Savremeni regulator pobude INTROL sinhronog generatora sa unapređenom naponskom regulacijom i stabilizatorom elektroenergetskog sistema tipa PSS2B

Pobudni sistem u okviru tehničkog rešenja je namenjen za upravljanje pobudom sinhronog generatora bloka B1 u TE „Kostolac B” u Kostolcu. Sinhroni generator bloka B1 u TE „Kostolac B“ ima sledeće nazivne podatke:

·         Prividna snaga 410 MVA,

·         Napon statora generatora 22 kV,

·         Struja statora generatora 10770 A,

·         Aktivna snaga 348 MW,

·         Faktor snage cosj = 0,85,

·         Napon pobude 474 V,

·         Struja pobude 2737 A.

Sistem pobude sinhronog generatora predstavlja regulisan izvor napajanja pobudnog namotaja. U osnovi upravljačkog dela pobudnog sistema nalazi se digitalni regulator pobude. Pobudni sustem pomoću regulatora pobude ostvaruje osnovne funkcije sistema pobude: automatsku regulaciju statorskog napona generatora i ograničenje rada generatora u dozvoljenoj radnoj oblasti koja je definisana pogonskom kartom generatora. Kako rad pobudnog sistema utiče na statorski napon, struju statora, reaktivnu snagu, faktor snage i druge električne veličine, realizacija sekundarnih regulacionih petlji takođe je deo funkcionalnosti regulatora pobude. Primarna regulacija se može vršiti po jednom od izabranih režima rada: automatska regulacija napona statora generatora ili ručna regulacija struje pobude. Pored primarne regulacije mogu se izabrati režimi rada koji, pored funkcije limitera, čuvaju radnu tačku oko izabrane tačke u pogonskog dijagrama izborom regulacije po reaktivnoj snazi ili faktoru nage.

Pored održavanja stacionarnog režima odnosno održavanja napona statora u okolini referentne vrednosti, sistem pobude treba da omogući brz odziv napona pobude u tranzijentima prilikom kratkotrajnih poremećaja ili konstantno prisutnih oscilacija u elektroenergetskom sistemu. Takođe, potrebno je obezbediti, ili brzu i sigurnu demagnetizaciju pobudnog namotaja, ili obezbediti stabilan ostrvski rad generatora u slučaju havarijskog isključenja generatora sa mreže.

Sistem pobude je statičkog samopobudnog tipa. Glavne karakteristike ovog sistema su da nema obrtne delove i da se napaja sa statorskih izvoda generatora (preko pobudnog transformatora prenosnog odnosa 22000 V/8458 V).

Regulator pobude čine dva digitalna automatska regulatora pobude zasnovana na savremenoj digitalnoj tehnologiji sa visokim performansama regulacije. Regulatori su nezavisni i identični tako da predstavljaju potpunu rezervu jedan drugom (takozvana konfiguracija 1 + 1). U okviru upravljačkog dela sistema su realizovane regulacione funkcije, stabilizator elektroenergetskog sistema, limiterske funkcije, zaštitne funkcije, upravljanje rasklopnom opremom u sistema pobude, akviziciju signala i nadzor i komunikacija sa drugim sistemima i uređajima u elektrani. Omogućeno je daljinsko upravljanje sistemom sa SCADA sistema elektrane kao i lokalno upravljanje pomoću ekrana osetljivog na dodir i tastera panela samog reka regulatora. U okviru upravljačkog dela sistema je realizovan i akvizicioni sistem koji omogućava monitoring sistema pobude, kao detekciju i analizu kvarova ili poremećaja u radu.

U okviru sistema pobude realizovane su i savremene digitalne zaštitne energetskog dela pobudnog sistema kao zaseban uređaj.

Ovim tehničkim rešenjem je pored unapređenih osnovnih funkcija regulatora pobude i zaštita po prvi put implementiran i stabilizator elektroenergetskog sistema tipa PSS2B u okviru regulatora pobude. Osnovna namena stabilizatora elektroenergetskog sistema je prigušenje elektromehaničkih oscilacija generisanjem pozitivnog prigušnog momenta na vratilu koji je u fazi sa varijacijama brzine rotora. To se postiže delovanjem na pobudni fluks preko dodatnog ulaza u automatsku regulaciju napona statora. Elektromehaničke oscilacije u elektroenergetskom sistemu predstavljaju pojavu oscilovanja ugla rotora sinhronog generatora u odnosu na referentni sistem (trofazni sistem mrežnog napona u tački priključenja) ili u odnosu na druge sinhrone generatore. Oscilacije kao posledica njihanja rotora se reflektuju na skoro sve električne i neelektrične varijable sinhrone mašine: brzini rotora, frekvenciji, aktivnoj i reaktivnoj snazi, naponu, struji, uglu snage itd. Stabilizator treba da deluje samo na oscilacije koje su u opsegu učestanosti od interesa (od 0,2 Hz do 2,5 Hz). Neadekvatni stabilizator može da deluje raspirujuće na torzione oscilacije agregata koje predstavljaju oscilacije između rotacionih elemenata agregata: rotori turbinskih sekcija, rotor generatora i rotori budilica (ukoliko postoje) i učestanosti su iznad 7 Hz. Zbog toga stabilizatora mora da poseduje filtar torzionih oscilacija koji sprečava delovanje stabilizatora na ovaj tip elektromehaničkih oscilacija. Struktura stabilizatora PSS2B poseduje ramp-treking filtar koji ima poseduje i ovu osobinu. Princip rada stabilizatora se može opisati polazeći od jednačine kretanja rotora:

gde su: Δω - promena brzine, H - konstanta inercije agregata, ΔPm - promena mehaničke snage, ΔPe - promena električne snage i ΔPa - promena snage ubrzanja. Mehanička snaga se ne meri direktno, već se integral njene promene računa preko električne snage i brzine na osnovu jednačine:

Na integral mehaničke snage se potom primeni ramp-treking filtar koji treba da potisne učestanosti iznad 7 Hz. Nakon toga se promena brzine računa pomoću formule (1.1). Signal promene brzine ulazi u blok za faznu kompenzaciju koji treba da obezbedi da signal brzine bude u fazi sa električnim momentom koji se ostvaruje preko pobudnog sistema odnosno napona ponude. Na taj način se povećava prigušnu moment i prigušuju oscilacije.

Glavna prednost ovog stabilizatora je što nema potrebu za torzionim filterom u glavnom delu stabilizatora (deo za faznu kompenzaciju), tako da torzioni filter ne utiče na signal ΔPe. S obzirom, da integral promene mehaničke snage sadrži u sebi i torzione oscilacije i s obzirom da su promene mehaničke snage veoma spore, filter propusnik niskih učestanosti se može primeniti na ovaj signal u cilju prigušenja torzionih učestanosti.