Организация управления системой электроснабжения

Система управления в энергетике характеризуется следующими факторами:

- усиление концентрации и централизации функций управления;

- информационная перегруженность системы управления;

- противоречие между высоким уровнем механизации и автоматизации основных производственных процессов и низким уровнем механизации и автоматизации управленческого труда.

Отсюда возникает задача совершенствования системы управления в энергетике, которая решается путем создания автоматизированных систем управления (АСУ) и автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУТП). Они представляют собой комплексы программных и технических средств, предназначенных для автоматизированного управления технологическим процессом выработки, распределения и потребления электроэнергии. Учитывая протяженность энергосистем, эти системы невозможно реализовать без широкого применения телемеханизации, то есть сбора большого количества информации от удалённых объектов и передачи управляющих сигналов на эти объекты.

Телемеханизацию и автоматизацию целесообразно осуществлять комплексно для управления всеми видами энергохозяйства предприятия: электроснабжением, газоснабжением, теплоснабжением, водоснабжением, а также для управления освещением территории.

Телемеханизацию следует применять в случаях, когда она часто и эффективно используется и дает возможность существенно улучшить ведение режима электроснабжения, ускорить ликвидацию аварий и других нарушений, установить контроль за поддержанием нормальных электрических параметров (уровень напряжения, нагрузки и т. д.), уменьшить обслуживающий персонал.
В объем телемеханизации входят телеуправление, телесигнализация и телеизмерение.

Телеуправление (ТУ) обычно предусматривается только для тех элементов электроснабжения, которые необходимы для быстрого восстановления режима или для переключений, например для управления выключателями на питающих линиях и линиях связи между подстанциями при отсутствии АВР или при необходимости частых оперативных переключений выключателями понизительных трансформаторов и т. п.

Основу АСУТП составляет программно-технический комплекс (ПТК), работающий в режиме реального времени. В составе АСУТП он выполняет:

- наглядное отображение полученной информации,

- подготовку и передачу информации серверу баз данных,

- контроль функционирования промышленных контроллеров.

Вопросы построения систем диспетчерского управления и основные понятия информационной техники (несущий процесс, виды модуляции и т. п.) достаточно подробно освещены в п. 1.6.8 конспекта УМК «Электроэнергетика. Часть 2».

Сегодня на смену традиционным релейным защитам на электромеханической элементной базе всё активнее приходят современные цифровые устройства, сочетающие в себе функции защиты, автоматики, управления и сигнализации. Использование цифровых терминалов дает возможность повысить чувствительность защит и значительно уменьшить время их срабатывания, что в совокупности с высокой надежностью позволяет существенно снизить величину ущерба от перерывов в электроснабжении.

Кроме того, появляется возможность построения автоматизированной системы управления технологическим процессом подстанций на базе этих терминалов и интегрирования ее с АСУ ТП верхнего уровня. На основании этого можно говорить о перспективности перехода к использованию цифровых терминалов в качестве основных устройств релейной защиты и автоматики электрических сетей.

Однако не все так радужно на горизонте цифровых устройств релейной защиты и автоматики. Обратимся, в частности, к фактору надежности защиты. Исследования, выполненные отделом Israel Electric Corporation, привели к выводу о том, что надежность микропроцессорных реле ниже, чем электромеханических и полупроводниковых статических реле. Компоненты микропроцессорных реле выходят из строя чаще, чем элементы реле других видов. При этом отмечается, что имеющийся в сложных микропроцессорных реле внутренний мониторинг исправности не спасает дело, так как, во-первых, это мониторинг только основных режимов крупных функциональных блоков, а не исправности элементов, а во-вторых, информация о выходе из строя какого-то блока реле поступает к персоналу уже после того, как состоялся отказ реле. То есть наличие такой внутренней самодиагностики не увеличивает надежность реле.

У цифровых защит есть и другие недостатки. Но дело не в этом. Главное для студента получить базовые знания в области релейной защиты и автоматики, а затем, став специалистом, самому определять направление развития этой области электроэнергетики.

Термин	Что обозначает
Автоматическое включение резервного питания (АВР)	Устройство для восстановления электроснабжения потребителей путем автоматического включения резервного источника питания при отключении рабочего источника питания
Автоматическое повторное включение (АПВ)	Автоматическое включение аварийно отключившегося элемента электрической сети
Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП)	Комплекс программных и технических средств, предназначенных для автоматизированного управления технологическим процессом выработки, распределения и потребления электроэнергии.
Автоматическая частотная разгрузка (АЧР)	Автоматическое устройство, которое отключает часть нагрузки энергосистемы в случае снижения частоты ниже допустимого уровня
Времятоковая характеристика защиты	Зависимость времени срабатывания аппарата защиты от значения тока, протекающего через его измерительный элемент
Дистанционная защита	Защита, основанная на дистанционном принципе, суть которого состоит в измерении сопротивления до точки КЗ.
Коэффициент чувствительности защиты	Отношение минимального тока КЗ к току срабатывания защиты
Лавина частоты	Процесс непрерывного снижения частоты, возникающий при снижении частоты до некоторого критического значения
Максимальная токовая защита (МТЗ)	Защита, действие которой связано с повышением значения силы тока защищаемом участке электрической сети. Селективность защиты определяется уставкой по времени
Микропроцессор	Устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических и операций управления, записанных в машинном коде, реализованное в виде одной микросхемы или комплекта из нескольких специализированных микросхем
Направленная токовая защита	Защита, применяемая на линиях с двухсторонним питанием и в кольцевых сетях. Имеет орган направления мощности, который разрешает действие защиты при определенном направлении мощности КЗ.
Поперечная дифференциальная защита	Быстродействующая, абсолютно селективная защита, основанная на сравнении токов на разных линиях, отходящих от одного источника
Продольная дифференциальная защита	Быстродействующая (без выдержки времени), абсолютно селективная защита, основанная на сравнении токов на разных концах защищаемого участка электрической сети
Простое замыкание на землю	Замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью
Релейная защита (РЗ)	Совокупность устройств, осуществляющих непрерывный контроль за состоянием элементов электроэнергетической системы и реагирующих на возникновение повреждений и ненормальных режимов.
Селективность защиты	Способность релейной защиты выявлять место повреждения и отключать только место повреждения ближайшими к нему выключателями.
Ступень селективности защиты	Выдержка времени, определяемая временем действия защиты
Токовая защита	Вид релейной защиты, действие которой связано с повышением силы тока в защищаемой цепи
Токовая защита нулевой последовательности	Защита, реагирующая на токи нулевой последовательности, возникающие при однофазных замыканиях на землю
Токовая отсечка (ТО)	Защита, действие которой связано с повышением значения силы тока защищаемом участке электрической сети. Селективность защиты определяется уставкой по току. Является первой ступенью токовой защиты и работает без выдержки времени
Чувствительность защиты	Способность защиты реагировать на возможные повреждения в минимальных режимах работы системы электроснабжения, когда изменение воздействующей величины минимально