В название алгоритма разгрузки, использующего информацию о значении напряжения, принято добавлять слова "с ускорением по напряжению" и обозначать как АЧР-Н.
Для исключения ложных срабатываний при кратковременных провалах напряжения и частоты в функциональной схеме предусмотрены элементы А6, А7 с фиксированным временем срабатывания.
При настройке устройств частотной разгрузки задают:
Fп ачр-2 < —частоту пуска алгоритма (элемент A3);
FB АЧР-2 > — частоту возврата алгоритма (элемент А4);
ТАЧР-2 — время срабатывания алгоритма (элемент А10);
U< — напряжение, при котором ускорение срабатывания алгоритма при замкнутом положении программного ключа S2 происходит раньше момента времени, задаваемого элементом А10.
1.3 Частотная разгрузка АЧР-С
Использование алгоритма частотной разгрузки по скорости изменения частоты (АЧР-С) позволяет значительно улучшить работу энергосистем при больших дефицитах мощности, так как дает возможность отключать нагрузку с опережением, не допуская глубокого снижения частоты.
На рис. 1.5 графически представлен процесс работы данного алгоритма.
Горизонталь 1 соответствует верхней границе значения частоты fp АЧР-С, начиная с которой разрешается действие алгоритма.
Наклонные линии 2 - 4 представляют собой графики изменений частоты f при скорости большей, равной и меньшей уставки F'yст соответственно.
Рис. 1.5. Графики изменения частоты, характеризующие работу алгоритма АЧР-С
Рис. 1.6. Обобщенная функциональная схема алгоритма АЧР-С
Пуск алгоритма должен происходить при соблюдении двух условий:
• значение контролируемой частоты достигло заданного уровня fp АЧР-С;
• скорость изменения частоты равна уставке F'yст.
Для графика 3 эти условия выполняются в момент времени t2. При фактической скорости изменения частоты, превышающей F'yст пуск алгоритма произойдет при том же значении частоты fp АЧР-С, но ранее, в момент t1.
Приведенным условиям соответствует обобщенная функциональная схема алгоритма АЧР-С, приведенная на рис. 1.6. Выходы измерительных элементов А1 и А2 соединены со входами соответствующих пороговых элементов A3 и А4, а выполнение условий для пуска алгоритма контролирует элемент А5.
Для недопущения случайных отключений нагрузки при кратковременных срабатываниях пороговых элементов в функциональную схему введен элемент задержки А6. Значения F< и время задержки являются фиксированными и не изменяются.
Для обеспечения нескольких очередей разгрузки по алгоритму АЧР-С функциональная схема может быть дополнена еще одним (см. реле К2) или несколькими выходными реле и одним (см. элемент А7) или несколькими элементами задержки, выдержка времени у которых превышает выдержку времени элемента А6.
При настройке устройств, реализующих алгоритм АЧР-С, необходимо задать уставку F'>.
1.4 Совмещенная частотная разгрузка
Для более рационального отключения очередей нагрузки предусматривают объединение действия всех рассмотренных ранее алгоритмов на один исполнительный орган (выходное реле) или, как принято говорить, совмещают в любом сочетании действие разных алгоритмов на одну и ту же ступень нагрузки.
Процесс работы такого алгоритма иллюстрирует рис. 1.7, на котором совмещены все три ранее рассмотренных графика изменения частоты, характеризующих работу алгоритмов АЧР-1, АЧР-2 и АЧР-С.
Если изменение контролируемой частоты в системе будет происходить по линии 3, когда f ' > F', то отключение нагрузки произойдет в момент времени t1.
При изменении частоты по линии 2 запуск алгоритма АЧР-С не происходит из-за изменения частоты со скоростью, меньшей уставки срабатывания этого алгоритма. Однако при достижении частотой значения Fп АЧР-1 (момент t3) алгоритм АЧР-1 запускается. Через промежуток времени ТАЧР-1 (момент срабатывания tcp) алгоритм АЧР-1 срабатывает и происходит отключение нагрузки.
Рис. 1.7. Графики изменения частоты, характеризующие работу алгоритма совмещенной частотной разгрузки
Рис. 1.8. Обобщенная функциональная схема алгоритма совмещенной частотной разгрузки
Последний из рассматриваемых алгоритмов — АЧР-2 действует аналогично и, если значение контролируемой частоты не вернулось к FB АЧР-2, срабатывает в момент t5.
Все сказанное позволяет представить обобщенную функциональную схему алгоритма совмещенной частотной разгрузки в виде, показанном на рис. 1.8. Фактически она представляет собой объединение ранее рассмотренных обобщенных функциональных схем отдельных алгоритмов.
При настройке устройств частотной разгрузки для алгоритма совмещенной частотной разгрузки задают:
Fп АЧР-1— частоту пуска алгоритма АЧР-1 (элемент А4);
Fп АЧР-2 — частоту пуска алгоритма АЧР-2 (элемент А6);
FB АЧР-2 — частоту возврата алгоритма АЧР-2 (элемент А 7);
Fбл — скорость изменения частоты, при достижении которой блокируется работа алгоритма АЧР-1 при замкнутом положении программного ключа SA1 (элемент А5);
F'> — скорость изменения частоты, при которой происходит запуск алгоритма АЧР-С (элемент А10);
Tачр-1 — время срабатывания алгоритма АЧР-1 (элементе А15);
Tачр-2 — время срабатывания алгоритма АЧР-2 (элементе А16);
U< — напряжение, при котором происходит ускорение срабатывания алгоритма АЧР-2 (раньше момента времени, задаваемого элементом А16) при замкнутом положении программного ключа SA2.
1.5 Включение нагрузки по частоте (ЧАПВ)
В результате срабатывания алгоритмов частотной разгрузки происходит восстановление частоты (см. графики изменения частоты во времени, показанные рис. 1.7) до значения FЧАПВ (моменты времени t4, t7, t8 на рис. 1.7 для линий 2, 3 и 1 соответственно), что позволяет включить нагрузку, отключенную ранее по сигналам алгоритмов АЧР. Выполнение условий, позволяющих включить нагрузку, контролирует алгоритм включения нагрузки по частоте (ЧАПВ) (рис. 1.9). Этот же алгоритм формирует соответствующие сигналы на включение нагрузки.
Рис. 1.9. Обобщенная функциональная схема алгоритма ЧАПВ
Для исключения срабатывания алгоритма ЧАПВ при пониженном напряжении сети в обобщенную функциональную схему алгоритма должен быть введен элемент, контролирующий напряжение сети и дающий разрешение на включение нагрузки только при определенном значении U>.
В обобщенной функциональной схеме алгоритма ЧАПВ (рис. 1.9) предусмотрен специальный ключ SA1, позволяющий дополнить данный алгоритм узлом контроля напряжения и тем самым учесть особенности работы энергосистемы.
В функциональной схеме предусмотрено использование внешнего, не связанного с работой алгоритма, сигнала "Запрет ЧАПВ", блокирующего работу алгоритма ЧАПВ.
При настройке работы алгоритма в реальных условиях необходимо задать следующие уставки:
Fчапв > — по частоте запуска (возврата) алгоритма ЧАПВ (элемент A3);
U> — по напряжению разрешения срабатывания алгоритма ЧАПВ при нижнем положении контакта программного ключа SA1 (элемент A4);
T — по выдержке времени алгоритма ЧАПВ (элемент А6).
Выдержка времени канала по напряжению (элемент A5) не регулируется и предназначена для устранения срабатываний при кратковременных изменениях напряжения UK.
1.6 Ограничение повышения частоты (АОПЧ)
Отделение избыточной по нагрузке энергосистемы или ее части, а также отключение значительной нагрузки приводит к повышению частоты в энергосистеме. Вместе с генераторами ГЭС увеличивают частоту вращения и работающие параллельно с ними на общую сеть турбогенераторы, что представляет опасность для турбин, приводящих их во вращение. Срабатывание автоматов безопасности турбин часто не предотвращает увеличения частоты их вращения сверх допустимой, так как после прекращения подачи пара генераторы могут перейти в режим синхронного двигателя и начать вращать турбины с частотой, соответствующей частоте сети, задаваемой гидрогенераторами.
Пусть частота изменяется в соответствии с линией 2 (рис. 1.10), достигая значения Fп аопч в момент t3, что приводит к пуску алгоритма ограничения повышения частоты. Если и дальше частота в энергосистеме будет повышаться, то после истечения выдержки времени Таопч в момент времени t7 алгоритм сформирует сигнал на исполнительный элемент для отключения генераторов электростанции.
Рис. 1.10. Графики изменения частоты, характеризующие работу алгоритма АОПЧ
Рис. 1.9. Обобщенная функциональная схема алгоритма АОПЧ
Возможно и другое развитие событий. Частота f, изменяясь в соответствии с линией 4 на рис. 1.10, в момент времени t6 достигает значения Fп аопч, но через промежуток времени t < Таопч уменьшится до значения Fв аопч (момент времени t8), что должно привести к блокированию устройства, так как условие формирования сигнала исполнительного элемента с этого момента отсутствует.
Если учесть сказанное ранее о целесообразности контроля такого параметра энергосистемы, как скорость изменения частоты, то при составлении обобщенной функциональной схемы алгоритма АОПЧ необходимо рассмотреть еще два варианта изменения частоты (см. графики 1 и 3 на рис. 1.10).
Пусть при разгрузке частота в системе изменяется в соответствии с линией 1, тогда в момент времени t1 будет выполнено условие f'>F'п и алгоритм АОПЧ должен подать сигнал на исполнительный орган. Можно представить и иной процесс изменения частоты — монотонное ее возрастание с небольшой скоростью до значения Fп аопч (линия 3 на рис. 1.10, момент t4), когда запускается алгоритм АОПЧ, а затем быстрое снижение со скоростью f ' > F'в. В этом случае работу алгоритма необходимо остановить в момент времени t5.
Обобщенная функциональная схема алгоритма АОПЧ, отвечающая рассмотренным условиям, приведена на рис. 1.11. В ней можно выделить две части — одна из них обеспечивает включение АОПЧ, а вторая — отключение.
Элементы, измеряющие частоту и скорость ее изменения, являются общими для этих частей, поэтому сигналы с их выходов поступают на все пороговые элементы (элементы А3 — А7) выделенных частей.
Для исключения ложных срабатываний алгоритма в обобщенную функциональную схему введены не только традиционные элементы временных задержек (А8, А10—А12), но и пороговый элемент А4. Поэтому алгоритм не реагирует на скорость изменения частоты в тех случаях, когда абсолютное значение частоты, измеряемое этим элементом, меньше 50,3 Гц.
В схему введены ключи SA1 и SA2 для того, чтобы при необходимости можно было исключать из алгоритма АОПЧ канал по скорости изменения частоты.
При настройке этого алгоритма в реальных энергосистемах необходимо задать следующие уставки:
