RU2792334C1 - Система автоматического ограничения снижения напряжения в промышленных энергорайонах 6-220 кВ с источниками распределенной генерации - Google Patents

Abstract

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - автоматическое ограничение снижения напряжения. Система автоматического ограничения снижения напряжения (АОСН) в промышленных энергорайонах 6-220 кВ содержит устройство(а) АОСН, включающее блок последовательного отключения групп присоединений, блок последовательного включения присоединений, блок определения режимов электрической сети, блок анализа, блок задания уставок устройства АОСН, блок хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления, блок пусковых органов АОСН, блок контроля предшествующего режима, блок выдачи/блокировки управляющих воздействий, блок превентивных управляющих воздействий и блок анализа состава и состояния нагрузки. 4 ил.

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть применено в противоаварийной автоматике промышленных энергорайонов 6-220 кВ с источниками распределенной генерации для предотвращения недопустимого по условиям устойчивости снижения напряжения на шинах питающих подстанций.

Известна автоматика ограничения снижения напряжения на шинах подстанции [Патент на полезную модель РФ №67302 «Автоматика ограничения снижения напряжения на шинах подстанции» МПК G05F 1/30, опубл. 10.10.2007 г., Бюл. №28], выполненная на базе микропроцессорных терминалов релейной защиты в виде блоков автоматики отключения потребителей, блоков разрешения автоматического повторного включения фидеров, коммутатора связи между блоками.

Однако такое устройство не предлагает комплексного подхода к организации АОСН, а также не позволяет в полной мере учесть особенности реализации противоаварийной автоматики в энергорайонах с источниками распределенной генерации.

Известна система автоматического ограничения снижения напряжения (АОСН) в электрических сетях 35-220 кВ [Патент на изобретение РФ № 2574819 «Система автоматического ограничения снижения напряжения» МПК G05F 1/00, H02H 3/24, опубл. 10.02.2016 г., Бюл. № 4], содержащая устройство (а) АОСН, включающее блок сравнения с напряжением отключения, блок выдержки времени на отключение, блок последовательного отключения групп присоединений, блок сравнения с напряжением включения присоединений, блок выдержки времени на включение, блок последовательного включения отдельных присоединений. Согласно предложению на вход системы введены последовательно соединенные блок определения режимов электрической сети, блок анализа, блок определения присоединений, подключаемых под действие АОСН, блок задания уставок устройств АОСН, причем блок определения режимов электрической сети выполнен с возможностью определения напряжения на шинах подстанций энергорайона в нормальном, ремонтных и послеаварийных режимах; блок анализа выполнен с возможностью определения подстанций, на которых необходимо установить устройства АОСН, если напряжение на шинах не превышает 0,77 номинального напряжения; блок определения присоединений, подключаемых под действие АОСН, выполнен с возможностью установления приоритетности присоединений в зависимости от социальной значимости потребителей электрической энергии, наличия автоматического ввода резерва (АВР) на шинах 6, 10, 20 кВ подстанций; блок задания уставок устройств АОСН выполнен с возможностью задания уставок по напряжению и времени отключения и включения с учетом групп присоединений.

Известное техническое решение АОСН не позволяет в полной мере учесть особенности реализации противоаварийной автоматики в энергорайонах с источниками распределенной генерации.

Наиболее близким техническим решением является система автоматического ограничения снижения напряжения в промышленных энергорайонах 6-220 кВ с источниками распределенной генерации [Патент на изобретение РФ № 2715339 «Система автоматического ограничения снижения напряжения в промышленных энергорайонах 6-220 кВ с источниками распределенной генерации» МПК G05F 1/30, H02H 3/24, опубл. 27.02.2020 Бюл. № 6], содержащая не менее одного устройства АОСН, включающее блок последовательного отключения групп присоединений, блок последовательного включения присоединений, блок определения режимов электрической сети, блок анализа, блок задания уставок устройства АОСН. Согласно предложению введены блок хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления, блок пусковых органов АОСН, блок контроля предшествующего режима, блок выдачи (блокировки) управляющих воздействий и блок превентивных управляющих воздействий, а блок анализа выполнен с возможностью контроля систем технологической безопасности промышленного производства энергорайона, причем первый, второй и третий выходы блока определения режимов электрической сети подключены к первым входам блока хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления, блока пусковых органов АОСН, блока контроля предшествующего режима, первый выход блока хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления через блок задания уставок устройства АОСН подключен ко второму входу блока пусковых органов АОСН, к третьему входу блока пусковых органов АОСН подключен первый выход блока контроля предшествующего режима, второй выход блока контроля предшествующего режима подключен к первому входу блока выдачи (блокировки) управляющих воздействий, ко второму, третьему и четвертому входам блока выдачи (блокировки) управляющих воздействий подключены соответственно выход блока пусковых органов АОСН, второй выход блока хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления, выход блока анализа, с первого по третий выходы блока выдачи (блокировки) управляющих воздействий подключены к входам соответственно блока последовательного включения присоединений, блока превентивных управляющих воздействий, блока последовательного отключения групп присоединений, четвертый выход блока выдачи (блокировки) управляющих воздействий является информационным и предназначен для информирования дежурного персонала энергорайона о действиях АОСН, на вход блока последовательного включения присоединений выдается разрешающий сигнал на включение нагрузки от дежурного персонала энергорайона, выход блока последовательного включения присоединений является выходом для выдачи управляющих воздействий на включение нагрузки, выходы блока превентивных управляющих воздействий являются выходами соответственно для реализации управляющих воздействий на изменение конфигурации сети, загрузку и пуск генераторов, изменение режимов возбуждения генераторов, изменение состояния средств компенсации реактивной мощности, изменения коэффициентов трансформации силовых трансформаторов, выходы блока последовательного отключения групп присоединений предназначены для выдачи управляющих воздействий на блокировку систем технологической безопасности промышленного производства энергорайона, а также отключение нагрузки.

Однако известная система автоматического ограничения снижения напряжения в промышленных энергорайонах 6-220 кВ с источниками распределенной генерации не позволяет в полной мере учесть особенности нагрузки при реализации противоаварийной автоматики в энергорайонах с источниками распределенной генерации.

Одной из наиболее важных особенностей промышленных энергорайонов с источниками распределенной генерации (РГ) является то, что суммарные мощности нагрузок сопоставимы с суммарными мощностями генерирующих установок (ГУ), а взаимные сопротивления между ними малы.

В расчетах переходных процессов в системообразующих сетях (330 кВ и выше) нагрузка, учитывая высокую трудоемкость моделирования сетей 0,4-220 кВ, представляется статическими характеристиками нагрузки (СХН) - P _нагр (U, f), Q _нагр (U, f), как в расчетах установившихся режимов. Это обосновано тем, что аварийные возмущения в системообразующих сетях электрически удалены от нагрузки, доходя до нее ослабленными и сглаженными из-за влияния крупных электростанций, средств компенсации реактивной мощности, сопротивлений линий электропередачи (ЛЭП), силовых трансформаторов (СТ) и др.

Однако, замена динамических моделей нагрузки основных электроприемников СХН в расчетах переходных процессов в промышленных энергорайонах с ГУ источников распределенной генерации в общем случае недопустима [Гуревич Ю.Е., Кабиков К.В. Особенности электроснабжения, ориентированного на бесперебойную работу промышленного потребителя - М.: Элекс-КМ, 2005. - 408 с.].

В промышленных энергорайонах параметры переходных процессов зависят в основном от асинхронных двигателей (АД), так как они являются основным видом нагрузки. Активная мощность, потребляемая АД, может в них достигать 70-90 % от суммарной потребляемой мощности (P _∑нагр). Электропотребление АД значительно изменяется во времени в послеаварийных режимах, что связано с процессами их самозапуска. Другой вид нагрузки, существенно влияющий на параметры переходных процессов - синхронные двигатели (СД), однако их количество и суммарная мощность, как правило, значительно меньше.

