Способ защиты судовой электроэнергетической системы

Использование: в области электротехники для защиты судовых и других автономных электроэнергетических систем (СЭЭС) с параллельно работающими ГА в случае выхода из строя одного или нескольких из них. Технический результат – обеспечение запуска АДГ в случае, когда на сеть работает любое количество ГА. Способ позволяет решить проблему защиты СЭЭС посредством запуска аварийного генераторного агрегата (АГА) до момента исчезновения напряжения в сети в случае работы любого количества ГА. Согласно способу защиты судовой электроэнергетической системы при переходе одного или нескольких ГА в неисправное состояние до момента их отключения формируют команду на запуск АГА, при условии, что СЭЭС находится в режиме функционирования, при котором отключение этого (этих) неисправного (неисправных) ГА приведет к исчезновению напряжения в сети. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты судовых электроэнергетических систем (СЭЭС).

Известен способ защиты сети СЭЭС (А.П. Баранов. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы: Учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. / СПб.: Судостроение, 2005. -, 440 с.), заключающийся в том, что при исчезновении напряжения в сети запускается аварийный дизель генераторный агрегат (АДГ).

Этот способ позволяет восстановить электроснабжение ответственных приемников электроэнергии (ПЭ), работающих в аварийном режиме, до момента запуска резервного генераторного агрегата (ГА).

Недостаток способа заключается в том, что на запуск АДГ необходимо время, в течение которого не работает рулевое управление судна, пожарный и осушительные насосы, главная двигательная установка судна и другие ПЭ, от работы которых зависит безопасность судна и экипажа.

Наиболее близким к предложенному является способ защиты СЭЭС, реализованный в устройстве (AC SU N1709463 A1, Н02J 9/06 от 30.01.1992), согласно которому команда на запуск АДГ подается только при одиночной работе ГА, если хотя бы один из параметров, характеризующих его техническое состояние отклонился за пределы допкска.

Данный способ позволяет заранее запустить АДГ и избежать перерыва в электроснабжении ответственный ПЭ судна, но только в одном режиме работы СЭЭС - когда на сеть работает только один ГА.

В случае, когда работают несколько ГА и возникает неисправность, которая приводит к исчезновению напряжения в сети, этот способ не работает, команда на запуск АДГ своевременно не подается, что на практике вызывает перерыв в электроснабжении судна.

Целью настоящего изобретения является расширение области применения способа за счет возможности запуска АДГ в случае, когда на сеть работает любое количество ГА.

Под генераторным агрегатом будем понимать техническую установку, состоящую из первичного двигателя (на судах, как правило это дизель, паровая или газовая турбина), генератора (обычно применяется синхронный генератор переменного тока или генератор постоянного тока независимого или смешанного возбуждения) и средств автоматизации, обеспечивающих автоматический пуск и остановку ГА, синхронизацию, распределение нагрузок и стабилизацию частоты сети.

Заявляемый способ позволяет решить проблему своевременного запуска АДГ при возникновении неисправности, которая приводит к исчезновению напряжения в сети при любом количестве работающих ГА.

Для решения указанной проблемы используется следующая совокупность существенных признаков: в способе защиты судовой электроэнергетической системы при переходе одного или нескольких ГА в несправное состояние, формируют команду на запуск АДГ, при условии, что СЭЭС находится в режиме функционирования, при котором отключение этого (этих) неисправного (неисправных) ГА приведет к исчезновению напряжения в сети.

Сущность изобретения заключается в том, что в здесь как и в прототипе запуск АГА осуществляют до момента исчезновения напряжения в сети, но в отличие от прототипа, для любого количества работающих ГА, для чего контролируют параметры, характеризующие техническое состояние (ТС) каждого из ГА, определяют момент выхода хотя бы одного из этих параметров за пределы допуска, то есть момент перехода соответствующего ГА в неисправное состояние, и если, исходя из режима работы СЭЭС, отключение неисправного (неисправных) ГА приведет к исчезновению напряжения в сети, то подают команду на запуск АГА. Применение способа основано на том, что ГА имеют достаточно большую инерционность и даже тогда, когда они переходят в неисправное состояние в течение некоторого времени могут выполнять свои функции в некоторых режимах работы. В дальнейшем при ухудшении параметров, характеризующих ТС, эти неисправные агрегаты перестают работать, отключаются защитой, что может привести к исчезновению напряжение в сети, обесточиванию судна, но может и не привести, что определяется режимом работы СЭЭС в момент отключения. Именно по этой причине запуск АДГ осуществляется не при каждом отключении неисправного ГА, а только тогда, когда СЭЭС находится в таком режиме функционирования, при котором это отключение приведет к исчезновению напряжения в сети, например, после срабатывания средств защиты. Тем более что АГА для сокращения времени имеет упрощенный алгоритм пуска, а это негативно сказывается на ресурсе двигателя и слишком частые пуски не желательны. В качестве аварийного источника электроэнергии на судах обычно используют аварийный дизель генератор - АДГ.

Рассмотрим несколько режимов работы СЭЭС, при которых произойдет исчезновение напряжения в сети при отключении ГА, перешедшего (перешедших) в неисправное состояние.

