1

Krešimir Vrdoljak, Krešimir Mesić kresimir.vrdoljak@koncar-ket.hr Hrvatski operator prijenosnog sustava Aldis Černicki-Mijić d.o.o., Zagreb, Hrvatska aldis.cernicki-mijic@koncar-ket.hr kresimir.mesic@hops.hr KONČAR - Inženjering za energetiku i transport d.d., Zagreb, Hrvatska

MODERNIZACIJA SUSTAVA SEKUNDARNE REGULACIJE FREKVENCIJE I SNAGE RAZMJENE HRVATSKOG EES-A

SAŽETAK

U članku je dan pregled koncepcije i tehničkog rješenja sustava upravljanja proizvodnjom kao funkcije operatora prijenosnog sustava temeljene na principima djelovanja tržišta, što uključuje: automatsko upravljanje proizvodnjom sa sekundarnom regulacijom frekvencije i snage razmjene, ekonomičnu raspodjelu proizvodnje te izračun i nadzor rezervi. Programski sustav upravljanja proizvodnjom implementiran je u Nacionalnom dispečerskom centru (NDC) te rezervnom dispečerskom centru (RDC).

Člankom je dan i pregled revitalizacije sustava namijenjenih sekundarnoj regulaciji frekvencije i snage razmjene u regulacijskim proizvodnim jedinicama.

Ključne riječi: Sekundarna regulacija frekvencije i snage razmjene, sustav upravljanja proizvodnjom, automatska regulacija proizvodnje, ekonomična raspodjela proizvodnje, nadzor rezervi

MODERNIZATION OF LOAD FREQUENCY CONTROL SYSTEM IN CROATIAN POWER SYSTEM

SUMMARY The paper presents a review of concept and technical solution of production control system as a

function of transmission system operator which is based on market principles. It includes: automatic generation control (AGC) with load frequency control (LFC), economic production dispatch and reserve monitoring. Production control system application is implemented in both Croatian National Dispatching Centre and reserve control center.

Additionally, the paper gives an overview of revitalization of LFC systems in power plants scheduled for AGC.

Key words: Load frequency control, production control system, automatic generation control, production economic dispatch, reserve calculation

1. UVOD

Starost i tehnološka zastarjelost opreme te funkcijska i programska zatvorenost sustava sekundarne regulacije frekvencije i snage razmjene (SRFSR; eng. Load frequency control – LFC) u hrvatskom elektroenergetskom sustavu (EES), koji je instaliran u 90-im godinama 20. stoljeća, su unatoč

11. savjetovanje HRO CIGRÉ Cavtat, 10. – 13. studenoga 2013.

HRVATSKI OGRANAK MEĐUNARODNOG VIJEĆA ZA VELIKE ELEKTROENERGETSKE SUSTAVE – CIGRÉ

C2-04

2

određenim manjim izmjenama tijekom proteklih godina, bili uzrok nužnosti modernizacije sustava u cilju poboljšanja kvalitete, funkcionalnosti i pouzdanosti provođenja sekundarne regulacije. Novi tehnički zahtjevi i standardi koji su nastali zbog restrukturiranja elektroprivrede i deregulacije te potreba za komunikacijskom i funkcijskom međupovezanošću u novim uvjetima slobodnog tržišta su bili dodatni razlozi za njegovom obnovom i modernizacijom. Modernizacija i proširenje sustava su doveli do usklađenja i obnove opreme na svim razinama provođenja SRFSR, povećanja opsega i brzine komunikacije, povećanja pouzdanosti, raspoloživost i sigurnost, udovoljenja tržišnim zahtjevima sustava i ENTSO-E pravilima te do njegove integracije u opsežni sustav nadzora i upravljanja cjelokupnog EES-a.

Prelazak sa starog na novi sustav upravljanja proizvodnjom (SUP) se odvijao postupno kroz migraciju, koja je označavala postupak zamjene postojećih informatičkih sustava nadzora, upravljanja i regulacije HOPS-a novim sustavima [1]. Smisao migracije je bila da se nakon ispitivanja novog SUP omogući deaktivacija starog sustava bez potrebe za promjenom računalne opreme, programa i baze podataka u novoinstaliranim sustavima. Tijekom perioda migracije rad starog i novog sustava SRFSR tekao je nesmetano na način da je stari sustav i dalje provodio regulaciju, a novi primao sve podatke iz regulacijskih elektrana u svrhu ispitivanja i podešavanja njegovog algoritma. Kako su tada stari i novi sustav funkcionirali nezavisno, diskontinuiteti rada starog sustava nisu utjecali na aktivnost novog sustava, niti su prekidi rada novog sustava utjecali na rad starog sustava. Nakon provjere funkcionalnosti novog SUP i usporedbe kvalitete rada u odnosu na stari sustav, na kraju perioda migracije su se postepeno deaktivirale komponente starog sustava. Za migraciju su se sve regulacijske elektrane u hrvatskom EES-u morale osposobiti za direktnu i samostalnu komunikaciju po IEC 60870-5-104 komunikacijskom protokolu. Zbog složenosti zahvata, koji je podrazumijevao promjenu opreme elektranskih kontrolera kod nekih elektrana, ta se adaptacija obavljala pojedinačno i kroz duže vremensko razdoblje.

