Test per determinare la capacità di regolazione primaria

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Versione 1.1 di aprile 2011
Test per determinare la capacità di regolazione primaria
Autore: Marc Scherer, Dominik Schlipf e Walter Sattinger
Rielaborazioni:
Versione
Data
Autore / Divisione
Sezione
TC2008
26.08.2008
W. Sattinger / BT-NT
Transmission Code Appendice 9.5
V8
05.05.2009
D. Schlipf / BT-NT
Documento di attuazione TC2008
1.0
11.11.2009
M. Scherer / BT-SD
«Test per determinare la capacità
di regolazione primaria»
1.1
26.04.2011
M. Scherer / SF-SD
Figura 3
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Indice
1
Riepilogo
3
2
Premessa
3
3
Attivazione di segnali di prova sui regolatori di turbine
3
3.1
Requisiti
3
3.2
Raccomandazioni
5
3.3
Esecuzione
5
3.3.1
Determinazione della banda morta
5
3.3.2
Determinazione del potenziamento e dei tempi di ritardo
6
3.4
Reporting e analisi
6
4
Test alternativi
7
4.1
Analisi dei crolli di frequenza
7
4.2
Test speciali
8
5
Referenze
8
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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 regolazione1.
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.
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Figura 1: Segnali idealizzati di prova per la verifica della capacità di regolazione primaria
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3.2
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).
3.3.1
Determinazione della banda morta
La banda morta2 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.
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La banda morta viene analizzata secondo quando previsto nella norma IEC 61362 [5], applicando quanto
segue:
ix
 2  10  4
2
(3.1)
Con la condizione di normazione si ottiene:
ix 
f
 f  20 mHz
50 Hz
(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
3.3.2
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:
f
s
In cui:
P
fn
(3.3)
Pn
fn = frequenza nominale (50 Hz)
Pn = potenza nominale del generatore
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».
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[MW]
[Hz]
50.00
30 s
Potenza
5% Pn
49.95
49.90
0.2
————
50
dP = ——————— Pn
s
49.85
Frequenza
10% dPn
49.80
5% Pn
0
10
20
30
Tempo [s]
Potenza (esempio)
Limite minimo
40
50
60
70
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.
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4.2
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, 21.12.2007.
[3]
Participation in Frequency and Frequency-Power Regulation of Production Units,
RGTE070047 DIS-ISI, Terna, 20.07.2008.
[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, 29.03.2007.
[5]
Regolazione delle sezioni di centrali termoelettriche, VDI/VDE 3508, settembre 2003.
[6]
Guide to specification of hydraulic turbine control system, CEI/IEC 61362, marzo 1998.
[7]
Hydraulic turbines – Testing of control systems, CEI/IEC 60308, gennaio 2005.
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