Приложение А (обязательное). Методика проведения испытаний устройств автоматики ограничения повышения частоты

Приложение А
(обязательное)

Методика
проведения испытаний устройств автоматики ограничения повышения частоты

А.1 Область применения методики

Методика должна применяться при проведении испытаний устройств АОПЧ для проверки их соответствия требованиям настоящего стандарта.

А.2 Этапы подготовки и проведения испытаний устройств АОПЧ

А.2.1 Испытания устройств АОПЧ проводят с использованием тестовой модели энергосистемы (математической модели энергосистемы) и ПАК РВ.

А.2.2 Испытания должны содержать следующие этапы:

- сборка тестовой модели энергосистемы и подготовка COMTRADE-файлов;

- установка в устройстве АОПЧ представленных владельцем устройства параметров настройки устройства АОПЧ для тестовой модели энергосистемы;

- подключение устройства АОПЧ к ПАК РВ;

- проведение испытаний устройства АОПЧ в соответствии с программой испытаний с регистрацией всех опытов;

- анализ результатов испытаний;

- подготовка протокола испытаний с заключением.

А.3 Сборка тестовой модели энергосистемы

А.3.1 Схема тестовой модели энергосистемы

А.3.1.1 Тестовая модель энергосистемы должна быть собрана в соответствии со схемой, приведенной на рисунке А.1.

Рисунок А.1 - Схема тестовой модели энергосистемы для испытаний устройств АОПЧ

А.3.1.2 Схема тестовой модели энергосистемы должна иметь трехфазное исполнение.

А.3.1.3 Схема тестовой модели энергосистемы должна содержать:

- эквивалент энергосистемы большой мощности (ШБМ);

- электростанцию с двумя параллельно работающими синхронными генераторами (Г ₁ и Г ₂);

- два трансформатора (Т ₁ и Т ₂);

- два узла комплексной нагрузки (Н ₁ и Н ₂);

- ЛЭП, представленную моделью воздушной линии напряжением 330 кВ.

А.3.1.4 В тестовой модели энергосистемы необходимо реализовать:

- АРВ генераторов;

- автоматические регуляторы скорости турбины;

- модели, реализующие КЗ различного вида;

- устройства, моделирующие действия релейной защиты и АПВ;

- систему контроля и регистрации параметров электроэнергетического режима.

А.3.1.5 Тестовая модель энергосистемы должна обеспечивать моделирование электромеханических процессов с точностью по частоте не более 0,01 Гц и точностью по времени не более 1 мс.

А.3.1.6 Параметры ЛЭП, трансформаторов, синхронных генераторов должны соответствовать параметрам, приведенным в таблицах А.1-А.3.

Параметры сопротивлений обратной последовательности ЛЭП должны совпадать с параметрами сопротивлений прямой последовательности.

Параметры сопротивлений нулевой и обратной последовательностей трансформаторов должны совпадать с параметрами сопротивлений прямой последовательности.

Модели нагрузки Н ₁ и Н ₂ должны быть представлены шунтом, состоящим из параллельно включенных активного и реактивного сопротивлений, и двигательной нагрузки равной мощности. Величины мощностей нагрузок в исходном нормальном режиме должны соответствовать значениям, приведенным в таблице А.5. Модели нагрузки Н ₁ и Н ₂ должны обеспечивать изменение величины суммарной мощности нагрузки в диапазоне от 0 до 600 МВт.

А.3.1.7 Тестовая модель энергосистемы должна иметь возможность осуществления переключений (изменения схемы), необходимых для проведения опытов, приведенных в таблице А.6.

А.3.1.8 Модели турбины генераторов Г ₁ и Г ₂ должны быть оснащены устройствами, моделирующим автоматический статический регулятор скорости турбины, со статизмом регулирования по частоте 5 %.

А.3.1.9 Синхронные генераторы Г ₁ и Г ₂ должны быть оснащены моделями быстродействующих тиристорных систем возбуждения и автоматическим регулятором возбуждения (АРВ) сильного действия синхронных генераторов. Настройка АРВ, которыми оснащены синхронные генераторы тестовой модели, должна быть выполнена в соответствии с параметрами, приведенными в таблице А.4.

