Student:Beceanu CristianGrupa:2209Seria:B

CuprinsRezumatCuvinte cheieIntroducereDefinitiiImpactul regulatorului primar al turbinei cu oscilaiile abaterii de frecvenImpactul sistemului de excitaie cu oscilaiile abaterii de frecvenConcluziiBibliografie

RezumatAsa cum temperatura ca functie de timp a corpului uman comporta informatii pentru un medic,functia de timp a abaterii de frecventa este cel mai important semnal pentru proiectantul si operatorul unui sistem electric.Frecventa oscilatiilor functiei temporale a abaterii de frecventa poate fii impartita in doua domenii principale:Oscilaiile funciei temporale a abaterii de frecven mai coborte dect 0,1 Hz sunt influenate n principal de interaciunile dintre regulatorul turbinei i sarcina sistemului.Oscilaiile funciei temporale a abaterii de frecven mai ridicate dect 0,2 Hz sunt influenate de interaciunea sistemului de excitaie a blocului generator cu sistemul electroenergetic i sarcinile.

Cuvinte cheiestabilizare sistem electroenergetic,oscilaii interne, cooperarea sistemelor electrice extinse, atenuarea oscilaiilor de frecven i de putere activ, construirea si reglarea PSSregulatoare primare i secundare ale turbinelor,analiz timp-frecven,sistem de excitaie, dinamica sistemelor electroenergetice,analiza FFT.

IntroducereDefinitiiSe consider un sistem electroenergetic extins de nalt tensiune ce conine N bare. Se msoar de fiecare dat pe rnd perioada (Tki) a tensiunii barei k. Prin urmare abaterea frecvenei locale a barei k va fi:

n acest fel putem determina frecvena local a tuturor barelor de nalt tensiune cu viteza de eantionare de 50 Hz.

Impactul regulatorului primar al turbinei cu oscilatiile abaterii de frecventan figura 1 s-a reprezentat abaterea de frecven a tensiunii la borne a unui bloc de 220 MW funcionnd n sistemul electroenergetic din Ungaria. Se poate observa c oscilaiile abaterii de frecven se situeaz ntr-un domeniu relativ ngust: 30 mHz. n comparaie cu alte funcii temporale ale abaterii de frecven, date n figurile 2 i 3, se poate observa c abaterile de frecven sunt semnificativ mai mari dect n cazul dat n figura 1.

Fig.1. Funcia temporal a abaterii de frecven a sistemului UCTE (european) la funcionarea n regim staionar

Fig.2. Funcia temporal a abaterii de frecven a sistemului Japonia de vest la funcionarea n regim staionar (legenda original este: oscilaiile abaterilor de frecven la fiecare universitate): [1], [2].

Pentru a investiga performana regulatorului turbinei trebuie s se determine funcia transformata Fourier din funcia de timp dat n fig. 1, utiliznd metoda descris n [3].Este un fapt bine cunoscut c sursa acestor oscilaii de frecven este conectarea sau deconectarea aleatoare att a prii de producere ct i a celei de consum a sistemului.

Fig.4. Transformata Fourier (FFT) a abaterii de frecven a sistemului UCTE (european) la funcionarea n regim staionar (funcia detimp, sursa funciei FFT, este dat n fig.1). Frecvena de oscilaii: 0 0,12 Hz.

Transformata Fourier dat n figura 4 subliniaz faptul c mrimile mai mari ale componentelor principale ale oscilaiilor se gsesc n domeniul de funcionare al reguatorului de turbin.Proprietarii centralelor electrice n general nu sunt interesai n mbuntirea performanelor regulatorului turbinei. Dar naintea nceperii funcionrii de ncercare a sistemului electric al UCTE i CENTREL am dat o posibilitate de realizare a unei concepii sofisticate de regulator, ilustrat n figura 5.

n figura 5 se pot vedea c unitile au zona moart de 25 mHz dar centrala, avnd caracteristicile rezultante, nu are. Utiliznd principiul interveniei minime a regulatorului din Europa de vest. Sistemul UCTE (European) const din 20 de subsisteme. Fiecare subsistem are o caracteristic rezultant sarcin static frecven realizat de partenerii cooperani bazat pe ncercrile n exploatare ce privesc toate subsistemele. Caracteristica rezultant de frecven desarcin static a regulatorului de turbin a ntregului sistemUCTE de asemenea nu are zon moart.

n figurile 1 - 3 s-a utilizat fereastra de timp de 100 sau 1200 s, deci nu se pot separa cu ochiul funciile frecven ale diferitelor bare colectoare. Deoarece domeniul de funcionare a abaterii de frecven pentru regulatoare este sub 0,1 Hz (vezi fig. 4), frecvena tuturor regulatoarelor este practic egal cu frecvena msurat n centrul sistemului UCTE adic n staia Uchtelfangen la grania dintre Frana i Germania.

Impactul sistemului de excitaie cu oscilaiile abaterii de frecvenn figura 4 este desenat spectrul Fourier corespunztor funciei de timp dat n figura 1 aparinnd domeniului de frecven sub 0,12 Hz. Acest spectru se continu n figura 6 pentru frecvene de oscilaii mai ridicate. n figura 6 se poate vedea c componenta de frecven cea mai importat care trebuie atenuat de PSS este de 0,25 Hz.

