Требования Стандартов - Институт Энергетических Систем
advertisement
Контроль участия генерирующего оборудования в НПРЧ Методы оценки. Критерии и алгоритмы контроля Ефимов Артем Евгеньевич ведущий инженер ЗАО «ИЭС» Москва, 2015 Введение • • • • • В настоящее время более 60 энергоблоков эксплуатируются в режиме нормированного первичного регулирования частоты (далее – НПРЧ). Мониторинг участия энергоблоков в НПРЧ осуществляется автоматизировано. Действующие Стандарты ОАО «СО ЕЭС» определяют требования к виду переходного процесса только в условиях искусственного созданного скачкообразного отклонения частоты. Для оценки соответствия требованиям Стандартов переходных процессов изменения мощности энергоблока при отклонениях частоты от границ мёртвой полосы периодически применяется экспертный анализ. Накопление существенного экспертного опыта создало предпосылки для разработки методики и критериев контроля участия энергоблоков в НПРЧ. Такая методика позволит обеспечить идентичность методов оценки у всех заинтересованных сторон: ОАО «СО ЕЭС», ОДС, генерирующие компании. 2 Исходные данные • Данные системы мониторинга ПАК СМ (время, частота, активная мощность, задание плановой мощности) • Стандарты СО ЕЭС в части НПРЧ – – – – Регулирование частоты и перетоков активной мощности – 2012; Нормы участия ПГУ в НПРЧ и АВРЧМ – 2012; Нормы участия энергоблоков ТЭС в НПРЧ и АВРЧМ – 2005, 2013; Нормы участия ГА ГЭС и ГАЭС в НПРС – 2014; • Оценки экспертов ОДС и ОАО «СО ЕЭС» (в оценке участвовали ОДС: ООО «Энерготест», ОАО «ВТИ», ОАО «Фирма ОРГРЭС», ОАО «Энекс», ОАО «Инженерный центр энергетики Урала») 3 Концепция Использование «мер нарушений» Мера нарушения – числовая скалярная функция, определяемая для данного критерия, вычисляемая на временном интервале и зависящая от исходных данных: фактической мощности 𝑃факт 𝑡 , частоты 𝑓 𝑡 или требуемой первичной мощности 𝑃пт 𝑡 , величин мёртвой полосы и статизма. Считается, что нарушение имеет место, если мера нарушения больше или равна «граничной меры»; и наоборот, если мера нарушения меньше граничной меры, то считается, что нарушение отсутствует. Граничная мера определяется в общем случае на основе: требований Стандартов ОАО «СО ЕЭС», экспертных оценок касательно наличия или отсутствия нарушения по данному критерию для данного энергоблока на данном временном интервале. 4 Критерии контроля 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Непредоставление информации. Несоответствие шага по времени передаваемых параметров требуемому. Непредоставление диапазона первичного регулирования. Несоответствие дискретности регистрации измерений требуемой. Неавтоматический режим САУМ. Недостаточная точность поддержания мощности. Несоответствие величины мёртвой полосы/статизма первичного регулирования требуемой. Отсутствие адекватной/должной реакции при изменении частоты. Наличие колебательного процесса. 5 Критерий 1. «Непредоставление информации» Назначение Выявление нарушений требований по предоставлению информации об оказании услуг по НПРЧ. Примеры нарушений 6 Критерий 1. «Непредоставление информации». Блок-схема алгоритма Начало Массив измерений частоты fi Подсчет количества Nf,недост недостоверных измерений частоты, которые: fi<fmin.доп или fi>fmax.доп или fi<fэт,i-∆fmax.доп или fi>fэт,i+∆fmax.доп Массив измерений мощности Pi Поиск интервалов φj с повторяющимиcя значениями, длительность которых больше Nmax,f: φj=[fj1;fj2], fi=fj1, ∀i∈[j1;j2], fj1≠fj1-1, fj2≠fj2+1, j2-j1+1>Nmax,f Подсчет количества NP,недост недостоверных измерений мощности, которые: Pi<Pдост,min или Pi>Pдост,max Подсчет суммарной длительности интервалов: Tf,повт=∑j(j2-j1+1) Nf,недост > tmax,доп ? Подсчет суммарной длительности интервалов: TP,повт=∑k(k2-k1+1) Tf,повт > tmax,доп ? Да Поиск интервалов πk с повторяющимиcя значениями, длительность которых больше Nmax,P: πk=[Pk1;Pk2], Pi=Pk1, ∀i∈[k1;k2], Pk1≠Pk1-1, Pk2≠Pk2+1, k2-k1+1>Nmax,P NP,недост > tmax,доп ? Да Да Есть нарушение предоставления информации по частоте TP,повт > tmax,доп ? Да Есть нарушение предоставления информации по мощности Есть нарушение Конец 7 Критерий 1. «Непредоставление информации». Параметры