SO6 21 SYSTEM SAŽETAK. tonfrekvencijski prijamnik SUMMARY. Key words: potrošnjom. Damir Bandl. Milovan Mesarić. Elektri Čakovec.

Transcription

1 HRVATSKI OGRANAK MEĐUNARODNE ELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE 3. (9.) savjetovanje Sveti Martin na Muri, svibnja SO6 21 Damir Bandl KONČAR Elektronika i informatika d.d., Zagreb dbandl@koncar-inem.hr Milovan Mesarić HEP ODS d.o.o., Elektra Čakovec milovan.mesaric@hep.hr MREŽNO TONFREKVENCIJSKO UPRAVLJANJEE SAŽETAK U radu su prikazane mogućnosti korištenja tehnologije mrežnog tonfrekvencijskog upravljanja za tržište električne energije. Opisane su tehničke karakteristike i iskustva u realizaciji MTU sustava u Elektri Čakovec. Ključne riječi: mrežno tonfrekvencijt jsko upravljanje, upravljačka frekvencija, mrežno tonfrekvencijski prijamnik RIPPLE CONTROL SYSTEM SUMMARY In this Paper the authors analyze the main benefits of ripple control c system for market subjects. Technical characteristicc and user experiences in realisation of RC system in Elektra Čakovec are described. Key words: ripple control, controll frequency, ripple control receiver 1. UVOD Sustav mrežnog tonfrekvencijskog upravljanja (MTU) čine tehnički t uređaji: glavni upravljački centar, postrojenja (odašiljači) i MTU prijamnici, koji se prostorno raspršeni. Svi uređaji su priključeni na različite naponske razine elektroenergetske mreže, koja se u ovom sustavu koristi za prijenos informacija [2]. Centralizirano upravljanje odašiljačima obavlja se iz glavnog upravljačkog centra, na način da se koristi posebni komunikacijski podsustav za razmjenu (komuniciranje) informacijaa između upravljačkog centra i odašiljača. Odašiljačka postrojenja u mrežu utiskuju upravljački signal (poruku, telegram) koji prenosi informacije do svih točaka elektroenergetske mreže. Priključeni MTUU prijamnici dekodiraju utisnutu informaciju i obave zadanu sklopnu operaciju na ugrađenim relejima. U sustavu MTU-a postoji fizička razina kojoj pripadaju MTUU prijamnici i upravljački signal, te aplikacijskaa razina koja se koristi za predprogramiranje MTU prijamnika. Fizička razina je normirana za električne, funkcionalne i mehaničke karakteristike i jediničnee informacije (telegram, poruka) koje se prenose na ovoj razini. Normiranje karakteristika omogućuje korištenje uređaja različitih proizvođača. Aplikacijska razina pruža usluge korisniku i nije normirana, već koristi vlastiti protokol (od proizvođača do proizvođača). Fizička razina je normiranaa u: HRN EN :2008 Električna brojila za izmjeničnu struju s Opći zahtjevi, ispitivanja i ispitni uvjeti 21. dio: Oprema za upravljanje tarifom i potrošnjom HRN EN :2008 Mjerenje električne energije (izmjenična struja) ) -- Upravljanje tarifom i potrošnjom dio: Posebni zahtjevi za elektroničke tonfrekvencijske prijamnike za upravljanje 1

