Уникальный опыт внедрения POD — системы демпфирования низкочастотных колебаний

2023 В начале 2023 года, специалистами ООО "Экнис-Инжиниринг", вместе с Liaoning Rongxin Xingye Electric Power Technology Co., Ltd. (RXPE) была внедрена первая в Украине система демпфирования низкочастотных колебаний (НЧК) мощности в ОЭС Украины. Математический вид функции и исследования электрических сетей для ее настройки были разработаны и согласованы вместе со специалистами ООО "ДТЭК ВИЭ".

В настоящее время это уникальный опыт, первый реализованный в Украине проект по внедрению функции демпфирования НЧК - POD (Power oscillation damping), благодаря использованию устройств компенсации реактивной мощности - STATCOM (статический синхронный компенсатор).

В то же время STATCOM - является частью FACTS систем (Гибкая система передачи переменного тока), которые внедряются во всем мире для поддержания устойчивости энергосистем, их надежности и улучшения качества электрической энергии, предотвращению развития системных и межсистемных аварий.

В целом разработка, испытания и внедрение POD-контроллера длилось около трех месяцев и во время испытаний система показала свою способность уменьшения НЧК в соответствии с заданной математической моделью. Задействованные устройства STATCOM позволяют влиять на колебания в сети высокого напряжения, благодаря изменению реактивной мощности амплитудой 64 МВАр.

Динамический отклик POD на колебания мощности

Использованная передаточная функция модели POD, имеет следующий вид:

 входной сигнал активной мощности (Pline) влияет на выходной сигнал реактивного тока (IQ) по алгоритму, который состоит из:

- звена задержания;

- звена опережения;

- анти-алазийного фильтра;

- звена интегрирования;

- звена насыщения.

Внешний вид передаточной функции алгоритма POD

Функция является гибкой и обладает способностью к быстрой настройке ее параметров, благодаря чему может быть использована для демпфирования различных видов НЧК, среди которых:

Нерегулярные НЧК - вызванные постоянно протекающими электромеханическими переходными процессами в силу непостоянства нагрузки и генерации активной мощности.

Торсионные НЧК - имеют частоту от 0,2 до 2 Гц и возникают в результате механических колебаний масс, расположенных на валу генератора.

Локальные НЧК - имеют диапазон частот от 0,7 до 4 Гц и вызваны изменением режима работы одного или нескольких генераторов на одной электростанции при изменении нагрузки в энергосистеме

Межсистемные НЧК - имеют диапазон частот от 0,1 до 0,7 Гц и вызваны изменением режима работы электростанций в энергосистеме при изменении нагрузки

Другие НЧК - например, вызванные неправильной настройкой систем управления АРВ, АРС, и других устройств. Диапазон частот может быть разным.

НЧК в инфра-низкочастотном диапазоне. Возникновение которых связано с неманевренной работой ТЭС при изменении нагрузки в сети, колебания составляет более 5 минут.

Указанные колебания могут возникать одновременно, либо накладываться друг на друга.

В рамках реализованного проекта мощность системы демпфирования НЧК была ограничена существующей мощностью устройств STATCOM, которые были установлены ранее на электростанции и выполняли функцию компенсации реактивной мощности и снижения колебаний напряжения.

Выводы, которые можно сделать для будущих проектов - устройства STATCOM могут эффективно применяться для реализации функции POD с использованием приведенного алгоритма в качестве базового. Но настройка системы управления контроллера, примененный алгоритм, тип устройства, его мощность - должна выбираться исходя из анализа существующих и прогнозируемых низкочастотных колебаний конкретного узла энергосистемы, с учетом возможных режимов работы.

Внедрение функции POD - стало уникальным опытом для нашей компании, а также позволяет улучшить интеграцию энергосистемы Украины в ENTSO-E, и в целом - повысить устойчивость и стабильность работы ОЭС Украины.

Мы гордимся результатами, а также благодарны специалистам ДТЭК-ВДЭ, эксплуатационному персоналу и руководству электростанции, сотрудникам завода RXPE, благодаря кому стало возможно это совместное достижение.