Противоаварийная и режимная автоматика что это
Перейти к содержимому

Противоаварийная и режимная автоматика что это

  • автор:

Обзор устройств противоаварийной автоматики (ПА)

Устройства противоаварийной автоматики предназначены для автоматического реагирования на возникновение в энергосистеме утяжеленного или аварийного режимов с целью возвращения системы к нормальному режиму работы. Присутствие устройств ПА в энергосистеме обусловлено необходимостью решения двух основных задач:

  • обеспечения сохранности оборудования;
  • повышения допустимых перетоков по линиям электрических сетей.

В системах противоаварийной автоматики подстанций и генерирующих объектов условно можно выделить два уровня противоаварийного управления: уровень устройств локальной ПА и уровень устройств автоматики предотвращения нарушения устойчивости (АПНУ). Отличие оборудования этих двух уровней состоит в объеме обрабатываемой входной информации и наборе функций, выполняемых устройствами. Устройства локальной ПА обрабатывают информацию, поступающую с одного или двух присоединений, в то время как устройства АПНУ собирают и обрабатывают данные со множества присоединений, относящихся к одному энергорайону, включающему как генерирующие объекты, так и подстанции. АПНУ могут работать как автономно, на основании заранее подготовленных таблиц, так и под управлением ПТК ВУ ЦСПА (программно-технического комплекса верхнего уровня централизованной системы ПА), находящемся в ведении системного оператора (СО), а устройства локальной ПА зачастую функционируют обособлено от ПТК ВУ ЦСПА по алгоритмам, заложенным на этапе наладки и ввода в эксплуатацию.

Для реализации функций локальной автоматики инженерная компания «Прософт-Системы» представляет изделия МКПА-РЗ. Для создания комплексов АПНУ применяется устройство УПАЭ.

Перечень функций ПА, реализуемых с помощью изделий компании «Прософт-Системы», приведен в таблице 1.

Таблица 1.
Функции противоаварийной автоматики (ПА)

Противоаварийная автоматика

Противоаварийная автоматика — комплекс автоматических устройств, предназначенных для ограничения развития и прекращения аварийных режимов в энергосистеме.

  • Назначение ПА и основные требования к ней.
  • Структура ПА и ее основные элементы.
  • Виды устройства ПА.
Назначение ПА и основные требования к ней

В отдельных энергосистемах и ОЭС могут возникать следующие нарушения нормального режима работы:

  • опасные перегрузки линии электропередачи и межсистемных связей из-за непредвиденных изменений балансов мощности генераторов и нагрузки в одной или нескольких связанных между собой ОЭС или отдельных энергосистемах;
  • опасные набросы мощности на электропередачи и межсистемные связи при внезапных отключениях генераторов или нагрузки в смежных частях ОЭС или в соседних ОЭС;
  • внезапные отключения одной из межсистемных связей, в том числе наиболее мощной, отключения отдельных участков двухцепных или кольцевых электропередач, угрожающие нарушения динамической устойчивости;
  • разрывы мощных электропередач, вызывающие набросы мощности на слабые шунтирующие сети более низких напряжений и опасное повышение частоты в энергосистемах;
  • затяжные КЗ, отключаемые действием резервных защит или устройств резервирования отказа выключателей (УРОВ);
  • кратковременные неполнофазные режимы в цикле однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ) или при отказах отдельных фаз выключателей;
  • односторонние отключения протяженных участков электропередач 330–75- кВ, вызывающие повышение напряжения, опасное для оборудования;
  • асинхронный режим.

Быстрое протекание аварийных процессов при нарушениях нормальных режимов исключает возможность их ликвидации и тем более предотвращения действиями оперативного персонала даже при наличии хороших средство телеконтроля и телеуправления. Поэтому предотвращение, локализация и ликвидация нарушений нормального режима целиком возлагается на специальные автоматические устройства, получившие общее наименование устройства противоаварийной автоматики (ПА).

