

· Qualitativ hochwertiger Netzbera-tung und langjährigem Support, in-klusive spezialisiertem Training

Die AufgabenstellungIn elektrischen Systemen sind unter-schiedliche Regelungsaufgaben zu er-füllen. Hierzu gehören insbesondere

die Spannungs- und Frequenzregelungund die Dämpfung von Schwingungenvon Generatoren untereinander oderals kohärente Gruppen (so genannteInterarea-Schwingungen).

Dafür sind die Regelungseinrichtungenam Generator zu modellieren und zuuntersuchen (Turbinenregelung undSpannungsregelung). Die Regler müs-sen das exakte Regelverhalten des Ge-nerators repräsentieren (Drehzahl-regelung, Drehzahl-Leistungsregelung)und insbesondere das Reservever-halten des Netzes mit berücksichtigen(Primärreserve und Sekundärreserve),um bei Ausfallsituationen das Regel-verhalten beurteilen und entsprech-ende Neueinstellungen oder geänderteRegelstrategien auswerten zu können.

Dies gilt auch für Regler im Netz, die z.B. HGÜ-Anlagen, geregelte Serienkom-pensation in Übertragungsleitungenoder statische Kompensatoren aus-steuern, um Regelaufgaben im Netzeinzuleiten oder zu koordinie-ren(Wirkleistung, Spannung, Dämp-fung, Blindleistung, Strom etc.).

Unsere LösungDie Auslegung und Prüfung der Reglererfolgt durch Eigenwertanalyse der

Regelung im Frequenzbereich bzw. Si-mulation des Kleinsignalverhaltens(Regelverhalten) und Großsignal-verhaltens (Grenzwertverhalten) derRegler einzeln oder im Netzverbund imZeitbereich.

Abbildung 1: Zeitabhängige dynamische Simu-lation

Hierfür stehen leistungsfähige Simula-tionswerkzeuge zur Verfügung, mitdenen auch Netze mit bis zu mehrerentausend Generatoren, z.B. UCTE (Unionfor the Coordination of Transmission ofElectricity), WSCC (Western SystemCoordinating Council) oder SAPP(South African Power Pool) Netze, si-muliert werden können. Die Analyseder Eigenwerte erfolgt durch automa-tische Linearisierung, die eine Beurtei-lung des linearisierten Verhaltens er-möglicht. Durch Analyse der rechtenund linken Eigenvektoren können diegrundlegenden Regeleigenschaftenvon Reglern (Beobachtbarkeit undSteuerbarkeit) bewertet werden. DieBestimmung der Residuen ermöglichtdie Bewertung der Platzierung der Reg-ler im Netz bzw. die Auswahl der Gene-ratoren, wo Regler modifiziert oder in-stalliert werden sollten.

Die Simulation des Großsignalverhal-tens im Zeitbereich erlaubt die Einbe-ziehung aller Nichtlinearitäten der Re-gelungsbegrenzungen und zeigt amGesamtsystem die Wirksamkeit der Re-gelungsstrategien und Konzepte.

SIEMENS AG, EV NP TESTRECHNUNG (DOKU)

GeneratorgrößenBild 1 von 1

0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 SEC

-1

0

1DIF-Volt[ pu]110KVT2. RBETR.SIE R

-75

0

75THETA [ Deg]GT5MVA

-1

0

1P [ pu]GT5MVA

-1

0

1MMECH [ pu]GT5MVA

-1

0

1LE-Volt [ pu]BETR.SIE R

-5

0

5IA_HV [ pu]GT5MVA

-1

0

1Q [ pu]GT5MVA

-1

0

1+ 0.7 pu

-75

0

75

THETA [ Deg]DT2.5MVA

-1

0

1

MEL [ pu]GT5MVA

-1

0

1

- 0.7 pu

SIEMENS AG, EV NP TESTRECHNUNG (DOKU)

GeneratorgrößenBild 1 von 1

0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 SEC

-1

0

1DIF-Volt[ pu]110KVT2. RBETR.SIE R

-75

0

75THETA [ Deg]GT5MVA

-1

0

1P [ pu]GT5MVA

-1

0

1MMECH [ pu]GT5MVA

-1

0

1LE-Volt [ pu]BETR.SIE R

-5

0

5IA_HV [ pu]GT5MVA

-1

0

1Q [ pu]GT5MVA

-1

0

1+ 0.7 pu

-75

0

75

THETA [ Deg]DT2.5MVA

-1

0

1

MEL [ pu]GT5MVA

-1

0

1

- 0.7 pu

DynamischesVerhalten vonGeneratorenDynamisches Netzverhalten undDämpfung von Netzschwingungen

siemens.de/power-technologies

Page 2: Dynamisches Verhalten von Generatoren...Steuerbarkeit) bewertet werden. Die Bestimmung der Residuen ermöglicht die Bewertung der Platzierung der Reg-ler im Netz bzw. die Auswahl der

AnwendungsbeispielDas Beispiel zeigt ein Gas- und Dampf-(GuD-) Kraftwerk, dessen Gasturbineausgangsgesteuert ist bei 5 % variablerGeschwindigkeit. Im Falle eines Kurz-schlusses wird deutlich, dass die Netz-stabilität begrenzt ist. Wenn die Rege-lung bei einem Fehler auf Drehzahlre-gelung geschaltet wird, kann das Sys-tem auch bei schweren Fehlern stabilbleiben.

Solche Änderungen im Regelungs-konzept müssen im Detail mit den Tur-binen- und Generatorenherstellern be-

sprochen werden, damit eine zuverläs-sige Lösung gewährleistet ist.

Abbildung 2: Änderungen im Regelungskon-zept zur Stabilisierung eines GuD-Kraftwerks(Tmech: mechanisches Moment, Telec: elektri-sches Moment)

Abbildung 3: Beispiele von internationalenNetzstudien von Siemens PTI im Bereich dy-namisches Verhalten von Generatoren

0 . 3 H zin te ra re a

m ode

0 . 3 Hzin te ra re a

m od e

majo r s ubst a tionma jo r t rans m. line

5 0 00k m

TNBTNBTenagaTenagaNasionalNasionalBerhadBerhadMalaysiaMalaysia

EGATEGATElectricity GeneratingElectricity GeneratingAuthority of ThailandAuthority of Thailand

SAPPSAPPSouth AfricanSouth AfricanPower PoolPower Pool

WSCCWSCCWesternWesternSystemSystemCoCo--ordinatingordinatingCouncilCouncil

UCTEUCTE--CENTRELCENTREL

NationalNationalGrid of ChileGrid of Chile MexicoMexico

CFECFEComisionComisionFederalFederalde Electricidadde Electricidad

VI

ET

NA

M

Hanoi

VI

ET

NA

M

Hanoi

EVNEVNElectricityElectricityof Viet Namof Viet Nam

PLNPLNPersero IndonesianPersero IndonesianElectricity CompanyElectricity Company

HerausgeberSiemens AG 2018

Energy Management DivisionFreyeslebenstraße 191058 Erlangen, Deutschland

Kontaktieren Sie uns:[email protected]

AL=N, ECCN=EAR99Änderungen und Irrtümer vorbehalten.Die Informationen in diesem Dokumententhalten lediglich allgemeine Beschrei-bungen bzw. Leistungsmerkmale, welcheim konkreten Anwendungsfall nicht immerin der beschriebenen Form zutreffen bzw.welche sich durch Weiterentwicklung derProdukte ändern können. Die gewünsch-ten Leistungsmerkmale sind nur dann ver-bindlich, wenn sie bei Vertragsabschlussausdrücklich vereinbart werden.