А.3.1.10 Устройство АОПЧ должно подключаться по цепям напряжения через два трансформатора напряжения (ТН ₁ и ТН ₂) к шинам 20 кВ ЭС.

А.3.1.11 Уставки устройства АОПЧ по частоте (скорости повышения частоты) и времени должны быть заданы следующими:

- первая ступень: уставка по частоте 50,6 Гц с временем срабатывания 1 с;

- вторая ступень: уставка по частоте 52 Гц с временем срабатывания 0,1 с;

- третья ступень (при наличии в устройстве АОПЧ измерительных органов по скорости повышения частоты): уставка по скорости повышения частоты 1 Гц/с с временем срабатывания 0,2 с, которая вводится в работу при повышении частоты сверх 50,6 Гц.

Таблица А.1 - Параметры ЛЭП 330 кВ тестовой модели энергосистемы

Линия	L	R 1Л	Х 1Л	R 0Л	Х 0Л	b Л
	км	Ом	Ом	Ом	Ом	мкСм
ЛЭП	150	5,6	58,5	28,0	146,3	495

Таблица А.2 - Параметры трансформаторов тестовой модели энергосистемы

Трансформатор	S ном	U BH. ном	U НH. ном	R 1т	Х 1т
	МВА	кВ	кВ	Ом	Ом
T 1	400	330	20	0,9	35,8
Т 2	16500	330	10,5	0,1	2,5

Таблица А.3 - Параметры генераторов тестовой модели энергосистемы

Генераторы	Р г. ном	S г. ном	U г. ном	Н	cos	Реактивные сопротивления					T do
						X d	X d'	X d''	X q	X q''
	МВт	МВА	кВ			о.е.	о.е.	о.е.	о.е.	о.е.	с
Г 1	300	352,9	20	2,48	0,85	1,8	0,26	0,173	1,74	0,26	5,9
Г 2	300	352,9	20	2,48	0,85	1,8	0,26	0,173	1,74	0,26	5,9
ШБМ	Энергосистема большой мощности, суммарная генераторная мощность которой составляет 14000 МВт, или ШБМ

Примечание - В таблицах А.1-А.3 использованы следующие обозначения:

L - длина ЛЭП;

R _1Л - активное сопротивление прямой последовательности ЛЭП;

R _0Л - активное сопротивление нулевой последовательности ЛЭП;

Х _1Л - индуктивное сопротивление прямой последовательности ЛЭП;

Х _0Л - индуктивное сопротивление нулевой последовательности ЛЭП;

b _Л - емкостная проводимость ЛЭП;

S _ном - номинальная мощность трансформатора;

U _BH. ном - номинальное напряжение обмотки высшего напряжения трансформатора;

U _HH. ном - номинальное напряжение обмотки низшего напряжения трансформатора;

R _1т - активное сопротивление прямой последовательности трансформатора;

Х _1т - индуктивное сопротивление прямой последовательности трансформатора;

Р _г. ном - номинальная активная мощность генератора;

S _г. ном - номинальная полная мощность генератора;

U _г. ном - напряжение на шинах генератора;

X _d - продольное синхронное индуктивное сопротивление;

X _d' - продольное переходное индуктивное сопротивление;

X _d'' - продольное сверхпереходное индуктивное сопротивление;

X _q - поперечное синхронное индуктивное сопротивление;

X _q'' - поперечное сверхпереходное индуктивное сопротивление;

T _do - постоянная времени обмотки возбуждения при разомкнутой статорной обмотке;

Н - механическая инерционная постоянная агрегата (генератора и турбины) относительно полной мощности;

cos - коэффициент мощности.

Таблица А.4 - Параметры настройки АРВ синхронных генераторов тестовой модели энергосистемы

Генератор	Тип системы возбуждения	Тип АРВ	Коэффициенты					T СВ	T АРВ
			K U	K 1U	K 1/F	K F	K 1F
			е.в.н./ е.н.с.	е.в.н./ е.н.с./с	е.в.н./ е.т.р./с	е.в.н./ Гц	е.в.н./ Гц/с	с	с
Г-1	Тиристорная	АРВ-СД	50	3,6	5	2,6	2,5	0,03	0,04
Г-2	Тиристорная	АРВ-СД	50	3,6	5	2,6	2,5	0,03	0,04
Примечание - В таблице использованы следующие обозначения: K U - коэффициент усиления пропорционального канала регулятора напряжения (по отклонению напряжения); K 1U - коэффициент усиления дифференциального канала регулятора напряжения (по производной напряжения); K 1/F - коэффициент усиления канала внутренней стабилизации по производной тока ротора; K F - коэффициент усиления канала системной стабилизации по частоте напряжения; K 1F - коэффициент усиления канала системной стабилизации по производной частоты напряжения; Т СВ - постоянная времени системы возбуждения; Т АРВ - постоянная времени АРВ; АРВ-СД - автоматический регулятор возбуждения сильного действия.

