РАО “ЕЭС России”
Главный Вычислительный Центр Энергетики Северо-Западный филиал
Г.М.Павлов, А.Г.Меркурьев
АВАРИЙНАЯ ЧАСТОТНАЯ РАЗГРУЗКА ЭНЕРГОСИСТЕМ
Учебное пособие
Санкт-Петербург
1998
Учебное пособие предназначено для слушателей групп повышения квалификации по курсу “Релейная защита электроэнергетических систем”.
Материал пособия может быть использован в практической работе специалистами по релейной защите и автоматизации энергосистем, а также при обучении студентов электроэнергетических специальностей ВУЗов.
Учебное пособие рассмотрено и одобрено на заседании кафедры “Релейная защита и автоматика”.
Научный редактор д.т.н., проф. Г.В.Меркурьев
НАЗНАЧЕНИЕ АЧР
Установившийся режим энергосистемы характеризуется балансом мощностей: суммарная мощность генерации равна нагрузке энергосистемы, включая потери в сети РГ=РН. В нормальном режиме этот баланс сохраняется при номинальной частоте 50 Гц. При нарушении баланса мощностей происходит изменение частоты системы. Нарушение баланса мощностей может происходить как за счет изменения нагрузки системы, так и за счет изменения генерации. Величина нагрузки системы все время меняется. Это происходит из-за изменения мощности отдельных потребителей, так и их подключения и отключения.
Мощность отдельных потребителей невелика в сравнении с мощностью современных крупных энергосистем. Поэтому изменение мощности отдельных потребителей и даже их полное отключение или включение не приводит к заметному нарушению баланса мощностей в энергосистеме.
При небольшом рассогласовании мощностей отклонение частоты энергосистемы получается незначительным и с этим справляются регулирующие станции системы.
Нарушение баланса мощностей за счет изменения генерируемой мощности может быть более значительным. При аварийном отключении одного генератора, и тем более целой станции, дефицит мощности может быть очень большим, а следовательно, и снижение частоты более заметным. В этом случае регулирующая станция также придет в действие и будет стремиться поддержать частоту системы. Однако дефицит мощности может быть больше вращающегося резерва, и частота будет продолжать снижаться.
По мере объединения энергетических систем их суммарная мощность становится настолько значительной, что даже отключение крупного генератора не приводит к резкому дефициту мощности и глубокому снижению частоты всего объединения. В объединенных энергосистемах вероятность общего, охватывающего все объединение, глубокого снижения частоты уменьшается. В то же время с увеличением числа узлов и районов, получающих значительную часть энергии по линиям связи из энергообъединения, повышается вероятность возникновения больших местных дефицитов мощности при аварийном отделении этих узлов и районов.
Таким образом, как в изолированно работающих энергосистемах, так и в отделившихся районах крупного энергообъединения возможны значительные аварийные дефициты мощности. Поскольку при аварийном отключении выделившийся район можно рассматривать как отдельную энергосистему, то в дальнейшем изложении мы рассмотрим аварийное снижение частоты в изолированно работающей энергосистеме.
Снижение частоты происходит не беспредельно. С изменением частоты потребление уменьшается, так что при некотором значении частоты баланс мощностей снова восстанавливается. Отклонение часто зависит в первую очередь от величины рассогласования баланса мощностей и наличия вращающегося резерва. При неблагоприятных условиях отклонение частоты может быть большим и недопустимым как с точки зрения потребителей, так и самой энергосистемы. В [1] указана граница допустимого аварийного отклонения частоты в энергосистеме. Она зависит от величины и длительности отклонения частоты (рис. 1).
Поскольку длительная работа с пониженной частотой не допустима и восстановление частоты не может быть получено за счет нормальных средств регулирования частоты, то в этом случае приходится прибегать к
аварийному мероприятию - автоматической аварийной разгрузке по частоте (АЧР). Аварийная частотная разгрузка является вынужденным мероприятием по отключению ряда потребителей с целью поддержания частоты энергосистемы близкой к номинальной.
В энергосистемах России применяют частотную разгрузку, состоящую из двух категорий - АЧР-I и АЧР-ll. Выбор уставок по частоте и времени, а также выбор величины мощности потребителей, присоединенных к очередям АЧР, рекомендовано производить в соответствии с [1].
Исследования показывают, что настройка очередей АЧР-I и АЧР-2 выбрана, в основном, на интуитивной основе без учета динамики работы частотной разгрузки. Возможно скорректировать настройку АЧР с целью уменьшения аварийного отклонения частоты и сокращения длительности ее восстановления. Изучению этой проблемы и посвящена настоящая работа.
