Dynamisches Verhalten von Generatoren - Siemens Energy

Dynamisches Verhalten von Generatoren
Dynamisches Netzverhalten und Dämpfung von Netzschwingungen
Auf einen Blick
Eine wichtige Aufgabe ist es, die Regelung der
Generatoren im Netz an die Erfordernisse des
Netzbetriebs anzupassen. Hierzu gehören die
Leistungs- und Frequenzregelung, die Spannungsregelung,
die Koordination der Regler
untereinander und das Erreichen einer ausreichenden
Dämpfung von Netzpendelungen.
Durch Simulation des betreffenden Netzes und
einer Eigenwertanalyse der Regler können
entsprechende Lösungen gefunden werden.
Siemens Power Technologies International
(Siemens PTI), der Anbieter von Netzberatung,
Netzplanungssoftware und Training im Bereich
Energieübertragung und -verteilung innerhalb
des Siemens Energy Sectors, kann Sie unterstützen
mit:
• Erstklassiger Netzplanungssoftware der
PSS ® Produktreihe für detaillierte Netzsimulationen
und -berechnungen
• Individuellen, modernsten technischen
Lösungen
• Qualitativ hochwertigen Netzberatungen 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. Simulation des Kleinsignalverhaltens
(Regelverhalten) und Großsignalverhaltens
(Grenzwertverhalten) der Regler
einzeln oder im Netzverbund im Zeitbereich.
Q
[ pu]
GT5MVA
+ 0.7 pu
- 0.7 pu
1
0
-1
1
0
1
DIF-Volt[ pu]
110KVT2. R
BETR.SIE R
0
-1
75
THETA [ Deg]
GT5MVA
THETA [ Deg]
0
DT2.5MVA
P
[ pu]
GT5MVA
-75
1
0
-1
1
MMECH [ pu]
GT5MVA
MEL
[ pu]
GT5MVA
0
-1
1
LE-Volt [ pu]
BETR.SIE R
0
-1
-1
5
IA_HV [ pu]
GT5MVA
0
Generatorgrößen
Bild 1 von 1
-5
0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 SEC
TESTRECHNUNG (DOKU)
SIEMENS AG, EV NP
Übergang Momentanwertteil - Stabilitätsteil
Erstellt mit NETOMAC für Windows
SIEMENS AG EV NP2 d 0040/R
DOKUNEU 1
Bild 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
Power Technologies International (Siemens PTI)
Network Consulting
Answers for infrastructure and cities.

0
500
km
major substation
major transm. line
(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.
Anwendungsbeispiel
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.
Solche Änderungen im Regelungskonzept
müssen im Detail mit den Turbinen-
und Generatorenherstellern besprochen
werden, damit eine zuverlässige
Lösung gewährleistet ist.
Bild 2: Änderungen im Regelungskonzept zur Stabilisierung eines GuD-Kraftwerks
(T mech : mechanisches Moment, T elec : elektrisches Moment)
WSCC
Western
System
Co-ordinating
ordinating
Council
UCTE-CENTREL
CENTREL
PLN
Persero Indonesian
Electricity Company
0.3 Hz
in tera 0.3 r ea Hz
minode
tera r ea
m ode
SAPP
South African
Power Pool
TNB
Tenaga
Nasional
Berhad
Malaysia
National
Grid of Chile
Mexico
CFE
Comision
Federal
de Electricidad
Hanoi
V I E T N A M
EVN
Electricity
of Viet Nam
EGAT
Electricity Generating
Authority of Thailand
Bild 3: Beispiele von internationalen Netzstudien von Siemens PTI im Bereich dynamisches
Verhalten von Generatoren
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