лекции

68

Автоматическое управление это выполнение устройством автоматики действий по заданной программе при возникновении внешних возмущений, таких как:

•изменение схемы коммутации электрической сети,

•изменение параметров нагрузки электропотребителей,

•изменение параметров режима электрической сети и т.п.

Устройства автоматического управления перестают действовать после

выполнения своей программы или после исчезновения возмущающего воздействия.

При возникновении возмущающего воздействия пусковой (измерительный) орган оценивает величину воздействия с уставкой, и при ее превышении запускает в действие программное устройство автоматики. Функцией последнего является выработка управляющего воздействия. Дополнительным органом устройства автоматики является усилитель, преобразующий или усиливающий сигнал в форму или величину, удобную для объекта управления. Исполнительный орган осуществляет воздействие на объект управления

(рис.1.1).

Устройство управления по команде персонала или внешнего управляющего воздействия имеет аналогичную структуру.

Рис. 1.1. Структурная схема системы автоматического управления

Примером устройства автоматического управления, действующего по возмущению, является устройство автоматической частотной разгрузки (разд. 3). В качестве усилителя и исполнительного органа в устройствах автоматического управления электроэнергетических систем используется промежуточное реле.

Система автоматического управления является, как правило, система разомкнутого типа: все элементы действуют в одном направлении, и обратное воздействие отсутствует.

Под автоматическим регулированием понимается непрерывный про-

цесс поддержания какой-либо регулируемой величины на заданном уровне (уставке) или изменение ее по ранее заданному закону.

68

69

Устройства, выполняющие эту функцию, называются автоматическими регуляторами. Параметр регулирования, (параметр режима электроэнергетической системы: ток, напряжение, частота и т.п.) – регулируемой величиной. Автоматическое регулирование является разновидностью автоматического управления, поэтому система автоматического регулятора имеет аналогичную структуру (рис.2).

В зависимости от принципа регулирования регуляторы можно разделить на две группы:

•регуляторы, использующие принцип регулирования по возмущению,

•регуляторы, использующие принцип регулирования по отклонению.

Также имеются регуляторы, построенные на обоих принципах, комбинированные автоматические регуляторы.

Структурная схема регулятора по возмущению повторяет схему автоматического управления, принцип действия состоит в оценке внешнего возмещения измерительным органом и выработку воздействия на объект регулирования, чтобы контролируемая величина имела заданное значение.

Принцип регулирования по отклонению регулируемого параметра от заданного значения состоит в том, что измерительный орган регулятора сравнивает действительное значение регулируемой величины с заданным значением.

При рассогласовании параметров измерительный орган формирует сигнал регулирующего воздействия, который стремится восстановить значение регулируемой величины. Причем знак воздействия может быть как положительным так и отрицательным. Величина и знак отклонения определяют направление и интенсивность процесса регулирования.

	z1 = −k( y − yo ) = −k y
	zвых
zо с	zвых
Рис. 1.2. Структурная схема системы автоматического регулирования
по отклонению регулируемой величины

Для обеспечения непрерывности процесса регулирования необходимо, чтобы на вход измерительного органа регулятора непрерывно подавался сиг-

69

70

нал, пропорциональный регулируемому параметру, т. е. должна существовать связь выхода системы регулирования с ее входом – главная (основная) обратная связь. Наличие такой связи делает структуру автоматического регулятора системой замкнутого типа.

Дополнительные обратные связи соединяют выход какого-либо структурного звена регулятора с его входом, или входом другого элемента. Это позволяет корректировать регулирующее воздействие и тем самым изменять сам характер регулирования. При совпадении знака входного сигнала с основным сигналом, поступающим на вход звена регулятора, имеет место положительная обратная связь (ПОС), увеличивающая коэффициент усиления регулирующего воздействия звена регулятора.

Отрицательная обратная связь (ООС) создает дополнительное регулирующее воздействие, направленное противоположно основному, т. е. стабилизирует процесс регулирования. При необходимости благодаря ООС можно полностью исключить возможность перерегулирования параметра.

Глава 1. АВТОМАТИЧЕСКОЕ ПОВТОРНОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ

1.1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Опыт эксплуатации показывает, что часть КЗ, вызванных перекрытием

изоляции, схлестованием проводов и другими причинами при достаточно быстром отключении повреждений релейной защитой самоустраняется.

Статистические данные о повреждаемости воздушных линий за многолетний период эксплуатации показывает, что доля не устойчивых повреждений высока и составляет 50-90%. Отыскание места повреждения на линии путем ее обхода занимает много времени, а многие повреждения носят не устойчивый характер. Оперативный персонал производит опробование линии путем ее включения под напряжение. Если линия включилась, то принято называть успешным включением. Если не включилась, т.е. при устойчивых повреждениях, то принято называть не успешным включением. Для ускорения повторного включения используется специальные устройства автоматического повторного включения (АПВ). Время действия АПВ обычно не превышает нескольких секунд, поэтому устройства АПВ при успешном включении быстро подают напряжение потребителям, что не в состоянии обеспечить оперативный персонал.

Согласно ПУЭ обязательно применение АПВ на всех воздушных и смешанных (кабельно-воздушных) линиях напряжением выше 1кВ. Успешность действия АПВ весьма высока и составляет 50-90%. АПВ применяется также на подстанциях, оборудованных быстродействующей защитой шин. Устройствами АПВ оснащены также все одиночно работающие трансформаторы мощностью 1000кВ·А и более и трансформаторы меньшей мощностью, питающих ответственную нагрузку. Применение АПВ в ряде случаев позволяет упростить схемы РЗ и ускорить отключение КЗ в сетях (применение короткозамыкателей и отделителей).

70

71

1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ АПВ В эксплуатации получили применение следующие вида АПВ:

По количеству фаз, на которые воздействует АПВ а) трехфазные (включение всех трех фаз после их отключения), б) однофазные, в) комбинированные.

Трехфазные подразделяются: а) простые ТАПВ, б) быстродействующие БАПВ,

в) с проверкой контроля напряжения (АПВ с КН), г) с ожиданием синхронизма (АПВОС), д) с улавливанием сихронизма (АПВУС) и другие.

По числу циклов (кратности действия) различают: а) АПВ однократного действия, б) АПВ многократного действия.

По способу воздействия на выключатель: а) механические АПВ, б) электрические АПВ.

1.3.ТРЕБОВАНИЯ К СХЕМАМ АПВ Согласно ПУЭ к схемам автоматического повторного включения

предъявляются следующие требования:

1.АПВ должно приходит в действие при аварийном отключении.

2.АПВ не должно приходит в действие при оперативном отключении.

3.Схемы АПВ должны обеспечить определенное количество повторных включений.

4.Время АПВ должно быть минимально возможным. Наименьшая выдержка времени, с которой производиться АПВ на линиях с односторонним питанием, принимается 0,3-0,5сек.

5.Схемы АПВ должны обеспечивать автоматический возврат в исходное положение.

1.4.ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СХЕМЫ АПВ

ОДНОКРАТНОГО ДЕЙСТВИЯ Наиболее часто такие АПВ выполняются с помощью комплектного

устройства РПВ-258 (рис.1.3).

Вкомплектное устройство РПВ-258 входит:

1.Реле времени КТ1 типа ЭВ-133 с добавочным резистором R1 для обеспечения термической стойкости.

2.Промежуточное реле KL1 – с двумя обмотками, включаемые параллельно (обмотка 1) и последовательно (обмотка 2).

3.Конденсатор С обеспечивает однократность действия АПВ.

4.Резистор R3 – зарядное сопротивление.

5.Резистор R3 – разрядное сопротивление.

71

				72
+								-
	КУ		KT1.1		РПВ-		KL	ускорение
								защит
	О2 О1 В1		R	KT1	58		KQT
1	В2	3
			1
			С		R
					2
			KL1	KT1.2
			1
				R
		4
2				3
РЗ
			KL1	KL1.1	KH	SX	KBS	KBS
R	KQS		2					2
4				для надежного
				включения (создает				YAC
5		7		длительность
				импульса)			KBS	SQC

6	8	KBS	SQT	YAT
		1
R	KQC
5		от защит

Рис. 1.3. Схема комплектного устройства РПВ-258.

Дистанционное управление осуществляется ключом КУ, у которого предусмотрена фиксация положения: Включено (В2) и Отключено (О2). Когда КУ находится в положение “Включено”, тогда через С подводится плюс оперативного тока через контакты КУ, а минус через зарядный R2 Реле KQT, осуществляющее контроль исправности цепи включения, током не обтекается и контакты его в цепи пуска АПВ разомкнуты. Пуск АПВ происходит при отключении выключателя под действием релейной защиты в результате не соответствия КУ, которое не изменилось, и положением выключателя, который теперь отключен. Несоответствие характеризуется тем, что через контакты КУ (1-3) на схему АПВ по прежнему подается плюс оперативного тока, а ранее разомкнутый контакт (блок-контакт выключателя SQC переключился и замкнул цепь обмотки KQT, которое срабатывая подает минус на обмотку KT1. При срабатывании реле времени размыкается его мгновенный размыкающийся контакт KT1.1 и вводит в цепь обмотки реле дополнительное сопротивление. Это приводит к уменьшению тока в обмотке реле. С выдержкой времени замыкающийся контакт KT1.2 замыкается и подключает обмотку KL1 к конденсатору С. Реле KL1 при этом срабатывает от тока раз-

72

73

ряда С и, самоудерживаясь через свою вторую обмотку, включенную последовательно с обмоткой контактора YAC, подает импульс на включение выключателя. Использование у реле KL1 последовательной обмотки обеспечивается необходимая длительность импульса для надежного включения выключателя. Выключатель включается, размыкается его вспомогательный контакт SQC и возвращается в исходное состояние реле KQT, KL1 и КТ1.

Если повреждение было на линии неустойчивым, то она остается в работе. После размыкания контакта реле времени КТ1.2 конденсатор С начинает заряжаться через зарядный резистор R2. Время заряда составляет 20-25сек. При оперативном отключении выключателя ключом КУ несоответствие между положением КУ и выключателя не возникает и АПВ не действует, т.к. контакты КУ (6-8) оперативного тока контактами (1-3) КУ замыкается контакт (2-4) и конденсатор С разряжается через R3.

При оперативном включении выключателя с помощью КУ готовность АПВ к действию наступает после заряда С через 20-25сек.

При отключении линии релейной защитой РЗ, когда действие АПВ не требуется, через R3 происходит разряд С.

Для предотвращения многократного включения выключателя на устойчивые КЗ, что могло бы иметь место в случае залипания контактов реле KL1 в замкнутом состоянии, в схеме управления используется промежуточное реле KBS типа РП-232 с двумя обмотками: рабочей последовательной; удерживающей параллельной. Реле KBS срабатывает при прохождении тока по катушке отключения выключателя и удерживается в сработанном положении до снятия команды на включение. При этом цепь обмотки YAC разомкнута размыкающим контактом KBS, чем предотвращается включение выключателя.

Применение двухкратного АПВ позволяет повысить эффективность этого вида автоматики. Успешность действия при втором включении составляет 10-20%, что повышает общий процент успешных действия АПВ до 7595%. Двухкратное АПВ применяют, как правило, на линиях с односторонним питанием.

1.5. УСКОРЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ С АПВ Повторное включение на устойчивое КЗ линии, не имеющей быстро-

действующей защиты, вредно отражается на работе потребителей, что приводит к увеличению размеров повреждения в месте КЗ и увеличивает опасность нарушения устойчивости параллельной работы электростанций. Поэтому перед повторным включением выключателя линии производится ускорение действия ее защиты.

73

74

+

-

+

-

KA1

KT1

KA1

KT1

KA2

KA2

KT1.2

KH1

KL

KT1.2

KH1

KL

KH2

KH2

KT1.1

KT1.1

KL

KLУ

KLу1.1

KLу1

на откл.

KLу1.1

KL

на откл.

от

выходного

реле АПВ

а

б

Рис. 1.4. Схема ускорения релейной защиты с АПВ:

а – ускорение МТЗ после АПВ, б - ускорение РЗ перед АПВ

Цепь ускорения нормально разомкнута контактом промежуточного реле ускорения KLу, которое срабатывает перед повторным включением, и имея замедление на возврат, держит свой контакт замкнутым в течении 0,7- 1сек. Поэтому если повторное включение происходит на устойчивое КЗ, то защита второй раз подействует без выдержки времени по цепи ускорение.

Ускорение защиты до АПВ позволяет ускорить отключение КЗ и обеспечить селективную ликвидацию повреждений.

1.6. ВЫПОЛНЕНИЕ АПВ НА ПЕРЕМЕННОМ ОПЕРАТИВНОМ ТО-

КЕ

Рассмотренные раньше схемы электрических АПВ работают на постоянном оперативном токе, при этом энергия, необходимая для включения и отключения выключателей и работы реле, входящих в схему АПВ, поступает от аккумуляторной батареи.

