http://edu.dvgups.ru/METDOC/GDTRAN/DEPEN/ELSN_TR/AVTOMSIS%20-ELS/METOD/USH_POS/MAIN_UMK.HTM

Рецензенты:

Кафедра энергетики

Амурского государственного университета,

декан энергетического факультета

(заведующая кафедрой кандидат технических наук,

профессор Н.В. Савина)

Главный инженер Службы электрификации и электроснабжения

Дальневосточной железной дороги – филиала ОАО «РЖД»

С.Ю. Дрокин

Чикаров, Ю. А.

Ч 600

Автоматика электроэнергетических систем : учеб. пособие / Ю. А. Чикаров, В. Д. Кулажский. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2010. – 87 с. : ил.

Учебное издание

Чикаров Юрий Александрович

Кулажский Виталий Диомидович

Автоматика электроэнергетических систем

Учебное пособие

Учебное пособие соответствует ГОС ВПО направлений подготовки дипломированных специалистов 140200 «Электроэнергетика», 190400 «Системы обеспечения движения поездов» специальностей 140203 «Релейная защита и автоматизация», 190401 «Электроснабжение железных дорог» по дисциплинам «Автоматизация систем электроснабжения», «Автоматика электроэнергетических систем.

Приведены основные принципы выбора и расчета систем автоматики электроэнергетических систем.

Предназначено для студентов 4-го курса дневной и 5-го курса заочной форм обучения.

ВВЕДЕНИЕ

Нарушение нормального режима работы одного из элементов энергосистемы может отразиться на работе многих других элементов энергосистемы, а при неблагоприятных условиях привести к нарушению всего технологического процесса.

В связи с этим возникает требование как можно более быстрого восстановления нормального режима работы аварийного элемента или быстрой замены его другим резервным элементом, а также восстановления баланса вырабатываемой и потребляемой электроэнергии.

Другая особенность состоит в том, что электромеханические процессы при нарушении электрической системы или нормального режима возникают и протекают обычно так быстро, что обслуживающий персонал оказывается не в состоянии одновременно обнаружить начало и предотвратить развитие этих процессов. Поэтому контроль и управление режимами энергосистемы представляют собой сложные технические задачи.

Выполнение этих задач без применения специальных технических средств оказывается невозможным.

Рассмотренные особенности энергетического производства определили необходимость широкой автоматизации электроэнергетических систем.

Под автоматизацией электроэнергетических систем понимается оснащение их автоматическими устройствами, осуществляющими управление технологическим процессом производства, передачи и распределения электрической энергии в нормальных и аварийных условиях без участия человека в соответствии с программой, заложенной в эти устройства, и их настройкой.

Все устройства автоматики по своему назначению и области применения можно подразделить на две группы: технологическую и системную автоматику. В свою очередь, устройства автоматики в каждой из этих групп делятся на устройства автоматического управления и автоматического регулирования.

Вся автоматика энергетики разделяется на технологическую (системы управления технологическим процессом производства пара на ТЭЦ, ТЭС и АЭС системы жизнеобеспечения на ГЭС и т. д.) и системную. Технологическая автоматика является локальной и не оказывает существенного влияния на энергосистему.

Системная – осуществляет функции управления, оказывающие существенное влияние на режим работы энергосистемы и по функциональному назначению разделяется на автоматику управления нормальными режимами (АУНР) и противоаварийную автоматику (таблица).

Таблица

Разновидности подсистем автоматики

Технологическая автоматика	Системная автоматика
Нормальный режим	Аварийная ситуация		Нормальный режим
Местное значение	Местное значение	Общее значение	Общее значение
АРН, АСГ	АПВ, АВР	ФВГ, АЧР	АРЧ, РПАМ

АУНР обеспечивает:

1. Автоматический пуск энергетических блоков и включение на параллельную работу синхронных генераторов. Это реализуется автоматическими воздействиями на изменение впуска теплоносителя турбины и автоматическим включением в определенный момент времени и при соответствующих условиях автоматического включателя синхронного генератора с помощью пусковых автоматов гидротурбины и комплектов автоматических устройств управления пуском тепловых турбоагрегатов, а также устройств автоматической синхронизации и синхронных агрегатов.

2. Автоматическое поддержание напряжения на заданном уровне на шинах электрических станций и реактивной мощности синхронных генераторов, а также управления режимами энергосистемы по U и Q. Реализуется непрерывным регулированием напряжения СГ и СК (синхронных компенсаторов), дискретным управлением устройствами регулирования под нагрузкой (УРПН) трансформаторов и автотрансформаторов, а также регулированием реактивной мощности непрерывно управляемых её источников статических компенсаторов (СТК) и дискретным управлением мощностью конденсаторных установок с помощью автоматических регуляторов возбуждения (АРВ) СГ И СК, автоматическим регулированием коэффициентов трансформации (АРКТ) и автоматическим регулированием мощности статических установок.

