ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОТИВОАВАРИЙНОГО
I. ВВЕДЕНИЕ
Единая энергетическая система (ЕЭС) России как была, так и останется в обозримом будущем энергообъединением со слабыми межсистемными связями. В связи с этим надеж- ность и живучесть ЕЭС России будет обеспечиваться путем широкого использования средств противоаварий- ного управления.
Как известно, ЕЭС России характеризуется неравно- мерным распределением генерации и потребления. На основе этого энергорайоны можно разделить на два типа:
1. Районы с избытком активной мощности, где вырабо- танная на электростанциях активная мощность Pг превышает нагрузку, потребляемую в данном районе
Pн, т. е. выполняется условие Pг Pн.
2. Районы с дефицитом активной мощности. В этом случае нагрузка потребителей Pн превышает выработанную на электростанциях активную мощность Pг в данном районе, т. е. выполняется условие Pг Pн.
В зависимости от типа энергорайона определяются управляющие воздействия (УВ) от устройств противоава- рийной автоматики (ПА). В районах с избытком активной мощности необходимо снижать мощность электростанций.
В «дефицитных» районах используется УВ на отключение нагрузки (ОН). На рис. 1, а представлена упрощённая схема комплекса ПА, который включает в себя устройство, выяв- ляющее аварийный режим, устройство передачи аварий- ных сигналов и команд (УПАСК) и специальную автома- тику отключения нагрузки (САОН). САОН является уст- ройством реализующим УВ на ОН, тем самым завершает работу комплекса ПА.
II. СУЩЕСТВУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА САОН
Отключение нагрузки потребителей электрической энергии применяется для предотвращения нарушения устойчивости, ограничения снижения частоты и напря- жения, ликвидации перегрузки контролируемых сечений, ЛЭП и оборудования [1]. Эту задачу осуществляет САОН.
Устройство САОН представляет собой шкаф (рис. 1, б) с набором промежуточных реле (РП). Воздействие на эти реле осуществляется от устройств передачи аварийных сигналов и команд (УПАСК) или непосредственно от ПА.
Внутри шкафа формируются шинки управления (ШУ), по которым передается воздействие на выключатели присоединений. В настоящее время широкое применение получили САОН с тремя очередями отключения нагрузки.
Отключение нагрузки выполняется с запретом автомати- ческого повторного включения (АПВ) и автоматического ввода резерва отключенных связей (АВР) [1].
Согласно [1] под действие САОН могут быть подклю- чены энергопринимающие установки потребителей электри- ческой энергии всех категорий надежности электроснаб- жения.
III. ПРОБЛЕМЫ САОН
Опыт эксплуатации показывает несоответствие объема отключаемой нагрузки, заведенной под действие САОН, требуемому объёму ОН. Причины несоответствия следующие:
а б Рис. 1 – Упрощенные схемы комплекса ПА (а) и САОН (б)
присоединения находятся в резерве или в ремонте;
присоединения имеют величину нагрузки меньше, чем заявляет собственник энергообъекта;
присоединения имеют нестабильную по времени и величине нагрузку. Примером может служить двигательная нагрузка, которая используется нес- колько часов в сутки согласно технологическому процессу производства.
Все эти факторы нельзя точно учесть в процессе расчетов электрических режимов и формирования задания по настройке комплексов ПА на реализацию противо- аварийного управления.
Еще одна проблема заключается в том, что существую- щие САОН морально устарели и отстают от активного развития устройств ПА. В современных каналах связи ПА заложены десятки команд на реализацию УВ от разных устройств ПА. Каждая команда должна отключать только тот объем нагрузки, который будет иметь максимальный регулирующий эффект при минимальном отключении потребителей. Но такое отключение потребителей невоз- можно при использовании САОН, реализующей ОН всего тремя очередями (рис. 2).
IV. РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ
НАСТРОЙКИ СТУПЕНЕЙ САОН
Идея заключается в создании САОН с возможностью самостоятельно определять состав отключаемых присое- динений для каждого конкретного УВ. Для этого нужно контролировать токовую нагрузку на каждом присоеди- нении и иметь возможность индивидуального управления каждым выключателем, заведенным под действие САОН (рис. 3). Реализация данного решения стала возможной с появлением САОН на микропроцессорной базе и с внед- рением надежной системы телеизмерений и телеуправ- ления.