1. Если нагрузка СЭЭС такова что отключение неисправного (неисправных) ГА, то есть ГА, параметры, характеризующие ТС которых вышли за значения допуска, приведет к перегрузке ГА, оставшихся исправными, то есть если нагрузка любого из оставшихся исправными ГА окажется выше допустимой величины, определяемой его перегрузочной способностью (Р перегр.). В этом случае первичные двигатели (например, дизели) не смогут работать с требуемой частотой вращения и остановятся, что приведет к исчезновению напряжения в сети. Для того, чтобы этого не произошло, предлагается до момента отключения неисправного (неисправных) ГА запустить АГА.

2. Если все работающие ГА перешли в неисправное состояние. Допустим, что на сеть параллельно работает несколько ГА и в каждом из них одновременно (например, вследствие техногенных факторов) произошло отклонение параметров, характеризующих их ТС, например, повысилась выше значения некритической АПС (А.П. Баранов. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы: Учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. / СПб.: Судостроение, 2005. -, 461 с, табл. 16.1), температура охлаждающей воды. До тех пор, пока температура охлаждающей воды не превысит значения критической АПС, ГА продолжат работать и снабжать электроэнергией СЭЭС, а затем будут отключены защитой, что приведет к исчезновению напряжения в сети. Чтобы этого избежать предлагается заблаговременно запустить АГА, до того как температура охлаждающей воды достигнет значения критической АПС.

Оба этих жима являются универсальными и могут возникнуть в любой СЭЭС. Однако существуют и частные случаи, например, если система распределения активных нагрузок и стабилизации частоты сети при параллельной работе ГА организована по принципу использования базового (ведущего) ГА (А.П. Баранов. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы: Учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. / СПб.: Судостроение, 2005. -, с. 261, рис. 9.10.) В этом случае режимом функционирования СЭЭС при котором произойдет исчезновение напряжения в сети после отключения неисправного ГА является режим, при котором в неисправное состояние переходит базовый (ведущий) ГА, так как его отключение приведет к остановке всех работающих ГА. В этом случае предлагается запустить АГА в случае перехода в неисправное состояние базового (ведущего) ГА.

Сопоставление предлагаемого способа и прототипа показало, что поставленная задача - расширение области применения способа за счет возможности запуска АДГ в случае, когда на сеть работает любое количество ГА - решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемого изобретения критерию патентоспособности «новизна».

В свою очередь, проведенный информационный поиск в области электроснабжения не выявил решений, содержащих отдельные отличительные признаки заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии способа критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на Фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на Фиг. 2 представлена одна из возможных функциональных схем блока идентификации режима запуска АДГ для случая параллельной работы двух ГА.

Устройство, реализующее предлагаемый способ (Фиг. 1), содержит по числу ГА: 1.1, 1.2 … 1.n - датчики активной нагрузки, 2.1, 2.2 … 2.n - блоки контроля технического состояния ГА, 3.1, 3.2 … 3.n - датчики работы ГА, а так же 4 - блок идентификации режима запуска АДГ и 5 - блок запуска АДГ, при этом выходы датчиков активной нагрузки 1.1, 1.2 … 1.n соединены с первыми соответствующими входами блока идентификации режима запуска АДГ 4, выходы блоков контроля технического состояния ГА 2.1, 2.2 … 2.n соединены с соответствующими вторыми входами блока идентификации режима запуска АДГ 4, выходы датчиков работы 3.1, 3.2 … 3.n - соединены с третьими соответствующими входами блока идентификации режима запуска АДГ 4, выход которого соединен с входом блока запуска АДГ 5.

Датчик активной нагрузки - известный функциональный блок, формирующий на своем выходе сигнал в виде напряжения, пропорционального активной нагрузке соответствующего ГА; блок контроля технического состояния - известный функциональный блок, формирующий на своем выходе сигнал логической «1», когда хотя бы один из параметров, характеризующих работоспособное состояние ГА вышел за пределы допуска, блок аналогичный применяемому в устройстве, реализующем способ, принятый за прототип; датчик работы ГА - известный функциональный блок, формирующий на своем выходе сигнал логической «1», когда данный ГА работает, в качестве этого блока можно использовать, например, блок контакты автоматического выключателя соответствующего генератора; блок идентификации режима запуска АДГ - новый функциональный блок, обеспечивающий идентификацию режима работы СЭЭС с любым количеством работающих ГА, при котором отключение неработоспособного (неработоспособных) ГА приведет к исчезновению напряжения в сети и в случае перехода в это время одного или нескольких ГА в неработоспособное состояние, формирует сигнал на запуск АДГ, одна из возможных функциональных схем блока идентификации режима запуска АДГ 4 для случая параллельной работы двух ГА представлена на Фиг. 2; блок запуска АДГ - известный функциональный блок, обеспечивающий запуск АДГ, когда на его вход поступает сигнал логической «1», блок аналогичный применяемому в устройстве, реализующем способ, принятый за прототип.

