Řízení výkonu NPA R04 – uživatelská příručka

Platí pro verzi NPA R04: 2.13.beta20 · Vytvořeno: 2026-06-17

Tento dokument vysvětluje, jak jednotka NPA R04 řídí činný výkon výrobny: jak se nastavují rozpadová místa, jak se zadávají povely a omezení a jak se ladí regulátory. Na konci jsou praktické příklady s grafy – včetně přesného doregulování na procenta, řízení měničů s velkým dopravním zpožděním a ukázky, kdy regulátor začne kmitat.

Tato příručka popisuje regulaci činného výkonu (modul NRegulation2). Řízení BESS, cos φ a jalového výkonu sem nepatří – mají samostatné dokumenty (BESS viz bess.md, cos φ a jalový výkon samostatně).

Obsah

1. Jak řízení funguje (přehled)
2. Nastavení rozpadového místa
3. Povely a omezení
4. Nastavení regulátorů
5. Příklady s grafy
6. Postup ladění (cookbook)

1. Jak řízení funguje (přehled)

Regulační smyčka běží každých 500 ms (NRegulation2::Loop). V každém kroku:

  POVELY / OMEZENÍ                  ZPĚTNÁ VAZBA
  - povel P0..P4 (DŘ)  -> pomalá    měření výkonu
  - přetoky do DS      -> rychlá    výrobny
  - spotové ceny, SoP                   |
        |                               |
        v                               |
  [ Suma požadovaný výkon ] <-----------+
    vyber přísnější (rychlá / pomalá)
        |
        v
  [ PI regulátor  reg1 / reg2 ]
        |
        v
  [ rozpad do míst podle priority ]
    Spojitá: pošle přesné %
    Px:      vybere nejvyšší stupeň P0..P4
        |
        v
  [ zařízení / měniče ]

• Požadovaný výkon se počítá ze dvou větví:
  • pomalý – z povelu distribuce P0..P4 (= PowerLimit v %),
  • rychlý – z omezení přetoku do sítě (povolený přetok, SoP rezervovaný výkon, spotové ceny).
• Regulátor použije tu přísnější větev: je-li rychlý požadavek ≤ pomalý, řídí rychlý regulátor přetoků (reg2), jinak pomalý regulátor povelů (reg1).
• Výsledné procento se rozdělí do rozpadových míst podle priority a podle toho, zda místo umí spojité řízení nebo jen stupňové povely Px.

Rychlá orientace v menu

Veškeré nastavení se dělá ve webovém rozhraní jednotky (horní menu). Kde co najdete:

Editovat hodnoty placených funkcí (včetně konstant regulátorů) může jen účet s vyšším oprávněním; běžný uživatel je vidí jen ke čtení.

2. Nastavení rozpadového místa

Menu: Rozpadová místa → klikněte na konkrétní místo → tlačítko editace.

2.1 Základní údaje

Maximální výkon místa pro regulaci = min(lo_Power, lo_insPower) (když je lo_insPower zadán), jinak lo_Power. Procenta se vždy počítají z tohoto maxima.

2.2 Způsob regulace zařízení (lo_regDev)

Toto je klíčové rozhodnutí podle toho, co zařízení v daném místě umí:

Px = „jen pro zařízení, která neumožňují plynulé řízení". Místo plynulého procenta se používá 5 pevných stupňů P0…P4 (viz dále). Regulátor nikdy nenastaví procento „mezi" stupni – sníží se na nejbližší nižší nebo rovný stupeň, aby nedošlo k překročení limitu.

2.3 Mapování povelů Px na procenta (lo_rgP0…lo_rgP4)

Distribuce posílá povelové úrovně P0…P4. Pro každou úroveň se v místě nastaví, na kolik procent výkonu se má místo omezit:

Globální výchozí hodnoty z továrního nastavení se zobrazují vedle (fs_rgP0…fs_rgP4). Tlačítkem Nastavit u každého stupně lze povel ručně otestovat (setlocationlevelp). Pole Manuální nastavení výkonu (lo_rgGlobal, povel „Px") nastaví místo ručně na zadané % (setlocationpower).

2.4 Priorita vypínání (lo_regPwrPriority)

Když je nutné omezit výkon, místa se obsluhují podle priority (0 = nejvyšší přednost zůstat v provozu):

• Zapíná se od nejnižšího čísla, vypíná se od nejvyššího.
• Místo s nižším číslem priority dostane výkon dřív a vypíná se jako poslední.
• Místo s vyšším číslem se omezuje/vypíná jako první.
• Místa se stejnou prioritou a stejným lo_regDev tvoří skupinu regulovanou společně; spojitá místa se v rámci stejné priority řadí za stupňová (Px).

