Test per determinare la capacità di regolazione primaria

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1 Pagina 1 di 8 Test per determinare la capacità di regolazione primaria Autore: Marc Scherer, Dominik Schlipf e Walter Sattinger Rielaborazioni: Versione Data Autore / Divisione Sezione TC W. Sattinger / BT-NT Transmission Code Appendice 9.5 V D. Schlipf / BT-NT Documento di attuazione TC M. Scherer / BT-SD «Test per determinare la capacità di regolazione primaria» M. Scherer / SF-SD Figura 3 Il presente documento è stato elaborato in consultazione e in collaborazione con i rappresentanti del settore. Restano riservati tutti i diritti, in particolare la riproduzione e altri diritti di proprietà. È severamente vietato riprodurre, interamente o in parte, il presente documento, oppure renderlo accessibile a terzi senza esplicita autorizzazione scritta da parte di swissgrid sa. swissgrid sa declina ogni responsabilità per errori nel presente documento e si riserva il diritto di modificarlo in qualsiasi momento e senza ulteriori avvisi.

2 Pagina 2 di 8 Indice 1 Riepilogo 3 2 Premessa 3 3 Attivazione di segnali di prova sui regolatori di turbine Requisiti Raccomandazioni Esecuzione Determinazione della banda morta Determinazione del potenziamento e dei tempi di ritardo Reporting e analisi 6 4 Test alternativi Analisi dei crolli di frequenza Test speciali 8 5 Referenze 8

3 Pagina 3 di 8 1 Riepilogo Il presente documento descrive i test atti a verificare la capacità di regolazione primaria di un unità di produzione e si fonda sulle esperienze di altri gestori di rete [1-7]. 2 Premessa Ciascuna unità di produzione che partecipa alle gare d appalto conformi al mercato della regolazione primaria è sottoposta alla verifica dei requisiti tecnici a ciò necessari. Le misurazioni preesistenti delle centrali elettriche in genere non soddisfano a priori i requisiti di verifica della qualità di regolazione 1. Nella procedura di prequalifica si ricorre a uno dei seguenti metodi di testaggio, tra i quali, per motivi di riproducibilità, si preferiscono l attivazione di un segnale di prova nel valore nominale della frequenza / del numero di giri oppure l indicazione del medesimo attraverso il regolatore di turbine (cfr. capitolo 3). In alternativa, ove ciò non sia praticabile, è possibile adottare test semplificati (cfr. capitolo 4). 3 Attivazione di segnali di prova sui regolatori di turbine Con questa procedura il valore nominale del numero di giri risp. della frequenza di rete viene modificato a rampa verso il basso da 50 Hz a 49.8 risp. verso l alto a 50.2 Hz entro 10 secondi e dopo 30 secondi si procede alla lettura dello scarto di potenza, vedere Figura 1. In linea di principio i gruppi di macchine di un unità di produzione vengono testati individualmente. D intesa con swissgrid e con la relativa conferma del gestore della centrale elettrica non è necessario sottoporre a test tutte le macchine con struttura e calibrazione analoghe. 3.1 Requisiti Precisione di misurazione dei convertitori: < 0.5 % (del valore nominale, ove possibile classe 0.1) Risoluzione temporale: 100 ms Durata di registrazione: 30 min Impostazione del valore nominale della frequenza: < 5 mhz È necessario che tutte le misurazioni per l insieme dei canali/le grandezze di misura siano caratterizzate, in sincronia cronologica, da almeno un contrassegno orario univoco e siano disponibili come file di formato csv. 1 Ad essere verificati in via preliminare sono precisione di misurazione, durata di registrazione, frequenza di scansione e sincronia cronologica dei valori di misurazione.

4 Pagina 4 di 8 Figura 1: Segnali idealizzati di prova per la verifica della capacità di regolazione primaria

5 Pagina 5 di Raccomandazioni I test vanno eseguiti esclusivamente sotto la responsabilità del gestore della centrale elettrica. A seconda dei casi, si consiglia di avvalersi del supporto del produttore risp. di esperti del gestore di rete o di un consulente adeguatamente qualificato. In tale caso i protocolli di misurazione (rapporti di misurazione) costituiscono il fondamento per una prequalifica vincolante. I test devono essere strutturati in modo tale che non sussista mai alcun pericolo di danni ai componenti della centrale elettrica e che nessuno dei meccanismi di protezione e regolazione provochi disinserimenti durante il test. A tal proposito non è consentito disattivare i dispositivi di protezione. Nel corso dei test va percorsa l'intera banda di lavoro predisposta per la regolazione e le macchine devono continuare a funzionare in parallelo con la rete d interconnessione. 3.3 Esecuzione Scopo dei test è determinare la banda morta sistemica (cfr. paragrafo 3.3.1) e lo statismo (cfr. paragrafo 3.3.2) Determinazione della banda morta La banda morta 2 viene individuata mediante un isteresi, in cui f corrisponde all intera banda e f/2 alla metà della medesima [1,6]. Con un apposita regolazione del segnale d ingresso si accerta a partire da quale momento è riscontrabile una variazione in uscita. Il valore nominale della frequenza viene modificato a scaglioni, leggendo simultaneamente il valore stazionario della potenza, vedere Figura 2. Stando ai dati empirici si ritengono idonei i tempi di permanenza che, a seconda del tipo di centrale elettrica, sono compresi tra uno e tre minuti. Figura 2: Determinazione della banda morta 2 È qui intesa la banda morta determinata da cause fisiche dell intero campo di regolazione (ingresso frequenza/numero di giri di potenza) e non quella impostabile nel regolatore.