На Фиг. 2 представлена одна из возможных функциональных схем блока идентификации режима запуска АДГ 4 для случая параллельной работы двух ГА. Блок 4 содержит блок сложения 6, пороговый блок 7, первый логический элемент «И» 8, второй логический элемент «И» 9, третий логический элемент «И» 10, логический элемент «НЕ» 11, четвертый логический элемент «И» 12, пятый логический элемент «И» 13, первый логический элемент «ИЛИ» 14, второй логический элемент «ИЛИ» 15, причем первый и второй из первых входов блока идентификации режима запуска АДГ 4 соединены с первым и вторым входом блока сложения 6 соответственно, выход которого соединен с входом порогового блока 7, выход порогового блока 7 соединен с первым входом первого логического элемента «И» 8, выход которого соединен с первым входом второго логического элемента «ИЛИ» 15, первый из вторых входов блока идентификации режима запуска АДГ 4 соединен с первым входом второго логического элемента «И» 9, первым входом четвертого логического элемента «И» 12 и первым входом первого логического элемента «ИЛИ» 14, второй из вторых входов блока идентификации режима запуска АДГ 4 соединен со вторым входом второго логического элемента «И» 9, первым входом пятого логического элемента «И» 13 и вторым входом первого логического элемента «ИЛИ» 14, выход которого соединен с вторым входом первого логического элемента «И» 8, выход второго логического элемента «И» 9 соединен с вторым входом второго логического элемента «ИЛИ» 15, первый из третьих входов блока идентификации режима запуска АДГ 4 соединен с первым входом третьего логического элемента «И» 10 и вторым входом четвертого логического элемента «И» 12,второй из третьих входов блока идентификации режима запуска АДГ 4 соединен с вторым входом третьего логического элемента «И» 10 и вторым входом пятого логического элемента «И» 13, выход третьего логического элемента «И» 10 соединен с третьим входом второго логического элемента «И» 9 и входом логического элемента «НЕ» 11, выход которого соединен с третьими входами четвертого и пятого логических элементов «И» 12 и 13, выход четвертого логического элемента «И» 12 соединен с третьим входом второго логического элемента «ИЛИ» 15, выход пятого логического элемента «И» 13 соединен с четвертым входом второго логического элемента «ИЛИ» 15, выход которого соединен с выходом блока идентификации режима запуска АДГ 4.

Блок идентификации режима запуска АДГ 4, функциональная схема которого представлена на Фиг. 2, работает следующим образом.

На первый и второй входы блока сложения 6 (первый и второй из первых входов блока идентификации режима запуска АДГ 4) поступают сигналы, пропорциональный величине активной нагрузки первого (Р1) и второго (Р2) ГА соответственно. На выходе блока 6 формируется сигнал, пропорциональный сумме этих нагрузок Рсум.=Р1+Р2 и поступает на вход порогового блока 7, где сравнивается с пороговым значением, равным величине нагрузки, определяемой перегрузочной способностью одного ГА, при загрузке выше которой данный ГА работать не сможет (Рперегр.). Если будет выполнено условие Рсум.>Рперегр., то на выходе порогового блока 7 появится сигнал логической «1», появление которого означает, что режим работы СЭЭС идентифицирован как режим, при котором отключение одного из ГА приведет к исчезновению напряжения в сети. Сигнал логической «1» с выхода порогового блока 7 поступит на первый вход первого логического элемента «И» 8. Если при этом хотя бы один из параметров, характеризующих работоспособное состояние первого или второго ГА вышел за значение допуска, то соответственно на первый или второй вход первого логического элемента «ИЛИ» 14 (первый или второй из вторых входов блока идентификации режима запуска АДГ 4 соответственно) поступит сигнал логической «1» и на его выходе появится сигнал логической «1», который поступит на второй вход первого логического элемента «И» 8. Так как на первый и второй входы первого логического элемента «И» 8 поступил сигнал логической «1», то на его выходе формируется сигнал логической «1», информирующий о том, что оба условия для запуска АГА - хотя бы один из работающих ГА перешел в неисправное состояние и СЭЭС находится в таком режиме работы, когда отключение неисправного ГА приведет к исчезновению напряжения в сети, выполнены. Сигнал логической «1» с выхода первого логического элемента «И» 8 поступает на первый вход второго логического элемента «ИЛИ» 15, на выходе которого появляется сигнал на запуск АГА в виде логической «1», который поступает на выход блока идентификации режима запуска АДГ 4.

В случае если работают два ГА и при этом хотя бы один из параметров, характеризующих работоспособное состояние первого и второго ГА, одновременно вышел за значение допуска, то соответственно на первый и второй вход второго логического элемента «И» 9 (первый и второй из вторых входов блока идентификации режима запуска АДГ 4) поступит сигнал логической «1». Так как оба ГА работают, то сигнал об этом в виде логической «1» поступает на первый и второй входы третьего логического элемента «И» 10 (первый и второй из третьих входов блока идентификации режима запуска АДГ 4), на выходе которого появляется сигнал логической «1» и поступает на третий вход второго логического элемента «И» 9, на выходе которого появляется сигнал логической «1», информирующий о том, что работают все (оба) ГА и все они (оба) неработоспособны и о том, что в этом режиме работы СЭЭС выполнены условия формирования команды на запуск АГА - параметры, характеризующие работоспособное состояние хотя бы одного из работающих ГА, вышли за пределы допуска и отключение неисправных ГА приведет к исчезновению напряжения в сети. Сигнал логической «1» с выхода второго логического элемента «И» 9 поступает на второй вход второго логического элемента «ИЛИ» 15, на его выходе появляется сигнал на запуск АГА в виде логической «1», который поступает на выход блока идентификации режима запуска АДГ 4.

