Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Организация противоаварийного управления в энергосистемах. Учебное пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
К афедра «Автоматизированные электроэнергетические системы»
Д.Н. ДАДОНОВ
Е.А. КРОТКОВ
ОРГАНИЗАЦИЯ
ПРОТИВОАВАРИЙНОГО
УПРАВЛЕНИЯ
В ЭНЕРГОСИСТЕМАХ
Учебное пособие
Самара
Самарский государственный технический университет
2020
1
Печатается по решению ученого совета СамГТУ (протокол № 8 от
29.03.2019 г.).
УДК 621.34(075.8)
ББК 31.27я73
Д 142
Дадонов Д.Н.
Организация противоаварийного управления в энергосистемах: учеб-
ное пособие / Д.Н. Дадонов, Е.А. Кротков. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т,
2020. – 74 с.
Излагаются основы противоаварийного управления, предназначенного для
обеспечения надежного функционирования энергосистем при аварийных возмущениях и повышения степени использования пропускной способности электрических сетей. Дается описание примеров настройки и алгоритмов функционирования различных видов противоаварийной автоматики.
Приведены вопросы для самопроверки.
Предназначено для студентов старших курсов электроэнергетических спе-
циальностей, а также может быть полезно для инженеров, работающих в области эксплуатации и проектирования электрических систем.
Р ец е н з е н т ы : д-р техн. наук, профессор В.П. Степанов,
канд. техн. наук, доцент В.В. Сенько
УДК 621.34(075.8)
ББК 31.27я73
Д 142
© Д.Н. Дадонов, Е.А. Кротков, 2020
© Самарский государственный
технический университет, 2020
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .................................................................................................................................. 4
1. Термины, определения и основные сокращения ........................................................... 6
Используемые сокращения .................................................................................................... 12
2. Характер аварийных режимов в энергосистемах .......................................................... 13
3. Виды противоаварийной автоматики ............................................................................. 22
3.1. Общие положения по автоматическому противоаварийному управлению ........ 22
3.2. Автоматика предотвращения нарушения устойчивости ....................................... 27
3.2.1. Общие требования .............................................................................................. 27
3.2.2. Автоматика разгрузки при отключении ЛЭП, сетевого и генерирующего
оборудования ....................................................................................................... 30
3.2.3. Автоматика разгрузки при перегрузке по мощности ...................................... 34
3.2.4. Автоматика разгрузки при коротких замыканиях ........................................... 35
3.3. Автоматика ликвидации асинхронного режима (АЛАР) ..................................... 37
3.3.1. Причины возникновения асинхронного режима. Основные признаки
асинхронного режима и его негативные последствия .................................... 37
3.3.2. Способы ликвидации асинхронного режима ................................................... 38
3.3.3. Требования к устройствам АЛАР, их размещению и настройке ................... 39
3.3.4. Принципы выполнения устройств автоматической ликвидации
асинхронного режима ......................................................................................... 41
3.4. Автоматика ограничения снижения частоты (АОСЧ) ........................................... 45
3.4.1. Общие положения ............................................................................................... 45
3.4.2. Негативные последствия снижения частоты ................................................... 46
3.4.3. Назначение и классификация автоматики ограничения снижения частоты .... 48
3.5. Автоматика ограничения повышения частоты (АОПЧ) ....................................... 55
3.5.1. Негативные последствия повышения частоты ................................................ 55
3.5.2. Назначение и действие автоматики ограничения повышения частоты ........ 55
3.6. Автоматика ограничения снижения напряжения (АОСН) ................................... 56
3.6.1. Общие положения, негативные последствия снижения напряжения ........... 56
3.6.2. Регулирование напряжения в энергосистемах ................................................. 58
3.6.3. Назначение и действие автоматики ограничения снижения напряжения .... 59
3.7. Автоматика ограничения повышения напряжения ............................................... 60
3.7.1. Общие положения, негативные последствия повышения напряжения ........ 60
3.7.2. Назначение и действие автоматики ограничения повышения напряжения . 61
3.8. Автоматика ограничения перегрузки оборудования (АОПО) ............................. 63
3.8.1. Общие положения, негативные последствия перегрузки ЛЭП
и оборудования.................................................................................................... 63
3.8.2. Назначение и действие автоматики ограничения повышения напряжения ..... 64
3.9. Устройства передачи аварийных сигналов и команд (УПАСК) .......................... 67
Вопросы для самопроверки ................................................................................................. 70
Список литературы .............................................................................................................. 72
3
ВВЕДЕНИЕ
Целями противоаварийного управления являются выявление,
предотвращение развития и ликвидация аварийного режима в энергосистемах [4, 5, 9].
Быстрое протекание переходных режимов при авариях в энергосистемах практически исключает возможность их ликвидации и предотвращения действиями диспетчерского и оперативного персонала,
поэтому данные функции возлагаются на автоматическое противоаварийное управление.
Автоматическое противоаварийное управление реализуется посредством противоаварийной автоматики, которая находится в тесном взаимодействии с релейной защитой, сетевой (автоматический
ввод резерва, автоматическое повторное включение) и режимной (автоматическое регулирование возбуждения, автоматическое регулирование частоты и активной мощности, автоматическое регулирование
напряжения) автоматикой.
Широкое применение противоаварийной автоматики в условиях
энергосистемы ЕЭС России определяется рядом объективных условий, среди которых в качестве важнейших следует перечислить следующие. Рассредоточенность населения и промышленности на большой территории страны, что в сочетании с высокой степенью концентрации производства электроэнергии влечет за собой необходимость
транспорта и обмена мощностью между весьма удаленными источниками и потребителями. Этому же в значительной степени способствует резко выраженная неравномерность распределения населения и
промышленности с одной стороны и энергоресурсов – с другой. В
этих условиях обеспечение технических требований к устойчивости
энергосистем и надежности электроснабжения потребителей за счет
повышения резервирования генераторных мощностей и электрических сетей является весьма дорогостоящим мероприятием.
Данный подход к решению проблемы устойчивости энергосистем
и надежности электроснабжения потребителей существенно отлича-
4
ется от подходов, принятых в энергосистемах развитых стран, прежде
всего Европы и Северной Америки. В этих энергосистемах обеспечена возможность поддержания требуемого резерва генерации и пропускной способности электрической сети, а в энергосистемах Северной Америки и некоторых других энергосистемах для повышения устойчивости и надежности также используются устройства FACTS
(гибкие системы электропередачи переменного тока).
Стоит также отметить, что по мере насыщения энергосистем устройствами автоматического противоаварийного управления и возложения на них все более ответственных задач повышается «цена» отказов этих систем и сложность их согласованной настройки. Кроме
того, постоянное усложнение систем автоматического противоаварийного управления за счет все большего использования средств
управляющей вычислительной техники, современных сетей связи и
так далее приводит к существенному увеличению их стоимости [16].
5
1. ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ
И ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
Аварийный электроэнергетический режим – режим энергосис-
темы, который характеризуется параметрами, выходящими за пределы обязательных требований, и ведет к угрозе повреждения оборудования или нарушению устойчивости.
Асинхронный режим энергосистемы – аварийный режим энергосистемы, характеризующийся несинхронным вращением части генераторов энергосистемы.
Динамическая устойчивость – способность энергосистемы воз-
вращаться к установившемуся режиму после значительных возмущений без перехода в асинхронный режим.
Диспетчерский центр – совокупность структурных единиц и
подразделений организации – субъекта оперативно-диспетчерского
управления в электроэнергетике, обеспечивающих в пределах закрепленной за ней операционной зоны выполнение задач и функций
оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике.
Деление энергосистемы – разделение энергосистемы на две или
более несинхронно работающие части.
Доаварийный режим энергосистемы – установившийся элек-
троэнергетический режим энергосистемы до возникновения аварийного возмущения.
Дублированный режим передачи информации – передача ин-
формации одновременно по двум независимым каналам связи.
Защищаемый элемент – линия электропередачи, трансформатор
(автотрансформатор), ошиновка, линейное оборудование (высокочастотные заградители и трансформаторы тока) и оборудование присоединения линии электропередачи к подстанции (электростанции), допустимые режимы работы которых обеспечивает устройство или
комплекс противоаварийной автоматики.
Канал связи – комплекс технических средств и среды распространения, обеспечивающих передачу информации между источни-
6
ком и получателем в виде сигналов электросвязи в определенной полосе частот или с определенной скоростью передачи.
Команда противоаварийной автоматики – команда на реали-
зацию управляющего воздействия, формируемая устройством или
комплексом противоаварийной автоматики.
Комплекс противоаварийной автоматики – совокупность устройств противоаварийной автоматики, функционально связанных
между собой.
Комплекс автоматики предотвращения нарушения устойчивости (комплекс АПНУ) – комплекс противоаварийной автоматики,
выполняющий функции автоматики предотвращения нарушения устойчивости.
Контрольный пункт (по напряжению) – шина распределительного устройства объекта электроэнергетики, параметры и диапазоны
изменения напряжения для которого задаются и напряжение на котором регулируется и/или контролируется диспетчерским центром
субъекта оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике
или центром управления сетями сетевой организации.
Контролируемое сечение – совокупность линий электропереда-
чи и других элементов сети, определяемых диспетчерским центром
субъекта оперативно-диспетчерского управления, перетоки активной
мощности по которым контролируются и (или) регулируются в целях
обеспечения устойчивости энергосистемы и допустимых режимов
работы линий электропередачи и оборудования.
Лавина напряжения – явление лавинообразного снижения на-
пряжения вследствие нарушения статической устойчивости энергосистемы и нарастающего дефицита реактивной мощности.
Лавина частоты – явление нарастающего снижения частоты в
энергосистеме, вызванного увеличением дефицита активной мощности.
Надежность электроснабжения – способность энергосистемы, в
составе которой работают энергопринимающие установки потребителей, обеспечить им поставку электрической энергии (мощности) в соответствии с заявленными величинами и договорными обязательствами
при соблюдении установленных норм качества электроэнергии.