2 2. MTU SUSTAV U ELEKTRI ČAKOVECC 2.1. Izgradnja Sustav MTU-a na području Elektre Čakovec, je izgrađen u razdoblju i obuhvaća postrojenja u TS Trokut i TS Prelog i centralnuu automatikuu u dispečerskom centru.. Odabrano je rješenje s paralelnim utiskivanjem upravljačkog signala u SN mrežu u tehnici tzv. slabe vezee [1]. Ispravan rad sustava MTU-a ovisi o impedancijsko-frekvencijskim karakteristikama mreže, koja je dinamički objekt, čije se karakteristike mijenjaju s obzirom na promjenu snage i konfiguracije. Ovisno o promjenama karakteristika mreže mijenja se i razina upravljačkog signala u njenim pojedinim točkama. Odabrana tehnika utiskivanja i obavljeno dimenzioniranje postrojenja, p dokazalo se kao vrlo uspješno rješenje. Od početne snage transformacije 110/35 kv odd 20MVA u obje transformatorske stanice, danas je instalirana snaga 2 x 40 MVA u TS Trokut i MVA u TS Prelog. Instalirana postrojenja zadovoljavaju potrebne razine upravljačkog signala u mreži. Na postrojenjima je obavljena revitalizacija 1997 godine, kada je ugrađeno mikroprocesorsko upravljanje i zamijenjeni kondenzatori koji su sadržavali askarel Idejno rješenje proširenja U normalnomm režimu rada srednjenaponska mreža, prikazana na slici 1, područja Elektre Čakovec je razdvojenaa na dva dijela: TS 110/x kv Trokut napaja: TS 35/10 kv Šenkovec, TS 35/10 kv Železna Gora, TS 35/10 kv Mursko Središće, TS 35/10 kv Park i TS 35/10 kv Ivanovec TS 110/x kv Prelog, napaja TS 35/ /10 kv Dekanovec, TS 35/10 kv Donji Kraljevec i TS 35/10 kv Kotoriba Proračunom širenja upravljačke frekvencije u srednjenapon nskoj mreži,, prije izgradnje MTU sustava, dimenzionirana su MTU postrojenja za TS 110/35 kv Trokut i Prelog, takoo da svako može pokriti i cijeli konzum spojen u točkama razdvajanja. Na taj načinn ostvarena je redudancija rada postrojenja za slučajeve kvarova. Slika 1. Mreža na području Elektre Čakovec Sustav je projektiran prema, danas povučenoj, IEC normi koja za prijamnike utvrđuje napon prorade 0,5% napona napajanja i napon neprorade 0,3% napona napajanja. Današnje norme indirektno zadržavaju ovaj podatak preko odredbe da se napon prorade i neprorade ugovora između kupca i proizvođača. 2

3 Obavljena mjerenja na spojenoj mreži, pokazalaa su da zbog povećanja instalirane snage i potrošnje, jedno MTU postrojenje nije sigurnoo za pokrivanje cijelog konzuma k MTU signalom. Snimljeni oscilogrami signala su prikazani na slici 2. TS 110/x kv TROKUTT mjerenjee na sabirnicama 35 kv, U=99V/50Hz signal iz MTU TROKUT, mreža razdvojena, signal iz MTU PRELOG, mreža spojena, aktivna oba MTU postrojenja MTU postrojenje Trokut T isključeno Utf = 2,73V (2,76 %) Utf = 0,62V (0,63 %)% TS 110/x kv PRELOG mjerenjee na sabirnicama 35 kv,, U=101V, 50Hz signal iz MTU PRELOG, mreža razdvojena, signal iz MTU TROKUT, mreža spojena, aktivna oba MTU postrojenja MTU postrojenje Prelog P isključeno Utf = 4,92V (4,87 %) Utf = 0,84V (0,83 %)% Slika 2. Oscilogrami upravljačkih impulsa Mjerenje je obavljeno sa selektivnim mpulsnim voltmetrom (saa digitalnim filterom), koji pokazuje srednju efektivnu vrijednost izmjerenog signalaa u voltima i dužinu signala za koju je izračunataa efektivna vrijednost. Preko analognog izlazaa oscilografiran je mjereni impuls. U tabelama je upisana vrijednosti upravljačkog signala Utf, izračunate iz oscilograma, uzevši u obzir vrijeme trajanje impulsa, START dužine 460ms i IMPULS dužine 150ms. Zbog lokalnih rezonancija mreže za upravljačku frekvenciju (posljedica R, L C parametara mreže, a pogotovo kompenzacija u mreži) signal može biti niži i viši od utisnutog, kabelska SN mreža povisuje signal. Tako da je u stvarnosti