Ostrovní provoz BlackOut

Transkript

Ostrovní provoz
BlackOut
Ivan Petružela
2007 ZS
X15PES - 10. Ostrovní provoz
1
Osnova
•
•
•
•
•
•
•
•
Frekvenční plán
Ostrovní provoz
Frekvenční kolaps v rovině (f,P)
Obnovení frekvence pomocí frekvenčního odlehčování
PpS Ostrovní provoz
2003 BlackOut Itálie
2003 BlackOut USA
2006 Stav nouze ČR
2007 ZS
2
Bilanční rovnice ES
•
V každý časový okamžik musí být v ES udržována rovnováha mezi výrobou a
spotřebou elektrické energie.
Sv (t) =
•
Obecná pohybová rovnice rotující hmotnosti je dána vztahem
dω
J
+ B.ω = M h − M b
dt
•
•
•
•
•
•
•
Ss (t) + Sz (t) + Sa (t)
kde je
J – moment setrvačnosti roztočených hmot,
B – součinitel tlumení,
– úhlová rychlost,
Mh – hnací moment, který je úměrný výkonu turbín,
Mb – brzdný moment, který je úměrný zatížení ostrovní soustavy (výkonu spotřebičů).
2007 ZS
3
Ostrovní provoz
•
•
Frekvenční kolaps
Pokud se pracovní bod ES bude nacházet v blízkosti Pmax (tj. bude nedostatek točivé
rezervy), výkonová rovnováha se s velkou pravděpodobností neobnoví a nastane
frekvenční kolaps. K tomu může dojít, jestliže některé bloky nedokážou přejít do
ostrovního provozu. Tuto situaci ukazuje následující graf.
•
Při vzniku deficitní ostrovní soustavy se zátěž zvětšila o PS, tj. přechodová
charakteristika přešla z PS– na PS+). V prvním případě, při dostatečné točivé rezervě,
je nový ustálený stav v bodě 1 (průsečíku charakteristik PS- a PV1). Frekvence
ostrovní soustavy se ustálí.
V případě výpadků bloků se statická charakteristika výroby změní z PV1 na PV2 a
ustálený stav bude v bodě 2. Protože tento bod leží pod fminFP, nemůže být
dosaženo ustáleného stavu. Při této hodnotě se elektrárny působením ochran odpojí
od sítě a nastává tzv. blackout.
•
2007 ZS
4
2007 ZS
5
Frekvenční plán
•
•
Frekvenční plán je přílohou č.3 vyhlášky MPO č. 219/2001 Sb.
Tento frekvenční plán je rozpracován dále do podrobnějších ustanovení v provozní
instrukci ČEPS PI 620-6 „Frekvenční plán“
•
Obsahem této PI jsou „ruční“ a automatické činnosti, které při vybočení kmitočtu od
normálních hodnot mají za cíl
– - zamezit pádu kmitočtu do hodnot kdy působí systémové automatické
frekvenčního odlehčování (SAFO);
– - klesá.li dále kmitočet tak působením SAFO a lokálním automatickým
odlehčováním (LAFO) zamezit poklesu kmitočtu do nebezpečných hodnot pro
energetická zařízení a udržet části ES v ostrovním provozu;
– - nejsou-li předchozí opatření úspěšná, pak zajistit včasné odpojení elektráren do
provozu na vlastní spotřebu a tím umožnit rychlou obnovu provozu ES.
• - zamezit vzrůstu kmitočtu do nebezpečných hodnot pro energetická zařízení
a udržet části ES v ostrovním provozu
• - nejsou-li opatření úspěšná, pak zajistit včasné odpojení elektráren do
provozu na vlastní spotřebu a tím umožnit rychlou obnovu provozu ES
2007 ZS
6
Obsah
Black out Italie
2007 ZS
7
Obsah
Black out Italie
2007 ZS
8
Obsah
Black out Italie
2007 ZS
9
Obsah
Black out Italie
2007 ZS
10
Obsah
Black out Italie
2007 ZS
11
Obsah
Black out Italie
2007 ZS
12
Obsah
Black out Italie
2007 ZS
13
Obsah
Black out Italie
2007 ZS
14
Obsah
Black out Italie
2007 ZS
15
Obsah
Black out Italie
2007 ZS
16
Obsah
Black out Italie
2007 ZS
17
NERC Control Areas
2007 ZS
18
East Lake 5 Trip: 1:31:34 PM
ONTARIO
2
1
2007 ZS
19
East Lake 5 Exciter Failure Causes Trip
13:30
Throughout the morning, the EMS operators were calling the FE plant operators to
request an increase in reactive power. A significant conversation took place between the
FE EMS (system control center) operator and the East Lake Unit 5 operator at
approximately 1316 on August 14.
