Аварийная частотная разгрузка энергосистем - АЧР с большим числом очередей

С созданием объединенных энергосистем в России стали применять частотную разгрузку с большим числом очередей. Кроме этого, видоизменили дополнительную очередь автоматики, которая предназначена для подъема частоты близко к номинальной для последующей ресинхронизации отделившегося района.
Автоматика разгрузки состоит из двух частей (категорий). Первая категория АЧР-I предназначена для приостановки снижения частоты и имеет уставки по частоте 48,5 - 46,5 Гц. В этом диапазоне частот назначается большое число очередей. Примерное число очередей может быть до 15-20. В этом случае между смежными очередями Δ f=0,l Гц, и вследствие погрешности реле частоты возможно неселективное срабатывание очередей. Очереди, отстоящие друг от друга на Δ f=(0,2 - 0,3) Гц и более, работают между собой селективно.
К очередям с уставками, близкими к верхнему пределу (48,5 Гц) присоединяют малоответственных потребителей. Ответственные потребители отключаются при больших посадках частоты. Суммарная мощность потребителей, присоединяемых к АЧР-I, назначается по максимально возможному дефициту генерации, взятому с некоторым запасом. Расчетным значением мощности может быть принята мощность наиболее крупного генератора, целой станции или дефицита мощности, обусловленного отключением линии связи с энергообъединением. В первом приближении можно ориентироваться на 25-30 % от мощности выделяемого района (энергосистемы).
Назначенная мощность разгрузки распределяется поровну между очередями АЧР-I. Так, например, при 20 очередях и суммарной мощности АЧР-1 в 30% Рном к каждой очереди присоединяются потребители с мощностью 1,5% Рном. Таким образом, по этому способу разгрузка энергосистемы производится небольшими порциями в 1,5% и менее. Для устранения ложной работы реле частоты в переходном режиме назначается небольшая выдержка времени 0,1-0,2 с.
Вторая категория АЧР-ll с единой уставкой по частоте 48,5 Гц для всех очередей этой категории и различными уставками по времени предназначена для “вытягивания” частоты после действия АЧР-I до уровня 49,5-50,0 Гц. Минимальная уставка по времени АЧР-ll выбирается равной 10 с. Таким образом, АЧР-ll начинает действовать после того, как все очереди АЧР-1 практически уже сработали. Мощность потребителей, присоединяемых к АЧР-11, ориентировочно назначается по условию Δfц=0,4Δf|. Число очередей АЧР-2 также выбирается большим (например, 10) с задержкой по времени между смежными очередями в Δ t=(2-3)c. Таким образом, и АЧР-2 производит разгрузку мелкими порциями, обеспечивая подъем частоты за счет дальнейшего отключения потребителей. После действия АЧР-2 частота будет поднята, по крайне мере, до уровня 48,3 Гц. При этом значении частоты автоматика прекратит свое действие.
На рис. 16 показан процесс снижения частоты при дефиците генерации в системе ΔΡ (кривая 4) и стабилизация частоты за счет действия АЧР. Для построения графика снижения частоты при действии АЧР-I принята характеристика 2, соответствующая числу очередей n=оо. В таком случае построение переходного процесса предельно упрощается - начиная с уставки f1, частота снижается по экспоненциальному закону с установившимся значением отклонения и постоянной времени
(кривая 5).
До начала действия АЧР-2 устанавливается выдержка времени в 10 с. С этого момента начинается повышение частоты. На рисунке 16 показаны два предельных варианта подъема частоты действием АЧР-ll. По первому варианту предполагается отсутствие какого-либо запаздывания в канале АЧР-ll. В таком случае при срабатывании первой очереди АЧР-ll частота в этот же момент поднимется на некоторое значение f. Через 3 секунды действует следующая очередь и процесс продолжается. Как только частота достигнет значения 48,5 Гц, процесс подъема частоты прекратится, так как последующие очереди АЧР-ll работать не будут. Характер переходного процесса отмечен ступенчатым графиком 6.
Второй вариант предполагает запаздывание в канале АЧР-2, значительно большее, чем выдержка времени Δ t между смежными очередями АЧР-2. Поскольку подъем частоты задерживается, то теперь сработают все очереди АЧР-2, при этом частота может подняться выше 48,5 Гц на неопределенное значение (ступенчатая характеристика 7). Так, например, при
и при срабатывании всех очередей АЧР-2, частота системы будет поднята на 3 Гц (кн= 2). Если после срабатывания АЧР-1 частота установилась на уровне 47,0 Гц, то АЧР-2 вытянет частоту до номинальной 50 Гц. Если подъем начнется с уровня 48,0 Гц, то действие АЧР-2 приведет к завышению частоты до 51 Гц.
Таким образом, несмотря на действие АЧР-2 небольшими порциями и, казалось бы, возможность подъема частоты до заданного уровня, здесь возникает неопределенность в отношении установившегося значения частоты после действия автоматики.
Сделаем общую оценку частотной разгрузки по рассмотренному варианту. Увеличение числа очередей АЧР-I положительно сказывается на процессе разгрузки энергосистемы. Здесь разгрузка производится небольшими порциями, что способствует отключению потребителей на ту величину, которая необходима для прекращения снижения частоты. При этом частота устанавливается в пределе 46,5-48,5 Гц.
Частотная разгрузка АЧР-I и АЧР-ll успешно эксплуатируется в энергосистемах России. Однако, эта автоматика далека от совершенства. И в первую очередь, это касается методической стороны проблемы. Исследования показывают, что уставки по частоте, мощности и времени выбраны на интуитивной основе. Здесь отсутствуют обоснованные рекомендации по назначению этих уставок, расчету переходных процессов и т.д. В этом отношении исследования частотной разгрузки с предельным переходом к бесконечно большому числу ступеней АЧР-I дают возможность настраивать автоматику на оптимальный вариант с минимальным отклонением частоты в аварийных условиях и минимальной длительностью переходного процесса.