Использование автоматического изменения параметров настройки устройств противоаварийной автоматики в зависимости от топологии электрической сети с целью минимизации рисков реализации излишних управляющих воздействий

Значения длительно допустимой токовой нагрузки линий электропередачи (далее - ЛЭП) и оборудования зависят, в том числе, от температуры окружающего воздуха. При изменении температур и значений длительно допустимой токовой нагрузки ЛЭП и оборудования в целях обеспечения эффективной работы устройств противоаварийной автоматики требуется изменение их уставок срабатывания.

В большинстве современных микропроцессорных устройств автоматического ограничения перегрузки оборудования (далее - АОПО), применяемых в Единой энергетической системе России, используются несколько уставок срабатывания в зависимости от значений длительно допустимой токовой нагрузки ЛЭП и оборудования. Изменение уставок может осуществляться как вручную (воздействием персонала на переключающие устройства), так и автоматически. Как правило, изменение уставок осуществляется вручную по сезонному принципу (летние и зимние уставки), в некоторых устройствах АОПО используется автоматическое изменение уставок в зависимости от температуры окружающего воздуха.

Эффективная работа устройств АОПО зависит не только от соответствия уставок срабатывания значениям длительно допустимой токовой нагрузки электросетевого оборудования, но и от фактической топологии электрической сети. Перегруз электросетевого элемента в различных схемно-режимных ситуациях может быть вызван различными причинами, при этом алгоритм работы противоаварийной автоматики должен учитывать причины возникновения перегрузок электросетевого оборудования и реализовывать наиболее оптимальные управляющие воздействия.

Например, реализация управляющих воздействий на отключение энергопринимающих устройств потребителей электрической энергии при возникновении перегрузки электросетевого элемента, обусловленной шунтирующим перетоком при отключении электросетевого элемента более высокого класса напряжения, будет неэффективной. В данном случае перегрузка электросетевого элемента может быть ликвидирована отключением электросетевого элемента или, например, делением электрической сети. противоаварийный автоматика электрический сеть

Описанный выше принцип сезонного изменения уставок, а также автоматическое изменение уставок в зависимости от температуры окружающего воздуха, не учитывают изменения фактической топологии электрической сети. Таким образом, существует риск реализации излишних управляющих воздействий.

В целях минимизации риска реализации излишних управляющих воздействий целесообразно использовать автоматическое изменение уставок в зависимости не только от температуры окружающего воздуха, но и в зависимости от топологии электрической сети.

Следует отметить, что в действующих нормативно-технических документах отсутствуют требования по применению автоматического изменения параметров настройки устройств противоаварийной автоматики при изменении топологии электрической сети.

Автоматика ограничения перегрузки оборудования. В соответствии с [1] устройства АОПО предназначены для предотвращения недопустимой по величине и длительности токовой нагрузки ЛЭП и оборудования. В устройствах АОПО предусматриваются не менее двух ступеней с контролем величины и длительности токовой перегрузки ЛЭП и оборудования.

Управляющие воздействия, реализуемые устройствами АОПО, выбираются исходя из возможных причин возникновения недопустимой токовой нагрузки защищаемого элемента электрической сети. Причины возникновения недопустимой токовой нагрузки элементов электрической сети могут меняться в зависимости от складывающейся схемно-режимной ситуации, например, в некоторых режимах перегрузка одной и той же ЛЭП может быть вызвана как дефицитом, так и избытком генерирующих мощностей, а в некоторых - шунтирующим перетоком, возникшим в результате отключения электрической связи более высокого класса напряжения.

Рассмотрим пример. На рис. 1 приведен фрагмент электрической сети, состоящей из двух подстанций 500 кВ ПС 1 и ПС 2, связанных одной воздушной линией электропередачи (далее - ВЛ) 500 кВ ЛЭП-1 и двумя ВЛ 220 кВ ЛЭП-2 и ЛЭП-3. На ПС 2 для ликвидации возможной токовой перегрузки автотрансформатора АТ-1 установлено устройство АОПО, реализующее следующие управляющие воздействия:

1 ступень - на сигнал;

2 ступень - на отключение нагрузки в энергорайоне, электроснабжение которого осуществляется от ПС 1;

3 ступень - на отключение с запретом АПВ ЛЭП-2 и ЛЭП-3;

4 ступень - на отключение с запретом АПВ АТ-1.

