Совмещенный алгоритм автоматики частотной разгрузки и специальной автоматики отключения нагрузки

А.В.Герасименко , В.С.Пастухов ,К.М. Иванов

СОВМЕЩЕННЫЙ АЛГОРИТМ АВТОМАТИКИ ЧАСТОТНОЙ РАЗГРУЗКИ И СПЕЦИАЛЬНОЙ

АВТОМАТИКИ ОТКЛЮЧЕНИЯ НАГРУЗКИ

Автоматика частотной разгрузки (АЧР) и специальная автоматика отключения нагрузки (САОН) относятся к устройствам противоаварийной автоматики (ПА), предотвращая развитие тяжелых системных аварий вследствие глубокого снижения частоты в энергосистеме (ЭС). Схожесть управляющих воздействий (УВ) этих автоматик, направленных на восстановление баланса активной мощности, позволяет осуществлять их совмещение на базе микропроцессорной техники. Такое совмещение расширяет функциональные возможности автоматики и обеспечивает четкое взаимодействие АЧР и САОН в ходе аварии и при восстановлении нормальных режимных параметров.

Институтом «Дальэнергосетьпроект» при участии кафедры ДВГТУ разработан универсальный алгоритм совмещенной автоматики (АЧР-САОН) для шкафов микропроцессорных комплексов ПА (МТСПА). Этот алгоритм внедрялся в ОЭС Востока в составе нескольких десятков МКПА, начиная с 2004 года.

По ходу эксплуатации выполнены несколько модификаций с целью повышения устойчивости функционирования. Основной задачей АЧР является предотвращение глубокого снижения и затем подъем частоты в системе путем отключения нагрузки в месте установки МКПА. Функции САОН состоят в приеме внешних команд на разгрузку ЭС от автоматики предотвращения нарушения устойчивости или автоматики разгрузки оборудования (возможно удаленное размещение этих устройств) и отключении заданного числа потребителей в месте установки устройства МКПА.

В целях повышения гибкости алгоритм разделен на четыре программных модуля:

- модуль приема и обработки команд САОН (модуль САОН);

- модуль контроля частоты и напряжения с логикой АЧР (модуль АЧР);

- модуль отключения нагрузки с логикой частотного автоматического повторного включения

(модуль ЧАПВ);

- модуль формирования импульсных команд (импульсный модуль).

Каждый модуль отдельно загружается в МКПА при наладке. Затем на основе этих модулей в МКПА создаются экземпляры алгоритмов. На базе одного модуля может быть создано несколько алгоритмов, например, в случае большого числа групп потребителей можно создать несколько алгоритмов отключения нагрузки на основе модуля ЧАПВ. Все экземпляры алгоритмов должны быть увязаны между собой для организации взаимного обмена информацией.

Модуль САОН предусматривает прием не более пяти внешних команд САОН. Назначение модуля заключается в определении номера пришедшей команды САОН и выдачи этого номера на основной выход для дальнейшего его использования в модуле ЧАПВ, который отключает соответствующих потребителей. Номер определяется по тому, на какой вход поступила команда САОН. Обычно, чем выше номер команды САОН, тем больше должен быть объем отключаемой нагрузки. Состав отключаемых потребителей для каждой команды САОН задается в модуле ЧАПВ. В общем случае потребители, отключаемые от команды с меньшим номером, могут не входить в состав отключаемых потребителей для команды с большим номером. Если несколько команд САОН поступят одновременно (с разницей фронта менее 8 мс), то модуль САОН выработает только наибольший номер для поступивших команд. Кроме основного выхода в модуле присутствует выход сигнализации «Работа САОН», срабатывание по которому происходит в случае приема любой команды САОН.

