АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ И АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ НОРМАЛЬНЫМИ РЕЖИМАМИ ЭЭС
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»
А.А. Минченко, В.Н. Яровой
«Управление режимами энергосистем
и вопросы автоматизации»
Учебное пособие
Харьков 2009
ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебное пособие предназначено для формирования у студентов – электроэнергетиков специальностей «Электрические системы и сети», «Системы управления производством и распределением электроэнергии» и «Электрические станции» знаний об основных режимных принципах оптимальности нормального режима энергосистемы, элементной базе, функциональных схемах устройств и систем управления в нормальном режиме, обеспечивающих управление активной мощностью генерирующих источников и поддержание номинального уровня частоты в энергосистеме, а также знаний структуры, алгоритмов функционирования и построения систем противоаварийного автоматического управления энергосистем с элементами аппаратной реализации.
В пособие включены материалы лекционных занятий, отдельные вопросы, рассматриваемые на практических занятиях, составляющие теоретических основ лабораторных работ по дисциплинам «Автоматизация энергосистем» (первая, вторая и третья части), «Системная автоматика» (первая и третья части) и «Противоаварийная автоматика энергосистем» (вторая и третья части), общее распределение учебной нагрузки по которым составляет согласно учебных программ соответственно 324, 126 и 108 часов; материал пособия целиком отвечает учебным программам этих дисциплин.
Во время написания пособия авторы преследовали цель изложить режимы работы энергосистем во взаимосвязи их с основными задачами автоматизированного и автоматического управления этими режимами и средствами, обеспечивающими решение указанных выше задач. Был выполнен анализ многочисленной литературы, изданной в нашей стране и за рубежом. Вместе с тем ссылки на первоисточники подаются в тексте только по мере необходимости, учитывая учебный характер пособия и возможности студентов по использованию первоисточников.
В пособие не включены материалы, которые отображают задачи автоматического повторного включения, автоматического ввода резерва и т.п., то есть то, что относится к линейной или сетевой автоматике, поскольку эти вопросы являются составной частью дисциплины «Основы релейной защиты и автоматики».
Авторы отмечают большую работу и выражают сердечную благодарность заведующему учебной лабораторией Ермоленко Б.Ф., инженерам Згурской М.П. и Шершневой Е. Н. за подготовку компьютерного набора текста.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
| АВР | – автоматический ввод резерва |
| АЛАР | – автоматическая ликвидация асинхронного режима |
| АОПМ | – автоматический ограничитель перетока мощности |
| АОПН | – автоматическое ограничение повышения напряжения |
| АОПЧ | – автоматическое ограничение повышения частоты |
| АОСН | – автоматическое ограничение снижения напряжения |
| АОСЧ | – автоматическое ограничение снижения частоты |
| АПВ | – автоматическое повторное включение |
| АПНУ | – автоматическое предотвращение нарушения устойчивости |
| АРВ | – автоматическое регулирование возбуждения |
| АРНТ | – автоматическое регулирование напряжения трансформатора |
| АРО | – автоматическая разгрузка оборудования |
| АРПМ | – автоматический регулятор перетока мощности |
| АРЧ | – автоматический регулятор частоты |
| АРЧВ | – автоматический регулятор частоты вращения |
| АРЧМ | – автоматическое регулирование частоты и активной мощности |
| АСГ | – автоматическая синхронизация генераторов |
| АСДУ | – автоматизированная система диспетчерского управления |
| АСУ ТП | – автоматизированная система управления технологическими процессами |
| АТ | – автотрансформатор |
| АЧП | – автоматический частотный пуск |
| АЧР | – автоматическая частотная разгрузка |
| АЭС | – атомная электрическая станция |
| БАПВ | – быстродействующее автоматическое повторное включение |
| ВЛ | – воздушная линия |
| ВОЛС | – волоконно–оптическая линия связи |
| ВЧ | – высокочастотный |
| ГЭС | – гидроэлектростанция |
| ДР | – длительная разгрузка |
| ЕЭС | – Единая электроэнергетическая система |
| ИР | – импульсная разгрузка |
| КЗ | – короткое замыкание |
| КРЧМ | – комбинированный регулятор частоты и мощности |