Таблица А.5 - Параметры нагрузки Н ₁ и Н ₂ в исходном режиме

Нагрузка	Р Ш, МВт	Q Ш, МВАр	Р Д, МВт	Q Д, МВАр
H 1	97,5	36	97,5	62
Н 2	75	15	75	60

А.3.2 Система контроля и регистрации параметров электроэнергетического режима

А.3.2.1 Тестовая модель энергосистемы должна быть оснащена системой контроля и регистрации параметров электроэнергетического режима и выходных сигналов устройства АОПЧ.

А.3.2.2 Система контроля параметров электроэнергетического режима должна обеспечивать возможность измерения и визуализации напряжений во всех узлах тестовой модели энергосистемы, токов и перетоков активной мощности в ветвях тестовой модели энергосистемы.

А.3.2.3 Система регистрации параметров электроэнергетического режима должна обеспечивать одновременную синхронизированную по времени регистрацию следующих параметров:

- активной и реактивной мощности генераторов Г ₁ [Р _Г1, Q _Г1], Г ₂ [Р _Г2, Q _Г2] и системы [Р _ШБМ, Q _ШБМ];

- тока в ЛЭП [I _ЛЭП] и генераторах Г ₁ [I _Г1], Г ₂ [I _Г2];

- напряжения фаз А, В, С на шинах 20 кВ электростанции [U _ЭС] и ШБМ [U _ШБМ];

- частоты на шинах 20 кВ электростанции [f _ЭС] и ШБМ [f _ШБМ].

А.3.2.4 Система регистрации параметров электроэнергетического режима должна обеспечивать:

- измерение и запись параметров электроэнергетического режима с дискретностью не более 1 мс;

- запись параметров электроэнергетического режима в течение не менее 30 с в формате COMTRADE (см. [3]).

А.3.3 Подготовка ПАК РВ и подключение устройства АОПЧ

А.3.3.1 ПАК РВ должен быть подготовлен для проверки работы устройства АОПЧ в соответствии с заданными параметрами срабатывания с регламентируемой точностью и проверки корректности функционирования устройства АОПЧ:

- при снятии или подаче питания;

- возникновении неисправности в цепях оперативного тока;

- неисправностях цепей напряжения;

- неисправностях цепей тока (при их наличии);

- потере цепей напряжения;

- восстановлении работоспособности устройства после перерыва питания;

- аварийных режимах, не приводящих к недопустимому повышению частоты;

- аварийных режимах, приводящих к недопустимому повышению частоты.

А.3.3.2 ПАК РВ должен обеспечивать возможность одновременного подключения не менее:

- 16 аналоговых каналов по напряжению на выход;

- 4 аналоговых каналов по току на выход;

- 6 дискретных каналов на выход;

- 6 дискретных каналов на вход.

А.3.3.3 Подключение устройств АОПЧ к ПАК РВ должно осуществляться в соответствии с документацией завода - изготовителя устройства АОПЧ. Подключение должно обеспечить адекватное функционирование устройств АОПЧ при выполнении всех опытов программы испытаний.

А.4 Проведение испытаний

А.4.1 Испытания устройства АОПЧ проводят в соответствии с программой испытаний, разработанной организацией, осуществляющей испытания.

А.4.2 Испытания устройства АОПЧ проводят в виде опытов. В ходе опытов устройство АОПЧ должно функционировать в соответствии с заданными параметрами срабатывания с регламентируемой точностью.

А.4.3 При проведении испытаний срабатывание ступеней устройства АОПЧ должно фиксироваться, но не должно приводить к отключению присоединений.

А.4.4 Программа испытаний должна включать типовые опыты, приведенные в таблице А.6, выполняемые для подтверждения:

- отсутствия срабатывания устройства при снятии или подаче питания;

- отсутствия срабатывания устройства при возникновении неисправности в цепях оперативного тока (при их наличии);

- отсутствия срабатывания устройства при неисправностях цепей напряжения или потере цепей напряжения;

- отсутствия срабатывания устройства при аварийных режимах, не приводящих к недопустимому повышению частоты;

- восстановления работоспособности устройства с заданными уставками и алгоритмом функционирования после перерыва питания;

- срабатывания устройства с заданными уставками и точностью при аварийных режимах, приводящих к недопустимому повышению частоты.

Типовые опыты для проведения испытаний, приведенные в таблице А.6, соответствуют как устройствам АОПЧ с измерительными органами по частоте, так и устройствам АОПЧ с измерительными органами по частоте и по скорости повышения частоты.

А.4.5 Программа может быть дополнена с учетом индивидуальных особенностей выполнения устройства АОПЧ.

А.4.6 Проверку работы устройств АОПЧ осуществляют путем реализации в тестовой модели энергосистемы возмущений и воспроизведений COMTRADE-файлов.

А.4.7 Число опытов может быть сокращено, если опыты 2.1, 2.2 (см. таблицу А.6) проводились в ходе заводских испытаний и подтверждены соответствующими протоколами испытаний.

А.4.8 Настройка испытуемого устройства АОПЧ должна быть выполнена в соответствии с параметрами тестовой модели энергосистемы и представленными параметрами настройки устройства АОПЧ для тестовой модели энергосистемы.

А.4.9 Все опыты, предусмотренные в программе испытаний, должны быть выполнены при неизменных параметрах настройки устройства АОПЧ.

При выявлении в процессе проведения испытаний необходимости корректировки выбранных параметров настройки устройства АОПЧ (отсутствие положительных результатов опытов) допустимо осуществить корректировку параметров настройки испытуемого устройства АОПЧ. В указанном случае все опыты, предусмотренные программой испытаний, должны быть выполнены повторно с измененными параметрами настройки устройства АОПЧ.

А.4.10 Регистрацию параметров электроэнергетического режима необходимо выполнять для каждого опыта.

Таблица А.6 - Типовые опыты для проведения испытаний устройств АОПЧ

Цель испытаний	N опыта	Предшествующий режим	Испытания	Характер переходного процесса	Корректное действие устройства АОПЧ
1	2	3	4	5	6
Проверка восстановления работоспособности с заданными уставками и алгоритмом функционирования после перерыва питания	1	Нормальный режим	Отключение оперативного питания и после выдержки времени, равной 60 с, в течение которой происходит повышение частоты в энергосистеме до уставок срабатывания первой и второй ступеней АОПЧ, включение питания	-	Восстановление работоспособности после перерыва питания. Срабатывание устройства с заданными уставками и алгоритмом функционирования после восстановления работоспособности
Проверка отсутствия срабатывания при возникновении неисправности в цепях оперативного тока	2.1	Нормальный режим	Замыкание клеммы питания "+" устройства на землю	-	Отсутствие срабатывания
	2.2	Нормальный режим	Замыкание клеммы питания "-" устройства на землю	-	Отсутствие срабатывания
Проверка отсутствия срабатывания при неисправностях цепей напряжения	3.1	Нормальный режим	Отключение фазы А вторичных цепей ТН 1	-	Отсутствие срабатывания
	3.2	Нормальный режим	Отключение фаз А и В вторичных цепей ТН 1	-	Отсутствие срабатывания
	3.3	Нормальный режим	Отключение трех фаз вторичных цепей от обмоток ТН 1, соединенных "звездой"	-	Отсутствие срабатывания
	3.4	Нормальный режим	Отключение трех фаз вторичных цепей от обмоток ТН 1, соединенных "треугольником"	-	Отсутствие срабатывания
	3.5	Нормальный режим	Замыкание фазы А вторичной цепи от ТН 1 на корпус (землю)	-	Отсутствие срабатывания
	3.6	Нормальный режим	Замыкание фаз А и В вторичной цепи от ТН 1 на корпус (землю)	-	Отсутствие срабатывания
	3.7	Нормальный