Учебное пособие
Автор: Кривенков В.В.
Под редакцией: А.Ф. Дьякова
Издательство: - М.: МЭИ, 2004
В учебном пособии изложены назначение и принципы построения устройств противоаварийной автоматики, предотвращающие развитие аварийных процессов в энергосистемах.
Предназначено для студентов старших курсов института электроэнергетики.
Основой тенденции в развитии электроэнергетики является создание мощных энергообъединений, что позволяет снизить затраты на производство электрической энергии и повысить экономичность и надежность
электроснабжения потребителей. Однако в таких энергообъединениях возможно возникновение каскадно развивающихся аварийных процессов, приводящих к длительному нарушению элекроснабжения потребителей на большой территории. Примером такой системной аварии может служить нарушение на 46 часов электроснабжения потребителей нескольких штатов США в августе 2003 г. Причиной таких системных аварий является неудовлетворительное состояние системы противоаварийного управления.
Единая энергосистема (ЕЭС) России представляет собой крупнейшее в мире централизованно управляемое энергообъединение. Централизация управления практически всей электроэнергетикой страны позволила отечественным энергетикам разработать теоретические основы и осуществить реализацию противоаварийной автоматики, предотвращающей развитие каскадных аварий в энергосистеме.
Характер управления энергосистемой и скорость реализации управляющих команд зависят от режима, в котором находится энергосистема.
Различают три режима энергосистемы: нормальный, утяжеленный, аварийный. Наибольшую часть времени энергосистема находится в нормальном оптимальном режиме, т.е. все потребители обеспечены электрической энергией требуемого качества, отсутствует перегрузка элементов энергосистемы, степень надежности работы энергосистемы высокая, при этом минимизированы затраты на производство, передачу и распределение электроэнергии. В результате возникающих повреждений оборудования, чаще всего коротких замыканий (КЗ), энергосистема переходит в аварийный режим, который характеризуется недопустимыми, даже кратковременно, значениями параметров (очень большой ток, недопустимо низкое напряжение и проч.). Из аварийного режима энергосистема автоматически (устройствами релейной защиты и автоматики) переводится в послеаварииныи режим, который может оказаться как нормальным, так и утяжеленным. Например, при неустойчивом КЗ на линии электропередачи после ее отключения релейной защитой следует успешное автоматическое повторное включение этой линии, и нормальный режим работы энергосистемы восстанавливается. При КЗ на шинах мощной электрической станции часть генераторов этой станции отключаются и возникает утяжеленный режим работы энергосистемы, который характеризуется тем, что один или несколько параметров имеют значения, допустимые лишь в течение ограниченного времени.
Задачей противоаварийной автоматики (ПА) является недопущение дальнейшего утяжеления послеаварийного режима и обеспечение быстрейшего перехода энергосистемы к нормальному, т.е. длительно допустимому режиму.
Устройства ПА могут быть выполнены либо по принципу «после», либо по принципу «до». В первом случае после возникновения аварийного возмущения в энергосистеме оценивается тяжесть этого возмущения, рассчитываются и реализуются управляющие воздействия, предотвращающие развитие аварийных процессов. Такое выполнение устройств ПА требует очень большого быстродействия технических средств сбора, передачи и обработки информации, так как оценка состояния энергосистемы и расчет управляющих воздействий должны быть выполнены за сотые доли секунды. Технические средства сбора, передачи и обработки информации, имеющиеся в энергосистемах, требуемым быстродействием не обладают. Поэтому устройства ПА выполняются по принципу «до», т.е. управляющие воздействия, соответствующие различным вероятным аварийным возмущениям при данном режиме работы энергосистемы, периодически рассчитываются заранее с периодом от нескольких секунд до нескольких десятков секунд и запоминаются. При возникновении аварийного возмущения соответствующие заранее рассчитанные управляющие воздействия реализуются.
Комплекс устройств ПА состоит из нескольких подсистем, выполняющих функции:
- автоматического предотвращение нарушения устойчивости (АПНУ);
- автоматической ликвидации (прекращения) асинхронного режима (АЛАР);
- автоматического ограничения:
- снижения частоты (АОСЧ),
- повышения частоты (АОПЧ),
- снижения напряжения (АОСН),
- повышения напряжения (АОПН),
- перегрузки оборудования (АОПО).
Устройства ПА оценивают состояние энергосистемы, выявляют наличие аварийного возмущения и оценивают его тяжесть, определяют необходимость и требуемую интенсивность управляющих воздействий, дают команды на реализацию этих воздействий.
В зависимости от характера аварийных возмущений в энергосистеме устройства ПА реализуют в основном следующие управляющие воздействия: разгрузка турбин, отключение генераторов, отключение нагрузки, управление устройствами компенсации реактивной мощности, включение или отключение шунтовых реакторов, деление энергосистемы на несинхронно работающие части и др.
Содержание
1. Назначение и виды противоаварийной автоматики
2. Автоматика предотвращения нарушения устойчивости энергосистем (АПНУ)
3. Автоматика ликвидации асинхронного режима (АЛАР)
4. Автоматика ограничения изменений параметров режима
4.1. Автоматика ограничения повышения напряжения (АОПН)
4.2. Автоматика ограничения снижения напряжения (АОСН)
4.3. Автоматика ограничения повышения частоты (АОПЧ)
4.4. Автоматика ограничения снижения частоты (АОСЧ)
4.5. Автоматика ограничения перегрузки оборудования (АОПО)
Контрольные вопросы
Библиографический список