РЗА-2010

Подождите немного. Документ загружается.

Релейная защита и автоматика энергосистем

включении линии в работу, блокировки по входному дискретному сигналу «Блокировка первой груп-

пы» или по сигналу о неисправности цепей напряжения. Вторая группа АОПН вводится в действие на

стороне отключенного конца линии при условии отсутствия блокировки по входному дискретному

сигналу «Блокировка второй группы» и по сигналу о неисправности цепей напряжения.

Каждая из ступеней в каждой из групп имеет независимый контроль по действующему значению

напряжения. Действие первой группы АОПН на отключение линии контролируется органом на-

правления мощности по следующим принципам:

• с применением РНМ (ПО РНМ1);

• с применением контроля измеренного значения реактивной мощности (ПО РНМ2).

Действие избирательного органа при необходимости может быть выведено.

В логической части формируются выходные сигналы срабатывания ступеней соответствующих

групп на базе анализа сигналов ПО РНМ, ПО соответствующих ступеней и ряда дискретных сиг-

налов. Первые ступени первой и второй групп АОПН имеют не менее двух выдержек времени на

срабатывание, действующих с первой выдержкой времени на включение ШР и со второй выдержкой

времени на отключение линии, а вторые ступени групп АОПН действуют без выдержки времени на

отключение линии.

При отказе одного из линейных выключателей при действии на них первой группы АОПН (со

своей стороны ЛЭП), второй группы АОПН (с удаленной стороны ЛЭП) выполняется алгоритм

УРОВ.

При необходимости действия на ШР предусмотрены следующие варианты реализации автоматики

управления реактором:

• выдача последовательных команд на включение ряда ШР без контроля РЗ ШР;

• выдача последовательных команд на включение ряда ШР с контролем РЗ ШР.

Для второго случая предусмотрен сигнал на отключение ШР, реализуемый на базе контроля сни-

жения напряжения.

3. ФУНКЦИЯ ФИКСАЦИИ ОТКЛЮЧЕНИЯ ЛИНИИ (ФОЛ)

ФОЛ обеспечивает подсистему автоматики предотвращения нарушения устойчивости (АПНУ)

информацией об изменении статуса (состояния) линии электропередачи (ЛЭП).

В основу разработанной ОАО «ВНИИР» функции ФОЛ был положен традиционный алгоритм,

включающий в себя схемы фиксации положения выключателя (ФПВ) и схемы фиксации положения

линии (ФПЛ) (рис. 6).

Формирование сигналов-команд производится на основе анализа следующих входных сигналов:

• о положении выключателя (выключателей) линии;

• о положении разъединителей выключателя/лей и линии;

• о положении ключей вывода в ремонт выключателя(лей) (КРВ) и линии (КРЛ);

• о наличии команды на отключение линии от релейной защиты (РЗА) или ключа управление

(КУ);

• сигналов-команд, полученных с противоположной стороны линии об отключении и включении

ЛЭП.

В рамках функции предусматривается формирование следующих выходных сигналов:

• ФОЛ – фиксация отключения линии – формируется мгновенно при трехфазном отключении

линии по любой причине, в том числе в цикле ТАПВ, или при подаче команды трехфазного отклю-

чения линии;

• ФРЛ – фиксация ремонта линии – формируется с выдержкой времени при окончательном от-

ключении линии после неуспешного АПВ;

• ФВЛ1 – фиксация включения линии с контролируемой стороны;

• ФВЛ2 – фиксация включения линии в транзит (с двух сторон).

Москва, 1–4 июня 2010 г.

Особое внимание при разработке функции было уделено вопросу недопущения срабатывания всех

выше указанные выходных сигналов функции при различных аварийных процессах, а именно:

• фиксации неисправности устройства;

• неисправность цепей выключателя(лей) (РПВ=0 и РПО=0 или РПВ=1 и РПО=1);

• подаче питания на устройство;

• внезапном исчезновении и последующем восстановлении питания устройства;

• плавном снижении и последующем восстановлении питания устройства;

• выводе линии в ремонт путем отключения линейного разъединителя или КРЛ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предложены и обоснованы типовые решения по реализации функций ПА на терминалах серии

REx670. Решения обладают достаточной функциональной гибкостью, что позволяет адаптировать вы-

бранные функции под конкретный объект и использовать их как основу для проектирования ПА.

ЛИТЕРАТУРА

[1] РД 34.35.113 Руководящие указания по противоаварийной автоматике (основные положения).

