Автоматика частотной разгрузки

Обязательная для всех подстанций автоматикачастотной разгрузки наносит ущерб потребителям электроэнергии, поэтому должна обладать свойством адаптации к возникшему дефициту мощности.

Поскольку АЧР релейного действия то возможно лишь дискретное последовательное приближение отключаемой мощности к возникшему ее дефициту. Поэтому она реализуется многими автоматами трех категорий АЧРI, АЧРII и АЧРIII. Наиболее распространена и эффективна первая из них, состоящая из N = 10-20 мгновенно действующих (по мере снижения частоты) автоматов установленных на ПС, с мелкоступенчато (через ∆f = 0,1-0,2 Гц) разнесенными частотами срабатывания их измерительных реле частоты от ∆f_уI1 = 48,5 до f_yIN = 46,5 Гц и скрупулезно рассчитанными с учетом уменьшающегося в функции снижения частоты и по мере отключения потребителей дефицита мощности отключаемыми ими мощностями нагрузки.

Если в течение некоторого времени, начиная с t = 5 с, частота не восстанавливается до близкой к номинальной, т.е. утяжеленный режим ЭЭС продолжается, то приходят в действие (обычно не более пяти автоматов) АЧРII, имеющие одну установленную частоту срабатывания f_yII =49,2 Гц, но различающиеся на ∆t = 5 с выдержки времени, дополнительного отключения потребителей электроэнергии.

Категория автоматов АЧРIII устанавливается на ПС сильно дефицитных частей ЭЭС, в которых возможно весьма быстрое снижение частоты до опасного уровня (45 Гц). Они функционируют по скорости изменения частоты: производная функции изменения частоты является показателем дефицита мощности и вероятной глубины снижения частоты.

В полупроводниковом измерительном реле частоты элементом сравнения логического типа сравнивается по фазе напряжение U_R, пропорциональное, и совпадающее по фазе с током I_Rв резонансном RLC-контуре и входное напряжение U_f. В реле установлены два таких контура с переключаемыми витками реакторов, изменяющими частоту срабатывания реле. Первый контур относится к минимальному, а второй к максимальному измерительным реле частоты, используемым в устройствах АЧР и ЧАПВ соответственно.

Срабатывание реле происходит при совпадении по фазе указанных напряжений, т.е. в условиях резонанса напряжений в RLC-контуре, и реле остаются в состоянии после срабатывания: минимальное при опережающем (при частоте, меньшой резонансной, преобладает емкостное сопротивление), а максимальное при отстающем по фазе от входного U_fнапряжении U_R. Поэтому снижение установленной частоты срабатывания достигается увеличением числа витков и индуктивного сопротивления реактора, а повышение – уменьшением числа витков переключателями (см. КL1, КL2 на рис. 12.4) в цепях ответвлений от обмоток реакторов.

На рис. 12.4 приведена функциональная схема известного релейно-контактного совмещенного автомата АЧРI и АЧРII с одним минимальным измерительным реле частоты KF. В нормальном режиме работы реле KF настроено на установленную частоту срабатывания АЧРII, равную, как указывалось, f_уII = 49,2 Гц: сигналом логической единицы с инверсного выхода Q= 1 статического триггера ST1 возбуждено герконовое реле KL2, его контакт в цепи реактора L резонансного контура реле KF замкнут.

В утяжеленном режиме после снижения частоты до f = f_yII реле KF срабатывает и дискретным выходным сигналом (логической единицей), проходящей через элемент DX (ЗАПРЕТ), поскольку на его нижнем инверсном входе логический нуль, переводит триггер ST1в состояние запоминания срабатывания реле KF.Логической единицей на прямом выходе Q = 1 триггер возбуждает герконовое реле KL1, a логическим нулем инверсного выхода Q = 0 обесточивает обмотку геркона KL2. замыкающим контактом геркон KL1 дискретно увеличивает индуктивность реактора L и тем самым уменьшает установленную частоту срабатывания реле KF до, например, f_yI1 = 48,5 Гц. Реле частоты возвращается. Триггер ST1 логической единицей Q = 1 запускает элемент времени DT1 с установленным временем разрешения действия автомата АЧРI и единицей на нижнем входе элемента DX1 (И) подготавливает цепь его действия на отключение. Если частота успевает снизиться до f = f_yII за указанное время, то реле частоты KF, срабатывая, через элемент DX1 и элемент DT небольшой задержки (t_з < 0,1 с) производит отключение потребителей электроэнергии, относящихся к AЧРI.

Если же частота не снижается до указанной, элемент времениDT1 логической единицей, поступающей на вход считывания R триггера ST1, возвращает его в исходное состояние, вновь возбуждается геркон КL2, а обмотка геркона KL1обесточивается. При этом по цепи положительной обратной связи, реализуемой триггером ST2,после поступления на его вход записи S логической единицы элемент DT1 по входу ИЛИ самоудерживается в состоянии после срабатывания, запрещая через инверсный вход элемента DX воздействие на триггер срабатывающего , вследствие восстановления переключающими контактами KL1, KL2 (снова замыкается KL2) частоты срабатывания до f_yII реле частоты KF.

Измерительные реле частоты через элемент DX2 (И), на верхнем входе которого единица Q = 1 с инверсного выхода ST1, запускает элемент времени DT2 действия на отключение автомата АЧРII; логическим нулем Q = 0 на прямом выходе ST1, поступающим на нижний вход DX1, не разрешается прохождение сигнала от реле KF в цепь отключения АЧРI.

Если за относительно большое время действия DT2 (не менее 5 с), частота восстанавливается до f > f_yII, то измерительное реле частоты возвращается и логическим нулем на нижнем входе DX2, а через инвертор DU логической единицей на входе считывания R триггера ST2 возвращает элементы времени DT2 и DTI в исходное состояние. Триггер DT1 выдает логическую единицу на инверсном выходе Q = 1, т.е. удерживает возбужденным геркон KL2 и установленную частоту сраба­тывания реле KF равной f_yII,что и должно быть в нормальном режиме работы при нормальной частоте. Аналогично функционирует и известное релейно-контактное устройство с одним измерительным реле частоты, выполняющее функции автоматов АЧР и ЧАПВ.