Если работает только один ГА, например, первый, то сигнал о его работе в виде логической «1» поступает через первый из третьих входов блока идентификации режима запуска АДГ 4 на второй вход четвертого логического элемента «И» 12. Так как второй ГА не работает, то на второй из третьих входов блока идентификации режима запуска АДГ 4 поступает сигнал логического «0» и передается на второй вход третьего логического элемента «И» 10, на выходе которого - сигнал логического «0». Этот сигнал поступает на вход логического элемента «НЕ» 11, на его выходе формируется сигнал логической «1» и поступает на третий вход четвертого логического элемента «И» 12. Если при этом первый ГА перейдет в неработоспособное состояние, то через первый из вторых входов блока идентификации режима запуска АДГ 4 сигнал логической «1» поступит на первый вход четвертого логического элемента «И» 12, на выходе которого появляется сигнал логической «1», информирующий о том, что в этом режиме работы СЭЭС выполнены условия формирования команды на запуск АГА - параметры, характеризующие работоспособное состояние хотя бы одного из работающих ГА вышли за пределы допуска и отключение неисправного ГА приведет к исчезновению напряжения в сети.

Если работает только второй ГА то сигнал о его работе в виде логической «1» поступает через второй из третьих входов блока идентификации режима запуска АДГ 4 на второй вход пятого логического элемента «И» 13. Так как первый ГА не работает, то на первый из третьих входов блока идентификации режима запуска АДГ 4 поступает сигнал логического «0» и передается на первый вход третьего логического элемента «И» 10, на выходе которого - сигнал логического «0». Этот сигнал поступает на вход логического элемента «НЕ» 11, на его выходе формируется сигнал логической «1» и поступает на третий вход пятого логического элемента «И» 13. Если при этом второй ГА перейдет в неработоспособное состояние, то через второй из вторых входов блока идентификации режима запуска АДГ 4 сигнал логической «1» поступит на первый вход пятого логического элемента «И» 13, на выходе которого появляется сигнал логической «1», информирующий о том, что в этом режиме работы СЭЭС выполнены условия формирования команды на запуск АГА - параметры, характеризующие работоспособное состояние хотя бы одного из работающих ГА вышли за пределы допуска и отключение неисправного ГА приведет к исчезновению напряжения в сети.

Таким образом, блок идентификации режима запуска АДГ (Фиг. 2) обеспечивает идентификацию режима работы СЭЭС, при котором отключение неработоспособного (неработоспособных) ГА приведет к исчезновению напряжения в сети и в случае перехода в это время одного или нескольких ГА в неработоспособное состояние, формирует сигнал на запуск АДГ.

Устройство, реализующее предложенный способ защиты СЭЭС, функциональная схема которого представлена на Фиг. 1 работает следующим образом.

При работе нескольких, например п, ГА датчики работы ГА 3.1, 3.2 … 3.n на своих выходах формируют сигналы логической «1», которые поступают на соответствующие из третьих входов блока идентификации режима запуска АДГ 4. Сигналы, пропорциональные загрузке каждого ГА с выходов датчиков активной нагрузки 1.1, 1.2 … 1.n поступают на соответствующие из первых входов блока идентификации режима запуска АДГ 4. В случае если хотя бы один из параметров характеризующих работоспособное состояние ГА вышел за пределы допуска, например у m ГА, то на выходах m блоков контроля технического состояния сформируется сигнал логической «1» и поступит на m соответствующих из вторых входов блока идентификации режима запуска АДГ 4. Если m=n, то блок 4 однозначно идентифицирует возникшую ситуацию как режим запуска АДГ и сформирует на своем выходе сигнал логической «1», которая поступит на вход блока запуска АДГ 5 и он запустит АДГ. Если m<n, то блок идентификации режима запуска АДГ 4 определит загрузку каждого из m-n оставшихся исправными ГА, сравнит ее с предельно допустимой для каждого ГА и в случае, если загрузка хотя бы одного их ГА, оставшихся работоспособными окажется больше, чем предельно допустимая величина Рперегр., то сформирует команду на запуск АДГ в виде сигнала логической «1» на выходе блока 4. В противном случае, если загрузка каждого из ГА оставшихся исправными окажется меньше Рперегр., то сигнал на запуск АДГ не подается.