М.: Союзтехэнерго, 1987.

Рис. 6. Схема функции ФОЛ

Релейная защита и автоматика энергосистем

[2] Общие требования к системам противоаварийной и режимной автоматики, релейной защиты и

автоматики, телеметрической информации, технологической связи в ЕЭС России. Приложение

№ 1 к приказу ОАО РАО «ЕЭС России» от 11.02.2008 № 57, 2008.

[3] Окин А.А., Семенов В.А. Противоаварийное управление в ЕЭС России. М.: Издательство МЭИ,

1996.

[4] Овчаренко Н.И. Автоматика электрических станций и электроэнергетических систем. М.: Из-

дательство НЦ ЭНАС, 2000.

[5] Donald Reimert. Protective relaying for power generation systems. NW: CRC Press, 2006.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Колобродов Евгений Николаевич — родился 6 декабря 1985 г. в Москве, аспирант Московского энер-

гетического института (Технического университета), факультет ИЭЭ, кафедра РЗиА, инженер

по применению продукции РЗиА Центра инжиниринга систем и устройств подстанций ОАО

«ВНИИР».

Сдобин Александр Владимирович — родился 3 марта 1948 г., консультант по применению продукции,

ОАО «ВНИИР».

Москва, 1–4 июня 2010 г.

ШКАФЫ ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ АВТОМАТИКИ

ООО «НПП «ЭКРА»

НАУМОВ В.А., РАЗУМОВ Р.В.

ООО «НПП «ЭКРА»

ООО «НПП «ЭКРА» разработало новую серию шкафов противоаварийной автоматики ШЭЭ22Х,

предназначенных для применения в качестве локальной и общестанционной противоаварийной ав-

томатики подстанций, гидростанций (ГЭС и ГАЭС), тепловых станций (ТЭЦ, ГРЭС, АЭС), а также

для реализации устройств управления аварийными режимами энергосистем.

Комплекс противоаварийной автоматики выполняется в виде одной, либо двух

взаиморезервируемых автономных систем, для которых предусмотрены инди-

видуальные измерительные трансформаторы, раздельные цепи по постоянному

оперативному току и раздельные цепи воздействия во внешние схемы.

Состав функций комплекса ПА определяется проектом и Заказчиком в соот-

ветствии с требованиями действующих нормативных документов [1, 2, 3, 4].

Шкафы противоаварийной автоматики серии ШЭЭ22Х используют в своей

основе программно-аппаратную платформу многофункциональных шкафов РЗА.

Удобство использования данной платформы выражается в ускоренном и более

удобном способе разработки новых защит, измерительных органов, функций ПА,

а также их настройке, тестировании и эксплуатации.

При разработке функций ПА, реализованных в шкафах серии ШЭЭ22Х, учи-

тывались современные подходы и возможности микропроцессорной техники,

а также наработки ООО «НПП «ЭКРА» в области противоаварийного управле-

ния.

Для повышения удобства при наладке, настройке и конфигурировании шка-

фов применяется специальное программное обеспечение «АРМ наладчика».

ПО позволяет производить мониторинг входных сигналов, функций ПА и их

настройку, мониторинг состояния логики шкафа. Редактор логики (рис. 2) по-

зволяет просматривать логику включенных в автоматику алгоритмов, тестировать

ее состояния, а также при необходимости (по согласованию сторон) вносить не-

Рис. 1.

Шкаф ШЭЭ223

Рис. 2. Редактор логики

Релейная защита и автоматика энергосистем

обходимые поправки (к примеру, при вводе новых присоединений требуется учитывать их в работе

алгоритма) посредством графического редактора логики.

Шкафы противоаварийной автоматики серии ШЭЭ22Х выполняются по типовому проекту. Ти-

повые решения разрабатывались с учетом имеющегося опыта, пожеланий заказчиков и проектных

институтов. Так, к примеру, одним из типовых решений на базе шкафа ШЭЭ223 является реализация

функций ПА на одну линию напряжением 330 кВ (и выше), включающую в себя ФОЛ, АЛАР, АОПН,

УРОВ АОПН, АРПМ/АРПТ и АУР. Кроме сложнофункциональных типовых шкафов, сочетающих

в себе несколько функций, имеются и типовые шкафы, реализующие в своем составе одну функцию

(рис. 3 – шкаф АЛАР). Перечень типовых решений в дальнейшем будет расширяться.