Существенное влияние на функционирование нагрузки оказывают внешние возмущения, сопровождающиеся провалами напряжения:

- однократные короткие замыкания (КЗ) на ЛЭП при отсутствии автоматического повторного включения (АПВ);

- однократные КЗ на ЛЭП с успешным действием АПВ;

- двукратные КЗ на ЛЭП при неуспешном действии двукратного АПВ (применяется на ЛЭП с односторонним питанием и на головных участках кольцевых сетей).

Анализ переходных процессов при возникновении перечисленных аварийных возмущений включает следующие основные особенности:

1. Помимо учета электромеханических изменений скоростей вращения АД и СД, необходимо учитывать алгоритмы работы и параметры настройки устройств релейной защиты (РЗ) и противоаварийной автоматики (ПА) в сети внешнего и внутреннего электроснабжения, которые могут приводить к отключению/включению нагрузки.

2. Если в промышленном энергорайоне имеется большое количество электроприемников на напряжении 0,4 кВ, которые коммутируются магнитными пускателями, то в расчетах необходимо учитывать, что при снижении напряжения до 0,7 от номинального значения (U _ном) и ниже они самопроизвольно отключаются. Это происходит даже если длительность провала напряжения при КЗ менее 0,1 с, что сопровождается сбросом нагрузки с суммарной мощностью примерно равной величине нагрузки на напряжении 0,4 кВ.

3. Самым тяжелым последствием внешнего возмущения является лавина напряжения. Ее возникновение возможно, если при кратковременном провале напряжения опрокидывается большое количество АД и СД, что приводит к дополнительным снижениям напряжения и, как следствие, - опрокидыванию других АД и СД, которые работали со скоростями, близкими к нормальным. Установившиеся значения напряжений в узлах сети при этом могут быть 0,1-0,4U _ном, а затормозившиеся электродвигатели будут отключены устройствами РЗ и ПА.

4. Основным противоаварийным мероприятием для предотвращения лавины напряжения, является отключение нагрузки. Главная расчетная задача заключается в выборе величины нагрузки и времени ее реализации. Чем позже реализуется отключение нагрузки, тем большую величину нагрузки требуется отключать.

5. Если в узле нагрузки возникает лавина напряжения и электродвигатели останавливаются, то имеет место значительный сброс активной нагрузки. Статические электроприемники при низких уровнях напряжения потребляют меньшую активную мощность.

6. Если лавина напряжения возникает при отделении энергорайона от сети внешнего электроснабжения с большим дефицитом активной мощности, то после лавины напряжения (около 1 с или менее) снижение частоты, начавшееся в момент отделения, прекращается.

Для ускорения отключения нагрузки следует использовать в качестве пускового признака факт отделения энергорайона от сети внешнего электроснабжения.

Начальный критический дефицит мощности (D _кр), при котором характер переходного процесса радикально изменяется, зависит в основном от состава нагрузки и суммарной мощности включенных АД и СД. Чем их больше, тем легче возникает лавина напряжения и, следовательно, тем меньше значение D _кр.

Зависимость D _кр от доли электродвигателей в составе нагрузке для одного промышленного энергорайона, работающего в автономном режиме, приведена на фиг. 1а.

Если доля электродвигателей приближается к нулю (фиг. 1а), то условия для возникновения лавины напряжения отсутствуют, и величина D _кр стремится к 100%. Объем отключения нагрузки, минимально необходимый для предотвращения лавины напряжения, при исходной доле АД равной 80 %, показан для разных значений D _кр на фиг. 1б.

На фиг. 1в приведен график, который построен для тех же условий, что и фиг. 1а, но при наличии трехфазного КЗ длительностью 0,2 с.

Таким образом, исходя из схемно-режимных особенностей функционирования промышленного энергорайона 6-220 кВ с источниками распределенной генерации при проведении имитационного моделирования и определении объема, а также вида управляющих воздействий (УВ) АОСН необходимо правильно представлять нагрузку статическими, динамическими характеристиками или неизменным комплексным сопротивлением.