Примеры реализации способа

Допустим, что в составе СЭЭС работают два ГА - ДГ1 и ДГ2 с номинальной мощностью по 100 кВт каждый, то есть Р1=Р2=100 кВт. Пусть перегрузочная способность агрегатов такова, что каждый из них может выдержать нагрузку в 130 кВт (Рперегр.=130 кВт), в случае, если нагрузка любого из ДГ окажется больше, чем Рперегр., то этот ГА не сможет работать и остановится.

Предположим, что нагрузка ДГ1 составляет 80 кВт (Р1=80 кВт), а нагрузка ДГ2 - 75 кВт (Р2=75 кВт). При этом с датчика активной нагрузки 1.1 устройства (Фиг. 1) на первый из первых входов блока идентификации режима запуска АДГ4 поступает сигнал в виде напряжения, соответствующего 80 кВт, например, 8 В, а на второй из его входов поступает сигнал, соответствующий 75 кВт, соответственно 7,5 В. Оба эти сигнала поступают на первый и второй входы блока сложения 6 (Фиг. 2), на выходе которого формируется сигнал (Р1+Р2=Рсум.), соответствующий 155 кВт (15,5 В) и поступает на вход порогового блока 7. Пороговый блок 7 сравнивает входной сигнал с пороговым значением, величина которого выбирается равной Рперегр.=130 кВт (13 В), и так как Рсум.>Рперегр., то на выходе порогового блока 7 появляется сигнал логической «1» и поступает на первый вход первого логического элемента «И» 8, на выходе которого сохраняется сигнал логического «0», так как на его второй вход поступает сигнал логического «0». Допустим, что в ДГ2 произошел разрыв трубопровода смазочного масла, при этом давление смазочного масла дизеля ДГ2 начнет резко падать и достигнет значения некритической АПС, например, 0,2 МПа. На выходе блока контроля технического состояния 2.1 (Фиг. 1) появляется сигнал логической «1» и поступит на второй из вторых входов блока идентификации режима запуска АДГ 4, откуда поступит на второй вход первого логического элемента «ИЛИ» 14 (Фиг. 2), на выходе которого сформируется сигнал логической «1» и поступит на второй вход первого логического элемента «И» 8. Так как на первый и второй входы первого логического элемента «И» 8 поступил сигнал логической «1», то на его выходе - сигнал логической «1», который поступает на первый вход второго логического элемента «ИЛИ» 15. На выходе второго логического элемента «ИЛИ» 15 появляется сигнал логической «1» и поступает на выход блока идентификации режима запуска АДГ 4, формируется сигнал на запуск АДГ и поступает на вход блока запуска АДГ 5, осуществляется запуск АДГ. После того, как давление смазочного масла дизеля ДГ2 опустится ниже, чем значение критической АПС, например, 0,1 МПа, произойдет отключение ДГ2 от сети и вся нагрузка в 155 кВт перейдет на ДГ1. Так как нагрузка ДГ1 окажется больше, чем Рперегр., ДГ1 остановится и произойдет исчезновение напряжения в сети СЭЭС, однако АДГ уже будет запущен и мгновенно включится для питания приемников электроэнергии, обеспечивающих движение судна, его управляемость и безопасность экипажа.

Так как в данном режиме работают более одного (два) ГА, применение способа, принятого за прототип приведет к тому, что АДГ не будет запущен и на судне сложится аварийная ситуация, связанная с исчезновением напряжения в сети СЭЭС.

Если суммарная нагрузка ДГ1 и ДГ2 окажется меньше, чем Рперегр., то на выходе порогового блока 7 сохранится сигнал логического «0», поступит на первый вход первого логического элемента «И» 8 и на его выходе сохранится сигнал логического «0» даже тогда, когда один из ДГ выйдет из строя, АДГ не запустится. Но в этом случае, после отключения неработоспособного, ГА, оставшийся работоспособным, примет на себя нагрузку и останется работать.

Допустим, что при параллельной работе ДГ1 и ДГ2 произошел, например, пожар в машинном отделении и температура окружающей среды существенно повысилась. При этом температура охлаждающей воды дизелей обоих ГА превысила, например, значение некритической АПС в 80 град. На выходах блоков контроля технического состояния 2.1 и 2.2 (Фиг. 1) появятся сигналы логической «1» и поступят на первый и второй из вторых входов блока идентификации режима запуска АДГ 4 и на первый и второй входы второго логического элемента «И» 9 (Фиг. 2). Так как работают два ГА, то на выходах датчиков работы ГА 3.1 и 3.2 (Фиг. 1) сформированы сигналы логической «1», эти сигналы через первый и второй из третьих входов блока идентификации режима запуска АДГ 4 поступают на первый и второй входы третьего логического элемента «И» 10 соответственно, на его выходе появляется сигнал логической «1» и поступает на третий вход второго логического элемента «И» 9. Так как на все три входа второго логического элемента «И» 9 поступили сигналы логической «1», то на его выходе формируется сигнал логической «1», поступает на второй вход второго логического элемента «ИЛИ» 15, на выходе которого (выходе блока идентификации режима запуска АДГ 4) появляется сигнал логической «1», формируя команду на запуск АДГ, которая поступает на вход блока запуска АДГ 5, осуществляется запуск АДГ. Когда температура охлаждающей воды дизелей ДГ1 и ДГ2 достигнет значения критической АПС, например, 85 градусов Цельсия, то сработает защита от перегрева и отключит оба ДГ от сети, произойдет исчезновение напряжения в сети СЭЭС, однако АДГ уже будет запущен и мгновенно включится для питания приемников электроэнергии, обеспечивающих движение судна, его управляемость и безопасность экипажа.