Условия для работы рассматриваемого устройства АОПО могут возникать в следующих случаях:

- при аварийном отключении генерирующих источников в электрической сети, прилегающей к ПС 1;

- при набросе мощности, вызванном аварийным отключением ЛЭП-1.

В случае, когда перегрузка автотрансформатора АТ-1 на ПС 2 возникает в результате аварийного отключения генерирующих мощностей в энергорайоне, электроснабжение которого осуществляется от шин ПС 1, то предусмотренный алгоритм работы АОПО с реализацией управляющих воздействий на отключение нагрузки в рассматриваемом энергорайоне позволит эффективно ликвидировать перегрузку АТ-1.

Если же перегрузка автотрансформатора АТ-1 на ПС 2 возникает в результате аварийного отключения ЛЭП-1 и наброса мощности на шунтирующую сеть 220 кВ, то действие устройства АОПО АТ-1, установленного на ПС 2, на отключение нагрузки в энергорайоне, запитанном от ПС 1 будет неэффективным, и перегрузка АТ-1 будет ликвидирована только действием 3 ступени устройства АОПО АТ-1 на отключение с запретом АПВ ЛЭП-2 и ЛЭП-3.

Рис. 1. Фрагмент электрической сети 500-220 кВ.

С учетом вышеизложенного, для исключения рисков излишнего отключения потребителей в энергорайоне, запитанном от ПС 1, действием второй ступени устройства АОПО АТ-1, установленного на ПС 2, целесообразно использовать данное управляющее воздействие устройства АОПО АТ-1 только с контролем включенного состояния ЛЭП_1.

Для целей контроля включенного состояния ЛЭП-1 в устройстве АОПО АТ-1, установленном на ПС 2, необходимо использовать устройства фиксации состояния ЛЭП-1, установленные на ПС 1 и ПС 2. Функциональная схема алгоритма функционирования устройства АОПО АТ-1, установленного на ПС 2, учитывающего включенное (отключенное) состояние ЛЭП-1 приведена на рис. 2.

В соответствии с алгоритмом, приведенным на рис. 2, реализация управляющих воздействий второй ступени устройства АОПО АТ-1, установленного на ПС 2, блокируется в случае отключения (в том числе одностороннего) ЛЭП-1. Возврат алгоритма блокировки осуществляется при включении в транзит ЛЭП-1. Для контроля состояния ЛЭП-1 используются устройства фиксации отключения линии (далее - ФОЛ), установленные на ПС-1 и ПС-2. Информация о состоянии ЛЭП-1 от устройства ФОЛ ЛЭП-1, установленного на ПС 1, передается на ПС 2 с использованием устройств передачи (приема) аварийных сигналов и команд (далее - УПАСК).

Реализация данного алгоритма работы АОПО АТ-1 позволяет повысить эффективность работы рассматриваемого устройства противоаварийной автоматики и предотвратить реализацию излишнего управляющего воздействия на отключение потребителей электрической энергии при возникновении токовой перегрузки, обусловленной набросом мощности при отключении электросетевого элемента 500 кВ.

Рис. 2. Функциональная схема АОПО АТ-1 с учетом состояния ЛЭП-1

Вывод

Использование автоматического изменения уставок устройств АОПО в зависимости от топологии электрической сети позволяет минимизировать риски реализации излишних управляющих воздействий устройствами АОПО.

Данный принцип изменения уставок может быть применен и к устройствам автоматики ликвидации асинхронных режимов (далее - АЛАР) с целью обеспечения селективного выявления и ликвидации асинхронного режима как в нормальной, так и в различных ремонтных схемах электрической сети без дополнительных операций с устройствами АЛАР.

Стоит отметить, что использование данного принципа является экономически эффективным мероприятием, поскольку убытки, понесенные в результате даже единичного излишнего отключения потребителей действием устройств противоаварийной автоматики, как правило, превышают затраты, необходимые для реализации предлагаемого метода (установка устройств фиксации состояния ЛЭП и оборудования, УПАСК).

Список литературы

Национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 55105-2012 «Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Оперативно-диспетчерское управление. Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Противоаварийная автоматика энергосистем. Нормы и требования».

Стандарт ОАО «СО ЕЭС» СТО 59012820.29.240.001-2011 «Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Противоаварийная автоматика энергосистем. Условия организации процесса. Условия создания объекта. Нормы и требования».

Стандарт ОАО «СО ЕЭС» СТО 59012820.29.020.008-2015 «Релейная защита и автоматика. Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Автоматика ликвидации асинхронного режима. Нормы и требования».

Размещено на Allbest.ru