С точки зрения реализации системы АОСН, выбор объема и состава УВ должен осуществляться в зависимости от:

- состава и особенностей двигательной нагрузки (тип, количество, мощности, расположение АД и СД в узах нагрузки);

- удаленности места КЗ от АД и СД (много или мало ступеней трансформации между местом КЗ и электродвигателями);

- «тяжести» КЗ, т.е. глубины провала напряжения при КЗ (например, если напряжение проваливается ниже величины критического напряжения в узле присоединения электродвигателей, то необходимо применять только динамические модели нагрузки, пусть даже упрощенные, т.к. они будут более точно соответствовать реальному электромеханическому переходному процессу).

Например, при использовании различных способов учета АД в расчетной схеме энергорайона будут получаться графики P _нагр(t), Q _нагр(t), аналогичные фиг. 2. Различия при этом будут только количественные.

Основное отличие графиков на фиг. 3, которые получены при использовании подробных моделей нагрузки, от фиг. 2 заключается в том, что переходные процессы у различных групп АД не совпадают во времени. Характерный пример приведен на фиг. 3, где три группы различных АД заканчивают самозапуски в разное время, поэтому на графике P _нагр(t) видны три наброса активной мощности. На графике Q _нагр(t) потребление реактивной мощности снижается также в три этапа.

Приведенные на фиг. 2, 3 особенности поведения АД при КЗ в сети внешнего электроснабжения обуславливают необходимость использования в расчетах динамических моделей АД. Это особенно критично, если провалы напряжения вызывают продолжительные самозапуски АД.

Задача изобретения - разработка системы автоматического ограничения снижения напряжения, учитывающей особенности двигательной нагрузки промышленных энергорайонов с источниками распределенной генерации.

Поставленная задача достигается системой автоматического ограничения снижения напряжения (АОСН) в промышленных энергорайонах 6-220 кВ с источниками распределенной генерации, содержащей не менее одного устройства АОСН, включающей блок последовательного отключения групп присоединений, блок последовательного включения присоединений, блок определения режимов электрической сети, блок анализа, блок задания уставок устройства АОСН, блок хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления, блок пусковых органов АОСН, блок контроля предшествующего режима, блок выдачи (блокировки) управляющих воздействий и блок превентивных управляющих воздействий, а блок анализа выполнен с возможностью контроля систем технологической безопасности промышленного производства энергорайона, причем первый, второй и третий выходы блока определения режимов электрической сети подключены к первым входам блока хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления, блока пусковых органов АОСН, блока контроля предшествующего режима, первый выход блока хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления через блок задания уставок устройства АОСН подключен ко второму входу блока пусковых органов АОСН, к третьему входу блока пусковых органов АОСН подключен первый выход блока контроля предшествующего режима, второй выход блока контроля предшествующего режима подключен к первому входу блока выдачи (блокировки) управляющих воздействий, ко второму, третьему и четвертому входам блока выдачи (блокировки) управляющих воздействий подключены соответственно выход блока пусковых органов АОСН, второй выход блока хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления, выход блока анализа, с первого по третий выходы блока выдачи (блокировки) управляющих воздействий подключены к входам соответственно блока последовательного включения присоединений, блока превентивных управляющих воздействий, блока последовательного отключения групп присоединений, четвертый выход блока выдачи (блокировки) управляющих воздействий является информационным и предназначен для информирования дежурного персонала энергорайона о действиях АОСН, на вход блока последовательного включения присоединений выдается разрешающий сигнал на включение нагрузки от дежурного персонала энергорайона, выход блока последовательного включения присоединений является выходом для выдачи управляющих воздействий на включение нагрузки, выходы блока превентивных управляющих воздействий являются выходами соответственно для реализации управляющих воздействий на изменение конфигурации сети, загрузку и пуск генераторов, изменение режимов возбуждения генераторов, изменение состояния средств компенсации реактивной мощности, изменения коэффициентов трансформации силовых трансформаторов, выходы блока последовательного отключения групп присоединений предназначены для выдачи управляющих воздействий на блокировку систем технологической безопасности промышленного производства энергорайона, а также отключение нагрузки. Согласно предложению дополнительно введен блок анализа состава и состояния нагрузки, причем к первому, второму и третьему входам блока анализа состава и состояния нагрузки подключены соответственно четвертый выход блока определения режимов электрической сети, второй выход блока анализа, а также третий выход блока хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления, а первый и второй выходы блока анализа состава и состояния нагрузки подключены соответственно ко входу блока хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления и пятому входу блока выдачи (блокировки) управляющих воздействий.

На фиг. 1 представлены графики зависимости начального критического дефицита мощности D _кр от состава нагрузки: а - без отключения нагрузки; б - от объема отключения нагрузки; в - при трехфазном КЗ.

На фиг. 2 показан переходный процесс при внешнем КЗ для трех моделей нагрузки без СД (серая заливка показывает разницу между моделью 1 и моделями 2 и 3).

Фиг. 3 иллюстрирует переходный процесс при внешнем КЗ вблизи нагрузки, аналогичной модели 1 (фиг. 2), но содержащей три группы АД равной мощности с коэффициентом загрузки k _загр = 0,5; 0,7; 0,9.

На фиг. 4 представлена функциональная схема системы автоматического ограничения снижения напряжения в промышленных энергорайонах 6-220 кВ с источниками распределенной генерации.

Система автоматического ограничения снижения напряжения в промышленных энергорайонах 6-220 кВ с источниками распределенной генерации (фиг. 2) включает: блок последовательного отключения групп присоединений 1, блок последовательного включения присоединений 2, блок определения режимов электрической сети 3, блок анализа 4, блок задания уставок устройства АОСН 5, блок хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления 6, блок пусковых органов АОСН 7, блок контроля предшествующего режима 8, блок выдачи (блокировки) управляющих воздействий 9 и блок превентивных управляющих воздействий 10, блок анализа состава и состояния нагрузки 11.

Блоки системы автоматического ограничения снижения напряжения в промышленных энергорайонах 6-220 кВ с источниками распределенной генерации (фиг. 2) соединены следующим образом: первый, второй и третий выходы блока определения режимов электрической сети 3 подключены к первым входам блока хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления 6, блока пусковых органов АОСН 7, блока контроля предшествующего режима 8, первый выход блока хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления 6 через блок задания уставок устройства АОСН 5 подключен ко второму входу блока пусковых органов АОСН 7, к третьему входу блока пусковых органов АОСН 7 подключен первый выход блока контроля предшествующего режима 8, второй выход блока контроля предшествующего режима 8 подключен к первому входу блока выдачи (блокировки) управляющих воздействий 9, ко второму, третьему и четвертому входам блока выдачи (блокировки) управляющих воздействий 9 подключены соответственно выход блока пусковых органов АОСН 7, второй выход блока хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления 6, выход блока анализа 4, с первого по третий выходы блока выдачи (блокировки) управляющих воздействий 9 подключены к входам соответственно блока последовательного включения присоединений 2, блока превентивных управляющих воздействий 10, блока последовательного отключения групп присоединений 1, четвертый выход блока выдачи (блокировки) управляющих воздействий 9 является информационным и предназначен для информирования дежурного персонала энергорайона о действиях АОСН, на вход блока последовательного включения присоединений 2 выдается разрешающий сигнал на включение нагрузки от дежурного персонала энергорайона, выход блока последовательного включения присоединений 2 является выходом для выдачи управляющих воздействий на включение нагрузки, выходы блока превентивных управляющих воздействий 10 являются выходами соответственно для реализации управляющих воздействий на изменение конфигурации сети, загрузку и пуск генераторов, изменение режимов возбуждения генераторов, изменение состояния средств компенсации реактивной мощности, изменения коэффициентов трансформации силовых трансформаторов, выходы блока последовательного отключения групп присоединений 1 предназначены для выдачи управляющих воздействий на блокировку систем технологической безопасности промышленного производства энергорайона, а также отключение нагрузки, к первому, второму и третьему входам блока анализа состава и состояния нагрузки 11 подключены соответственно четвертый выход блока определения режимов электрической сети 3, второй выход блока анализа 4, а также третий выход блока хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления 6, а первый и второй выходы блока анализа состава и состояния нагрузки 11 подключены соответственно ко входу блока хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления 6 и пятому входу блока выдачи (блокировки) управляющих воздействий 9.

Создание системы АОСН в промышленных энергорайонах 6-220 кВ продиктована индивидуальным составом и свойствами двигательной нагрузки, особенностями процессов со снижением напряжения, а также величиной ущербов при нарушении производственных процессов. Для каждого промышленного энергорайона принципы функционирования и параметры настройки системы АОСН будут различными, а их выбор должен основываться на анализе результатов имитационного моделирования, комплексных расчетов электрических режимов и нагрузок.

Система автоматического ограничения снижения напряжения в промышленных энергорайонах 6-220 кВ с источниками распределенной генерации функционирует следующим образом.

Для обеспечения эффективного функционирования системы АОСН реализуется предварительное имитационное моделирование, целью которого является:

- определение нормальных и аварийных режимов функционирования промышленного энергорайона, с учетом возможного проведения ремонтных и эксплуатационных работ;

- выявление вариантов функционирования АОСН при различном составе и состоянии нагрузки, с учетом технологического процесса промышленного потребителя;

- определение нагрузки, подлежащей отключению системой АОСН в каждом режиме;

- распределение нагрузки, подлежащей отключению системой АОСН по присоединениям и очередям для конкретных потребителей энергорайона;

- определение величины и последовательности включения нагрузок потребителей промышленного энергорайона.

При реализации предлагаемой системы АОСН в промышленных энергорайонах 6-220 кВ с источниками распределенной генерации выполняется предварительное имитационное моделирование с целью определения вариантов функционирования АОСН в различных режимах работы и при различном составе и состоянии нагрузки энергорайона. Результаты имитационного моделирования вносятся в память блока 6 хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления (фиг. 4) для последующего выбора варианта функционирования АОСН. В состав информации, вносимой в блок 6, входят значения начального критического дефицита мощности (D _кр), которые в процессе функционирования системы АОСН выдаются в качестве уставочных значений в блок 11 блока анализа состава и состояния нагрузки для каждого текущего режима энергорайона.

Для мониторинга режимов функционирования промышленного энергорайона задействуется блок 3 определения режимов электрической сети, реализованный, например, на основе SCADA системы. В блок 3 поступает информация из систем диспетчерско-технологического управления энергорайона (например, оперативно-информационного комплекса - ОИК) о токах и напряжениях в узлах, составе и состоянии нагрузки, а также данные о положениях коммутационных аппаратов системы внешнего и внутреннего электроснабжения энергорайона, определяющие состояние («отключено»/«в работе») электрооборудования (ГУ источников распределенной генерации, ЛЭП, силовых трансформаторов, электроприемников потребителей и др.).

Предусматривается передача информации в блок 4 анализа систем технологической безопасности промышленного производства (включение автоматики повторного пуска электродвигателей и/или пуск резервных технологических установок, передача команд технологического управления производством и т.п.). Это необходимо для реализации блокировки (исключения противоаварийного управления) системы автоматического ограничения снижения напряжения в схемно-режимных условиях, когда последние могут спровоцировать возникновение «лавины напряжения». Важно отметить, что для отдельных групп промышленных потребителей, с учетом их технологического производства, действие АОСН должно блокироваться, исходя, например, из экологических последствий или угрозы жизни людей при отключении конкретных электроприемников. Дополнительно из блока 4 анализа информация о неотключаемой (в том числе, двигательной) нагрузке, либо нагрузке, отключаемой в последнюю очередь, а также о коэффициентах загрузки двигателей, поступает в блок 11 анализа состава и состояния нагрузки. Она используется в блоке 11 анализа состава и состояния нагрузки для выбора требуемого варианта моделирования нагрузки (представлять нагрузку статическими, динамическими характеристиками или неизменным комплексным сопротивлением), а также в последующем выбора варианта противоаварийного управления, соответствующего выбору модели нагрузки, путем подачи с выхода блока 11 соответствующего информационного сигнала на вход блока 6 хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления.

В каждый момент времени на основе входной информации блок 3 определяет текущий режим энергорайона. Данные с выходов блока 3 определения режимов электрической сети используется в блоке 6 для выбора варианта противоаварийного управления, в блоке 7 для обеспечения срабатывания пусковых органов АОСН, в блоке 8 контроля предшествующего режима, а также в блоке 11 анализа состава и состояния нагрузки. Исходя из схемно-режимной ситуации, значения начального критического дефицита мощности (D _кр), коэффициентов загрузки двигателей, а логики функционирования блока 11 (согласно фиг. 1 - 3) формируется информационный сигнал с выхода блока 11 на вход блока 6, связанный с выбором варианта противоаварийного управления (реализации УВ), а также сигнал на вход блока 9 блок выдачи (блокировки) управляющих воздействий.

Информация с выходов блока 6 хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления поступает на блок 5 задания уставок для формирования параметров срабатывания пусковых органов АОСН, а также в блок 9 для выдачи требуемых управляющих воздействий.

Условия, характеризующие утяжеленный режим в сети внешнего электроснабжения и фиксируемые блоком 8 контроля предшествующего режима, включают:

- значительное ослабление сети внешнего электроснабжения (вывод в ремонт одной или нескольких питающих энергорайон ЛЭП);

- напряжение в сети внешнего электроснабжения находится на уровне минимально допустимых значений;

- суммарное потребление промышленного энергорайона больше максимально допустимого (режим максимальных нагрузок при выводе в техническое обслуживание ГУ источников распределенной генерации).

В таких условиях в блоке 8 формируются блокирующие сигналы, передаваемые в блок 7 пусковых органов АОСН. Выбор состава пусковых органов блока 7 определяется режимными особенностями промышленного энергорайона. В наиболее простом случае в состав блока 7 могут быть включены пусковые органы, функционирующие по признаку снижения напряжения и скорости снижения напряжения. Однако применение пускового органа по скорости изменения напряжения прямой последовательности (dU/dt) в некоторых режимных ситуациях становится неэффективным, поэтому реализуется его блокировка по сигналу с выхода блока 8 контроля предшествующего режима.

С выхода блока 8 управляющие сигналы также передаются в блок 9 выдачи (блокировки) управляющих воздействий, а через него в блок 10 превентивных управляющих воздействий, для реализации соответствующих УВ, направленных на предотвращение аварийного режима и поддержание требуемых уровней напряжения в узлах промышленного энергорайона.

Выходы блока 10 соответствуют цепям выдачи управляющих воздействий на:

- автоматическое изменение коэффициентов трансформации силовых трансформаторов;

- форсировку выдачи реактивной мощности батареями статических конденсаторов и другими средств компенсации реактивной мощности;

- увеличение загрузки ГУ, в том числе источников распределенной генерации, по реактивной мощности;

- комплексное управление загрузкой ГУ, в том числе источников распределенной генерации, по активной и реактивной мощности, обеспечивающее наибольшее повышение напряжения в узлах промышленного энергорайона.

Управляющие сигналы с выходов блока 9 также поступают на вход блока 1 последовательного отключения групп присоединений и блока 2 последовательного включения присоединений.

Дополнительно информационные сигналы с выхода блока 9 поступают дежурному персоналу промышленного энергорайона. Они необходимы для информирования дежурного персонала о действиях системы АОСН, а также для организации правильного восстановления электроснабжения потребителей энергорайона. Восстановление электроснабжения после работы АОСН возможно частями (ступенями) после получения разрешения от дежурного персонала энергорайона с контролем напряжения после включения каждой ступени и учетом особенностей технологии промышленного производства. Например, это позволяет не допускать включения следующих ступеней, пока полностью не завершился пуск предыдущей группы электродвигателей. Реализация функционирования АОСН при включении нагрузки осуществляется при наличии разрешающих сигналов на входе блока 2 от дежурного персонала и выдаче управляющих сигналов с выхода блока 2 на включение нагрузки.

Выдача управляющих воздействий на отключение нагрузки осуществляется блоком 1 последовательного отключения групп присоединений, с выходов которого наряду с сигналами на отключение нагрузки поступают сигналы на блокировку систем технологической безопасности промышленного производства энергорайона.

Следует отметить, что высокое быстродействие предлагаемой системы автоматического ограничения снижения напряжения в промышленных энергорайонах с источниками распределенной генерации обеспечивается заблаговременным расчетом управляющих воздействий (выбора видов и определения объемов) в различных аварийных режимах, быстрой оценкой параметров текущего режима энергорайона, а также быстрой выдачей управляющих воздействий.

Реализация предлагаемой системы АОСН не имеет технических затруднений, так как площади промышленных энергорайонов составляют от единиц до десятков км², при этом современные промышленные энергорайоны, как правило, имеют собственные информационные сети, используемые в АСУ ТП для передачи необходимой информации.

В заключении следует отметить, что предлагаемая система АОСН учитывает состав, структуру и особенности двигательной нагрузки промышленных энергорайонов с источниками распределенной генерации, таким образом достигается цель изобретения.

Claims (1)

1. Система автоматического ограничения снижения напряжения (АОСН) в промышленных энергорайонах 6-220 кВ с источниками распределенной генерации, содержащая не менее одного устройства АОСН, включающего блок последовательного отключения групп присоединений, блок последовательного включения присоединений, блок определения режимов электрической сети, блок анализа, блок задания уставок устройства АОСН, блок хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления, блок пусковых органов АОСН, блок контроля предшествующего режима, блок выдачи/блокировки управляющих воздействий и блок превентивных управляющих воздействий, а блок анализа выполнен с возможностью контроля систем технологической безопасности промышленного производства энергорайона, причем первый, второй и третий выходы блока определения режимов электрической сети подключены к первым входам блока хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления, блока пусковых органов АОСН, блока контроля предшествующего режима, первый выход блока хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления через блок задания уставок устройства АОСН подключен ко второму входу блока пусковых органов АОСН, к третьему входу блока пусковых органов АОСН подключен первый выход блока контроля предшествующего режима, второй выход блока контроля предшествующего режима подключен к первому входу блока выдачи/блокировки управляющих воздействий, ко второму, третьему и четвертому входам блока выдачи/блокировки управляющих воздействий подключены соответственно выход блока пусковых органов АОСН, второй выход блока хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления, выход блока анализа, с первого по третий выходы блока выдачи/блокировки управляющих воздействий подключены к входам соответственно блока последовательного включения присоединений, блока превентивных управляющих воздействий, блока последовательного отключения групп присоединений, четвертый выход блока выдачи/блокировки управляющих воздействий является информационным и предназначен для информирования дежурного персонала энергорайона о действиях АОСН, на вход блока последовательного включения присоединений выдается разрешающий сигнал на включение нагрузки от дежурного персонала энергорайона, выход блока последовательного включения присоединений является выходом для выдачи управляющих воздействий на включение нагрузки, выходы блока превентивных управляющих воздействий являются выходами соответственно для реализации управляющих воздействий на изменение конфигурации сети, загрузку и пуск генераторов, изменение режимов возбуждения генераторов, изменение состояния средств компенсации реактивной мощности, изменение коэффициентов трансформации силовых трансформаторов, выходы блока последовательного отключения групп присоединений предназначены для выдачи управляющих воздействий на блокировку систем технологической безопасности промышленного производства энергорайона, а также отключение нагрузки, отличающаяся тем, что дополнительно введен блок анализа состава и состояния нагрузки, причем к первому, второму и третьему входам блока анализа состава и состояния нагрузки подключены соответственно четвертый выход блока определения режимов электрической сети, второй выход блока анализа, а также третий выход блока хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления, а первый и второй выходы блока анализа состава и состояния нагрузки подключены соответственно к входу блока хранения результатов моделирования и выбора варианта противоаварийного управления и пятому входу блока выдачи/блокировки управляющих воздействий.

Images