Пример применения сложнофункционального комплекса локальной противоаварийной автома-

тики – ПС 500кВ (рис. 4). Режимные особенности работы некоторых подстанций характеризуются

Рис. 3. Шкаф ШЭЭ221 с функцией АЛАР Рис. 4. Шкаф ШЭЭ223 с функциями

ФОЛ/ФОДЛ ВЛ-1 и ВЛ-2, АЛАР и АОПН ВЛ1,

АРПМ и ФОТ связи АТ

необходимостью обеспечения транзита мощности по линиям сверхвысокого напряжения (к примеру,

500 кВ), а также посредством автотрансформаторных связей (стороны 500 кВ) со сторонами более

низкого напряжения (220 кВ и 110 кВ), обеспечивать покрытие дефицита мощности в энергорегионе,

прилегающем к подстанции [5, 6, 7, 8]. Следствием этих особенностей является применение противо-

аварийных функций ФОЛ, АЛАР и АОПН на ВЛ1, ФОЛ на ВЛ2, а также функций ФОТ и АРПМ на

автотрансформаторной связи (к примеру, 500/220 кВ). Функции ФОЛ ВЛ1 и ФОЛ ВЛ2 объединены

на совместную работу для формирования сигнала ФОДЛ – фиксации отключения двух линий. Функ-

цией АЛАР ВЛ1 предусмотрена возможность работы в неполнофазных режимах и циклах АПВ линии.

Функция АОПН ВЛ1 работает не только по факту повышения напряжения на контролируемой линии,

защищая оборудование подстанции и линии от повышенного напряжения, но и учитывает причины

этого повышения – сток реактивной мощности и факт работы линии на холостом ходу. Управляющие

воздействия АОПН на отключение выключателей В1 и В2 резервируются устройством УРОВ АОПН,

входящим в состав комплекса противоаварийной автоматики. АРМП автотрансформаторной связи

фиксирует превышение перетока мощности в сторону шин более низкого напряжения (в данном

случае 220 кВ) согласно заданным ступеням, фиксируя превышения допустимых перегрузок авто-

трансформаторной связи по мощности с учетом допустимого времени.

Любое типовое решение может быть откорректировано по требованию Заказчика. Нетиповые

решения выполняются по индивидуальному проекту, учитывающему специфические особенности.

Москва, 1–4 июня 2010 г.

В качестве нетиповых проектных решений реализован децентрализованный комплекс АПНУ

тепловых станций – автоматики выделения станции на сбалансированный энергорайон и нагрузку

собственных нужд Омской ТЭЦ-4 (рис. 5), состоящий из электротехнической части (АВСН-Э), ра-

ботающей в электрической части станции и осуществляющей контроль и выделение энергорайона по

40 присоединениям 220, 110, 35 и 6 кВ, и теплотехнической части (АВСН-Т), работающей в качестве

группового регулятора котлов при выделении станции на сбалансированный энергорайон. Разработан-

ное решение применено на станции с поперечными связями по пару, где выделение одного генератора

было невозможно. Преимуществом подобного решения являются: минимальный сброс генерации в ре-

зультате отделения от системы с сохранением достаточно энергоемкого района станции, минимальные

экономические потери для самой станции, вызванных системными авариям и т. д. Теплотехническая

часть автоматики – АВСН-Т, производит балансировку по вырабатываемому и потребляемому пару в

процессе выделения станции, взаимодействуя с регуляторами котлов.

Рис. 5. Способ организации АВСН-Э Омской ТЭЦ-4

Линейка шкафов противоаварийной автоматики серии ШЭЭ22Х отвечает всем современным

требованиям, предъявляемым к подобным системам [2, 3]. Шкафы могут применяться в качестве

комплексов локальной и общестанционной противоаварийной автоматики. Модульная структура

терминала и гибкость создания внутренней логики позволяют реализовывать в предложенной линейке

шкафов любые нетиповые решения, требующие индивидуального подхода.

ЛИТЕРАТУРА

[1] Сборник распорядительных материалов по эксплуатации энергосистем. Электротехническая

часть. Издание пятое, ч. 1 (СРМ-2000), М.: ОРГРЭС, 2002.

[2] Общие требования к системам противоаварийной и режимной автоматики, релейной защиты и

автоматики, телеметрической информации, технологической связи в ЕЭС. Приложение к при-

казу ОАО РАО «ЕЭС России» от 11.02.2008 № 57. М., 2008.

