שיטה חדשה לניתוח הפרעות שיטה חדשה לניתוח הפרעות תדר לצורך ניהול התנהגות תדר לצורך ניהול התנהגות

דינמית של רשת הייצורדינמית של רשת הייצור

נזאר עאמר נזאר עאמר

אחמד זידאןאחמד זידאן

דר' רולנד קוליסקידר' רולנד קוליסקי מנחה :מנחה :

אופייני התקן לתגובה דינמית עקב שינוי תדר בצורת מדרגה:אופייני התקן לתגובה דינמית עקב שינוי תדר בצורת מדרגה:

DVG (Deutscheבתור תקן לתגובה דינמית של יחידת הייצור נקבע תקן Verbundgesellschaft ) שפועל בגרמניה . לפי התקן שינוי תדר מיידי ב –df [Hz]

של יחידת הייצור לפי הנוסחה הבאה: dMWצריך לגרום שינוי עומס

הגדרת התקן לבדיקת התגובה הדינמית של הגדרת התקן לבדיקת התגובה הדינמית של יחידת הייצור לצורך ניתוח הפרעות תדר ברשתיחידת הייצור לצורך ניתוח הפרעות תדר ברשת

sec30,

sec5,5.0

0,0

TimedfDroop

TimedfDroop

Time

dMW

גורם df [Hz]– הציור מיצג את התקן בצורה גרפית: שינוי תדר מיידי ב 30 תוך [MW] 100% – שניות ו 5 תוך [ MW]50%תיקון עומס מכני ב -

שניות.

: : DVGDVG אופייני תקן אופייני תקן

הגדרת התקן לתגובה דינמית עקב שינוי תדר כפונקציה הגדרת התקן לתגובה דינמית עקב שינוי תדר כפונקציה כלשהיכלשהי

ניתן להגדיר את התקן גם כתגובה דינמית של חוליה מסדר ראשון עם פונקציה התמסורת הבאה:

12.7

1)(standard

ssW

לפי התקן . f(t)נניח שבהפרעת ברשת תדר משתנה כפונקציה כלשהי - DVG שינוי תדר f(t) צריך לגרום לשינוי עומס dMW של יחידת הייצור

לפי הנוסחה:

)()()( standard sfsWsdMW

הגדרת התקן לתגובה דינמית עקב שינוי תדר כפונקציה הגדרת התקן לתגובה דינמית עקב שינוי תדר כפונקציה כלשהיכלשהי

עבור ניתוח הפרעות ברשת DVG Requirementהגדרת - חשמל

לבדיקת התאמה של לבדיקת התאמה של DM (Dynamic Merit)DM (Dynamic Merit)הגדרת הגדרת

עקב שינוי תדר עקב שינוי תדרDVGDVGתגובה דינמית לתקן תגובה דינמית לתקן

לצורך בדיקת ההתאמה של תגובה דינמית של יחידה כלשהי לתקן יש להשוות את העקומה המייצגת את התגובה של היחידה עם עקומת התקן ולחשב את הערך :

%100)1

211(

E

EEDM

- DM Dynamic MeritE1 - השטח תחת עקומת התקןDVG E2 - -שניות 30השטח תחת עקומת העומס מכני של היחידה הייצור ב

הראשונות

מגדיר חוסר האנרגיה שלא מיוצרת ע"י היחידה DM < 100%כאשר . DVG בהשוואה לתקן האנרגיה את תוספתDM > 100%וכאשר

לבדיקת התאמה של לבדיקת התאמה של DM (Dynamic Merit)DM (Dynamic Merit)הגדרת הגדרת

עקב שינוי תדר עקב שינוי תדרDVGDVGתגובה דינמית לתקן תגובה דינמית לתקן

0 5 10 15 20 25 30 35 400

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

Time, sec

Lo

ad

De

via

tio

ns f

rom

No

min

al

Ele

ctr

ic P

ow

er

, %

DVG-Requirement

Unit Dynamic Response

Quality of Unit Dynamic Response: MD=92.7%

Lack of generated energy

Additional generated energy

%100)1(1

21

E

EEDM

E1 הוא השטח תחת עקומת התקן - DVG E2 -שניות הראשונות.30 - הוא השטח תחת עקומת התגובה הדינמית של היחידה ב