Модуль АЧР включает в себя логику АЧР-1, АЧР-2 и ДАЧР (дополнительная АЧР). Кроме того, сюда входит блок контроля частоты и напряжения (БКЧН). В БКЧН осуществляется усреднение частоты по трем фазам измерительного напряжения и вычисление скорости изменения частоты, реализуется блокировка измерения частоты фаз при исчезновении напряжения по этим фазам. Также БКЧН вырабатывает сигнал блокировки ЧАПВ при низком уровне измерительного напряжения. Алгоритм предусматривает контроль напряжения трех фаз от двух транс форма горов напряжения с

соответствующих систем шин (секций) распределительного устройства 110 или 220 кВ. В случае исчезновения напряжения на основном (первом) трансформаторе напряжения (ТН) происходит автоматическое переключение па каналы резервного (второго) ТН.

Алгоритм АЧР-1 предназначен для предотвращения глубокого снижения частоты и включает в себя четыре ступени разгрузки. Номер самой «старшей» сработанной ступени поступает на соответствующий выход для использования его далее в модуле ЧАПВ, который согласно этому номеру производит отключение заданных потребителей. В состав нагрузки, отключаемой при срабатывании ст>пени с большим номером должны входить потребители, которые отключаются при срабатывании ступени с меньшим номером. Все ступени АЧР-Г отличаются частотой срабатывания. Время срабатывания для всех ступеней задается общее, т.к. АЧР-1 должна обладать максимально высоким быстродействием В целях обеспечения несрабатывания АЧР-1 во время вьюега двигателей после отключении шин подстанции предусмотрена возможность блокировки работы алгоритма при высокой скорости‘спада частоты. Для включения такой блокировки необходимо задать скорость блокировки отличную от нуля, общую для всех ступеней.

Алгоритм АЧР-2 предназначен для подъема частоты в системе и также включает в себя четыре ступени разгрузки. По аналогии с АЧР-1 номер самой «старшей» сработанной ступени поступает на соответствующий выход для использования его далее в модуле ЧАПВ, который согласно этому номеру производит отключение заданных потребителей. В состав нагрузки, отключаемой при срабатывании, ступени с большим номером должны входить'потребители, которые отключаются при срабатывании ступени с меньшим номером. Для каждой ступени можно произвольно задавать частоту и время срабатывания, хотя обычно частота срабатывания всех ступеней АЧР-2 одинаковая.

Алгоритм ДАЧР предназначен для отключения больших объемов нагрузки при возникновении значительного дефицита мощности. Для выявления возникновения большого дефицита контролируется скорость изменения частоты. Срабатывание ДАЧР происходит в случае превышения заданной уставки срабатывания по скорости спада частоты. При этом необходимо также, чтобы частота была ниже уставки срабатывания. Всего в алгоритме предусмотрено две ступени ДАЧР. Номер сработанной ступени поступает на соответствующий выход для использования его далее в модуле ЧАПВ, который согласно этому номеру производит отключение заданных потребителей. Ступени ДАЧР должны вводиться в работу только при наличии внешних сигналов (для каждой ступени должен быть свой сигнал) от специальных ключей управления. Для каждой ступени состав отключаемых потребителей можно выбирать независимо, т.е. отключаемая нагрузка может быть как раздельной, так и совмещенной для этих ступеней. В качестве уставок для каждой ступени можно задавать частоту, скорость и время срабатывания.

Допускается использование любой ступени алгоритма ДАЧР в качестве специальной очереди АЧР, вводимой в работу в особых случаях режимных ограничений, связанных с изменением состава работающего в системе оборудования. Тогда срабатывание происходит только по факту снижения частоты без контроля скорости ее спада. В целях обеспечения несрабатывания специальной очереди АЧР во время выбега двигателей после отключении шин подстанции предусмотрена возможность блокировки работы алгоритма при высокой скорости спада частоты. Для включения такой блокировки необходимо задать скорость блокировки отличную от нуля (каждая ступень имеет свою у стайку).

Для всех частей модуля АЧР используется одна общая частота возврата, которая является также частотой срабатывания ЧАПВ. Сигнал блокировки ЧАПВ вырабатывается при низком уровне частоты и напряжения. Предусмотрена возможность использования внешнего сигнала для блокировки работы АЧР (функционирование САОН при этом не нарушается).