[3] Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Противоаварийная авто-

матика энергосистем. Условия организации процесса. Условия создания объекта. Нормы и тре-

бования (СТО 59012820.29.240-008-2008). М.: СО ЕЭС, 2008.

Релейная защита и автоматика энергосистем

[4] Инструкция по предотвращению развития и ликвидации нарушений нормального режима элек-

трической части Единой энергетической системы России. М.: СО-ЦДУ ЕЭС, 2006.

[5] Портной М.Г., Рабинович Р.С. Управление энергосистемами для обеспечения устойчивости. М.:

Энергия, 1978.

[6] Стернинсон Л.Д. Переходные процессы при регулировании частоты и мощности в энергосисте-

мах. М.: Энергия, 1975.

[7] Иофьев Б.И. Автоматическое аварийное управление мощностью энергосистем. М.: Энергия,

1974.

[8] Гуревич Ю.Е., Либова Л.Е., Окин А.А. Расчет устойчивости и противоаварийной автоматики в

энергосистемах. – М.: Энергоатомиздат, 1990.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Наумов В.А. – кандидат технических наук, заведующий отделом разработки защит станционного обо-

рудования ООО «НПП «ЭКРА».

Разумов Р.В. – специалист по противоаварийной автоматике ООО «НПП «ЭКРА».

Москва, 1–4 июня 2010 г.

ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ЦИФРО-АНАЛОГО-ФИЗИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ

АВТОМАТИКИ ЛИКВИДАЦИИ АСИНХРОННЫХ РЕЖИМОВ

А.А. КУЗЬМИНОВА, Д.А. КАБАНОВ

ОАО «Научно-исследовательский институт постоянного тока»,

г. Санкт-Петербург

В комплексе средств противоаварийной автоматики по обеспечению надежного функционирова-

ния энергосистем автоматика ликвидации асинхронного режима (АЛАР) является одной из послед-

них ступеней, которая решает задачу по предотвращению развития аварийного процесса. Поэтому к

устройствам АЛАР предъявляется ряд следующих требований [1-3]:

• выявление и ликвидация асинхронного режима (АР) в зоне своего контроля и несрабатывание

при внешних АР;

• отсутствие срабатывания в устойчивых переходных процессах;

• наличие отстроек от коротких замыканий (к.з.) и синхронных качаний;

• обеспечение согласованной работы устройств, установленных на защищаемом участке сети

между собой, а также с устройствами, защищающими смежные участки сети;

• корректная работа устройств, установленных на участке сети с промежуточными отборами мощ-

ности;

• защита от АР синхронных машин при попадании электрического центра качаний (ЭЦК) на их

внутренние сопротивления.

Данные требования обуславливают необходимость проведения комплексной проверки головных

образцов новых устройств АЛАР на функционирование в многообразных схемно-режимных и ава-

рийных условиях, максимально приближенных к условиям эксплуатации, что обеспечивает высокую

степени надежности и селективности срабатывания устройств.

Такие условия обеспечивает цифро-аналого-физический комплекс (ЦАФК) ОАО «НИИПТ», яв-

ляющийся уникальным испытательным полигоном. ЦАФК позволяет моделировать электрические

режимы и аварийные электромеханические переходные процессы в энергообъединении практически

любой сложности.

Для исследования работы устройств АЛАР разработана методика проверки на функционирова-

ние головных образцов цифровых устройств АЛАР, которая предусматривает проверку устройств на

функционирование при:

• различных аварийных возмущениях, как с нарушением, так и с сохранением устойчивости;

• асинхронных режимах с расположением ЭЦК как по всей длине защищаемого участка сети, так

и вне его;

• режимах, предельных по статической устойчивости, глубоких синхронных качаниях;

• асинхронных режимах с каскадным развитием аварийного процесса, аварийных небалансах

активной мощности;

• наличии асинхронного хода в энергосистеме;

• работе устройств установленных как на одном участке сети так и защищающих смежные участки

сети;

• учете погрешности задания параетров защищаемого участка сети и погрешности реальных из-

мерений;

• работе на защищаемом участке с промежуточными нагрузками различной величины и состава.

Релейная защита и автоматика энергосистем

Методика изложена в типовой «Программе испытаний микропроцессорных устройств автоматики

ликвидации асинхронных режимов», утвержденной ОАО «СО ЕЭС». Согласно «Программе…» испы-

тания проводятся на физической модели тестовой схемы энергосистемы, позволяющей воспроизво-

дить широкий спектр аварийных режимов. При необходимости «Программа…» дополняется рядом

экспериментов, обусловленных индивидуальными особенностями конкретного устройства.