6 Pagina 6 di 8 La banda morta viene analizzata secondo quando previsto nella norma IEC [5], applicando quanto segue: i x Con la condizione di normazione si ottiene: f i x f 20 mhz 50 Hz 4 (3.1) (3.2) Durante la misurazione sono soddisfatti i seguenti due parametri: Aumento graduale frequenza: < 5 mhz Banda morta (zona di insensibilità): f/2 10 mhz Determinazione del potenziamento e dei tempi di ritardo Attraverso una stimolazione risp. l'attivazione di un cambio della frequenza, come si evince dalla Figura 1, viene registrata la potenza ai morsetti del generatore. Sulla base del rispettivo andamento della potenza, si stabiliscono lo statismo e i tempi di ritardo. Per calcolare lo statismo vale quanto segue: In cui: f f n s P P f n = frequenza nominale (50 Hz) P n = potenza nominale del generatore n (3.3) 3.4 Reporting e analisi Ordine per il test, diagrammi a blocchi, indicazione esatta dei punti di misurazione Data e ora del test, elenco dei test eseguiti Partecipanti al test I risultati dei test di regolazione primaria sono esaminati dal gestore di rete o da un organo terzo indipendente, designato dal gestore stesso allo scopo di verificare gli scarti massimi ammessi. I limiti di tolleranza validi sono rappresentati nella Figura 3. In caso di violazione di tali limiti, il test viene considerato «non superata».

7 Pagina 7 di 8 [MW] [Hz] 10% dp n 30 s % P n Potenza dp = P s n Frequenza % P n Tempo [s] Potenza (esempio) Limite minimo Limite massimo Cambio di frequenza 2011 swissgrid ag Figura 3: Andamento della potenza e bande di tolleranza L andamento di potenza registrato deve essere compreso entro i limiti di tolleranza indicati nella Figura 3, che sono ridimensionati secondo i parametri della macchina. 4 Test alternativi Possono essere eseguiti test alternativi (semplificati), se le premesse tecniche non consentono l'attivazione dei segnali di prova sui regolatori delle turbine o se il relativo onere finanziario è sproporzionato. 4.1 Analisi dei crolli di frequenza Per questo metodo non occorrono apparecchi di misurazione speciali e ci si avvale dei tracciati di misurazione già disponibili nella centrale elettrica che di norma fanno parte del sistema di controllo e comando della centrale. L analisi viene effettuata a regime normale, basandosi per la stimolazione su fenomeni in rete nei quali la centrale elettrica ha reagito alle variazioni di frequenza e tensione verificatesi. Attraverso la registrazione delle grandezze d ingresso (tensione, frequenza) e della reazione delle singole macchine (potenza reattiva e attiva), in un analisi successiva si può determinare il livello qualitativo della capacità di regolazione. Un requisito fondamentale di questo metodo è una risoluzione temporale delle misurazioni di almeno due secondi. Se gli scarti di frequenza sono esigui (circa 50 mhz), le variazioni di potenza delle singole macchine rientrano nei parametri della precisione di misurazione. In questo caso la misurazione di un intero gruppo di generatori al punto di immissione si presta meglio ad un'analisi.

8 Pagina 8 di Test speciali Tale termine racchiude tutti gli altri test coordinati con swissgrid e risultati idonei nella procedura di prequalifica. A tal fine occorrono apparecchi di misurazione mobili che vengono collegati a convertitori già presenti nella centrale elettrica o da installare appositamente per il test oppure sono necessarie misurazioni ad elevata risoluzione attraverso il regolatore delle turbine stesso. In seguito le misurazioni vengono effettuate nell ambito di speciali procedure di prova durante le quali, attraverso manovre di collegamento mirate tra centrale elettrica e rete, vengono trasmessi ai circuiti di regolazione i necessari stimoli per la tensione e la potenza attiva. Tra questi figurano, in particolare, i test di verifica della capacità di funzionamento in isola che consentono di desumere la capacità di regolazione primaria. 5 Referenze [1] Procedura operationala, Verificarea functionarii grupurilor in reglaj primar (Procedura di verifica della capacità di regolazione primaria delle sezioni delle centrali elettriche), Cod TEL 07.VOS DN 280, febbraio 2008, Transelectrica. [2] Contrat de Participation aux Service Système, RTE, [3] Participation in Frequency and Frequency-Power Regulation of Production Units, RGTE DIS-ISI, Terna, [4] Technische Mindestanforderungen an Kraftwerke für den Anschluss in unterlagerten 110-kV-Netzen (Requisiti minimi a livello tecnico relativi alle centrali elettriche per l allacciamento in reti a valle da 110 kv), RWE Transportnetze Strom, [5] Regolazione delle sezioni di centrali termoelettriche, VDI/VDE 3508, settembre [6] Guide to specification of hydraulic turbine control system, CEI/IEC 61362, marzo [7] Hydraulic turbines Testing of control systems, CEI/IEC 60308, gennaio 2005.