close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Международный семинар, посвященный выходу на Российский;pdf

код для вставкиСкачать
1. Информация из ФГОС, относящаяся к дисциплине
1.1. Вид деятельности выпускника
Дисциплина охватывает круг вопросов
деятельности выпускника:
проектно-конструкторская
производственно –технологическая
монтажно-наладочная деятельность
сервисно-эксплуатационная деятельность
относящиеся
1.2. Задачи профессиональной деятельности выпускника
В дисциплине рассматриваются указанные в ФГОС
профессиональной деятельности выпускника:
к
виду
задачи
проектно-конструкторская деятельность:
формирование целей проекта (программы), критериев и показателей
достижения целей, построение структуры их взаимосвязей, выявление
приоритетов решения задач;
разработка обобщенных вариантов решения проблемы, анализ этих
вариантов, прогнозирование последствий, нахождение компромиссных
решений в условиях многокритериальности и неопределенности,
планирование реализации проекта;
оценка технико- экономической эффективности принимаемых решений.
производственно-технологическая деятельность:
разработка норм выработки, технологических нормативов и расход
материалов , заготовок , топлива и электроэнергии, выбор оборудования и
технологической оснастки;
оценка экономической эффективности технологических процессов,
иновационно-технологических рисков при внедрении новых техники и
технологий;
исследование причин брака в производстве и разработка предложений
по его предупреждению и устранению;
разработка мероприятий по эффективному использованию энергии и
сырья;
выбор методов и способов обеспечения экологической безопасности;
монтажно-наладочная деятельность: организация и участие в
проведении
монтажа
и
наладки
электроэнергетического
и
электротехнического оборудования;
сервисно-эксплуатационная деятельность: организация приемки и
освоения вводимого электроэнергетического и электротехнического
оборудования;
организация эксплуатации и ремонта электроэнергетического и
электротехнического оборудования.
2
1.3 Перечень компетенций, установленных ФГОС
Освоение программы настоящей дисциплины позволит сформировать у
обучающегося следующие компетенции:
способностью формулировать технические задания, разрабатывать и
использовать
средства автоматизации при проектировании
и
технологической подготовке производства (ПК-10);
готовностью эксплуатировать, проводить испытания и ремонт
технологического
оборудования
электроэнергетической
и
электротехнической промышленности (ПК-18);
способностью к монтажу, регулировке, испытаниям и сдаче в
эксплуатацию электроэнергетического и электротехнического оборудования
(ПК-45);
готовностью к составлению заявок на оборудование и запасные части и
подготовке технической документации на ремонт (ПК-49);
1.4 Перечень умений и знаний, установленных ФГОС
Студент после освоения программы настоящей дисциплины должен:
знать:
задачи исследования, обеспечения надежности и живучести ЭЭС в
проектно-конструкторской, производственно –технологической,
монтажно-наладочной
деятельности,
сервисно-эксплуатационной
деятельности; методы их решения; Это предполагает знание объекта
исследования - ЭЭС; основных понятий надежности; показателей
надежности; информации, используемой для исследования надежности и
живучести; методов исследования надежности и живучести ЭЭС;
нормирования надежности ЭЭС; способов сопоставления различных моделей
исследования надежности.
уметь: использовать полученные знания для принятия решений при
проектировании и эксплуатации ЭЭС с учетом надежности и живучести
ЭЭС.
владеть: навыками самостоятельной проектно-конструкторской,
производственно-технологической, монтажно-наладочной деятельности,
сервисно-эксплуатационной деятельности; для практического применения
полученных знаний в области исследования надежности и обеспечения
живучести ЭЭС.
2.
Цели и задачи освоения дисциплины- приобретение навыков
Целью освоения программы дисциплины является систематизация
знаний магистра по проектированию и эксплуатации устройств автоматики
электрических станций и систем;
Задачей освоения программы дисциплины является углубление
теоретических и практических знаний, которые находятся на передовом
рубеже науки и техники в области обеспечения надежности и живучести
ЭЭС;
3
Закрепление навыков самостоятельной проектно-конструкторской,
производственно-технологической,
монтажно-наладочной,
сервисноэксплуатационной деятельности.
3. Место дисциплины в структуре ООП
Для изучения дисциплины, необходимо освоения содержания
дисциплин:
проблемы развития и функционирования
электроэнергетики и
электротехники;
релейная защита ЭЭС;
проектирование ЭЭС;
автоматика электрических станций и систем;
проектирование электроустановок электрических станций и
подстанций.
управление ЭЭС в нормальных и аварийных режимах;
Знания и умения, приобретаемые магистрантами после освоения
содержания дисциплины, будут использоваться в профессиональной
деятельности в:
управлении ЭЭС в нормальных и аварийных режимах;
оперативно-диспетчерском управлении ЭЭС;
управлении качеством электроэнергии.
4. Компетенции обучающегося,
освоения программы дисциплины
[не предусмотрено]
5. Основная структура дисциплины
Таблица 1 – Структура дисциплины
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия, в том числе:
лекции
лабораторные работы
практические/семинарские занятия
Самостоятельная работа
Вид
промежуточной
аттестации
(итогового контроля по дисциплине)
формируемые
в
результате
Трудоемкость, часов
Всего
Семестр
№1
144
144
52
52
26
26
26
26
56
56
Экзамен
Экзамен
36
36
6. Содержание дисциплины
6.1.Перечень основных разделов и тем дисциплины
4
Раздел1. Функционирование устройств релейной защиты и автоматики
электростанций и системы (ПК-49).
Раздел2. Режимы работы устройств автоматики электрических станций
и систем (ПК-18).
Раздел3. Микропроцессорные регуляторы систем возбуждения
синхронных генераторов, силовые тиристорные преобразователи систем
возбуждения (ПК-45).
Раздел4. Микропроцессорные устройства синхронизации генераторов
электростанций, синхронных компенсаторов подстанций с системой. Выбор
уставок (ПК-45).
Раздел5. Регулирование частоты и мощности генераторов на
электростанциях (ПК-10).
Раздел6. Регулирование и поддержание напряжения на заданном
уровне на шинах генератора, в системе: системой возбуждения генераторов
электростанции, синхронным компенсатором на подстанции, Управляемыми
конденсаторными батареями, РПН трансформаторов и автотрансформаторов
(ПК-10).
Раздел7. Автоматика повторного включения (АПВ) линии,
трансформаторов, РУ (ПК-18).
Раздел8. Автоматика частотной разгрузки и частотного повторного
включения (ПК-18).
Раздел9. Автоматический ввод резерва (АВР) (ПК-18).
6.2.Краткое описание содержания теоретической части разделов и
тем дисциплины
Раздел1. Функционирование устройств релейной защиты и
автоматики электростанций и системы.
Процесс производства и передачи электроэнергии является столь
динамичным и постоянно подверженным случайным возмущающим
воздействиям, что без автоматического управления его функционирование
невозможно. Такие его особенности как равенство в каждый момент времени
генерируемой и случайно изменяющейся требуемой нагрузкой мощности,
время от времени возникающие короткие замыкания (КЗ), высокая
быстротечность электромагнитных и электромеханических переходных
процессов обусловили развитие технических средств автоматического
управления в еще начальный период становления электроэнергетики. Под
автоматическим понимается управление и процессом производств, передачи
и потребление электроэнергии в целом без непосредственного участия
человека.
Технические средства автоматического управления процессом
производства и передачи электроэнергии, в связи с указанными и другими
специфическими его особенностями, делятся на автоматические устройства автоматику управления нормальными режимами работы ЭЭС и
5
автоматические устройства противоаварийного управлений - автоматику
защитных отключений и противоаварийную автоматику.
Автоматика управления нормальными режимами ЭЭС обеспечивает :
• автоматический пуск электроэнергетических блоков турбинагенератор и включение на параллельную работу синхронного генератора, т.е.
его синхронизацию;
• автоматическое поддержание на заданном уровне напряжения на
шинах электрических станций и реактивной мощности синхронных
генераторов;
• автоматическое управление режимами ЭЭС по напряжению и
реактивной мощности;
• автоматическое поддержание на неизменном уровне частоты
вращения синхронно работающих генераторов;
• оптимальное (по характеристикам относительного прироста расхода
условного топлива) распределение случайно изменяющейся электрической
нагрузки ЭЭС между электрическими станциями и электроэнергетическими
блоками электростанций.
Указанные функции автоматики управления нормальными режимами
реализуются автоматическими воздействиями на изменения впуска
энергоносителя в в турбины, автоматическим включением в определенный
момент времени и при соответствующих условиях выключателя синхронного
генератора, непрерывным управлением (регулированием) возбуждения
синхронных генераторов и компенсаторов, дискретным управлением
устройствами регулирования под нагрузкой (УРПН) трансформаторов и
автотрансформаторов, регулированием реактивной мощности непрерывно
управляемых ее источников - статических компенсаторов (СТК) и
дискретным управлением мощностью конденсаторных установок.
Соответственно различаются: пусковые автоматы (ПА) гидротурбин и
комплексы автоматических устройств управления пуском (КAУП) тепловых
турбоагрегатов, автоматические регуляторы частоты вращения турбин
(АРЧВ),
устройства
автоматической
синхронизации
гидрои
турбогенераторов (УАС), автоматические регуляторы возбуждения (АРВ)
синхронных генераторов и компенсаторов, автоматические регуляторы
частоты промышленного тока и активной мощности синхронных генераторов
(АРЧМ), автоматические устройства оптимального распределения нагрузки
(УРАН) электроэнергетической системы между частоторегулирующими
электростанциями,
автоматические
регуляторы
коэффициентов
трансформации (АРКТ) и автоматические регуляторы реактивной мощности
статических установок ее генерирования или потребления (АРРМ).
Множества мощных электростанций, связанных длинными и сильно
нагруженными линиями электропередачи в условиях больших возмущающих
воздействий в виде неизбежных К3 и связанных с ними отключений мощных
электроэнергетических
объектов,
обусловливающих
скачкообразные
изменения генерируемых и передаваемых мощностей («набросы» и «сбросы»
6
мощности). При этом возникает аварийный режим работы ЭЭС с: избытком
или недостатком генерируемой мощности, грозящий развитием общесистемной аварии с нарушением устойчивости и разъединением ОЭС,
остановом тепловых электростанций и прекращением электpоснабжения
потребителей на больших территориях.
Аварийная ситуация начинается с возникновения главного
возмущающего воздействия - К3 и нарушения баланса мощностей,
обусловленного этим КЗ и его отключением, и развивается с понижением
напряжения и частоты вращения синхронных генераторов в недостаточной
по мощности (дефицитной) и их повышением в избыточной частях ЭЭС.
Особенно опасно уменьшение частоты, приводящее к снижению
производительности установок собственных нужд тепловых электростанций
и в результате к опасности необратимого ее падения - «лавины частоты».
Аналогично снижение напряжения, обусловленное недостатком генерируемой реактивной мощности, может развиться в «лавину напряжений»; .
Автоматическое регулирование действующего значения напряжения и
реактивной мощности совершенствуется с появлением микропроцессорных
автоматических регуляторов реактивной мощности вращающихся и
статических тиристорных компенсаторов реверсивного действия и
микропроцессорных
автоматических
регуляторов
напряжения
трансформаторов и автотрансформаторов.
Особенно интенсивно развивается отечественная интегрированная
микропроцессорная техникa противоаварийного управления npоцессом
производства, передачи и расnpеделения электроэнергии - релейная защита и
противоаварийная автоматика.
