Устройство сетевой автоматики

Содержание

Учебные вопросы	Стр.
1. Устройство сетевой автоматики.
2. Автоматическое включение резерва. Автоматическое повторное включение.
3. Автоматическая разгрузка по частоте и току.

Литература

А) Использованная при подготовке текста группового занятия

1. В.И. Королев «Расчет мощностей электропривода БКСМ методом тяговых усилий» [Текст]: учебно- методическое пособие М-во образования и науки РФ, СПбГТУРП. – СПб: СПбГТУРП 2010;

2. Синюкова Т. В. «Электроснабжение» Липецк: Липецкий государственный технический университет, ЭБС АСВ 2013;

3. Ушаков В. Я. «Современные проблемы электроэнергетики» Томск: Томский политехнический университет 2014;

б) Рекомендуемая обучающимся для самостоятельной работы по теме группового занятия

1. Синюкова Т. В. «Электроснабжение» Липецк: Липецкий государственный технический университет, ЭБС АСВ 2013;

Наглядные пособия

1. Электронная презентация по теме лекции

Технические средства обучения

1. Компьютер

2. Мультимедийный проектор

Текст лекции:

Устройство сетевой автоматики.

Сетевая автоматика (СА) - совокупность устройств, реализующих функции автоматического повторного включения, автоматического ввода резерва, автоматического опережающего деления сети.

Электроэнергетическая система (ЭЭС) представляет собой совокупность параллельно работающих электростанций, электрических сетей и приёмников электроэнергии, объединённых общим режимом с единым централизованным оперативно-диспетчерским управлением.

Несколько параллельно-работающих ЭЭС при централизованном оперативно-диспетчерском управлении ими представляют объединённую электроэнергетическую систему (ОЭЭС).

Параллельно работающие ОЭЭС при централизованном оперативно-диспетчерском управлении ими образуют Единую электроэнергетическую систему (ЕЭЭС) страны.

Работа ЭЭС, обеспечивающих электроснабжение потребителей электроэнергией требуемого качества, характеризуется специфическими особенностями:

-непрерывностью процесса производства и потребления электроэнергии, определяемой необходимостью обеспе6чить в каждый момент времени выработку электростанциями мощности, равной мощности, потребляемой нагрузкой;

-режимной взаимозависимостью параллельно работающих электростанций и линий электропередачи, т. е. изменением нагрузки электростанций и перетоков мощности между ними при изменении мощности или отключении одной из электростанций;

-быстротой протекания переходных процессов, распространяющихся за доли секунды на огромные расстояния.

В состав ЭЭС входят три подсистемы:

-генерации, включающая электростанции разных типов, производящие электрическую и тепловую энергию;

-передачи и распределения электроэнергии, включающая ЛЭП и подстанции электрической сети;

-потребления, состоящая из разнообразных потребителей электрической энергии.

Рассмотрим преимущества ЕЭЭС перед отдельными электростанциями и небольшими энергосистемами. ЕЭЭС распространяется на большой территории, которая охватывает несколько (до 6) часовых поясов.

Другим существенным преимуществом является повышение надёжности энергоснабжения потребителей за счёт взаиморезервирования её частей и повышение экономичности за счёт максимального использования наиболее экономичных источников электроэнергии. Однако, отсюда вытекают и недостатки. Главный из них заключается в возможности быстрого распространения нарушений нормального режима, произошедших в той или иной части энергосистемы, и перерастания их в так называемые системные аварии с обесточением потребителей на больших территориях.

Наилучшим средством предотвращения таких аварий является совершенствование управления энергосистемой, которое обычно подразделяется на два класса: оперативно-диспетчерское и автоматическое. К оперативно-диспетчерскому управлению относится управление, осуществляемое силами специально выделенного (дежурного) персонала, непрерывно контролирующего режим работы энергосистемы в целях обеспечения его экономичности и необходимого качества электроэнергии по частоте и напряжению, а также предотвращения возможных аварий и ликвидации их последствий.

Аварийные процессы, а также процессы нормального рабочего режима в энергосистемах настолько быстротечны, что оперативно-диспетчерское управление с участием человека-оператора оказывается неспособным вовремя отреагировать, и тем более справиться с возникающими при этом задачами, и поэтому должно дополняться управлением другого вида – автоматическим, т. е. с привлечением автоматических устройств.