signala u NN mreži viši od izmjerenog naa SN sabirnicama. Ugradnjom trećeg MTU postrojenja u TSS 35/10 kv IVANOVEC, mjesto m gdje see rastavlja mreža 35 kv, zahtijevano i postignutoo je: priključenje postrojenja na 35 kvv sabirnice u TS Trokut ili TS Prelog, priključenjem na dalekovodd TROKUT-IVANOVEC ili PRELOG-IVANOVEC pokrivanje upravljačkim signalom konzuma havariranog MTU postrojenja pouzdano napajanje upravljačkimm signalom u budućnosti, kada se ugradi transformacija 110/x kv u HE Dubrava ugrađeno je unificirano postrojenjee s postojećima, zbog jednostavnijeg održavanja postrojenjee je preko optičke parice spojeno na postojeći glavni upravljački centar u DC-u područja sinkronizirani paralelnii rad s postojećim postrojenjima automatsko aktiviranje kod priključenja na srednji napon. 3

4 2.3. Postrojenje MTU-a Postrojenje MTU (dio instaliran u TS 110/x kv) se sastoji od generatora g upravljačke frekvencije i veznog filtera koji služi za prilagođenje generatora na mrežu. Sva instalirana postrojenja su identična. Na temelju unificiranja parametara i opreme s postojećim postrojenjima, vezni filter je slijedećih karakteristika: - trajna SN struja: 7,8 A (50 Hz) - max. NN struja: 300 A (283,3 Hz) H - max VN struja: 45 A (283,3 Hz) - intermitencija rada: 4% (standardna) - trofazna kapacitivnaa snaga: 470 kvar a generator upravljačke frekvencijee je slijedećihh karakteristika: - izvedba: teretom vođeni izmjenjivač s tiristorima - impulsna snaga: 200 kva - frekvencija signala: 283,33 Hz - intermitencija rada: 4% (standardna) - nazivnaa struja: 250A (283,33 Hz) H - izlazni napon: max 700 V (podesiv u 5 stupnjeva). 3. UTJECAJ STRANIH MTU POSTROJENJA VN mreža sjeverozapadnog dijela HEP-a prikazana je na slici 1. Mreža pokriva više Distribucijskih područja s ugrađenim MTU sustavima: Elektra Zagreb (283,33 Hz, utiskivanje na 110kV i SN-u), Elektre Čakovec (283,33 Hz, utiskivanje na SN-u), Elektre Varaždin (316,66 Hz, utiskivanje na SN-u) i Elektre Koprivnica (420 Hz, utiskivanjee na SN-u). Nakon ugradnje drugog MTU postrojenja na 110 kv u Elektri Zagreb [4], utisnuti upravljački signal u mrežu se proširio do konzuma TS 110/35 kv Trokut. Na srednjenaponskim sabirnicama kod transformacije 35/10 kv izmjerena je vrijednost između 0,3% i 0,6% napona n napajanja, što u NN mreži daje signal veći od napona prorade prijamnika.. Posljedica ovog širenja signala se očituje kao: interferencija impulsa telegrama u utiskivani telegram iz MTU M postrojenja Trokut, što dovodi do neprorade prijamnika aktiviranjaa prijamnika na pojavu START impulsa u mreži. Treba napomenuti da prijamnici instalirani u mreži nisu krivo odradili, o već su izgubljenee operacije koje su prijamnici trebali provesti. Slika 1. VN mreža S obzirom na mrežno tonfrekvencijsko upravljanje uočljivo jee da je110 kv mreža na području Elektre Zagreb petljaste konfiguracije i da se na ostala područja širi radijalno. 4