| ЛВУ | – логико–вычислительное устройство |
| ЛЭП | – линия электропередачи |
| МУТ | – механизм управления турбиной |
| НИИПТ | – научно–исследовательский институт постоянного тока |
| НР | – нагрузочный резистор |
| ОГ | – отключение генераторов |
| ОИК | – оперативно–информационный комплекс |
| ОН | – отключение нагрузки |
| ОЭС | – объединенная электроэнергетическая система |
| ПА | – противоаварийная автоматика |
| ПАА | - панель противоаварийной автоматики |
| ПЭВМ | – персональная электронно–вычислительная машина |
| ПС | – подстанция |
| РЗ | – релейная защита |
| РУ | – распределительное устройство |
| САОН | – специальная автоматика отключения нагрузки |
| СШ | – система шин |
| ТАПВ | – трехфазное автоматическое повторное включение |
| ТИ | – телеизмерения |
| ТС | – телесигнализация |
| ТЭС | – тепловая электрическая станция |
| ТЭЦ | – теплоэлектроцентраль |
| УРМ | – устройство распределения мощности |
| УРОВ | – устройство резервирования отказа выключателя |
| ФВ | – форсировка возбуждения |
| ЧАПВ | – частотное автоматическое повторное включение |
| ЭВМ | – электронно-вычислительная машина |
| ЭГП | – электрогидравлический преобразователь |
| ЭДС | – электродвижущая сила |
| ЭС | – электрическая станция |
| ЭТ | – электрическое торможение |
| ЭЦК | – электрический центр качаний |
| ЭЭС | – электроэнергетическая система |
ВВЕДЕНИЕ
Развитие энергетики всех стран мира идет по пути объединения на параллельную работу все большего числа электростанций, энергосистем (ЭЭС) и энергообъединений (ОЭС). Существенным преимуществом этого пути является повышение надежности электроснабжения потребителей за счет взаиморезервирования частей ОЭС и повышение экономичности за счет максимального использования наиболее экономичных источников электроэнергии. Однако ОЭС стран мира присущ определенный недостаток, заключающийся в возможности быстрого распространения нарушений нормального режима и перерастания их в так называемые системные аварии с обеспечением потребителей на больших территориях.
Наилучшим средством предотвращения таких аварий является совершенствование управления ЕЕС, которое подразделяется сейчас обычно на два класса:
- оперативно-диспетчерское (автоматизированное),
- 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.
Система оперативно-диспетчерского управления является иерархической и содержит несколько уровней. На высшем уровне управления режимами работы ОЭС Украины стоит Центральный диспетчерский пункт НЭК «Укрэнерго», затем следуют восемь региональных диспетчерских пунктов ЭЭС. Помимо этого, в оперативно-диспетчерском управлении участвует соответствующий персонал электрических сетей поставщиков электроэнергии, а также дежурный персонал электростанций, действующих под руководством диспетчеров НЭК «Укрэнерго» и ЭЭС.
Перед персоналом оперативно-диспетчерского управления всех уровней стоят задачи – в нормальном режиме работы ЭЭС обеспечить планирование их работы вплоть до составления суточных графиков нагрузки, руководить реализацией этих графиком в условиях непрерывно меняющегося электропотребления, руководить переключениями в электрических сетях для выполнения ремонтных работ, вести статистический учет и отчетность и т.п.
Важнейшая задача диспетчерского управления – непрерывный контроль за состоянием ЭЭС, особенно в так называемых утяжеленных режимах, когда условия работы отдельных ее элементов приближаются к предельным.
Решение указанных задач управления достигаются при определенном взаимодействии специалистов-технологов с системообразующим программно-аппаратным комплексом с помощью автоматизированных рабочих мест (АРМ) на основе современных персональных компьютеров, подключенных к локальной вычислительной сети, -это система АСДУ – автоматизированная система диспетчерского управления. В состав АСДУ входят так называемые оперативно-информационные комплексы (ОИК), реализующие обработку, отображения и архивирование информации о текущем режиме ЭЭС. Это существенно повысило эффективность работы диспетчеров, однако коснулось главным образом только нормальных и послеаварийных режимов работы ЭЭС. Аварии же в ЭЭС, как известно, в большинстве своем настолько быстротечны, что оперативно-диспетчерское управление (диспетчер) не в состоянии справится с возникающими при этом задачами и должно дополнятся управлением другого вида – автоматическим.
