Противоаварийная автоматика

Высокие темпы развития, 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 системообразующим 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.

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

  1. ОБЩАЯ

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 противоаварийного 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 противоаварийной автоматики, оперативных заявок на вывод в ремонт ПА или ее частей.

12 стр., 5642 слов

Политический режим: понятие и виды

... защиты прав граждан, участия народа, политических партий, мера экономической свободы, отношение к тем или иным формам собственности и т. д. Политический режим - это динамичная, функциональная характеристика политической системы. Категория «политический режим» и «политическая система» ...

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 АЛАР 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, их следует рассматривать как составную часть штатного комплекса защит линий, генераторов и пр.

18 стр., 8525 слов

Политический режим как элемент формы государства

... курсовой работы выступает метод институционализма, который дает возможность анализировать политическую сферу общества, а также структурно-функциональный метод, позволяющий определить основные структурные компоненты политического режима как элемента формы государства. ... государства» и «государственного устройства». С его точки зрения, «государство ... исследуется с конституционно-правовых позиций (Ж. ...

Любая подсистема ПА представляет собой некоторый набор автоматик, которые могут объединяться в определенные виды. Каждая автоматика решает законченную задачу противоаварийного 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 данных ограничений;
  • оценка степени тяжести аварийного возмущения и необходимости осуществления 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 до аварийного режима, выбор объема управляющих воздействий и др.).

Часть отсутствующих функций может восполняться действиями оперативного персонала (фиксация предаварийной схемы энергосистемы, выбор мест реализации воздействий).

Автоматика — наименьшая единица функциональной структуры (рис.).

С точки зрения аппаратной реализации автоматика включает некоторую совокупность устройств. Устройство — наименьшая единица аппаратной

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

  1. АПНУ

Подсистема АП НУ предназначена для предотвращения нарушения динамической устойчивости при аварийных возмущениях и обеспечения в послеаварийных условиях нормативного запаса статической устойчивости для заданных основных сечений охватываемого района.

Объединение автоматик в комплексы наиболее характер но для подсистемы АПНУ в связи со сложностью реализуемых ею задач и территориальной удаленностью входящих в нее устройств. Комплексы АПНУ, решающие задачу обеспечения устойчивости в некотором энергоузле (энергорайоне), могут целиком или частично входить в состав более обширных комплексов АПНУ.

Подсистема АПНУ включает следующие виды автоматики разгрузки при:

Перечисленные виды автоматики являются наиболее распространенными и составляют основную часть подсистемы АПНУ.

Возможно выделение в составе подсистемы АПНУ и других видов автоматики. Например, в последние годы в связи с ростом единичной мощности генераторов и энергетических блоков все более широкое применение находит автоматика разгрузки электропередач при отключении генераторов (АРОГ).

Внезапное отключение мощных генераторов или энергоблоков в дефицитной части энергосистем (энергообъединений) может привести к перегрузке и нарушению устойчивости по связям, загруженным в исходном режиме в их сторону.

Для выполнения возложенных задач подсистема АПНУ осуществляет различные управляющие воздействия. На начальных этапах развития автоматика действовала в основном на отключение гидрогенераторов или на деление электрической сети (ДО).

13 стр., 6377 слов

Федеративное устройство РФ

... РФ. Глава 1. Федеративное устройство Российской федерации 1.1 Конституционные принципы федеративного устройства РФ Форма государственного устройства России определена в Конституции РФ (ст.1, ст.5), согласно которой Российская Федерация является федеративным государством. Федерализм представляет собою важную основу конституционного ...

В настоящее время АПНУ использует широкий спектр воздействий, включающий:

  • отключение турбогенераторов (ОГ);
  • кратковременную (импульсную) и длительную разгрузки турбин (ИРТ, ДРТ);
  • отключение части нагрузки потребителей (ОН);
  • частотный пуск гидрогенераторов (ЧП) и перевод их из режима синхронного компенсатора в активный режим;
  • загрузку гидро- и турбогенераторов (ЗГ);
  • электрическое торможение (ЭТ) агрегатов путем включения нагрузочных активных сопротивлений.

Ввиду меньшей эффективности относительно повышения пределов устойчивости дополнительными считаются:

  • воздействия на отключение шунтирующих реакторов (ОР);
  • форсировка устройств продольной и поперечной компенсации (ФК); форсировка возбуждения (ФВ) и изменение уставки АРВ по напряжению (ИУН).

Полная структура подсистемы АПНУ и распределение основных и дополнительных управляющих воздействий по видам автоматики показаны на рис. Для каждого вида автоматики указаны лишь наиболее часто используемые воздействия. При конкретном выполнении автоматики в эксплуатации в зависимости от возможности осуществления тех или иных управляющих воздействий и их режимных характеристик с целью обеспечения требуемых пределов устойчивости и повышения эффективности воздействий могут привлекаться и другие их виды.

  1. АЛАР

Эта функция ПА и соответствующая совокупность устройств ПА предназначены для ликвидации (или прекращения) асинхронных режимов между ЭС внутри энергорайона и энергорайона с другими энергорайонами энергосистемы, ОЭС, ЕЭС.

Функции АЛАР реализуются автономными устройствами ПА. В некоторых случаях устройства АЛАР используют общие с АПНУ устройства телеотключения для передачи своих аварийных команд и общие исполнительные устройства для их реализации.

Размещение устройств АЛАР, выбор типов этих устройств (способ выявления асинхронного режима, характер действия) и их настройка осуществляются на основе расчетов установившихся режимов и переходных процессов, возникающих после нарушения устойчивости параллельной работы при различных возмущениях. Эти расчеты позволяют:

  • Выявить возможные сечения асинхронного режима, его параметры и влияние на элементы системы;
  • Оценить допустимость краткосрочного асинхронного режима, условия ресинхронизации или воздействия, необходимые для облегчения ресинхронизации;
  • Определить параметры процесса, на которые должны реагировать устройства АЛАР, их уставки срабатывания.

Для выявления и ликвидации асинхронного режима в полнофазной схеме сети используются ПУ, реагирующие на следующие параметры (фиксирующие их):

  • скорость снижения сопротивления ;
  • повышение фазового угла электропередач;
  • циклы асинхронного режима;
  • колебания фазного тока.