Структура системы автоматического противоаварийного управления

Противоаварийное управление строится по принципу эшелонированной системы обороны, на каждом рубеже которой используются определенные средства управления для прекращения или ослабления неблагоприятного развития аварийного процесса и обеспечения перехода к установившемуся режиму.

На первом рубеже используются наиболее быстродействующие средства — релейная защита, регулирование возбуждения и некоторые другие — для максимального ослабления аварийного возмущения путем сокращения длительности короткого замыкания, форсировки возбуждения генераторов и т.п. На втором рубеже используется комплекс средств, направленных, прежде всего, на сохранение устойчивости параллельной работы (предотвращение асинхронного хода). На третьем рубеже решается задача прекращения асинхронного хода разделением энергосистемы, либо осуществлением ресинхронизации. Тем самым обеспечивается локализация развития аварийного процесса в случае нарушения устойчивости. На четвертом рубеже решается задача предотвращения лавины частоты в отделившихся дефицитных частях энергосистемы главным образом за счет автоматической частотной разгрузки (АЧР), с привлечением некоторых других средств, таких как автоматический ввод резерва (АВР) и форсирование мощности турбины (ФМТ). Наконец, на последнем рубеже в случае дальнейшего развития аварийного процесса применяется частотное деление для сохранения в работе хотя бы от-дельных энергоблоков с выделенной нагрузкой.

Некоторые средства управления — электрическое торможение генераторов (ЭТ), импульсная разгрузка турбина (ИРТ), автоматическая частотная разгрузка (АЧР) и т.п. — используются для решения лишь одной задачи. Другие, например, отключение генераторов (ОГ) и отключение нагрузки (ОН), действуют на нескольких или даже на всех рубежах, оказывая влияние, иногда и отрицательное, на развитие аварийного процесса в каждой его фазе.

Выявление аварийной ситуации, требующей противоаварийного управления, дозировка управляющих воздействий и их реализация с помощью тех или иных средств возлагаются на устройства противоаварийного управления. Каждое устройство представляет собой совокупность технических средств, включая средства управления, и предназначено для решения определенной задачи противоаварийного управления. Название устройств в ряде случае совпадает с названием используемого средства управления, например, устройство импульсной разгрузки турбины, устройство электрического торможения генераторов. В других случаях название устройства в большей мере отражает конечную цель использования средства управления или комбинации средств, например, устройство разгрузки электропередачи с использованием ОГ, или ОГ и ограничение мощности турбины (ОМТ), устройство (автоматика) прекращения асинхронного хода с использованием деления энергосистемы (ДС).

В зависимости от реализуемого принципа управления устройства делятся на локальные и централизованные. В настоящее время локальные устройства используются для решения всех задач в структуре противоаварийного управления, а централизованные только для решения задач обеспечения устойчивости.

Устройства управления, используемые на каждом следующем рубеже, в общей структуре противоаварийного управления резервируют устройства предыдущего рубежа на случай их отказа, а также недостаточности управляющих воздействий из-за неправильной дозировки или при возникновении нерасчетной аварийной ситуации. Это резервирование осуществляется по факту изменения характера переходного процесса (например, возникновения асинхронного хода, снижения частоты). Наряду с этим взаимное резервирование осуществляется и при решении задач в пределах каждого рубежа. Этот вид резервирования подразумевает ввод дополнительных управляющих воздействий по факту отказа отдельных устройств. При этом неизбежно запаздывание при вводе резервного мероприятия, что влечет за собой снижение его эффективности и необходимость компенсации за счет увеличения интенсивности.

Резервирование, кроме того, обеспечивается за счет заведомой избыточности управляющих воздействий. Необходимо, однако, учитывать, что избыточность некоторых воздействий сама по себе может явиться причиной развития аварии, не говоря уже о дополнительном ущербе. Требование минимизации ущерба обусловливает также резервирование более предпочтительных средств (привносящих меньший ущерб) менее предпочтительными. Так, например, при наличии в энергосистеме электропередач постоянного тока (ППТ) при каждой данной аварийной ситуации в начале должно быть полностью использовано управление мощностью связи постоянного тока (УМПТ), и лишь при недостаточности этого воздействия такие средства как ИРТ, ОМТ, ОГ, ОН, которые в свою очередь располагаются в определенной последовательности.

При использовании некоторых мероприятий также может быть установлена определенная последовательность, определенная главным образом экономическими соображениями. При ОГ, прежде всего, стремятся использовать гидрогенераторы, затем наиболее мобильные или наименее экономичные турбогенераторы и т.д.; при ОН и АЧР, прежде всего, отключаются потребители, несущие минимальный ущерб от отключения и т.д.

Необходимые средства управления выбираются на этапе проектирования системы противоаварийного управления и могут корректироваться в процессе эксплуатации при возникновении новых схемно-режимных условий в энергосистеме, появлении новых технических средств и совершенствовании алгоритмов управления. Для решения задач на каждом из рубежей в структуре противоаварийного управления определяется необходимый набор этих средств, их размещение в энергосистеме и максимальный объем каждого из них. При этом в качестве расчетных принимается наиболее тяжелые аварийные ситуации, при которых требуются максимальные управлявшие воздействия. Определение представительной совокупности расчетных аварийных ситуаций является самостоятельной и весьма сложной задачей. Определенные правила выявления этой совокупности содержатся в руководящих и методических нормативных материалах. В частности, регламентируются расчетные виды аварийных возмущений, типовые схемно-режимные условия и некоторые другие исходные положения. Однако, при этом с одной стороны требуется выполнить большое количество расчетов, соответствующее всем регламентируемым комбинациям схемно-режимных и аварийных ситуаций, а с другой не исключаются нерегламентированные ситуации, которые могут оказаться определяющими при выборе предельного объема того или иного средства управления. Обоснованный выбор средств управления при минимально необходимом объеме расчетов может быть осуществлен на основе изучения физических особенностей протекания переходных процессов в данной энергосистеме.