Automatyka w hydroelektrowniach

Także na potrzeby tytułowych instalacji energetyki odnawialnej oferowane są rozwiązania w zakresie pomiarów oraz sterowania. Przykładowo asortyment dostawców dedykowany sekcji generacji energii elektrycznej i podłączenia hydroelektrowni do publicznej sieci energetycznej obejmuje systemy automatyki w zakresie zadań: wzbudzania, zabezpieczenia, synchronizacji i sterowania turbiną.

Jeżeli chodzi o te ostatnie, to podstawowa funkcja regulatora turbiny hydraulicznej to jej rozruch i regulowanie oraz utrzymanie jej prędkości zapewniającej synchronizację z siecią energetyczną – zadaniem sterownika jest więc utrzymywanie częstotliwości systemu po synchronizacji przez dostosowywanie mocy turbiny do zmiennego obciążenia. W odpowiedzi na odchyłkę częstotliwości regulator w planowy sposób może również współdzielić zmiany obciążenia z innymi turbinami. Zadaniem sterownika jest ponadto regulowanie pracy turbiny zgodnie z nastawami operatora lub poleceniami z systemu nadrzędnego. Odpowiada też za zatrzymanie zespołu w razie jego normalnego lub awaryjnego wyłączenia. Standardowo jest to realizowane w ramach systemu ze sprzężeniem zwrotnym, w którym mierzone są prędkość i moc jednostki wytwórczej lub poziom wody albo przepływ, a wyniki pomiarów są zestawiane z nastawami, w celu wyregulowania elementów wykonawczych. Przykładami takich są: wzmacniacze elektrohydrauliczne, zawory sterujące, serwosilniki.

Za co odpowiada AVR?

Z kolei układy wzbudzenia generatora synchronicznego umożliwiają zasilenie sieci energetycznej energią wytworzoną przez silnik (turbinę) elektrowni wodnej. Są projektowane jako statyczne z bezpośrednimi połączeniami z uzwojeniami wirnika albo jako wzbudnice bezszczotkowe. Decyzja o tym, jaki typ układu wzbudzenia wybrać, jest uwarunkowana oczekiwaniami w zakresie niezawodności, opłacalności oraz wymagań operacyjnych sieci.

Podstawowym zadaniem układu wzbudzenia jest utrzymywanie stabilnego napięcia na zaciskach generatora synchronicznego w stanie stacjonarnym, jak i w czasie zdarzeń przejściowych, za co odpowiedzialny jest regulator AVR (Automated Voltage Regulator). Częścią oferowanych rozwiązań są także regulatory do sterowania mocą bierną i współczynnikami mocy oraz ograniczniki utrzymujące generator synchroniczny w bezpiecznym zakresie roboczym przez cały czas. Można także włączyć różne funkcje stabilizujące. Oprócz tego układ wzbudzenia jest sprzętowo zabezpieczany przed błędami z przyczyn zewnętrznych i wewnętrznymi. Standardowo układ wzbudzenia jest też wyposażony w interfejsy do komunikowania się z nadrzędnym systemem sterowania hydroelektrownią. Lokalnie natomiast konfigurowanie i nadzorowanie jego pracy umożliwiają panele sterownicze.

Monika Jaworowska