Novi SUP sadrži korisnicima prilagođene ekranske prikaze koji su usklađeni s ostalim ekranskim prikazima sustava nadzora i upravljanja EES-a, a koji pružaju preglednost i jednostavnost korištenja za svaku korisničku ulogu te kroz koje je, u skladu s mogućnostima i zahtjevima operatora sustava, optimizirano korištenje brojnih funkcionalnosti SUP.

2. IMPLEMENTIRANE FUNKCIJE U NDC-U/REZERVNOM NDC-U

Modernizacijom su se dobila dva nova identična SUP-a. Glavni se sustav nalazi u Nacionalnom dispečerskom centru (NDC) u Zagrebu, a njegova kopija u rezervnom dispečerskom centru (RDC) HOPS-a, s time da su u oba centra sustavi izvedeni u redundantnoj konfiguraciji [2]. Dvije glavne funkcije novog SUP su automatsko upravljanje proizvodnjom (AUP; eng. Automatic Generation Control – AGC) sa SRFSR te ekonomična raspodjela proizvodnje (ERP; eng. Economic Dispatching – ED) regulacijskih proizvodnih jedinica (RPJ) prema krivuljama cijena usluge sekundarne regulacije. Dodatno, novi SUP omogućuje i sljedeće funkcionalnosti: upravljanje regulacijskim područjem ili regulacijskim blokom; automatska prilagodba algoritma i parametara regulacije u ovisnosti o iznosu greške sekundarne regulacije sustava; višestruki modovi rada RPJ; nadzor odziva RPJ na poslane im zahtjeve; proračun i nadzor rezervi sustava; provođenje SRFSR nakon raspada sustava na otoke; izrada, uvoz i uređivanje planova proizvodnje i razmjene sustava te mnoge druge. Hijerarhijska shema podsustava, funkcija, modula novog sustava nadzora i upravljanja EES-om je prikazana na slici 1.

SUSTAV NADZORA I UPRAVLJANJA EES-OM

Sustav upravljanja proizvodnjom (SUP)

Automatsko upravljanje proizvodnjom – AUP

(eng. AGC)

Ekonomična raspodjela

proizvodnje – ERP (eng. ED)Sekundarna regulacija

frekvencije i snage razmjene – SRFSR (eng. LFC)

Sustav za planiranje rada EES-a

(eng. MMS)

Slika 1. Podsustavi, moduli i funkcije novog sustava nadzora i upravljanja EES-om

3

Na slici 1 su prikazani samo oni podsustavi, funkcije i moduli koji se spominju u ovome članku. Sustav nadzora i upravljanja EES-om sadrži još mnoge podsustave koje su izvan opsega ovoga članka.

Glavna zadaća AGC funkcije unutar SUP je upravljanje snagama proizvodnje RPJ u svrhu održavanja frekvencije regulacijskog područja/bloka na nazivnoj frekvenciji od 50 Hz i/ili održavanja razmjena djelatnih snaga sa susjednim regulacijskom područjima na ugovorenim vrijednostima. Unutar novog SUP je AGC sustav povezan s drugim podsustavima i funkcijama sustava nadzora i upravljanja cjelokupnog EES-a, s kojima razmjenjuje podatke vezane za parametre i postavke algoritma, iznose mjerenja ulaznih signala iz različitih izvora, planove proizvodnje, razmjene i rezervi, rezultate proračuna SRFSR i ERP, stanja alarma, procijenjene vrijednosti stanja sustava te iznose regulacijskih zahtjeva.

Prema Mrežnim pravilima hrvatskog EES-a, zadaće SRFSR u hrvatskom EES-u pri pogonu u interkonekciji su: regulacija frekvencije sustava na zadanu vrijednost, ostvarivanje utvrđenog programa razmjene snaga sa susjednim regulacijskim područjima, oslobađanje rezerve primarne regulacije cijele interkonekcije (pri čemu se aktivira rezerva sekundarne regulacije u podsustavu u kojem je nastao poremećaj) i korekcija sinkronog vremena [3]. Principi i pravila djelovanja SRFSR u ENTSO-E interkonekciji definirani su u pogonskom priručniku “UCTE Operation Handbook”, u dijelu „Policy 1: Load-Frequency Control and Performance” [4]. Dodatno, zadaće SRFSR u hrvatskom EES-u u izoliranom radu su: regulacija frekvencije sustava na zadanu vrijednost, oslobađanje rezerve primarne regulacije hrvatskog EES-a i korekcija sinkronog vremena. Sve te zadaće, ali i neke dodatne obavlja novi SUP.

Prema novome rješenju, SRFSR se unutar hrvatskog EES-a provodi kao dio AGC funkcije, koja sadrži sljedeće module:

modul za dohvaćanje i filtriranje mjerenih podataka,

modul za proračun pogreške sekundarne regulacije sustava,

modul za kompenzaciju pogreške sekundarne regulacije regulacijskog područja/bloka (modul SRFSR),

modul za izvođenje pojedinačnih naloga promjene proizvodnje regulacijske elektrane,

modul za ostvarenje i nadzor provođenja proizvodnje propisane voznim redom (opcionalno),

modul za konverziju proračunatih regulacijskih zahtjeva u upravljačke signale oblika promjene snage regulacijske elektrane,

modul za nadzor rezervi.

