Устройство для выявления генератора с наибольшим активным и генератора с наибольшим реактивным токами нагрузки

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при параллельной работе синхронных генераторов судовых электроэнергетических установок. Цель изобретения - повышение надежности устройства выявления генератора с наибольшим активным и генератора с наименьшим реактивным токами. Цель достигается введением в устройство блока 16 сравнения значений углов сдвига фаз между напряжением и токами каждого генератора, блока 21 сравнения углов отсечки и подключенного к его входу блока 20 опорного напряжения. Это позволяет повысить достоверность выявления соотношения активных и реактивных токов. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 02 J 3/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Выкады

Фиа 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1347119 (21) 4252904/24-07 (22) 06.04.87 (46) 30.08.89. Бюл, Н - 32 (7 1) Пермский политехнический институт (72) С. Р. Динабург, А.И. Жучкин, Н. Г1. Лицын, А. В. Окулов и В.А. Черномордик (53) 621. 313. 322. 016.32 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1347119, кл. H 02 J 3/46, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА С НАИБОЛЬШИГ1 AKTHBHbIM И ГЕНЕРА—

ТОРА С НАИБОЛЫЦИГ1 РЕАКТИВ НЫГ1 ТОКАГ1И

НАГРУЗКИ (57) Изобретение относится к электро,SU„„1504729 A 2

2 технике и может быть использовано при параллельной работе синхронных генераторов судовых электроэнергетических установок. Цель изобретения — повышение надежности устройства выявления генератора с наибольшим активным и генератора с наибольшим реактивным токами. Цель достигается введением в устройство блока 16 сравне— ния значений углов сдвига фаз между напряжением и токами каждого генератора, блока 21 сравнения углов отсечки и подключенного к его входу блока 20 опорного напряжения. Это позволяет повысить достоверность выявления соотношения активных и реактивных токов. 4 ил.

1504729

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для выявле— ния наибольших активных и реактивных токов параллельно работающих генераторов переменного тока и может быть использовано, в частности, в судовых электроэнергетических установках, управляемых современными автоматическими устройствами. 10

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — фиг. 4 — функциональные схе-15 мы отдельных блоков устройства.

Устройство (фиг.1) содержит синхронные генераторы 1 и 2, датчики

3 и 4 тока (трансформатары тока), нуль — орган 5 напряжения, нуль-арга- 20 ны 6 и 7 тока, блок 8 выявления моментов равенства мгновенных значений токов, генератор 9 импульсов, блок 10 измерения угла сдвига фазы между напряжением и током первого генерата- 25 ра (блок измерения угла q,), блок

11 измерения угла сдвига между напря1 жением и током второта генератора (блок измерения угла g ),блок 12 измерения- интервала времени от момента 30 перехода синусоиды тока первого генератора через нуль да момента раВенства мгновенных значений токов (блок измерения ), блок 13 измере— ния интервала времени от момента пе33 рехода синусоиды напряжения через нуль до момента равенства мгновенных значений токов (t ), блок 14 задания граничных значений интервалов времени от момента перехода через нуль си- gp нусоиды тока первого генератора до момента равенства мгновенньж значений токов (блак задания С„ ), блок

15 задания граничных значений интервала времени от момента перехода синусоиды напряжения через нуль да момента равенства мгновенных значений токов (блок задания t,", ), блок 16

"равнения углов сдвига фаз между напряжением и токами обоих генераторов (блок сравнения ц и i ), блок 17

50 т

=равнения интервала времени от момента перехода через нуль синусоидь1 тока первого генератора до момента равенства мгновенных значений токов

55 с заданными граничными значениями (блок сравнения 2 и ), блок 18 сравнения интервала времени от момента перехода синусоиды напряжения через нуль до момента равенства мгновенных значений токов с заданными гранич ными з нач ения ми (блок срав нения t u t ), блок 19 сравнения углов сдвига фаз между напряжением и токами обоих г е нерат оров, (блок сравкения <», и g ) блок 20 опорного на— пряжения, блок 2 1 сравнения .углов отсечки — блок 22 выявления генератора с наибольшим активным и генератора с наибольшим реактивным токами.

