Окин А.А.. О -Безобъявл. ББК:31.27-082.03я73. ВВЕДЕНИЕ

ББК: Л1.27-()82.03я73

О 504 УДК: 621 .111 52.018.43(075.8)

Рецензенты докт. техн. наук проф. В.А. Строев,

докт. техн. наук проф. Ю.Г. Шакарян Редактор докт. техн. наук проф. В.П. Морозкин

Окин А.А.

0504 Противоаварийная автоматика энергосистем. — М.: Издательство МЭИ, 1995. — 212 с. 18ВЫ 5-7046-0105-7

Рассматриваются проблемы противоаварийного управления современными электроэнергетическими системами. Изложены принципы получения, передачи, переработки информации в системах оперативного и противоаварийного управления.

Приведены алгоритмы и схемы основных устройств противоаварийной автоматики.

Для студентов электроэнергетических специальностей вузов, факультетов повышения квалификации специалистов, инженерно-технических работников проектных и научно-исследовательских организаций, энергосистем и ОДУ.

2202080000 — 006 О -Безобъявл. ББК:31.27-082.03я73

097(02) — 95

15ВЫ 5-7046-0105-7 © ОкинА.А., 1995

1ГХ

ВВЕДЕНИЕ

Высокие темпы трансформации структуры Единой электроэнергетической системы, усложнение условий эксплуатации энергосистем, наличие крупных атомных электростанций с базисным режимом работы и ухудшенными динамическими характеристиками, трудности учета многообразия режимов электростанций и другие причины привели к тому, что управление режимами энергосистем значительно усложнилось. В этих условиях обеспечение параллельной работы энергосистем и одновременное выполнение заданных нормативов статической и динамической устойчивости предъявляют повышенные требования как к принципам и точности управления нормальными, аварийными и послеаварийными режимами энергосистем, так и к аппаратной реализации устройств противоаварийной автоматики, а также их эксплуатации в действующих энергосистемах.

В современных энергосистемах (ЭЭС) должна обеспечиваться высокая эффективность противоаварийного управления для различных условий функционирования и с учетом индивидуальных особенностей ЭЭС:

структуры сети ЭЭС, жесткости ее связей с Единой Энергосистемой, возможности реверса потоков мощности по системооб-разующим ЛЭП;

режимных и структурных различий для всех характерных режимов года — зимнего максимума нагрузки, периода паводка ГЭС, летнего минимума нагрузки;

специфики нетиповых ремонтных схем или нерасчетных режимов при выборе режимных параметров настройки противоаварийной автоматики (ПА).

Широкий спектр учитываемых факторов свидетельствует о многообразии требований, предъявляемых к устройствам ПА, алгоритмам их функционирования.

Поэтому анализ режимов и устойчивости энергосистем представляет собой неотъемлемую часть работы по созданию систем ПА, которые по структуре исполнения являются иерархически-

ми. Системы ПА должны оказывать дозированные воздействия на ЭЭС, чтобы обеспечивать локализацию и ликвидацию аварийных режимов, а также минимизировать ущербы от аварий.

В учебном пособии собраны и систематизированы материалы, необходимые для изучения структуры, алгоритмов функционирования и построения систем ПА, а также квалифицированного выполнения расчетов и проектирования систем противо-аварийного управления. Содержание книги соответствует учебным программам энергетических вузов по специальности 2104 «Автоматическое управление электроэнергетическими системами», а также соответствующих курсов институтов повышения квалификации руководящих работников и специалистов Минтопэнерго РФ.

Глава первая

СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ АВТОМАТИКИ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ НАРУШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ

1.1. ОБЩАЯ СТРУКТУРА ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ АВТОМАТИКИ

В целях предотвращения возникновения и развития аварий в энергосистемах, их локализации и ликвидации путем выявления опасных аварийных возмущений или недопустимых отклонений параметров электрического режима и осуществления противо-аварийного управления применяют ПА.

Различают функциональное и аппаратное структурное построение ПА. В эксплуатации функциональные структурные схемы используются при описании режимных принципов выполнения и действия ПА, составлении инструкций по режимам работы энергообъединений, энергоузлов, межсистемных и внутрисистемных связей. Аппаратные структурные схемы необходимы для составления инструкций по обслуживанию противоаварий-ной автоматики, оперативных заявок на вывод в ремонт ПА или ее частей.

