Frequency Control - Part V

Frequency Control (mode 1): Primary Control (governor-free)

Prekondisi:

Sistem daya berada pada kondisi steady state S0, keadaan ini ditunjukkan oleh gambar 11 dengan deskripsi:

-   daya yang dibangkitkan oleh pusat pembangkit memiliki karakteristik P_{G_a}

-   daya yang dikonsumsi oleh pusat beban memiliki karakteristik P_{L_a}

-   titik kerja sistem ini ada di titik 0

-   frekuensi sistem setimbang, berada pada kondisi nominal f₀ dengan daya nominal adalah P₀

- Besaran daya yang dibangkitkan oleh pusat pembangkit P_G0 sama dengan daya yang dikonsumsi pusat beban P_L0; rugi transmisi diabaikan

Kondisi perubahan beban dan frequency control:

Pada saat beroperasi di titik 0, tiba-tiba beban mengalami kenaikan sebesar ΔP_L. Maka, sesaat kemudian frequency control akan bekerja sesuai gambar 12 (untuk step 1-3) dan gambar 13 (untuk step 4 dan seterusnya) dengan tahapan komplit sebagai berikut. 

1. Sistem bekerja steady state di titik 0. Setpoint daya pembangkitan adalah P_G0 dan sistem bekerja di frekuensi f₀

2. Beban elektrik mengalami kenaikan sebesar ΔP_L

3. Dengan demikian karakteristik beban berubah menjadi P_{L_b}; sedangkan karakteristik daya pembangkitan tetap P_{G_a}

4. Terjadi ketidak-seimbangan daya (power mismatch); dimana beban listrik sebesar P₂ sedangkan daya pembangkitan sebesar P₀

5. Power mismatch sebesar ΔP_L ini akan direspon (metode kompensasi) oleh sistem melalui dua aksi; yaitu:

a. Turbine menaikkan suplai daya P_M (yang artinya daya keluaran pembangkit P_G juga akan mengalami kenaikan sebesar ΔP_G). Besarnya ΔP_G adalah sesuai prosentase speed-droop dan nominal power

b. Beban yang sensitive terhadap frekuensi akan mengurangi konsumsinya sebesar ΔP_D.

6. Daya akumulasi dari 5a dan 5b menyebabkan sistem beroperasi di titik kerja baru yaitu titik 1

7. Sistem bekerja steady state dengan frekuensi f₁, daya terbangkit sebesar P₁ dan daya beban sebesar sebesar P₂. Artinya, daya yang dibangkitkan sebanding dengan daya beban (P₂); namun frekuensi baru mengalami deviasi sebesar Δf_ss.

Kita tahu bahwa hingga step 7; turbin governor melakukan aksi frequency control sementara setpoint daya pembangkitan masih konstan di P_G0. Manuver turbin governor untuk melakukan aksi frequency control dimana setpoint daya pembangkitan dipertahankan konstan disebut Primary Control.

8. Untuk mencapai posisi kerja yang benar (posisi 2: daya sebesar P₂ dan f₀); maka dibutuhkan aksi tambahan yang akan dibahas di part 6.

Contoh kasus:

Suatu sistem daya dengan daya terpasang 1500MW dibebani sebesar 1250MW dan speed droop 5%. Jika sistem berada pada keadaan steady state 50Hz dan kemudian beban sebesar 100MW trip, tentukan frekuensi steady state yang baru jika load damping sebesar 1.5.

Solusi:

Beban awal P₀ = 1250MW

Spinning reserve : 250MW

Daya baru P₁ = 1250-100=1150MW

·      Konstanta damping load:

D = (1.5/100 * 1150) *(100/50) = 34.5 MW/Hz

·      Komponen regulasi (droop 5%)

1/R = 1150 : (5/100 * 50) = 460 MW/Hz

·      Stiffness

β=1/R + D = 460 + 34.5 = 494.5 MW/Hz

·      Kenaikan frekuensi steady state

Δf_ss = -P_L/ (β) = - (-100)/494.5 = 0.202 Hz

 to be continued to part VI

Malang, 20 Jan 2015 15:31