La fila della rete elettrica della Serbia, Kosovo ritarda gli orologi europei. Perché?

Secondo questo articolo (e molti altri pubblicati oggi sullo stesso argomento), il bilancio netto della produzione di energia elettrica del Kosovo è diminuito nelle ultime settimane.
Ciò ha portato a una piccola deviazione della frequenza della rete europea (da 50Hz a 49.996Hz). A sua volta, questa deviazione di frequenza ha comportato la mancata sincronizzazione di alcuni orologi elettrici (come quelli dei forni) (fino a 6 minuti da gennaio).

• Come può una diminuzione della produzione di elettricità portare a una diminuzione della frequenza sulla rete a lungo termine ? La frequenza non è un parametro controllato dalla centrale alla fine della giornata?
• Se la perdita di energia da alcuni paesi provoca una deviazione di frequenza, non dovremmo anche osservare altri impatti, come una caduta della tensione di uscita? Questo significa che abbiamo anche sperimentato un calo di tensione per settimane qui in Europa?
• Perché alcuni dispositivi elettrici utilizzano direttamente la frequenza di rete per sincronizzare i loro orologi, anziché una tecnologia a cristalli di quarzo? Ciò significa che lo stesso forno ha bisogno di due firmware diversi per i paesi con frequenze di rete elettrica diverse, mentre, con un cristallo (che dovrebbe essere comunque necessario per far funzionare tutti i circuiti integrati), lo stesso dispositivo funzionerebbe senza modifiche ovunque.

In che modo una diminuzione della produzione di elettricità può portare a una diminuzione della frequenza sulla rete a lungo termine? La frequenza non è un parametro controllato dalla centrale alla fine della giornata?

Risposta precedente: perché i generatori devono ruotare a una frequenza più lenta se la domanda supera l'offerta?

Se la perdita di energia da alcuni paesi provoca una deviazione di frequenza, non dovremmo anche osservare altri impatti, come una caduta della tensione di uscita? Questo significa che abbiamo anche sperimentato un calo di tensione per settimane qui in Europa?

la riduzione della frequenza è il mezzo principale per regolare, non la tensione. Sì, vedrai alcune variazioni di ampiezza (inviluppo).

Perché alcuni dispositivi elettrici utilizzano direttamente la frequenza di rete per sincronizzare i loro orologi, anziché una tecnologia a cristalli di quarzo? Ciò significa che lo stesso forno ha bisogno di 2 firmware diversi per i paesi con frequenze di rete elettriche diverse, mentre, con un cristallo (che dovrebbe essere comunque necessario per far funzionare tutti i circuiti integrati), lo stesso dispositivo funzionerebbe senza modifiche ovunque.

Veniamo ora alla domanda pertinente:

No, questi non avranno firmware come pensi. Inoltre, non è possibile vendere al 100% lo stesso forno in paesi con frequenze di rete diverse, poiché i paesi a 60 Hz tendono a utilizzare tensioni di rete diverse.

Questi circuiti di controllo dell'orologio assomigliano più a rivelatori a zero crossing (ovvero un comparatore molto minimale con un cappuccio su un ingresso, alimentato direttamente dalla linea di alimentazione, molto probabilmente attraverso un partitore di tensione resistivo) e contatori, che alimentano un orologio dedicato molto minimalista CIRCUITO INTEGRATO. Stiamo parlando di bassa tecnologia qui. Cose prodotte in milioni di persone in cui l'uso di un ASIC vecchio di decenni è più economico rispetto all'utilizzo di un quarzo + microcontrollore.

Inoltre, nota che con una quantità minima di complessità aggiuntiva (un filtro RC) sarebbe relativamente facile capire se stai funzionando su nominalmente 50 Hz o 60 Hz, quindi nemmeno il tuo "deve essere diverso per diverse reti" l'argomento funziona!

Dalla articolo di Reuter riferimento:

SARAJEVO, 7 marzo (Reuters) - La lobby della rete elettrica europea ENTSO-E ha esortato la Serbia e il Kosovo a risolvere urgentemente una disputa sulla loro rete elettrica, che ha colpito la più ampia rete europea, causando la perdita di tempo di alcuni orologi digitali nel continente.