Научно-производственным предприятием 000 НПП «ЭКРА» на основе
типового
терминала
разработан
унифицированный
комплекс
микропроцессорной защиты и автоматики синхронных генераторов и
трансформаторов.
Раздел 2. Режимы работы устройств автоматики электрических
станций и систем.
Технические средства автоматического управления процессом
производства и передачи электроэнергии, в связи с указанными и другими
специфическими его особенностями, делятся:
на автоматические устройства - автоматику управления нормальными
режимами работы ЭЭС, на автоматические устройства противоавоарийного
управлений - автоматику защитных отключений и противоаварийную
автоматику.
Автоматика управления нормальными режимами ЭЭС обеспечивает:
• автоматический пуск электроэнергетических блоков турбинагенератор, поддержание на заданном уровне напряжения на шинах
электрических станций и реактивной мощности синхронных генераторов;
• автоматическое управление режимами ЭЭС по напряжению и
реактивной мощности;
7
• автоматическое поддержание на неизменном уровне частоты
вращения синхронно работающих генераторов;
• оптимальное (по характеристикам относительного прироста расхода
условного топлива) распределение случайно изменяющейся электрической
нагрузки ЭЭС между электрическими станциями и электроэнергетическими
6локами электростанций.
Указанные функции автоматики управления нормальными режимами
реализуются автоматическими воздействиями на изменения впуска
энергоносителя в турбины, автоматическим включением в определенный
момент времени и при соответствующих условиях выключателя синхронного
генератора, непрерывным управлением (регулированием) возбуждения
синхронных генераторов и компенсаторов, дискретным управлением
устройствами регулирования под нагрузкой (УРПН) трансформаторов и
автотрансформаторов, регулированием реактивной мощности непрерывно
управляемых ее источников - статических компенсаторов (СТК) и
дискретным управлением мощностью конденсаторных установок.
Назначением автоматики противоаварийного управления является
решение острой и специфической проблемы современных объединенных
(ОЭС) и единой (ЕЭС) электроэнергетических систем страны – ликвидация
возмущающих воздействий в виде неизбежных К3 и связанных с ними
отключений мощных электроэнергетических объектов, обусловливающих
скачкообразные изменения генерируемых и передаваемых мощностей.
Противоаварийная автоматика должна, прежде всего, ликвидировать
возмущающее воздействие. Это делается автоматическими устройствами
релейной защиты (АУРЗ) и автоматикой повторного включения (АПВ)
выключателей, отключенных АУРЗ. Короткие замыкания (особенно
однофазные на воздушных линиях) в большинстве своем неустойчивые
(дуговые). При успешном повторном включении возмущающее воздействие,
оказываемое релейной защитой на ЭЭС, устраняется.
При устойчивых кз и повторных отключениях релейной защитой
поврежденных электроэнергетических объектов, как следствие, вновь
появляется небаланс мощностей. Возникает опасность нарyшения
синхронной устойчивости электроэнергетической системы. Вступает в
действие общесистемная противоаварийная автоматика, предназначенная не
допустить нарушения синхронных динамической или статической
устойчивости или сохранить результирующую (после кратковременного
асинхронного режима) устойчивость функционирования ЭЭС, ОЭС и ВЭС в
целом. Она состоит из рассредоточенных по электроэнергетическим системам комплекса автоматических устройств, связанных каналами обмена
информацией.
Противоаварийные управляющие воздействия направлены на:
• повышение проnyскной способности электропередачи, т.е. ее
предельную передаваемую мощность;
8
• снижение генерируемой мощности в избыточной передающей части
ЭЭС, частота вращения синхронных генераторов в которой увеличивается;
• увеличение генерируемой мощности в дефицитной приемной части
ЭЭС,
синхронные генераторы которой уменьшают частоту своего вращения;
уменьшение мощности, потребляемой нагрузкой приемной части ЭЭС;
увеличение нагрузки синхронных генераторов передающей части ЭЭС.
Соответственно для предотвращения нарушения динамической устойчивости
противоаварийные управляющие воздействия осуществляют:
• программную форсировку возбуждения ФВ синхронных генераторов
- быстрое кратковременное увеличение ЭДС генераторов до допустимого по
их термической стойкости уровня, обусловливающего повыщение
напряжений на шинах электростанции и предел передаваемой мощности
электропередачи;
• интенсивное кратковременное снижение мощности, развиваемой
паровыми турбинами - импульсную разгрузку турбоагрегатов ИРТ;
• быстрое кратковременное подключение, обычно к гидрогенераторам
передающей части, искусственной активной нагрузки - электрическое
торможение ЭТ гидроагрегатов;
• быстрый перевод тиристорных npеобразователей в инверторный
режим накопителей электроэнергии в приемной части - их форсировку на
выдачу энергии в нагрузку .
Последующее восстановление связи между разделенными частями
ЭЭС производится автоматикой повторного включения с синхронизацией
(АПВС).
Раздел 3. Микропроцессорные регуляторы систем возбуждения
синхронных генераторов, силовые тиристорные преобразователи систем
возбуждения .
В настоящее время применяются следующие виды возбуждения
синхронных генераторов:
• тиристорное независимое возбуждение (ток Iвз) с кольцами ротора К,
щетками Щ и управляемым от автоматического регулятора возбуждения
пропорционально-дифференциального <<сильного» действия АРВ СД
тиристорным преобразователем VST (импульсные токи включения
тиристоров lив) в цепи обмотки возбуждения LG синхронного генератора G
(рис. 3.1, а), питаемой от генератора возбудителя GE с самовозбуждением
(ток Iвв) - тиристорный преобразователь VSТL в цепи обмотки его ротора
LGE, управляемый от АРВ ПД (пропорциональнаго действия) и
трансформатор TL с диодным выпрямителем VS начального возбуждения (от
трансформатора собственных нужд ТСН);
• тиристорное самовозбуждение синхронного генератора G (на рис. 3.1.
а не показaно) с питанием преобразователя VST от обмотки статора через
трансформатор (аналогичное самовозбуждению генератора GE с автоматом
гашения поля ASV);
9
• диодно-тиристорное бесщеточное возбуждение с управляемым
тиристорным npеобразователем VST в цепи обмотки возбуждения LGE
обращенного синхронного генератора GE с обмоткой возбуждения на его
статоре (рис. 3.1, б) и трех- или многофазной. обмоткой переменного тока на
роторе, непосредственно соединенной через вращающийся диодный
выпрямитель VS с обмоткой возбуждения LG синхронного генератора G с
питанием тиристорного преобразователя VST, управляемого от АРВ СД или
АРВ ПД, от подвозбудителя GЕА (генератора переменного тока с
возбуждением постоянным магнитом) или от ТСН.
Автоматические регуляторы подключаются ко вторичным обмоткам
первичных измерительных трансформаторов напряжения TV синхронного
генератора G или TVL генератора возбуждения GЕ.
Преобразователи питаются от трансформатора Т; подключенного к
генератору G (схема самовозбуждения). Предусмотрен выпрямитель UЕ
(AVS на рис. 3.1, а) начального возбуждения, подключаемый контактами
КМ2-КМ4 к собственным нуждам (СН) электростанции. В цепи возбуждения
предусмотрены автомат гашения поля QE (ASV на рис. 3.1, а), контакт КМ1
подключения к обмотке возбуждения резистора R (при самосинхрониэации
генератора), дииисторные разрядники ру и резистор (шунт) RS измерительный npeобразователь тока возбуждения в сигнал информации для
АРВ.
Источниками информации автоматических регуляторов служат, как
обычно, первичные измерительные трансформаторы напряжения TV1, Tv2 и
тока TA1 -TA5. Регуляторы воздействуют на возбудители через
разработанную цифровую исполнительную часть фазоимпyльсного
управления rnристорами.
Тиристорные преобразователи U1 генератора и U2 возбудителя
выполнены по трехфазной мостовой схеме с одним сильноточным вентилем
в плече. Тиристоры защищены быстродействующими предохранителями,
включенными в каждую тиристорную ветвь. Вентиль имеет двухсторонний
охладитель. На стороне переменного тока установлено защитное устройство
от перенапряжений, состоящее из конденсаторов и резисторов. В
зависимости от тока возбуждения синхронного генератора тиристорные
преобразователи соединяются параллельно.
Цифровое управление возбуждением полностью резервировано:
устанавливаются по два комплекта микропроцессорных модулей
автоматического регулятора
возбуждения
APBI-APB4,
устройства
управления возбуждением WBJ-YYB4 и комплекты защит КЗВJ-КЗВ4
возбуждения синхронного генератора G и генератора возбудителя GЕ.
Настройка автоматических регуляторов возбуждения и установка
параметров защит осуществляется с универсального пульта оператора (УНИПО) либо с ПЭВМ, подключенной к контроллеру через разъем типа RS-232.
Общая функциональная схема автоматическоrо реrулировония
возбуждения.
10
Схема состоит из двух основных функциональных частей:
измерительно-преобразовательной ИПЧ и исполнительной ИЧ (рис. 3.4).
Особенностью регулятора АРВ-М является наличие в нем логической
функциональной части ЛЧ, координирующей использование сигналов по
производным режимных параметров.
В соответствии с алгоритмом функционирования ИПЧ регулятора
содержит три основных измерительных органа (ИО), подключенных к
первичным измерительным трансформаторам напряжения ТV и тока ТА1:
напряжения ИОН, изменения частоты ИОИЧ и тока возбуждения ИОТВ.
Измерительный орган напряжения формирует сигналы информации об
отклонении U, скорости изменения U' - dU/dt действующего значения
напряжения синхронного генератора и интегральной функции отклонения
напряжения fllU dt, а ИОИЧ - сигналы по изменению Ll'j и производной
частоты j/ - df/ dt .
Панель управления ЭГР-МП, внешний вид которой показан на рис. 5.2,
включает и микропроцессорное автоматическое устройство управления
гидравлической исполнительной установкой . Измерительный орган тока
возбуждения кроме сигнала 1в, отображающего скорость изменения ЭДС
синхронного генератора dE/dt - dlв/dt, формирует сигналы по отклонению
тока возбуждения от номинального 1в и по интегральной функции ,
необходимые для поддержания тока возбуждения на неизменном уровне в
режиме выбега синхронных генераторов атомных электростанций (по
технологическим условиям останова турбоагрегата), для разгрузки
синхронного генератора по генерируемой мощности соответственно и для
ограничения кратности форсировки возбуждения генератора.
Микропроцессорные
автоматические
реrуляторы
тиристорноrо
возбуждения синхронных reнераторов.
Функции
автоматических
регуляторов.
кроме
собственно
автоматического регулирования возбуждения, автоматические регуляторы
выполняют следующие функции:
• поддерживают напряжение на шинах электростанции с малым
статизмом (при ПД-алгоритме) или астатически (при ПИД-алгоритме);
поддерживают заданную генерируемую реактивную мощность
генератора; обеспечивают максимально возможную пропускную способность
электропередачи,
статическую
и
динамическую
устойчивость
электроэнергетической системы и релейную форсировку возбуждения.
Регуляторы формируют ряд управляющих воздействий по
ограничению режимных параметров и выполнению технологических
функций.
Автоматические регуляторы осуществляют ограничения:
• перегрузки генератора током статора и ротора с временем, зависимым
от степени перегрузки;
11
• потребляемой генератором реактивной мощности при снижении
возбуждения, зависящей от его активной мощности, не допуская нарушения
статической устойчивости ЭЭС:
• допустимого по условию насыщения магнитопровода трансформатора
блока генератор - трансформатор соотношения амплитуды и частоты
напряжения.
