Системная автоматика

Нарушение нормального режима энергосистемы в результате воздействия аварийного возмущения приводит к возникновению следующих технологических рисков:

• недопустимому снижению надежности режима энергосистемы с высокой вероятностью нарушения устойчивости параллельной работы электростанций, узлов нагрузки;

• возникновению в энергосистеме асинхронного режима (АР), приводящего к нарушению электроснабжения потребителей, опасного для
оборудования и предрасположенного к дальнейшей эскалации с переходом одночастотного АР в многочастотный;

• недопустимому снижению напряжения, возникновению лавины напряжения с нарушением электроснабжения потребителей;

• недопустимому повышению напряжения с повреждением оборудования;

• недопустимому повышению частоты с отключением генераторов и погашением электростанций;

• недопустимому снижению частоты с погашением электростанций, возникновением лавины частоты и массовым отключением нагрузки потребителей;

• повреждению оборудования в результате его перегрузки транзитными потоками мощности.

Но представленные случаи в объединенных ЭЭС происходят крайне редко, потому что есть система противоаварийной автоматики (ПА) [11].

Автоматическое противоаварийное управление – управление режимом энергосистемы посредством специальных автоматических устройств противоаварийной автоматики (ПА), цель которого заключается в предотвращении развития нарушений нормального режима, сопровождающихся высокой скоростью изменения его параметров, при которой неэффективны системы автоматического и оперативного управления нормальными режимами [12].

Система противоаварийной автоматики –комплекс устройств противоаварийного управления, состоящий из совокупности подсистем, предназначенных для обеспечения предотвращения и развития нарушений нормального режима в пределах своей области управления (энергоузла, энергорайона, энергообъединения).

По целям управления ПА делится на автоматики:

• предотвращения нарушений устойчивости в ЭЭС (АПНУ);

• предотвращения недопустимых для оборудования режимов и обеспечения живучести энергосистемы (АЛАР, АОПЧ, АОСЧ, АОПН, АОСН, АОПО);

• восстановления электроснабжения (ЧАПВ).

Существует три вида ПА [12].

Централизованная система ПА – система, контролирующая совокупность схемно-режимных параметров района управления энергосистемы путем реализации управляющих воздействий, рассредоточенных в
обслуживаемом районе.

Распределенная система ПА – система устройств, действующих по общесистемному параметру и обеспечивающих его восстановление с
использованием локальных управляющих воздействий на отдельных объектах системы.

Локальные устройства ПА – устройства, контролирующие единичные местные параметры режима на объекте и обеспечивающие их возврат в допустимую область с использованием локальных управляющих воздействий.

К централизованной ПА относятся централизованные комплексы авто-матики предотвращения нарушений устойчивости энергосистемы (ЦСПА, ЦПА).

К распределенным относятся:

– автоматика ограничения снижения частоты (АОСЧ);

– автоматика ограничения повышения частоты (АОПЧ).

К локальным относятся:

– автоматика ограничения снижения напряжения (АОСН);

– автоматика ограничения повышения напряжения (АОПН);

– автоматика ликвидации асинхронного режима (АЛАР);

– автоматика ограничения перегрузки оборудования (АОПО).

Автоматическое противоаварийное управление режимом энергосистемы осуществляется для предотвращения нарушений устойчивости, ограничения развития и прекращения аварийных режимов, возникающих, как правило, при коротких замыканиях, повреждениях оборудования, отказах релейной защиты, и сопровождающихся высокой интенсивностью изменения параметров режима, нарушением электроснабжения потребителей на значительной территории, обесточиванием ответственных потребителей (включая собственные нужды электростанций).

Противоаварийная автоматика ЭЭС находится во взаимодействии с релейной защитой (РЗ), средствами технологического и режимного управления в энергосистеме, включая АПВ, АВР, автоматическое регулирование возбуждения синхронных машин, автоматическое регулирование частоты и активной мощности (вместе с автоматическим ограничением перетока).

Подсистемы ПА (рис. 5.1), функционируя совместно, должны взаимно дополнять и резервировать друг друга, образуя эшелонированную систему ПА, обеспечивающую необходимый уровень живучести ЭЭС.

Рис. 5.1. Совместное функционирование ПА

Живучесть – это способность системы выдерживать крупную аварию без ее каскадного развития и отключения тех наиболее важных потребителей, которые не подключены к устройствам автоматической разгрузки.

Организация системы противоаварийного управления производится в соответствии с принципами:

● приоритетности противоаварийного управления перед коммерческим при возникновении аварийных нарушений режима ЭЭС;

● единообразия при построении многоуровневых комплексов.
Построение любого уровня единообразно в части структуры технических средств, системного программного обеспечения, средств внешнего взаимодействия. При этом устройства разных уровней могут различаться количеством, составом функциональных блоков и соответственно функциональными возможностями;

● ситуационной автономии в многоуровневых системах. Предполагает самостоятельность управления на нижнем уровне по собственной имеющейся информации, на базе собственных заложенных алгоритмов управления, в случаях, когда связь с устройством верхнего уровня потеряна, информация настройки от верхнего уровня отсутствует или недостоверна (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Организация системы противоаварийного управления

ПА, как правило, использует следующие основные виды управляющих воздействий:

– разгрузка тепловых и гидротурбин (РТ);

– отключение генераторов (ОГ);

– пуск генераторов;

– загрузка генераторов (ЗГ);

– отключение нагрузки (ОН);

– программная форсировка возбуждения генераторов (ФВ);

– управление установками продольной и поперечной компенсации (включение/отключение шунтирующих реакторов, форсировка компенсации);

– деление системы на несинхронно работающие части (ДС);

– отключение линий и трансформаторов, секционных и шиносоединительных выключателей, не приводящее к ДС.

Приведем примеры управляющих воздействий.