Figura 1. Il comitato operativo del sistema ENTSO-E ha 5 gruppi regionali permanenti basati sulle aree sincrone (Europa continentale, Nordico, Baltico, Gran Bretagna e Irlanda-Irlanda del Nord) e 2 gruppi regionali volontari (Europa settentrionale e sistemi isolati) . Fonte: ENTSO-E .

La rete europea condivide il potere oltre i confini. Le reti CA devono essere sincronizzate al 100% se si utilizzano connessioni CA. La Gran Bretagna e l'Irlanda, ad esempio, sono collegate alla rete europea da interconnessioni DC in modo che ciascuna rete di nazioni possa funzionare in modo asincrono con il resto dell'Europa, condividendo al contempo il potere.

La rete condivisa dalla Serbia e dalla sua ex provincia del Kosovo è collegata alla rete elettrica sincronizzata ad alta tensione in Europa.

Come spiegato sopra.

ENTSO-E, che rappresenta gli operatori europei di trasmissione dell'elettricità, ha affermato che la rete continentale ha perso 113 gigawattora (GWh) di energia da metà gennaio perché il Kosovo ha consumato più elettricità di quanta ne generi. La Serbia, che è responsabile del bilanciamento della rete del Kosovo, non è riuscita a farlo, ha affermato ENTSO-E.

L'energia non è andata persa. Non è mai stato prodotto.

Secondo NetzFrequenzMessung.de (si potrebbe desiderare di tradurre) il deficit di 113 GWh è in media di circa 80 MW continui su una capacità totale di 60 GW. Questo è uno 0,13%. La cosa spaventosa è che in realtà siamo al massimo e non riusciamo a trovare un ulteriore 0,13%!

La perdita [sic] di energia aveva fatto sì che gli orologi elettrici guidati dalla frequenza del sistema di alimentazione, piuttosto che da un cristallo di quarzo, restassero indietro di quasi sei minuti, ha affermato ENTSO-E.

"Steered" è probabilmente un errore di traduzione. "Regolamentato" sarebbe meglio.

Molti orologi digitali, come quelli nelle sveglie e nei forni o nelle microonde, utilizzano la frequenza della rete elettrica per mantenere il tempo. Il problema emerge quando la frequenza diminuisce per un periodo di tempo prolungato.

Figura 2. Un commutatore elettromeccanico dello stile popolare tra le società di servizi.

Anche gli orologi analogici e motorizzati. L'orologio diurno / notturno sul mio contatore elettrico ha> 40 anni e ha un orologio alimentato da rete con un UPS a carica automatica che lo mantiene OK durante le interruzioni di corrente!

ENTSO-E ha affermato che la frequenza della rete europea si è spostata dal suo standard da 50 Hertz (Hz) a 49.996 Hz da metà gennaio, causando 113 gigawattora (GWh) [sic] di energia persa, anche se sembrava essere tornata alla normalità martedì.

La frequenza non viene mantenuta costante al terzo decimale per mesi e mesi. Potrebbe essere una cifra media. Ecco i dati degli ultimi cinque minuti:

Figura 3. Si noti che la deviazione di frequenza sarà molto più ampia per un periodo di tempo più lungo. Fonte: MainsFrequency.com .

Figura 4. La deviazione del tempo di rete è aumentata da -100 sa -350 s in tre settimane. Fonte: MainsFrequency.com .

Figura 5. [WOW!] Nella nostra precedente operazione di misurazione (luglio 2011-2017), si sono verificate deviazioni del tempo di rete di ± 160 secondi (giugno 2013). Ma dal 3 gennaio 2018, la deviazione del tempo di rete è in costante diminuzione. La modifica del setpoint per la potenza di controllo secondaria il 15 gennaio da 50.000 Hz a 50.010 Hz non è stata ancora in grado di ridurre il tempo di rete. Fonte: MainsFrequency.com .

L'alimentazione del controllo secondario viene attivata quando il sistema è interessato per più di 30 secondi o si presume che il sistema sarà interessato per un periodo superiore a 30 secondi. Prima di questo, le deviazioni nel sistema sono coperte solo attraverso il controllo primario. Fonte: APG.at .

"La deviazione si è fermata ieri dopo che il Kosovo ha fatto alcuni passi, ma ci vorrà del tempo per riportare il sistema alla normalità", ha detto a Reuters la portavoce dell'ENSTS-E Susanne Nies. Ha detto che il rischio potrebbe rimanere se non ci fosse una soluzione politica al problema.