EMS Operator: Hey, do you think you could help out the 345
voltage a little.
East Lake 5 Operator: Buddy, I am -- yeah, I'll push it to my max
max. You're only going to get a little
bit.
3
EMS Operator: That's okay, that's all I can ask.
2007 ZS
20
Situation after Initial Trips 15:05 – 15:41
ONTARIO
2007 ZS
21
Phone Calls FirstEnergy
15:42 FE’s western transmission operator informed FE’s computer support staff that the
EMS system functionality was compromised. “Nothing seems to be updating
on the computers…. We’ve had people calling and reporting trips and
nothing seems to be updating in the event summary… I think we’ve got
something seriously sick.” This is the first evidence that a member of FE’s
control room operating staff recognized that their EMS system was not
functioning properly. There is no indication that this operator informed any of
the other operators at this time. However, the FE computer support staff
discussed the subsequent EMS alarm corrective action with some control room
operators shortly thereafter.
15:42 The Perry plant operator called back with more evidence of problems. “I’m still
getting a lot of voltage spikes and swings on the generator…. I don’t know
how much longer we’re going to survive.”
15:45 A tree trimming crew reported that they had witnessed a tree-caused fault on the
Eastlake-Juniper 345 kV line. However, the actual fault was on the HannaJuniper 345 kV line in the same vicinity. This information added to the
confusion in the FE control room, because the operator had indication of flow
on the Eastlake-Juniper line.
AEP called after the Star-South Canton 345 kV line tripped a third time and
locked out at 1542 to discuss and inform them that they had additional lines that
were showing overloads. FE operators recognized then that the Star breakers
had tripped and remained open.
15:46 The Perry plant operator called the FE control room a third time to say that the
unit was close to tripping off: “It’s not looking good…. We ain’t going to
be here much longer and you’re going to have a bigger problem.”
2007 ZS
22
Northern Ohio and Eastern Michigan Served Only from Ontario
after 16:10:37.5 – 16:10:38.6
2007 ZS
23
Power Transfers Shift at 16:10:38.6
2007 ZS
24
PJM – NY Separating 16:10:44
2007 ZS
25
Cleveland – Toledo Island 16:10:39 - 16:10:46
Cleveland Blacks Out
2007 ZS
26
End of the Cascade
Some Local Load
Interrupted
Areas Affected by the Blackout
Service maintained
in some area
2007 ZS
27
2007 ZS
28
Frequency in Ontario and New York during Breakup
Niagara Generation Stays with Western NY
2007 ZS
29
Nouzový stav přenosové soustavy
25.7.2006
2007 ZS
30
Spolehlivost provozu
-
V Kodexu Přenosové soustavy je zakotveno základní pravidlo
spolehlivého provozování,
tak zvané kritérium N-1.
-
Znamená, že provoz i rozvoj soustavy je plánován a
kontrolován na stav výpadku jednoho jejího prvku
nesmí dojít k přetížení či výpadku prvku druhého.
-
Toto kritérium je závazným standardem v rámci propojené
evropské sítě (UCTE).
-
Od tohoto principu jsou odvozeny i náklady na provozování
PS.
-
Může dojít ke krátkodobému lokálnímu omezení výroby nebo
spotřeby řešitelnému v rámci distribučních soustav.
2007 ZS
31
Jak extrémní teploty ovlivňují provoz soustav.
•
Nároky na klimatizaci zvyšují spotřebu.
•
Provozní problémy výrobců el. energie.
•
Zvýšené namáhání přenosových systémů.
•
Minimální výroba ve větrných elektrárnách.
2007 ZS
32
Situace v evropské síti
Francie
- nárůst spotřeby při vyšší průměrné teplotě
- snížení exportů na minimum.
Španělsko
- spotřeba opakovaně dosahuje rekordní úrovně
