Введение
Современные электроэнергетические системы характеризуются высокой сложностью, разветвлённой структурой и жёсткими требованиями к надёжности электроснабжения. Энергоузлы, объединяющие источники генерации, распределительные устройства и нагрузки, являются ключевыми элементами энергосистем различного масштаба. Усложнение режимов работы и рост установленной мощности повышают вероятность возникновения аварийных и предаварийных ситуаций, способных привести к значительным экономическим потерям.
Для предотвращения развития аварий в энергосистемах широко применяются устройства противоаварийной автоматики, предназначенные для автоматического выявления опасных режимов и формирования управляющих воздействий, направленных на сохранение устойчивости и работоспособности энергоузлов. Требования к структуре, функциям и надёжности противоаварийной автоматики регламентируются действующими нормативными документами Российской Федерации [1, 3].
Особое место в структуре противоаварийной автоматики занимают пусковые органы, формирующие сигналы о необходимости перехода к аварийному циклу управления. Среди них выделяются особые пусковые органы, предназначенные для выявления наиболее критических и специфических режимов работы. Ошибки при обработке их сигналов могут приводить как к несрабатыванию автоматики при реальной угрозе, так и к ложным отключениям оборудования, что недопустимо для энергоузлов с ответственными потребителями [1].
Целью статьи является анализ принципов обработки сигналов особого пускового органа устройством противоаварийной автоматики энергоузла и выявление факторов, влияющих на надёжность и селективность его работы.
1. Роль особого пускового органа в структуре УПАЭ
Устройство противоаварийной автоматики энергоузла представляет собой программно-аппаратный комплекс, реализующий селективное автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистемы. Центральным элементом перехода от доаварийного режима к аварийному циклу является пусковой орган.
Особый пусковой орган отличается от классических защит тем, что реагирует на критические комбинации параметров режима и их динамику, а не на превышение одного параметра. Применение многокритериальных пусковых органов соответствует современным требованиям к противоаварийной автоматике энергосистем и направлено на повышение устойчивости энергосистемы в аварийных режимах [1].
2. Источники входной информации особого пускового органа
Входная информация особого пускового органа формируется на основе телеизмерений, телесигналов, а также сигналов от внешних устройств релейной защиты и автоматики. Разнородность входных данных требует их предварительной обработки и согласования.
Телеизмерения характеризуют режим работы энергоузла и вводятся как через аналоговые измерительные каналы, так и в цифровом виде. Телесигналы отражают состояние оборудования и схемы сети. Требования к достоверности входной информации, резервированию каналов и устойчивости работы устройств автоматики при отказах отдельных элементов регламентированы нормативными документами в области релейной защиты и противоаварийного управления [2, 3].
3. Предварительная обработка сигналов
Предварительная обработка сигналов особого пускового органа направлена на исключение влияния помех, переходных процессов и недостоверных измерений. Она включает фильтрацию, временные выдержки и контроль достоверности каналов ввода.
Контроль исправности измерительных каналов и использование выдержек времени позволяют снизить вероятность ложных срабатываний и обеспечить выполнение требований к надёжности противоаварийной автоматики [1, 2].
4. Логические и временные алгоритмы обработки
Логическая обработка сигналов особого пускового органа основана на анализе совокупности условий, определяющих факт наступления аварийного режима. Использование логических комбинаций параметров позволяет повысить селективность противоаварийной автоматики и исключить необоснованные управляющие воздействия.
Временные алгоритмы учитывают длительность существования опасного режима и скорость изменения параметров, что позволяет отличать устойчивые аварийные режимы от кратковременных возмущений. Применение таких алгоритмов соответствует нормативным требованиям к функционированию устройств противоаварийной автоматики и ЛАПНУ [1, 2].
5. Обработка особого пускового органа в режимах ЦСПА и ЛАПНУ
УПАЭ может функционировать в составе централизованной системы противоаварийной автоматики. В режиме ЦСПА при поступлении сигналов пусковых органов осуществляется выдача управляющих воздействий по таблицам управляющих воздействий ЦСПА в пределах интервала квазиодновременности, после чего устройство переходит в состояние мёртвой зоны.
По окончании мёртвой зоны УПАЭ работает в режиме локальной автоматики предотвращения нарушения устойчивости, используя таблицы управляющих воздействий ЛАПНУ. После завершения аварийного цикла и перерасчёта управляющих воздействий устройство возвращается в режим ЦСПА, что соответствует нормативным принципам организации централизованного и локального противоаварийного управления [1–3].
В отличие от других пусковых органов, особый ПО всегда обрабатывается по таблицам управляющих воздействий ЛАПНУ, независимо от текущего режима работы УПАЭ. Это обусловлено тем, что особый пусковой орган предназначен для выявления наиболее критических и специфических режимов, требующих гарантированного и однозначного реагирования.
При поступлении сигнала особого пускового органа УПАЭ немедленно реализует управляющие воздействия, предусмотренные в ТУВ ЛАПНУ, и после этого автоматически переводится в режим работы ЦСПА. Такой механизм позволяет, с одной стороны, обеспечить мгновенное локальное противоаварийное воздействие, а с другой — инициировать централизованный перерасчёт управляющих воздействий для последующих этапов управления, что обеспечивает гарантированное быстродействие и надёжность управления в наиболее критических режимах [1].
6. Надёжность и отказоустойчивость
Для обеспечения отказоустойчивости в УПАЭ применяются резервирование, взаимный контроль полукомплектов и средства диагностики. Эти меры позволяют сохранять корректность работы противоаварийной автоматики при частичных отказах и соответствуют требованиям нормативных документов [2, 3].
Заключение
В статье выполнен анализ обработки сигналов особого пускового органа устройством противоаварийной автоматики энергоузла. Показано, что особый пусковой орган является ключевым элементом выявления наиболее опасных аварийных режимов и инициирования противоаварийных управляющих воздействий.
Установлено, что надёжность и селективность работы УПАЭ обеспечиваются за счёт многоэтапной обработки входной информации и использования логико-временных алгоритмов. Рассмотренные принципы функционирования устройства соответствуют действующим нормативным требованиям в области автоматического противоаварийного управления режимами энергосистем [1, 2].
Литература:
- ГОСТ 34045–2023. «Электроэнергетические системы. Оперативно-диспетчерское управление. Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Противоаварийная автоматика энергосистем. Нормы и требования».
- ГОСТ Р 55105–2019. «Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Оперативно-диспетчерское управление. Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Противоаварийная автоматика энергосистем. Нормы и требования».
- ГОСТ Р 59979–2022. «Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Релейная защита и автоматика. Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Устройства локальной автоматики предотвращения нарушения устойчивости. Нормы и требования».