Fig. 5. Caracteristicile sarcin static frecven ale controlerului turbin generator a dou uniti eantion (UNIT I, UNIT II icaracteristica RESULTANT)

Fig. 6. Transformata Fourier (FFT) a funciei temporale abaterea de frecven a sistemului UCTE (European) la funcionarea nregim staionar (funcia temporal, sursa funciei FFT, se d n fig. 1). Frecvena de oscilaie: 0 1,3 Hz

Decupnd un interval de timp de 10 s la funcia temporal din figura 1, se poate vedea c amplitudinea funciei temporale a abaterii de frecven este de cca. 6 mHz (fig. 7).Aceste oscilaii se numesc oscilaii inter zonale deoarecese pot observa n fiecare subsistem al sistemului UCTE.Amplitudinile lor depind de loc i de densitatea sarcinii subsistemului examinat. n centrul UCTE este cca de 2 mHz iar la margine sunt de cca. 6 mHz n regim staionar.

Atenuarea oscilaiilor de putere activ i de frecven de 0,25 Hz este foarte dificil de realizat cu PSS cu p intrri, darexist structuri PSS foarte sofisticate cu performane de atenuare bune n domeniul de frecven 0,1-15 Hz ([5], [6], [7]).La funcia temporal (f) dat n figura 8 se pot observa oscilaiile naturale ale frecvenei. Pe baza ncercrii noastre din exploatare amplitudinea lor crete dac punctul de msurare se deplaseaz la marginea sistemului UCTE. Oscilaiile naturale ale frecvenei pot fi relativ uor atenuate de un PSS cu p intrri, dar la experiena noastr aceste componente ale oscilaiilor f i P nu se observ la liniile de interconexiune.

Prin valoarea SF a spectrului Fourier dat n figura 9 a) i b) am vrut s ilustrm efectul de atenuare a sistemului de excitaie singur.n opinia noastr cerina de baz pentru sistemul de excitaie + PSS este a fi element de atenuare n ntregul domeniu de 0,215 Hz. Valorile SF ale spectrului Fourier arat la modurile de funcionare Manual, AVR i AVR + PSS c acest scop menionat mai sus este fie atins, fie nu.

Fig. 7. Oscilaiile inter zonale observate (cca. 0,25 Hz) ale funciei temporale a abaterii de frecven la o unitate de 220 MWfuncionnd n regim staionar n subsistemul din Ungaria.

Fig. 8. Oscilaiile de frecven natural (cca. 1 Hz) ale funciei temporale a abaterii de frecven la o unitate de 220 MWfuncionnd n regim staionar n subsistemul din Ungaria.

ConcluziiFuncionarea PSS este eficient ntr-un asemenea sistem electroenergetic unde amplitudinea oscilaiilor abaterii locale de frecven este ntre 5-25 mHz.Se poate sublinia responsabilitate subsistemului, care este parte a unui sistem mare, la generarea oscilaiilor de abatere de putere activ i de frecven. Metoda noastr se bazeaz pe transformatele Fourier ale abaterii de putere activ i de frecven.

Fig. 9. Transformatele Fourier ale funciilor temporale ale abaterii de frecven la tensiunea la borne la o unitate de 220 MW n regimstaionar. Numrul unitii: II/1. Tip excitatrice: static, mod de funcionare: a) curent de excitaie = constant, b) reglare automat a tensiunii

Bibliografie1. Hoyo, M., Ohnishi, T., Mitani, Y., Saeki, O., Ukai, H.: Observation of Frequency Oscillation in Western Japan 60 Hz Power SystemBased on Multiple Synchronized Phasor Measurements 2003 IEEE Bologna Power Tech Conference, June 23th - 26th Bologna,Italy2. Hashiguci, T., Yoshimoto, M., Mitani, Y., Saeki, O., Tsuji, K., Ukai, H., Hoyo, M.: Observation of Power System OscillationCharacteristics by Using Measurement Data Obtained from Demand Side Outlets 2003 IEEE Bologna Power Tech Conference,June 23th - 26th Bologna, Italy3. Dr. L. Kiss, J. Zerenyi: A Simple Measuring Method to Determine the Damping Efficiency of the Excitation Systems and PowerSystem Stabilizers (PSS) IEEE Power Tech '99 Conference Budapest, 1999, August 29. - September 3.

4. Csehek, M., at al.: Principles and realization of optimal Load Frequency Control on Hungarian 220 MW units Magyar VillamosMvek Kzlemnyei (in Hungarian)5. Elices, A., Rouco, L., Bourles, H., Margotin, T.: Conversion of State Feedback Controllers to the Standard AVR+PSS Form 2003IEEE Bologna Power Tech Conference, June 23th - 26th Bologna, Italy6. Cai, L.,J., Erlich, I.: Simultaneous Coordinated Tuning of PSS and FACTS Controller for Damping Power System Oscillations inMulti-Machine System 2003 IEEE Bologna Power Tech Conference, June 23th - 26th Bologna, Italy7. Kiss, L., Zernyi, J.: A New Conception for Constructing and Tuning Power System Stabilizers (PSS) 2003 IEEE Bologna PowerTech Conference, June 23th - 26th Bologna, Italy