Устройства комплекса па что это
Обзор устройств противоаварийной автоматики (ПА)
Устройства противоаварийной автоматики предназначены для автоматического реагирования на возникновение в энергосистеме утяжеленного или аварийного режимов с целью возвращения системы к нормальному режиму работы. Присутствие устройств ПА в энергосистеме обусловлено необходимостью решения двух основных задач:
В системах противоаварийной автоматики подстанций и генерирующих объектов условно можно выделить два уровня противоаварийного управления: уровень устройств локальной ПА и уровень устройств автоматики предотвращения нарушения устойчивости (АПНУ). Отличие оборудования этих двух уровней состоит в объеме обрабатываемой входной информации и наборе функций, выполняемых устройствами. Устройства локальной ПА обрабатывают информацию, поступающую с одного или двух присоединений, в то время как устройства АПНУ собирают и обрабатывают данные со множества присоединений, относящихся к одному энергорайону, включающему как генерирующие объекты, так и подстанции. АПНУ могут работать как автономно, на основании заранее подготовленных таблиц, так и под управлением ПТК ВУ ЦСПА (программно-технического комплекса верхнего уровня централизованной системы ПА), находящемся в ведении системного оператора (СО), а устройства локальной ПА зачастую функционируют обособлено от ПТК ВУ ЦСПА по алгоритмам, заложенным на этапе наладки и ввода в эксплуатацию.
Для реализации функций локальной автоматики инженерная компания «Прософт-Системы» представляет изделия МКПА-РЗ, МКПА, МКПА-2. Для создания комплексов АПНУ применяется устройство УПАЭ.
Перечень функций ПА, реализуемых с помощью изделий компании «Прософт-Системы», приведен в таблице 1.
Таблица 1.
Функции противоаварийной автоматики (ПА)
Структура системы ПА энергообъекта
Упрощенная схема системы ПА энергообъекта показана на рисунке 1. Все устройства ПА получают необходимые для работы данные с первичного оборудования (измерительные трансформаторы, блоки выключателей и разъединителей), измерительных преобразователей электрических величин, терминалов релейных защит, шкафов управления первичным оборудованием. Удаленные доаварийные и аварийные сигналы принимаются по ВЧ-каналам или оптоволоконным каналам, организованным посредством устройства передачи аварийных сигналов и команд (УПАСК) АВАНТ K400 и устройств телемеханики (ТМ ПА). Как показано на рисунке 1, устройства локальной ПА, реализуя противоаварийное управление по своим алгоритмам и на своем уровне, могут, в свою очередь, являться источниками пусковых сигналов для АПНУ. В этом заключается иерархическая структура системы ПА энергообъекта.
В качестве примера можем рассмотреть классическую ситуацию. Изделие МКПА, реализуя функции, например, АЛАР или АОПН, воздействует на выключатели вверенной линии. Если в результате воздействия линия оказалась отключенной и МКПА зафиксировал этот факт, то он выдает в УПАЭ сигнал вида «фиксация отключения линии» (ФОЛ). Для УПАЭ сигнал ФОЛ является типичным пусковым органом, запускающим аварийный цикл УПАЭ. Будет ли реализовано какое‑то управляющее воздействие по результатам работы аварийного цикла УПАЭ, определяется таблицами управляющих воздействий (ТУВ) УПАЭ.
Рисунок 1.
Иерархическая структура системы ПА
Схема цифровой сети комплекса ПА показана на рисунке 2. Технологическая ЛВС ПА строится на основе двух независимых сетей Ethernet в целях резервирования. Каждая сеть организуется на основе управляемого коммутатора. В каждой сети участвуют следующие виды абонентов:
Сеть ЛВС ПА предназначена для обмена доаварийной информацией между абонентами по протоколам МЭК-60870-5-104, Modbus/TCP, МЭК-61850-8-1 (MMS), а также МЭК-61850-8-1 (GOOSE).
В последние несколько лет в обязательном порядке осуществляется интеграция системы ПА с системой АСУ ТП, при этом не только осуществляется передача в систему АСУ ТП информации о работе ПА, но и принимается доаварийная информация о состоянии оборудования энергообъекта или смежных энергообъектов. Технологические сети АСУ ТП и ПА рекомендуется разделять маршрутизаторами. В систему АСУ ТП данные о работе устройств ПА передаются
в протоколе МЭК 60870‑5‑104 или согласно стандарту МЭК 61850.