2.1. Funkcija AGC U hrvatskom EES-u su za provođenje AGC-a u domeni HOPS-a predviđene sljedeće RPJ: HE

Senj, HE Orlovac, HE Zakučac, HE Dubrovnik, HE Vinodol i centar sliva rijeke Cetine (CSRCE). HE Senj, HE Vinodol, i HE Zakučac se trenutno koriste kao regulacijske elektrane, razmatra se uvođenje HE Orlovac i HE Dubrovnik u sustav sekundarne regulacije snage razmjene i frekvencije, a CSRCE će tijekom 2013. godine nadomjestiti HE Zakučac i HE Orlovac te će ga se iz SUP promatrati kao jedna virtualna regulacijska elektrana.

Proračuni u AGC funkciji i slanje upravljačkih signala prema RPJ se u hrvatskom EES-u izvode u stvarnom vremenu a korak AGC funkcije iznosi 4 sekunde. Međutim, ulazna se mjerenja (mjerenja frekvencije, snage proizvodnje regulacijskih elektrana, snage razmjene za interkonekcijske vodove regulacijskog područja/bloka), ako je moguće, dobivaju češće kako bi se izbjegao rad sa zastarjelim ili zakašnjelim podacima. Dodatno, sva se ulazna mjerenja mogu filtrirati prije upotrebe u SUP. Filtriranje se obavlja korištenjem diskretnog eksponencijalnog filtra.

Upravljački signali koji se šalju prema RPJ iz AGC su oblika promjene postavne vrijednosti u MW. Unutar RPJ koje sudjeluju u sekundarnoj regulaciji se njihova željena proizvodnja (zbroj trenutne proizvodnje RPJ i zahtjeva za promjenom koji je poslan iz AGC) nadalje raspodjeljuje na agregate koji su uključeni u sekundarnu regulaciju. Ta se raspodjela odvija prema algoritmu koji se nalazi u pojedinoj elektrani, a koji nije u nadležnosti AGC.

Funkcija AGC iz voznog reda sekundarne regulacije dobiva informacije o gornjim, donjim i baznim snagama regulacijskih proizvodnih jedinica. Gornje, donje i bazne snage svake RPJ jedinica ovise o broju i karakteristikama agregata koji su u njima u svakom vremenskom periodu voznog reda uključeni u sekundarnu regulaciju.

Iznos regulacijske pogreške područja (ACE signal) je kvantitativna mjera odstupanja SRFSR u regulacijskom području/bloku od njezinog željenog vladanja. ACE ima iznos u MW i predstavlja vrijednost snage za koju je, djelovanjem sekundarne regulacije, potrebno promijeniti proizvodnju u regulacijskom području/bloku, kako bi se frekvencija i/ili snaga razmjene vratile na ugovorene vrijednosti. Predznak ACE

4

signala suprotan je predznaku potrebne promjene snage. U SUP ACE može u sebi uključivati odstupanje frekvencije, snage razmjene i vremena od njihovih referentnih vrijednosti.

AGC funkcija u SUP podržava više načina izračuna ACE signala od kojih se u hrvatskom EES-u pri radu u interkonekciji koriste načini: čista regulacija snage razmjene i regulacija frekvencija/snaga razmjene. Međutim, u otočnom radu hrvatskog EES-a se koristi čista regulacija frekvencije. Odstupanje elektroprivrednog vremena korigira se na razini cijele interkonekcije tako da se u svim regulacijskim područjima/blokovima ENTSO-E interkonekcije mijenja postavna vrijednost frekvencije u 24-satnom periodu na vrijednost 10 mHz veću ili manju od nazivne frekvencije, ovisno o potrebnom smjeru korekcije.

ACE signal se, prije samog uvođenja u algoritam regulacije, filtrira kroz niskopropusni nelinearni diskretni filtar kako bi se prigušile njegove kratkotrajne i brze promjene. Nakon filtriranja se u algoritmu proračunava ukupna željena promjena snage proizvodnje svih AGC-jedinica koje sudjeluju u SRFSR u regulacijskom području/bloku. Pri tome se koristi modificirani PI algoritam regulacije.

AGC funkcija proračunava zahtjeve za promjenama snaga za RPJ iz sljedećih informacija: iznos ACE, modovi rada, trenutne i bazne snage, koeficijenti udjela te tehnički, regulacijski i ekonomični limiti RPJ. Princip proračuna prikazan je na slici 2.

Filtriranje,

regulacija,

raspodjela i

prilagodba

Ulazna

mjerenja

...{ Proračun

regulacijskog

odstupanja

Postavne

vrijednosti

Modovi

rada OgraničenjaRegulacijska

konstanta

Bazne

snage

Regulacijske

proizvodne

jedinice

ACE

Koeficijenti

udjela

Mjerenja

trenutnih snaga

proizvodnje

...

... ...

