Name: load-frequency control in power grids
Uploaded: 2024-11-21T14:54:39.000Z
Duration: 1 min 28 s
Channel: JoVE

Ani güç dalgalanmalarında, yük frekansı kontrolü şebekeyi stabilize eder. LFC'nin hedefleri, yük değişikliklerinden sonra kararlı durum frekans hatasını geçersiz kılmak ve her alanın programlanmış bağlantı hattı güç akışını korumaktır.
Bağlantı hattı güç akışı sapmalarını ve frekans hatasını birleştiren Alan Kontrol Hatası, her türbin regülatörünün referans güç ayarına göre ayarlamalara rehberlik eder.
Bu ayarları yükseltme veya düşürme komutları birkaç saniyede bir gerçekleşir ve tüm alanların tüm ayarları ve ACE'si sıfır olduğunda yeni kararlı durum işlemlerine izin verir.
Frekans yanlılığı, yüksek entegratör kazancı yoluyla kararsızlığa neden olmadan frekans kontrolüne alan katkısı için yeterince yüksek olmalıdır.
Ek LFC hedefleri, frekans ve net bağlantı hattı hatalarını geçersiz kılarak 60 Hz motor tahrikli saatlerin zamanlamasını ve enerji transferlerini kontrol etmeyi içerir.
Normal yük ve frekans değişiklikleri sırasında, LFC kontrolü elinde tutar.
Türbin regülatörlerinin referans güç ayarlarının ayarlanması, LFC ve ekonomik dağıtım hedeflerini gerçekleştirir.
Koordineli bir otomatik üretim kontrol stratejisinde, önce ACE hesaplanır ve her birime bir pay tahsis edilir.
Daha sonra, toplam üretimin istenenden sapmaları hesaplanır ve tahsis edilir, bu da her bir birimin yükselme veya düşme sinyallerini belirler.

yük frekans kontrolü

<div>
 Yük frekans kontrolü (LFC), yük değişiklikleri sırasında frekans ve güç akışlarının kabul edilebilir sınırlar içinde kalmasını sağlayarak güç sistemi kararlılığını korumak için hayati önem taşır. Türbin regülatörü kontrolü, yük değişikliklerini takiben rotor hızlanmalarını ve yavaşlamalarını ortadan kaldırır. Ancak, türbin regülatörü referans ayarındaki değişiklik sıfır olduğunda sabit durum frekans hatası devam eder. Birbirine bağlı bir güç sisteminde, her alan iletim hattı bağlantıları veya bağlantı hatları aracılığıyla planlanmış miktarda güç ihraç etmeyi veya ithal etmeyi kabul eder. Her alan, planlanmış net bağlantı hattı güç (p_tie) akışını sürdürmek için kendi yük değişikliklerini emer. LFC'nin temel rolleri, bir yük değişikliğinden sonra sabit durum frekans hatasını sıfıra döndürmek ve net bağlantı hattı güç akışını planlanmış değerinde tutmaktır.
 Alan Kontrol Hatası (ACE), net bağlantı hattı güç akışı sapmasının planlanmış değerinden artı bir frekans sapması (B_f) terimi olarak tanımlanır. Her alan için ACE, bağlantı hattı hatası ve frekans hatasının (Δ_f) doğrusal bir birleşimidir. LFC altındaki her türbin regülatörünün referans güç ayarındaki (Δp_refi) değişim, ACE'nin integraline orantılıdır. Bu integral eylem, hem frekans hatasının hem de bağlantı hattı güç hatasının sıfıra düşürülmesini sağlar.

 <img alt="Equation1" src="/files/ftp_upload/16174/16174_PT_Equation_1.svg" style="height: 14px;">
 <img alt="Equation2" src="/files/ftp_upload/16174/16174_PT_Equation_2.svg" style="height: 30px;">

 Frekans sapma sabiti ve entegratör kazancı (K_i), yük değişikliklerine karşı geçici tepkiyi etkiler. Frekans sapması, yeterli frekans kontrolü için yeterince yüksek olmalıdır. Cohn'un yöntemi, tatmin edici performans için frekans sapmasının alan frekans tepkisi karakteristiğine eşit olarak ayarlanmasını önerir. Entegratör kazancı, kararsızlığı önlemek için çok yüksek olmamalıdır. Otomatik üretim kontrol stratejileri, türbin regülatörü referans güç ayarlarını ayarlayarak LFC'yi ekonomik dağıtım hedefleriyle koordine eder. Ekonomik dağıtım programı tarafından belirlenen her jeneratörün istenen çıktıları, verimli ve kararlı güç sistemi çalışması sağlayarak aralıklarla güncellenir.
</div>

Yük Frekans Kontrolü

Ani güç dalgalanmalarında, yük frekansı kontrolü şebekeyi stabilize eder. LFC'nin hedefleri, yük değişikliklerinden sonra kararlı durum frekans hatasını geçersiz kılmak ve ...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

Elektrik Mühendisliği

Unit 1

Ünite 1

Transient Stability and System Controls

Geçici Kararlılık ve Sistem Kontrolleri

KEY TERMS AND CONCEPTS

TEMEL TERİMLER VE KAVRAMLAR

Load-frequency control

load-frequency control in power grids

Load-frequency control keeps a power grid stable when electrical demand changes. It helps keep system frequency and power flow within acceptable limits. Turbine-governor control reduces rotor speed changes after a load shift, but a steady-state frequency error can still remain when the turbine-governor reference setting does not change.

In an interconnected power system, each area agrees to export or import a scheduled amount of power through tie-lines, which are the transmission lines that link areas together. Each area absorbs its own load changes so the scheduled net tie-line power flow stays on target. The two main goals of load-frequency control are to bring the steady-state frequency error back to zero and to keep the net tie-line power flow at its scheduled value.

The Area Control Error, or ACE, combines the tie-line power flow deviation from its scheduled value with a frequency bias term. In each area, ACE is a linear combination of tie-line error and frequency error. Under load-frequency control, the change in reference power setting for each turbine-governor is proportional to the integral of ACE. This integral action helps drive both the frequency error and the tie-line power error to zero.

The frequency bias constant and the integrator gain affect how the system responds after a load change. The frequency bias should be high enough to give good frequency control. Cohn's method suggests setting the frequency bias equal to the area frequency response characteristic for satisfactory performance. The integrator gain should not be too high, or the system can become unstable.

Automatic generation control works with load-frequency control to support economic dispatch goals. It adjusts turbine-governor reference power settings so each generator output matches the values chosen by the economic dispatch program. These output values are updated at intervals, which helps keep power system operation efficient and stable.

Load-frequency control in power grids

the swing equation

Generator Rotor Motion and the Swing Equation

Generator rotor motion is described by the Swing Equation in power system dynamics. It is used to study generating units such as three-phase synchronous generators. The equation comes from Newton’s second law applied to the generator rotor. It links inertia, angular acceleration, and the balance between mechanical and electrical torques. In steady-state operation, the mechanical torque supplied to the generator is equal to the electrical torque produced by the generator. When these torques...

simplified synchronous machine model

Transient Stability in Synchronous Generators

The synchronous machine model helps students analyze transient stability in power systems. It represents a synchronous generator under balanced three-phase positive-sequence conditions. The model assumes constant excitation and ignores losses and saturation. These simplifications make it easier to study how a generator behaves during a disturbance. In this setup, the generator is connected to a network of transmission lines, transformers, loads, and other machines. That larger system is often...

multimachine stability

Power-System Stability in Multi-Machine Networks

Power-system stability in multi-machine networks focuses on how several synchronous machines behave as they stay connected to an N-bus power system. The analysis solves the swing equations for the machines and tracks how the network responds when conditions change. It is used to study transient stability, which is the system’s ability to stay in step after a disturbance. The network is written with nodal equations that link bus voltages, machine voltages, and machine currents. In this model, V...

wind turbine machine models

Wind Turbine Types and Generator Control

Wind turbine machine models are used to study how wind turbines behave in transient stability analysis. In this setting, induction machines and synchronous machines are the main model types. Induction machines are common because they are simple and reliable. Induction machines work through the rotating magnetic field made by the stator and rotor. A key term is slip, which is the difference between synchronous speed and rotor speed relative to synchronous speed. Slip is zero at synchronous...

generator voltage control

Voltage Regulation in Generators and Wind Turbines

Generator voltage regulation helps keep synchronous generators and wind turbines working stably. Older systems use a DC generator driven by the rotor to supply DC power to the rotor field winding. That power is passed through slip rings and brushes. Newer systems use static exciters or brushless exciters. A static exciter rectifies AC power from the generator terminals and sends DC power directly to the rotor. A brushless exciter uses an inverted synchronous generator, takes AC power from...

turbine-governor control

How Turbine Governors Stabilize Power Output

Turbine-governor control helps keep generator frequency and rotor speed stable when electrical load changes. It does this by matching turbine mechanical power with the power demand on the system. In a power grid, that balance is important for steady operation. Turbine-generator units also store kinetic energy because their parts are rotating. When load increases, that stored energy is released to help meet the demand. At first, electrical torque rises while mechanical torque stays nearly...

load-frequency control

Load-frequency control keeps a power grid stable when electrical demand changes. It helps keep system frequency and power flow within acceptable limits. Turbine-governor control reduces rotor speed changes after a load shift, but a steady-state frequency error can still remain when the turbine-governor reference setting does not change. In an interconnected power system, each area agrees to export or import a scheduled amount of power through tie-lines, which are the transmission lines that...

key terms and concepts

Explore how load-frequency control restores grid frequency, manages tie-line power flow, and uses ACE, frequency bias, and integral action to stabilize interconnected power systems.

Load-frequency control in power grids | JoVE K12

JoVE Core Elektrik Mühendisliği, devre analizi teknikleriyle birlikte elektrik devrelerinin temel kavramlarını kapsayan, anlaşılması kolay animasyonlu videolar sunar. Operasyonel amplifikatörler ve devre dönüşümü kavramlarını kullanarak birinci dereceden ve ikinci dereceden devreleri içerir. Pratik tasarım örneklerinin ve gerçek dünya uygulamalarının bilim insanlarınca hazırlanan videolar aracılığıyla dahil edilmesi, karmaşık kavramları erişilebilir hale getirerek önemli bir eğitim değeri katmaktadır.

electrical engineering

Load-frequency control in power grids

Description

Transcript

Tags