Первоначально автоматические устройства применялись в энергетике главным образом для выполнения функций защиты электроэнергетических объектов от действия сверхтоков, возникающих в момент повреждения. Процессы, возникающие при этом, – это электромагнитные переходные процессы, а автоматические устройства, предназначенные для защиты от влияния этих процессов, – это устройства релейной защиты. Параллельно с развитием релейной защиты энергосистем в них начала развиваться и другая ветвь автоматики с иными задачами, для выполнения которых также требуется высокая скорость реакции, недоступная человеку (например, задачи автоматического повторного включения (АПВ) ЛЭП, задачи автоматического ввода резерва (АВР); иногда это называют линейной или сетевой автоматикой).

В настоящее время число этих задач настолько велико, что это привело к появлению отдельной самостоятельной дисциплины – системной автоматики. Релейная защита и системная автоматика – это два вида автоматического управления в энергосистемах, взаимосвязанных и взаимодополняющих друг друга. Но между ними имеются и отличия. Первое из них состоит в том, что для системной автоматики, как правило, определяющими являются в большей степени электромеханические переходные процессы, т. е. процессы, связанные с относительным движением роторов синхронных машин во время аварии и после неё. Сюда же добавляются процессы так называемой длительной динамики, происходящие со значительным (в несколько герц) изменением абсолютного движения (частоты вращения) синхронных генераторов.

Второе отличие системной автоматики состоит в следующем. Действие УРЗ носит достаточно локальный характер, ограниченный одним или несколькими присоединениями, и лишь затяжка в отключении КЗ или возникновение каскадных возмущений может привести к дальнейшему развитию аварии. Системной автоматике присущ чаще всего глобальный характер действия и влияния на энергосистему с охватом большого числа присоединений и достаточно большого района энергосистемы. Причём действие этой автоматики тесно связано с режимом работы энергосистемы или её части и оказывает своё влияние на этот режим.

Все автоматические устройства управления, применяемые в электроэнергетических системах, можно разделить на две группы:

первая – автоматические устройства управления нормальными режимами

вторая – автоматические устройства управления аварийными режимами (устройства противоаварийной автоматики (ПА)). К автоматическим устройствам управления аварийными режимами также относятся и устройства релейной защиты. запишем

Автоматика нормального режима – это обычно (за некоторыми исключениями) достаточно медленная автоматика, предназначенная, в основном, для помощи оперативному персоналу. Её влияние на процессы при авариях в энергосистеме ограничено и сказывается главным образом на послеаварийном режиме.

К автоматике нормального режима относятся следующие автоматические устройства:

-пуска и останова агрегатов электростанций (технологическая автоматика);

-включения на параллельную работу (синхронизации) генераторов;

-регулирования частоты и активной мощности (АРЧМ), обеспечивающие поддержание на заданном уровне частоты в ЕЭЭС, оптимальное распределение активных нагрузок между электростанциями и генераторами, регулирование и ограничение перетоков активной мощности по линиям электропередачи;

-регулирования напряжений и перетоков реактивной мощности: автоматические регуляторы возбуждения (АРВ) синхронных машин (генераторов, синхронных компенсаторов и электродвигателей), автоматические регуляторы коэффициентов трансформации трансформаторов, автоматические регуляторы статических источников реактивной мощности;

-управления трансформаторами на подстанциях для включения и отключения одного из параллельно работающих трансформаторов с целью минимизации потерь электроэнергии в них, разгрузки перегруженного трансформатора путём снижения напряжения и отключения нагрузки.

Таким образом, основными назначениями автоматических устройств управления нормальными режимами являются автоматизация сложного технологического процесса пуска и включения в работу синхронных генераторов, обеспечение требуемого качества электроэнергии; повышение экономичности работы ЭЭС, предотвращение и устранение опасной перегрузки генераторов, трансформаторов и ЛЭП, чреватой возможностью возникновения и развития аварийного нарушения режима.

Вторая группа автоматических устройств – ПА. ПА должна обладать большим быстродействием при интенсивном воздействии на процессы при авариях в энергосистемах и послеаварийном режиме, приближаясь в этом смысле к релейной защите. Для ПА характерна тесная связь с режимом работ энергосистем, вследствие чего её часто называют противоаварийной режимной автоматикой. ПА осуществляет следующие функции:

1) фиксирует факт и место возникновения аварийного нарушения нормального режима и обеспечивает отделение повреждённого участка от неповреждённой части ЭЭС;

2) предотвращают распространение аварийного нарушения нормального режима на соседние неповреждённые участки энергосистемы;

3) восстанавливают нормальный режим работы.

Первую функцию выполняют устройства противоаварийного автоматического управления, фиксирующие возникновение в электроэнергетической системе КЗ и отключение повреждённого участка. К ним относятся УРЗ (устройство релейной защиты) и УРОВ (устройство резервирования отказа выключателя).

((УРОВ — это устройство или алгоритм, который выполняет ближнее резервирование, т.е. дополняет установленные на конкретном объекте защиты. Это может быть отдельный шкаф с электромеханическими реле, а может быть и распределенный алгоритм в нескольких микропроцессорных терминалах.

Принцип действия УРОВ состоит в следующем:

Если на защищаемом участке происходит короткое замыкание и срабатывание его защиты, но при этом выключатель по каким-то причинам это КЗ не устраняет, то УРОВ выдает команду на отключение смежных выключателей, через которые идет подпитка точки КЗ. Делается это с определенной выдержкой времени для отстройки от времени действия выключателя. Контроль отключения выключателя выполняется при помощи измерения первичного тока и фиксации положения выключателя))

Вторую функцию выполняют автоматические устройства противоаварийного управления – устройства ПА, к которым относятся следующие устройства:

-автоматики предотвращения нарушения устойчивости параллельной работы (АПНУ) путём разгрузки перегруженных ЛЭП, что достигается воздействием на снижение генерирующей мощности электростанций в избыточной по мощности части ЭЭС (вплоть до деления ЭЭС) и на отключение нагрузки в дефицитной по мощности приёмной её части;

-форсировки возбуждения (ФВ) синхронных генераторов;

-автоматики ликвидации асинхронного режима (АЛАР), который может возникнуть вследствие отказа АПНУ (Автоматика предотвращения нарушения устойчивости (АПНУ) энергосистемы — совокупность устройств противоаварийной автоматики, предназначенных для предотвращения нарушения динамической устойчивости при аварийных возмущениях и обеспечения в послеаварийных условиях нормативного запаса статической устойчивости для заданных сечений охватываемого района.) или недостаточности осуществляемой ею разгрузки ЛЭП;

-автоматической частотной разгрузки (АЧР), отключающей при значительном снижении частоты в отделившемся от ЭЭС дефицитном по мощности районе менее ответственной нагрузки;

-автоматики, осуществляющей при аварийном снижении частоты выделение генераторов на питание собственных нужд ТЭС или АЭС и выделение электростанций или генераторов со сбалансированной нагрузкой, благодаря чему предотвращается опасность нарушения работы собственных нужд и снижения мощности, вырабатываемой соответствующими электростанциями;

-автоматики ограничения снижения напряжения (АОСН). Снижение напряжения возникает в районах с дефицитом реактивной мощности. Действует на отключение ответственных потребителей, шунтирующих реакторов и. т.д. с целью предотвращения лавины напряжения и повышения напряжения.

-автоматики, ограничивающей опасное для электрооборудования повышение напряжения (АОПН) в сети сверхвысокого напряжения, обусловленное избытком реактивной мощности, путём включения реакторов, отключения линии СВН (односторонне отключенную линию).

-автоматики ограничения опасного для турбоагрегатов ТЭС и электродвигателей потребителей повышение частоты (АОПЧ) в выделившемся с большим избытком мощности ГЭС районе. АОПЧ реагирует на повышенный уровень частоты и действует на отключение части гидрогенераторов, а второй ступенью действует на отделение ТЭС от ГЭС со сбалансированной нагрузкой.

- АОСЧ – автоматика ограничения снижения частоты. Имеет свои каналы управления и осуществляет быстрый ввод резерва на ГЭС, переводит генераторы из режима СК в активный режим, разделяет энергосистему со сбалансированной нагрузкой.

Третью функцию по восстановлению нормального режима выполняют следующие устройства:

-автоматического повторного включения (АПВ(автоматическое повторное включение)) линий, трансформаторов, шин подстанций и электростанций, отключенных действием соответствующих УРЗ;

-автоматического включения резерва (АВР), восстанавливающие электроснабжение потребителей, потерявших питание в результате отключения рабочего источника питания;

-автоматического пуска резервных гидроагрегатов и ГТУ при аварийном снижении частоты, осуществляющие включение их в сеть и загрузку;

-автоматической загрузки работающих генераторов ТЭС, действующие при снижении частоты или при срабатывании устройств АПНУ и уменьшающие дефицит активной мощности.

САОН – специальная автоматика отключения нагрузки