© IEn Gdańsk 2011 Technika fazorów synchronicznych Łukasz Kajda Instytut Energetyki Oddział Gdańsk Zakład OGA Gdańsk r.

© IEN Gdańsk Program prezentacji Definicja fazora Synchronizacja pomiarów – fazory synchroniczne Norma IEEE PC Wymagania i testowanie PMU – wskaźnik TVE Urządzenia PMU System transmisji danych Zastosowania Instalacje PMU - przykłady Instalacja IEN Oddział Gdańsk

© IEN Gdańsk Fazor

© IEN Gdańsk Fazor Sygnał sinusoidalny x – wartość chwilowa A – amplituda  – kąt fazowy Wartości próbek: k – numer próbki (0...N-1) N – liczba próbek w oknie

© IEN Gdańsk Fazor Algorytm nierekurencyjny Algorytm rekurencyjny X r – fazor r-tego okna Składowa zgodna trzech faz

© IEN Gdańsk Synchroniczne próbkowanie wielkości mierzonych we wszystkich punktach pomiaru; Synchronizacja pomiarów – system GPS (dopuszczalne inne metody synchronizacji) Błąd synchronizacji czasu < 1μs (błąd pomiaru kąta = 0,018  dla f n = 50 Hz); Synchronizacja pomiarów

© IEN Gdańsk Norma IEEE PC Norma definiuje: Pojęcie fazora jako wielkości mierzonej, w kontekście pomiarów synchronicznych; Częstotliwość przesyłania danych do urządzenia nadrzędnego (PDC, WAMS, SCADA); Wektor błędu TVE; Wymagania, jakie musi spełniać urządzenie PMU; Metody przeprowadzania testów TVE z przykładami; Opis protokołu przesyłania danych z przykładami; Metody synchronizacji pomiarów (GPS, Galileo, Glonass) oraz format przesyłania informacji o czasie do urządzeń PMU (1 PPS, IRIG-B, IEEE 1588);

© IEN Gdańsk Norma IEEE PC Norma nie definiuje: Algorytmów wyliczania fazorów; Wymagań dla urządzeń PMU przy pomiarach w stanach przejściowych; Szczególnych wymagań dla urządzeń stosowanych do wykonania testów TVE (poza wymaganiem że TVE urządzenia testującego nie może przekraczać 0,25 %); Metod kompensacji błędów, opóźnień itp; Norma PC przenosi na producenta urządzenia PMU wszelkie czynności związane ze weryfikacją działania urządzenia wg kryterium wektora TVE

© IEN Gdańsk Wymagania i testowanie PMU – TVE TVE – Total Vector Error Długość wektora różnicy pomiędzy fazorem teoretycznym a fazorem wyznaczonym przez urządzenie PMU, wyrażony jako procent długości fazora teoretycznego X r, X i część Re i Im fazora teoretycznego X rn, X in – część Re i Im fazora obliczonego

© IEN Gdańsk Wymagania i testowanie PMU – TVE Poziom: 0 – urządzenia automatyki elektroenergetycznej, 1 – pozostałe urządzenia *) częstotliwość sygnału interferencyjnego: |fi – f 0 | > ½F s, gdzie F s – częstotliwość przesyłania fazorów, f 0 – częstotliwość nominalna Dopuszczalne wartości błędów TVE w testach

© IEN Gdańsk Wymagania i testowanie PMU – TVE 1% TVE odpowiada ±1% różnicy amplitud między fazorem teoretycznym a fazorem wyznaczonym przez urządzenie PMU; 1% TVE odpowiada różnicy ±0,01 radiana (0,57  ) przesunięcia fazowego między fazorem teoretycznym a fazorem wyznaczonym przez PMU. Odpowiada to przesunięciu czasowemu między fazorem teoretycznym a obliczonym wynoszącym 31,8 μs (dla f = 50 Hz); Urządzenie PMU musi spełniać kryterium TVE dla każdej możliwej kombinacji zakłóceń testowych; Błąd wnoszony przez urządzenie testujące musi być czterokrotnie mniejszy niż dopuszczalny błąd TVE dla urządzenia PMU określonego poziomu.

© IEN Gdańsk Wymagania i testowanie PMU – TVE Źródła błędów: Zależności między wielkościami opisującymi sygnał; Dobór algorytmu obliczeniowego; Opóźnienia wnoszone przez: –Elementy pomiarowe, przetwarzanie sygnału; –Dobór parametrów obliczeniowych; –Okna pomiarowe; –Generatory sygnału testowego (opóźnienie generowanego przebiegu w stosunku do sygnału synchronizującego); –Źródła sygnału synchronizacji czasu;

© IEN Gdańsk Urządzenia PMU SEL-421 ABB RES-521 Arbiter 1133A Power Sentinel

© IEN Gdańsk System transmisji danych

© IEN Gdańsk Zastosowania Systemy SCADA –Estymacja stanu; –Analizy off-line, szkolenia; –Monitoring; –Zmiana nastaw zabezpieczeń; Systemy EMS –Stabilność napięciowa - predykcja przeciążenia systemu; –Stabilność kątowa - korelacja między mocą a kątem; –Stabilność termiczna - przeciążanie linii; –Stabilność częstotliwościowa - amplituda i częstotliwość, tłumienie; –Wyłączenia kaskadowe; –Modele rozpływowe, ocena zdolności przesyłowej; Zabezpieczanie sieci: –Zabezpieczenie od utraty synchronizmu, praca wyspowa; –Zabezpieczenia odległościowe; Smart Grid

© IEN Gdańsk Instalacje PMU - przykłady USA (Tennessee Valley Authority) –120 urządzeń PMU; Chiny –6 sieci, ponad 300 PMU w stacjach 500 kV i 330 kV –do 2012 roku planowane wyposażenie w PMU wszystkich stacji 500 kV oraz wszystkich elektrowni o mocy 300 MW i większych; Skandynawia –22 urządzenia PMU; Niemcy –Co najmniej 7urządzeń PMU w stacjach 400 kV; Słowenia –7 urządzeń PMU w stacjach 400 kV (10 pomiarów napięć szynowych, 17 pomiarów prądów w liniach, 7 pomiarów prądów na transformatorach); Chorwacja –5 urządzeń PMU w stacjach 400 kV; Islandia –3 urządzenia PMU (pierścień 132 kV);

© IEN Gdańsk Instalacja IEN Gdańsk

© IEN Gdańsk Opracowanie: Łukasz Kajda tel ;