Slika 2. Princip proračuna upravljačkih zahtjeva

Modovi rada RPJ koji se koriste u SUP u hrvatskom ESS-u su:

Nedostupni - RPJ u kvaru;

Dostupni - RPJ odspojena s mreže, ali raspoloživa za pokretanje;

Lokalni - sa RPJ lokalno upravlja operater u elektrani ili centru sliva;

Bazni - proizvodnja RPJ se postavlja se na ručno unesenu snagu;

Bazno regulacijski - RPJ djelomično (unutar definiranog opsega oko ručno unesene snage) sudjeluje u kompenzaciji pogreške sekundarne regulacije;

Automatski - RPJ cjelokupnim regulacijskim opsegom sudjeluje u kompenzaciji pogreške sekundarne regulacije poštujući ekonomičnu raspodjelu snaga proizvodnje;

Vozni - proizvodnja RPJ se postavlja na baznu snagu iz regulacijskog voznog reda;

Vozno regulacijski – RPJ djelomično (unutar definiranog opsega oko bazne snage iz regulacijskog voznog reda) sudjeluje u kompenzaciji pogreške SRFSR.

Za proračun zahtjeva RPJ se koriste regulacijski i ekonomični koeficijenti udjela. Nadležni korisnik odabire hoće li se koristiti ručno uneseni regulacijski koeficijenti ili njihove automatski proračunane vrijednosti. Ekonomične koeficijente udjela proračunava ED funkcija i ne mogu se unositi ručno.

Proračun i nadzor rezervi sustava obavlja se kao mjerilo sigurnosti rada SUP. Proračunavaju se iznosi primarne, sekundarne i tercijarne rezerve sustava uzimajući u obzir samo RPJ. Proračunani se iznosi uspoređuju s iznosima iz plana te se dispečera obavještava o eventualnom manjku pojedinog tipa rezerve. Iznosi prosječnih satnih vrijednosti rezervi te stanja alarma o njihovim nedovoljnim iznosima se prenose u sustav za planiranje rada EES-a (eng. Market Management System; MMS), koji je također dio sustava upravljanja i nadzora EES-om. Razmjena planova s MMS sustavom se odvija automatski. Ručne izmjene u planovima i provjera njihove izvodivosti se obavljaju u vanjskim podsustavima i aplikacijama. U njima se ručno pokrene slanje izmijenjenog i provjerenog plana u SUP.

5

2.2.1. Specifičnosti AGC funkcije AGC funkcija se automatski pauzira zbog sljedećih uvjeta: ako nakon određenog broja

uzastopnih koraka nije dobila neka od ulaznih mjerenja nužnih za proračun zahtjeva za RPJ, ako u regulacijskom području/bloku nema niti jedne RPJ pod upravljanjem AGC funkcije ili ako su iznosi pojedinih proračunanih signala van limita. Dok je AGC funkcija pauzirana ne šalju se zahtjevi prema RPJ. Ako se uzrok pauziranja AGC funkcije ukloni unutar definiranog vremenskog perioda (sam od sebe, ručnom akcijom korisnika ili djelovanjem nekog drugog sustava), AGC funkcija se automatski vraća u normalni rad.

Logika blokiranja upravljanja onemogućuje slanje zahtjeva za promjenom proizvodnje prema RPJ, ako bi on postavio proizvodnju jedinice izvan njezinih propisanih opsega ili unutar njezinih zabranjenih zona. U sklopu ove logike se također onemogućuje slanje signala AGC-jedinicama kada je AGC funkcija isključena.

Logika dozvoljenog upravljanja onemogućuje promjenu proizvodnje RPJ koja bi dodatno pogoršala iznos ACE signala, ako je on iznad određene granice. Time se poboljšava funkcionalnost AGC funkcije u slučajevima kada se opterećenje prebacuje s jedne AGC-jedinice na drugu, ako obje RPJ nemaju jednaku brzinu promjene proizvodnje.

Unutar AGC funkcije se mijenjanje postavnih snaga RPJ usklađuje s ručno postavljenim ograničenjem brzine promjene proizvodnje te se po potrebi usporavaju prebrze promjene.

AGC funkcija prati izvršavaju li se zahtjevi poslani prema RPJ tako što sadrži pojednostavljeni model svake jedinice. Uspoređuje se odziv stvarne jedinice i njezinog modela te se u slučaju prevelikog odstupanja tih dvaju odziva RPJ isključuje iz upravljanja (prebacuje u lokalni mod rada).

U slučaju malog iznosa ACE signala (iznos je podesiv) se za ispravljanje greške SRFSR koristi samo jedna RPJ u automatskom modu rada i to ona RPJ s najvećim regulacijski koeficijentom u smjeru regulacije. Na ovaj se način osigurava brže i točnije ispravljanje greške sekundarne regulacije, jer inače male promjene zahtjeva mogu biti ignorirane mrtvim zonama elektranskih kontrolera.

Kako bi se udovoljilo ENTSO-E normama o kvaliteti SRFSR, AGC funkcija proračunava srednje vrijednosti za 15-minutne periode za sljedeće signale: ACE, odstupanje frekvencije i odstupanje snage razmjene. Ti se podaci arhiviraju te služe za kasniju analizu, npr. usporedbu s krivuljom trube koju ENTSO-E propisuje pri većim poremećajima u interkonekciji [4] te za izradu izvještaja.

