Бесперебойное электроснабжение является важнейшим условием стабильного функционирования промышленных предприятий, инфраструктурных объектов и бытового сектора. Одним из ключевых элементов системы защиты электроустановок выступает противоаварийная автоматика (ПА). Она обеспечивает быстрое выявление аварийных ситуаций и минимизацию последствий отказов оборудования. В этой статье, в продолжении Части 1, рассмотрим виды ПА.
Автоматика предотвращения нарушения устойчивости
Комплекс устройств АПНУ предназначен для предотвращения нарушения динамической устойчивости при аварийных возмущениях и обеспечения нормативного запаса по статической устойчивости в послеаварийных режимах. АПНУ должна выполнять задачу сохранения устойчивости при нормативных возмущениях в энергосистеме в соответствии с Методическими указаниями по устойчивости энергосистем.
Автоматика разгрузки при отключении сетевого и генерирующего оборудования
Входящая в состав АПНУ АРО СГО предназначена для сохранения статической устойчивости при отключении линий электропередачи и другого оборудования. Действие этой автоматики направлено на снижение перетока мощности в контролируемом сечении .
На рисунке выше упрощенно показана энергосистема с контролируемым сечением «ЛЭП1-ЛЭП2». При отключении ЛЭП1, если сохранится доаварийный переток активной мощности, то произойдет нарушение устойчивости параллельной работы ЭС1 и ЭС2 с переходом в асинхронный режим, т.к. P12 превышает предел передаваемой мощности по сечению в послеаварийном режиме. Для предотвращения нарушения устойчивости необходимо снизить переток активной мощности до значения P12*, которое ниже предела передаваемой мощности с учетом нормативного запаса в послеаварийном режиме. Управляющие воздействия в этом случае направлены на отключение генерации (ОГ) в избыточной части энергосистемы и на отключение нагрузки (ОН) в дефицитной части энергосистемы. Управляющие воздействия могут быть как сбалансированными, когда Pув=Pог=Pон, при этом частота остается на неизменном уровне, так и несбалансированными для снижения величины отключения нагрузки. Величина допустимого небаланса при реализации управляющего воздействия (УВ) определяется допустимой величиной изменения частоты электрического тока в энергосистеме.
Реализуется АРО СГО на централизованном принципе, т.е. информация о текущем режиме ( перетоке мощности в контролируемом сечении), о текущей схеме сети ( ремонты ЛЭП, входящих в контролируемое сечение), а также о возмущающем воздействии в энергосистеме (например, отключение линии, входящей в контролируемое сечение) собирается в центральном устройстве дозировки воздействий (ЛАПНУ), которое на основании этих данных рассчитывает и выдает необходимые для сохранения устойчивости управляющие воздействия. Передача информации о текущей схемно-режимной ситуации от измерительных органов (ИО) передается по каналам телемеханики (ТМ).
Передача информации о возмущающем воздействий от пусковых органов (ПО) и управляющие воздействия на исполнительные устройства (ИУ) передается по каналам устройств передачи аварийных сигналов и команд (УПАСК), обеспечивающих быструю и надежную передачу команд ПА.
Для дозировки, т.е. автоматического определения величины и места приложения УВ при возникновении аварийного возмущения в энергосистеме непосредственно при функционировании ПА применяются два метода расчета.
- Метод I. Расчет дозировки УВ осуществляется непосредственно на математической модели энергосистемы для текущего режима. Для расчета УВ требуется большой объем информации о текущей схемно-режимной ситуации. Этот метод реализуется на цифровой технике большой производительности и используется для высших уровней управления (ЦСПА).
- Метод II. Дозировка осуществляется по результатам предварительных расчетов устойчивости. Данный метод предполагает использование результатов предварительных расчетов в виде: границ предельных режимов или таблиц УВ в зависимости от схемы ЭЭС и параметров режимов. Метод II требует меньшей производительности вычислительных средств. Он применяется на низших уровнях управления и, в частности, в устройствах ЛАПНУ, устанавливаемых на энергообъектах.
Комплексы ПА могут быть разных типов. Тип определяется способом организации расчетов УВ в реальном времени. Возможны два способа.
- Способ «ДО» (тип «ДО»). УВ определяются до возникновения аварийных нарушений для заранее установленного набора аварийных возмущений. Расчеты могут выполняться заранее для определенных схемно-режимных ситуаций или циклически (с периодом времени до 30 с) для текущей схемно-режимной ситуации.
- Способ «ПОСЛЕ» (тип «ПОСЛЕ)». Дозировки УВ рассчитываются после срабатывания ПО только для того одного аварийного нарушения, которое зафиксировано действием соответствующего ПО. Этот тип требует большого быстродействия ЭВМ и высокой скорости сбора информации о текущем режиме и текущей схеме энергосистемы. В настоящее время данный способ организации АПНУ не реализован.
Таким образом, возможны четыре режима работы АПНУ: «I ДО», «II ДО», «I ПОСЛЕ», «II ПОСЛЕ». В настоящее время практически на всех устройствах ЛАПНУ в России реализован режим «II ДО».
Расчет дозировки УВ выполняется ступенями, т.е. воздействиями определенного объема, заранее подготовленными к действию, по соответствующей команде. Объем УВ, Pув*, определяется:
– или исходя из заранее рассчитанной зависимости величины УВ от значения активной мощности в контролируемом сечении в доаварийном режиме Pув (Рда) ;
– или исходя из заранее рассчитанных ступеней активной мощности в предшествующем (доаварийном) режиме Ркпр, которым в соответствие установлены ступени управляющих воздействий
На последнем рисунке показан пример функциональной схемы устройства ЛАПНУ, работающего в режиме «II ДО» с использованием ступеней контроля предшествующего режима (КПР).