5 4. KORIŠTENJE MTU U PRAKSI Najvažnija primjena MTU-a je istovremeno i vremenski točno prebacivanje tarifa, upravljanje potrošnjom (npr. reguliranje javne rasvjete) u cilju racionalne potrošnje energije i vremenska sinkronizacija uređaja, koristeći postojeće elektroenergetske vodove. Distributer preko MTU-a s jednog mjesta može: prilagođavati promjene tarifnog režima rada upravljati trošilima i napravama u mreži (termika, kondicioneri, kompenzatori i sl.) provoditi dodatne funkcije (isključivanje potrošača, sinkronizacija javnih satova i brojila električne energije, resetiranje brojila električne energije i sl.). Svi troškovi izgradnje i održavanja sustava MTU-a su na distributeru [3], te je za očekivati da će se sve više sustav koristiti u upravljanju potrošnjom trenutno (prema podacima iz SCADA sustava) i strateški (vremenski ovisno) kako bi se smanjili gubici i ulaganja u mrežu. 5. ZAKLJUČAK Sustav MTU pokriva cijelu distributivnu mrežu Elektre Čakovec. Do izgradnje 110 kv odašiljača u Elektri Zagreb, nisu se uočavale smetnje od rada sustava u susjednim distribucijskim područjima. Prema pravilima struke, trebalo je ugraditi zaporne filtere na rubnim područjima koje pokrivaju odašiljači na 110 kv. Zbog visoke cijene, prihvaćeno je rješenje pomicanja utiskivanja u odnosu na utiskivanje navedenih odašiljača. Ugradnjom tri jednostruka MTU postrojenja u mrežu 35 kv, osigurana je 100%-tna zalihost u funkcioniranju sustava. Aktiviranje odnosno deaktiviranje postrojenja obavlja lokalni upravljački centar, automatski ovisno o uključenosti 35 kv prekidača. Sve manipulacije s MTU postrojenjima su vezane jedino uz stanja SN prekidača, koji su uključeni u sustav daljinskog vođenja, što olakšava rad dispečerima. Moderni pristup razvoju elektroenergetskog sustava, osim ekonomskih uzima u obzir i suprotstavljene ekološke interese. Optimiranje elektroenergetskog sistema po snazi, obavlja se uz pomoć tehničkih sistema pomoću kojih se premješta potrošnja u vrijeme kada se ona prirodno ne troši. Znači u vođenje elektroenergetskog sistema uvodi se funkcija upravljanja potrošnjom, čija je djelotvornost određena prema zadovoljenju suprotstavljenih zahtjeva: potrošača za neograničenom i jeftinom električnom energijom distributera za ekonomskim poslovanjem (maksimalno iskorištenje postojećih resursa). Premještanje dijelova potrošnje u pogodno vrijeme, distributer ostvaruje pogodnosti (benefite): smanjenje cijene snage, potrebne su manje vršne rezerve odgoda investicija u mrežu, jer se postojeća mreža optimalno koristi povećano djelovanje u slučajevima redukcije priključenje većeg broja potrošača smanjenje zagađivanja okoline što u konačnici rezultira i boljim odnosom sa potrošačima. Sustav MTU omogućava selektivno upravljanje velikim brojem potrošača, priključenih u bilo kojoj točki upravljane mreže. Uz primjenu modernih tehničkih rješenja u opremi na svim razinama energetskog sustava, omogućena je uporaba tehnike zaštite informacije i distribuirane inteligencije, a s tim izgradnja vrlo pouzdanog sustava. LITERATURA [1] D. Bandl, Razvoj sustava MTU, 3. savjetovanje HO CIGRE, Zbornik radova, Cavtat 1997, R35-03 [2] D. Mišković, D. Bandl, V. Mošnja, MTU tehnički sustav za upravljanje potrošnjom, Časopis TECHNE broj 10, Pula 2007, str [3] K. Cerovac, D. Papandopulo, D. Bandl, Sustav za upravljanje trošilima, 1. savjetovanje HO CIGRE, Zagreb 1993, R39-05 [4] N. Bečki, D. Bandl, Mrežno tonfrekvencijsko upravljanje 2.(8.) savjetovanje Hrvatskog ogranka Međunarodne elektrodistribucijske konferencije (HO CIRED), Umag 2010, 5