3. Автоматическое регулирование активной мощности и частоты напряжения осуществляется автоматическим регулированием частоты вращения гидро- и турбоагрегатов и автоматическим регулированием активной мощности генераторов.

Противоаварийная автоматика решает следующие задачи.

1. Ликвидация возмущающих воздействий с помощью устройств релейной защиты и автоматического повторного включения.

2. Недопущение нарушения статической и динамической устойчивости энергосистемы с помощью автоматики предупреждения нарушения устойчивости (АПНУ) и автоматической ликвидации асинхронного режима. АПНУ функционирует на основе результатов постоянных (цикл 5–10 с) расчетов устойчивости ЭВМ, является централизованной иерархически построенной системой. По результатам вычислений вырабатываются необходимые противоаварийные воздействия на электроэнергетические объекты для каждого возможного применения, и запоминаются там, как готовые к немедленной реализации при возникновении возмущения. Для предотвращения нарушений динамической устойчивости, например, производится кратковременная импульсная разгрузка паровых турбин или электрическое торможение генераторов.

3. Предотвращение нарушения статической устойчивости в послеаварийных и новых режимах достигается переводом гидроагрегатов из одного режима в другой (СГ↔СК) отключением части гидрогенераторов и т. д.

В учебном пособии собраны и систематизированы материалы, необходимые для изучения структуры, алгоритмов функционирования и построения систем автоматики, а также квалифицированного выполнения расчетов систем противоаварийного управления.

Основная цель настоящего пособия – дать будущим специалистам- электроэнергетикам необходимый объем практических знаний, обеспечивающий грамотное использование и расчет автоматических систем.

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АВР – автоматическое включение резерва.

АДР – автоматический электродвигатель редуктора.

АЛАР – автоматическая ликвидация асинхронного режима.

АПВ – автоматическое повторное включение.

АПВНН – автоматическое повторное включение с проверкой наличия напряжения.

АПВОС – автоматическое повторное включение с ожиданием синхронизма.

АПВУС – автоматическое повторное включение с улавливанием синхронизма.

АПТ – автоматический пуск турбины.

АРВ – автоматическое регулирование возбуждения.

АРВСД – автоматический регулятор возбуждения сильного действия.

АРМ – автоматическое регулирование мощности.

АРЧА – автоматический регулятор частоты активной мощности.

АРЧВ – автоматический регулятор частоты вращения.

АС – автоматический синхронизатор.

АСПВО – автоматический синхронизатор с постоянным временем опережения.

АЧР – автоматическая частотная разгрузка.

БАПВ – быстродействующее автоматическое повторное включение.

БАРМ – быстродействующее автоматическое регулирование мощности.

БСПА – быстродействующая передача сигналов противоаварийной автоматики.

ВЛ – воздушные линии.

ВР – выходное реле.

ВЧ – вычислительная часть.

ГПЗ – главная паровая задвижка.

ДАМ – датчик активной мощности.

ДРТ – длительная разгрузка турбин.

ИПД – измерительный преобразователь давления.

ИПМ – измерительный преобразователь мощности.

ИПЧ – измерительный преобразователь частоты.

ИРТ – импульсная разгрузка турбин.

ИЭ – информационный элемент.

МУТ – механизм управления турбиной.

НАПВ – несинхронное автоматическое повторное включение.

ОВ – обмотка возбуждения.

ПД – элемент подготовки к действию.

ПОН – пусковой орган напряжения.

РЗ – релейная защита.

РК – регулировочный клапан.

СГ – синхронный генератор.

СП – сигнал пуска.

ТОН – трансформатор отбора напряжения.

УБ – узел блокировок.

УКРН – узел контроля разности напряжений.

УКРЧ – узел контроля разности частот.

УО – узел опережения.

УРВЧ – узел регулирования частоты вращения.

УРН – узел регулирования напряжения.

УФВ – устройства форсировки возбуждения.

ФПК – форсировка продольной компенсации.

ЧАПВ – частотное автоматическое повторное включение.

ЭВ – элемент выдержки (времени).

ЭГП – элемент гашения поля.

ЭДМУТ – электродвигатель МУТ.

ЭОД – элемент однократности действия (запрета).

ЭТ – электрическое торможение.

ЭУ – элемент управления.