На фиг. 2 изображены нуль-орган

23 напряжения, генератор 24 импульсов, нуль-органы 25 и 26 тока, блок

27 ° сравнения значений токов, двоичные счетчики 28-33, делитель 34 частоты, логические схемы И 35 — 39, логические схемы ИЛИ вЂ  40-42, сумматоры 43 и 44 двоичных чисел, шины

45-51 выходов блоков измерения и задания граничных значений.

Íà фиг. 3 изображены схемы 52-55 сравнения двух двоичных чисел, логическая схема ИЛИ 56 и выходы 57-60 схем сравнения.

На фиг. 4 изображены логические схемы НЕ б 1-64, логическая схема

И 65, логические схемы И-НЕ 66 и 67, логические схемы ИЛИ 68-72, схема 73 выявления угла отсечки для тока первого генератора, схема 74 выявления угла отсечки для тока второго генератора, схема двоична †десятично дешифратора 75 и выходы 76-79 устройства.

Устройство работает следующим аб— разам.

Рассмотрим как работает устройство для выявления генератора с наибольшим активным и генератора с наибольшим реактивным токами из двух параллельно работающих генераторов

1 и 2 (фиг, 1).

В начальный момент времени, когда синусоида напряжения на шинах электростанции проходит через нуль, сигнал с нуль-органа 5 напряжения поступает на блоки 10, 11, 14 и 15 измереиий угла q,, угла q, заданнагс граничного зна ения : и интервала

+ гр времени t „. Этот сигнал разрешает прохождение импульсов с генератора

9 импульсов в данные блоки для отсчета углов и интервалов времени.

В момент времени, когда синусоида тока первого генератора, подаваемая с датчика 3 тока, проходит через нуль, срабатывает нуль-орган б тока

1504729 где — время, соответствующее уг- 30 (i лу 7(t ди t> — времена, соответствующие

1 углам и ц

Блок 15 задания граничных значений интервалов времени t, отсчитывает время соответствующее углам — и fl

Э

Блок 13 измерения интервала времени С производит сложение числа импульсов с блока 10 измерения угла и числа импульсов с блока 12 измерения интервала времени, так как интервал времени t равен сумме этих величин.

После цикла измерения информации в двоичном коде поступает на входы блоков 16 и 19 сравнения углов, и блока 18 сравнения интервалов

2з

/ времени и и блока 17 сравнения Гр интервалов времени t и t, . В блоках 16-19 сравнения двоичные числа, соответствующие данным углам и интервалам времени, аравниваются между собой и на их выходах появляется информация в двоичном коде в зависимости от соотношения этих чисел. В случае равенства углов сдвига фаз между напряжением и токами генераторов информация íà выходах блоков

45 первого генератора. Сигнал с его вы— хода йоступает на вход блока 10 измерения угла с, где в этот момент

1В заканчивается отсчет данного угла.

Этот же сигнал поступает на вход блока 12 измерения интервала с разрешая прохождение импульсов с генератора 9 импульсов в данный блок.

В момент, когда синусоида тока второго генератора, подаваемая с датчика 4 тока, проходит через нуль, срабатывает нуль-орган 7 тока ° Сигнал с его выхода подается на блок 11 измерения угла q, запрещая прохож-. дение импульсов с генератора 9 импульсов.

