Устройства противоаварийной автоматики что это
Релейная защита, режимная и противоаварийная автоматика
Многоуровневая система противоаварийной автоматики является важнейшим средством поддержания надежности и живучести ЕЭС России.
Эта система локализует и предотвращает развитие аварий путем:
Устройства противоаварийной автоматики размещаются на энергообъектах (локальные системы) и в диспетчерских пунктах ОДУ и ЦДУ (системы, обеспечивающие координацию работы локальных устройств).
Надежное функционирование ЕЭС России требует постоянной модернизации электрических сетей, систем технологического управления, в том числе внедрения современных систем релейной защиты и противоаварийной автоматики (РЗА).
Развитие технических комплексов управления и повышение технического уровня средств РЗА невозможно без проведения единой технической политики, в разработке и формировании которой Системный оператор играет ключевую роль. Системный оператор определяет основные требования к функциональности и техническому совершенству систем технологического управления Единой энергосистемы.
На сегодняшний день большинство систем РЗА в ЕЭС России, выполнено на электромеханической и полупроводниковой элементной базе. Активно идет процесс ввода новых и модернизация действующих систем РЗА на базе цифровых устройств с использованием микропроцессорной техники.
Системный оператор Единой энергетической системы выступает идеологом и инициатором формирования единой технической политики отрасли в части эксплуатации и совершенствования систем релейной защиты и противоаварийной автоматики.
Совместно с сетевыми и генерирующими компаниями формируется идеология построения систем РЗА в ЕЭС России.
Противоаварийная автоматика
Противоаварийная автоматика — комплекс автоматических устройств, предназначенных для ограничения развития и прекращения аварийных режимов в энергосистеме.
Назначение ПА и основные требования к ней
В отдельных энергосистемах и ОЭС могут возникать следующие нарушения нормального режима работы:
Быстрое протекание аварийных процессов при нарушениях нормальных режимов исключает возможность их ликвидации и тем более предотвращения действиями оперативного персонала даже при наличии хороших средство телеконтроля и телеуправления. Поэтому предотвращение, локализация и ликвидация нарушений нормального режима целиком возлагается на специальные автоматические устройства, получившие общее наименование устройства противоаварийной автоматики (ПА).
Назначение ПА заключается в следующем:
Устройства и комплексы устройств ПА должны удовлетворять следующим основным техническим требованиям:
Структура ПА и ее основные элементы
Находящиеся в эксплуатации и проектируемые устройства ПА выполняются для действия по постоянной программе, которая закладывается в схему, а настройка осуществляется на основании предварительны расчетов нормальных и аварийных режимов.
В каждом конкретном случае структура устройства или комплекса устройств ПА определяется его назначением и условиями работы. В общем случае устройство ПА состоит из трех частей: выявительной (ВЧ), логической (ЛЧ) и исполнительной (ИЧ). Выявительная часть включает в себя пусковые органы (ПО), органы контроля электрического режима (КЭР) и органы автоматической дозировки воздействий (АДВ). Сигналы, вырабатываемые в выявительной части, поступают в логическую часть, включающую в себя логические элементы, которые, сопоставляя последовательность, продолжительность и интенсивность сигналов, поступающих от ВЧ, выбирают виды воздействий и подготавливают соответствующие цепи. Наконец, исполнительная часть включает в себя органы или аппараты управления, с помощью которых производятся воздействия ОГ, РТ, ДС, ОН и др.
Виды устройства ПА
При всем многообразии конкретных исполнений устройств ПА все они могут быть сведены к следующим основным видам:
Противоаварийная автоматика в электрических сетях
Противоаварийная автоматика (ПА) в электрических цепях предусматривает как ограничение развития, так и своевременное прекращение различных аварийных режимов.
Главная задача ПА – недопущение аварий в энергосистемах, которые могут привести к нарушению поставки электроэнергии потребителям на существенные территории.
С учетом скоротечности аварийных процессов, возникающих в результате нарушения нормального функционирования электросетей, их предотвращение и своевременная ликвидация практически невозможна силами оперативного персонала – решение таких задач по силам только быстродействующим автоматам.
Работа противоаварийной автоматики находится в четком взаимодействии с релейной защитой электроцепей, а также другими соответствующими средствами поддержания энергосистемы в режиме автоматического управления.
Последние предполагают применение АВР (автоматический ввод резерва), АПВ (автоматическое повторное включение), автоматическое регулирование напряжения возбуждения, частоты (АЧР), а также активной мощности (предусматривая при этом и автоматическое ограничение возможного перетока).
Функции применения ПА
Основные функции применения ПА предусматривают в автоматическом режиме:
Система противоаварийной автоматики предусматривает использование совокупности различных устройств, которые объединяет общий принцип действия и возможность согласования их параметров (в ряде случаев – с помощью аппаратных средств).
Управление может быть как централизованным, предусматривающим центральное устройство с соответствующими каналами обратной связи, так и локальным.
Организация сложной (в частности территориальной) системы подразумевает создание определенной иерархии, с четким определением автоматических устройств с различным уровнем управления. При этом основные функции управления приходятся на самый низкий уровень. Такая схема на сегодня является наиболее эффективной.
Интересное видео о применении ПА смотрите ниже:
Предназначение современных противоаварийных систем
Главное предназначение современных противоаварийных систем:
Осуществление данных действий может производиться как с помощью отдельных устройств (пусковых – ПУ, исполнительных – ИУ, предусматривающих автоматическую дозировку управляющих воздействий – АДВ), так и комбинированных, в которых возможно выполнение сразу нескольких операций по автоматическому регулированию (например, пускодозирующих).
Кроме того, при выполнении этих операций могут быть задействованы различные устройства телеметрии, предусматривающие передачу соответствующей информации, сигналов и управляющих команд.
Экономическая эффективность создания и последующей эксплуатации противоаварийной автоматики производится с учетом затрат на монтаж и среднегодовых издержек согласно Инструкции по учету и оценке работы РЗА.
Обзор устройств противоаварийной автоматики (ПА)
Устройства противоаварийной автоматики предназначены для автоматического реагирования на возникновение в энергосистеме утяжеленного или аварийного режимов с целью возвращения системы к нормальному режиму работы. Присутствие устройств ПА в энергосистеме обусловлено необходимостью решения двух основных задач:
В системах противоаварийной автоматики подстанций и генерирующих объектов условно можно выделить два уровня противоаварийного управления: уровень устройств локальной ПА и уровень устройств автоматики предотвращения нарушения устойчивости (АПНУ). Отличие оборудования этих двух уровней состоит в объеме обрабатываемой входной информации и наборе функций, выполняемых устройствами. Устройства локальной ПА обрабатывают информацию, поступающую с одного или двух присоединений, в то время как устройства АПНУ собирают и обрабатывают данные со множества присоединений, относящихся к одному энергорайону, включающему как генерирующие объекты, так и подстанции. АПНУ могут работать как автономно, на основании заранее подготовленных таблиц, так и под управлением ПТК ВУ ЦСПА (программно-технического комплекса верхнего уровня централизованной системы ПА), находящемся в ведении системного оператора (СО), а устройства локальной ПА зачастую функционируют обособлено от ПТК ВУ ЦСПА по алгоритмам, заложенным на этапе наладки и ввода в эксплуатацию.
Для реализации функций локальной автоматики инженерная компания «Прософт-Системы» представляет изделия МКПА-РЗ, МКПА, МКПА-2. Для создания комплексов АПНУ применяется устройство УПАЭ.
Перечень функций ПА, реализуемых с помощью изделий компании «Прософт-Системы», приведен в таблице 1.
Таблица 1.
Функции противоаварийной автоматики (ПА)
Устройства противоаварийной автоматики что это
Развитие энергосистем и соединение их в крупные объединенные энергосистемы (ОЭС), сооружение сверхмощных ТЭС и ГЭС и протяженных сильно загруженных электропередач выдвинули ряд новых требований в части дальнейшей автоматизации управления режимами энергосистем.
В связи с этим возникла необходимость: непрерывного контроля за режимами линий электропередачи, нагрузка которых может внезапно возрасти; выявления моментов отключения линий, сопровождающихся набросами мощности и опасными перегрузками параллельных линий, автотрансформаторов и другого оборудования; выявления моментов разрыва электропередач, нарушения устойчивости и характера возникшего при этом асинхронного режима. Опасность нарушения нормального режима может возникнуть также и при слабых возмущениях, например при медленном увеличении передаваемой по линии мощности, приводящем к нарушению статической устойчивости.
Нарушение нормального режима при больших возмущениях происходит весьма быстро, предотвратить и даже ликвидировать это нарушение действиями обслуживающего персонала практически невозможно. Для решения этой задачи используются различные средства ПА.
По своему назначению все устройства ПА можно разделить на несколько Видов:
1) устройства автоматического предотвращения нарушения устойчивости параллельной работы (АПНУ);
2) устройства автоматической ликвидации асинхронного режима (АЛАР);
3) устройства автоматического ограничения повышения частоты (АОПЧ);
4) устройства автоматического ограничения снижения частоты (АОСЧ), в том числе автоматической частотной разгрузки (АЧР);
5) устройства автоматического ограничения снижения напряжения (АОСН);
6) устройства автоматического ограничения повышения напряжения (АОПН);
7) устройства автоматической разгрузки оборудования (АРО).
Назначение различных видов против о аварийной автоматики можно проследить на примерах качественного анализа влияния аварийных возмущений на режим работы энергосистемы, схема которой приведена на рис. 10.1.
В качестве одного из примеров рассмотрим влияние КЗ на одной из параллельных линий участка ЭСЗ—ЭС4. После отключения поврежденной линии устройствами релейной защиты мощность, ранее передававшаяся по двум линиям, будет передаваться по одной и может превысить некоторое предельное значение, следствием чего будет нарушение устойчивости параллельной работы генераторов электростанций ЭС1 относительно генераторов электростанции ЭС4.
Рис. 10.1. Схема энергосистемы
Для предотвращения этого нарушения применяются устройства АПНУ, действующие на ограничение мощности генераторов передающей части энергосистемы (электростанции ЭС1). Для того чтобы это ограничение мощности не вызывало снижения частоты в энергосистеме, в приемной части ее (на электростанции ЭС4) применяются устройства, действующие на увеличение загрузки работающих генераторов или отключение части потребителей.
Опасность нарушения устойчивости может возникнуть и при КЗ на линии ЭС1, поскольку мощность, вырабатываемая электростанцией ЭС1, будет передаваться по линии ЭС1-ЭС2, увеличивая ее загрузку. В этих условиях возможно нарушение устойчивости параллельной работы генераторов электростанции ЭС1 относительно остальной части энергосистемы. Для предотвращения нарушения устойчивости в рассматриваемом случае ограничение мощности следует применить на электростанции ЭС1, а увеличение загрузки работающих генераторов или отключение нагрузки потребителей — на электростанциях ЭС2—ЭС4.
При отказах устройств АПНУ возможно нарушение устойчивости параллельной работы и как следствие — возникновение асинхронного хода, являющегося наиболее опасным нарушением режима, поскольку он сопровождается глубокими колебаниями напряжения в узловых точках энергосистемы, что неблагоприятно для работы потребителей. Кроме того, в асинхронном режиме электростанции, вышедшие их синхронизма, перестают выдавать мощность в приемную энергосистему. Последнее обстоятельство приводит к тому, что частота в передающей части энергосистемы (избыточной по мощности) увеличивается, а в приемной части (дефицитной по мощности) уменьшается.
Для прекращения асинхронного режима применяются устройства 
, действующие на восстановление синхронизма (ресинхронизацию) или разделение энергосистемы на несинхронно работающие части. Для обеспечения ресинхронизации выполняются мероприятия, направленный на выравнивание частот: в передающей части энергосистемы применяется разгрузка турбин электростанций или отключение части генераторов, в приемной части энергосистемы — загрузка работающих генераторов или отключение части нагрузки.
Одним из тяжелых видов аварийного возмущения является также разрыв электропередачи, связывающей две части энергосистемы. Так, при разрыве электропередачи ЭСЗ—ЭС4 (рис. 10.1), возникающем при отключении одной из параллельных линий в условиях, когда вторая параллельная линия выведена в ремонт, в одной части энергосистемы (на электростанциях ЭС1) возникает избыток мощности генераторов, в другой части, питающейся от ЭС4, — дефицит. Избыток мощности может привести к опасному повышению частоты.
Для предотвращения указанного предусматриваются устройства АОПЧ, действующие на разгрузку турбин электростанций или на отключение части генераторов (в основном гидрогенераторов), или на отделение тепловых электростанций от гидроэлектростанций с примерно сбалансированной нагрузкой.
Дефицит мощности, приводящий к опасному понижению частоты, ликвидируется устройствами АОСЧ, которые действуют на автоматический частотный ввод резерва, автоматическую частотную разгрузку потребителей (АЧР) или на выделение электростанций со сбалансированной нагрузкой для сохранения их собственных нужд.
В дефицитной части энергосистемы помимо снижения частоты возможно снижение напряжения, обусловленное дефицитом реактивной мощности. Опасность снижения напряжения связана с возможностью нарушения устойчивости потребителей и возникновения «лавины» напряжения. Для предотвращения опасного снижения напряжения предусматриваются устройства АОСН, действующие на форсировку возбуждения генераторов, отключение шунтирующих реакторов и отключение части нагрузки.
Линии электропередачи напряжением 330 кВ и выше могут быть источниками опасного для электрооборудования электростанций и подстанций повышения напряжения при их одностороннем отключении. Для предотвращения длительного повышения напряжения применяют устройства АОПН, действующие на включение шунтирующих реакторов или отключение линии.
Отключение одной из линий, питающих нагрузку подстанции ПС5 (рис. 10.1), может вызвать перегрузку оставшейся в работе линии по условию ее термической стойкости. Для предотвращения повреждения линии используются устройства АРО, действукуцие на ограничение мощности питающей электростанции (если это мероприятие эффективно) или на отключение части нагрузки.
В данной главе рассматривается часть из перечисленных устройств: устройства, предназначенные для предотвращения нарушения устойчивости параллельной работы (см. § 10.4), и устройства автоматической ликвидации асинхронного режима (см. § 10.6).