Se iniziano a generare e si immettono nella griglia, accelera.

La disputa politica si concentra principalmente su questioni normative e una riga tra Serbia e Kosovo sulla rete operativa. È ulteriormente complicato dal fatto che Belgrado non riconosce ancora il Kosovo.

"Cercheremo di risolvere gli aspetti tecnici entro la fine di questa settimana, ma alla domanda su chi compenserà questa perdita deve essere data una risposta", ha detto Nies.

Questo non ha alcun senso per me. Il flusso di energia viene misurato e fatturato di conseguenza. Ogni paese paga per le proprie importazioni.

ENTSO-E ha esortato i governi e i decisori politici europei ad agire rapidamente e ad esercitare pressioni sul Kosovo e sulla Serbia per risolvere il problema, il che ostacola anche l'integrazione del mercato energetico dei Balcani occidentali richiesta dall'Unione europea.

"Queste azioni devono affrontare il lato politico di questo problema", ha affermato ENTSO-E in una nota. Gli operatori di rete in Serbia e Kosovo non sono stati immediatamente disponibili per commentare.

Il Kosovo è stato separato dalla Serbia nel 2008. Entrambi gli Stati vogliono aderire all'Unione europea, ma Bruxelles afferma che devono normalizzare le relazioni per stringere legami più stretti con il blocco.

La Serbia e il Kosovo hanno firmato un accordo sulla gestione della loro rete elettrica nel 2015. Tuttavia, non è stato ancora implementato in quanto non riescono ad accordarsi sulla distribuzione di energia in Kosovo tra dichiarazioni contrastanti sulla proprietà della rete, costruite quando facevano entrambi parte della Jugoslavia. (Scritto da Maja Zuvela; Montaggio di Susan Fenton)

Immagino che nessuno dei precedenti sia ingegnere elettrico.

Rispondere alle domande:

1. In che modo una diminuzione della produzione di elettricità può portare a una diminuzione della frequenza sulla rete a lungo termine? La frequenza non è un parametro controllato dalla centrale alla fine della giornata?

Se la domanda si sta avvicinando alla capacità di picco, allora dobbiamo lasciar cadere la tensione o la frequenza se vogliamo evitare di disconnettere i clienti. La caduta della tensione causerà problemi con determinati carichi e deve essere evitata.

L'articolo di Reuter non spiega perché la frequenza media del sistema è stata bassa per così tanto tempo. Può solo essere che non sia stato in grado di correre sopra i 50 Hz per un tempo sufficiente a raggiungerlo. L'off-peak sembra il tempo per farlo ma ci sarà un limite superiore sulla deviazione di frequenza - circa 50,5 Hz (ma non ho un numero definito).

2. Se la perdita di energia da alcuni paesi provoca una deviazione di frequenza, non dovremmo anche osservare altri impatti, come una caduta della tensione di uscita? Questo significa che abbiamo anche sperimentato un calo di tensione per settimane qui in Europa?

No, riduciamo la frequenza per evitare la caduta di tensione.

3. Perché alcuni dispositivi elettrici utilizzano direttamente la frequenza di rete per sincronizzare i loro orologi, anziché una tecnologia a cristalli di quarzo?

Non sincronizzano gli orologi nel senso di regolare o correggere l'ora. Mantengono la sincronizzazione mantenendo la frequenza media esattamente a 50 Hz. Uno dei motivi di ciò sono i milioni di orologi elettromeccanici in servizio. Questi sono incredibilmente affidabili, non richiedono batterie e fanno il lavoro. Perché sostituirli?

Ciò significa che lo stesso forno ha bisogno di 2 firmware diversi per i paesi con frequenze di rete elettriche diverse, mentre, con un cristallo (che dovrebbe essere comunque necessario per far funzionare tutti i circuiti integrati), lo stesso dispositivo funzionerebbe senza modifiche ovunque.

I cristalli andranno alla deriva e sono necessarie ulteriori complicazioni dell'orologio in tempo reale con il backup della batteria. I servizi elettrici funzionano su tempistiche da 20 a 50 anni. Quanto pensi che dureranno i condensatori elettrolitici nel tuo orologio digitale?

link:

• Mappa del sistema di trasmissione ENTSO-E .
• Domande frequenti ENTSO-E in materia.