алгоритма* минимальное допустимое значение частоты 48 Гц максимальное допустимое значение частоты 52 Гц максимальное допустимое отклонение частоты от эталонной частоты максимальное допустимое количество повторяющихся значений по частоте максимальное допустимое количество повторяющихся значений по мощности граничная мера - максимальное допустимое суммарное время непредоставления информации 0,01 Гц 10 10 60 сек * здесь и далее блок-схемы и параметры алгоритмов – в соответствии с Приложением №2 к Порядку определения объемов оказанных услуг по НПРЧ (Приложение №3 к Договору оказания услуг по НПРЧ) 8 Критерий 2. «Несоответствие шага по времени передаваемых параметров требуемому» Требования Стандартов • «регистрация параметров энергоблока должна производиться с меткой времени с шагом не более 1 секунды» Назначение Выявление случаев несоответствия шага по времени, с которым производится регистрации параметров энергоблока, требуемому. 9 Критерий 2. «Несоответствие шага по времени передаваемых параметров требуемому». Блок-схема алгоритма Начало Вычисление шагов по времени передаваемых данных Шаги по времени сигнала частоты ∆tf Шаги по времени сигнала мощности ∆tP Шаги по времени сигнала плановой мощности ∆tPпл Вычисление меры нарушения m Да m>ε Нет нарушения Нет Есть нарушение Конец 3599 Мера нарушения: 𝑚 = 3599 Δ𝑡𝑓,𝑖 − 1 + 𝑖=1 𝛥𝑡𝑓,𝑖 >1 3599 Δ𝑡𝑃,𝑖 − 1 + 𝑖=1 𝛥𝑡𝑃,𝑖 >1 Δ𝑡𝑃пл,𝑖 − 1 𝑖=1 𝛥𝑡𝑃пл,𝑖 >1 10 Критерий 2. «Несоответствие шага по времени передаваемых параметров требуемому». Параметры алгоритма максимально допустимый шаг по времени 1 сек граничная мера - максимальное допустимое суммарное за час превышение шагов по времени по трем сигналам: частоты, фактической мощности и плановой мощности - максимально допустимого шага по 20 сек времени 11 Критерий 3. «Непредоставление диапазона первичного регулирования» Требования Стандартов • «для генерирующего оборудования, привлекаемого к участию в НПРЧ должна задаваться величина резерва первичного регулирования на загрузку и разгрузку» Назначение Выявление случаев непредоставления энергоблоком, участвующим в НПРЧ, требуемого диапазона первичного регулирования. 12 Критерий 3. «Непредоставление диапазона первичного регулирования». Пример нарушения 13 Критерий 3. «Непредоставление диапазона первичного регулирования». Алгоритм 1) Вычисление допустимых границ 𝑃вг = 𝑃макс − 0,05(0,07) ∙ 𝑃ном + 0,01 ∙ 𝑃ном 𝑃нг = 𝑃мин + 0,05 0,07 ∙ 𝑃ном − 0,01 ∙ 𝑃ном 2) Вычисление суммарного времени выхода за допустимые границы 𝑇вых = 1 𝑖∈ 1;3600 , 𝑃факт,𝑖 >𝑃вг или 𝑃факт,𝑖 <𝑃нг Δ𝑓р,𝑖 =0 3) Сравнение с граничной мерой. 14 Критерий 3. «Непредоставление диапазона первичного регулирования». Параметры алгоритма граничная мера - максимальная допустимая суммарная в течение часа продолжительность периодов времени, когда требуемый 60 сек диапазон не был предоставлен. 15 Критерий 4. «Несоответствие дискретности регистрации измерений требуемой» Требования Стандартов • «дискретность регистрации измерений и заданий мощности должна быть не более 0,1%Pном» • «дискретность регистрации измерений частоты вращения турбины должна быть не более 0,001 Гц» Назначение Выявление случаев нарушения требований к дискретности регистрации измерений и заданий мощности и частоты. 16 Критерий 4. «Несоответствие дискретности регистрации измерений требуемой». Примеры нет нарушения есть нарушение 17 Критерий 4. «Несоответствие дискретности регистрации измерений требуемой». Блок-схема алгоритма Начало Вычисление приращений измерений частоты и мощности Вычисление распределений измерений частоты и мощности Распределение приращений измерений мощности pP Распределение приращений измерений частоты pf Нет pP,1>ε pf,1>ε Да Да Нет нарушения Нет Есть нарушение Конец 18 Критерий 4. «Несоответствие дискретности регистрации измерений требуемой». Параметры алгоритма максимально допустимая дискретность регистрации измерений мощности максимально допустимая дискретность регистрации измерений частоты 0,1% Pном 0,001 Гц граничная мера - минимальные допустимые первые значения распределений абсолютных, отличных от нуля, приращений 100 измерений мощности и частоты. 