2.5 Řízení externím PLC přes Modbus (lo_regExtPLC)

Z lokálního požadavku a hodnoty od PLC se vždy bere přísnější (nižší) hodnota.

3. Povely a omezení

Menu: Nastavení výrobny (spotové ceny jsou dole v Nastavení placených funkcí).

Zdroje požadovaného výkonu:

3.0 SoP – Celkový instalovaný výkon

Jak se hodnota počítá nyní: pole je v menu zablokované (disabled) a nezadává se ručně. Hodnota se dopočítává v C++ a neukládá jako součet „Instalovaný výkon" (lo_insPower) všech rozpadových míst (s fallbackem na lo_Power, pokud je lo_insPower = 0).

Změna od verze 2.13.beta18 (2026-06-11). Dříve šlo o ručně editovatelnou položku: uživatel zadával celkový instalovaný výkon do pole a hodnota se ukládala do configu pod klíčem fs_sopTotalPwr. Regulace ji ale nikdy nečetla – pro výpočty vždy používala GetInstalovanyVykon() (součet lo_insPower), takže ručně zadaná hodnota mohla být s realitou nekonzistentní. Od beta18 je pole jen ke čtení a ukládaný klíč fs_sopTotalPwr se navíc při načtení configu z configu maže (hodnota se vždy dopočítá), aby v něm nezůstávala zastaralá ručně zadaná data.

3.1 Povely distribučního dispečinku (DŘ)

Povel chodí z dispečinku po sběrnici/Modbusu, v menu se nezadává. Mapování úrovní na % se nastavuje u jednotlivých míst (viz 2.3).

• Povel P0…P4 → PowerLimit v % → pomalý požadovaný výkon = PowerLimit% × instalovaný výkon.
• Mapování úrovně na % řeší každé místo přes lo_rgP0…4 (viz 2.3).

3.2 Omezení přetoku do sítě

Menu: Nastavení výrobny → Nastavení hodnot omezení činného výkonu výrobny a SoP.

Přetok = záporná spotřeba na hlavním elektroměru (TML). Regulátor drží přetok na/pod povolenou hodnotou → rychlá větev.

3.3 Spotové ceny

Menu: Nastavení výrobny → Nastavení placených funkcí (SPOT ceny).

Při nevýhodné výkupní ceně se přetok omezí (nebo se při záporných cenách výkon stáhne na 0 – „vyplatí se i mařit"). Bere se vždy přísnější z nastaveného přetoku a přetoku podle cen.

Jalový výkon / cos φ a BESS mají vlastní regulátory (reg3, reg4) a jsou popsány v samostatných dokumentech (BESS viz bess.md). V této příručce je neřešíme.

4. Nastavení regulátorů

Menu: Nastavení výrobny → dole Nastavení placených funkcí → tabulka Nastavení regulátoru. Konstanty mají u sebe nápovědu (najetím myší na pole). Editace jen pro účet s vyšším oprávněním.

Činný výkon řídí dva PI regulátory (další dva – reg3 pro cos φ a reg4 pro BESS – mají samostatné dokumenty):

4.1 Význam konstant

Každý regulátor má tři konstanty:

• k – proporcionální konstanta (P). Působí okamžitě úměrně regulační odchylce.
  • k = 0 → P složka vyřazena; odchylku koriguje jen integrační složka (nad rámec stále přítomné dopředné vazby na žádanou hodnotu, viz 4.2). Výchozí stav.
  • Malé k (řádově 0,001–0,01) už má silný vliv (odchylka je ve wattech, tj. velká čísla).
  • Příliš velké k → překmity až nestabilita.
• i+ – integrační konstanta pro stoupání (odchylka > 0, tj. měření je pod žádanou hodnotou → výkon roste).
• i- – integrační konstanta pro klesání (odchylka < 0, tj. měření je nad žádanou hodnotou → výkon klesá).
  • Integrační konstanta je časová konstanta: čím menší číslo, tím rychlejší přibližování (jednotky = velmi rychlé, ale hrozí překmit; desítky = pomalé a stabilní).
  • i = 0 → integrační složka vyřazena a integrátor vynulován.