Для передачи таблиц управляющих воздействий (ТУВ) из ПТК ВУ ЦСПА в УПАЭ организован обособленный резервированный канал межмашинного обмена (ММО), обеспечивающий передачу данных протокола TCP / IP с пропускной способностью не менее 128 Кбит/сек.
Устройства комплекса ПА энергообъектов должны иметь 100 % резервирование как в части цепей входных и выходных сигналов, управляющих микропроцессорными блоками, так и в части организации информационных цифровых каналов обмена данными между устройствами внутри комплекса ПА и со смежными системами.
Устройства ПА могут синхронизировать свои часы по часам внешнего NTP-сервера. УПАЭ также может комплектоваться встроенным NTP-сервером для синхронизации времени.
Рисунок 2.
Схема технологической ЛВС комплекса ПА
Противоаварийная автоматика
Противоаварийная автоматика — комплекс автоматических устройств, предназначенных для ограничения развития и прекращения аварийных режимов в энергосистеме.
Назначение ПА и основные требования к ней
В отдельных энергосистемах и ОЭС могут возникать следующие нарушения нормального режима работы:
Быстрое протекание аварийных процессов при нарушениях нормальных режимов исключает возможность их ликвидации и тем более предотвращения действиями оперативного персонала даже при наличии хороших средство телеконтроля и телеуправления. Поэтому предотвращение, локализация и ликвидация нарушений нормального режима целиком возлагается на специальные автоматические устройства, получившие общее наименование устройства противоаварийной автоматики (ПА).
Назначение ПА заключается в следующем:
Устройства и комплексы устройств ПА должны удовлетворять следующим основным техническим требованиям:
Структура ПА и ее основные элементы
Находящиеся в эксплуатации и проектируемые устройства ПА выполняются для действия по постоянной программе, которая закладывается в схему, а настройка осуществляется на основании предварительны расчетов нормальных и аварийных режимов.
В каждом конкретном случае структура устройства или комплекса устройств ПА определяется его назначением и условиями работы. В общем случае устройство ПА состоит из трех частей: выявительной (ВЧ), логической (ЛЧ) и исполнительной (ИЧ). Выявительная часть включает в себя пусковые органы (ПО), органы контроля электрического режима (КЭР) и органы автоматической дозировки воздействий (АДВ). Сигналы, вырабатываемые в выявительной части, поступают в логическую часть, включающую в себя логические элементы, которые, сопоставляя последовательность, продолжительность и интенсивность сигналов, поступающих от ВЧ, выбирают виды воздействий и подготавливают соответствующие цепи. Наконец, исполнительная часть включает в себя органы или аппараты управления, с помощью которых производятся воздействия ОГ, РТ, ДС, ОН и др.
Виды устройства ПА
При всем многообразии конкретных исполнений устройств ПА все они могут быть сведены к следующим основным видам:
Противоаварийная автоматика
Противоаварийная автоматика — комплекс автоматических устройств, предназначенных для ограничения развития и прекращения аварийных режимов в энергосистеме.
Назначение ПА и основные требования к ней
В отдельных энергосистемах и ОЭС могут возникать следующие нарушения нормального режима работы:
Быстрое протекание аварийных процессов при нарушениях нормальных режимов исключает возможность их ликвидации и тем более предотвращения действиями оперативного персонала даже при наличии хороших средство телеконтроля и телеуправления. Поэтому предотвращение, локализация и ликвидация нарушений нормального режима целиком возлагается на специальные автоматические устройства, получившие общее наименование устройства противоаварийной автоматики (ПА).
Назначение ПА заключается в следующем:
Устройства и комплексы устройств ПА должны удовлетворять следующим основным техническим требованиям:
Структура ПА и ее основные элементы
Находящиеся в эксплуатации и проектируемые устройства ПА выполняются для действия по постоянной программе, которая закладывается в схему, а настройка осуществляется на основании предварительны расчетов нормальных и аварийных режимов.
В каждом конкретном случае структура устройства или комплекса устройств ПА определяется его назначением и условиями работы. В общем случае устройство ПА состоит из трех частей: выявительной (ВЧ), логической (ЛЧ) и исполнительной (ИЧ). Выявительная часть включает в себя пусковые органы (ПО), органы контроля электрического режима (КЭР) и органы автоматической дозировки воздействий (АДВ). Сигналы, вырабатываемые в выявительной части, поступают в логическую часть, включающую в себя логические элементы, которые, сопоставляя последовательность, продолжительность и интенсивность сигналов, поступающих от ВЧ, выбирают виды воздействий и подготавливают соответствующие цепи. Наконец, исполнительная часть включает в себя органы или аппараты управления, с помощью которых производятся воздействия ОГ, РТ, ДС, ОН и др.