19 Критерий 5. «Неавтоматический режим САУМ» Требования Стандартов • «участие энергоблока в НПРЧ должно осуществляться действием САУМ, обеспечивающей регулирование мощности энергоблока в пределах регулировочного диапазона в полностью автоматическом режиме с динамическими и статическими характеристиками, установленными Стандартом» Назначение Выявление случаев нарушения условия работы САУМ в полностью автоматическом режиме. 20 Критерий 5. «Неавтоматический режим САУМ». Пример нарушения 21 Критерий 5. «Неавтоматический режим САУМ». Блок-схема алгоритма Начало Определение точек излома Точки излома Нет Проверять скорость изменения плановой мощности? Является точка излома точкой экстремума? Да Нет Да Точки экстремумов Максимальное значение скорости > p3? Да Количество точек экстремумов > M ? Да Есть нарушение Нет нарушения Конец 22 Критерий 5. «Неавтоматический режим САУМ». Параметры алгоритма чувствительность алгоритма 0,00005 максимальный размер окна 5 сек проверять скорость изменения плановой мощности предельное значение скорости изменения плановой мощности граничная мера - максимальное допустимое количество точек строгих локальных экстремумов. нет 5%Рном/мин 5,5 / 30 мин 23 Критерий 6. «Недостаточная точность поддержания мощности» Требования Стандартов • «при участии в НПРЧ текущая мощность энергоблока должна поддерживаться САУМ равной заданному значению с точностью не хуже 1% установленной мощности энергоблока» Назначение Выявление случаев нарушения требуемой точности поддержания фактической мощности энергоблоков ТЭС, участвующих в НПРЧ. 24 Критерий 6. «Недостаточная точность поддержания мощности». Пример нарушения 25 Критерий 6. «Недостаточная точность поддержания мощности». Алгоритм 1) Вычисление допустимых границ 𝑃вг,𝑖 = 𝑃пл,𝑖 + max 𝑃пт,𝑗 + 0,01 ∙ 𝑃ном 𝑗∈ 𝑖−30;𝑖 𝑃нг,𝑖 = 𝑃пл,𝑖 + min 𝑗∈ 𝑖−30;𝑖 𝑃пт,𝑗 − 0,01 ∙ 𝑃ном 2) Вычисление суммарного времени выхода за допустимые границы 𝑇вых = 1 𝑖∈ 1;3600 , 𝑃факт,𝑖 >𝑃вг,𝑖 или 𝑃факт,𝑖 <𝑃нг,𝑖 3) Сравнение с граничной мерой. 26 Критерий 6. «Недостаточная точность поддержания мощности». Параметры алгоритма допустимая задержка изменения мощности при первичном регулировании максимально допустимое отклонение мощности 30 сек 1%Pном граничная мера - максимальная допустимая суммарная в течение часа продолжительность периодов времени, когда отклонение фактической 60 сек мощности от требуемой превышает максимально допустимое 27 Критерий 7. «Несоответствие величины мёртвой полосы/статизма первичного регулирования требуемой» Требования Стандартов • «для генерирующего оборудования, привлекаемого к участию в НПРЧ должна задаваться величина «мёртвой полосы» первичного регулирования» • «величина «мёртвой полосы» первичного регулирования энергоблока, участвующего в НПРЧ, должна быть не более (50±0,02) Гц с возможностью её расширения до величины не менее (50±0,075) Гц с дискретностью 0,005 Гц» • «для генерирующего оборудования, привлекаемого к участию в НПРЧ, должна задаваться величина статизма первичного регулирования» • «должен быть обеспечен статизм первичного регулирования энергоблока в пределах 4-6% с возможностью его изменения с шагом не более 0,5%» Назначение Выявление несоответствий между требуемыми величинами статизма и мёртвой полосы первичного регулирования и фактическими. 28 Критерий 7. «Несоответствие величины мёртвой полосы/статизма первичного регулирования требуемой». Пример оценки 29 Критерий 7. «Несоответствие величины мёртвой полосы/статизма первичного регулирования требуемой». Блок-схема алгоритма Начало Исходные данные Переход к относительным переменным: x = f – 50 y = (Pфакт-Pпл)/Pном*100 Вычисление коэффициента корреляции RHO между x и y да RHO>-0,1 нет Нет отрицательной статистической связи между измерениями Оценка значений МП и статизма по сглаженной стат.