Asymetrie i+ ≠ i- umožňuje např. rychle stáhnout přetok a pomalu najíždět zpět. Výchozí regulátor přetoků má i- = 5 (rychlý pokles) a i+ = 20 (pomalý nárůst).

4.2 Vzorec regulátoru

Regulátory běží v každém kroku (0,5 s). Regulace činného výkonu (reg1, reg2) má tvar s dopřednou vazbou (výstup startuje na žádané hodnotě a PI ji jen koriguje):

odchylka      = žádaná - měřená
integrátor   += odchylka / i+     (když odchylka > 0)
integrátor   += odchylka / i-     (když odchylka < 0)

výstup = žádaná + (žádaná / y_max) * ( k * odchylka + integrátor )

y_max = maximální výkon na fázi (instalovaný výkon / 3).

Důležité vlastnosti:

• Integrátor odstraní trvalou odchylku – akumuluje se, dokud měření ≠ žádaná hodnota. Proto i při k = 0 regulátor dojede přesně na cílovou hodnotu (přesné doregulování).
• Při i+ = i- = 0 je integrace vyřazena, takže výstup = žádaná – na výstup jde přímo procento z povelu a odchylka se vůbec nedoreguluje (okamžitý povel, viz 5.1 B).
• Při žádaná = 0 (vypnutá regulace) a při nulovém měření se integrátor resetuje (jinak by „nafoukl" a po zapnutí způsobil překmit).
• Anti-windup: při saturaci výstupu (na y_min/y_max) se integrátor po fázích zmrazí.

5. Příklady s grafy

Grafy jsou ilustrační (perioda kroku 0,5 s). Žádaná hodnota = 60 %, místo se rozbíhá z 0.

5.1 Přesné doregulování vs. okamžitý povel

Podle nastavení integračních konstant se regulátor chová dvěma zcela odlišnými způsoby. Rozdíl je v tom, zda se vůbec řeší odchylka mezi žádanou a skutečně naměřenou hodnotou.

A) Přesné doregulování (zpětnovazební)

Regulátor sleduje odchylku a integrační složkou ji postupně vynuluje – skutečně naměřený výkon přesně dojede na žádané procento (dorovná i ztráty, derating, nepřesnost měničů). Je o něco pomalejší, protože musí doregulovat.

fs_reg1_k  = 0      (P vyřazeno)
fs_reg1_i+ = 20     (doregulování nahoru)
fs_reg1_i- = 20     (doregulování dolů)

výkon [%]
100|
 80|
 60|..............____________________  <- žádaná 60 % (měřená DOJEDE přesně)
 40|         _.-'
 20|     _.-'
  0|__.-'_____________________________  čas ->
   0   2   4   6   8  10  12  14  16 [s]
   integrátor dorovná odchylku, měřená se ustálí PŘESNĚ na 60 %

B) Okamžitý povel (rychlý, bez doregulování odchylky)

Vyřaď i integrační složku (vše na 0). Pak k·odchylka + integrátor = 0 a podle vzorce platí výstup = žádaná. Na výstup se v prvním kroku ihned přepíše procento z povelu a drží – odchylka se vůbec neřeší (žádná zpětná vazba). Nejrychlejší možná reakce, ale skutečně naměřená hodnota se nedoreguluje (zůstane, jaká vyjde).

fs_reg1_k  = 0      (P vyřazeno)
fs_reg1_i+ = 0      (integrace vyřazena)
fs_reg1_i- = 0      (integrace vyřazena)

výkon [%]
 60|__________________________________  <- výstup = povel 60 % (ihned, drží)
 55|  ........________________________  <- skutečná ~55 %, NEdoreguluje se
 30|  .
  0|_.________________________________  čas ->
   0  0,5  2   4   6   8   10  12 [s]
   v 1. kroku (0,5 s) se na výstup zapíše 60 % z povelu a drží;
   případná odchylka (zde 5 %) se nekoriguje

Shrnutí: i+/i- > 0 → přesné doregulování (měřená dojede na cíl, pomalejší); i+ = i- = 0 → okamžitý povel (na výstup se ihned zapíše % z povelu, odchylka se neřeší). Proporcionální k nech v obou případech na 0.

5.2 Měniče s velkým dopravním zpožděním

Problém: měnič na změnu žádané hodnoty zareaguje až za několik sekund (dopravní zpoždění / mrtvá doba). Agresivní regulátor „nevidí" efekt svého zásahu, přidá ještě víc – a přestřelí.

