Унікальний досвід впровадження POD – системи демпфування низькочастотних коливань

2023 На початку 2023 року, фахівцями ТОВ «Екніс-Інжиніринг», разом з Liaoning Rongxin Xingye Electric Power Technology Co., Ltd. (RXPE) було впроваджено першу в Україні систему демпфування низькочастотних коливань (НЧК) потужності в ОЕС України. Математичний вигляд функції та дослідження електричних мереж для її налаштування було розроблено та погоджено разом з фахівцями ТОВ «ДТЕК ВДЕ».

На цей час це унікальний досвід, перший реалізований в Україні проект по впровадженню функції демпфування НЧК – POD (Power oscillation damping), завдяки використанню пристроїв компенсації реактивної потужності – STATCOM (статичний синхронний компенсатор).

В той же час STATCOM - є частиною FACTS систем (Гнучка система передачі змінного струму), що запроваджуються в усьому Світі для підтримки стійкості енергосистем, їх надійності та покращення якості електричної енергії, запобіганню розвитку системних та міжсистемних аварій.

Загалом розробка, випробування та впровадження POD-контролеру тривало біля трьох місяців і під час випробувань система показала свою здатність зменшення НЧК у відповідності до заданої математичної моделі. Задіяні пристрої STATCOM дозволяють впливати на коливання в мережі високої напруги, завдяки зміні реактивної потужності амплітудою 64 МВАр.

Динамічний відклик POD на коливання потужності.

Використана передатна функція моделі POD, має наступний вигляд:

 вхідний сигнал активної потужності (Pline) впливає на вихідний сигнал реактивного струму (IQ) за алгоритмом, який складається з:

•             ланки затримання;

•             ланки випередження;

•             анти-алазійного фільтру;

•             ланки інтегрування;

•             ланки насичення.

Зовнішній вигляд передатної функції алгоритму POD

Функція є гнучкою та має здатність до швидкого налаштувань її параметрів, завдяки чому може бути використана для демпфування різних видів НЧК, серед яких:

Нерегулярні НЧК – викликані електромеханічними перехідними процесами, що постійно протікають, в силу непостійності навантаження і генерації активної потужності.

Торсійні НЧК – мають частоту від 0,2 до 2 Гц і виникають у результаті механічних коливань мас, розташованих на валу генератора.

Локальні НЧК – мають діапазон частот від 0,7 до 4 Гц та викликані зміною режиму роботи одного або кількох генераторів на одній електростанції при зміні навантаження в енергосистемі

Міжсистемні НЧК - мають діапазон частот від 0,1 до 0,7 Гц та викликані зміною режиму роботи електростанцій в енергосистемі при зміні навантаження

Інші НЧК – наприклад, спричинені неправильним налаштуванням систем управління АРВ, АРС, та інших пристроїв. Діапазон частот може бути різним.

НЧК в інфра-низькочастотному діапазоні. Виникнення яких пов'язано з неманевреною роботою ТЕС при зміні навантаження в мережі, коливання становить понад 5 хвилин.

Зазначені коливання можуть виникати одночасно, або накладатися один на одного.

У рамках реалізованого проекту потужність системи демпфування НЧК була обмежена існуючою потужністю пристроїв STATCOM, що були встановлені раніше на електростанції та виконували функцію компенсації реактивної потужності та зниження коливань напруги.

Висновки, які можна зробити для майбутніх проектів – пристрої STATCOM можуть ефективно застосовуватись для реалізації функції POD із використанням наведеного алгоритму в якості базового. Але налаштування системи керування контролера, застосований алгоритм, тип пристрою, його потужність – повинна обиратись виходячи з аналізу існуючих і прогнозованих низькочастотних коливань конкретного вузла енергосистеми, з урахуванням можливих режимів роботи.

Впровадження функції POD – стало унікальним досвідом для нашої компанії, а також дозволяє покращити інтеграцію енергосистеми України до ENTSO-E, та в цілому – підвищити стійкість і стабільність роботи ОЕС України.

Ми пишаємось результатами, а також вдячні фахівцям ДТЕК-ВДЕ, експлуатаційному персоналу та керівництву електростанції, співробітникам заводу RXPE, завдяки кому стало можливо це спільне досягнення.