Первоначально автоматические устройства применялись главным образом для выполнения функций защиты тех или иных элементов от действия сверхтоков, возникающих в момент повреждения. Процессы, происходящие при этом, - это электромагнитные переходные процессы, а автоматические устройства, предназначенные для защиты от влияния этих процессов, - это устройства релейной защиты. Релейная защита ЭЭС – это самостоятельная сложная отрасль знаний со своей теорией и техникой.
Параллельно с развитием релейной защиты ЭЭС в них начала развиваться и другая ветвь автоматики с иными задачами, где, как и в релейной защите, потребовалось более высокая скорость реакции, недоступная человеку. В число этих задач входили, в частности, задачи автоматического повторного включения (АПВ) линий электропередачи и задачи автоматического ввода резерва (АВР), форсировки возбуждения синхронных генераторов (ФВ), т.е. то, что теперь называют линейной или сетевой автоматикой. Далее число этих задач продолжало расти, что и привело к появлению другой самостоятельной дисциплины – системной автоматики.
Релейная защита и системная автоматика – это два вида автоматического управления в ЭЭС, взаимосвязанных и взаимодополняющих друг друга. Во многих случаях для них применяются и одинаковая аппаратура. Однако между ними имеются отличия. Первое из них: - для системной автоматики, как правило, определяющими являются не столько электромагнитные, сколько электромеханические переходные процессы, т.е. процессы, связанные с относительным движением роторов синхронных машин во время и после аварии.
Второе отличие системной автоматики состоит в том, что если действие устройств релейной защиты носит достаточно локальный характер, ограниченный одним или несколькими присоединениями, и лишь оттяжка в отключении КЗ или возникновение каскадных возмущений может привести к дальнейшему развитию аварии, то системной автоматике присущ чаще всего глобальный характер действия и влияния на ЭЭС с охватом большего числа присоединений и достаточно большего района ЭЭС. Кроме того действие этой автоматики тесно связано с режимом работы ЭЭС или ее части и оказывает свое влияние на этот режим.
В настоящее время сложилось следующее представление о составе устройств, объединяемых понятием системной автоматики. Кроме линейной (сетевой) автоматики, к их числу относят также устройства автоматики нормального режима и противоаварийной автоматики (ПА).
Автоматика нормального режима – это обычно достаточно медленно действующая автоматика, предназначенная в основном для помощи оперативному персоналу. Ее влияние на процессы при авариях в ЭЭС ограничено и сказывается главным образом на послеаварийном режиме. К числу устройств этой автоматики относят устройства автоматического регулирования частоты и активной мощности (АРЧМ), автоматической частотной разгрузки (АЧР), автоматической синхронизации генераторов (АСГ), автоматического регулирования возбуждения (АРВ) и др.
Противоаварийная автоматика, напротив, должна обладать большим быстродействием при интенсивном воздействии на процессы при авариях в ЭЭС и в послеаварийном режиме, приближаясь в этом смысле к релейной защите.
Характерной особенностью ПА является ее тесная связь с режимом работы ЭЭС, поэтому ее часто называют противоаварийной режимной автоматикой.
Сейчас сложилось традиционное представление о следующих задачах ПА:
- автоматическое предотвращение нарушения устойчивости параллельной работы (АПНУ);
- автоматическая ликвидация асинхронного режима (АЛАР);
- автоматическое ограничение снижения частоты (АОСЧ);
- автоматическое ограничение повышения частоты (АОПЧ);
- автоматическое ограничение снижения напряжения (АОСН);
- автоматическое ограничение повышения напряжения (АОПН);
- автоматическая разгрузка оборудования (АРО).
Наиболее крупные части системной автоматики - автоматика регулирования частоты и мощности в нормальном режиме (АРЧМ) и АПНУ ПА рассматриваются обычно как подсистемы АСДУ.
Рис. В.1. Общая структурная схема управления режимами ЭЭС.
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ И АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ НОРМАЛЬНЫМИ РЕЖИМАМИ ЭЭС
Дата добавления: 2018-05-31; просмотров: 860; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!