Основными технологическими функциями регуляторов являются:
осуществление начального возбуждения:
выравнивание действующих значений напряжений teиератора и шин
электростанции при его включении способом точной автоматической
синхронизации;
обеспечение режима зарядки линии электропередачи;
автоматическая разгрузка генератора по реактивной мощности;
перевод тиристорного преобразователя в инверторный режим для
развозбуждения генератора при нормальном останове,
• воздействие на АГП в аварийном режиме с последующим переводом
тиристорного npеобразователя в инверторный режим;
• автоматические переключения без толчка тока возбуждения на
резервный АРВ;
• быстродействующее снятие импульсов управляющих тиристорами
токов при КЗ на стороне постоянного тока тиристорного преобразователя.
Функциональная схема, принципиально общая для микропроцессорных
авто¬матических регуляторов типов АРВ-М. Она состоит из вычислительной
части ВЧ, содержащей два взаимно резервируемых мик¬ропроцессора МПl,
МП2, программно реализующих измерительные органы регуля¬торов ,
измерительно-npeобразовательной
ИПЧ
и
исполнительной
ИЧ
функциональных частей. В цифровых устройствах на микропроцессорах
измери¬тельно-npеобразовательная и исполнительная функциональные части
обычно объ¬единяются под общим названием УСО - устройство связи с
управляемым объектом.
Раздел4.
Микропроцессорные
устройства
синхронизации
генераторов электростанций, синхронных компенсаторов подстанций с
системой. Выбор уставок .
Автоматические
синхронизаторы
обеспечивают
включение
синхронного генератора G (рис. 2.1) на пармлелькую работу с генераторами
электростанции GЭС и
электроэнергетическойсистемой ЭЭС - ПроизводитI его точную
автоматическую синхронизацию. Синхронизация генератора является крайне
ответственной и небезопасной для его целостности операцией,
• при включении выключателя Q возникает ток включения,
возбуждаемый разностыо U сдвинутых по фазе ЭДС холостого хода
генератора Er.x и эквивалентной ЭДС, определяемой Eээс и Eэс, и
ограничиваемый только внутренним сопротивлением генератора и
12
эквивалентным сопротивлением связи с ЭЭС ХС8 и XЭС' Ток включения
создает ударные динамические воздействия на обмотки и вал синхронного
генератора;
• при значительном отличии частоты вращения генератора wГ от
синхронной WС генератор после его включения выпадает из синхронизма.
Автоматический
синхронизатор
является
основной
частью
автоматического устройства точной синхронизации АУТС синхронных
генераторов, подключаемого к первичным измерительным трансформаторам
напряжений генератора TV1 и шин электростанции TV2. Автоматическое
устройство состоит из трех частей, обеспечивающих три условия точной
синхронизации:
• равенство амппитуд и напряжений генератора Uг И на шинах
электростанции Uш:
• близкая к синхронной частота вращения (малая частота скольжения
Ws =• Wо - Wг) генератора;
• совпадение по фазе напряжений генератораU"г и на шинах
электростанции U ш в момент в:ключения (замыкания контактов)
вуыключатепя Q синхронного генератора G.
эти части соответственно называются уравнителем амплитуд
напряжений УА, уравнителем частоты скольжения УЧС и автоматическим
синхронизатором АС.
Автоматический синхронизатор обеспечивает выполнение наиболее
ответственной операции точной синхронизации по обеспечению
практического совпадения по фазе напряжений генератора UГ и на шинах
электростанции Uш в момент включения выключателя генератора. Он выдает
управляющее воздействие УВ на включение привода выключателя с
опережением момента времени совпадения находящихся в относительном
вращении векторов UГ и Uш при наличии между ними уменьшающегося угла
сдвига по фазе - угла опережения боп с таким расчетом, чтобы за время
включения выключателя tB векторы UГ и Uш совместились.
Появившиеся исторически первыми автоматические синхронизаторы
определяли заданный неизменный угол опережения и назывались
автоматическими синхронизаторами с постоянным углом боп = const
опережения (СПУО). Однако даже при равномерном вращении генератора и
при постоянном времени включения выключателя tB угол опережения
должен быть переменным, пропорциональным
угловой частоте скольжения Ws: боп =W S/ tв.
постоянным углом боп = const опережения (СПУО). Однако даже при
равномерном вращении генератора и при постоянном времени включения
выключателя
tB
угол
опережения
должен
быть
переменным,
пропорциональным угловой частоте скольжения Ws: боп =W S/ tв.
Автоматические синхронизаторы выдают управляющее воздействие на
включение выключателя синхронного генератора только в случае, если
разность амплитуд Um = Umш - Emг и частота скольжения Ws не превышают
13
ограниченных условиями включения выключателя при отсутствии или малом
значении тока включения и успешности синхронизации (генератор после
включения не выпадает из синхронизма) допустимых значений U mд , Wsд'
Допустимые значения U mд и WSд :контролируются измерительными
органами амплитуд ИОА и скольжения ИОС и обеспечиваются уравнителями
амплитуд УА и частоты с:кольжения УЧС с установленными значениями U
му И Wsу автоматического устройства точной синхронизации АУТС.
Принципиально они представляют собой автоматические регуляторы
разности амплитуд и частоты скольжения и воздействуют на элементы
изменения установленных напряжения Uг.у и частоты вращения Wг.у уставок автоматических регуляторов возбуждения АРВ синхронного
генератора G и частоты вращения АРЧВ турбины Т соответственно.
Микропроцессорные синхронизаторы, вычисляющие угол опережения
по (2.1) обладают' важной особенностью - ограничением угловой частоты
скольжения максимально допустимым значением Ws,д не в указанный
момент начала вычисления, а в момент включения выключателя синхронного
генератора:
Гасительный резистор Rr, контакт КМ контактора подключения к
обмотке возбуждения LG генератора при его самосинхронизации,
возбудитель GЕ и контакт автомата гашения поля генератора ASV.
Раздел 5. Регулирование частоты и мощности генераторов на
электростанциях.
5.1. Особенности автоматического
регулирования частоты и
мощности.
Частота вращения гидравлической или тепловой турбины определяет
частоту синусоидального напряжения синхронного генератора как
важнейший показатель качества вырабатываемой им электрической энергии.
Частотаа должна быть высокостабильной: допустимые ее отклонения дf от
номинального значения промышленной частоты f нам =50 Гц не должны
превышать дf ±О,l Гц. Удержать частоту в указанных пределах допустимых
изменений в условиях равенства в каждый момент времени генерируемой и
непрерывно
и
случайно
изменяющейся
требуемой
нагрузкой
электроэнергетической системы активной мощности можно только
астатическим автоматическим регулированием частоты вращения турбин.
Основная задача автоматического регулирования активной мощности
синхронных генераторов - обеспечить выработку и передачу электроэнергии
при наименьшем удельном расходе условного топлива. она решается
оптимизацией режимов работы синхронных генераторов и электрических
станций в целом по активной мощности, прежде всего - распределением
активной нагрузки между параллельно работающими генераторами и
электростанциями по их показаниям. Однако астатические регуляторы не
обеспечивают такого распределения активной мощности. Свойством
распределения обладают статические автоматические регуляторы, однако
они не могут поддерживать стабильную частоту вращения.
14
В связи с противоречивостью требований к автоматическому
регулированию частоты вращения и активной мощности на гидрогенераторах
устанавливаются астатические, а на турбогенераторах - статические
автоматические регуляторы частоты вращения.
Подвижные гидрогенераторы покрывают случайно изменяющуюся
часть графика нагрузки, а инерционные турбогенераторы - базовую
прогнозируемую его часть.
На частотно регулирующих гидрогенераторах устанавливают
электрогидравлические автоматические регуляторы частоты вращения
гидротурбин, функционирующие по ПИ- или ПИД-алгоритму и
обеспечивающие астатическое автоматическое регулирование частоты
промышленного тока.
Тепловые турбины выпускаются с гидродинамическими АРЧВ,
являющимися статическими регуляторами, функционирующими по Палгоритму.
Рис.5.1. Графики, иллюстрирующие
нагрузки электростанциями между
статических АРЧВ
определенность
распределении
синхронными генераторами при
Оптимальное управление активной нагрузкой электростанцией между
параллельно работающими турбогенераторами в нормальном режиме работы
производится отдельными астатическими автоматическими регуляторами
активной мощности, времяимпульсные воздействия которых на заданные
элементы - элементы изменения уставок АРЧВ, используют их статические
характеристики регулирования частоты вращения и изменяют нагрузку
турбогенераторов (рис. 5.1).
В современных устройствах оптимизация режимов работы ТЭС и ГЭС
обеспечивается программной подсистемой оптимального распределения
активной
нагрузки
автоматизированной
системы
управления
технологическими процессами (АСУ ТП).
Разработаны
микропроцессорные
электрогидравлические
автоматические регуляторы частоты и активной мощности типа ЭГР-МП,
предназначенные как для гидравлических, так и для тепловых турбин, и
регуляторы для гидротурбин сдвоенных энергоблоков гэс
Микропроцессорныe автоматические регуляторы частоты вращения
и активной мощности
15
Микропроцессорный электрогидравлический регулятор частоты и
активной мощности ЭГР·МII выпускается 000 «Пром-Автоматика» (г. СанктПетербург) как для гидро-, так и для турбогенераторов. Регулятор
гидрогенераторов функционирует по ПИД-алгоритму и обеспечивает
астатическую
(горизонтальную)
характеристику
регулирования
зависимость частоты от активной Мощности w == f(Р) в нормальном режиме
нагруженного генератора. Активная нагрузка гэс
(как частоторегулирующей) распределяется между параллельно
работающими гидрогенераторами отдельной программой.
В режиме пуска и холостого хода гидроагрегата производится
переключение на П- алгоритм, поскольку при холостом ходе динамические
свойства гидравлической турбины описываются р- передаточной функцией
интегрирующего звена, а при наличии в автоматической системе
регулирования двух интегрирующих звеньев (первое - формирующее
интегральную составляющую ПИД- алгоритма) она оказывается структурно
неустойчивой, т.е. возбуждается (переходит в автоколебательное состояние)
при любых значениях ее параметров.
Цифровой сигнал измерительного преобразователя программно
сравнивается с сигналом о задаваемой синхронному генератору мощности формируется разность необходимой и истинной его загрузки, т.е. отклонение
мощности дР(пТ). Сигнал информации о дР'(пT) численно интегрируется и
после преобразования ЦАП в пропорциональный постоянный ток и усиления
воздействует
на
электрогидравлический
преобразователь--сумматор
регулирующих воздействий по частоте и по активной мощности. Так
производится быстродействующее, но статическое регулирование мощности.
Кроме автоматического регулирования частоты и активной мощности в
нормальном режиме работы нагруженного гидрогенератора ЭГР-МП
выполняет и другие функции, в особенности:
• обеспечивает пуск и останов гидроагрегата и автоматическую
нагрузку или разгрузку тепловой турбины по контролю теплонапряженного
состояния ее металла;
Устанавливает задаваемую синхронизатором разность частот Wsy
при подготовке генератора к его синхронизации;
• осуществляет противоразгонную защиту гидро- и тепловой турбины
при «сбросе» нагрузки синхронным генератором.
Раздел6. Регулирование и поддержание напряжения на заданном
уровне на шинах генератора, в системе: системой возбуждения
генераторов
электростанции,
синхронным
компенсатором
на
подстанции, Управляемыми конденсаторными батареями, РПН
трансформаторов и автотрансформаторов.
6.1. Автоматические регуляторы синхронных компенсаторов
16
Синхронные компенсаторы (СК) Функционируют как управляемые
реверсивные источники, т.е. и как генераторы, и как потребители. реактивной
мощности.