Обобщающее понятие функциональной структуры — система ПА, которая в пределах своего энергоузла, энергорайона, энергообъединения решает все задачи противоаварийного управления и включает ряд подсистем, обеспечивающих:

предотвращение нарушения устойчивости параллельной работы (АПНУ),

ликвидацию асинхронного режима (АЛАР),

ограничение снижения частоты (АОСЧ),

ограничение повышения частоты (АОПЧ),

ограничение снижения напряжения (АОСН),

разгрузку (предотвращение недопустимой перегрузки) оборудования (АРО)

Подсистемы ПА, функционируя совместно, взаимно дополняют и резервируют друг друга и образуют, таким образом, эшелонированную систему ПА, обеспечивающую требуемый уровень живучести энергосистемы.

На подсистему АПНУ, представляющую собой первый эшелон этой системы, возлагается задача обеспечения устойчивости энергосистемы. Если по каким-либо причинам нарушение устойчивости все же произойдет, то подсистема АЛ АР должна обеспечить прекращение асинхронного режима путем ресинхронизации или деления электрической сети.

Задача предотвращения недопустимых отклонений частоты, вызываемых аварийными возмущениями или разделениями энергосистемы на несинхронные части (включая и деления от действия подсистемы АЛАР), возлагается на подсистемы АОСЧ и АОПЧ. Подсистема АОСЧ при снижениях частоты осуществляет автоматический частотный пуск и загрузку генераторов электростанции, а также частотную разгрузку энергосистемы посредством отключения части нагрузки потребителей. Подсистема АОПЧ воздействует на отключение гидрогенераторов и разгрузку энергоблоков тепловых электростанций при опасных повышениях частоты. В наиболее тяжелых случаях при каскадных авариях или особо крупных небалансах мощности и при неэффективности действия подсистем АОСЧ и АОПЧ на поддержание частоты в допустимых для работы тепловых и атомных электростанций пределах осуществляется выделение этих электростанций или части энергоблоков на питание местной нагрузки или нагрузки собственных нужд.

Подсистема АРО предназначена для защиты оборудования от повреждений, вызываемых перегрузкой по току. В то же время должны исключаться излишние действия этой подсистемы, так как они могут привести к каскадному развитию аварии в энергосистеме вследствие перегрузки других элементов электрической сети и нарушения устойчивости. Подсистема АОСН предназначена для предотвращения нарушения устойчивости нагрузки и расстройства технологических процессов собственных нужд электростанций при аварийных возмущениях, сопровождающихся снижением напряжения.

Иногда в состав системы ПА включают подсистему ограничения повышения напряжения (подсистему АОПН), необходимую для защиты оборудования электростанций и подстанций. Правомерность включения этих устройств в состав ПА спорна; скорее,

ихследует рассматривать как составную часть штатного комплекса защит линий, генераторов и пр.

Любая подсистема ПА представляет собой некоторый набор автоматик, которые могут объединяться в определенные виды. Каждая автоматика решает законченную задачу противоаварий-иого управления, включающую следующие операции:

фиксация аварийного возмущения или нарушения контролируемыми параметрами электрического режима заданных ограничений;

запоминание предаварийного состояния энергосистемы: схемы и текущего режима в момент фиксации возмущения или нарушения параметрами режима шданных ограничений;

оценка степени тяжести аварийного возмущения и необходимости осущест-нления управляющих воздействий для зафиксированного предаварийного состояния энергосистемы;

выбор видов, объемов и мест реализации управляющих воздействий;

реализация управляющих воздействий.

У конкретной автоматики некоторые из перечисленных функций могут отсутствовать вообще (например, запоминание доава-рийного режима, выбор объема управляющих воздействий и др.). Часть отсутствующих функций может восполняться дейст-ииями оперативного персонала (фиксация предаварийной схемы энергосистемы, выбор мест реализации воздействий).

Автоматика — наименьшая единица функциональной структуры (рис. 1.1). С точки зрения аппаратной реализации автоматика включает некоторую совокупность устройств. Устройство — наименьшая единица аппаратной структуры ПА.

Автоматики могут объединяться в комплексы. Цель создания комплексов — удешевление ПА и повышение ее надежности путем более эффективного использования аппаратуры (каналов передачи доаварийной информации, аварийных сигналов и исполнительных команд; логико-вычислительных, пусковых и исполнительных устройств).

Объединение автоматик в
комплексы наиболее характер
но для подсистемы АПНУ в
связи со сложностью реализу
емых ею задач и территори- рис. ы. Функциональная и

12 3 4 5 6 7 Следующая ⇒