Raspad sustava na energetske otoke detektira se u estimatoru stanja sustava, koji je dio SUP. Pri raspadu hrvatskog EES-a na otoke, automatska se SRFSR može provoditi samo u onim otocima u kojima je prisutno barem jedno ispravno mjerenje frekvencije i u kojima se nalazi barem jedna RPJ (uz uvjet da je na mreži i da AGC funkcija njome upravlja). U ostalim otocima u kojima se nalazi barem jedna RPJ, ali u kojima ne postoji mjerenje frekvencije, sekundarna se regulacija može provoditi jedino ručno, jer se AGC funkcija u tim otocima iz sigurnosnih razloga automatski zaustavi. Ako SUP detektira da se hrvatski EES raspao na jedan ili više električnih otoka, onda ona u svakom otoku u kojem postoji barem jedna RPJ i barem jedno mjerenje frekvencije automatski postavlja čisto frekvencijski način proračuna ACE signala. Nakon toga dispečer može u proračun ACE signala u samo jednom od otoka uključiti i odstupanje snaga razmjene radi održanja ugovorenih iznosa razmjene (totala), ali u svim ostalim otocima mora ostati čisti frekvencijski način proračuna.

2.2. Funkcija ERP Pomoćne usluge sustava, među kojima je i SRFSR, također treba promatrati u ekonomskim

(tržišnim) okvirima, neovisno o tipu RPJ koje sudjeluje u njihovom pružanju. Kod primjene ED funkcija kroz SUP u hrvatskom EES-u nije riječ o klasičnom ekonomičnom dispečingu koji se koristi za optimizaciju ukupne potrošnje goriva u TE istog vlasnika, ali je algoritam proračuna isti. Cilj ERP u SUP je minimizacija troška operatora sustava koji on plaća RPJ za sudjelovanje u SRFSR. Generalno bi operator sustava trebao plaćati RPJ dvije komponente cijene: prva bi bila vezana za dostupnost RPJ za pružanje SRFSR (cijena bi ovisila o regulacijskom opsegu i mogućoj brzini promjene snage RPJ), a druga bi se plaćala RPJ nakon obračuna pružanja uloge SRFSR (cijena bi ovisila o stvarnom sudjelovanju RPJ u SRFSR). RPJ bi na tržištu nudila svoj regulacijski opseg i brzinu promjene snage uz određenu cijenu dostupnosti toga opsega za SRFSR. Operator sustava bi zatim odabrao najjeftinije ponuđače, uz zadovoljenje zahtjeva za ukupnom sekundarnom regulacijskom rezervom sustava i brzinom njezina uključenja.

Definiranje poslovnog procesa nabave i angažiranja pomoćnih usluga za hrvatski EES je u tijeku te je navedeno u prethodnom paragrafu općenit prikaz jednog od rješenja načina vrednovanja pomoćne usluge SRFSR.

6

ERP funkcija proračunava ekonomične bazne snage i ekonomične koeficijente udjela za ekonomične proizvodne jedinice (EPJ), a to bi u hrvatskom EES-u bile one RPJ koje su u automatskom modu rada. ERP funkcija iz MMS sustava dobiva tržišne krivulje cijena nabave usluge SRFSR za svaku EPJ.

Proračuni se u ERP funkciji izvršavaju periodički ili u sljedećim slučajevima: inicijalizacija ERP funkcije, ručni zahtjev za izvršenjem proračuna, ekonomična snaga EPJ nije unutar njezinih ekonomičnih granica, došlo je do značajne promjene u razmjeni s nekim od susjednih regulacijskih područja, nastala je značajna razlika između ukupne proizvodnje svih EPJ i sume ekonomičnih baznih snaga, promijenio se mod rada jedne ili više RPJ u/iz automatskog moda, promijenila se brzina promjene snage proizvodnje neke EPJ, promijenila se neka od krivulja cijena nabave usluge sekundarne regulacije.

Pri proračunu ekonomičnih koeficijenata se pretpostavlja 1% povećanje/smanjenje ukupne proizvodnje EPJ od sume njihovih baznih snaga. U proračunu se koristi klasični ED algoritam jednake lambde, a uvjet njegove primjene je da su krivulje cijena nabave usluge SRFSR monotono rastuće. ED funkcija prihvaća unos tih krivulja pomoću točaka loma, kojih može biti maksimalno 9. Vrijednosti na krivulji između zadanih točaka aproksimiraju se pravcima.

3. PARAMETRIRANJE SUSTAVA Većina parametara SUP se unosi kroz inženjering podataka. Međutim, određene parametre

moguće je mijenjati naknadno, a njih mogu mijenjati korisnici dispečer i sistem inženjer. Korisnik dispečer ima dozvolu za mijenjanjem parametara koji su vezani za smo provođenje

regulacije. To su parametri vezani za: pokretanje/zaustavljanje AGC funkcije, promjena moda rada RPJ, granice alarma, ručni unosi baznih snaga i koeficijenata udjela, odabir aktivnog izvora za mjerenja koja dolaze iz višestrukih izvora, promjena tehničkih, regulacijskih i ekonomičnih limita RPJ, uključenje/isključenje interkonekcijskog voda ili mjerenja frekvencije u/iz regulacije, promjena načina proračuna ACE signala, odabir geografskog opsega regulacije (regulacijsko područje ili regulacijski blok), promjene regulacijskih konstanti područja i bloka, način proračuna frekvencije sustava, unos ručnih zahtjeva za rezervama, uključenje/isključenje RPJ u/iz proračuna rezervi, ručno pokretanje uvoza planova i druge.