Так как в данном режиме работают более одного (два) ГА, применение способа, принятого за прототип приведет к тому, что АДГ не будет запущен и на судне сложится аварийная ситуация, связанная с исчезновением напряжения в сети СЭЭС.

В случае, если в составе СЭЭС работает только один ГА, например ДГ1, то в случае отклонения хотя бы одного из параметров, характеризующих работоспособное состояние ГА, например, повышение температуры охлаждающей жидкости дизеля, выше чем значение допуска 80 град, (например, вследствие неисправности холодильника), то с выхода блока контроля технического состояния 2.1 (Фиг. 1) сигнал логической «1» поступит на первый из вторых входов блока идентификации режима запуска АДГ 4, с которого поступит на первый вход четвертого логического элемента «И» 12 (Фиг. 2). Так как ДГ1 работает, то на выходе датчика работы 3.1 (Фиг. 1) сформирован сигнал логической «1», который поступает на первый из третьих входов блока идентификации режима запуска АДГ 4, а от туда поступает на второй вход четвертого логического элемента «И» 12 (Фиг. 2). Так как ДГ2 не работает, то на выходе датчика работы 3.2 - сигнал логического «0», который через второй из третьих входов блока идентификации режима запуска АДГ 4 поступает на второй вход третьего логического элемента «И» 10 (Фиг. 2), на выходе которого сохраняется сигнал логического «0» и поступает на вход логического элемента «НЕ» 11. На выходе логического элемента «НЕ»11 формируется сигнал логической «1», который поступает на третий вход четвертого логического элемента «И» 12. Так как на все три входа четвертого логического элемента «И» 12 поступил сигнал логической «1», то на его выходе формируется сигнал логической «1» и поступает на третий вход второго логического элемента «ИЛИ» 15, формируя команду на запуск АДГ, которая поступает на вход блока запуска АДГ 5, осуществляется запуск АДГ. В момент, когда температура охлаждающей воды дизеля ДГ1 достигнет значения критической АПС, 85 град, защита отключит ДГ1 от сети, напряжение в сети исчезнет, но АДГ уже будет запущен и мгновенно включится для питания приемников электроэнергии, обеспечивающих движение судна, его управляемость и безопасность экипажа.

В случае, если в составе СЭЭС работает только ДГ2, то в случае отклонения хотя бы одного из параметров, характеризующих работоспособное состояние ГА, например, повышение температуры охлаждающей жидкости дизеля, выше чем значение допуска в 80 град, то с выхода блока контроля технического состояния 2.2 (Фиг. 1) сигнал логической «1» поступит на второй из вторых входов блока идентификации режима запуска АДГ 4, с которого поступит на первый вход пятого логического элемента «И» 13 (Фиг. 2). Так как ДГ2 работает, то на выходе датчика работы 3.2 (Фиг. 1) сформирован сигнал логической «1», который поступает на второй из третьих входов блока идентификации режима запуска АДГ 4, а от туда поступает на второй вход пятого логического элемента «И» 13 (Фиг. 2). Так как ДГ1 не работает, то на выходе датчика работы 3.1 - сигнал логического «0», который через первый из третьих входов блока идентификации режима запуска АДГ 4 поступает на первый вход третьего логического элемента «И» 10 (Фиг. 2), на выходе которого сохраняется сигнал логического «0» и поступает на вход логического элемента «НЕ» 11. На выходе логического элемента «НЕ» 11 формируется сигнал логической «1», который поступает на третий вход четвертого логического элемента «И» 12. Так как на все три входа пятого логического элемента «И» 13 поступил сигнал логической «1», то на его выходе формируется сигнал логической «1» и поступает на четвертый вход второго логического элемента «ИЛИ» 15, формируя команду на запуск АДГ, которая поступает на вход блока запуска АДГ 5, осуществляется запуск АДГ. В момент, когда температура охлаждающей воды дизеля ДГ2 достигнет значения критической АПС, например, 85 град, защита отключит ДГ2 от сети, напряжение в сети исчезнет, но АДГ уже будет запущен и мгновенно включится для питания приемников электроэнергии, обеспечивающих движение судна, его управляемость и безопасность экипажа.

В случае работы на сеть СЭЭС только одного ГА устройство, реализующее способ, принятый за прототип, так же заблаговременно осуществит запуск АДГ.

Рассмотрим режим работы СЭЭС с тремя аналогичными ГА. Допустим, что ДГ1 нагружен на 85 кВт (Р1=85 кВт), ДГ2 нагружен на 88 кВт (Р2=88 кВт), а ДГ3 - на 94 кВт (Р3=94 кВт).

Допустим, что в результате выхода из строя системы смазки (например, вышел из строя масляный насос) перестало поступать смазочное масло в дизель ДГЗ. Давление масла в дизеле ДГЗ начнет снижаться и достигнет величины допуска по давлению смазочного масла, равной, например, величине некритической АПС (например, 0.2 МПа). В этот момент сигнал логической «1» сформируется на выходе соответствующего блока контроля технического состояния 2.3 (Фиг. 1) и поступит на третий из вторых входов блока идентификации режима запуска АДГ 4. На выходах датчиков активной нагрузки 1.1, 1.2 и 1.3 формируются сигналы, пропорциональные нагрузки ДГ1, ДГ2 и ДГ3 соответственно, например, в виде напряжения постоянного тока 8,5 В, 8,8 В и 9,4 В. Эти сигналы поступают на первый, второй и третий из первых входов блока идентификации режима запуска АДГ 4. Блок идентификации режима запуска АДГ 4 определяет нагрузку, которая поступит на каждый из ГА после того как неисправный ДГ3 будет отключен и, так как в данном случае нагрузка ДГ1 окажется равной 132 кВт, что больше, чем предельно допустимая нагрузка в 130 кВт а нагрузка ДГ2 - 135 кВт, что тоже больше, чем 130 кВт, то на выходе блока идентификации режима запуска АДГ 4появится сигнал логической «1» и поступит на вход блока запуска АДГ5. АДГ запустится и после отключения ДГ3, а затем ДГ2 и ДГ1 мгновенно включится для питания приемников электроэнергии, обеспечивающих движение судна, его управляемость и безопасность экипажа.

Так как в данном режиме работают более одного (три) ГА, то применение способа, принятого за прототип приведет к тому, что АДГ не будет запущен и на судне сложится аварийная ситуация, связанная с исчезновением напряжения в сети СЭЭС.

Предположим, что в составе СЭЭС параллельно работают четыре ГА - ДГ1, ДГ2, ДГ3 и ДГ4, причем ДГ1 - базовый (ведущий) (А.П. Баранов. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы: Учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. / СПб.: Судостроение, 2005. -, с. 261, рис. 9.10) Если в процессе эксплуатации вышла из строя система стабилизации частоты сети, (например, вышел из строя датчик частоты сети) приводной двигатель ДГ1, а за ним и остальные - ДГ2, ДГ3 и ДГ4 начнут снижать обороты, частота напряжения, вырабатываемая генераторами (частота сети) будет снижаться и когда она опустится ниже величины допуска, например, станет меньше, чем 47.5 Гц, то на выходах всех четырех блоков контроля технического состояния 21, 2.2, 2.3 и 2.4 появится сигнал логической «1» и поступит на первый, второй, третий и четвертый из вторых входов блока идентификации режима запуска АДГ 4, который определит, что при отключении всех неработоспособных ГА произойдет исчезновение напряжения в сети и на его выходе появится сигнал логической «1», который поступит на вход блока запуска АДГ 5. АДГ запустится и после того как частота сети снизится ниже предельно допустимого значения, например 46,5 Гц через выдержку времени в 4-5 с блок защиты по частоте отключит все ГА, работающие на сеть, то есть ДГ1, ДГ2, ДГ3 и ДГ4. Произойдет исчезновение напряжения в сети, так как АДГ уже запустился, то он мгновенно включится для питания приемников электроэнергии, обеспечивающих движение судна, его управляемость и безопасность экипажа.

Так как в данном режиме работают более одного (четыре) ГА, применение способа, принятого за прототип приведет к тому, что АДГ не будет запущен и на судне сложится аварийная ситуация, связанная с исчезновением напряжения в сети СЭЭС.

Предлагаемое изобретение было создано в процессе разработки опытного образца блока защиты судовой электроэнергетической системы, проводимой ООО «Форпик Стандарт Сервис». Были проведены расчеты и изготовлена действующая модель устройства, реализующего заявляемый способ, лабораторные испытания которой показали возможность использования данного способа в судовых электроэнергетических системах, что с учетом вышеизложенного позволяет сделать вывод о возможности его промышленного применения.

1. Способ защиты судовой электроэнергетической системы (СЭЭС) посредством запуска аварийного генераторного агрегата (АГА), отличающийся тем, что при переходе одного или нескольких из работающих генераторных агрегатов (ГА) в неисправное состояние формируют команду на запуск АГА до отключения неисправного (неисправных) ГА при условии, что СЭЭС находится в режиме функционирования, при котором отключение работающего неисправного (работающих неисправных) ГА приведет к исчезновению напряжения в сети.

2. Способ защиты судовой электроэнергетической системы (СЭЭС) по п. 1, отличающийся тем, что условие нахождения СЭЭС в режиме функционирования, при котором отключение работающего неисправного (работающих неисправных) ГА приведет к исчезновению напряжения в сети, определяют как режим, при котором нагрузка любого из оставшихся исправными ГА окажется выше допустимой величины после отключения неисправных ГА.

