Основные параметры, регулируемые с помощью автоматических систем управления режимами энергосистем — частота электрического тока, напряжения узловых точек электрических сетей, активные и реактивные мощности и токи возбуждения генераторов электростанций и синхронных компенсаторов, потоки активных и реактивных мощностей в электрических сетях энергосистем и межсистемных связях, давление и температура пара, нагрузки котельных агрегатов, количество подаваемого воздуха, разрежение в топках котлов и т. д. Кроме того, автоматически могут срабатывать выключатели в электрических сетях и т. п. аппараты.
Автоматическое управление режимами электрических систем состоит из:
-
автоматики надежности;
-
автоматики качества энергии;
-
автоматики экономического распределения.
Автоматика надежности
Автоматика надежности (АН) — совокупность автоматических устройств, действующих при возникновении аварийного повреждения оборудования и способствующих быстроте ликвидации аварии, ограничению ее последствий, предотвращению развития аварий в энергосистеме и тем самым максимальному снижению перерывов в электроснабжении.
Наиболее распространенные устройства АН — релейная защита электрического оборудования, автоматическая аварийная разгрузка энергосистемы, автоматическое повторное включение, автоматическое включение резерва, автоматическая самосинхронизация, автоматический частотный пуск остановленных агрегатов гидростанций, автоматические регуляторы возбуждения генераторов.
Автоматическая аварийная разгрузка энергосистем (ААР) обеспечивает сохранение баланса мощности в энергосистемах при тяжелой аварии, сопровождающейся потерей большой генераторной мощности и снижением частоты переменного тока.
При срабатывании ААР автоматически отключается ряд потребителей энергосистемы, что позволяет сохранить баланс мощностей и предотвращает сильное снижение частоты и напряжений, угрожающее нарушением статической устойчивости всей энергосистемы, т. е. полным развалом ее работы.
ААР состоит из ряда очередей, каждая из которых действует при снижении частоты до определенной заданной величины и отключает определительную группу потребителей.
Различные очереди ААР отличаются уставкой частоты срабатывания, а в ряде энергосистем и временем их действия (уставкой реле времени).
Разбивка ААР на очереди предотвращает излишнее отключение потребителей, т. к. при отключении достаточного их числа частота повышается, не допуская срабатывания следующих очередей ААР.
Применяется автоматическое обратное включение потребителей, ранее отключенных ААР.
Автоматическое повторное включение (АПВ) автоматически повторно включает линию передачи после ее автоматического отключения. Часто имеет место успешное АПВ (кратковременное обесточивание приводит к самоликвидации аварии), и поврежденная линия остается в работе.
АПВ имеет особо важное значение для одиночных линий, т. к. успешное АПВ предотвращает обесточивание потребителей. Для многоцепных линий АПВ автоматически восстанавливает нормальную схему питания. Наконец, АПВ на линиях, соединяющих электростанцию с нагрузкой, повышает надежность использования данной электростанции.
АПВ делится на трехфазное (отключение всех трех фаз при повреждении хотя бы на одной из них) и однофазное (отключение только поврежденной фазы).
АПВ линий, идущих от электростанций, выполняется как с проверкой синхронизма, так и без нее. Длительность цикла АПВ определяется по условиям гашения дуги (минимальная длительность) и по условиям устойчивости (максимальная длительность).
Смотрите — Как устроены устройства автоматики повторного включения в электрических сетях
Автоматическое включение резерва (АВР) включает резервное оборудование при аварийном отключении основного. Например, при питании группы потребительских линий от одного трансформатора при его отключении (из-за повреждения или по иной причине) АВР приключает линии к другому трансформатору, чем восстанавливается нормальное электроснабжение потребителей.
АВР широко применяется во всех случаях, когда по условиям электрической схемы он может быть осуществлен.
Автоматическая самосинхронизация обеспечивает включение (обычно в аварийных случаях) генераторов методом самосинхронизации.
Сущность метода в том, что невозбужденный генератор включается в сеть и затем на него подается возбуждение. Самосинхронизация обеспечивает быстрое включение генераторов и ускоряет ликвидацию аварии, позволяя в короткий срок использовать мощность генераторов, потерявших связь с энергосистемой.
Смоторите — Как работают устройства автоматики включения резерва в электрических сетях
Автоматический частотный пуск (АЧП) остановленных агрегатов гидроэлектростанций действует от снижения частоты в электросистеме, возникающего при потере большой генераторной мощности. АЧП приводит гидротурбины в действие, доводит их скорость до нормальной и производит самосинхронизацию с сетью.
АЧП должен работать при более высоком значении частоты, чем аварийная разгрузка энергосистемы, чтобы по возможности предотвратить действие последней. Автоматические регуляторы возбуждения синхронных машин обеспечивают повышение статической и динамической устойчивости энергосистемы.
Автоматика качества энергии
Автоматика качества энергии (АКЭ) поддерживает надлежащее значение таких параметров, как напряжение, частота, давление и температуpa пара и т. п.
АКЭ заменяет действия оперативного персонала и позволяет повысить качество энергии за счет более быстрой и чувствительной реакции на ухудшение качественных показателей.
Наиболее распространенные устройства АКЭ — автоматические регуляторы возбуждения синхронных генераторов, автоматические устройства изменения коэффициента трансформации трансформаторов, автоматические регулировочные трансформаторы, автоматы изменения мощности статических конденсаторов, автоматические регуляторы частоты (АРЧ), автоматические регуляторы частоты и межсистемных перетоков мощности (АРЧМ).
Первая группа устройств АКЭ (кроме АРЧ и АРЧМ) позволяет автоматически поддерживать напряжения в ряде узловых точек электрических сетей в заданных пределах.
АРЧ — устройства, регулирующие частоту в энергосистемах, могут быть установлены на одной или на ряде электростанций. Чем больше число электростанций с АРЧ, тем точнее регулируется частота в энергосистеме и тем меньше доля участия каждой электростанции в автоматическом регулировании частоты, что повышает экономичность регулирования.
Для объединенных энергосистем широко применяется комбинированное автоматическое регулирование частоты и межсистемного перетока мощности с помощью АРЧМ.
Автоматика экономического распределения
Автоматика экономического распределения (АЭР) обеспечивает оптимальное распределение активных и реактивных мощностей в энергосистеме.
Расчет оптимального распределения мощностей может производиться как непрерывно, так и по запросу диспетчера, при этом, могут учитываться не только расходные характеристики затрат на отдельных электростанциях, но и влияние потерь энергии в электрических сетях, а также различных ограничений распределения мощностей (предельные мощности агрегатов, предельные нагрузки передач и т. п.).
Автоматика экономического распределения и автоматические регуляторы частоты могут работать независимо друг от друга, но могут быть и взаимосвязаны.
В последнем случае АРЧ предотвращает отклонение частоты, используя для этой цели изменения мощностей отдельных агрегатов станции, независимо от условий экономического распределения только в пределах сравнительно небольшого изменения суммарной нагрузки.
При достаточно значительном изменении суммарной нагрузки приходит в действие АЭР и изменяет тем или иным способом уставки мощности на АРЧ отдельных электростанций. При независимости АЭР от АРЧ уставки АРЧ изменяются диспетчером после получения ответа на запрос АЭР.
В продолжение этой темы:
Энергосистема страны – краткая характеристика, особенности работы в различных ситуациях
Оперативно-диспетчерское управление энергосистемой – задачи, особенности организации процесса