Turbine Frequency Governor Test Calculations in Real Time

Abstract

This thesis work is made for VEO Oy in Vasa, Finland, for the Hydro Power automation team. The thesis is about making a test program that is used to see if the turbine governor passes the Frequency Containment Reserve tests in real time.

The European Network of Transmission System Operators for Electricity (ENTSO-E) has introduced new rules to test the generators involved in their frequency support to ensure the correct setting of the control system and its ability to operate in the event of a fault in the power grid. The test consists of several smaller tests, all of which must be approved to ensure that the system works flawlessly during operation. The purpose of the work is to speed up the testing and commissioning time at the hydro power plants, and to faster see if the governor has the right parameters or if they need to be changed.

The theoretical part of the work discusses central aspects in the work, such as hydro power plants, Frequency support and PLC programming.

In the end of the thesis there is an Excel table that shows the FCR Bode vectors and performance circles, and an PLC program that calculates some values and transfers it to an SQL-database which then can be downloaded and inserted to a TSO application to verify the data.

Detta examensarbete är gjort åt VEO Oy i Vasa, Finland, för Hydro Power automationsteamet. Examensarbetet handlar om att göra ett testprogram som används för att se om turbinregulatorn klarar av Frequency Containment Reserve-testerna i realtid enligt direktiven.

European Network of Transmission System Operators for Electricity (ENTSO-E) har infört nya regler för att testa de generatorer som är involverade i deras frekvensstöd. Detta för att säkerställa korrekt inställning av styrsystemet och dess förmåga att fungera i händelse av ett fel i elnätet. Testet består av flera mindre tester som alla ska vara godkända för att säkerställa att systemet fungerar felfritt under drift. Syftet med arbetet är att påskynda provnings- och driftsättningstiden vid vattenkraftverken och att snabbare se om regulatorn har rätt parametrar eller om de behöver ändras.

Den teoretiska delen av arbetet presenteras centrala aspekter i arbetet, såsom vattenkraftverk, frekvensstöd och PLC-programmering.

I resultatdelen av examensarbetet presenteras en Excel-tabell som visar FCR Bode-vektorer och prestandacirklar samt hur den används, och hur ett PLC-program beräknar några värden och överför det till en SQL-databas, samt hur man hämtar data från SQL-databasen och infogar den i TSO-applikationen för att verifiera uppgifterna.

Tämä opinnäytetyö on tehty VEO Oy:lle Vaasassa, Hydro Power-automaatiotiimille. Opinnäytetyössä tehdään testiohjelma, jonka avulla nähdään, läpäiseekö turbiinin säädin reaaliajassa Frequency Containment Reserve-testit.

European Network of Transmission System Operators for Electricity (ENTSO-E) on ottanut käyttöön uudet säännöt testatakseen niiden taajuustukeen osallistuvia generaattoreita, jotta varmistetaan ohjausjärjestelmän oikea asetus ja sen toimintakyky sähkövian sattuessa sähköverkossa. Testi koostuu useista pienemmistä testeistä, jotka kaikki on hyväksyttävä, jotta varmistetaan, että järjestelmä toimii vaivattomasti käytön aikana. Työn tarkoituksena on nopeuttaa vesivoimalaitosten testaus- ja käyttöönottoaikaa sekä nähdä nopeammin, onko säätimellä oikeat parametrit vai onko niitä muutettava.

Työn teoreettisessa osassa käsitellään työn keskeisiä näkökohtia, kuten vesivoimalaitoksia, taajuustukea ja PLC-ohjelmointia.

Opinnäytetyön lopussa käydään läpi Excel-taulukko, joka näyttää FCR Bode -vektorit ja suoritusympyrät, sekä miten PLC-ohjelma laskee joitakin arvoja ja siirtää ne SQL-tietokantaan, ja miten voidaan sitten ladata ja liittää TSO-sovellukseen ja varmistaa tiedot.