Структура системы противоаварийной автоматики

Одной из основных задач АСДУ является противоаварийное управление с целью локализации аварий и ликвидации аварийного режима работы ЭЭС или отдельных ее частей.

Для такого управления в настоящее время разработан ряд устройств противоаварийной автоматики (ПА). Для решения этой задачи во всех энергосистемах введена система ПА, структура которой показана на рис. 3.7. В соответствии с требованиями, которые предъявляются к каждому элементу системы ПА, ее структуру можно разделить на три подсистемы:

· предупредительную;

· локализующую;

· восстановительную.

противоаварийная автоматика

Предупредительная подсистема необходима для обнаружения и предотвращения аварийной ситуации. Она включает в себя:

· 1) релейную защиту (РЗ), которая обнаруживает аварийные ситуации и дает сигнал готовности к возможному действию остальным устройствам ПА; состоит из большого числа элементов, каждый из которых отвечает за определенный участок системы или за определенный вид аварии;

· 2) автоматическое повторное включение (АПВ); это устройство пытается восстановить нормальную работу энергосистемы после отключения того элемента, в котором обнаружена аварийная ситуация, путем включения этого элемента;

· 3) автоматическое регулирование возбуждения (АРВ) синхронных генераторов; это устройство путем воздействия на ток возбуждения генератора пытается удержать параметры энергосистемы (напряжение на зажимах генератора) в допустимых границах;

· 4) автоматику предотвращения нарушения устойчивости (АПНУ) параллельной работы энергосистем; это устройство осуществляет непрерывный контроль частоты в энергосистеме и режимов работы межсистемных связей, что позволяет ему в случае возникновения аварийной ситуации путем воздействия на регуляторы скорости турбин не только перераспределять нагрузку электростанций между собой, но и регулировать частоту в энергосистеме или отдельных ее частях.

АПНУ включает в себя следующие виды автоматики разгрузки, действующие при:

· отключении одной или двух ЛЭП [автоматика разгрузки одной ЛЭП (АРОЛ) или двух ЛЭП (АРОДЛ)], т.е. при отключении по какой-либо причине одной или двух параллельных ЛЭП, входящих в состав межсистемных связей, и нарушении нормального режима ЭЭС, что вызывает снижение частоты в одной части ЭЭС и ее повышение в другой части ЭЭС, АПНУ перераспределяет нагрузку электростанций с целью возвращения частоты к номинальному значению;

· статической перегрузке ЛЭП [автоматика разгрузки при статической перегрузке (АРСП)], в этом случае АПНУ стремится сохранить статическую устойчивость работы ЭЭС;

· динамической перегрузке ЛЭП [автоматика разгрузки при динамической перегрузке (АРДП)], в этом случае АПНУ стремится сохранить динамическую устойчивость работы ЭЭС;

· отключении генераторов [автоматика разгрузки при отключении генераторов (АРОГ)], т.е. при отключении генераторов по каким-либо причинам и снижении частоты в ЭЭС, АПНУ перераспределяет нагрузку этих генераторов другим электростанциям;

· близких или затяжных коротких замыканиях [автоматика разгрузки при коротких замыканиях (АРКЗ)], в этих случаях АПНУ стремится сохранить динамическую устойчивость путем разгрузки генераторов электростанций.

С целью выполнения своих функций АПНУ может воздействовать на:

· отключение генераторов;

· кратковременную (импульсную) или длительную разгрузку турбин;

· отключение части нагрузки потребителей;

· частотный пуск гидрогенераторов и перевод их из режима синхронного компенсатора в режим генерации активной мощности;

· загрузку гидро- и турбогенераторов;

· электрическое торможение агрегатов;

· отключение шунтирующих реакторов;

· форсировку устройств продольной и поперечной компенсации;

· форсировку возбуждения генераторов;

· изменение уставки АРВ по напряжению генераторов.

В случае, если автоматика предупредительной подсистемы не смогла ликвидировать аварийную ситуацию, используется автоматика локализующей и восстановительной подсистем.

Локализующая подсистема включает в себя:

· 1) автоматику ликвидации асинхронного режима (АЛАР) части энергосистемы или всей энергосистемы; это устройство контролирует перегрузку ЛЭП или группы ЛЭП по току и активной мощности, а также может отслеживать разницу фаз напряжений между узлами, ограничивающими межсистемные ЛЭП, в случае появления больших колебаний скоростей роторов генераторов и соответственно частоты в ЭЭС АЛАР разгружает генераторы электростанций;

· 2) автоматику ограничения снижения напряжения (АОСН); в случае снижения напряжения ниже допустимого уровня это устройство может воздействовать не только на АРВ генераторов и синхронных компенсаторов, но и на отключение шунтирующих реакторов, которые обычно включают с целью снижения напряжения на ЛЭП СВН и УВН при небольших потоках мощности по ним;

· 3) автоматику ограничения повышения напряжения (АОПН); в случае повышения напряжения выше допустимого уровня это устройство может воздействовать на АРВ генераторов и синхронных компенсаторов и на включение шунтирующих реакторов (противоположное АОСН действие);

· 4) автоматическую частотную разгрузку (АЧР) 1-й очереди; это устройство отключает часть нагрузки энергосистемы (обычно это потребители III категории по надежности электроснабжения) в случае снижения частоты ниже допустимого уровня, т.е. когда все другие возможности регулирования частоты исчерпаны.

На АЛАР возлагаются следующие функции:

· деление ЭЭС;

· ресинхронизация частей энергосистемы, вышедших из синхронной работы;

· предварительное деление ЭЭС с последующей ресинхронизацией частей ЭЭС, работающих раздельно.

Восстановительная подсистема включает в себя:

· 1) АЧР 2-й очереди, т.е. когда АЧР 1-й очереди исчерпала свои возможности по предотвращению дальнейшего снижения частоты в энергосистеме;

· 2) АПВ по напряжению (АПВН); это устройство восстанавливает работу тех элементов энергосистемы, которые отключила АОСН;

· 3) АПВ по частоте (ЧАПВ); это устройство восстанавливает электроснабжение потребителей, отключенных АЧР.

Кроме того, в объединенной ЭЭС существуют:

· 1) автоматика ограничения снижения частоты (АОСЧ), которая выполняет следующие функции:

o автоматическую частотную разгрузку (АЧР);

o дополнительную разгрузку, действующую при больших местных дефицитах мощности в целях предотвращения лавины частоты и напряжения;

o мобилизацию резервов активной мощности;

o выделение электростанций или генераторов со сбалансированной нагрузкой, выделение генераторов на питание собственных нужд электростанций;

o восстановление питания отключенных потребителей при восстановлении частоты (ЧАПВ);

· 2) автоматика ограничения повышения частоты (АОПЧ), которая осуществляет отключение генераторов электростанций в случае повышения частоты выше допустимого уровня;

· 3) автоматика разгрузки оборудования (АРО), которая снижает ток в контролируемом оборудовании в случае недопустимой его перегрузки; в зависимости от перегрузки АРО может:

o разгрузить турбину, отключить генераторы электростанций;

o отключить нагрузку;

o разделить сеть;