Назначение ПА заключается в следующем:

  • предотвращение нарушения статической устойчивости линий электропередачи межсистемных связей в нормальных и послеаварийных режимах;
  • предотвращение нарушения динамической устойчивости в цикле работы ОАПВ или БАПВ (быстродействующего автоматического повторного включения), а также в режимах максимальной нагрузки при расчетных видах КЗ, отключаемых как основными быстродействующими защитами, так и резервными защитами или действиями УРОВ;
  • предотвращение асинхронного режима путем опережающего деления энергосистем при приближении к пределу устойчивости и невозможности ее сохранения средствами автоматического регулирования или других видов ПА;
  • ликвидация асинхронного режима в случаях нарушения устойчивости путем ресинхронизации или селективного деления энергосистем (ОЭС) в заранее предусмотренных сечениях;
  • предотвращение опасного для паровых турбин и механизмов потребителей повышения частоты в отлившихся частях ОЭС, связанных с мощными ГЭС;
  • предотвращение опасного повышения напряжения при односторонних отключения протяженных линий электропередачи.

Устройства и комплексы устройств ПА должны удовлетворять следующим основным техническим требованиям:

  • быстродействие. Требование является главным для устройств ПА, предназначенных для предотвращения нарушения динамической устойчивости;
  • селективность. Требование в отношении устройств ПА означает способность устройства выбирать объекты, виды и минимально необходимый объем воздействий, обеспечивающие наиболее эффективную локализацию нарушений нормального режима работы. Если на возникшее нарушение нормального режима реагируют несколько устройств ПА, то их суммарное воздействие также должно удовлетворять требованию наиболее эффективной локализации нарушения при минимально необходимом объеме воздействий;
  • чувствительность. Требование относится к функциональным органам ПА и полностью соответствует аналогичным требованиям к устройствам релейной защиты. Это способность реагировать на такие отклонения и нарушения нормально режима, на действие при которых они рассчитаны;
  • надежность. Требование состоит в том, что устройства ПА, так же как и устройства релейной защиты, должны безотказно действовать при нарушениях нормального режима и не действовать излишне и ложно в условиях, когда их действие не предусмотрено.
Структура ПА и ее основные элементы

Находящиеся в эксплуатации и проектируемые устройства ПА выполняются для действия по постоянной программе, которая закладывается в схему, а настройка осуществляется на основании предварительны расчетов нормальных и аварийных режимов.

Состояние энергосистемы характеризуется рядом таких факторов и параметров, как электрическая схема, состав оборудования, перетоки мощности по электропередачам и межсистемным связям , значения токов, уровни напряжения, частота и т.п. Устройства ПА непрерывно контролируют эти параметры, выявляют и фиксируют моменты опасного отклонения или внезапного нарушения нормального режима, определяют их тяжесть и вырабатывают соответствующие воздействия на объекты управления. При этом, чем больше факторов и параметров контролирует ПА, тем ближе к оптимальным будут ее воздействия.

В каждом конкретном случае структура устройства или комплекса устройств ПА определяется его назначением и условиями работы. В общем случае устройство ПА состоит из трех частей: выявительной (ВЧ), логической (ЛЧ) и исполнительной (ИЧ). Выявительная часть включает в себя пусковые органы (ПО), органы контроля электрического режима (КЭР) и органы автоматической дозировки воздействий (АДВ). Сигналы, вырабатываемые в выявительной части, поступают в логическую часть, включающую в себя логические элементы, которые, сопоставляя последовательность, продолжительность и интенсивность сигналов, поступающих от ВЧ, выбирают виды воздействий и подготавливают соответствующие цепи. Наконец, исполнительная часть включает в себя органы или аппараты управления, с помощью которых производятся воздействия ОГ, РТ, ДС, ОН и др.