Виды устройства ПА
При всем многообразии конкретных исполнений устройств ПА все они могут быть сведены к следующим основным видам:
Принципы выполнения устройств противоаварийной автоматики
Для сохранения устойчивости работы объединенной энергосистемы необходимо автоматически управлять мощностью ее энергоисточников в аварийных условиях.
Функции автоматического аварийного управления мощностью возлагаются на специальные устройства противоаварийной автоматики, действующие по заранее заданным программам, составленным на основании расчетов устойчивости энергосистемы в различных режимах.
Действия такой ПА сводятся в основном к снижению нагрузки в той части энергосистемы, где имеется дефицит мощности, а также при необходимости,к запуску других делительных разгрузочных устройств в узлах энергосистемы.
Обычно схема предусматривает возможность пуска ПА при различных сочетаниях указанных факторов в зависимости от задания.
Для передачи факторов пуска с удаленных объектов к месту установки ПА, а также передачи управляющих воздействий от ПА используются высокочастотные каналы по линиям электропередачи.
АПАХ – автоматика прекращения асинхронного хода.
Асинхронный режим является следствием нарушения устойчивости параллельной работы отдельных частей энергосистемы и характеризуется тем, что одна электростанция или часть энергосистемы работает с частотой, отличной от частоты другой части энергосистемы, при сохранении электрической связи между вышедшими из синхронизма частями энергосистемы.
Характерными признаками асинхронного режима являются периодические изменения угла между эквивалентными ЭДС несинхронно работающих частей энергосистемы, а также напряжения, тока и активной мощности электропередачи.
Как правило, в сложных объединенных энергосистемах не допускается существование длительного асинхронного режима. Такой режим должен ликвидироваться быстродействующими устройствами делительной автоматики.
Они производят автоматическое деление межсистемных или внутрисистемных транзитных связей при возникновении по ним асинхронного хода.
Простейшим из них является делительная автоматика с использованием токовых реле, реагирующих на периодическое увеличение тока при АХ. Однако, отстройка таких устройств от других режимов повышения тока (к.з.,перегрузки) не всегда возможна; они не обеспечивают и быстродействия в связи с необходимостью введения замедления по условиям согласования с другими устройствами на
Для выявления асинхронного хода могут быть использованы реле напряжения, реле полного сопротивления, реле мощности.
Они реагируют на периодические изменения параметров электроэнергии (напряжения,сопротивления,направления мощности). Фиксация этих изменений (циклов) производится в схемах специальным счетчиком циклов асинхронного хода, уставка на котором может быть установлена от 1 до 5 и более циклов.С помощью счетчиков циклов можно отстроиться от времени действия РЗ при коротких замыканиях и согласовать два или несколько устройств АПАХ на близких транзитах. Однако, в силу необходимости замедления устройств в сложных энергосистемах с сильно нагруженными транзитами они могут быть использованы лишь как резервные устройства АПАХ.
В качестве основных АПАХ нашли применение устройства, использующие выявительный орган, измеряющий угол расхождения векторов эквивалентных ЭДС. Векторы эквивалентных ЭДС моделируются специальной компенсирующей схемой, их фазы сравниваются фазочувствительной схемой.
Наиболее совершенными являются устройства по углу, обеспечивающие избирательность действия (САПАХ-селективная АПАХ).
САПАХ реагирует на увеличение угла между моделируемыми ЭДС и в зависимости от того, в какой части энергосистемы образовался дефицит активной мощности действует:
а) в основной зоне (до достижения угла 180±), когда дефицит активной мощности возник в сторону шин от места установки САПАХ;
б) в резервной зоне (после асинхронного проворота), когда дефицит активной мощности возник в сторону линии от места установки САПАХ.САПАХ действует без выдержки времени на отключение линии. Блокировка от к.з. выполняется специальным фильтром, реагирующим на несимметрию фазных токов.
В основной зоне САПАХ может иметь два угла срабатывания. С меньшим углом САПАХ действует на пуск САОН на энергообъектах энергосистемы с целью снятия нагрузки с данного транзита и уменьшения угла. В случае, если угол все же продолжает расти, то САПАХ по достижению уставки второго угла действует на отключение транзита.
Для резервирования действия САПАХ, как правило, на противоположном конце линии устанавливается второй комплект АЛАР. Этим обеспечивается надежное деление данного транзита.
Действие САПАХ в резервной зоне (после асинхронного проворота) происходит в случае отказа выключателя или отказа комплекса САПАХ противоположного конца, то есть – неселективно.