Модуль ЧАПВ предназначен для распределения воздействий (отключения нагрузки) при поступлении различных команд САОН или срабатывании ступеней АЧР-1, АЧР-2 и ДАЧР, а также для реализации функции ЧАПВ. Всего в модуле имеется пять выходов, по которым формируются сигналы для отключения пяти групп потребителей. При наличии на объекте большего числа потребителей можно использовать в МКПА несколько алгоритмов отключения нагрузки на базе модуля ЧАПВ. Состав отключаемой нагрузки для каждой команды САОН или ступени АЧР задается с помощью специальных уставок. При этом допускается совмещенное действие различных частей алгоритма на отключение

одного или нескольких групп потребителей. Сигналы отключения длительные, т.е. они снимаются только при включении нагрузки, если появляются соответствующие условия.

Включение нагрузки (снятие сигналов отключения с соответствующих выходов) происходит после возврата всех сработанных ранее ступеней АЧР при достижении частоты срабатывания ЧАПВ. Если отключение нагрузки произошло по команде САОН, то для включения необходимо поступление короткого внешнего сигнала «Включение нагрузки» (от специальной кнопки на шкафу МКПА). Логика ЧАПВ предусматривает разнесенное во времени включение групп потребителей с заданным интервалом между включениями разных групп. По выходам модуля ЧАПВ с меньшими номерами должны отключаться потребители, которые отключаются первыми, т.е. от команд САОН и ступеней АЧР с меньшими номерами. Включение нагрузки происходит в обратном порядке поочередно. Первыми снимаются сигналы с выходов, у которых большие номера. Группа потребителей, включаемая самой первой из числа отключенных потребителей, имеет самую маленькую выдержку времени, представляющую собой начальное время срабатывание ЧАПВ. Включение нагрузки прекращается при поступлении сигнала блокировки от модуля АЧР (при низком уровне частоты или напряжения) или от внешнего сигнала блокировки. После снятия сигнала блокировки выдержки времени на включение нагрузки отсчитываются заново. Все приведенные выше соображения относительно включения нагрузки справедливы, если ранее отключение было по команде САОН.

Один из выходов модуля ЧАПВ можно использовать для сигнализации о „формировании длительного сигнала на отключение группы потребителей (любой из пяти).

Импульсный модуль предназначен для формирования кратковременных (импульсных) раздельных сигналов на отключение и включение пяти групп потребителей. Использование данного модуля необходимо при импульсном управлении выключателями фидеров, Входными сигналами являются длительные сигналы отключения от модуля ЧАПВ. Импульсный сигнал отключения формируется по своему выходу в момент появления соответствующего сигнала на отключение группы потребителей. Импульсный сигнал включения формируется по своему выходу в момент исчезновения соответствующего сигнала на отключение группы потребителей. В модуле используется две уставки, задающие длительность сигналов отключения и включения. Эти уставки являются общими для всех пяти групп потребителей. Сигналы отключения или включения будут длительными, если соответствующую уставку задать равной нулю.

И.В. Матвеев , B.C. Пастухов , К.М. Иванов АВТОМАТИКА ЛИКВИДАЦИИ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА

Противоаварийная автоматика (ПА) является одним из эффективных средств повышения надежности и живучести энергосистем. Она представляет собой комплекс устройств, вырабатывающих управляющие воздействия (УВ)5 которые направлены на предотвращение развития тяжелых системных аварий вследствие нарушения баланса мощности или недопустимых отклонений различных параметров от нормальных значений.

В последнее время в объединенной энергосистеме Дальнего Востока (ОЭС Востока) получили широкое распространение многофункциональные устройства ПА локального типа, построенные на микропроцессорной базе (МКПА). Они обладают рядом преимуществ перед электромеханическими аналогами: устойчивостью функционирования, гибкостью и адаптивностью. Кроме того на базе МКПА может формироваться пакет устройств ПА требуемой конфигурации.

Автоматика ликвидации асинхронного режима (АЛАР) является одним из наиболее ответственных устройств ПА. Она срабатывает после нарушения устойчивости, когда возникает асинхронный режим (АР) между частями энергосистемы, а работа других автоматик оказалась не эффективной. ^