Виды устройства ПА

При всем многообразии конкретных исполнений устройств ПА все они могут быть сведены к следующим основным видам:

  • противоаварийная автоматика для предотвращения нарушения устойчивости (АПНУ). Устройства АПНУ выявляют возникновение опасных перегрузок или набросов мощности, внезапные отключения участков электропередач или их полные разрывы, возникновение неполнофазных режимов и другие аналогичные нарушения нормального режима работы. Во всех случаях, когда возникшее нарушение нормального режима угрожает нарушением устойчивости, устройства АПНУ производят быструю дозированную разгрузку электропередачи и межсистемных связей. Для разгрузки используются три основных вида воздействий: отключение гидро- и турбогенераторов (ОГ) или быстрая разгрузка паровых турбин (РТ) с последующим ограничением мощности (ОМ) по условиям послеаварийного режима, а также деление энергосистем или ОЭС (ДС) по сечениям, обеспечивающим выделение в нужный район ограниченной мощности, и отключение части нагрузки (ОН);
  • противоаварийная автоматика для ликвидации асинхронного режима (АЛАР). Устройства АЛАР выявляют моменты приближения к пределу устойчивости или момент возникновения асинхронного режима и воздействуют на его прекращение путем деления энергосистем в заранее намеченных сечениях либо путем ресинхронизации энергосистем. В этих случаях они производят ОГ или РТ в избыточной части энергосистемы для выравнивания частот, что ускоряет процесс ресинхронизации;
  • противоаварийная автоматика для ограничения повышения частоты (АОПЧ). Устройства АОПЧ выявляют повышение частоты и при повышении допустимых значений производят ОГ гидрогенераторов ГЭС и при необходимости отделение ТЭС от энергосистемы со сбалансированной нагрузкой;
  • противоаварийная автоматика для ограничения повышения напряжения (АОПН). Устройства АОПН выявляют повышения напряжения до определенных установленных значений и производят включение шунтирующих реакторов и отключение линий, являющихся источниками повышенного напряжения.
  • Релейная защита
  • Виды управляющих воздействий ПА

Система противоаварийной автоматики

Система противоаварийной автоматики (ПА) предназначена для контроля режимов электрической сети и предотвращения общесистемных аварий, сопровождающихся нарушением электроснабжения потребителей.

Система локализует и предотвращает развитие аварии путем:

  • предотвращения нарушения устойчивости системы (АПНУ).
  • ликвидации асинхронного режима (АЛАР);
  • ограничения снижения частоты (АОСН).
  • ограничения повышения частоты (АОПЧ).
  • ограничения снижения напряжения (АОСН).
  • ограничения повышения напряжения (АОПН).
  • ограничения перегрузки оборудования (АОПО).

Быстрое протекание аварийных процессов при нарушениях нормальных режимов исключает возможность их ликвидации и тем более предотвращения действиями оперативного персонала даже при наличии средств телеконтроля и телеуправления. Поэтому предотвращение, локализация и ликвидация нарушений нормального режима целиком возлагается на специальные автоматические устройства противоаварийной автоматики (ПА).

Микропроцессорные устройства и шкафы противоаварийной автоматики «НЕВА-ПА» в составе системы противоаварийной автоматики предназначены для выявления, ограничения развития и прекращения аварийных режимов в энергосистеме. Обеспечивают непрерывный мониторинг электрических режимов и состояний сети и энергообъекта и находятся во взаимодействии с релейной защитой и другими средствами автоматического управления в энергосистеме, включая АПВ, АВР, автоматическое регулирование возбуждения, автоматическое регулирование частоты и активной мощности (вместе с автоматическим ограничением перетока).

Нужна дополнительная информация по системе противоаварийной автоматики? Напишите нам

Отличительные особенности системы ПА

  • Свободно программируемая логика позволяет совмещать в одном устройстве и шкафу противоаварийной автоматики «НЕВА-ПА» функции нескольких подсистем противоаварийной автоматики.
  • В режиме реального времени выполняет сложные алгоритмы с изменением параметров и уставок ПА по командам от системы управления верхнего уровня или смежного устройства автоматики при изменении стационарного режима ЭЭС.
  • Интегрируется в состав АСУ ТП подстанции, выполняя свои функции автономно либо во взаимодействии с другими программно-техническими комплексами автоматизированной системы управления объектом.
  • Выполняет регистрацию событий и цифровое осциллографирование аналоговых сигналов по различным факторам, например, при пуске и срабатывании алгоритма ПА.
  • Осуществляет передачу предаварийной и аварийной информации по нескольким каналам связи оперативно-диспетчерскому персоналу.

Архитектура

Аппаратные средства оборудования противоаварийной автоматики «НЕВА-ПА» построены по модульному принципу, допускающему дальнейшее наращивание объема собираемых данных без демонтажа и замены установленного оборудования и обеспечивающему оптимальное распределение ресурсов, отказоустойчивость, высокую помехозащищенность и минимальный объем монтажа.

Все измеряемые параметры передаются в локальную сеть и пишутся на встроенный накопитель Flach-IDE (или жесткий диск HDD). Схема устройства разработана с возможностью автономной работы без включения в локальную сеть.

Программное обеспечение

В состав ПО, поставляемого вместе с «НЕВА-ПА» входят:

  • программа формирования и выдачи управляющих воздействий;
  • программа просмотра осциллограмм мгновенных значений токов и напряжений;
  • программа расчета и отображения действующих значений токов и напряжений;
  • программа расчета симметричных составляющих и спектров высших гармоник токов и напряжений;
  • программа расчета активных и реактивных фазных и трехфазных мощностей на основной частоте и высших гармониках.

В ПО предусмотрена возможность визуального и звукового оповещения оперативного персонала о событиях:

  • переключения;
  • срабатывание защит;
  • выход измеряемых и расчетных величин за аварийные и предупредительные пределы;
  • сбоя в работе комплекса.

Противоаварийная автоматика в электрических сетях

Противоаварийная автоматика в электрических сетях

Противоаварийная автоматика (ПА) в электрических цепях предусматривает как ограничение развития, так и своевременное прекращение различных аварийных режимов.

Главная задача ПА – недопущение аварий в энергосистемах, которые могут привести к нарушению поставки электроэнергии потребителям на существенные территории.

С учетом скоротечности аварийных процессов, возникающих в результате нарушения нормального функционирования электросетей, их предотвращение и своевременная ликвидация практически невозможна силами оперативного персонала – решение таких задач по силам только быстродействующим автоматам.

Работа противоаварийной автоматики находится в четком взаимодействии с релейной защитой электроцепей, а также другими соответствующими средствами поддержания энергосистемы в режиме автоматического управления.

Последние предполагают применение АВР (автоматический ввод резерва), АПВ (автоматическое повторное включение), автоматическое регулирование напряжения возбуждения, частоты (АЧР), а также активной мощности (предусматривая при этом и автоматическое ограничение возможного перетока).

Функции применения ПА

Основные функции применения ПА предусматривают в автоматическом режиме:

  1. поддерживание устойчивости энергосистемы в целом;
  2. устранение асинхронного режима;
  3. регулирование промышленной частоты и напряжения;
  4. ввод соответствующих ограничений по перегрузке электрооборудования.

Система противоаварийной автоматики предусматривает использование совокупности различных устройств, которые объединяет общий принцип действия и возможность согласования их параметров (в ряде случаев – с помощью аппаратных средств).

Управление может быть как централизованным, предусматривающим центральное устройство с соответствующими каналами обратной связи, так и локальным.

Организация сложной (в частности территориальной) системы подразумевает создание определенной иерархии, с четким определением автоматических устройств с различным уровнем управления. При этом основные функции управления приходятся на самый низкий уровень. Такая схема на сегодня является наиболее эффективной.

Интересное видео о применении ПА смотрите ниже:

Предназначение современных противоаварийных систем

Главное предназначение современных противоаварийных систем:

  1. своевременное обнаружение аварийных ситуаций;
  2. качественный анализ аварийных ситуаций;
  3. своевременное реагирование и исполнение соответствующих управляющих воздействий.

Осуществление данных действий может производиться как с помощью отдельных устройств (пусковых – ПУ, исполнительных – ИУ, предусматривающих автоматическую дозировку управляющих воздействий – АДВ), так и комбинированных, в которых возможно выполнение сразу нескольких операций по автоматическому регулированию (например, пускодозирующих).

Кроме того, при выполнении этих операций могут быть задействованы различные устройства телеметрии, предусматривающие передачу соответствующей информации, сигналов и управляющих команд.

Экономическая эффективность создания и последующей эксплуатации противоаварийной автоматики производится с учетом затрат на монтаж и среднегодовых издержек согласно Инструкции по учету и оценке работы РЗА.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *