Устройство для автоматического регулирования напряжения с выравниванием нагрузок параллельно работающих генераторов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ С ВЫРАВНИВАНИЕМ НАГРУЗОК ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАИЩИХ ГЕНЕРАТОРОВ, содержащее генераторы с линейными контакторами, ключевые элементы по числу генераторов , выходы которых подключены к обмоткам возбуждения генераторов, блок датчиков нагрузки выходы которых связаны с выходами генераторов, релейный элемент с входом для подключения к питающим шинам и выходом для подключения на первые входы клкг: чевых элементов и блок выбора.экстремального тока нагрузки, в который входят три элемента сравнения с входами , соединенными по схеме треу-:: угольника, вершины которого связаны с выходом блока датчиков нагрузки, три инвертора, шесть трехвходовых элементов И, три двухвходорых элемента ИЛИ, причем первые входы первых трех элементов И и третьи входы .вторых трех элементов И соединены с выходами релейного элемента, выход первого элементасравнения соединен с вторым входом первого элемента И и через первый инвертор с третьим входом второго элемента И, выход второго элемента сравнения соединен с вторым входом второго элемента И и через второй инвертор с третьим входом третьего элемента И, выход третьего элемента сравнения соединен с вторым входом третьего элемента И и через третий инвертор с третьим входом первого элемента И,, выходы первого, второго и третьего элементов И соединены с первыми входами трех элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходам четвертого, пятого и шестого элементов И, а выходы элементов ИЛИ соединены с вторыми входами ключевых элементов, отличаю (Л щееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введен блок переключений, содержащий реле по числу генераторов, обмот-g ки реле подключены замыкакяцими блокконтактами линейных контакторов к источнику питания, а в блок выбора экстремального тока нагрузки введены три диода и контакты реле блока переключений, первый замыкающий контакт первого реле включен между ; входом первого инвертора и первым С входом четвертого элемента И, второй раз1« 1кающий контакт первого реле включен между третьим и первым входами пятого элемента И, а первый пятого элемента И соединен с катодом . первого диода, анод которого подключен к выходу первого элемента сравнения , третий размыкающий контакт первого репе включен между вторым и третьим входами шестого элемента И, первый замыкаю1ций контакт второго реле включен между выходами второго

0% (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ОН,Н ПЮ

РЕСПУБЛИК зар Н 02 J 3/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

Н ABT0PCKOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ19 (21) 3516296/24-07 (22) 26. 11.82 (46) 30. 10.84. Бюл.940 (72) - Н.M.Ëèöûí, Ю.Н. Хижняков и В.А.Черномордик (7 1) Пермский политехнический институт (53) 621.316. 722. 1(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р536566, кл. Н 02 5 3/16, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

11003244, кл. Н 02 Ю 3/46, 1981. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ С ВЫРАВ.

НИВАНИЕМ НАГРУЗОК ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ ГЕНЕРАТОРОВ, содержащее генераторы с линейными контакторами, ключевые элементы по числу генераторов, выходы которых подключены к обмоткам возбуждения генераторов, блок датчиков нагрузки, выходы которых связаны с выходами генераторов, релейный элемент с входом для подключения к питающим шинам и выходом для подключения на первые входы клю-. чевых элементов и блок выбора..экстремального тока нагрузки, в который входят три элемента сравнения с вхо-дами, соединенными но схеме треу-;: .гольника, вершины которого связаны с выходом блока датчиков нагрузки, три инвертора, шесть трехвходовых элементов И, три двухвходовых элемента ИЛИ, причем первые входы первых трех элементов И и третьи входы .вторых трех элементов И соединены с выходами релейного элемента, выход первого элемента сравнения

I соединен с вторим входом первого элемента И и через первый инвертор с третьим входом второго элемента

И, выход второго элемента сравнения соединен с вторым входом второго элемента И и через второй инвертор с третьим входом третьего элемента

И, выход третьего элемента сравнения соединен с вторым входом третьего элемента И и через третий инвертор с третьим входом первого элемента И,. выходы первого, второго и третьего элементов И соединены с первыми входами трех элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходам четвертого, пятого и шестого элементов И, а выходы элементов ИЛИ соединены с вторыми входами g ключевых элементов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введен блок переключений, содержащий реле.по числу генераторов, обмот- О ки реле подключены замыкающими "блокконтактами линейных контакторов к источнику питания, а в блок выбора экстремального тока нагрузки введены три диода и контакты реле блока переключений, первый замыкающий, контакт первого реле включен между входом первого инвертора и первым входом четвертого элемента И, второй размыкающий контакт первого реле вклю. чен между третьим и первым входами пятого элемента И, а первый вход пятого элемента И соединен с катодом первого диода, анод которого подключен к выходу первого элемента сравнения, третий размыкающий контакт первого реле включен между вторым и третьим входами шестого элемента

И, первый замыкающий контакт второго реле включен между выходами второго

1121742 инвертора и вторым входом пятого элемента И, второй размыкающий контакт второго реле включен между первым и третьим входами четвертого элемента И, третий размыкающий контакт второго реле включен между третьим и первым входами шестого элемента И, а первый вход этого эле-. мента соединен с катодом второго диода, анод которого подключен к выходу второго элемента сравнения, первый замыкающий контакт третьего

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического регулирования напряжения с выравниванием нагрузок параллельно работающих генераторов постоянного и переменного тока автономных электростанций, например судовых.

Известно устройство для автоматического регулирования напряжения с выравниванием нагрузок параллельно 10 работающих генераторов, содержащее блок датчиков нагрузок генераторов, релейный элемент, выполненный с входом для подключения к питающим шинам, блок выбора экстремального тока 15 нагрузки, ключевые элементы по числу генераторов, причем первые входы ключевых элементов подключены к выходу релейного элемента, а вторые соединены с выходом блока экстре- jp мального тока нагрузки, выходы ключевых элементов служат для подключения обмоток возбуждения генераторов (1).

Применение данного устройства обеспечивает управление параллельно работающими генераторами, оснащенными релейными полупроводниковыми регуляторами напряжения.

Одйако это устройство недостаточно З точно распределяет нагрузку между генераторами, так как блок выбора экстремального тока нагрузки генератора осуществляет выбор либо наибольшего, либо наименьшего тока нагрузки генератора в зависимости от первоначальной настройки блока выбора экстре мального тока нагрузки без учета текущего напряжения на шинах станции. реле включен между выходом третьего инвертора и вторым входом шестого элемента И, второй размыкающий контакт третьего реле включен между третьим и вторым входами четвертого элемента И, второй вход которого соединен с катодом третьего диода, анод которого подключен к выходу третьего элемента сравнения, а третий размыкающий контакт третьего реле включен между вторым и третьим входами пятого элемента И.

Наиболее близким к предлагаеяому по технической сущности является устройство автоматического регулирования напряжения с выравниванием нагрузок параллельно работающих генераторов, содержащее генераторы с линейными контакторами, ключевые элементы по числу генераторов, входы которых подключены к обмоткам возбуждения генераторов, блок датчиков нагрузки, входы которых связаны с выходами генераторов, релейный элемент с входом для подключения к питающим шинам и выходом для подключения на первые входы ключевых элементов и блок выбора экстремального тока нагрузки, содержащий три элемента сравнения, выполненных на . импульсных трансформаторах и симметричных триггерах, причем входы элементов сравнения соединены по схеме треугольника, вершины которого связаны с выходом блока датчиков нагрузки, три инвертора, шесть элементов

И и три элемента ИЛИ, причем первые входы первых трех элементов И и третьи входы вторых трех элементов

И соединены с выходами релейного элемента, выход первого элемента сравнения соединен с вторым входом первого элемента И и через первый инвертор с третьим входом второго элемента И, выход второго элемента сравнения соединен с вторым второго элемента И и через второй инвертор с третьим входом третьего элемента И, выход третьего элемента сравнения соединен с вторым входом

:третьего элемента И и через третий

3 112 инвертор с третьим входом первого элемента И, выходы первого, второго и третьего элементов И подаются на первые входы, трех элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходам четвертого, пятого и шестого элементов И, и выходы элементов ИЛИ соединены с вторыми входами ключевых элементов P2) .

Применение данного устройства позволяет повысить точность распределения нагрузки между параллельно работающими генераторами, так как токи нагрузки уравниваются дважды за цикл автоколебаний, что приводит к уменьшению уравнительного тока между генераторами.

Однако в таком устройстве блок выбора экстремального тока нагрузки дважды за цикл автоколебаний выявляет генератор с экстремальным током нагрузки. При этом, отключенный генератор воспринимается устройством как генератор с наименьшим током нагрузки, что приводит к срыву, распределения нагрузки между генераторами.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического регулирования напряжения с выравниванием нагрузок параллельно работающих генераторов, содержащее генераторы с линейными контакторами, ключевые элементы по числу генераторов, выходы которых подключены к обмоткам возбуждения генераторов, блок датчиков нагрузки, выходы которых связаны с выходами генераторов, . релейный элемент с входом для под ключения к питающим шинам и выходом для подключения на первые входы ключевых элементов и блок выбора экстремаль- . . ного тока нагрузки, в который входят три элемента сравнения с входами, .соединенными по схеме треугольника, ; вершины которого связаны с выходом блока датчиков нагрузки, три инвертора, шесть трехвходовых элементов

И . три двухвходовых элемента ИЛИ, первые входы первых трех элементов

И и третьи входы вторых трех элементов И соединены с выходами релейного элемента, выход первого элемента сравнения соединен с вторым ,входом первого элемента И и через первый инвертор с третьим входом

1742 4 второго элемента И, выход второго элемента сравнения соединен с вторым входом второго элемента И и через второй инвертор с третьим входом третьего элемента И, выход третьего ,элемента сравнения соединен с вторым входом третьего элемента И и через

% третий инвертор с третьим входом пер вого элемента И, выходы первого, второ1р го и третьего элементов И соединены с первыми входами трех элеменL тов ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходам четвертого, пя\ того:и шестого элементов И,а выходы с элементов ИЛИ соединены с вторыми входами ключевых элементов, введен блок переключений, содержащий реле по числу генераторов, обмотки реле подключены замыкающими блок-контактами линейных контакторов к источнику питания.а в блок выбора экстремального тока нагрузки введены три диода и контакты реле блока переключений„ первый замыкающий контакт первого реле включен между выходом первого инвертора и первым входом четвертого элемента И, второй размыкающий контакт первого реле включен между третьим и первым входами пятого элемента И, а первый вход пятого элемента

И соединен с катодом первого диода, анод которого подключен к выходу первого элемента сравнения, третий размыкающий контакт первого реле включен между вторым и третьим входами шестого элемента И, первый замыкающий контакт второго реле включен между выходами второго инвертора и вторым входом пятого элемента И, второй размыкающий контакт второго

40 реле включен между первым и третьим входами четвертого элемента И, третий размыкающий контакт второго реле включен между третьим и первым входами шестого элемента И, а первый вход

45 этого элемента соединен с катодом второго диода, анод которого подключен к выходу второго элемента сравнения, первый замыкающий контакт третьего реле включен между выходом третьего инвертора и вторым входом шестого элемента И, второй размыкающий контакт третьего реле включен между третьим и вторым входами четвертого элемента И, второй вход которого соединен с катодом третьего диода, анод которого подключен к выходу третьего элемента сравнения,а, третий размыкающий контакт третьего

1121742 феле включен между вторым и третьим входами пятого элемента И.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для трех параллельно работающих генераторов, на фиг.2 — 5 схема блока переключения(на фиг.3 схема блока выбора экстремального тока нагрузки.

Устройство содержит генераторы

1,2 ; На выходе генераторов подключены датчики тока нагрузки, которые объединены в блок 4 датчиков нагрузки. К обмоткам возбуждения, входу генераторов подключены выходы ключевых элементов 15

5 6 и 7. Первые входы ключевых элементов 5,6 и 7 соединены с выходом блока 8 выбора экстремального тока нагрузки, а вторые входы — с выходом релейного элемента 9. При этом пер- 20 вый вход блока 8 выбора экстремального тока нагрузки подключен к выходу блока 4 датчиков нагрузки, второй вход соединен с выходом релейного элемента 9, а третий вход подключен к выходу блока 10 переключений.

Входы блока 10 переключений — блокконтакты 11,12 и 13 линейных контакторов, главные контакты которых 14, 15 и 16 соответственно, Вход релей- Ç0 ного элемента 9 соединен с.шинами 17. .Блок 10 переключений (фиг.2) содержит реле 18,19 и 20, замыкающие блок-контакты 11,12 и 13 линейных контакторов. 35

Блок 8 выбора экстремального тока. нагрузки содержит три элемента сравнения 21,22, и 23 и дешифратор с настройкой на максимум и минимум,. инверторы 24,25 и 26 шесть трехвходо40 вых элементов И 27-32. и три двухвходовых элемента ИЛИ 33,34 и 35.

Первые входы элементов И 27,28 и 29 . и третьи входы элементов И 30,3 1 и 32 соединены с выходом релейного элемен45 та.9. Выход элемента 21 сравнения соединен с вторый входом элемента

И 27,.через диод 36 с первым. входом элемента И 31, через первый инвертор

24 с третьим входом элемента И 28, а также через первый инвертор 24 и первый замыкающий контакт 37 с первым входом элемента И 30. Выход элемента 22 сравнения подключен к второму входу элемента И 28, через диод

-38 к первому входу элемента И 32, через второй инвертор 25 к третьему входу элемента И 29, а также через второй инвертор 25 и первый замыкающий контакт 39 к второму-входу элемента И 3 1. Выход элемента 23 сравНения соединен с вторым входом элемента И 29, через диод 40 с вторым входом элемента И 30, через третий инвертор 26 с третьим входом элемента И 27, а также через третий инвертор 26 и первый замыкающий контакт 41 с вторым входом элемента И 32. Дополнительно выход релейного элемента 9 соединен через вторые размыкающие контакты 42 и 43 с первым и вторым входами элемента

И 30, через второй и третий размыкающие контакты 44 и 45 с первым и вторым входами элемента И 31 и через третьи размыкающие контакты

46 и 47 с первыми и вторыми входами элемента И 32. Первые входы элементов ИЛИ 33,34 и 35 соединены с выходами элементов И 27,28,29 а их вторые входы с выходами соответственно элементов И 30,31, и 32.

Выходы элементов ИЛИ 33,34 и 35 подключены к входам ключевых элементов 5 6 и 7.

Устройство работает следующим образом.

При параллельной работе генераторов 1,2 и 3; включенных на шины

17, замкнуты блок-контакты 11,12 и 13 линейных контакторов включены реле 18, 19 и 20 (см.фиг.2),а их контакты согласно схемы (см.фиг.3) коммутируют цепи в блоке 8 выбора экстремального тока нагрузки.

Блок 4 датчиков нагрузки выдает сигналы в аналоговой форме на вход блока 8 выбора экстремального тока нагрузки.

При напряжении на шинах 17 больше заданного на второй вход блока

8 выбора экстремального тока нагрузки поступают сигналы Р„ =1 и

Рц =О, дешифратор выявляет генератор с максимальным током нагрузки.

ЕслиU-03 =О, тоР =О и Pq =1, и на выходе дешифратора выявляется генератор с минимальным током нагрузки. Сигналы с выхода дешифраторов, соответствующие выявленным генераторам, через элементы ИЛИ

33,34 и 35 управляют ключевыми элементами 5,6 и 7, которые в зависимости от текущего напряжения на шинах 17 коммутируют ток в обмотках возбуждения генераторов "1,2 и 3 с

1121742 целью равномерного распределения тока нагрузки между генераторами ( и поддержания напряжения на шинах 17.

Рассмотрим работу, когда напряжение на шинах 17 меньше i) 4 т.е.

Р„ =О, Ри 1.

Пусть токи нагрузки генераторов

1,2 и 3 находятся в следующих отноше ниях:

f0 1

На выходе элементов сравнения 21,22 и 23 формируется соответственно дискретная информация, "1", "0", "О".

При этом на первые входы элементов

И 27, 28,29 . поступает "0", а на пеовые входы элементов И 30,3 1 и 32—

"1" от релейного элемента 9. На вторые входы элементов И 27,28 и 29 пос- 20 тупают "1", "О", "О" соответственно, а на вторые входы элементов И 30, 31, и 32 — "0". "1" и "1" соответственно. На третьи входы элементов

И 27,28 и 29 поступают "1","О" и "1" а на третьи входы элементов И 30, 31 32 соответственно "0", "1" и "О".

При этом на выходах элементов И 27-32 формируются соответственно "О","О", "О" "О" "1" и "0" что вызывает

Ф Ф Ф

30 на входах элементов ИЛИ 33,34 и 35 появление информации вида "0", "1" и "0".

Таким образом, выбран генератор 2 с минимальным. током . нагрузки, при этом на ключевом элементе 6 (фиг. 1) формируется сигнал, разрешающий включение обмотки возбуждения генератора 2.

Затем цикл выбора тока на минимум повторяется, но подается команда на 40 включение возбуждения генератора 3.

Напряжение на шинах 17 увеличивается °

При повышении напряжения выше.0 (< формируется пороговая функция Р(=1

Р =О, релейного элемента 9. Аналоц Ф гичным образом. на выходе элементов

ИЛИ 33,34 и 35 формируется сигнал на отключение возбуждения генератора с максимальным током нагрузки.

В случае отключения, например, генератора 1 размыкается блок-контакт

11, отключается реле 18, которое замыкающим контактом 39 отключает первый вход 30. Принудительное формирование "О по первому входу элемен( та И 30 исключает появление на выходе этого элемента "1", что исключает влияние отключенного генератора на параллельную работу оставшихся включенными генераторов по управлению.

Одновременно с помощью размыкающих контактов 44 .и 47 на первый и второй входы элементов И 31 и 32 подаются логические "1" от Р которые обеспе(( чивают нормальную работу дешифратора с настройкой на минимум в случае па" раллельной работы генераторов 2 и 3.

В зависимости от того, какой из этих генераторов имеет минимальный ток нагрузки, на выходе элементов И

31 или 32 формируется " 1" и подается команда на включение возбуящения выявленного генератора. Аналогично выполняется перестройка .дешифратора с настройкой на минимум при отключении генератора 2 или 3. Отключенный генератор для дешифратора с настройкой на максимум есть генератор с минимальной (нулевой) нагрузкой и на работу его не влияет. Диоды 36,38 и 40 выполняют функции развязки цепей блока 8.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить надежность без снижения точности распределения нагрузки между параллельно работающими генераторами при их отключении. Это достигается перестройкой дешифратора с настройкой на минимум с помощью введенного блока переключений, что исключает срывы распределения реактивной мощности между генераторами при отключении любого генератора от шин станции.

Кроме того, устройство позволяет. включать генераторы на параллельную работу в любой последовательности, что повьппает надежность эксплуатации систем электроснабжения и улучшает динамику распределения нагрузок между генераторами.и, соответственно, качество вырабатываемой электроэнергии. Все это повышает производительность всех.потребителей электроэнергии.

1121742

1121742

Ип кфюии

Заказ 7992/41 Тираж 613

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель О. Наказная

Редактор Л. Веселовская Техред М.Гергель Корректор Е. Сирохман г« рЬа