В момент, когда мгновенные значения токов 1, и i 2 становятся равными, блок 8 выявления этого момента пода- 20 ет сигнал, запрещающий прохождение импульсов с генератора 9 импульсов в блок 12 измерения интервала времени . Блок 14 задания граничного значения интервала времени С, осуществляет вычисление Itoi формуле

Гp л+ t — t p

L и /у

ГР 2 сравнения будет отсутствовать. Поэтому формируется сигнал на блок 21 сравнения углов отсечки. На вход блока 21 сравнения углов отсечки подаются сигналы с датчиков 3 и 4 токов и с выхода блока 20 опорного напряжения. При равенстве углов сдвига фаз генератор, имеющий наибольшую амплитуду тока, будет иметь как наибольший активный, так и наибольший реактивный токи. Большей амплитуде тока соответствует меньший угол отсечки (угол от момента перехода через нуль синусоиды тока до момента равенства текущего значения с опорным напряжением), т.е. при ), c 32 первый генератор имеет большую амплитуду. На выходе блока

2 1 сравнения углов отсечки появляется информация в двоичном коде о соотношении этих углов. Комбинации в двоичном коде с выходов блоков сравнения углов сдвига фаз, интервалов времени и углов отсечки поступает на входы блока 22 выявления генератора с наибольшим активным и генератора с наибольшим реактивным токами. В блоке 22 происходит дешифрация комбинаций и на его выходах появляются сигналы о соотношении активных и реактивных токов генераторов.

Нуль-орган 23 напряжения выполнен на основе компаратора напряжения. На его выходе появляется сигнал логической единицы, когда синусоида напряжения проходит через нуль из отрицательного полупериода в положительный, и сигнал логического нуля, когда синусоида напряжения проходит через нуль из положительного полупериода в отрицательный.

Нуль-органы 25 и 26 токов выполнены так же и работают аналогичным образом, т.е, когда синусоида токов проходит через нуль в прямом и обратном направлениях.

Блок 27 сравнения мгновенных значений токов выполнен аналогично. На его выходе появляется сигнал логической единицы в момент совпадения мгновенных значений токов.

Генератор 24 импульсов реализован по схеме мультивибратора на базе операционного усилителя.

Блок измерения угла о выполнен следующим образом. Трехвходовая схема И 35, первый вход которой подключен к выходу нуль-органа 23 напря1504729 жения, второй — к выходу генератора

24 импульсов, третий — к выходу логической схемы ИЛИ-HE 41, коммутирует цепь прохождения импульсов с

r генератора 24 импульсов от момента срабатывания нуль-органа 23 до момента срабатывания: нуль-органа 25 и появления логического нуля на выходе схемы И 38. Двоичный счетчик 30, вход которого соединен с выходом схемы И 35, отсчитывает число импульсов соответствующих углу с .

Блок задания t включает логиГР ческую схему И 36, первый вход которой соединен с выходом нуль-органа 23 напряжения, второй — с выходом генератора 24 импульсов, два двоичйых счетчика 28 и 29, причем вход счетчика 28 соединен с выходом схемы И

36, а выход младшего разряда подключен к входу счетчика 29. Схема И 36 разрешает прохождение импульсов с генератора 24 импульсов в течение полупериода. Счетчик 28 отсчитывает чи- 25 сло импульсов, соответствующее углу

ii, а счетчик 29 — число импульсов, соответствующее углу /2.

Блок задания 7 выполнен следую(р щим образом. Логическая схема И 38, Зп первый вход которой соединен с выходом нуль-органа 25 тока, второй— с выходом генератора 24 импульсов, третий — с выходом логической схемы ИЛИ-НЕ 42, коммутирует цепь прохождения импульсов с момента сраба35 тывания нуль-органа 25 до момента появления логического нуля на выходе схемы ИЛИ-HE 42. Делитель 34 частоты, выполненнь|й на основе синхронного D-триггера, делит число импульсов, поступающих с выхода схемы И 38 на два. Двоичный счетчик 31, вход которого соединен с выхоцом делителя

34 частоты, отсчитывает число импуль р ц 45

У .сов соответствующее углу

Сумматор 43 двоичных чисел, на входы которого поступают сигналы с выходов счетчиков 29 и 31 осуществляет сложение двоичных чисел, соответствующих 0 „ - /, углам - - »

2 2

Блок измерения угла включает логическую схему И 37, первый вход которой сред»не» с выходом нуль-органа 23 напряжения, второй — с выходом генератор» 24 импульсов, третий — с выходом логи ескои схемы ИЛИ-HE 42, двоичный счетчик 32, вход которого соединен с выходом схемы И 37.

