Способ включения электроагрегата на параллельную работу и устройство для его осуществления

 

{{ц 567l93

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.09.75 (21) 2174370/07 с присоединением заявки № (51) М. Кл.з H 02Л 3/42

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.729 (088.8) Опубликовано 30.07.77. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 24.08.77 (72) Автор изобретения

Ф А Широбоков (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОАГРЕГАТА

НА ПАРАЛЛЕЛЪНУЮ РАБОТУ И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Государственный комиет

Приоритет

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам и устройствам для включения электроагрегатов с генераторами постоянного и переменного тока на параллельную работу.

Известны способы включения электроагрегатов на параллельную работу, заключающиеся в уравнивании параметров синхронизации, например частот, напряжений, путем воздействия на соответствующий серводвигатель, включении генератора в сеть и наборе нагрузке путем воздействия на соответствующий серводвигатель.

Использующие известные методы синхронизации (точная, грубая и самосинхронизация) и набора нагрузки с помощью вторичных регуляторов мощности (1).

При наборе нагрузки с помощью вторичных регуляторов мощности необходимы измерители мощности и замкнутые системы регулирования.

Для набора нагрузки неоходимо измерить фактическую мощность на генераторе после включения его в сеть, сравнить ее с задаваемой величиной или с загрузкой параллельно работающих генераторов, выявить разницу между ними, усилить ее и подать на серводвигатель для отработки рассогласования.

Измерители мощности представляют собой цовольно сложные устройства.

Поэтому иногда регулирование мощности производят по другим параметрам: Ucoscp, 5 U з1пср, полному току (21.

В итоге, вторичный регулятор мощности всегда представляет собой сложное устройство, требующее для наладки, обслуживания и ремонта специалистов высокой квалификации.

10 Для автоматического набора и распределения нагрузки между несколькими параллельно работающими электроагрегатами их вторичные регуляторы объединяются в систему.

Из-за сложности этих систем надежность их

15 падает.

Кроме того, вторичные регуляторы мощности не выдают сигнал об окончании процесса набора на электроагрегат соответствующей части общей нагрузки, который нужен, напри20 мер, для быстрого отключения основного электроагрегата при переводе нагрузки с него на резервный электроагрегат.

Известен также способ включения электро25 агрегата на параллельную работу, заключающийся в выводе его на исходные характеристики, соответствующие номинальной регуляторной характеристике первичного двигателя и номинальной внешней характеристике гене30 ратора, уравнивании сверху параметров син567193

40 мо не только следить за измерителями нагруз-. 45

65 хрон!!Олцпп, нлпрпмср чясгот, напряжений, путем воздействия на соотвстствуюп«пй серводвигатель, включении генератора в сеть и наг«орс нагрузки путем ревсрсироняния серводвпглтеля до возвращения соответсгвующсй хл«Оякгср«!Сг««к«1 в исходное положение (3).

Этот способ включения электроагрегатов является наиболее близким техническим решением к изобретению.

По этому способу опера гор запускает элек«роагрегат и выводит его на исходные характеристики, соответствующие номинальной регуляторпой характеристике первичного двигателя и номинальной внешней характеристике гс неряторя, Воздействуя на соответствую«ци«1 ссрводвнгатель, ог!Ср:! гор уравнивает сверху пярлмегры синхронпзлцпп, !н!пример частоты, плпряжеши до получения допустимой разнося 1! ИО кя. кдому !! ара м зтру у Гснцз«!тор«1 и ссг!!. Зятем Опера Jp Включас генератор L сеть (любым мс годом с1«нхропизации). После окон 1: н! «! переход«lьlх процсссОВ (ВтягиВянии электролгрсгатя в сннхронизм) оператор включает соо;встствующш« ссрводвигатель на реверс и набирает на электроагрегат соотьетствующую ч".cTh общей нагрузки, т. е. смещает статическу«о рсгулпровочную характеристику в исходное положенпс. Момент отключения серводвиглтс;и оператор определяет по измерительным приборам щита управления электроагрегатамн. После отключения серводвигателя общая нагрузка распределяется по методу статических характеристик.

Недостаток этого способа заключается в том, что для правильного набора на электроагрегат соответствующей части общей нагрузки оператору нужно иметь информацию о величине загрузки каждого из параллельно работающих электроагрегатов или знать их суммарную нагрузку.

Если же подключаемый электроагрегат отличается от работающих по мощности, то оператору в процессе набора нагрузки необходики на электроагрегатах, но и производить соответствующие вычисления.

Все это усложняет и замедляет процесс набора и перевод нагрузки.

Кроме того, результат действий оператора зависит от правильности подключения и работы измерителей нагрузки. Возможны также ошпоки в дсйствпях оператора.

Целью изобретения является упрощение и ускорение набора соответствующей части общей нагрузки путем автоматизации этого процесса, а также получение сигнала об окончании процесса набора нагрузки на подключаемый к сетп генератор.

Эта цель была бы просто достигнута, если бы серводвигатель, при смещении им регулировочной характеристики в исходное положение, отключался микропереключателем, не имеющим оифференциала. Однако на практи10

35 кс регулятор члстот вообще нс имеет микропереключателя,:! если и имеет, то с большим дифференциалом, который составляет 1 /О генератора.

Поэтому указанная цель достигается тем, что в процессе уравнивания регулируемого параметра синхронизации интегрируют и запоминают время работы серводвигателя, а на реверсе серводвигатель включают на время, равное произведению запомненного времени на отношение скоростей серводвигателя при уравнивании и на реверсе.

При стабильных регулировочных характеристиках и отношении скоростей серводвигателя при уравнивании и на реверсе предлагаемый способ обеспечит приемлемую для многих rleрсдВиж!lь«х элеKTpocò«!Нций тОчнОсть н««бОря соответствукнцей части общей нагрузки.

С целью получения сигнала об окончании процесса набора на подключаемый электроагрегат, этот сигнал формируют по окончании работы серводвигателя на реверсе.

Предлагаемый способ включения электроагрегата на параллельную работу может быть осуществлен с помощью устройства, которое уравнивает сверху регулируемый параметр синхронизации, определяет нужный момент и включает генератор в сеть, интегрирует и запоминает длительность импульсов, поступающих на серводвигатель при уравнивании, выдает на серводвигатель импульс обратной полярности, длительность которого равна запомненному времени, умноженному на постоянный коэффициент.

Известно устройство для включения генераторов на параллельную работу, которые уравнивают частоту и (или) напряжение, определяют нужный момент и включают генераторы в сеть (4).

Это устройство, содержащее блок уравнивания регулируемого параметра и блок включения автомата генератора в нужный момент является ближайшим техническим решением к изобретению. Недостаток его заключается в том, что оно работает только при уравнивании частоты, включении генератора в сеть и не работает при наборе нагрузки.

С целью расширения функциональных возможностей и реализации предлагаемого способа включения электроагрегата на параллельную работу, устройство. содержит ключ, управляемый блоком реверса, два интегрирующих контура, в первый из которых последовательно включен ключ, управляемый блоком уравнивания, во второй — ключ, управляемый блоком реверса, а отношение постоянных времени интегрирования первого и второго контуров равно отношению скоростей серводвигателя на реверсе и при уравнивании, нереверсивный релейный орган, вход которого включен на разность уровней выходных величин интегрирующих элементов в контурах, а выход служит для отключения блока реверса.

С целью автоматического отключения основного электроагрегата при переводе нагрузки

567193 с него на резервный электроагрегат, выход нереверсивного релейного органа служит для отключения от нагрузки основного электроагрегата.

После выполнения всех функций устройство может быть отключено до следующего включения электроагрегата на параллельную работу. Поэтому с целью повышения наде>кности устройства путем обеспечения кратковременного режима его работы выход нереверсивного релейного органа служит для самоотключения устройства.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для включения электроагрегатов на параллельную работу, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 — устройство, выполненное на разряжаемых электрических RC-контурах; на фиг. 3 — то же на заряжаемых электрических R C-контурах.

Устройство содержит блок уравнивания 1 регулируемого параметра, блок 2 для включения автомата генератора в нужный момент, ключ 3, управляемый блоком уравнивания 1, блок реверса 4 серводвигателя, ключ 5, управляемый блоком реверса, два интегрирующих контура 6 и 7, нереверсивный релейный орган 8, интегрирующие элементы 9, 10 в контурах, в качестве которых использованы конденсаторы (на фиг. 2, 3) выход 11 для отключения блока реверса 4, выход 12 для отключения основного электроагрегата, выход 13 для самоотключения устройства.

Устройство работает следующим образом.

До процесса уравнивания регулируемого параметра синхронизации на входе нереверсивного релейного органа 8 есть какая-то начальная разность уровней выходных величин интегрирующих элементов 9 и.10, которую орган 8 не чувствует и его выходной сигнал отсутствует.

В процессе уравнивания регулируемого параметра периодически или непрерывно блоком уравнивания 1 включают серводвигатель механизма смещения статической регулировочной характеристики и синхронно с ним— ключ 3, который замыкает цепь интегрирующего контура 6.

Уровень выходной величины на интегрирующем элементе 9 будет изменяться пропорционально времени работы серводвигателя при уравнивании и запоминаться при размыкании ключа 3. Соответственно будет изменяться разность уровней выходных величин на интегрирующих элементах 9 и 10. Однако вход органа 8 включен так, что он не реагирует на изменение величины и знака разности уровней выходных величин интегрирующих элементов

9 и 10 по сравнению с начальной разностью, вызванное изменением уровня выходной величины интегрирующего элемента 9 в первом интегпирующем контуре 6, По окончании процесса уравнивания блок 2 отключает блок 1, в нужнь|й момент включает автомат генератора и блок реверса 4, который включает тот же серводвигатель í другу1о сторону и синхронно с ним — ключ 5. 11спь и!!! сгрирующего контура 7 з",:ûêãcòñÿ и уровень выходной величины на интсг;: ующе элементе 10 начинает изменяться пропо !!о!!:ь но времени работы сс",води!;гатсля и;. рсвспсс.

Так как отноше;ше постоянных ш!тсгрир". .ëния контуров 6 и 7 определено и !>анно отнонению скоростей серводшггатсля на рспсрсе и при уравн!!ван!ш, то через время, равное произведению времени замыкания ключа 3 на указанное отношение, уровень выходной величины на интегриру!ощсм элементе 10 изменится до такого значения, что разность уровней выходных величин интегрирующих элементов

9 и 10 снова будет равна начальной разности.

При дальнейшем изменении уровня выходной величины на интегрирующем элсмсптс 10, знак разности уровней велич!ш на интегрирующих элементах 9 и 10 по сравнению с на20 чальной разностью изменяется и нсрсверсивный релейный орган 8 срабатывает. Е"o выходы 11, 12, 13 воздействуют соответственно на цепь отключения блока реверса, цепь отключения основного элсктроагрегата н цепь само25 отключения устройства.

Момент срабатывания органа 8 будет соответствовать возвращению статической рсгулпровочной характеристики в псходнос положение.

30 Постоянные времени интсгрированп!1 конт1.ров 6 и 7 должны быть не меньше врс.icii!I замкнутого состояния соотвстствуюшнх клю !е!!.

В устройстгс на фиг. 2 конденсаторы 9, 10

35 до процесс!! равн1!Бац!!!! рсгулнрусi>n!! vcë!! не!в! зя ря >ксив! н отклго"! cl!1)1 с обе!! х сторо!! от источника (на фнг. 2 цени оп;.1!() цнии !!с показаны) .

При работе ключа 3 напряжение на кондсн40 саторе 3 уменьш,",ется, а транзистор, включенный во входную цепь органа 8 закрыт. 1-1а рсверсе работает ключ 5 и конденсатор 10 разряжается. Как только напряжение на конденсаторе 10 станет меньше напря>кения на коп45 денсаторе 9, то транзистор открывается, орган

8 срабатывает и производит аналогичные отключения, что и устройство на фнг. 1.

В устройстве на фиг. 3 конденсаторы до процесса уравнивания разря>кены. При работе ключа 3 заряжается конденсатор 9, а транзистор на входе органа 8 закрыт.

11а реверсе работает ключ 5 и заря>каст конденсатор 10. Как только напря>ксьн:с ца конденсаторе 10 станет больше H",ïðÿæå!!èÿ на

55 конденсаторе 9, то транзистор открывается орган 8 срабатывает и производит аналоги !ные отключения, что п устройства на ф!!г, 1, 2

В устройстве на фиг. 3 необходим отдельн! !!": источник для питания органа 8.

60 Для компенсации напряжения, необходимо го для отпирания транзистора во входной це пи органа 8, необходимо подать начальное на пряжение смещения (например, создать соот ветствующую начальную разность напряжени>

65 1ig конденсаторах), 567193

При вкл очении электроагрегата на параллельную работу по предлагаемому способу и с помощью предлагаемого устройства не нужно иметь информацию о загрузке параллельно работающих генераторов (т. е. не нужны измерители нагрузки íà генераторах), достаточно у всех электроагрегатов предварительно вы ставить одинаковые уставки и наклоны статических регулировочных характеристик по частоте и (или напряжению) номинальные регулировочные характеристики. Процесс набора нагрузки можно вести с любой равномерной скоростью, определяемой скоростью серводвигателя на реверсе и не зависящей от скорости серводвигателя при уравнении, так как момент отключения серводвигателя определяется автоматически и с упреждение выбега. После набора соответствующей части общей нагрузки резервным электроагрегатом с него выдается сигнал на отключение основного электроагрегата при переводе с него нагрузки. Предложенное устройство легко автоматизировать, кроме того применение его универсально (по роду тока и нагрузки, величине напряжения, частоте, мощности генераторов, по методу синхронизации).

В предложенном устройстве уменьшен объем аппаратуры (по сравнению с замкнутыми системами регулирования мощности), так как в качестве блока уравнивания, блока реверса и нереверсивного релейного органа можно использовать часть схемы синхронизатора. Кроме того, аппаратура упрощается и самоотключается после набора и перевода нагрузки, а дальнейшее регулирование ведется первичными регуляторами по частоте и напряжению, исключаются междуагрегатныс соединения, обеспечивающие сравнения нагрузок на генераторах.

Люфт механизма смещения статической регулировочной характеристики не вносит погрешности, так как время, затраченное íà его выбор при уравнивании и на реверсе взаимно компенсируется.

Аналогично компенсируется и выбег после отключения серводвигателя.

Настройка устройства при наборе нагрузки проста и сводится к выбору начального смещения на входе нереверсивного релейного органа 8 и выбору отношения постоянного времени интегрирования контуров 6, 7 обратно отношению скоростей серводв ига теля при уравнивании и на реверсе.

Первая операция производится на неработающем электроагрегате и при одинаковом постоянном времени интегрировании контуров

6 и 7. Начальное смещение подбирается таким, чтобы орган 8 срабатывал сразу, как только время работы ключа 5 станет равным времени работы ключа 3.

При выбранном смещении срабатывание органа 8 проверяется при нескольких значениях постоянных времени интегрирования контуров.

Вторая операция производится на работающем э;.сктооагрегате. Изменяя постоянную времени интегрирования одного из контуров (например, переменным резистором на фиг.

2, 3) добиваются набора соответствующей части общей нагрузки при реальных скоростях серводвигателя при уравнивании и на реверсе (например, набора номинальной нагрузки после синхронизации электроагрегата с промышленной сетью).

Следует отметить, что первую операцию всегда нужно повторять при замене органа 8, а вторую — при перестановке устройства на другой электроагрегат.

Формула изобретения

1. Способ включения электроагрегата на параллельную работу, заключающийся в выводе

его на исходные характеристики, соответствующие номинальной регуляторной характеристике первичного двигателя и номинальной внешней характеристике генератора, уравнивании сверху параметров синхронизации, например частот, напряжений, путем воздействия на соответствующий серводвигатель, включении генератора в сеть и наборе нагрузки путем реверсирования серводвигателя до возвращения соответствующей характеристики в исходное положение, отличающийся тем, что, с целью упрощения и ускорения набора

ЗО соответствующей части общей нагрузки, в процессе уравнивания регулируемого параметра интегрируют и запоминают время работы серводвигателя, а на реверсе серводвигатель включают на время, равное произведению запомненного времени на отношение скоростей при уравнивании и на реверсе.

2. Способ по. и. 1, отличающийся тем, что, с целью получения сигнала об окончании процесса набора нагрузки на подключаемый

40 электроагрегат, этот сигнал формируют по окончании работы серводвигателя на реверсе.

3. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее блок уравнивания регулируемого параметра, блок включения автома45 та генератора в нужный момент, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно содержит ключ, управляемый блоком уравнивания, блок реверса серводвигателя, ключ, управляемый 0 блоком реверса, два интегрирующих контура, в первый из которых последовательно включен ключ, управляемый блоком уравнивания, во второй — ключ, управляемый блоком реверса, а отношение постоянных времени инте55 грирования первого и второго контура равно отношению скоростей серводвигателя на реверсе и при уравнивании, нереверсивный релейный орган, вход которого включен на разность уровней выходных величин интегрирую60 щих элементов в контурах, а выход служит для отключения блока реверса.

4. Устройство по п. 3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью автоматического отключения основного электроагрегата при переводе

65 с него нагрузки на резервный электроагрегат, 567193

10 выход нереверсивного релейного органа служит для отключе, ия от нагрузки основного электроагрегата.

5. Устройство по пп. 3 и 4, отл и ч а ющеес я тем, что, с целью повышения его надежности путем обеспечения кратковременного режима работы, выход нереверсивного релейного органа служит для самоотключения устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. В. Н. Константинов. Синхронизация судовых синхронных генераторов, Л., «Судостроение», 1965, с. 15 — 18.

2. Авторское свидетельство СССР №281606, 5 кл. Н 02J 3/46, 1967.

3. Г. С. Яковлев. Судовые электроэнергетические системы. Л., 1967, $ 3 — 3, 4. В. Н. Константинов. Синхронизация судовых синхронных генераторов, Л., «Судостро10 ение», 1965, с. 248 — 251.

Редактор В. Левятов

Составитель К. Фотина

Техред А. Камышиикова

Корректор Е. Хмелева

Заказ 1844/15 Изд. № 624 Тираж 917 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113935, Москва, )К-35, Раушская иаб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунощ 2