Основные принципы действия устройств автоматики.

Устройства автоматики состоят из устройств автоматического управления и устройств автоматического регулирования. В системах электроснабжения основными устройствами автоматического управления являются устройства АЧР, АВР, АПВ, а автоматического регулирования — устройства АРН и АРВ. К устройствам автоматического регулирования можно, очевидно, отнести и автоматические синхронизаторы.

Устройства автоматической частотной разгрузки (УАЧР). Воздействующей величиной устройства АЧР является напряжение, частоту которого контролирует измерительный орган — реле частоты. Реле срабатывает при снижении частоты до заданного значения. Действие УАЧР во многом аналогично действию защиты с относительной селективностью. И здесь селективность достигается выбором параметра срабатывания (частоты срабатывания) измерительного органа и выдержкой времени. При срабатывании УАЧР отключает определенную часть потребителей, способствуя восстановлению частоты в системе электроснабжения.

Устройства автоматического включения резерва (УАВР) и автоматического повторного включения (УАПВ). В системах электроснабжения устройство АВР контролирует положение выключателя рабочего источника питания и при его аварийном отключении включает резервный источник питания, а устройство АПВ действует на включение выключателя, например, линии электропередачи после отключения ее релейной защитой. При этом в отличие от релейной защиты, для которой воздействующая величина имеет обычно характер непрерывного сигнала, на вход УАВР и УАПВ подаются дискретные сигналы, несущие информацию о положении контролируемого выключателя. Поэтому в устройствах АВР и АПВ отсутствуют измерительные органы. Положение выключателя фиксируется его вспомогательными контактами, замкнутыми при одном положении выключателя и разомкнутыми при другом. В первом случае их сопротивление близко к нулю, а во втором — очень велико. Это сопротивление и является входным дискретным сигналом УАВР и УАПВ.

Автоматические регуляторы напряжения (АРН) предназначены для поддержания напряжения на необходимом уровне в нормальном режиме работы системы электроснабжения. Измерительный орган АРН преобразует непрерывный входной сигнал, пропорциональный отклонению напряжения, в дискретный сигнал с учетом знака отклонения. Простейший измерительный орган можно выполнить двумя реле напряжения: минимальным и максимальным. Соответствующее отклонение напряжения в ту или иную сторону сопровождается срабатыванием одного из реле. Это используют для управления объектом регулирования. В системах электроснабжения объектами регулирования являются конденсаторные установки и трансформаторы с устройствами РПН. Автоматический регулятор напряжения конденсаторных установок в зависимости от знака отклонения напряжения включает или отключает всю конденсаторную установку или отдельные ее секции. На трансформаторах с УРПН регулятор в зависимости от знака отклонения напряжения путем переключений изменяет число витков одной из обмоток трансформатора.

Автоматические регуляторы возбуждения (АРВ) в отличие от АРН не только поддерживают напряжение в нормальных режимах, но и повышают устойчивость параллельно работающих генераторов и облегчают самозапуск электродвигателей при авариях. Объектом регулирования являются синхронные машины: генераторы, компенсаторы, электродвигатели. Сущность АРВ состоит в том, что автоматический регулятор воспринимает изменение напряжения или других электрических величин

Рис. 4.3. Векторная диаграмма, поясняющая появление напряжения биения.

(например, тока) и преобразует их в изменения тока возбуждения синхронной машины. Если АРВ реагирует на знак и значение отклонения входных сигналов, то его относят к автоматическим регуляторам пропорционального действия. В отличие от них автоматические регуляторы сильного действия реагируют не только на знак и значение входных сигналов, но и на скорости из изменения.

Автоматические синхронизаторы. В общем случае при раздельной работе синхронного генератора и системы электроснабжения амплитуды, частоты и фазы их напряжений не одинаковы (рис. 4.3.), поэтому при включении генератора в сеть появляется уравнительный ток, пропорциональный напряжению U_s (напряжение биения). С изменением угла δ от нуля до 2π напряжение биения изменяется от минимального значения при δ=0 и при δ=2π до максимального значения при δ=π. Подобным образом изменяется и уравнительный ток, который представляет опасность для синхронизируемого генератора. Это заставляет принимать меры, обеспечивающие включение генератора при напряжении U_s, близком к нулю, т. е. при U_г=U_с и δ=0. Достигается это уравниванием амплитуд сравниваемых напряжений и их частот ƒ_г и ƒ_с. Поэтому функциями автоматического синхронизатора являются регулирование напряжения и частоты вращения синхронизируемого генератора путем воздействия на АРВ и автоматический регулятор частоты вращения турбины, а также определение момента подачи команды на включение выключателя.

5 лекция: Элементы и функциональные части устройств релейной защиты и автоматики. Измерительная, логическая и исполнительная части устройств релейной защиты.