- častá přetížení přenosových linek
Itálie
- rezervy pro bezpečné provozování soustavy se
zmenšují – výpadky důležitých hraničních vedení.
Švýcarsko - mimořádný export (až 4500 MW) do soustav
UCTE - vysoká výroba ve vodních elektrárnách.
Polsko
Německo
2007 ZS
- zvýšení zatížení a problémy parních elektráren.
Nedostatek výkonu a rušení exportů až 1000MW.
- nízká výroba ve větrných elektrárnách.
Deficit až 4500 MW.
33
Vliv poruchy ve Slovinsku
•
Podle sdělení provozovatele PS Slovinska (ELES) z 27.7. bylo vzhledem k požáru v okolí rozvodny Divača
dne 25.7. nutné postupně odpojit obě mezinárodní vedení do Itálie a to v:
- 6:53 vedení 400 kV – Divača - Redipuglia
- 8:13 vedení 220 kV – Divača – Padriciano
•
Souběžné vedení z Rakouska bylo vypnuto pro přetížení
- 8:14 vedení 220 kV – Lienz – Soverzene
Tato vypnutí způsobila neočekávané změny toků ve všech propojených soustavách.
2007 ZS
34
2007 ZS
25.7.2006 11:30
25.7.2006 11:15
25.7.2006 11:00
vypínání vedení
mezi Slovinskem,
Rakouskem a Itálií
25.7.2006 10:45
25.7.2006 10:30
25.7.2006 10:15
25.7.2006 10:00
25.7.2006 9:45
25.7.2006 9:30
25.7.2006 9:15
25.7.2006 9:00
25.7.2006 8:45
25.7.2006 8:30
25.7.2006 8:15
25.7.2006 8:00
25.7.2006 7:45
25.7.2006 7:30
limit V415
25.7.2006 7:15
25.7.2006 7:00
25.7.2006 6:45
25.7.2006 6:30
2300
2200
2100
2000
1900
1800
1700
1600
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
-100
-200
-300
-400
-500
-600
25.7.2006 6:15
25.7.2006 6:00
MW
Souvislost přeshraničních toků a zatížení V415
Německo
V415
Rakousko
Slovensko
Polsko
35
Změna sald (modře) a odpovídající změny toků výkonů
(červeně) v Evropě mezi 8. a 9.obchodní hodinou
B &NL
-134
F&E&P
PL
-684
DE
+400
+1896
2007 ZS
IT
CZ
+400
-300
APG
CH
-2679
-300
-233
+ 1215
ELES
SK
UA
HU
+ 169
+421
BALKAN
36
Výchozí stav
400 kV
220 kV
~
~
~
~
-- vypnuto
~
V209
~
V441
~
V404
~
~
V207
~
V244
2007 ZS
37
Sled událostí
10:00 - přetěžování V415
11:12 - vypnutí V415
Neplatí N-1
11:49 – EDA, EDU vypnuto
PHA
12:00 - EDA přifázováno
~
~
12:01 - výpadek V420
~
~
~
!
~
~
V415
V420
V402
~
~
V203
!
2007 ZS
~
EDA
EDU
38
OSTROV 12:07 – 12:13
~
~
~
~
~
~
~
V415
V420
V402
~
~
V203
~
PS zůstává propojena se všemi sousedy!
2007 ZS
39
2007 ZS
12:14:36
12:14:09
12:13:42
12:13:15
12:12:48
12:12:21
12:11:54
12:11:27
12:11:00
12:10:33
12:10:06
12:09:39
12:09:12
12:08:45
12:08:18
12:07:51
12:07:24
12:06:57
12:06:30
Kmitočet v 1.ostrově
51,5
51
50,5
50
49,5
49
40
12:13 – V415 zapnuta
Sled událostí
12:46 – výpadek V410
~
~
!
~
~
13:03 – výpadek KSP
13:03 – přetok 800MW SLV-DASpůsobení PHA,
vypnutí V481, V482, V485
~
V410
V201
~
~
V415
13:08 – V481 zapnuto
13:14 – V482 zapnuto
14:00 – EDU RB3 připojeno
V420
V402
~
!
2007 ZS
~ ~
V481
800 MW
V482
~
V203
V485
EDU
EDA RB3
41
OSTROV2 13:03 – 13:30
Rozhodnutí o vyhlášení STAVU NOUZE
~
~
~
~
~
V410
V201
~
~
V415
V420
V402
~
~
2007 ZS
V203
~
42
2007 ZS
13:34:40
13:33:00
13:31:20
13:29:40
13:28:00
13:26:20
13:24:40
13:23:00
13:21:20
13:19:40
13:18:00
13:16:20
13:14:40
13:13:00
13:11:20
13:09:40
13:08:00
13:06:20
13:04:40
13:03:00
Kmitočet v 2.ostrově
51,5
51
50,5
50
49,5
49
43
Stav nouze
„Je stav, který vznikl v ES v důsledku:
- Ohrožení celistvosti PS, její bezpečnosti a spolehlivosti
provozu.
- Havárie na zařízeních pro přenos elektřiny.
- Při stavech nouze je provozovatel PS oprávněn využívat
v nezbytném rozsahu výrobních a odběrných
zařízení odběratelů bez ohledu na smlouvy
uzavřené mezi účastníky trhu s elektřinou.
- Při vyhlášení stavu nouze je náhrada škody a ušlého
zisku vyloučena“.
(výňatek z § 54 zákona č. 458/2000 sbírky)
2007 ZS
44
Sled událostí – 13:30->14:05