Режим генерирования (выдачи) или потребления реактивной мощности
определяется возбуждением СК. В соответствии с U-образной его
характеристикой при номинальном возбуждении синхронный компенсатор
выдаёт реактивную мощность, а при отсутствии возбуждения - потребляет
реактивную мощность
Наибольшая возможная загрузка СК потребляемой реактивной
мощностью достигается или при
граничном отрицательном токе
возбуждения или при отсутствии
возбуждения' и внутреннем
угле
компенсатора 6 = тr./2 т.е. при расположении ротора по поперечной оси .
Граничный режим потребления реактивной мощности определяется
условием
устойчивости
работы
СК
сохранением
синхронизма.
Синхронизируюший
вращающий
момент
задается
синхронным
электромагнитным
и реактивным (обусловленным явнополюсностью)
моментами.
При
отрицательном
возбуждении
синхронный
момент
противодействует реактивному и ухудшает устойчивость работы СК.
Наибольшая потребляемая реактивная мощность _ теоретически
достигается в граничном режиме - при равенстве абсолютного значения
отрицательного синхронного момента при внутреннем угле п/2 в граничном
режиме СК выпадает из синхронизма.
Современные СК с бесщёточным реверсивным тиристорным
возбуждением имеют две обмотки ротopa питаемые от двух выпрямителей
напряжений обращённых (с трехфазной
обмоткой переменного тока)
вспомогательных синхронных генераторов с управляемым разнополюсным
регулирующим воздействия регулятора тиристорными выпрямителями
возбуждениемыми от трансформатора :подключенного к выводам СК (схема
его реверсивного самовозбуждения). Такие СК удерживаются в режиме
искусственной устойчивости при отрицательном возбуждении и угле
равном 6 '= О за счет формирования составляющей регулирующего
воздействия по скорости изменения угла ( его производный по времени). В
целом регулирующее воздействие
пропорционально отклонениям·
напряжения от номинального и угла 6 от нулевого значения и их
производным.
Обмотки возбуждения СК при этом выполняют только удерживающих
ротор в указанных положениях. Роль удерживании ротора в положении по
продольной оси. т.е.при угле = О, и отрицательном возбуждении может
выполнять вторая удерживающая обмотка возбуждения расположенная по
поперечной оси ротора.
Режим значительного потреблении реактивной мощности возможен
только при автоматическом знакопеременном регулировании тока
17
возбуждения в поперечной обмотке . Потребляемая реактивная мощность
определяется током возбуждения в основной (продольной) обмотке ротора.
Таким образом. автоматическое регулирование возбуждения СК со
второй поперечной обмоткой ротора осуществляется двумя отдельными
регуляторами, которые в отличии от двух каналов от
АРВ АСГ, нс
взаимодействуют между собой.
Источниками токов
возбуждения
синхронного
компенсатора служат два реверсивных тиристорных
возбудителя, управляемых
двумя указанными
автоматическими
регуляторами АРВ-d и АРВ-q.
Первый из указанных регуляторов АРВ-d имеет лишь одно назначение
- поддержание напряжения UШ электростанции или подстанции путем
изменения генерируемой или потребляемой реактивной мощности СК. Он
представляет собой пропорционально-дифференциальный регулятор,
формирующий регулирующее воздействие по отклонению напряжения или
его производной;
Задачей второю регулятора АРВ-q является удержание CК в режиме
искусственной устойчивости при положении ротора по продольной оси, т.е.
при S = О. Поэтому регулирующее воздействие формируется ПДрегулятором, функционирующим по отклонению угла и по его первой и
второй производным.
6.2. Микропроцессорный автоматический регулятор реактивной
мощности статических компенсаторов
Возможность непрерывного управления мощностью реакторов и
дискретного изменения мощности конденсаторных установок мощными
тиристорными
управляемыми
устройствами
и
тиристорными
выключателями соответственно обусловила разработку статических
реверсивных управляемых компенсаторов реактивной мощности (СТК),
предназначенных для подключения к шинам электрических станций и
промеж уточных узловых подстанции
В
связи
с
выявившимися
особенностями
коммутации
секционированных конденсаторных установок оказалось целесообразным
выполнять состоящими из непрерывно управляемой реакторной части и
постоянно включенной или только включаемой и отключаемой в целом
конденсаторной установки. Поскольку непрерывно управляемые реакторные
стк в режимах малой загрузки потребляемой реактивной мощностью (при
больших углах
включения тиристоров п/2< а < 2п/З) генерируют
гармонические составляющие напряжения и тока, пришлось их
секционировать и осуществлять дискретно-непрерывное управление их
мощностью, т.е. производить включение и отключение отдельных реакторов
с непрерывно изменяемой мощностью каждого из них тиристорными
преобразователями, работающими с малыми углами включения тиристоров.
Поэтому определились два типа СТК: оба состоят из отдельных секций
(модулей ), но один с постоянно подключенной конденсаторной установкой,
а второй с периодически коммутируемой.
18
Первый тип СТК является частично , а второй полностью реверсивным.
Например, СТК одной из электропередач напряжением 1150 кВ состоит из
14 реакторных непрерывно управляемых модулей, потребляющих
реактивную мощность до - 1100 Мвар, и конденсаторной установки
мощностью + 300 Мвар. Реверсивный СТК мощностью + 55 Мвар содержит
непрерывно управляемую тиристорным преобразователем
реакторную
часть LR и дискретно управляемую нескомпенсированную, т.е. включаемую
или отключаемую, конденсаторную установку напряжением 10 или 20 кВ.
Микропроцессорный автоматический регулятор реактивной мощности
СТК входит в состав автоматической системы комплексного управления ими
и защиты (САУЗ). Регyлирующее воздействие автоматического регулятора
Upcr является не только отклонения напряжения , первой и второй его
производных, но и изменений потоков мощности в магистральных линиях
электропередачи, спосо6ствующих
затуханию синхронных
качаний
генераторов электростанций.
Мuкропроцессорная автоматическая система комплексного управления u защиты (САУЗ) статическими компенсаторами выполнена на базе
микросредств управляющей вычислительной техники (МСУВТ). Она
производит автоматическое регулирование напряжения и реактивной
мощности СТК и противоаварийное управление: защиту тиристорных
преобразователей , ограничение перенапряжений , дискретное повышение
предписанного напряжения (уставки) по сигналу противоаварийной
автоматики.
Как обычно , для обеспечения надёжности функционирования
предусматриваются две взаиморезервируемые управляющие микроЭВМ,
образующие вычислительную функциональную часть. Каждая из них
содержит по два по два микропроцессора.
Микропроцессорная САУЗ обладает сервисными свойствами- модуль
контроля , подключаемый через ЦАП осциллограф демонстрирует операции
автоматического управления. Широкий набор сервисных функций ,
реализуемых программно, обеспечивает удобство контроля и обслуживания
САУЗ.
6.3. Микропроцессорные автоматические регуляторы трансформаторов
Трансформаторы
собственных
нужд,
трансформаторы
(автотрансформаторы ) связи шин трех напряжений электрических станций,
как и трансформаторы понижающих подстанции распределительных сетей,
имеют устройства регулирования напряжения под нагрузкой (УРПН) путем
переключений ответвлений от обмотки высшего напряжения со стороны.
нейтрали. Они управляются автоматическим регулятором коэффициента
трансформации(АРКТ ).
Разработаны и поставляются микропроцессорные АРКТ типов SPAU
341С (фирмы "АББ Реле-Чебоксары") и РНМ-1 НПФ "Радиус-Автоматика").
Автоматический регулятор SPAU 341С имеет модульное построение.
Основным является модуль автоматического регулирования Он производит
19
все вычислительные операции и
формирует
цифровые сигналы,
преобразуемые выходным модулем в управляющие воздействия на (УРПН) в
соответствии с отклонением .U от установленного (предписанною)
напряжения, определяемою с учётом рассчитываемого в реальном времени
напряжения компенсации, при выходе изменяющегося напряжения за
пределы зоны не чувствительности, модуль регулирования запускает
программу вычисления первой выдержки времени, зависящей от отношения
отклонения к зоне не чувствительности в в вольтах. В соответствии с
соотношением времени регулирования при фиксированном заданном 25 сек.
1. Если отклонение напряжения в течении 25секунд уменьшается до
70% от зоны не чувствительности отсчет времени прекращается и регулятор
не действует на УРПН.
2. После окончания первой вдержки времени , тем меньшей, чем в
первом случаи, большее отклонение
напряжение, производится
переключение
одного
ответвления
обмотки
трансформатора.
1 3.В случае, если одного переключения ответвления не достаточно
для вхождения напряжения в зону нечувствительности, запускается
отсчёт второй выдержки времени регулирования меньше первой и ,при
необходимости, производится переключение второго ответвления.
- Автоматический
регулятор как интеллектуальное микропроцессорное устройство обладает функциональными особенностями и отличается
информационным обеспечением с оператором непосредственно или чсрез
ПЭВМ и с более высоким иерархическим уровнем
автоматического
управления.
Как указывалось, он вычисляет напряжение на своем входе напряжение регулятора
по предписанному
напряжению
(уставке),
пропорциональному напряжению, которое должно поддерживаться на шинах
подстанции, вычисляемому падению напряжения в линиях, питающих
потребителей электроэнергии, и по выдаваемому снижению напряжения
уставки в режиме минимальной нагрузки трансформатора. При этом
учитывается и реактивный ток циркулирующий между параллельно
работающими трансформаторами, в том числе различной мощности.
Предусматривается запрет (блокировка) действия регулятора на УРПН
по максимальному и минимальному напряжению трансформатора,
выполняемый микропроцессором.
Расположенные на передней панели модуля автоматического
регулирования
дисплей и светодиодное табло отображают обширную
информацию о настройке и режиме работы автоматического регулятора.
Раздел7. Автоматика повторного включения (АПВ) линии,
трансформаторов, РУ .
Автоматика повторного включения отключенных АУРЗ выключателей
поврежденных (а иногда и неповрежденных) электроэнергетических
объектов высокоэффективна, поскольку в большинстве случаев ликвидирует
возмущающее воздействие, восстанавливает схему и нормальный, хотя
20
нередко вышедший из оптимального, режим работы ЭЭС, ОЭС и ЕЭС в
целом. Ее эффективность в плане сохранения нормального режима немного
снижается из-за небольшой задержки действия устройств АПВ, необходимой
для восстановления диэлектрической прочности воздушной изоляции в
области горения электрической дуги КЗ (ее деионизации). В зависимости от
напряжения 110-750 кВ она составляет 0,2-0,5 с. Ею и ограничивается
выполнение главного требования к устройствам АПВ - быстродействия.
Из других сформулированных в директивных технических материалах
по противоаварийной автоматике требований указываются: заданная
кратность действия (обычно однократное АПВ, реже двукратное); пуск по
цепи несоответствия положения ключа управления и состояния выключателя
и, следовательно, недействие при отключении выключателя оператором;
недействие после отключения АУРЗ ошибочно включенного ключом
управления выключателя на искусственное КЗ (забытую, не снятую после
ремонта закоротку); запрет действия от АУРЗ, срабатывающих при
устойчивых КЗ, например от газовой защиты трансформатора; повторное
включение только одного выключателя линии с двусторонним питанием
шин; ускорение действия АУРЗ; автоматическая подготовка (с выдержкой
времени) к новому действию.
Автоматика повторного включения, как правило, является трехфазной
(ТАПВ). Однако на линиях сверхвысокого напряжения от 500 кВ.
7.1.Автоматика отключений КЗ, повторного и резервного включений
с пофазным управлением выключателями, на которых обычно возникают однофазные дуговые, обусловленные грозовыми перенапряжениями, КЗ,
применяется и однофазная автоматика повторного включения ОАПВ [1, 39].
При этом определение поврежденного провода линии возлагается именно на
ОАПВ, а отключение выключателей провода с двух сторон ЛИНИИ
производится при взаимодействии АУРЗ и специальных избирательных
измерительных органов ОАПВ, определяющих поврежденную фазу.
Тщательные теоретические исследования по созданию избира тельных
органов и обоснованию характеристик их срабатывания, отстроенных от
других видов КЗ, и опыт эксплуатации ОАИВ определили целесообразность
использования налравленных измерительных реле сопротивления со
специфическими характеристиками срабатывания в виде сдвоенных
окружностей или вытянутого четырехугольника [8].
Различают несколько видов ТАПВ магистральных и системообразующих линий электропередач, применяемых в зависимости от конкретных
технических возможностей, типов выключателей и установленных АУРЗ. На
линиях напряжением 35-220 кВ с масляными выключателями и
ступенчатыми АУРЗ [40] прежде всего проверяется возможность
использования несинхронного повторного включения (НАПВ). Оно допустимо, если ток несинхронного включения Iне, определяемый по удвоенному номинальному напряжению (в предположении противофазы напряжений на конце линии и шинах ЭС или ПС), распределяясь между
21
синхронными генераторами, не превышает в генераторе с наибольшей его
частью Fнс mах допустимого относительного значения,
Установленный на основе фундаментальных теоретических исследований электромеханических переходных процессов и проверенный экспериментально указанный критерий допустимости НАПВ имеет различные для
разных типов синхронных генераторов значения. Производится также
проверка трансформаторов по динамической стойкости при воздействиях
тока.
При НАПВ сначала включается только один выключатель линии при
условии полного отсутствия на ней напряжения (ОН), а затем после появления на противоположном ее конце симметричного трехфазного напряжения (его наличия - НСН) включается второй выключатель без контроля
угла сдвига фаз между напряжениями на линии и шинах ЭС или ПС.
Несинхронное АПВ, называемое также ускоренным с контролем отсутствия
или наличия напряжения - АПВ-ОН ( НСН) , продемонстрировало высокую
Эффективность: синхронный режим, как правило, восстанавливается.
Оборудование линии указанных и более высокого напряжений воздушными,
а в перспективе вакуумными, выключателями и безинерционными
высокочастотными АУРЗ, мгновенно отключающими оба конца линии,
позволило осуществить быстродействующее повторное включение при
ограниченном, не успевающем заметно увеличиться за время обесточенною
дугогасительными камерами выключателей состояния линии угле б сдвига
фаз между напряжениями на шинах соединяемых линией частей
электроэнергетической системы - БАПВ или АПВ-БК (без какого-либо
контроля).
Правда, рекомендуется при возможных значительных ускорениях
вращения синхронных генераторов одной из частей ЭЭС проверять угол по
вероятным ускорениям разных знаков и времени бестоковой паузы,
создаваемой выключателями [1]. При этом, по существу, игнорируются
вероятность повторного зажигания электрической дуги в месте К3 и
утяжеление возмущающего воздействия на ЭЭС от устойчивого КЗ, повторно включаемого двумя выключателями. Поэтому в последнее время
наметилась тенденция отказа от БАПВ.
При недопустимости НАПВ и отсутствии технических условий для
БАПВ или его нежелательности автоматическое устройство повторного
включения второго выключателя линии (первый включается, как и при
НАПВ) дополняется синхронизатором - производится, как указывалось,
ТАПВ.
Практика показала допустимость применения самого простого по
принципу действия из известных - автоматического синхронизатора с
постоянным углом опережения. Упрощенное ТАПВС, контролирующее
только одно из трех условий точной синхронизации - угол сдвига фаз между
напряжениями на линии и шинах ЭС или ПС в момент включения привода
второго выключателя, называется ускоренным – УТАПВС.
22
7.2. Автоматические устройства трехфазного повторного
включения
Находятся в эксплуатации релейно-контактные устройства БАПВ и
ОАПВ линий напряжением 500 кВ и выше.
Современная автоматика повторного включения представляется микропроцессорными
реле повторного включения, микропроцессорными
программными устройствами повторного включения и как правило
интегрирована в современные микропроцессорные терминалы релейной
защиты и комплексы системной автоматики.
Раздел8. Автоматика частотной разгрузки и частотного повторного
включения .
Повсеместно применяемая и эффективная противоаварийная
автоматика
частотной
разгрузки,
предотвращающая
развитие
общеэнергосистемных аварий вследствие наступления необратимоro
аварийного процесса - «лавины» частоты, реализуется микропроцессорными
блоками измерительного реле частоты БМ МРЧ и БМ АЧР, выпускаемыми
НТЦ «Механотроника», или терминалом типа «Сириус-АЧР», поставляемым
ЗАО «РАДИУС Автоматика».
8.1. Микропроцессориый блок автоматической частотной разгрузки БМ
АЧР совместно с блоком многофункционального реле частоты ЕМ МРЧ
обеспечивают функционирование исполнительной и измерительновычислительной частей автоматики ограничения снижения частоты автоматики частотной разгрузки категорий АЧРI, АЧРll и АЧРlll и
частотного АПВ.
Важная особенность микропроцессорной частотной автоматики свойство адаптивности к возникающему дефициту мощности, не допускает
излишних отключений при снижении частоты.
Отличительными особенностями ее измерительной части являются:
• программирование восьми частотных измерительных реле с
контролем частоты, скорости ее изменения и напряжения;
• высокая точность и стабильность уставок по частоте в пределах 45-55
ГЦ, скорости изменения частоты О < df/dt::; 10 Гц/с, напряжения 0,4-1,2
номинального значения, выдержек времени АЧРlI и ЧАПВ, изменяемых в
пределах 0-120 с;
• осциллографирование электрических величин переходных процессов
изменений частоты;
• интеллектуальный интерфейс (с оператором) с клавиатурой и
алфавитно- цифровым дисплеем;
наличие каналов связи с ПЭВМ и АСУ;
высокоэффективная самодиагностика.
Вычисленное значение частоты сопоставляется с хранящимся в памяти
микропроцессора набором установленных ее значений, соответствующих
срабатываниям очередей АЧРI, АЧРII или ЧАПВ. Цифровым
дифференцированием определяется скорость изменения частоты, двоичный
23
код которой сопоставляется с установленной скоростью, соответствующей
срабатыванию АЧРIII.
Одной из особенностей БМ МРЧ является программирование и
хранение двух наборов установленных значений частоты срабатывания АЧР,
автоматически переключаемых при изменениях режимов работы
собственных нужд электростанций или систем электроснабжения, т.е.
свойство адаптивности.
Функционирование логической части автоматики частотной разгрузки
и частотного повторного включения поясняется функциональной схемой
Предусмотрено два его варианта А и Б, переключаемые . По варианту А
производится отключение и включение выключателя двумя разными
внешними дискретными сигналами АЧР и ЧАПВ, а по варианту Б - по
появлению и исчезновению одного дискретного сигнала АЧР.
Контактные выходы с соответствующими обозначениями внешних
подключений исполнительной части автоматики частотной разгрузки и
частотного повторного включения. Электромагнитные реле
управляют
цепями отключения и включения выключателей,
выдают сигналы
информации о действиях автоматики: выходы АЧРСI-АЧРС3 по скорости
изменения частоты.
8.2. Терминал микропроцессор ной автоматики «Сириус-АЧР»
программно выполняет функции трех очередей практически мгновенно
действующей категории АЧР и совмещенных с каждой из них по выходу
трех очередей, действующих с выдержками времени категории А ЧРII,
интегрированных с ЧАПВ отключенных указанными очередями АЧР
потребителей электроэнергии после восстановления частоты.
«Сириус-АЧР» характеризуется двумя особенностями:
• использованием вторичных напряжений первичных измерительных
трансформаторов
напряжения
двух
секций
собственных
нужд
электростанции или двух секций шин подстанции;
• контролем скорости снижения частоты напряжения после потери
питания одной из секции, индуцируемого электродвигателями при их выбеге
для запрета действия очередей категории АЧРI.
На лицевой панели расположены: • ключи (тумблеры) оперативного
управления - установки конфигурации (набора выполняемых функций),
например вывода из действия ЧАПВ или включения цепей напряжения
второй секции шин собственных нужд электростанции или шин подстанции;
 клавиатура - кнопки управления ;
 жидкокристаллический дисплей ;
 светодиоды
сигналов информации о действии устройства и его
неисправности;
• разъем для связи с ПЭВМ по интерфейсу RS-232C. Функционально
терминал построен из шести модулей:
• ввода аналоговых сигналов - напряжений от двух секций шин;
24
напряжение второй секции используется для повышения надежности
функционирования - предотвращения излишних срабатываний АЧР под
воздействием
напряжения,
индуцируемого электродвигателями со
снижающейся частотой после отключения первой секции шин;
Раздел9. Автоматический ввод резерва (АВР).
Микропроцессорная автоматика включения резервных (секционных)
выключателей собственных нужд электростанций и подстанций (АВР)
работает с выдержкой времени, предотвращающей ее излишние действия при
отключаемых релейной защитой КЗ в сетях высокого и низкого напряжений.
При наличии синхронных электродвигателей (СЗД) действие АВР с
выдержкой времени приводит к выпадению их из синхронизма, что
недопустимо для установок водоснабжения, например питательных насосов
парогенераторов, газоснабжения И нефтепроводов, ввиду опасности
возникновения гидравлических ударов с разрывами водо-, газо- и
нефтепроводов.
Поэтому разработана ускоренная микропроцессорная АВР (УАВР),
действующая без временной задержки. Программная техническая реализация
УАВР со специально разработанным пусковым органом предотвращает
излишние действия УАВР или восстанавливает рабочую схему после
отключения КЗ и предотвращает выпадение синхронных электродвигателей
из синхронизма.
Схема УАВР одной из секций шин низшего напряжения типовой
двухтрансформаторной подстанции с двумя источниками питания
рассматривается установка на каждой секции УАРВ1 и УАРВ2
Быстродействие
микропроцессорной
УАВР
обеспечивается
программным направленным измерительным реле
сопротивления, не
срабатывающем при КЗ на питаемых и отходящих от источника питания
В схему пускового органа УАВР также входят программные:
• минимальное измерительное реле тока для выявления потери
питания резервируемой секцией шин (подключается к трансформатору
тока);
• максимальное измерительное реле напряжения , контролирующее
напряжение на резервирующей секции шин (подключается к первичному
измерительному трансформатору напряжения );
• максимальное измерительное реле напряжения (служит для восстановления рабочей схемы после излишнего действия УАВР - включения
рабочего выключателя и отключения резервного выключателя , если после
действия
УАВР
напряжение
на
вводе
резервируемой
секции
восстанавливается;
подключается
к
первичному
измерительному
трансформатору напряжения );
• максимальное измерительное реле тока , отключающее секционный
выключатель и запрещающее включение рабочего выключателя при КЗ на
секции шин (подключается к трансформатору тока ).
Особенности измерительного направленного реле сопротивления. Для
25
выполнения ИНРС указанной функции отличия внутренних КЗ от внешних
характеристика срабатывания реле должна находиться в третьем квадранте.