7
Независимые каналы связи – каналы связи, организация которых исключает возможность их одновременного отказа (вывода из
работы) по общей причине за счет организации каналов связи в разных линиях связи, не имеющих общих линейно-кабельных сооружений, или в разных средах распространения с соответствующим выбором трасс прохождения каналов связи, применением основного и резервного оборудования связи и электропитания.
Объединенная энергетическая система – совокупность не-
скольких территориальных энергосистем.
Операционная зона – территория, в границах которой расположе-
ны объекты электроэнергетики и энергопринимающие установки потребителей, управление взаимосвязанными технологическими режимами которых осуществляет соответствующий диспетчерский центр.
Оценивание состояния (энергосистемы) – обработка телеметрической информации о режиме и схеме сети и формирование сбалансированного текущего режима сети.
Противоаварийная автоматика – совокупность устройств,
обеспечивающих измерение и обработку параметров электроэнергетического режима энергосистемы, передачу информации и команд
управления и реализацию управляющих воздействий в соответствии с
заданными алгоритмами и настройкой для выявления, предотвращения развития и ликвидации аварийного режима энергосистемы.
Ресинхронизация – процесс восстановления синхронной работы
электрической станции или части энергосистемы после нарушения
синхронизма, не связанный с делением энергосистемы.
Связь (в электрической сети) – последовательность элементов
электрической сети [линии электропередачи, трансформаторы, системы (секции) шин, коммутационные аппараты], соединяющих две
части энергосистемы.
Сечение асинхронного режима – совокупность сетевых элементов одной или нескольких связей, соединяющих две несинхронно работающие части энергосистемы, на которых располагается электрический центр качаний.
8
Сечение – совокупность сетевых элементов одной или несколь-
ких связей, отключение которых приводит к разделению энергосистемы на две изолированные части.
Статическая устойчивость – способность энергосистемы воз-
вращаться к установившемуся режиму после малых его возмущений,
при которых изменения параметров несоизмеримо малы по сравнению со значениями этих параметров.
Таблица управляющих воздействий (ТУВ) – определенные для
каждого пускового органа вид, объем, место (направление) реализации управляющих воздействий, команды противоаварийной автоматики в зависимости от схемы сети, доаварийного перетока активной
мощности в заданных сечениях и дополнительных параметров (температуры наружного воздуха или сезона и т.п.).
Таблица управляющих воздействий локальной автоматики
предотвращения нарушения устойчивости (ТУВ ЛАПНУ) – акту-
альная ТУВ, сформированная на основе таблицы параметров настройки устройства ЛАПНУ, включающей заданные для каждого
пускового органа вид, объем и место (направление) реализации
управляющих воздействий в заданных сечениях в зависимости от
схемы сети, доаварийного перетока активной мощности в заданных
сечениях и дополнительных параметров (температуры наружного
воздуха или сезона и т.п.).
Таблица управляющих воздействий централизованной системы противоаварийной автоматики (ТУВ ЦСПА) – ТУВ, рассчи-
танная программно-техническим комплексом верхнего уровня централизованной системы противоаварийной автоматики.
Устройство локальной автоматики предотвращения нарушения устойчивости (устройство ЛАПНУ) – устройство, обеспечи-
вающее в соответствии с ТУВ ЛАПНУ или ТУВ ЦСПА выбор видов,
объемов, мест (направлений) реализации управляющих воздействий и
выдачу команд противоаварийной автоматики в зависимости от схемы сети, доаварийного перетока активной мощности в заданных сечениях и дополнительных параметров (температуры наружного воздуха или сезона и т.п.) для заданных пусковых органов.
9
Управляющее воздействие – задание на изменение режима рабо-
ты или эксплуатационного состояния объектов электроэнергетики и
энергопринимающих установок потребителей электрической энергии,
реализуемое по команде противоаварийной или режимной автоматики.
Уставка – значение параметра настройки устройства противоаварийной автоматики, определяющее условия его функционирования.
Устойчивость энергосистем – способность сохранить синхро-
низм между электростанциями, или, другими словами, возвращаться
к установившемуся режиму после различного рода возмущений.
Фазовый угол – угол между векторами напряжения в узлах энер-
госистемы.
Централизованная система противоаварийной автоматики –
комплекс противоаварийной автоматики, состоящий из взаимосвязанных управляющего вычислительного комплекса, осуществляющего автоматический расчет управляющих воздействий на основе текущей схемно-режимной информации, и локальных устройств противоаварийной автоматики, задание параметров настройки которых осуществляется управляющим вычислительным комплексом.
Цикл асинхронного режима – изменение на 360 градусов относительного угла между векторами электродвижущей силы несинхронно работающих генераторов.
Электродвижущая сила – cкалярная величина, характеризую-
щая способность стороннего поля и индуктированного электрического поля вызывать электрический ток.
Электрический центр качаний – точка электрической сети, на-
пряжение в которой при асинхронном режиме снижается до нуля.
Энергосистема – совокупность электрических станций, электри-
ческих сетей и энергопринимающих устройств потребителей электрической энергии, связанных общностью режима в непрерывном
процессе производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии в условиях централизованного оперативнодиспетчерского управления в электроэнергетике.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]