Схема И 37 разрешает прохождение импульсов съиомента срабатывания нуль-органа 23 напряжения до момента срабатывания нуль-органа 26 тока. Двоичный счетчик 32 отсчитывает число импульсов, соответствующее

Ч2

Блок измерения интервала времени

i вьптолнен следующим образом. Логическая схема И 39, первый вход которой подключен к выходу нуль-органа

25 тока, второй — к выходу генератора 24 импульсов, третий — к выходу логической схемы ИЛИ вЂ  40, разреша— ет прохождение импульсов от момента срабатывания нуль-органа 25 тока до момента появления нуля на выходе схемы ИЛИ вЂ” НЕ 40. Двоичный счетчик 33, вход которого соединен с выходом схемы И 39, отсчитывает число импульсов, соответствующее интервалу

Блок измерения интервала t выполнен на основе сумматора 44 двоичных чисел, на входы которого поступают сигналы с выходов двоичных счетчиков 30 и 33. ;умматор осуществляет сложение двоичных чиceл, соответствующих углу и интервалу 7..

Сигналы в виде двоичных чисел с выходов блоков измерения по шинам

45-51 поступают на входы блоков срав— нения, изображенных на фиг. 3.

Блоки сравнения углов,и с представляют две схемы 52 и 53 сравнения двух двоичных чисел. Есчи ц -- то

7 на выходе 5" первой схемы сравнения появляется сигнал логической единицы.

Если g, -, то на выходе 58 появляется сигнал логической единиць>.

Блок сравнения интервалов t u состоит из двух схем 54 и 55 сравнения двоичньж чисе:r и логической схемы ИЛИ 56. Схема 54 сравнения сравнивает двоичные числа, соответствующие интервалу L » углу II /2.

Если число, соответствующее Г/2, больше числа, соответствующего

Х то на выходе схемы 54 появляется сигнал логической единицы. Схема 55 сравнения сравнивает чиc;Ie соответcTBylaqHe интервалу и углу р . Если число, соответствуюшее углу Г, больше числа, соответствующего то на выходе схемы 55 сравнения появляется сигнал логической единицы. На выходе логической схемы ИЛИ

29

10 ший активный ток. Если сигнал логической единицы появляется на выходе

78, то первый генератор имеет наибольший реактивный ток. Появление сигнала логической единицы на выходе 79 показывает, что второй генератор имеет наибольший реактивный ток.

Предлагаемое устройство по срав15047 нению с известным более надежно в работе TBK как становится возможным правильное выявление соотношения активных и реактивных токов генераторов в случае, когда углы сдвига фаз между напряжением и токами каждого генератора равны. формула изобретения

Устройство для выявления генератора с наибольшим активным и генератора с наибольшим реактивным токами нагрузки по авт.св. Н - 1347119, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено вторым блоком сравнения значений углов сдвига фаз между напряжением и токами каждого генератора, блоком сравнения углов отсечки и под" ключенным к его входу блоком опорного напряжения, причем блок сравнения углов отсечки выполнен в виде двух инверторов, двух схем выявле-. ния угла отсечки, логического элемента И, двух логических элементов

И-НЕ и трех логических элементов ИЛИ, при этом входы второго блока сравнения значений углов сдвига фаз между напряжением и токами каждого генератора соединены с выходами первого и второго блоков измерения углов сдви"

ra фаз между напряжением и токами, а выходы двух блоков сравнения значения углов сдвига фаз через инверторы соответственно подключены к первым входам элемента И, выход которого подключен к первым входам каждого из двух элементов И-НЕ, к второму входу первого элемента И-НЕ подключен выход схемы выявления угла отсечки первого генератора, входы которой соединены с, выходом датчика тока первого генератора и с выходом блока опорного напряжения, к второму входу второго элемента И-НЕ подключен выход схемы выявления угла отсечки второго генератора, входы которой соединены с выходом датчика тока второго генератора и выходом блока опорного напряжения, третий вход первого эле56, входы которой соединены с выходами схем 54 и 55 сравнения, появляется сигнал логической единицы, если на выходе любой из схем сравнения появляется этот же сигнал.

Блок сравнения интервалов и выполнен аналогично схеме 52 сравнения, Если 1,, больше С, то на выходе 59 схемы сравнения появляется сигнал логической единицы.

При равенстве углов ц и на выл ходах 52 и 53 сравнения одновременно появляются логические нули. Они подаются на вход блока 2 1 сравнения углов отсечки (фиг.4). При этом на выходах схем НЕ 6 1 и 62 появляются сигналы логических единиц, после чего срабатывает схема И 65. Схема 73 выявления угла отсечки для тока пер- 20 вого генератора выполнена на базе компаратора и настроена так, что на ее выходе появляется сигнал логической единицы в момент достижения зна— чения опорного напряжения. Схема ?4 выполнена аналогичным образом. Если раньше срабатывает схема 73, то угол отсечки для тока первого генератора меньше, чем угол отсечки для тока второго генератора, и наоборот. Схемы И-НЕ 66 и 67 при срабатывании одного из компараторов запрещают формирование информации после срабатывания другого. С выходов схем И-НЕ 66 и 67, а также с выходов 57-60 схем

52-55 сравнения формируется комбина35 ция в двоичном коде, которая подается. через схемы ИЛИ 68-70 на входы блока 22 выявления генератора с наибольшим активным и генератора с на- 40 ибольшим реактивным токами. Блок 22 представляет собой дешифратор, собранный на основе схемы двоично-десятичного дешифратора 75, двух логических схем ИЛИ 71 и 72 и двух логических схем НЕ 63 и 64. Дешифратор

75 декодирует комбинацию двоичных чисел с выходов схем ИЛИ 68-70. В соответствии с величиной двоиЧного числа на входах дешифратора 75 на выходах 76-79 появляются сигналы, показывающие соотношение активных и реактивных токов генераторов, Появление логической единицы на выходе 76 сигнализирует о том, что второй генератор имеет наибольший

55 активный ток. Если сигнал логической единицы появляется на выходе 77, то первый генератор имеет наиболь I5047

11 мента И-НЕ соединен с выходом второго элемента И-НЕ, третий вход второго элемента И-НЕ соединен с выходом второго элемента И-НЕ, выход первого элемента И-НЕ соединен с первыми

5 входами каждого из трех элементов

ИЛИ, к второму входу первого элемента ИЛИ подключен первый выход первого блока сравнений значений углов сдвига фаз между напряжением и токами каждого генератора, к второму входу второго элемента ИЛИ подключен выход блока сравнения интервала времени от момента перехода синусоиды через ноль цо момента равенства!

2 мгновенных значений токов с заданны— ми граничными значениями, к второму входу третьего элемента ИЛИ подключен выход первого элемента ИЛИ-НЕ, к третьему входу третьего элемента

ИЛИ подключен выход блока сравнения интервала времени от момента перехода синусоиды через нуль до момента равенства мгновенных значений токов с заданными граничными значениями, выходы трех элементов ИЛИ подключены к входу блока выявления генера— тора с наибольшим активным и генератора с наибольшим реактивным токами.

f 504729

Составитель Б. Жохов

Техред М.Моргентал

Корректор Л. ципле

Редактор А. Ревин

Заказ 5260/52 Тираж 608 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

f 1 3 035 р Москва ЖЗ 5 у Раушская наб д 4/5 о

Производственно-издательский комбинат Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101