Для реализации «Программы…» на базе ЦАФК ОАО «НИИПТ» разработана тестовая схема энер-

госистемы и создана ее физическая модель, представленная на рисунке 1.

Физическая модель тестовой схемы включает 6 модельных синхронных генераторов со своими

блочными трансформаторами, 7 комплексных нагрузок и 14 моделей линий электропередачи. Гене-

раторы Г1, Г2 моделируют атомную электростанцию (АЭС), Г3 – гидростанцию (ГЭС), Г4 – тепло-

вую станцию (ТЭС), а генераторы Г5 и Г6 представляют собой эквиваленты концентрированных

энергосистем (ЭС-1, ЭС-2). Модель энергосистемы может также работать параллельно с шинами

бесконечной мощности (ШБМ). Модели линий электропередач (Л1–Л14) представляют сеть 330 кВ.

Нагрузки (Н) представлены асинхронными двигателями (Д) и активными шунтами (R), включенными

либо на шины генераторов, либо через трансформаторы на шины ПС3, ПС4. В модели предусмотрена

возможность изменения величины мощности нагрузочных совокупностей в диапазоне, достаточном

для воспроизведения требуемых электрических режимов.

/-1

/-2

/-6

,

/-11

/-12

/-2

/-10

/-9

/-8

/-7

/-5 /-4

/-3

/

</

/

/-1

-1

/-14

/-13

D1 D2

5

1

2

3

8

6

7

-2

Рис. 1. Схема физической модели для испытания устройств АЛАР

Изменение электрической схемы физической модели, достигающееся путем отключения отдельных

линий и генераторов, обеспечивает гибкое изменение структуры сети и позволяет создавать различные

варианты тестовой схемы для реализации «Программы…».

Регистрация режимных параметров при проведении исследований электромеханических переход-

ных процессов и их последующая обработка осуществляется при помощи системы цифрового осцил-

лографирования. На цифровом осциллографе фиксируются следующие режимные параметры:

• фазные напряжения на ПС защищаемого участка сети;

• перетоки активной мощности по линиям;

• углы между векторами напряжений ПС;

• углы между э.д.с. генераторов;

• частота напряжения на ПС;

• состояние выходных реле испытуемых устройств АЛАР.

Оценка работы устройств АЛАР производится по результатам анализа срабатывания их выходных

реле в переходных процессах.

Москва, 1–4 июня 2010 г.

По приведенной методике на ЦАФК ОАО «НИИПТ» были проведены испытания на функцио-

нирование трех устройств АЛАР: АЛАР-М (ОАО «Энергосетьпроект»), АЛАР-Ц (ОАО «НИИПТ») и

АЛАР разработки ДВГТУ (ООО «Пассат») в составе МКПА.

Для иллюстрации работы устройств на рисунках 2–11 приведены осциллограммы переходных

процессов, полученные на физической модели тестовой схемы во время испытаний. На осцилло-

граммах показаны фазные напряжения в месте короткого замыкания, переток активной мощности

по контролируемому участку сети, угол между напряжениями по концам участка сети, на котором

расположен ЭЦК и сигналы срабатывания устройств АЛАР.

На рисунке 2 представлен пример работы устройства АЛАР-М.

Рис. 2. Переходный процесс при двухфазном к.з. на ПС2 с отключением шунтирующей линии (2-5)

при отказе фазы выключателя и работе УРОВ. Направление перетока от ПС2 к ПС5

В представленном переходном процессе устройство АЛАР-М функционирует следующим образом:

по факту прохождения угла по линии значения 180 градусов, срабатывает первая ступень основного

устройства (АЛАР-М-1-1), а затем – вторая ступень резервного устройства (АЛАР-М-2-2), вступаю-

щая в работу после второго асинхронного проворота.

На рисунке 3 приведен пример работы устройства АЛАР-Ц при установке устройства на участке

сети с промежуточными отборами мощности. Согласно заданным уставкам, основное устройство

срабатывает до первого асинхронного проворота угла, а затем, по факту третьего проворота, сраба-

тывает резервное устройство.

Рис. 3. Переходный процесс при трехфазном к.з. на ПС2 с отключением шунтирующей линии (2-5).

На ПС3 включена двигательная нагрузка, мощностью 120 МВт. Направление перетока от ПС2 к ПС5