Řešení: regulátor zpomalit – integrační konstanta musí být výrazně větší než dopravní zpoždění. P složku držet na nule:

fs_reg2_k = 0       (žádné okamžité skoky)
fs_reg2_i+ = 40     (pomalé, opatrné najíždění)
fs_reg2_i- = 30

ŠPATNĚ - rychlý regulátor (i+ = 3) na měniči se zpožděním 3 s:
výkon [%]
 90|      /\        /\
 75|     /  \      /  \      /\
 60|..../....\..../....\..../..\.....  <- žádaná 60 % (překmity)
 45|   /      \  /      \  /    \
 30|  /        \/        \/      \
  0|_/_______________________________  čas ->

SPRÁVNĚ - pomalý regulátor (i+ = 40) na stejném měniči:
výkon [%]
 60|............____________________  <- žádaná 60 % (hladké)
 45|        _.-'
 30|     _.-'
 15|   _.'
  0|_.'____________________________  čas ->
   0   2   4   6   8  10  12  14 [s]

Pravidlo: čím větší dopravní zpoždění měniče, tím větší i+/i- (pomalejší regulátor). Orientačně volte integrační konstantu několikanásobek mrtvé doby.

5.3 Co se stane při kmitání (špatné parametry)

Když je k příliš velké nebo i příliš malé vzhledem k dynamice soustavy (a zpoždění), regulátor se dostane do trvalého kmitání až nestability:

fs_reg2_k = 0,05   <- příliš velké
fs_reg2_i+ = 2     <- příliš rychlé

výkon [%]
100|    /\        /\        /\        /\
 80|   /  \      /  \      /  \      /  \
 60|../....\..../....\..../....\..../....\.  <- žádaná 60 %
 40| /      \  /      \  /      \  /      \
 20|/        \/        \/        \/        \
  0|_______________________________________  čas ->
   0   2   4   6   8  10  12  14  16 [s]
   amplituda neklesá -> systém NEDOJEDE, kmitá kolem žádané

Projevy kmitání: výkon i přetok „pendlují", měniče přepínají nahoru/dolů, na elektroměru oscilace. Náprava:

1. Sniž k (ideálně na 0).
2. Zvětši i+/i- (zpomalení integrace).
3. Pokud kmitání přetrvává, zkontroluj dopravní zpoždění měničů (viz 5.2).

Postupné tlumení po opravě (k=0, i+ zvětšeno z 2 na 25):
výkon [%]
 75|   /\
 60|../..\._.....____________________  <- žádaná 60 % (kmit se utlumí)
 45| /    V
 30|/
  0|_________________________________  čas ->

5.4 Asymetrie i+ / i- – rychlé stažení přetoku, pomalý náběh

Pro regulaci přetoku se hodí rychle stáhnout výkon (bezpečnost – nepřekročit limit) a pomalu najíždět zpět (klid sítě):

fs_reg2_k  = 0
fs_reg2_i+ = 20   (pomalý nárůst)
fs_reg2_i- = 5    (rychlý pokles)

výkon [%]
 80|_____                            <- výroba běží
 60|     \      <- PŘETOK! rychlé stažení (i- = 5)
 40|      \___
 20|          '------____            <- pomalé najíždění (i+ = 20)
  0|                    '-------____  čas ->
   0   2   4   6   8  10  12 [s]

6. Postup ladění (cookbook)

1. Začni od továrního nastavení – k = 0, integrace v desítkách (reg1 i± = 20, reg2 i+ = 20, i- = 5). Tento stav je stabilní a dojede přesně.
2. Příliš pomalá reakce? Postupně zmenšuj i+/i- (např. 20 → 10). Po každé změně sleduj překmit.
3. Objeví se překmit/kmitání? Vrať i zpět na vyšší hodnotu a/nebo nech k = 0. k zvyšuj jen výjimečně a po malých krocích (0,001 → 0,005 → 0,01).
4. Měniče reagují se zpožděním? Drž k = 0 a i nastav na několikanásobek mrtvé doby (viz 5.2).
5. Přetoky musí být přísné? Nastav i- (pokles) výrazně menší než i+ (nárůst) – viz 5.4.
6. Zařízení neumí plynulé řízení? Přepni místo na lo_regDev = Px a vyplň lo_rgP0…4.

Zlaté pravidlo: pro přesnost a stabilitu nech k = 0 a laď jen integračními konstantami i+/i-. Proporcionální složku přidávej jen, když potřebuješ rychlejší okamžitou reakci a víš, že soustava nemá velké zpoždění.

Zdrojové soubory