В схемах на переменном оперативном токе в качестве источников энергии используется измерительные ТТ и ТН, а также трансформатор собственных нужд подстанции (ТСН) (рис. 1.5).

74

75

А

В

КУ

о н	SQT	YAT
в

SX	БКА	KT1	KH	ГКП	YAC
					БКВ
			KT	БКД
вк

АДР

Рис. 1.5. Схема однократного АПВ на переменном оперативном токе

Наиболее просто выполняются устройства АПВ на выключателях, оборудованных грузовыми или пружинными приводами. Энергия необходимая для включения запасается в предварительно натянутых пружинах или поднятом грузе. Подъем груза или натяжение пружины осуществляется электродвигателями мощностью примерно 80-100Вт типа МУН и редуктора АДР.

При отключении выключателя от защиты замыкаются его вспомогательные контакты БКВ и БКД, последний запускает реле времени КТ, которое своими проскальзывающим контактом КТ1 кратковременно замыкает цепь включающий катушки YAC.

БКА – вспомогательный контакт привода замкнут, когда выключатель включен, при отключении выключателя остается замкнутым, а при отключении от ключа КУ размыкается, предотвращая действие АПВ.

Включающая катушка срабатывает и освобождает механизм зацепления, удерживающей пружины в заведенном состоянии, которые при этом производят включение выключателя. Одновременно замыкается концевой выключатель ВК и включает электродвигатель устройства АДР, которое вновь натягивает пружины. Процесс натяжения пружины составляет 6-20сек. По окончании натяжения пружин концевой выключатель ВК отключает электродвигатель. Для обеспечения однократности действия минимальное время натяжения пружины должно быть больше наибольшей выдержки времени защиты, действующей на этот выключатель, т.е.

75

76

tпруж = tзащ +tзап

где tзап = (2 −3)сек.

ГЛАВА 2. АВТОМАТИЧЕСКОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЗЕРВНОГО ПИТАНИЯ

2.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Для надежности электроснабжения потребителей в энергосистемах и в электрических уста новках создаются специальные схемы электрических присоединений, обеспечивающие повы шенную надежность. Высокую степень надежности обеспечивают схемы питания подстанция одновременно от двух и более источников питания. Несмотря на эти преимущества многосто роннего питания потребителей, большое количество подстанций, имеющих два и более ис точников питания, работают по схеме одностороннего питания. Односторонние питание имеют также секции СН электростанций. Применение такой схемы во многих случаях оказывается це лесообразным для снижения величин токов КЗ, экономии потерь в трансформаторах, упроще ние релейной защиты и т.д. Недостатком одностороннего питания является то, что аварийное отключение рабочего источника питания приводит к прекращению питания потребителя, т.е. к аварии. Этот недостаток может быть в значительной степени устранен быстрым автоматиче ским включением резервного источника или выключателя, на котором производится деление сети. Для выполнения этой операции широко используется специальное автоматическое уст ройство – автоматика включения резерва (АВР). При наличии АВР время перерыва питания по требителей в большинстве случаев определяется лишь временем включения выключателя ре зервного источника и составляет 0,3 0,8сек.

Используется две основные схемы одностороннего питания потребителей при наличии двух или более источников. Источник, который питает потребитель, называется рабочим, а второй отключен и находится в резерве.

Примеры наиболее распространенных схем АВР представлены на (рис. 2.1-2.3).

76

77

Рис. 2. 1. Схема АВР подстанции, получающей питание по двум линиям электропередачи

Подстанция А получает питание в рабочем режиме по линии электропередачи W2, при срабатывании схемы АВР - по линии электропередачи

W1.

Трансформаторы Т1 и Т2 являются рабочими, но параллельно работать не могут и поэтому со стороны низшего напряжения включены на различные системы шин (рис.2.2).

Питание электродвигателей и других потребителей осуществляется обычно от отдельных рабочих трансформаторов. Трансформатор Т3 должен иметь такую мощность, чтобы нести всю нагрузку потребителей (рис. 2.3).

Q1	Q3
	АВР
Т1	Т2
Q2	Q4

нагрузка

Рис. 2.2. Схема АВР двухтрансформаторной подстанции

77