עקרונות של ניתוח הפרעות תדר ברשת לצורך ניהול עקרונות של ניתוח הפרעות תדר ברשת לצורך ניהול המערכתהמערכת

ניתוח הפרעות תדר מתבצע בשימוש בנתוני ההפרעה בלבד. על ידי השיטה מתבצע רשת חשמל :– תחנת הכח –ניתוח לצורך ניהול הפרעות ברמות של יחידת הייצור

רמת יחידות הייצור: לכל יחידת הייצור ללא ביצוע ניסויים מיוחדים אלא DM ברמה זאת מחושב

על בסיס נותן הערכת מצב של מערכת ויסות DM נתוני ההפרעה בלבד. ה-

עומס-תדר לכל יחידת הייצור.

רמת תחנת כח: לכל תחנת הכח בהתחשבות בכל היחידות הייצור שלה DMברמה זו מחושב

שמשתתפות בתיקון תדר ברשת.

רמת רשת החשמל: כתוצאת פעולה של כל יחידות הייצור בכל תחנות DMברמה זאת מחושב

הכוח בתיקון תדר ברשת.

Matlabקוד עבור

הסימולוציות

Matlabקוד עבור

הסימולוציות

תת המודל RUT2

תת המודל RUT2

תת המודלRUT1

תת המודלRUT1

המודל הראשיהמודל הראשי

המערכת הכללית :המערכת הכללית :

מודל לבדיקת תגובה דינמית לצורך ניתוח הפרעות תדר מודל לבדיקת תגובה דינמית לצורך ניתוח הפרעות תדר

ברשתברשת

מודל לבדיקת תגובה דינמית לצורך ניתוח הפרעות תדר מודל לבדיקת תגובה דינמית לצורך ניתוח הפרעות תדר

ברשתברשת

מודל לבדיקת תגובה דינמית לצורך ניתוח הפרעות תדר מודל לבדיקת תגובה דינמית לצורך ניתוח הפרעות תדר

ברשתברשת

כולל שני מרכיבים : (Active Power)עומס אקטיבי

(Mechanical Power עומס מכני )(.Kinetic Power עומס קינטי)

העומס המכני מחושב ע"י המודל כהפרש בין עומס אקטיבי ועומס כינתי

:תדר ברשת חשמל ועומס אקטיבי של יחידת הייצור,נתוני ההפרעה הנרשמים [ Time, Frequency[ ,]Time, MW.]

Standard Power דרישה לשינוי עומס מכני כתוצאה לשינוי תדר : Standard . האות - DVGברשת. חישוב דרישה זאת מתבצע על בסיס תקן

Power מחושב ע"י מודל סימולציה של תקן DVG וחוליות נוספות של רוויה MW0, HL, LL,FR0ולוגיקה עם ערכים של -

מודל לבדיקת תגובה דינמית לצורך ניתוח הפרעות תדר מודל לבדיקת תגובה דינמית לצורך ניתוח הפרעות תדר

ברשתברשת –Speed Droop [MW/Hz] - מגדיר לכל יחידות הייצור תיקון עומס dMW

כתוצאה לפי הנוסחה:df לשינוי תדר -

dfSpeedDroopdfL

dMW nom 5.2

– פרמטרי התייצבות של תדרFr0 [Hz] - ועומס MW0 [MW] בהפרעה ברשת חשמל.

,: הגבלות תפעוליות לעומס של יחידת הייצור HL (High Limit) - ו LL (Low Limit) .