Характеристика его срабатывания формируется нетрадиционным
способом: не в комплексной плоскости, а в комплексной плоскости
мощности, поскольку активное сопротивление пропорционально активной
мощности ,а реактивное сопротивление – реактивной мощности.
При этом исключается операция деления, необходимая для
определения сопротивления, что упрощает программную реализацию
измерительного реле.
Направленное измерительное реле сопротивления имеет треугольную
характеристику срабатывания, расположенную в комплексной плоскости Р +
jQ. Для определения условия срабатывания реле прямые на характеристике
описываются соответствующими алгебраическими уравнениями: общее
уравнение для них У:= = УО + Xtg р. Прямые проходят через начало
координат, поэтому для них УО:= О. В характеристику входят области,
расположенная справа и слева от прямой.
Таким образом, характеристика срабатывания реле определяется тремя
неравенствами устанавливаемые углы определяют положение прямых.
6.3. Краткое описание лабораторных работ
6.3.1. Перечень рекомендуемых лабораторных работ
1.Методы синхронизации генераторов электростанций (синхронных
компенсаторов) с сетью при включении на параллельную работу (разделы
1,2,3,4).
2.Автоматические регуляторы напряжения и реактивной мощности на
электростанциях и подстанциях (разделы 1,2,3,5, 6).
3.Автоматические устройства ввода резерва (разделы 1, 8,9).
4.Автоматическое
повторное
включение
электрооборудования
(разделы 1,2,7,8).
6.3.2. Методические указания по выполнению лабораторных работ
При выполнении лабораторных работ 1-4 используется следующие
виды
образовательных технологии: 1) слайд-материалы; 2) работа в
команде, которая предполагает дискуссию и доклад.
Слайд-материалы позволяют дать более полное представление о
содержании темы лабораторной работы.
В рамках дискуссии магистранты вначале разделяются на небольшие
группы, каждая из которых изучает некоторый аспект проблемы заданной
преподавателем.
Затем магистранты каждой из групп поочерёдно отстаивают свою точку
зрения, доказывая правильность принятых решений, а также высказывают
свое критическое или одобряющее мнение по другим аспектам этой
проблемы, решение по которым прорабатывала другая группа магистрантов.
26
Проведение дискуссий по проблемным вопросам подразумевает написание
магистрантом тезисов или реферата (или методических указаний по
организации и заданию расчетных исходных характеристик) по тематике
лабораторной работы.
Доклад (презентация) – публичное сообщение с использованием средств
мультимедиа, представляющие собой изложение определенной темы в
рамках изучаемого предмета. Доклад может быть представлен различными
участниками процесса обучения: магистрантом, группой магистрантов,
преподавателем, приглашенным специалистом, как из числа сотрудников
университета, так и работников других форм и т.д. Проведение доклада, как
правило, предшествует другой форме учебной работы – дискуссии.
Лабораторная работа №1. Методы синхронизации генераторов
электростанций (синхронных компенсаторов) с сетью при включении на
параллельную работу. (к разделам 3,4 перечня основных разделов
дисциплины).
Цель работы:: получить практические навыки с высокой
вероятностью надежной работы оборудования, исследовать зависимость
этого показателя надежности от заданного режима работы оборудования:
Программа работы.
1.Автоматическое управление включением синхронного генератора на
параллельную работу с сетью способом самосинхронизации.
2.Автоматическое управление включением синхронного генератора на
параллельную работу с сетью способом точной синхронизации.
По
регистрируемым
параметрам
электромагнитных
и
электромеханических процессов в объектах электрической системы
выполнить анализ и оценить зависимость качества процессов синхронизации
с сетью при изменении расчетных условий с регистрацией и анализом
процессов.
Для этого необходимо:
1.Ознакомьтесь с руководством по
выполнению базовых
экспериментов АЭ.001 РБЭ (922) в объеме указания по проведению
эксперимента подготовить электрические схемы для включения
синхронного генератора
на параллельную работу с сетью способом
самосинхронизации.
2.запустите вычислительную программу и получите с ее помощью
необходимое количество
операций по синхронизации генератора с
энергосистемой.
3. оценить продолжительности и качество процесса синхронизации
4.произведите анализ полученных результатов сопоставив их с
расчетными .
5.по окончании работы
отключите питающее напряжение сети,
погасите поле генератора!
27
Содержание отчета:
1.Цель работы.
2 Вычисление вводимых в программу расчетных уставок и получите с
ее помощью необходимое количество
операций по синхронизации
генератора с энергосистемой.
3.Проанализировать качество полученных результатов и их
соответствие расчетным. Выделить оптимальные режимы и условия их
применения.
4.Анлиз скорости процесса от исходных режимов работы , точности
выполнения условий синхронизации.
5.Краткие выводы по лабораторной работе.
Лабораторная работа №.2.Автоматические регуляторы напряжения и
реактивной мощности на электростанциях и подстанциях (к разделам 1,2,3,5,
6) перечня основных разделов дисциплины).
Цель работы:
получить практические навыки с высокой вероятностью надежной работы
оборудования, исследовать зависимость этого показателя надежности от
заданного режима работы оборудования:
Программа работы.
1.обеспечение рациональных потоков реактивной мощности в процессе
передачи электроэнергии от электрических станций к потребителям;
2.сохранение или повышение статической устойчивости электропередач в
нормальных режимах работы;
3.повышение
динамической
и
результирующей
устойчивости
электроэнергетической системы в аварийных режимах;
4.обеспечение требуемого напряжения у потребителей, т.е. обеспечение
одной из норм качества электроэнергии.
5.Постройте зависимость показателя качества регулирования
и
произведите анализ полученных результатов.
6.По окончании работы
отключите питающее напряжение сети,
погасите поле генератора!
Содержание отчета:
1.Изучить процесс регулирования напряжения и реактивной мощности
на электростанциях и подстанциях
регулированием возбуждения
синхронных генераторов (синхронных компенсаторов)
2. По регистрируемым параметрам процессов в объектах электрической
энергосистемы выполнить анализ и оценить зависимость качества процессов
при изменении условий и способов регулирования по полученным
осцилограммам.
Лабораторная работа №3. Автоматические устройства ввода резерва
(АВР) (к разделам 1,8,9 перечня основных разделов дисциплины).
28
Цель работы: получить практические навыки определения расчетных
параметров автоматических устройства ,исследовать зависимость параметров
на режим работы и влияние на надежность электроэнергетической системы .
Программа работы.
1.
Ознакомится с руководством по
выполнению базовых
экспериментов АЭ.001 РБЭ (922) в объеме указания по проведению
эксперимента.
2. подготовить электрические схемы
3.Запустите вычислительную программу и введите расчитанные
исходные данные
4.По
регистрируемым
параметрам
процессов
в
объектах
электроэнергетической системы, выполнить анализ и оценить влияние
качества
расчетных условий на протекание процесса по данным
регистратора.
5.По окончании работы не забудьте отключить питающее напряжение
сети!
Содержание отчета:
1.Цель работы.
2
Вычисление вводимых в программу расчетных уставок и их
влияние на качество полученных результатов.
3.Проанализировать качество полученных результатов и их
соответствие расчетным. Выделить оптимальные режимы и условия их
применения.
4.Анлиз скорости процесса от исходных режимов работы , точности
выполнения условий .
5.Краткие выводы по лабораторной работе.
Лабораторная работа №4 Автоматическое повторное включение
электрооборудования (к разделам 1,2,7,8. перечня основных разделов
дисциплины).
Цель работы: получить практические навыки определения
расчетных параметров автоматических устройства ,исследовать зависимость
параметров на
режим работы и влияние на надежность
электроэнергетической системы и потребителей . Взаимодействие устройств
автоматического повторного включения электрооборудования (АПВ) и
релейной защиты
Программа работы.
1.
Ознакомится с руководством по
выполнению базовых
экспериментов АЭ.001 РБЭ (922) в объеме указания по проведению
эксперимента.
2. подготовить электрические схемы
29
3.Запустите вычислительную программу и введите расчитанные
исходные данные
4.По
регистрируемым
параметрам
процессов
в
объектах
электроэнергетической системы, выполнить анализ и оценить влияние
качества
расчетных условий на протекание процесса по данным
регистратора.
5.По окончании работы не забудьте отключить питающее напряжение
сети!
Содержание отчета:
1.Цель работы.
2
Вычисление вводимых в программу расчетных уставок и их
влияние на качество полученных результатов.
3.Проанализировать качество полученных результатов и их
соответствие расчетным. Выделить оптимальные режимы и условия их
применения.
4.Анлиз скорости процесса от исходных режимов работы , точности
выполнения условий .
5.Краткие выводы по лабораторной работе.
6.4. Краткое описание практических занятий
6.4.1.
Перечень практических занятий (наименования, темы)
Практическое занятие № 1 Автоматика включения синхронных
генераторов на параллельную работу (раздел 1,2,4.)
Практическое занятие № 2
Автоматическое регулирование
возбуждения синхронных генераторов (раздел 1,2,3.)
Практическое занятие № 3 Автоматическое регулирование напряжения
и реактивной мощности в сетях(раздел 1,2,6.)
Практическое занятие № 4 Автоматическое регулирование частоты и
активной мощности (раздел 1,2,5.)
Практическое занятие № 5 Автоматика повторного включения (АПВ)
линий, трансформаторов, РУ. (раздел 1,2,7,8.)
Практическое занятие № 6 Автоматический ввод резерва (АВР)
(раздел 1,2,8,9.)
6.4.2. Методические указания по выполнению заданий на
практических занятиях
При выполнении практических занятий 1-6 применяются следующие
виды образовательных технологий: 1) слайд-материалы; 2) работа в команде,
которая предполагает дискуссию и обсуждение докладов.
Слайд-материалы позволяют получить более полное представление об
изучаемой теме.
В рамках дискуссии магистранты вначале разделяются на небольшие
группы, каждая из которых изучает некоторый аспект проблемы заданной
преподавателем. Затем студенты каждой из групп поочерёдно отстаивают
30
свою точку зрения, доказывая правильность принятых решений, а также
высказывают свое критическое или одобряющее мнение по другим аспектам
этой проблемы, решение по которым прорабатывала другая группа
студентов.
Доклад
– публичное сообщение с использованием средств
мультимедиа, представляющие собой изложение определенной темы или
проблемы в рамках изучаемого предмета. Доклад может быть представлен
различными участниками процесса обучения: магистрантом, группой
магистрантов, преподавателем, приглашенным специалистом, как из числа
сотрудников университета, так и работников других форм и т.д. Проведение
доклада, как правило, предшествует другой форме учебной работы –
дискуссии.
Практическое занятие № 1 Автоматика включения синхронных
генераторов на параллельную работу
Цель занятия: Освоить методику и получить практические навыки
расчета условий и методов синхронизации при включении синхронных
генераторов на параллельную работу с сетью рассматриваемыми методами.
Задание на занятия: Расщитать и изучить процессы сопровождающие
включение синхронного генератора в сеть рассматриваемыми методами .
Оценить преимущества и недостатки методов.
Ход занятия: Рассматриваются теоретические вопросы и алгоритмы их
практической
реализации. Изучаются практические схемы реальных
автоматических устройств синхронизации применяемых на
станциях
электроэнергетических систем .
Определить: спроектировать привязку вторичных
цепей схемы
устройства автоматики включения синхронных генераторов на параллельную
работу в соответствии с требованиями разработчика устройства. Построить
рассчетные рабочие характеристики.
Решение: Рассчетать параметры срабатывания устройства для заданных
типов оборудования по методикам разработчика устройства автоматики
Выводы о надежности и качестве работы автоматики.
Контрольные вопросы:
1.Какие условия необходимо выполнить для метода
синхронизации генератора?
2.
Какие
условия
необходимо
выполнить
для
самосинхронизации генератора?
точной
метода
31
3. Какие контрольно- измерительные приборы устанавливаются на
колонке синхронизации генератора?
4. Организация цепей напряжения для синхронизации?
5. Задание угла опережения (времени опережения) при включении
генераторного выключателя?
Практическое занятие № 2
возбуждения синхронных генераторов.
Автоматическое
регулирование
Цель занятия: Освоить требования к систем возбуждения синхронных
генераторов. Виды систем возбуждения применяемые на синхронных
генераторах. Влияние системы возбуждения на статическую и динамическую
устойчивость синхронного генератора.
Задание на занятия: Освоить методику рассчётов наладочных
характеристик по методикам производителей систем возбуждения для
синхронного генератора.
Ход занятия: Осваиваются теоретические вопросы и алгоритмы
работы систем возбуждения с их практической реализацией. Изучаются
практические схемы систем возбуждения на станциях электроэнергетических
систем .
Определить: Выполнить привязку вторичных цепей схемы систем
возбуждения синхронных генераторов
в соответствии с требованиями
разработчика устройства.
Решение: Рассчетать параметры систем возбуждения синхронного
генератора для заданного типа по методикам разработчика.
Контрольные вопросы:
1. Характеристики
системы возбуждения прапорционального
действия?
2. Характеристики системы возбуждения сильного действия?
3. Назначение форсировки возбуждения в системах возбуждения
прапорционального действия?
4. Назначение форсировки возбуждения в системах возбуждения
сильного действия?
5. Влияние форсировки возбуждения на динамическую устойчивость
синхронного генератора?
Практическое занятие № 3 Автоматическое
напряжения и реактивной мощности в сетях.
регулирование
32
Цель занятия: Осваиваются методы регулирования напряжения и
реактивной мощности на электростанциях и подстанциях энергосистемы :
- возбуждением синхронных генераторов на электростанциях
- синхронными компенсаторами на подстанциях энергосистемы
-переключением РПН трансформаторов (автотрансформаторов)
- управляемыми конденсаторными батареями
Задание на занятия: Освоить методику рассчётов наладочных
характеристик по методикам производителей систем регулирования
напряжения и реактивной мощности.
Ход занятия: Осваиваются теоретические вопросы и алгоритмы
работы систем регулирования напряжения и реактивной мощности.
Осваиваются практические схемы серийных систем регулирования
напряжения и реактивной мощности на станциях и в электроэнергетической
системе .
Определить: Выполнить проектную схему привязки вторичных цепей
систем регулирования напряжения и реактивной мощности в соответствии с
требованиями разработчика устройства.
Решение: Рассчетать параметры систем возбуждения синхронного
генератора для заданного типа по методикам разработчика.
Контрольные вопросы:
1. Регулирования напряжения и реактивной мощности возбуждением
синхронных генераторов на электростанциях?
2. Регулирования напряжения и реактивной мощности синхронными
компенсаторами на подстанциях энергосистемы?
3. Регулирования напряжения и реактивной мощности переключением
РПН
трансформаторов
(автотрансформаторов)
на
подстанциях
энергосистемы?
4. Регулирования напряжения и реактивной мощности управляемыми
конденсаторными батареями на подстанциях энергосистемы?
Практическое занятие № 4 Автоматическое регулирование частоты и
активной мощности
Цель занятия: Освоить методы регулирования частоты и активной
мощности на электростанциях энергосистемы. Освоить микропроцессорныe
автоматические регуляторы частоты вращения и активной мощности.
Задание на занятия: Освоить методику рассчётов наладочных
характеристик по методикам
производителей
микропроцессорных
автоматических регуляторов частоты вращения и активной мощности на
электростанциях энергосистемы.
Ход занятия: Осваиваются теоретические вопросы и алгоритмы
работы микропроцессорных автоматических регуляторов
частоты
вращения и активной мощности на электростанциях энергосистемы.
Осваиваются практические схемы серийных микропроцессорных
автоматических регуляторов частоты вращения и активной мощности на
33
электростанциях энергосистемы по документации производителей.
.
Определить: Выполнить проектную схему привязки вторичных цепей
микропроцессорного автоматического регулятора частоты
вращения и
активной мощности на электростанции энергосистемы . по документации
производителей.
Решение: Рассчетать параметры характеристик микропроцессорного
автоматического регулятора частоты
вращения и активной мощности по
методикам производителей.
Контрольные вопросы:
1. Какие устройства регулирования частоты и активной мощности на
электростанциях энергосистемы применяются?.
2.Назначение устройства
регулирования
частоты и активной
мощности на электростанции энергосистемы ?.
3.Микропроцессорные устройства регулирования частоты и активной
мощности на электростанции энергосистемы , их преимущества ?
4.По каким параметрам осуществляется регулирование частоты и
активной мощности на турбоагрегатах КЭС?
Практическое занятие № 5 Автоматика повторного включения (АПВ)
линий, трансформаторов, РУ.
Цель занятия: Освоить задачи решаемые автоматикой повторного
включения (АПВ), функций АПВ в современных устройствах релейной
защиты.
Задание на занятия: Освоить методику рассчётов наладочных
характеристик автоматики повторного включения (АПВ) по методикам
производителей микропроцессорных терминалов в современных устройствах
релейной защиты.
Ход занятия: Осваиваются теоретические вопросы и алгоритмы
работы микропроцессорных терминалов современных устройств релейной
защиты с реализацией функций автоматики повторного включения (АПВ).
Осваиваются практические схемы серийных микропроцессорных
терминалов
современных устройств релейной защиты с реализацией
функций автоматики повторного включения (АПВ).
Определить: Выполнить проектную схему привязки вторичных цепей
микропроцессорных терминалов современных устройств релейной защиты с
реализацией функций автоматики повторного включения (АПВ).
Решение: Рассчетать параметры характеристик микропроцессорного
автоматического регулятора частоты
вращения и активной мощности по
методикам производителей.
Контрольные вопросы:
1. Назначение автоматики повторного включения на ВЛ (АПВ) ?
2. Влияние автоматики повторного включения
на надежность
энергоснабжения потребителей?.
34
3. Какие виды автоматики повторного включения применяются в
электрических сетях электроэнергетической системы?
4. Влияние автоматики повторного включения на устойчивость
электроэнергетической системы?
.Практическое занятие № 6 Автоматический ввод резерва (АВР)
Цель занятия: Освоить задачи микропроцессорной автоматики
включения резервных (секционных) выключателей собственных нужд
электростанций и подстанций,
Задание на занятия: Освоить методику рассчётов наладочных
характеристик автоматики включения резервных (секционных) выключателей собственных нужд электростанций и подстанций, рассчитать уставки
срабатывания.
Ход занятия: Осваиваются теоретические вопросы и алгоритмы
работы микропроцессорных терминалов современных устройств релейной
защиты с реализацией функций автоматики включения резервных
(секционных) выключателей собственных нужд электростанций и
подстанций.
Осваиваются практические схемы серийных микропроцессорных
терминалов
современных устройств релейной защиты автоматики
включения резервных (секционных) выключателей собственных нужд
электростанций и подстанций (АВР (УАВР)).
Определить: Выполнить проектную схему привязки вторичных цепей
микропроцессорных терминалов современных устройств релейной защиты с
реализацией функций автоматики включения резервных (секционных)
выключателей собственных нужд электростанций и подстанций (АВР
(УАВР)).
Решение: Рассчетать параметры характеристик микропроцессорных
терминалов
современных устройств релейной защиты с реализацией
функций автоматики включения резервных (секционных) выключателей
собственных нужд электростанций и подстанций (АВР (УАВР)).
Контрольные вопросы:
1. Назначение автоматики включения резервных (секционных)
выключателей собственных нужд электростанций и подстанций (АВР
(УАВР))?
2. Влияние на надежность работы источников собственных нужд
электростанции автоматики включения резервных (секционных) выключателей собственных нужд электростанций и подстанций (АВР (УАВР))?
3. Какими процессами сопровождается срабатывание автоматики
включения резервных (секционных) выключателей собственных нужд
электростанций и подстанций (АВР (УАВР))?
35
6.5. Краткое описание видов самостоятельной работы
6.5.1. Общий перечень видов самостоятельной работы
1. Самостоятельная подготовка к лабораторным работам.
2. Самостоятельная подготовка к практическим занятиям.
3. Подготовка рефератов на заданную тему и их защита.
4. Подготовка к экзамену.
6.5.2.Методические рекомендации по выполнению для каждого задания
самостоятельной работы
Самостоятельная подготовка к лабораторным работам и
практическим занятиям.
Структура дисциплины « Автоматика электрических станций и систем» не
предполагает лекций. Освоение теоретической части дисциплины,
необходимой для выполнения лабораторных работ и практических занятий
выполняется
самостоятельно
в
соответствии
с
рекомендуемым
информационным обеспечением.
Самостоятельная подготовка рефератов на заданную тему и их защита.
Предлагается подготовить рефераты по следующим темам:
1. Автоматика включения синхронных генераторов на параллельную
работу.
2.Автоматическое
регулирование
возбуждения
синхронных
генераторов.
3. Автоматическое регулирование напряжения и реактивной мощности
в сетях.
4. Автоматическое регулирование частоты и активной мощности .
5. Автоматика повторного включения (АПВ) линий, трансформаторов,
РУ.
6 . Автоматический ввод резерва (АВР) .
Рекомендации по подготовке рефератов:
-целесообразно использовать справочники, учебную и научную
литературу, интернет;
- осваивать устройства автоматики с учетом современных разработок
Российских производителей и принимаемых для проектируемых
современных объектов энергетики.
- по завершении работы должны быть предложены рекомендации по
применению наиболее эффективных устройств соответствующих стандартам
МЭК и Российской Федерации.
Объём – от 5-6 до 10-12 стр.
Защита рефератов предполагает их публичное обсуждение.
Подготовка к экзамену.
6.5.3
Учебно-методическое
студентов
обеспечение
самостоятельной
работы
36
Основная литература:
1.Афанасенко А.С. «Автоматика электрических станций и систем»
Учебное пособие. ИрГТУ-Иркутск 2011г.
2. Дьяков А.Ф. Микропроцессорная автоматика и релейная защита
электроэнергетических систем: учеб. пособие для вузов / А.Ф. Дьяков, Н.И.
Овчаренко. — М.: Издательский дом МЭИ, 2008. — 336 с: ил.
3.Овчаренко Н.И. Микропроцессорная автоматика и релейная защита
электроэнергетических систем. Год выпуска - 2008. Объем - 336 стр
Дополнительная литература:
4. Электротехнический справочник. В 3-х т. Т3. Производство и
распределение электроэнергии/ Под общ.ред. профессоров МЭИ. 8-е изд.,
справ. и доп. – М.: Изд-во МЭИ, 2008.
5. .Барзам А.Б. Системная автоматика / А.Б. Барзам, 4-е изд. – М.:
Энергоатомиздат, 1989. – 446 с.
6. Каталоги и рекламные материалы фирм, производящих оборудование для
релейной защиты и автоматизации электроэнергетических систем: АВВ,
Siemens, ВНИИР, Экра, Радиус, Механотроника, Бреслер и др.
7. < Автоматика электроэнергетических систем > Руководство по
выполнению базовых экспериментовАЭ.001 РБЭ (922)
8. Электротехнический справочник. В 3-х т. Т3. Производство и
распределение электроэнергии/ Под общ.ред. профессоров МЭИ. 8-е изд.,
справ. и доп. – М.: Изд-во МЭИ, 2008.
