Надежность электроснабжения является важнейшей задачей электросетевых предприятий.
В процессе эксплуатации в электрических сетях часто возникают ненормальные режимы, называемые переходными процессами, которые угрожают сохранности оборудования и бесперебойному снабжению электроэнергией целых регионов.
Переходные процессы протекают в течение долей секунд, так что оператор не в состоянии своевременно принять адекватные меры по их ликвидации. Устойчивая работа энергосистемы в таких режимах обеспечивается противоаварийной автоматикой (ПА).
Если устройство релейной защиты призвано отключить только свой защищаемый элемент, то ПА выполняет более масштабные задачи по сохранению устойчивой работы энергосистемы или ее участка.
Устройства противоаварийной автоматики расположенные на разных подстанциях одной энергосистемы связаны между собой высокочастотными каналами (ВЧ связь). По средствам, которых происходит обмен информацией о состоянии тех или иных объектов региона, о нарушениях на смежных подстанциях.
Совокупность всех устройств ПА и ВЧ каналов представляет собой целую систему, умеющую своевременно и точно дозировать воздействия по отключению нагрузки или генераторов на объектах региона. Конечной целью такой системы является сбалансированная работа энергорегиона в плане выработки-потребления.
Ниже приведено краткое описание таких подсистем ПА, как АЛАР и АОПН (ЗПН).
АЛАР (автоматика ликвидации асинхронного режима) – действие АЛАР основано на принципах выявления асинхронного режима (АР) с помощью измерения величины и скорости изменения полного сопротивления ЛЭП при возникновении и развитии АР; выявления и подсчета полуциклов и полных циклов АР.
Говоря простым языком, асинхронный режим в работе энергосистемы возникает, если генераторы, работавшие параллельно, по какой-то причине начали вращаться с различной угловой скоростью. Между ними возникают перетоки и напряжение в сети начинает плавно подниматься и опускаться до недопустимых величин, с изменением направления перетока мощности.
Селективность действия АЛАР обеспечивается выявлением местоположения (направления) электрического центра качаний (ЭЦК) и определением знака скольжения в зоне, контролируемой устройством. Первая ступень АЛАР является органом быстрого выявления первого цикла АР.
В момент начала второй половины цикла (второй полуцикл) она контролирует вхождение вектора импенданса в зону чувствительности ДЗ с любой стороны и заданную скорость изменения этого вектора в условиях электрических качаний.
Вектор импеданса – это вектор, характеризующий полное сопротивление участка ЛЭП до электрического центра качаний, и находится по формуле:
Z=√(R2+X2);
В момент фиксации устройством смены знака активного сопротивления (активной мощности) производится регистрация начала второго полуцикла в первом цикле АР, при этом формируется сигнал срабатывания АЛАР.
Формирование выходных воздействий АЛАР производится с определением знака скольжения АР (положительный знак означает опережение вращение вектора напряжения в месте установки АЛАР по отношению вектора напряжения на противоположном конце электропередачи; отрицательный - отставание).
Для исключения неправильных действий устройства АЛАР предусматривается блокировка его функций при КЗ в высоковольтной сети и при неисправности цепей напряжения. Наряду с названием АЛАР применяют устаревшее обозначение АПАХ (автоматика прекращения асинхронного хода).
При срабатывании АЛАР происходит отключение системной ВЛ с разделением энергосистемы на несинхронно работающие части. Отключение ВЛ происходит с запретом ТАПВ и отправкой команды телеотключения (ТО) на противоположный конец ВЛ. В этих случаях повторное включение линии выполняется по команде соответствующего диспетчерского управления с контролем синхронизма.
АОПН (автоматика ограничения повышения напряжения) – АОПН предназначена для предотвращения и ликвидации повышения напряжения, опасного для оборудования 500 кв, которое может возникнуть при одностороннем отключении протяженной ВЛ-500кв, или при разрыве загруженного транзита.
Как правило, АОПН выполняется с разделением логики на АОПН «включенного конца» и АОПН «отключенного конца». В АОПН «включенного конца» производятся замеры междуфазных напряжений (три пары «фаза-фаза») и замер стока реактивной мощности с ВЛ к шинам ПС.
АОПН «включенного конца» может иметь несколько ступеней срабатывания: чувствительная ступень (1,15Uн) АОПН «включенного конца» с большей выдержкой времени и грубая ступень (1,4 Uн) с минимальной выдержкой времени.
В АОПН «отключенного конца» производятся замеры фазных напряжений (три пары «фаза-земля») без контроля стока реактивной мощности с ВЛ к шинам ПС.
В сетях с шунтирующими реакторами АОПН в первую очередь действует на включение этих реакторов, если напряжение по-прежнему остается высоким, то вторая более грубая ступень действует на отключение ВЛ со своей стороны и отправляет команду (ТО) на второй конец линии с запретом ТАПВ.