Korisnik sistem inženjer ima dozvolu za mijenjanjem svih parametara koje može mijenjati korisnik dispečer, ali i dodatnih parametara vezanih za: vremena i granice za pauziranje/pokretanje/zaustavljanje AGC funkcije, zone proračuna ACE signala, modele RPJ, detekciju nepraćenja zahtjeva, filtriranje ulaznih mjerenja, granice dozvoljenih odstupanja višestrukih izvora mjerenja, mrtve zone AGC algoritma, tehničke limite agregata u RPJ te postavke ED algoritma.

4. PRILAGODBA EKRANSKIH PRIKAZA KORISNICIMA Ekranski prikazi su uglavnom prilagođeni dispečeru. Zadržale su se sve funkcionalnosti starog

sustava automatske sekundarne regulacije (ASR) [5], a dodatno su na novim ekranskim prikazima prikazane i brojne nove funkcionalnosti koje služe dispečeru za nadzor ili upravljanje sustavom.

Ekranski prikazi se sastoje od numeričkih, grafičkih i simboličkih prikaza dispečeru važnih veličina, tablica, trendova te prečaca na druge ekrane i podekrane. Određeni ekranski prikazi se prilagođavaju ovisno o tome provodi li se SRFSR u regulacijskom području ili regulacijskom bloku.

Svi trendovi prikazani na AGC ekranima imaju dodatne mogućnosti koje su vezane za način prikaza, veličine fontova, skaliranje, zumiranje, točno očitanje, zamrzavanje prikaza, ispisivanje, dodavanje novih objekata i druge. Podaci koje dispečer može mijenjati označeni su drugačije od onih koji su nepromjenjivi.

Određeni dispečeru prilagođeni ekrani imaju i podekrane, a neki podekrani i još jednu nižu razinu prikaza unutar sebe. SUP ekranski prikaz sadrži sljedeće podekrane:

Sadržaj – prikazuje popis svih ekrana, kao i prečace za brzi pristup njima;

Glavni – daje osnovni pregled stanja pojedinih komponenti sustava SRFSR;

ACE – prikazuje podatke vezane za iznos i način proračuna ACE signala, a sastoji se od 2 podekrana: „Trend“ i „Proračun“;

Elektrane – prikazuje podatke vezane za RPJ, a sastoji se od 3 podekrana: „Pregled“, „Tablice“ i „Komunikacija“;

Razmjena – prikazuje podatke vezane za razmjenu snage u sustavu, a sastoji se od 3 podekrana: „Dalekovodi“, „Trendovi“ i „Tablice“;

7

Frekvencija – prikazuje podatke vezane uz proračun frekvencije u sustavu, a sastoji se od 2 podekrana: „Izvori“ i „Postavke“;

Nadzor – prikazuje podatke o iznosima rezervi u sustavu, komunikaciji s vanjskim sustavima i o otočnom radu, a sastoji se od 4 podekrana: „Rezerve“, „MMS“, „Stanje sustava“ i „Otoci“;

Alarmi – prikazuje podatke vezane za AGC alarme;

ED – prikazuje podatke vezane za ERP, a sastoji se od 2 podekrana: „Proračun“ i „Limiti i cijene“.

Primjeri dispečerskih ekranskih prikaza dani su na slikama 3 i 4.

Slika 3. Glavni ekran SUP

Slika 4. Podekran Dalekovodi SUP ekrana Razmjena – tablice regulacijskog područja

Postoje i dodatni ekranski prikazi za sistem inženjera, koji sadrže napredne parametre SUP. Interkonekcijske vodove čija se snaga razmjene uzima u obzir pri izračunu greške SRFSR

određuje dispečer u nadležnom dispečerskom centru kroz operatersko sučelje, tj. odabire ih između svih raspoloživih graničnih vodova. SUP također ima mogućnost definiranja više izvora za svako od mjerenja

8

snage razmjene graničnog voda, stoga korisnik može preko pripadajućeg ekranskog prikaza odabrati koji će se izvor mjerenja uzimati za pojedino mjerenje snage. Pri tome se prvenstveno koriste mjerenja na strani voda koja je unutar hrvatskog EES, ako je takvo mjerenje dostupno.

Mjerenja frekvencije koja ulaze u algoritam sekundarne regulacije također određuje dispečer tj. odabire ih između raspoloživih mjerenja frekvencije za SRFSR. Rezultantna frekvencija se proračunava iz odabranih mjerenja na jedan od sljedećih načina: prema prioritetima ili proračunom srednje vrijednosti.

Svi događaji u SUP se obrađuju na SCADA/AGC/EMS serverima, a oni za koje je tako definirano se dodatno prikazuju na listi alarma, kronološkoj listi događaja i listi održavanja.