характеристике оценка МП: МПоц, оценка S: Sоц да |МПоц-МПтреб|>ε1 нет нет |Sоц-Sтреб|>ε2 да Несоответствие статизма требуемому Несоответствие МП требуемой Конец 30 Критерий 7. «Несоответствие величины мёртвой полосы/статизма первичного регулирования требуемой». Параметры алгоритма граничная мера - максимальное допустимое отклонение по модулю оценки величины мёртвой полосы от требуемой граничная мера - максимальное допустимое отклонение по модулю оценки величины статизма от требуемой 0,002 Гц 1,0% 31 Критерий 8. «Отсутствие адекватной/должной реакции при изменении частоты» Требования Стандартов • «при отклонениях частоты за пределы «мёртвой полосы» первичного регулирования энергоблок должен выдавать требуемую первичную мощность с учетом изменения величины отклонения частоты, т.е. работать в следящем за отклонением частоты режиме до возврата частоты в пределы «мёртвой полосы» • «при скачкообразном отклонении частоты, вызывающем необходимость реализации первичной мощности величиной 5% Pном (для ГЭС – 7% Pном) и менее, полная требуемая величина первичной мощности должна быть выдана за 30 секунд при выдаче половины требуемой величины первичной мощности не более чем за 10 секунд» Назначение Выявление несоответствий между требуемой первичной мощностью, которую должен реализовать энергоблок при изменении частоты, и фактической первичной мощностью. 32 Критерий 8. «Отсутствие адекватной/должной реакции при изменении частоты». Пример нарушения 33 Критерий 8. «Отсутствие адекватной/должной реакции при изменении частоты». Блок-схема алгоритма Начало Исходные данные Переход к относительным переменным: x = Pпт / Pном * 100 y = (Pфакт-Pпл) / Pном * 100 Применение фильтра низких частот к x и y Вычисление производных x', y’ Применение фильтра низких частот к x' и y' |x’(t)-y’(t..t+∆t)|>ε1 и |x’(t)|>ε2 нет да Неадекватная реакция Конец 34 Критерий 8. «Отсутствие адекватной/должной реакции при изменении частоты». Параметры алгоритма ширина окна фильтра скользящего среднего для сглаживания значений первичной мощности ширина окна фильтра скользящего среднего для сглаживания значений производных первичной мощности 25 сек 30 сек допустимая задержка ∆t 30 сек граничная мера ε1* 0,015 параметр алгоритма ε2 0,007 *Мера нарушения – минимальное на отрезке заданной длительности от данного момента времени отклонение по модулю значения производной фактической мощности от значения производной требуемой первичной мощности в данный момент времени. 35 Критерий 9. «Наличие колебательного процесса» Требования Стандартов • «переходный процесс при первичном регулировании должен иметь апериодический характер без перерегулирования (не более 1% Pном)» Назначение Выявление случаев возникновения колебаний активной мощности энергоблоков, участвующих в НПРЧ (автоколебаний). 36 Критерий 9. «Наличие колебательного процесса». Пример нарушения 37 Критерий 9. «Наличие колебательного процесса». Блок-схема алгоритма Начало Фильтрация сигнала мощности Разбиение часового интервала на пересекающиеся 125 секундные отрезки Отрезок 125 сек Функция автокорреляции Анализ следующего отрезка Показатель γ функции автокорреляции > 0.6 нет да Фильтрация сигнала частоты на данном отрезке Функция автокорреляции Показатель γ функции автокорреляции > 0.5 да Использование оценки числа периодов колебаний нет да нет Число периодов > 3 нет да На данном часовом интервале присутствуют колебания мощности Конец 38 Критерий 9. «Наличие колебательного процесса». Параметры алгоритма ширина окна 121 сек шаг сдвига окна 10 сек граничная мера - граничное значение функции автокорреляции сигнала фактической мощности в точке первого локального максимума, 0,6 следующего за первым локальным минимумом граничное значение автокорреляционной функции частоты 0,5 учитывать число периодов колебаний да граничное число периодов колебаний 4 39 Результаты Разработанные алгоритмы позволяют: • • • • • полностью автоматизировать процесс контроля участия генерирующего оборудования в НПРЧ; исключить экспертную оценку при контроле участия генерирующего оборудования в НПРЧ; выполнять достоверную оценку соответствия работы генерирующего оборудования требованиям стандартов ОАО «СО ЕЭС» и условий договора; обеспечить идентичность методов оценки и результатов контроля ОАО «СО ЕЭС», ОДС и генерирующих компаний, оперативно устранять выявленные нарушения. 40 Спасибо за внимание! Ефимов Артем Евгеньевич efimov@enersys.ru +7(926)6177610 ЗАО «Институт Энергетических Систем» www.enersys.ru +7(499)678-0-234