הפרמטר JJ [MW*sec3]שמתואר את אינרצית רוטור טורבינה וגנרטור

פרמטר של Dead zone

1 הבדיקות בוצעו עבור שתי יחידות הייצור רוטנברג (RUT1) 2 ורוטנברג (RUT2 )

:נדונו שתי הפרעות תדר הפרעת ירידת תדרהפרעת עליית תדר

-תחילה מצאנו את ה DM הראשוני ובשלב יותר מאוחר בדקנו את השפעת הוספת .DMוכמו כן נבדקה השפעת הפרמטרים השונים על חישוב ה- פילטרים שונים

הבדיקות והסימולציות שבוצעוהבדיקות והסימולציות שבוצעו

נתוני ההפרעה בתדר )ירידת תדר(

נתוני העומס האקטיבי

: DM חישוב ה-

השתמשנו בפילטרים מסוג Butterworth מטיפוס Low Pass ובדקנו את השפעת וכן על ה-( Standard Deviation = SD) על סטיית התקן Wco שינוי תדר החצייה

( Index Quality = IQ.של הנתונים )

SD.מתאר את הגליות של הנתונים ואת זה רצינו להקטין למינימום ע"י השימוש בפילטר

-ה IQמתאר את המרחק של החלק הרגולארי של האותות )הנתונים( לפני ואחרי הוספת על מנת שהאות אחרי הוספת 95% לא ירד מ- IQ הפילטר ועל כן רצינו שערכו של ה-

הפילטר יהיה מספיק קרוב לאות שלפני הפילטר.

השפעת הוספת פילטרים שונים על נתוני ההפרעה בתדר,השפעת הוספת פילטרים שונים על נתוני ההפרעה בתדר, 22 ו- ו- 11העומס האקטיבי של יחידות הייצור רוטנברג העומס האקטיבי של יחידות הייצור רוטנברג

SDSDמצאנו פילטרים אופטימלים שהביאו את ה- מצאנו פילטרים אופטימלים שהביאו את ה- . .95%95% מעל ל- מעל ל- IQIQלמינימום ושמרו על ערך ה- למינימום ושמרו על ערך ה-

השפעת הוספת פילטרים שונים על נתוני ההפרעה בתדר, 2 ו- 1העומס האקטיבי של יחידות הייצור רוטנברג

המודל למציאת פילטרים אופטימלים

השפעת פילטרים שונים על נתוני העומס האקטיבי של יחידת השפעת פילטרים שונים על נתוני העומס האקטיבי של יחידת((RUT 1RUT 1)) 11 הייצור רוטנברג הייצור רוטנברג

השפעת פילטרים שונים על נתוני העומס האקטיבי של יחידת השפעת פילטרים שונים על נתוני העומס האקטיבי של יחידת((RUT 1RUT 1)) 11 הייצור רוטנברג הייצור רוטנברג

התוצאות עבור הפילטר האופטימלי שהתקבל

של העומס הקינטי על העומס המכני של העומס הקינטי על העומס המכניTauTauהשפעה של הפרמטר השפעה של הפרמטר ((Mechanical PowerMechanical Power))

Influence of Tau value on the Standard deviation

0

0.5

1

1.5

2

2.5

123456789101112131415

Tau value

Stan

dard

Dev

iatio

n

RUT1

RUT2

Influence of Tau value on the Index Quality

98.498.698.89999.299.499.699.8100100.2

Tau Value

Ind

ex

Qu

alit

y

RUT1

RUT2

Dynamic MeritDynamic Merit על ה- על ה- Speed DropSpeed Dropהשפעה של ה- השפעה של ה-

Influence of Speed Drop on the Dynamic Merit

0

50

100

150

200

250

-500

-350

-280

-250

-220

-200

-180

-150

-135

-120

-119

-113

-100-50

Speed Drop

Dyn

amic

Me

rit

RUT1

RUT2

Dynamic MeritDynamic Merit על ה- על ה- Dead ZoneDead Zoneהשפעה של ה- השפעה של ה-

Influence of Dead Zone on the Dynamic Merit

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

00.10.51351030343750100

Dead Zone

Dyn

amic

Me

rit

RUT1

RUT2

וכן של העומס הקינטיObserver timeהשפעה של זמן ההפרעה Kinetic Power -על ה Dynamic Merit

influnece of Observer Time and Kinetic Power on Dynamic Merit

-400-300-200-1000100200300400500

135791113

Observer Time

Dy

na

mic

Me

rit

Dynamic Merit1(w ith KenticPow er)

Dynamic Merit1(w ithoutKentic Pow er)

סוף סוף

מקווים שנהנתים !!!מקווים שנהנתים !!!