Предлагается внутреннюю логику работы САОН организовать на основе алгоритма автоматической настройки ступеней отключения нагрузки (АНС ОН), блок-схема которого представлена на рис. 4. Указанный алгоритм состоит из отдельных ступеней. Количество
ступеней алгоритма АНС ОН работы определяется количеством возможных управляющих воздействий, т. е. по количеству команд ОН приходящих на вход терминала от УПАСК. Алгоритм АНС ОН подберет оптимальный набор отключаемых присоединений для каждой команды УПАСК, исходя из реальной токовой нагрузки. В логике алгоритма будет указана приоритет- ность используемых для отключения присоединений на основании категорийности потребителей электро- энергии. Первоочередно будут реализовываться ступени с отключением потребителей соответственно 3-й, а затем 2-й и 1-й категорий.
Рассмотрим алгоритм АНС ОН для одной ступени САОН. Согласно алгоритму через определенные проме- жутки времени осуществляется контроль токовой наг- рузки на присоединениях, заведенных под действие САОН. Затем, с учетом категорийности потребителей, алгоритм подбирает набор присоединений с величиной тока, равной величине тока уставки Iуст, т. е. наиболее точное УВ на ОН. Если токовая нагрузка на выбранных присоединениях Iст.факт Iуст, автоматика повторно возвращается к анализу телеизмерений и подбору новому составу присоединений. В случае когда Iст.факт Iуст, автоматика запоминает выбранный состав присоединений и подготавливает выходные цепи на их отключение.
В результате на момент получения команды на ОН в логике САОН уже подготовлены решения с учетом
текущего состояния. Рис. 4 – Структурная схема алгоритма АНС ОН ступени САОН Рис. 2 – Пример существующей принципиальной схемы САОН
Рис. 3 – Принципиальная схема реализации САОН с алгоритмом АНС ОН
V. Пути реализации
Внедрение САОН с алгоритмом АНС ОН является долгосрочным процессом, требующим системного подхода.
Предлагается реализацию алгоритма АНС ОН осуществ- лять в четыре этапа.
1-й этап. Реализация алгоритма АНС ОН на новых или модернизированных подстанциях с микропроцессор- ными САОН и системой телемеханики. Опытная эксплуа- тация.
2-й этап. Разработка требований и рекомендаций по реа- лизации САОН с алгоритмом АНС ОН к проектным решениям на строящихся энергообъектах.
3-й этап. Выявление наиболее значимых, с точки зрения противоаварийного управления, подстанций и проведения на них модернизации САОН.
4-й этап. Планомерное внедрение САОН с алгоритмом АНС ОН по мере модернизации и реконструкции устарев- ших энергообъектов.
VI. ВЫВОДЫ
Внедрение микропроцессорных устройств САОН с алгоритмом АНС ОН позволит решить ряд актуальных задач:
1. Работа САОН начнет выполняться селективно.
Команды ПА будут отключать только тот объем нагрузки, который будет иметь максимальный регулирующий эффект при минимальном отключении потребителей.
2. Повысится надежность работы ЕЭС России за счет повышения точности реализации УВ на ОН.
3. Появится возможность создания новейших комплексов ПА, имеющих обратную связь с устройствами САОН, что позволит устройствам ПА оптимизировать объем УВ.
4. Для диспетчерских центров появится возможность более точно контролировать объёмы нагрузки, участвующей в противоаварийном управлении.
Станет доступным быстрый сбор информации после работы ПА. В настоящее время информация по погашению потребителей поступает в диспет- черский центр в течении нескольких дней.
5. Появится возможность развития системы телеуп- равления присоединениями 6–10 кВ.
6. Предложенный алгоритм можно модернизировать под задачи включения нагрузки и реализовать функцию централизованного обратного включения нагрузки (ЦОВН) после работы ПА. По факту получения команды ЦОВН будет осуществляться планомерное включение потребителей согласно их приоритетности, что позволит избежать резкого наброса нагрузки.
Список литературы
[1] ГОСТ Р 55105-2012. Оперативно-диспетчерское управление. Автома- тическое противоаварийное управление режимами энергосистем.
Противоаварийная автоматика эергосистем. Нормы и требования.
М.: Стандартинформ, 2013
© IX Международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодежи – 2018»