Identification of Dynamic Parameters Relevant for Frequency Changes in Medium Developed Electric Power System

Frekvencija je u svakom elektroenergetskom sustavu (EES) uz napon jedna od najvažnijih veličina stanja sustava. Posljedica neravnoteže između proizvodnje i potrošnje djelatne snage je odstupanje frekvencije električnih sinusoidalnih veličina (napon, struja, itd.) od nazivne vrijednosti. Na ponovno uspostavljanje ravnoteže između proizvodnje i potrošnje u sustavu najbrže će djelovati primarna regulacija agregata automatskim povećanjem proizvodnje i iskorištenjem energije uskladištene u rotirajućim masama pojedinih agregata. U disertaciji se istražuje područje primarne regulacije agregata i pripadne promjene frekvencije. Eksperimentalna istraživanja dinamičkih stanja EES-a uglavnom nisu moguća zbog toga, jer su vrlo složena, veoma skupa, zahtjevaju odgovarajuću opremu, vrijeme izvođenja istraživanja ovisi o prilikama u EES. Razvoj matematičkih modela i metoda, te velike mogućnosti računalskih sistema omogućili su teorijska istraživanja dinamike pogona EES-a. U disertaciji je korištenjem programskog paketa MATLAB razvijen matematički i simulacijski dvostrojni model minimalnog reda, s kojim se na zadovoljavajući način uspješno može opisati osnovni oblik srednje vrijednosti frekvencije elektroenergetskog sustava, nakon poremećaja. Konkretno je riječ o EES-u Hrvatske elektroprivrede. Pri tome su istraženi dinamički ekvivalentni parametri EES-a Hrvatske koji imaju najjači odnosno najveći utjecaj na dinamiku promjena frekvencije u sustavu. Predmetne parametre teško je identificirati budući da su ovisni o topološkom stanju EES-a, pogonskim i ostalim uvjetima. Primjenjena je odgovarajuća metoda identifikacije za određivanje vrijednosti istraživanih parametara uz usporedbu simuliranih i mjerenih odziva frekvencije nakon poremećaja. Snimanje frekvencije u EES-u Hrvatske postoji manje od godinu dana te nema mnogo snimljenih odziva frekvencije nakon značajnijih poremećaja u sustavu. Ipak se uspjelo prikupiti određeni broj mjerenja koja su korištena pri identifikaciji. S obzirom da je broj mjerenja bio ograničen, primjenom, u više studija verificiranog programskog paketa MANISTA, načinjeno je više simulacija (s detaljnim modelima svih elemenata EES-a) srednjetrajne dinamike u vremenskoj domeni za cijeli EES Hrvatske te za različite poremećaje. Dobiveni odzivi, također, su se koristili pri identifikciji parametara sustava.In each electric power systems (EPS) beside voltage, frequency is one of the most important values in system state. The consequence of the unbalance between active power generation and consumption is electrical sinusoidal frequency deviations (voltage, current, etc.) from their nominal value. In order to establish balance between generation and consumption systems the fastest effect will be shown by using aggregate unit primary control via automatic increase of generation and energy storage in rotating masses of single units. This thesis investigates unit primary control area and its effect on frequency change. Experimental investigations of EPS dynamic are not usually possible because they are very complex, very expensive, adequate equipment is necessary, and they depend on EPS operational condition. Development of mathematical methods together with powerful computer systems makes theoretical investigations of EPS operational dynamics possible. In this dissertation two units mathematical model of minimal order is developed and studied using the software package MATLAB. Simplification of the mathematics is justified since the model is only approximate and may not represent the exact behavior of any particular location in the system, but is rather an estimate of the weighted average frequency of the entire Croatian EPS after disturbance occurred. The most important and the most influencing dynamical equivalent parameters of the Croatian electric power system are considered in order to ensure better insight on their effects to frequency response. Identification of these parameters is very difficult because they depend on EPS topological, operational and other conditions. Adequate identification method is applied for determination of investigated parameters with comparison of simulated and measurement frequency responses caused by serious disturbances. In Croatian EPS frequency recording, which has been going on for less than a year, there are not many recorded frequency responses after serious disturbances in the system. Some number of measurements are collected and used for parameters identification. As the number of measurement was determined calculation of midterm dynamics in time domain for the whole EPS of Croatia was made. For this purpose official classical software package MANISTA was used with detailed models of all elements in the system (this package was verified many times in project studies of dynamics Croatian EPS elaboration). Responses calculated in this way are used for parameters identification, too