~
~
~
~
~
V410
V201
~
~
V415
V420
V402
~
V216
~
2007 ZS
V203
~
45
OSTROV3 14:05 – 14:47
Stejný jako ostrov č.2, s výjimkou části RZ MILíN
15:05 – 15:13 ostrov č. 4 - totožný s ostrovem č.2.
~
~
~
~
~
V410
V201
~
~
V415
V420
V402
~
V216
~
2007 ZS
V203
~
46
2007 ZS
47
14:49:39
14:47:18
14:44:57
14:42:36
14:40:15
14:37:54
14:35:33
14:33:12
14:30:51
14:28:30
14:26:09
14:23:48
14:21:27
14:19:06
14:16:45
14:14:24
14:12:03
14:09:42
14:07:21
14:05:00
Kmitočet ve 3.ostrově
51,2
51
50,8
50,6
50,4
50,2
50
49,8
49,6
49,4
49,2
Odstraňování poruchy – 14:47->22:05
15:16 – zapnutí V201
Odvolán STAV NOUZE
~
~
17:09 – spojení KSP
~
~
~
V410
V201
~
V441
~
V415
V420
V402
~
V216
V404
~
2007 ZS
V203
~
48
Regulační stupně
č.1 – striktní dodržování odběrových diagramů
č.2 – snížení 80 MW do 30minut
č.3 – snížení +480 MW do 30minut
č.4 – snížení +400 MW do 4 hodin po vyhlášení
č.5 – snížení +250 MW do 4 hodin po vyhlášení
výpis z provozní instrukce č.820-2 Regulační plán ES ČR.
(rovněž vliv HDO)
2007 ZS
49
Časy vyhlášení stavu nouze a regulačních stupňů
13:00 - Schází se krizový štáb ČEPS a vyhlašuje
STAV NOUZE.
14:00 - Stav nouze vyhlášen společně s regulačními stupni
2,3,4,5.
18:00 - Zrušen RS č. 4 a 5.
23:00 - Odvolán STAV NOUZE, zrušen RS č. 2 a 3 ,
vyhlášen RS č. 1.
2007 ZS
50
Rozbor - příčiny
•
Extrémní klimatické podmínky v celé Evropě - atypické stavy
a přetoky výkonů, zvýšené nároky na PS.
•
Změna přeshraničních toků výkonu o 900 MW během dvou
hodin způsobená mimo jiné výpadky vedení do Itálie.
•
Výpadek vedení V420 Hradec-Mírovka – rozpojení fázového
lana.
•
Destrukce vysokofrekvenční tlumivky v rozvodnách Čechy
Střed a Krasíkov – překročení jmenovité zatížitelnosti při
vysoké teplotě okolí.
2007 ZS
51
Dopady poruchy
Nebyla přerušena dodávka elektřiny žádnému
spotřebiteli v ČR
Omezení velkých spotřebitelů dle platných
regulačních stupňů – 600 MW
Omezení vyvedení výkonu v důsledku poruch :
UE: Ledvice, Mělník 2 a 3, Opatovice, Počerady,
Prunéřov 1, Tisová, Tušimice 2
PPC Trmice, PPC Vřesová
JE Dukovany
PVE Dalešice, PVE Dlouhé Stráně
VE Orlík
Maximální omezení výroby – 3000 MW
2007 ZS
52
Bilance elektrické energie dne 25.7.
Snížení
výroby
7%
Rovnováha !!!
Snížení
spotřeby
2%
Import
elektřiny
Elektrárny
2007 ZS
Přenosová soustava
Velcí spotřebitelé
53
Co přispělo k úspěšnému vyřešení stavu nouze ?
•
Mezinárodní spolupráce provozovatelů PS – účinná pomoc na základě předem připravených pravidel a
využití výhod propojení přenosových soustav v rámci UCTE (havarijní výpomoci a nákup regulační
energie soudobě až 1300MW).
•
Činnost dispečinku ČEPS při řešení havarijní situace, podle předem připravených havarijních scénářů a
v souladu s platnou legislativou.
•
Výrobci elektrické energie – úspěšný provoz bloků v netypických provozních podmínkách (např.ostrovní
provozy) dle pravidel stanovených Kodexem PS.
•
Vybraní spotřebitelé – účinné omezení odběru elektrické energie dle vyhlášených regulačních stupňů.
2007 ZS
54

Ostrovní provoz BlackOut

Transkript

Podobné dokumenty

Cestopis Anabáze Dolomity s MotoBizony

Regulace elektrárenského bloku

Schodiště a zábradlí

součástky

Stránka č. 1 z 2 PartsList Master - - 4.11.2015 https://plist.yamabiko

V ýstavba přenosové soustavy / Building the

SRM-330 ES

ICON vestibular návod k použití

THERM M - LB Cemix, sro

nahradni dily HCR-1510.indd

stažení

Kulové ventily II.

Práce a energie - Efektivní Učení Reformou Oblastí gymnaziálního

UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE Materiálové toky a environmentální

Packard Bell Dot S-211CZ značky Packard Bell - ADC22