Altri bit interessanti:

Questa deviazione del tempo della griglia è costantemente bilanciata. Se la deviazione del tempo è superiore a venti secondi, la frequenza viene corretta nella griglia. Per bilanciare nuovamente la deviazione del tempo, la frequenza altrimenti consueta di 50 Hz (Europa) viene modificata come segue:

49.990 Hz, se il tempo della griglia è in esecuzione prima dell'ora UTC

50,010 Hz, se il tempo della griglia è in ritardo rispetto all'ora UTC

Fonte: SwissGrid .

Nel frattempo il 08-03-2018:

NTSO-E ha ora confermato con i TSO serbi e kosovari, rispettivamente EMS e KOSTT, che le deviazioni che hanno influenzato la frequenza media nell'area sincrona dell'Europa continentale sono cessate.

Questo è un primo passo nella risoluzione del problema. Il secondo passo è ora quello di sviluppare un piano per restituire l'energia mancante al sistema e riportare la situazione alla normalità.

Fonte: ENTSO-E .

Hmmm! Si riferiscono ad esso come "energia mancante".

Come può una diminuzione della produzione di elettricità portare a una diminuzione della frequenza sulla rete a lungo termine? La frequenza non è un parametro controllato dalla centrale alla fine della giornata?

Puoi pensare alla rete elettrica come a un gigantesco meccanismo. I motori a induzione sono come cinghie che possono scivolare un po '. I motori e i generatori sincroni sono come ingranaggi che non possono slittare.

A breve termine, la frequenza viene utilizzata per regolare il flusso di energia in entrata e in uscita dalla rete. Se la rete è sovraccarica, inizierà a rallentare e i generatori convenzionali aumenteranno la loro potenza per compensare. Allo stesso modo se la griglia è sottocaricata aumenterà leggermente la velocità e i generatori si arresteranno.

Alla fine se la frequenza della griglia diventa troppo bassa, la griglia inizierà a cadere carichi per evitare un crollo completo.

Quando la frequenza di rete scende al di sotto del valore nominale, il controllo centrale dovrebbe comandare ad alcune centrali elettriche di aumentare il loro set point di potenza in modo che la rete torni alla sua frequenza nominale. Le centrali elettriche dovranno essere pagate per aumentare i loro setpoint.

Sembra che le questioni politiche si risolvano intorno a chi dovrebbe pagare le centrali elettriche per aumentare i loro setpoint. Se nessuno paga, la frequenza di rete rimane ridotta (e tutte le centrali convenzionali finiscono per generare un po 'più di quanto fossero contratte per generare).

Per rispondere al "Perché non al quarzo?" domanda:

I cristalli sono in realtà piuttosto terribili anche per il cronometraggio a breve termine. Un bel cristallo su Digi-Key avrà in genere una precisione di circa 20 ppm.

Ma probabilmente non avrai un bel cristallo. I bei cristalli non vendono prodotti di consumo. Ad esempio, il cristallo nel mio orologio da polso è veloce a circa 66 ppm:

Quindi dopo 12 giorni l'orologio è spento di 1 minuto. Dopo un mese è spento di circa 2,5 minuti. 5-10 minuti (2-4 mesi) sono sufficienti per iniziare a causare problemi. E questo non include la deriva della temperatura.

La frequenza della linea di alimentazione potrebbe non essere più precisa su una scala temporale di secondi o minuti, ma il numero di cicli al giorno è generalmente ben controllato. Ecco perché le questioni relative alla rete europea hanno fatto notizia.

Perché alcuni dispositivi elettrici utilizzano direttamente la frequenza di rete per sincronizzare i loro orologi, anziché una tecnologia a cristalli di quarzo? Ciò significa che lo stesso forno ha bisogno di due firmware diversi per i paesi con frequenze di rete elettrica diverse, mentre, con un cristallo (che dovrebbe essere comunque necessario per far funzionare tutti i circuiti integrati), lo stesso dispositivo funzionerebbe senza modifiche ovunque.

Perché è più economico e affidabile (anche più preciso?) Del cristallo di quarzo. E in particolare l'intero continente europeo funziona sulla stessa rete elettrica. Quindi puoi vendere il tuo forno a quel numero totale di clienti. Per altri paesi i produttori farebbero comunque versioni diverse. Non ci sono molti articoli venduti ovunque (in tutti i paesi) esattamente uguali.