3. Способ защиты судовой электроэнергетической системы (СЭЭС) по п. 1, отличающийся тем, что условие нахождения СЭЭС в режиме функционирования, при котором отключение работающего неисправного (работающих неисправных) ГА приведет к исчезновению напряжения в сети, определяют как режим, при котором все работающие ГА перешли в неисправное состояние.

4. Способ защиты судовой электроэнергетической системы (СЭЭС) по п. 1, отличающийся тем, что условие нахождения СЭЭС в режиме функционирования, при котором отключение работающего неисправного (работающих неисправных) ГА приведет к исчезновению напряжения в сети, определяют как режим, при котором перешел в неисправное состояние базовый (ведущий) ГА.

5. Способ защиты судовой электроэнергетической системы (СЭЭС) по п. 1, отличающийся тем, что для его осуществления используется устройство, содержащее по числу ГА: датчики активной нагрузки, блоки контроля технического состояния ГА, датчики работы ГА, а также блок идентификации режима запуска АГА и блок запуска АГА, при этом выходы датчиков активной нагрузки соединены с первыми соответствующими входами блока идентификации режима запуска АГА, выходы блоков контроля технического состояния ГА соединены с соответствующими вторыми входами блока идентификации режима запуска АГА, выходы датчиков работы соединены с третьими соответствующими входами блока идентификации режима запуска АГА, выход которого соединен с входом блока запуска АГА.



 

Похожие патенты:

Использование: в области электротехники для защиты судовых и других автономных электроэнергетических систем (СЭЭС) с параллельно работающими ГА в случае выхода из строя одного или нескольких из них.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение стабильности и надежности работы модульной системы энергообеспечения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электропитания и электроуправления. Техническим результатом является обеспечение работы при увеличенной нагрузке без увеличения громоздкости и уменьшения времени бесперебойного электропитания.

Изобретение относится к источникам аварийного/резервного электропитания и может быть использовано для снабжения электропитанием отдельных бортовых потребителей постоянного тока авиационной техники.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для создания средств электропитания применительно к бортовой авиационной технике. Технический результат - повышение живучести, надежности и КПД вторичных источников питания, построенных на DC/DC преобразователях для потребителей 2 и 3 категории бортовых систем ЛА, первичное питание которых осуществляется по ГОСТ Р 54073-2010.

Способ быстродействующего включения резервного электропитания и устройство для его осуществления относится к электротехнике и, в частности, к устройствам противоаварийной автоматики подстанций напряжением 6-35 кВ.

Использование: в области электротехники. Технический результат - исключение возможности создания искусственного двойного замыкания на землю в момент переключения на резервный источник питания.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в обеспечении дистанционного запуска вспомогательной силовой установки.

Изобретение относится к охлаждающему устройству для электрического устройства и к электрическому устройству, в частности автоматическому выключателю, содержащему такое охлаждающее устройство.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления сетью электрического питания летательного аппарата. Техническим результатом является снижение затрат энергии, повышение КПД.

Использование: в области электротехники для защиты судовых и других автономных электростанций (СЭС) с параллельно работающими генераторными агрегатами (ГА) в случае выхода из строя одного или нескольких из них.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение стабильности и надежности работы модульной системы энергообеспечения.

Группа изобретений относится к электромашинным преобразователям. Способ ускорения запуска двигатель-генераторного электромашинного преобразователя постоянного напряжения в переменное заключается в следующем.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение эффективности и надежности эксплуатации установки в неблагоприятных, отдаленных и/или высокоширотных условиях с одновременным сохранением и улучшением функциональных возможностей при эксплуатации и значительным снижением вмешательства оператора во время развертывания и эксплуатации.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат – предотвращение горизонтального смещения фаз.

Группа изобретений относится к системе генерирования электроэнергии для питания агрегатов летательного аппарата и турбомашине, содержащей такую систему. Система генерирования электроэнергии содержит накопители электроэнергии, генераторы тока, приводимые во вращение от вала турбомашины, электрические соединения между накопителем электроэнергии, генератором и агрегатами летательного аппарата для питания агрегатов током, альтернативное средство подачи тока агрегатам, устройство отключения генераторов и одновременного пуска альтернативного средства.

Использование – в области электротехники. Технический результат – повышение эффективности электропитания.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления сетью электрического питания летательного аппарата. Техническим результатом является снижение затрат энергии, повышение КПД.

Использование – в области электротехники. Технический результат – повышение гибкости при размещении установок с сервоприводами.

Использование: в области электротехники для защиты судовых и других автономных электроэнергетических систем с параллельно работающими ГА в случае выхода из строя одного или нескольких из них. Технический результат – обеспечение запуска АДГ в случае, когда на сеть работает любое количество ГА. Способ позволяет решить проблему защиты СЭЭС посредством запуска аварийного генераторного агрегата до момента исчезновения напряжения в сети в случае работы любого количества ГА. Согласно способу защиты судовой электроэнергетической системы при переходе одного или нескольких ГА в неисправное состояние до момента их отключения формируют команду на запуск АГА, при условии, что СЭЭС находится в режиме функционирования, при котором отключение этого неисправного ГА приведет к исчезновению напряжения в сети. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх