Хидроенергийните обекти в управлението на електроенергийната система

Паралелно с производството на електроенергия водноелектрическите централи предоставят пълния набор от резерви и системни услуги за електроенергийната система, както и всички конвенционални централи - участие в първично и вторично регулиране, предоставяне на бърз третичен резерв, регулиране на напреженията в електропреносната мрежа, стабилизиране на местните и междусистемните колебания на активната мощност, автоматично бързо разтоварване при повишаване на честотата; участие в коридори за възстановяване след системна авария, работа в островен режим и ресинхронизация към електроенергийната система. За разлика от кондензационните централи обаче водноелектрическите предоставят и допълнителни услуги като: пускане без външно захранване на собствените нужди и захранване на останалата без напрежение част от електропреносната мрежа, работа в режим на групово управление по активна или реактивна мощност с пропорционално разпределяне на мощността между работещите агрегати спрямо номиналната им мощност и работа в режим на групово управление по напрежение или честота (при островен режим).

Нормални режими на паралелна работа

Подязовирните ВЕЦ с долен изравнител са електроцентрали с висока маневреност и участват предимно във върховата зона на денонощния товаров график на електроенергийната система (ЕЕС). Чрез ВЕЦ и ПАВЕЦ системният оператор осигурява максимума и минимума на денонощния товаров график на ЕЕС, рационално използване на разполагаемите водни ресурси, оптимална работа на ТЕЦ и компенсиране на аварийно изключили енергийни блокове.

Първичното регулиране на ВЕЦ представлява бързо възстановяване на равновесието между производство и потребление на принципа на солидарно участие на турбинните регулатори на предварително определена група машини. Практически това се осъществява чрез автоматична честотна корекция на заданието по активна мощност на съответния турбинен регулатор съгласно зададената статична характеристика. Цялата договорена мощност за първично регулиране трябва да се активира при честотно отклонение ±200 mHz в рамките на 30 сек.

Вторичното регулиране е централизирано автоматично управление от Централното диспечерско управление (ЦДУ) на предварително определени генераторни блокове в страната. Вторичното регулиране осъществява поддържане на договорените обмени на активна мощност със съседните страни в съответствие с планираните графици. Времето за активиране на вторичното регулиране е в диапазона 30 сек. - 15 мин. При ВЕЦ централният регулатор в ЦДУ взаимодейства с управляващата система на централата, която е в режим на групово управление по активна мощност (Joint Power Control). В този режим зададената от ЦДУ стойност по активна мощност се разпределя оптимално от управляващата система на централата между агрегатите, работещи в този режим.

Третичното регулиране е централно координирана системна услуга, която при ВЕЦ се изразява в промяна статуса на даден хидроагрегат по разпореждане на оператора на електроенергийната система, посредством което се осигурява поддържането на необходимия резерв за вторично регулиране.

Регулиране на напрежението в мястото на присъединяването на ВЕЦ към ЕЕС

Централизираното денонощно регулиране на напрежението в ЕЕС на България се осъществява чрез „График по напрежение”. Поддържането на напреженията в преносната електрическа мрежа в допустимите граници гарантира сигурната и безопасна работа на ЕЕС, техническите и икономическите характеристики на електрическите съоръжения, устойчивата работа на синхронните генератори и е условие за намаляване загубите при пренос и трансформация на електрическата енергия.

В прякото изпълнение на "Графика по напрежение" участват ВЕЦ, присъединени към напрежения 220 kV и 400 kV. Останалите ВЕЦ регулират напрежението на мрежа 110 kV на солидарен принцип. При необходимост диспечерите от централните и териториални диспечерски управления могат дистанционно да променят заданието по напрежение на шини високо напрежение на съответната ВЕЦ.

ВЕЦ регулират напрежението на шини високо напрежение чрез активиране в управляващата система на един от двата режима: групово управление по напрежение (Joint Voltage Control) и групово управление по реактивна мощност (Joint Q Control). В режим Групово управление по напрежение (JVC) управляващата система на централата автоматично поддържа въведеното от дежурния оператор задание по напрежение на шини ВН или се изпълнява дистанционно предаденото задание от ЦДУ. В режим Групово управление по реактивна мощност (JQC) дежурният оператор следи и регулира напрежението на шини ВН чрез заданието за обща реактивна мощност на централата. И при двата режима управляващата система на централата натоварва работещите генератори оптимално по реактивна мощност.

Успокояване колебанията на активната мощност

Въпросът с колебанията на мощността е възникнал още при строежа на първите eлектроцентрали. При свързване на централите с ЕЕС чрез реактивното съпротивление на мрежата въртящата се маса на агрегатите образува система, която е податлива на колебания.

Погледнато отвън (откъм мрежата) тези колебания се проявяват като люлеене на активната мощност, а погледнато отвътре (откъм централата) - като нестабилност на роторния ъгъл на съответния генератор.

Видове колебания на активната мощност:

- локални колебания - между генератор и останалата част от централата или между централата и енергийната система (0.8 … 2.5 Hz);

- колебания между две електрически близки централи. Честотите са в диапазон 0.5 ... 2.0 Hz;

- междусистемни колебания - между две ЕЕС или между две обединения от ЕЕС (0.15 … 0.5 Hz);

- глобално колебание - характеризира се с общо колебание във фаза на всички генератори в енергийното обединение (като при островен режим). Честотата обикновено е под 0.15 Hz.

Няколко условия влияят благоприятно върху затихването на колебанията на синхронните генератори:

- синхронизиращ момент - естествено се противопоставя на изменението на товарния ъгъл спрямо точката на устойчива работа;

- асинхронен момент - от успокоителната намотка на ротора. Той е пропорционален на роторното хлъзгане и противодейства на изменението на товарния ъгъл. Успокоителната намотка при много ниски честоти на люлеене не е достатъчно ефективна.

Системен стабилизатор

Системният стабилизатор (Power System Stabilizer) внася изкуствена корекция в товарния ъгъл на генератора чрез системата за възбуждане, като произвежда компонента на електрическия момент, която се противопоставя на изменението на роторната скорост. При цифровите регулатори на възбуждане системните стабилизатори се развиват изключително бързо, като тяхната ефективност е много добра и в широк честотен диапазон.

Системните стабилизатори е необходимо да потискат колебанията на активната мощност в честотен диапазон от 0.1 Hz до 2.5 Hz и трябва да са винаги въведени в действие при паралелната работа на генераторите с енергийната система.

Участие на ВЕЦ при аварийни режими

Автоматичното бързо разтоварване при ВЕЦ действа при повишаване честотата на ЕЕС над 50.3 Hz със скорост, надвишаваща предварително зададена стойност и разтоварва хидроагрегатите в съответната централа до минималната им мощност. Ако в процеса на разтоварване системната честота падне под 50.3 Hz, разтоварването се прекратява и агрегатите остават на текущата си мощност.

Работа в островен режим. При отклонение на системната честота с повече от +/-1 Hz турбинният регулатор, който пръв регистрира това отклонение, подава към управляващата система на ВЕЦ сигнал за преминаване към островен режим на работа. При автоматичното преминаване към островен режим управляващата система извършва следните основни действия:

- Преминава от режим на Групово управление по активна мощност (JPC) към режим на групово управление по честота (Joint Frequency Control) със задание 50 Hz.

- Преминава към режим на Групово управление по напрежение (JVC) независимо от предходния режим.

- Изключва системните стабилизатори (PSS).

Пускането на ВЕЦ без външно захранване на собствените й нужди (black start) е възможно с помощта на дизелгенератор. Той осигурява стартирането на един от хидроагрегатите. Тази функция се осъществява автоматично от управляващата система на ВЕЦ, като по този начин се захранва останала без напрежение част от електропреносната мрежа. При разширяване на захранения около централата район поетапно се включват и останалите хидроагрегати в съответната централа.

По материали на ЕСО