Procesni elementi (indikacije i mjerenja) prikazuju se na ekranima pomoću simbola definiranih u bazi te se dodatno bojaju bojama koje označuju kvalitetu samog podatka prema sljedećoj legendi:

zelena boja – mjerenje je osvježeno,

svijetloplava boja – podatak nije ispravan ili mjerenje nije osvježeno,

ljubičasta boja – podatak je ručno unesen,

žuta boja – mjerenje je blisko limitu alarmiranja,

crvena boja – mjerenje je preko limita alarmiranja,

svijetlosmeđa boja – proračunani SUP podaci i svi ostali numerički podaci. Ručni unosi podataka zapisuju se u listu događaja zajedno s imenom korisnika koji je podatke

unio. Ručni unosi mjerenja koja se koriste u AGC funkciji dispečeru nisu dozvoljeni. Ručno unesene vrijednosti se obrađuju na isti način kao i one dobivene iz procesa ili upravljačkog sustava.

Izdavanje komandi se u SUP koristi samo za uspostavu ili prekid komunikacije prema RPJ.

5. REVITALIZACIJA SUSTAVA SEKUNDARNE REGULACIJE FREKVENCIJE I SNAGE RAZMJENE U REGULACIJSKIM PROIZVODNIM JEDINICAMA

RPJ su sa SUP sustavom spojene putem IEC60870-5-104 protokola. Shema spajanja prikazana

je na slici 5. Na slici su dijelovi sustava SRFSR koji su trenutno uvedeni u hrvatskom EES-u prikazani punim linijama, o oni koji još nisu uvedeni su prikazani isprekidanim linijama. Također su na slici prikazani tipovi elektranskih kontrolera koji su već ili će u RPJ biti prisutni nakon završetka projekata uvođenja ili revitalizacija sustava SRFSR (od kojih su neki još u tijeku).

5.1. HE Senj U HE Senj postoji 1 kontroler za SRFSR, u koju može biti uključen svaki od tri agregata HE Senj

može. U HE Senj je nedavno dograđen kontroler nadređenog vođenja s bazom podataka i algoritmima za funkcije SRFSR u elektrani [6].

Na najnižoj se organizacijskoj razini u HE Senj nalaze turbinski regulatori koji su kroz procesni LAN spojeni s procesnim stanicama agregata na višoj organizacijskoj razini. Na višoj se razini također nalaze i operatorske stanice i procesna stanica nadređenog vođenja i sekundarne regulacije.

Regulacija na postavnu vrijednost u procesnoj stanici nadređenog vođenja HE Senj ne postoji, tj. ona nema regulacijsku funkciju s povratnom vezom, koja je naime izvedena na razini SUP. Komunikacija procesne stanice nadređenog vođenja sa SUP se odvija po protokolu IEC60870-5-104.

U slučaju prekida u komunikaciji HE Senj sa SUP, regulacijski zahtjev automatski poprima vrijednost jednaku nuli te agregati ostaju na vrijednostima djelatne snage na kojima su biti prije prekida komunikacije uz istovremeno alarmiranje operatera u elektrani o prekidu komunikacije.

5.2. HE Zakučac U HE Zakučac postoji 1 kontroler za SRFSR, u koju može biti uključen svaki od 4 agregata HE

Zakučac. U HE Zakučac do nedavno nije postojao lokalni procesni sustav nadzora i upravljanja agregatima i ostalim postrojenjima, a turbinski regulatori su bili izvedeni u analognoj izvedbi. Međutim, u tijeku je obnova sustava SRFSR u HE Zakučac u sklopu koje se uvode procesne stanice agregata i operatorske stanice. Automatski sustav SRFSR u HE Zakučac će u konačnici biti izveden na sličan način kao u HE Senj, tj. pomoću procesne stanice nadređenog vođenja i sekundarne regulacije, procesnih stanica agregata i operatorskih stanica. Instalirana oprema imat će jednake mogućnosti i algoritme kao i oprema u HE Senj.

Komunikacija procesne stanice nadređenog vođenja sa SUP i CSRCE se odvija po protokolu IEC60870-5-104.

9

OPS VPN IEC60870-5-104

HE Zakučac HE Orlovac HE VinodolHE Senj HE Dubrovnik

LFC

kontroler

Redundantni

LFC

kontroleri

LFC

kontroler

AG1

AG2

AG3

AG4

AG1

AG2

AG3

AG1

AG2

AG3

AG1

AG2

AG3

AG1

SUP

NDC

SUP

RDC

LFC

kontroler

LFC

kontroler

CSRCE

PROZA-NET

IEC60870-5-104

Slika 5. Način spajanja regulacijskih proizvodnih jedinica u hrvatskom EES-u sa SUP

5.3. HE Vinodol

U HE Vinodol postoje 2 redundantna kontrolera za sekundarnu regulaciju, od kojih je jedan uvijek

vodeći a drugi prateći, što se dojavljuje nadređenom SUP na aplikacijskom nivou. Promjena iz vodećeg u prateći kontroler se obavlja ručno ili automatski u HE Vinodol. Svaki od tri agregata HE Vinodol može biti uključen u sekundarnu regulaciju.

U HE Vinodol su nedavno završeni radovi na obnovi procesnih stanica agregata te uvođenju procesne stanice nadređenog vođenja i sekundarne regulacije. Komunikacija između HE Vinodol i SUP se odvija po IEC 60870-5-104 protokolu.

5.4. HE Orlovac U HE Orlovac je instalirana oprema i algoritmi za provođenje SRFSR na istim principima kao i u

HE Senj, međutim, elektrana još nije uključenja u SUP. U HE Orlovac postoji 1 kontroler za SRFSR, u koju će u konačnici moći biti uključen svaki od 3 agregata HE Orlovac.

U HE Orlovac su prilikom posljednje nadogradnje dograđeni sljedeći sustavi: procesna stanica nadređenog vođenja i sekundarne regulacije, funkcija premosnika i komunikacija protokolom IEC60870-5-104 za komunikaciju sa SUP i CSRCE.

10

5.5. HE Dubrovnik U HE Dubrovnik je instalirana oprema i algoritmi za provođenje SRFSR na istim principima kao i

u HE Senj, međutim, elektrana još nije uključenja u SUP. U HE Dubrovnik postoji 1 kontroler za SRFSR.

5.6. CSRCE CSRCE će u budućnosti sudjelovati u provođenju SRFSR za HE Zakučac i HE Orlovac [7].

Prema tome će se rješenju proizvodnjom HE Zakučac i HE Orlovac nadzirati i upravljati iz CSRCE, a i zahtjevi SRFSR za HE Zakučac i HE Orlovac će se proračunavati i slati iz CSRCE, a ne više iz SUP u NDC-u ili RDC-u. Iz SUP će se u CSRCE slati ukupan zahtjev SRFSR cijelog sliva Cetine, koji će se u CSRCE optimalno raspoređivat na HE Orlovac i HE Zakučac, ovisno o njihovoj uključenosti u SRFSR, snagama svih elektrana sliva, vodostajima u slivu i drugim parametrima. Komunikacije SUP – CSRCE i CSRCE – regulacijske elektrane će se obavljati korištenjem IEC 60870-5-104 protokola.

6. RAZMJENA PODATAKA SA SUSTAVOM ZA PLANIRANJE RADA EES-a Od sustava za planiranje rada EES-a SUP preuzima sljedeće planove: satni plan rezervi

(primarna, sekundarna i tercijarna), vozni red RPJ (regulacijski limiti i regulacijske bazne snage) te ukupni minutni plan razmjene sa susjednim regulacijskim područjima/blokovima. SUP predaje MMS sustavu prosječne satne iznose rezervi (primarna, sekundarne i tercijarna) te statuse alarma o nedovoljnim iznosim tih rezervi.

Komunikacija s MMS sustavom izvedena je korištenjem XML datoteka, a podaci iz njih se spremaju u bazu podataka. XML datoteke imaju standardni ETSO Scheduling System (ESS) format.

7. ZAKLJUČAK Nužnost zamjene opreme sekundarne regulacije frekvencije i snage razmjene (SRFSR; eng. Load frequency control – LFC) u hrvatskom EES-u je bila neupitna ne samo zbog starosti i tehnološke zastarjelosti opreme nego i zbog funkcijske i programske zatvorenosti koje nisu omogućavali daljnja proširenja sustava te su uzrokovali poteškoće u njegovom održavanju. Instalacijom novog sustava postignuto je poboljšanje kvalitete, funkcionalnosti i pouzdanosti provođenja sekundarne regulacije. Modernizacija i proširenje sustava su doveli do usklađenja i obnove opreme na svim razinama provođenja SRFSR (od NDC-a do regulacijskih elektrana), povećanja opsega i brzine komunikacije, povećanja pouzdanosti, raspoloživosti i sigurnosti, udovoljenja tržišnim zahtjevima sustava i ENTSO-E pravilima te do njegove integracije u opsežni sustav nadzora i upravljanja cjelokupnog EES-a, prvenstveno SCADA/EMS/AGC sustava.

8. LITERATURA [1] S. Maligec, A. Černicki-Mijić, V. Zadravec, A. Previšić, „Implementacija SCADA sustava u HEP

OPS-u – Tijek puštanja u pogon“, 10. simpozij o sustavu vođenja EES-a, Opatija, studeni 2012. [2] N. Baranović, A. Šaškor, A. Černicki-Mijić, I. Janeš, A. Martinić, „Funkcije vođenja EES-a“, 8.

simpozij o sustavu vođenja EES-a, Cavtat, studeni 2008. [3] Ministarstvo gospodarstva, rada i poduzetništva, „Mrežna pravila elektroenergetskog sustava“,

Narodne novine, br. 36, 31. ožujka 2006. [4] ENTSO-E, „Operational handbook, P1 – Policy 1: Load-frequency control and performance“,

www.entsoe.eu, 2009. [5] V. Zadravec, „Tehnički opis digitalnog regulatora za sekundarnu regulaciju frekvencije i snaga

razmjene u EES HEP“, Eurus, Zagreb, 1993. [6] B. Horvat, A. Černicki-Mijić, „Obnovljeno uključenje HE Senj u sustav sekundarne regulacije

frekvencije i snage razmjene hrvatskog EES uporabom novih tehnologija“, 7. savjetovanje HRO CIGRÉ, Cavtat, studeni 2005.

[7] K. Vrdoljak, B. Horvat, A Černicki-Mijić, H. Vukasović, „Hijerarhija provođenja sekundarne regulacije frekvencije i djelatne snage razmjene u hrvatskom EES-u“, 10. savjetovanje HRO CIGRÉ, Cavtat, studeni 2011.