М. А. Беркович, В. А. Гладышев, В. А. Семенов. Автоматика энергосистем, 1991

М. А. Беркович, В. А. Гладышев, В. А. Семенов. Автоматика энергосистем. Учебник для техникумов, 1991
Автоматика энергосистем
Учебник для техникумов
Издание 3-е переработанное и дополненное
Авторы: М. А. Беркович, В. А. Гладышев, В. А. Семенов
Издательство: М.: Энергоатомиздат, 1991




Приведены сведения об устройствах автоматического управления и регулирования в энергосистемах. Рассмотрены вопросы автоматического регулирования возбуждения синхронных машин и включения их на параллельную работу. Описаны устройства АПВ, ABP, противоаварийной автоматики. Второе издание вышло в 1985 году. В третьем издании описаны новые устройства автоматики, основанные на применении управляющих мини- и микроЭВМ.
Для учащихся техникумов по специальности «Эксплуатация электрооборудования и средств автоматизации энергосистем».
Энергетическая программа СССР на длительную перспективу предусматривает дальнейшее развитие Единой энергосистемы (ЕЭС) СССР.
Ввод в эксплуатацию линий электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения, электростанций большой мощности, интенсивное развитие основных и распределительных сетей чрезвычайно усложнили проблему управлений нормальными и аварийными режимами. Нормальная работа энергосистем, предотвращение развития аварийных ситуаций обеспечиваются различными устройствами автоматики, эффективность и правильное функционирование которых определяют надежность работы энергосистем.
Книга является учебником по автоматике энергосистем для средних специальных учебных заведений электроэнергетического профиля.
Объем и содержание книги соответствуют программе курса «Автоматика энергосистем», читаемого по специальности «Эксплуатация электрооборудования и средств автоматизации энергосистем».
Основное отличие третьего издания от предыдущего состоит в том, что в нем наряду с традиционными устройствами автоматики, получившими широкое распространение в энергосистемах, описаны системы и устройства автоматического управления, базирующиеся на современных средствах вычислительной техники.
Под автоматизацией энергосистем понимается внедрение устройств и систем, осуществляющих автоматическое управление схемой и режимами (процессами производства, передачи и распределения электроэнергии) энергосистем в нормальных и аварийных условиях. Автоматизация энергосистем обеспечивает нормальное функционирование элементов энергосистемы, надежную и экономичную работу энергосистемы в целом, требуемое качество электроэнергии.
Основная особенность энергетики, отличающая ее от других отраслей промышленности, состоит в том, что в каждый момент времени выработка мощности должна строго соответствовать ее потреблению. 
Поэтому при увеличении или уменьшении потребления мощности должна немедленно увеличиваться или уменьшаться ее выработка на электростанциях. Нарушение нормального режима работы одного из элементов может отразиться на работе многих элементов энергосистемы и привести к нарушению всего производственного процесса. Другая, не менее важная особенность состоит в том, что электрические процессы при нарушении нормального режима протекают так быстро, что оперативный персонал электростанций и подстанций не успевает вмешаться в протекание процесса и предотвратить его развитие. Эти особенности энергетики определили необходимость широкой автоматизации энергосистем.
Все устройства автоматики можно разделить на две большие группы: устройства технологической и системной автоматики. Технологическая автоматика является местной автоматикой, выполняющей функции управления локальными процессами на энергообъекте и поддержания на заданном уровне или регулирования по определенному закону местных параметров, на оказывая существенного влияния на режим энергосистемы в целом.
Системная автоматика осуществляет функции управления, оказывающие существенное влияние на режим работы всей энергосистемы или ее значительной части. По функциональному назначению системная автоматика разделяется на автоматику управления в нормальных режимах и автоматику управления в аварийных режимах.
К автоматике управления в нормальных режимах относятся устройства автоматического регулирования частоты и активной мощности (АРЧМ), автоматического регулирования напряжения на шинах электростанций и подстанций и др. С помощью устройств автоматики управления в нормальных режимах обеспечиваются установленное качество электроэнергии по частоте и напряжению, повышение экономичности работы и запаса устойчивости параллельной работы.
К автоматике управления в аварийных режимах относятся наряду с устройствами релейной защиты (рассматриваемыми в другом курсе) также сетевая автоматика, осуществляющая включение резерва, повторное включение элементов оборудования (линий трансформаторов, шин), форсировку возбуждения синхронных машин, и противоаварийная автоматика. С помощью противоаварийной автоматики осуществляются разгрузка линий электропередачи для предотвращения нарушения устойчивости параллельной работы, прекращение асинхронного режима делением энергосистем, отключение для предотвращения развития аварии части потребителей по факту недопустимо низкой частоты или напряжения, ликвидация кратковременных повышений частоты и напряжения, представляющих опасность для оборудования.
Все устройства автоматики независимо от выполняемых функций можно разделить также на две группы: устройства автоматического управления и устройства автоматического регулирования.
Настоящая книга посвящена рассмотрению главным образом устройств системной автоматики, имеющих массовое применение, и некоторых устройств технологической автоматики. Основное внимание в книге обращено на рассмотрение физической сущности явлений, происходящих в энергосистемах, а также принципов действия и схем современных устройств автоматики.

Рисунок 1. Структурная схема системы автоматического управления

Рисунок 1. Структурная схема системы автоматического управления

Под автоматическим управлением понимается выполнение устройством автоматики действий по заданной программе при возникновении внешних возмущающих воздействий. Внешними возмущающими воздействиями являются изменение схем или параметров режима объекта управления, а также команды персонала на пуск устройства автоматики и др. Устройства автоматического управления перестают действовать после выполнения программы или после исчезновения возмущающего воздействия.
Устройства автоматического управления независимо от назначения характеризуются одинаковым принципом построения. Основными элементами устройства управления являются измерительный (пусковой) орган, программное устройство, усилитель-преобразователь, исполнительный орган.
При возникновении возмущающего воздействия измерительный (пусковой) орган определяет значение этого воздействия и при достижении возмущающим воздействием значения, равного уставке измерительного (пускового) органа, осуществляет пуск устройства. При этом устройство начинает действовать по заданной программе, которая характеризуется назначением устройства, видом возмущающего и управляющего воздействий. Программное устройство вырабатывает сигнал управляющего воздействия, при этом уровень сигнала зависит от интенсивности возмущающего воздействия. Однако в ряде случаев мощность этого сигнала недостаточна дня изменения режима работы объекта управления. Поэтому устройство управления содержит усилитель сигнала программного устройства. Одновременно усилитель преобразует сигнал таким образом, чтобы он был удобен для воздействия на объект.
Исполнительный орган осуществляет воздействие на объект управления.
Примером устройства автоматического управления, действующего по факту возмущения, является устройство автоматической частотной разгрузки (АЧР). Измерительным (пусковым) органом этого устройства, фиксирующим глубокое снижение частоты в энергосистеме, является реле частоты. В качестве усилительного и исполнительного органа используются промежуточные реле, действующие на отключение линейных, трансформаторных, секционных и других выключателей, через которые осуществляется питание нагрузки.
Устройство управления, действующее по факту изменения положения внешнего устройства или по команде персонала, имеет аналогичную структуру. Примером такого устройства управления может служить устройство автоматического включения синхронных генераторов.
Системы автоматического управления в большинстве случаев являются системами разомкнутого типа: все элементы системы действуют в одном направлении, обратное воздействие элементов друг на друга отсутствует.

Рисунок 2. Структурная схема системы автоматического регулирования по отклонению регулируемой величины

Рисунок 2. Структурная схема системы автоматического регулирования по отклонению регулируемой величины

Под автоматическим регулированием понимается непрерывный процесс поддержания какой-либо регулируемой величины на неизменном уровне или процесс изменения этой величины по заранее заданному закону при любых возмущающих воздействиях. Устройства, выполняющие указанную функцию, называются автоматическими регуляторами.
Регулируемой величиной называется физический параметр, который следует поддерживать неизменным или менять по определенному закону. Такими параметрами в энергосистемах являются напряжение, частота, активная и реактивная мощности.
Системы автоматического регулирования содержат те же элементы, что и системы автоматического управления.
В зависимости от принципа регулирования все регуляторы можно разделить на два класса: регуляторы, использующие принцип регулирования по возмущению, и регуляторы, использующие принцип регулирования по отклонению регулируемой величины от заданного значения. Имеются комбинированные системы регулирования, использующие оба принципа.
Принцип регулирования по возмущению состоит в том, что измерительный орган регулятора реагирует на изменение одного или нескольких возмущающих воздействий, оказывающих наиболее существенное влияние на регулируемую величину. При возникновении такого возмущения измерительный орган через остальные элементы регулятора оказывает воздействие на объект регулирования таким образом, чтобы регулируемая величина имела заданное значение, причем регулирующее воздействие тем больше, чем больше возмущающее воздействие.
Примером регулятора по возмущению является устройство компаундирования синхронных генераторов, которое осуществляет регулирование возбуждения генератора в зависимости от тока статора.
Принцип регулирования по отклонению регулируемой величины от заданного значения состоит в том, что измерительный орган регулятора сравнивает действительное значение регулируемой величины у с заданным значением.
При наличии рассогласования измерительный орган вырабатывает сигнал регулирующего воздействия, который стремится восстановить регулируемую величину. При этом знак регулирующего воздействия должен быть противоположен знаку отклонения регулируемой величины
Величина и знак отклонения определяют интенсивность и направление процесса регулирования.
Для обеспечения непрерывности регулирования необходимо, чтобы на вход измерительного органа непрерывно подавался сигнал, пропорциональный регулируемой величине, т.е. должна существовать связь выхода системы регулирования с ее входом. Эта связь получила название главной (или основной) обратной связи. Наличие главной обратной связи является характерной особенностью регуляторов, работающих на принципе выявления отклонения регулируемой величины.
Таким образом, по своей структуре системы регулирования по отклонению являются автоматическими системами замкнутого типа.
Кроме главной обратной связи регуляторы содержат дополнительные (внутренние) обратные связи. Дополнительные обратные связи связывают выход какого-либо звена регулятора с его входом или входом любого предыдущего звена. Эти связи корректируют значение регулирующего воздействия и тем самым изменяют характер регулирования.
Существуют положительные (ПОС) и отрицательные (ООС) обратные связи.
Положительная обратная связь характеризуется тем, что сигнал этой связи совпадает по знаку с основным сигналом, поступающим на вход звена, охваченного этой связью. Действие положительной обратной связи приводит к увеличению коэффициента усиления основного звена. Это свойство ПОС используется в усилителях для получения больших значений коэффициентов усиления. Кроме того, положительные обратные связи используется для придания процессу регулирования требуемого характера.
Отрицательная обратная связь создает дополнительное регулирующее воздействие, противоположное по знаку основному регулирующему воздействию. Отрицательная обратная связь способствует стабилизации процесса регулирования, уменьшает величину перерегулирования при необходимости может полностью исключить перерегулирование.
Орган отрицательной обратной связи также позволяет придавать процессу регулирования требуемый характер.

Содержание

Предисловие
Введение
Глава первая. Общие сведения по автоматике
1.1. Основные понятия и определения теории автоматического управления и регулирования
1.2. Характеристики регулирования
Глава вторая. Автоматическое повторное включение (АПВ)
2.1. Назначение АПВ
2.2. Классификация устройств АПВ. Основные требования к схемам АПВ
2.3. Устройство АПВ однократного действия
2.4. Особенности выполнения схем АПВ на телемеханизированных подстанциях
2.5. Особенности выполнения схем АПВ на воздушных выключателях
2.6. Выбор уставок схем однократных АПВ для линий с односторонним питанием
2.7. Ускорение действия релейной защиты при АПВ
2.8. Выполнение схем АПВ на переменном оперативном токе
2.9. Двукратное АПВ
2.10. Трехфазное АПВ на линиях с двусторонним питанием
2.11. Однофазное автоматическое повторное включение (ОАПВ)
2.12. Автоматическое повторное включение шин
Глава третья. Автоматическое включение резерва (АВР)
3.1. Назначение АВР
3.2. Основные требования к схемам АВР
3.3. Автоматическое включение резерва на подстанциях
3.4. Пусковые органы минимального напряжения
3.5. Автоматическое включение резервных трансформаторов на электростанциях
3.6. Сетевые АВР
3.7. Расчет уставок АВР
Глава четвертая. Автоматическое регулирование напряжения в электрических сетях
4.1. Назначение регулирования напряжения
4.2. Автоматический регулятор напряжения трансформаторов
4.3. Управление батареями конденсаторов
Глава пятая. Интегрированные системы управления подстанциями
5.1. Общие сведения
5.2. Интегрированные системы оперативного и автоматического управления
5.3. Интегрированная система управления подстанцией, реализующая наряду с функциями оперативного и автоматического управления функции релейной защиты
Глава шестая. Автоматическое включение синхронных генераторов на параллельную работу
6.1. Способы синхронизации
6.2 Устройства автоматического включения генераторов на параллельную работу
Глава седьмая. Автоматическое регулирование возбуждения синхронных машин
7.1. Общие сведения о системах возбуждения
7.2. Назначение и виды автоматического регулирования возбуждения (АРВ)
7.3. Релейные устройства быстродействующей форсировки возбуждения (УБФ) и расфорсировки
7.4. Компаундирование возбуждения генераторов
7.5. Электромагнитный корректор напряжения
7.6. Автоматические регуляторы возбуждения с компаундированием и электромагнитным корректором напряжения
7.7. Устройство автоматического регулирования и форсировки возбуждения для генераторов с высокочастотными возбудителями
7.8. Автоматические регуляторы возбуждения сильного действия
7.9. Автоматическое регулирование напряжения на шинах электростанций
Глава восьмая. Автоматическое регулирование частоты и активной мощности
8.1. Общие сведения
8.2. Первичные регуляторы частоты вращения турбин
8.3. Характеристики регулирования частоты вращения турбин и электрической частоты сети
8.4. Способы регулирования частоты в энергосистеме
8.5. Автоматическое регулирование перетоков мощности
8.6. Комплексное регулирование частоты и перетоков мощности
8.7. Микропроцессорный регулятор активной мощности энергоблока
Глава девятая. Автоматическая частотная разгрузка (АЧР)
9.1. Назначение и основные принципы выполнения АЧР
9.2. Предотвращение ложных отключений потребителей при кратковременных снижениях частоты в энергосистеме
9.3. Автоматическое повторное включение после АЧР
9.4. Схемы АЧР и ЧАПВ
9.5. Отделение собственного расхода тепловых электростанций при снижении частоты в энергосистеме
9.6. Дополнительная местная разгрузка по другим факторам
9.7. Автоматический пуск гидрогенераторов при снижении частоты в энергосистеме
Глава десятая. Противоаварийная автоматика (ПА)
10.1. Назначение и классификация устройств противоаварийной автоматики
10.2. Понятие об устойчивости параллельной работы энергосистем
10.3. Средства повышения статической и динамической устойчивости
10.4. Устройства ПА для предотвращения нарушения устойчивости
10.5 Устройство телепередачи аварийных сигналов автоматики (ТСА)
10.6. Асинхронный режим и устройства автоматической ликвидации асинхронного режима
10 7. Автоматическое ограничение повышения напряжения
Глава одиннадцатая. Применение электронно-вычислительных машин в противоаварийной автоматике
11.1 Общие сведения
11.2. Способы применения ЭВМ в устройстве АДВ
11.3. Структура и характеристика управляющей ЭВМ
11.4. Устройство автоматического запоминания дозировки управляющих воздействий
11.5 Алгоритм автоматической дозировки управляющих воздействий
Список литературы

Файл
Детали
  • Просмотров
  • 350
  • Загрузок
  • 89
  • Версия файла
  • DjVu+OCR
  • Размер файла
  • 5.93 Mb
Рейтинг

В этом разделе

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи

Для продолжения необходимо авторизоваться

Забыли пароль?

Регистрация