Автоматика ликвидации асинхронного режима (АЛАР)

Аннотация

Матвеев И.В., Пастухов В.С., Иванов К.М. Рассмотрены принципы работы автоматики АЛАР, предложены алгоритмы срабатывания автоматики в случае возникновения анормальных режимов. Также рассмотрены устройства противоаварийной автоматики локального типа.

Противоаварийная автоматика (ПА) является одним из эффективных средств повышения надежности и живучести энергосистем. Она представляет собой комплекс устройств, вырабатывающих управляющие воздействия (УВ), которые направлены на предотвращение развития тяжелых системных аварий вследствие нарушения баланса мощности или недопустимых отклонений различных параметров от нормальных значений

В последнее время в объединенной энергосистеме Дальнего Востока (ОЭС Востока) получили широкое распространение многофункциональные устройства ПА локального типа, построенные на микропроцессорной базе (МКПА). Они обладают рядом преимуществ перед электромеханическими аналогами: устойчивостью функционирования, гибкостью и адаптивностью. Кроме того на базе МКПА может формироваться пакет устройств ПА требуемой конфигурации.

Автоматика ликвидации асинхронного режима (АЛАР) является одним из наиболее ответственных устройств ПА. Она срабатывает после нарушения устойчивости, когда возникает асинхронный режим (АР) между частями энергосистемы, а работа других автоматик оказаласть не эффективной.

Для нормализации режима АЛАР может применять два вида УВ, направленных на ресинхронизацию (РСХ) или деление системы (ДС).

Своевременное обнаружение АР или его угрозы на начальном этапе аварии, представляет собой сложную техническую задачу из–за ограниченности локальной информации

На кафедре электроэнергетики ДВГТУ был разработан четырехступенчатый алгоритм АЛАР (алгоритм №1) в качестве программного модуля МКПА. Данный алгоритм включал в себя как основное устройство (первые три ступени), так и резервное устройство (четвертая ступень) контролирующее только ток электропередачи.

Необходимость разработки была обусловлена отсутствием типовых проектных решений для микропроцессорных систем, а также использованием в алгоритме АЛАР, разработанном для МКПА его производителем (ООО Прософт–Системы), традиционных приницпов выявления АР.

К числу основных могут быть отнесены следующие недостатки этого алгоритма:

• использование традиционных методов выявления АР с ограниченным техническим совершенством;
• отсутствие в первой ступени функции выявления угрозы АР или момента его начала
• отсутствие четкой информации о виде характеристик срабатывния по мощности и сопротивлению, а так же о способах их задания;
• отсутствие в спсике уставок угла эквивалентного сопротивления электропередачи, что не позволяет более глубоко настраивать алгоритм под контролируемые линии;
• отсутствие адаптации алгоритма к переводу линии на обходную систему шин;
• отсутсвие в секторе УВ объединенных для всех ступеней команд на ДС (с отключением линейного или обходного выключателей) и на РСХ (в зависимости от знака скольжения);
• работа резервной ступени только с выдержкой времени (без отсчета количества циклов АР), что приводит к запаздыванию при выявлении АР с малым периодом
• отсутствие блокировки от КЗ второй и резервной ступеней, что требует увеличения числа циклов для выявления АР и снижает быстродействие АЛАР.

Алгоритм был установлен в пятнадцати шкафах МКПА по всей энергосистеме ОЭС Востока, и в процессе эксплуатации показал эффективность (например, эффективное выявление АР на ПС Февральская).

Алгоритм основан на новых способах выявления АР на первом цикле (основные ступени) и через несколько циклов (резервная ступень). Первый способ использует для определения параметров АР метод ортогональных функций, благодаря котором можно с приемлемой точностью вычислятьэквивалентный угол электропередачи и сопротивление до электрического центра качаний (ЭЦК). По первому параметру определяется фиксация угрозы, момента и факта возникновения АР на каждом цикле, а второй параметр служит для идентификации сечения АР.

Другой способ (резервная ступень) использует метод интервальных прираений модуля тока электропередачи, позволяющего контролировать размах и характер колебаний этого тока. При этом уже через три цикла можно отличить АР от синхронных качаний, что повышает быстроту срабатывания ступени, не допуская перерождения двухмашинного в многочастотный с последующим отказом автоматик

Следует отметить несколько недостатков первой версии алгоритма, которые были обнаружены в ходе его испытаний и эксплуатации, а затем устранены в окончательной версии.

Во–первых изначально алгоритм разарабатывался под устаревшую операционную систему DOS, что ограничило его возможности. После замены операционной системы на более современную (QNX), алгоритм был унифицирован путем разделения на несколько частей (модулей) с обменом данными между ними. Учитывая то, что алгоритм ранее непроходил офоициальной процедуры согласования с представителями ОДУ Востока, в конце 2005 года было принято решение о корректировке алгоритма АЛАР. В результате был создан новый вариант алгоритма (алгоритм №2), одобренный межведомственной комиссией и установленный в МКПА в соответствии с уточненной проектной документацией.

В ходе эксплуатации алгорита №2не было выявлено каких–либо замечаний к нему. Обнаружилась только одна проблема, связанная с ограниченностью измерительного токового диапазона МКПА. Если в цикле АР ток превысит измерительный предел, то алгоритм АЛАР окажется неработоспособным в связи с неправильным вычислением действующих значений и фазных углов синусоидальных сигналов. На уровне алгоритма исправить эту ситуацию без снижению селективности невозможно. Проблема может быть решена только заменой токовых в аппаратной части МКПА, на модули с увеличенным диапазоном измеряемых токов.