7 Применяемые образовательные технологии
При реализации данной программы применяются образовательные
технологии, описанные в табл. 2.
Таблица 2 - Применяемые образовательные технологии
Технологии
Лабр. р.
Слайд- материалы
Работа в команде
4
Виды занятий
Практ./Сем.
6
6
8. Контрольно-измерительные материалы и оценочные средства для
текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам
освоения дисциплины
8.1.Краткое описание контрольных мероприятий, применяемых
контрольно-измерительных технологий и средств.
В контрольные мероприятия входят:
-защита отчетов по лабораторным работам;
- защита индивидуальных работ по темам практических занятий;
- защита рефератов;
- промежуточное тестирование;
37
- экзамен.
8.2. Описание критериев оценки уровня освоения учебной программы
При
межсессионной
аттестации
магистрантов
учитываются
посещаемость магистрантом лабораторных и практических занятий и
текущая успеваемость. Основными критериями её оценки являются:
а) активность участия магистрантов в лабораторных и практических
работах;
б) уровень знаний, умений и навыков, продемонстрированных
магистрантом на лабораторных и практических занятиях;
в) результаты выполнения лабораторных и самостоятельных работ;
г) систематичность работы над рефератом, отчётами к лабораторным и
практическим работам.
Для промежуточного контроля усвоения материала применяется
тестирование (максимальное количество баллов- 25).
Для итогового контроля усвоения материала применяется зачет
(максимальное количество баллов – 75).
Итоговая аттестация проводится в форме экзамена.
8.3. Контрольно измерительные материалы для итоговой аттестации по
дисциплине
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.
Функционирование устройств релейной защиты и автоматики
электростанций и системы.
2.
Микропроцессорные
регуляторы
систем
возбуждения
синхронных генераторов, силовые тиристорные преобразователи систем
возбуждения.
3. Методы синхронизации генераторов электростанций (синхронных
компенсаторов) с сетью при включении на параллельную работу методом
точной
автоматической
и
методом
самосинхронизации.
Автосинхронизаторы синхронных генераторов.
4. Автоматические регуляторы напряжения и реактивной мощности на
электростанциях и подстанциях изменением возбуждения синхронного
генератора (синхронного компенсатора).
5.Автоматические устройства ввода резерва, для автоматического
резервного
включения
секционного выключателя понизительной
подстанции.
6.Автоматическое
повторное
включение
электрооборудования.
Автоматическое повторное
включение
линии электропередачи
с односторонним питанием.
7.Автоматический синхронизатор с постоянным временем опережения.
Общие сведения об аналоговом и цифровом микропроцессорном
автоматических синхронизаторах.
8.Автоматические регуляторы возбуждения (АРВ) синхронных
генераторов с электромашинными возбудителями постоянного тока: токовое
компаундирование, фазовое.
38
9.Автоматическое регулирование частоты вращения (АРЧВ) турбин как
первая ступень регулирования. Устройства принудительного распределения
активной мощности (УРАН) и центральные астатические регуляторы
частоты, как вторая ступень автоматического регулирования частоты и
активной мощности (вторичное регулирование).
10.Регулирование и поддержание напряжения
синхронным
компенсатором на подстанции, Управляемыми конденсаторными батареями,
РПН трансформаторов и автотрансформаторов.
11.Автоматика частотной разгрузки и частотного повторного
включения.
12.Автоматика управления нормальными режимами ЭЭС. Функции
автоматики управления нормальными режимами ЭЭС. п
13. Автоматика защитных отключений и противоаварийная автоматика.
Функции
автоматики
защитных
отключений.
Противоаварийные
управляющие воздействия .
14. Противоаварийная автоматика предотвращения нарушения
динамической устойчивости. Противоаварийные управляющие воздействия.
15.Общая функциональная схема автоматического регулирования
возбуждения синхронного генератора
16.Микропроцессорные автоматические регуляторы тиристорного
возбуждения синхронных генераторов. Основные технологические функции
регуляторов.
17. Особенности автоматического регулирования частоты и мощности
гидравлической или тепловой турбины .
18.Основная задача автоматического регулирования активной
мощности синхронных генераторов.
19. Микропроцессорные автоматические регуляторы частоты вращения
и активной мощности ЭГР·МП производства ООО «Пром-Автоматика» (г.
Санкт-Петербург). Конструкция электрогидравлического преобразователя.
20.Синхронные компенсаторы (СК) Как управляемые реверсивные
источники: как генераторы и как потребители. реактивной мощности.
Современные СК с бесщёточным реверсивным тиристорным возбуждением.
21.Статические реверсивные управляемые компенсаторы реактивной
мощности (СТК), предназначенные для подключения к
шинам
электрических станций и промеж уточных узловых подстанций.
СТК с
частично и полностью реверсивным регулированием.
22 Устройства регулирования напряжения под нагрузкой (УРПН)
путем переключений ответвлений от обмотки высшего напряжения со
стороны нейтрали. Управляемые автоматическим регулятором изменения
коэффициента трансформации(АРКТ ) трансформатора.
23.Автоматический регулятор
SPAU 341С трансформатора,
автотрансформатора с модульным построением.
39
24.Автоматика повторного включения отключенных АУРЗ выключателей поврежденных (а иногда и неповрежденных) электроэнергетических
объектов. Ее эффективность.
25. Автоматика частотной разгрузки и частотного повторного
включения. Микропроцессорный блок автоматической частотной разгрузки
БМ АЧР. Терминал микропроцессорной автоматики частотной разгрузки и
частотного повторного включения.
26.Ускоренная автоматика включения резерва. Микропроцессорная
автоматика включения резервных (секционных) выключателей собственных
нужд электростанций и подстанций (АВР). Схемы пускового органа УАВР.
Экзаменационные билеты (пример)
Министерство образования и науки РФ
Иркутский Государственный
Технический Университет
«УТВЕРЖДАЮ»
Зав. кафедрой_____________
Экзаменационный билет № 1
по дисциплине: Автоматика электрических станций
“______” _____________ 2012 г.
и систем
664074, Иркутск
направление подготовки 140400 «Электроэнергетика и
Лермонтова, 83
электротехника»
Магистерская программа «Электрические станции,
системы и сети»
1. Функционирование устройств релейной защиты и автоматики электростанций и
системы.
2.Ускоренная автоматика включения резерва. Микропроцессорная автоматика включения
резервных (секционных) выключателей собственных нужд электростанций и подстанций
(АВР). Схемы пускового органа УАВР.
Билет составил:
2012 г.
Министерство образования и науки РФ
Иркутский Государственный
Технический Университет
«УТВЕРЖДАЮ»
Зав. кафедрой_____________
Экзаменационный билет № 2
по дисциплине: Автоматика электрических станций
“______” _____________ 2012 г.
и систем
664074, Иркутск
направление подготовки 140400 «Электроэнергетика и
Лермонтова, 83
электротехника»
Магистерская программа «Электрические станции,
системы и сети»
1.Микропроцессорные регуляторы систем возбуждения синхронных генераторов, силовые
тиристорные преобразователи систем возбуждения.
2. Особенности автоматическоrо peryлирования частоты и мощности гидравлической или
тепловой турбины .
Билет составил:
2012 г.
40
Министерство образования и науки РФ
Иркутский Государственный
Технический Университет
«УТВЕРЖДАЮ»
Зав. кафедрой_____________
Экзаменационный билет № 3
по дисциплине: Автоматика электрических станций
“______” _____________ 2012 г.
и систем
664074, Иркутск
направление подготовки 140400 «Электроэнергетика и
Лермонтова, 83
электротехника»
Магистерская программа «Электрические станции,
системы и сети»
1. Методы синхронизации генераторов электростанций (синхронных компенсаторов) с
сетью при включении на параллельную работу методом точной автоматической и
методом самосинхронизации.
Автосинхронизаторы синхронных генераторов.
2.Автоматический регулятор SPAU 341С трансформатора, автотрансформатора с модульным построением.
Билет составил:
2012 г.
«УТВЕРЖДАЮ»
Министерство образования и науки РФ
Зав. кафедрой_____________
Иркутский Государственный
Экзаменационный билет № 4
Технический Университет
по дисциплине: Автоматика электрических станций
и систем
“______” _____________ 2012 г.
направление подготовки 140400 «Электроэнергетика и
664074, Иркутск
электротехника»
Лермонтова, 83
Магистерская программа «Электрические станции,
системы и сети»
1. Автоматические регуляторы напряжения и реактивной мощности на электростанциях и
подстанциях изменением возбуждения синхронного генератора (синхронного
компенсатора).
2.Автоматика повторного включения отключенных АУРЗ выключателей поврежденных
(а иногда и неповрежденных) электроэнергетических объектов. Ее эффективность.
Билет составил:
2012 г.
_______________________________________________________________
9.Рекомендуемое информационное обеспечение дисциплины
9.1 Основная учебная литература
1.Афанасенко А.С. «Автоматика электрических станций и систем»
Учебное пособие. ИрГТУ-Иркутск 2011г.
2. Дьяков А.Ф. Микропроцессорная автоматика и релейная защита
электроэнергетических систем: учеб. пособие для вузов / А.Ф. Дьяков, Н.И.
Овчаренко. — М.: Издательский дом МЭИ, 2008. — 336 с: ил.
3.Овчаренко Н.И. Микропроцессорная автоматика и релейная защита
электроэнергетических систем. Год выпуска - 2008. Объем - 336 стр
9.2 Дополнительная литература:
4. Электротехнический справочник. В 3-х т. Т3. Производство и
распределение электроэнергии/ Под общ.ред. профессоров МЭИ. 8-е изд.,
справ. и доп. – М.: Изд-во МЭИ, 2008.
41
5. .Барзам А.Б. Системная автоматика / А.Б. Барзам, 4-е изд. – М.:
Энергоатомиздат, 1989. – 446 с.
6. Каталоги и рекламные материалы фирм, производящих оборудование для
релейной защиты и автоматизации электроэнергетических систем: АВВ,
Siemens, ВНИИР, Экра, Радиус, Механотроника, Бреслер и др.
8. Автоматика электроэнергетических систем Руководство по выполнению
базовых экспериментовАЭ.001 РБЭ (922)
9. Электротехнический справочник. В 3-х т. Т3. Производство и
распределение электроэнергии/ Под общ.ред. профессоров МЭИ. 8-е изд.,
справ. и доп. – М.: Изд-во МЭИ, 2008.
9.3 Электронные образовательные ресурсы:
9.3.1 Ресурсы сети Интернет
1. www.danfoss.ru
2. . www.danfoss.com
3. www.rza.org.ua
4. www.electrolibrary.info/bestbooks/b_rza.htm
10 Рекомендуемые специализированные программные средства
Обучающие программа «Лабораторные работы» к дисциплине < Автоматика
электроэнергетических систем > Руководство по выполнению базовых
экспериментовАЭ.001 РБЭ (922).
11 Материально-техническое обеспечение дисциплины
Учебный кабинет, оборудованный средствами мультимедиа. Лаборатория
«Автоматика ЭЭС» Модель одномашинной ЭЭС с комплексным узлом
нагрузки (ЭЭ1-Н-С-К). Лаборатория «Релейная защита ЭЭС». Лабораторное
оборудование представлено серийной продукцией фирм-производителей
микропроцессорных терминалов защит «Экра», «Бреслер», «Альстом»,
«Сименс».
Корпоративный
учебно-исследовательский
центр ОАО
«Иркутскэнерго» - ИрГТУ.
42
43
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа