Б. И. Болотин, М. Б. Вандер, Ю. Г. ) оргии}), В. Н. Константинов, К. В. Лысков, А. Е. Марков, Н. М, Палладиев, В. А. CmopOe, Г. И. Строгачева и R. H. Юнг (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ

АВТОНОМНОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Изобретение относится к технике управления распределением электроэнергии в автономных электроэнергетических установках и мо>кет быт} использовано для управления, контроля и защиты в судовых электроэнергетических установках.

H3})ccTIII l устройства для управления и контроля автономной электроэнергетической установки, содер>кашне датчики разности фаз, активных мо }ностей, сопротивления изоляции, напряжения и частоты и положения автоматических выключателей, входы которых служат для подключения к соответству}ощим участкам установки. Эти датчики входят в состав функциональных устройств автоматической синхронизации, уравнивания частот, распределения активной мощности между параллельно работающими генераторами, токовой зашиты генераторов от перегрузки по активной и полной мощности, контроля сопротивления изоляции и др. (1).

Однако такое устройство обеспечивает основные режимы работы установки только при непосредственном участии оператора, что приводит к его повышенной загрузке, снижению оперативности управления и к увеличению вероятности принятия неправильного решения в сложных ситуаци5)х, сл. iciвием чего может явиться Возник)!Овгч-;}ц аварийных режимов. Кроме того, оно iic в ;â€” полняет <, )ункци,i прог}!03!fp0})aния Отказов элементов установки !1 самих устро}}сгв, чго пе позволяет Выяв}ть и устранить аварийные ситуа}ли до )}ом !IT;l их Возник!!ОВ н.:.я.

Целью v30 )рете: я яв i cTC5:;:1)1,111:. i ..::,( належ иост}! !1 Опс!) Вти В}}ос},, мир;1 во(1:) я,) 11ТОНОМ НЫМ!! =),!ЕК,)!) =!ICP! i TИ !ССК!,;И ), 1ками. тв

Это;}остигастс51 Tc)1,:! го прc)ó,)æ II}!op.

УстРОиство,ь}Я МН});1ВЛ(Hi!ÿ If КОНТ )О, IЯ;)В10НОМНОй} Э !CI(11)03НСПГЕТ! : -IСС},ОИ СТ()НОВКИ. содсрже! И}е(. да) 1 к}1 1 ) азli()cTI! ф}13. ак!!! В

Н bl \ М О Ц} и О C!C И, C 0 П () ОТ i I В Л (-. . I I И 5I И ЗОЛ Я 11 И } i .. напряжения и част" TI>! ", полок,н}«!! о":. вЂ” тических в!.}кл!Оч}}теле}1. вхо II I когорых:лу>каТ дл I I!О, 1кл)0 CI : i i ß i(СООTВСTСТВ 10!! .i . i участкам хстановки, снабже!}О согласм5()}ц)! 1

О.!OI<0)1, пс})екл}0" атслсм 1)c>}(if)!()11, О. ii)!(i))i диста}I}II!0}; ИОГ,) "Iii);-: В;lсния, О,lOI<()i! !! с;)бразования информации и цифров}:}м I)c;li(!io

ШИМ 0;10}(OY,, В! !1<)ч}1 0111И В Себ i). Iоки I!,iмяти p33I!ocTI! фаз, активных МОIНИOcT(1).

COB pOTIi Bле1} И:1 i!30 151 !1 ill! Напряжен И и I! I}ICТОТЫ, ГIОЛОЖЕНИЯ аВТОМВТИЧЕ(К:}Х ВЫК, iii) 13649099 телей, режимов работы установки, блок вычисления отклонения параметров, блок сравнения отклонений параметров с допустимыми значениями, блок программного управления, блоки формирования команд на автоматические выключатели, на разгрузку генераторов, воздействия на регуляторы скорости, на вывод информации, блоки памяти номинальных значений параметров и допустимых отклонений параметров системы, причем выходы датчиков и переключателя режимов через согласующий блок и блок преобразования информации подключены к соответствующим блокам памяти цифрового решающего блока, входы и выходы блока дистанционного управления служат для подключения через согласующий блок к управляемым элементам установки, входы блока вычисления отклонений параметров по информа-ционным каналам подключены к выходам блоков памяти разности фаз, активных мощностей, сопротивления изоляции, напряжения и частоты, номинальных значений параметров, а вход управления этого блока подключен к выходу блока программного управления, входы которого подключены к выходам блоков памяти напряжения и частоты, положения автоматических выключателей, режимов работы, выходы блока программного управления подключены к блоку формирования команд на автоматические выключатели и к блоку сравнения отклонений параметров с допустимыми значениями, другие входы которого подключены к выходу блока памяти допустимых отклонений параметров и к выходу блока вычисления отклонений параметров, а выходы блока сравнения через блоки формирования команд на автоматические выключатели, на разгрузку генераторов, воздействия на регуляторы скорости и на вывод информации служат для подключения к соответствующим управляемым элементам установки.

На чертеже представлена структурная схема предложенного устройства для управления и контроля автономной электроэнергетической установки. Оно содержит первичные двигатели 1 с регуляторами скорости, синхронные генераторы 2, автоматические выключатели 3, главный распределительный шит 4 (ГРШ,) и нагрузки 5.

Входы датчиков 6 разности фаз напряжений генераторов, датчиков 7 напряжения и частоты, датчиков 8 активной мощности, датчиков 9 положения автоматических выключателей и датчиков 10 сопротивления изоляции подключены к соответствующим участкам электроэнергетической установки, а их выходы через согласующий блок 11 и через блок 12 преобразования информации подключены к входам соответствующих блоков памяти цифрового решающего блока 13 (блок 14 вЂ” памяти разности фаз, блок 15вЂ” памяти активных мощностей, блок 16 вЂ” памяти сопротивления изоляции, блок 17 памяти значений напряжения и частоты и блок 18 вЂ” памяти положения автоматических выключателей) . Устройство снабжено

5 также переключателем 19 режимов работы установки, который через согласующий блок

11 подключен к блоку 20 дистанционного управления и к блоку 21 памяти режимов работы. По цепям управления блок 20 дистанционного управления через согласующий блок подключен к объектам управления.

Цифровой решающий блок вЂ” 13 снабжен блоком 22 памяти номинальных значений параметров системы и блоком 23 памяти допустимых отклонений параметров системы.

1 Выходы блоков памяти 14, 15, 16, 17 и 22 подключены к соответствующим входам блока 24 вычисления отклонения параметров, выход которого подключен к входу блока 25 сравнения отклонений параметров с допустимыми значениями, который по второму входу связан с выходом блока 23 памяти допустимых отклонений параметров. Выходы блоков памяти 17, 18 и 21 подключены к входам блока 26 программного управления, выходы которых подключены один вЂ” к блоку 24 вычисления отклонения параметров, а другой вЂ” к блоку 27 формирования команд на автоматические выключатели. Выходы управления блока 25 сравнения отклонений параметров с допустимыми значениями подключены соответственно к блоку 27 фор30 мирования команд на автоматические выключатели, к блоку 28 команд на разгрузку генераторов и к блоку 29 формирования воздействия на регуляторы скорости, а информационный выход блока 25 через блок 30

35 формирования информации к блоку 31 сигнализации и контроля параметров. Выходы блоков 27, 28, 29 формирования команд через согласуюший блок 11 подключены к соответствующим объектам управления.

Устройство работает в двух режимахвЂ”

4о дистанционного управления и автоматического управления. Задание режима работы установки осушествляется оператором с помощью переключателя 19 режимов работы.

При задании режима дистанционного управления согласующий блок 11 подключает входы и выходы блока 20 дистанционного управления к соответствуюшим участкам электроэнергетической установки и к объектам управления. При этом управление установкой осуществляется оператором с пульта управления блока 20. При задании режима автоматического управления согласующий блок

11 отключает блок 20 дистанционного управления и подключает выходы датчиков параметров и состояния установки через блок 12 преобразования информации к входам цифрового решающего блока 13, а выходы этого блока вЂ” к соответствующим объектам управления. Управление электроэнергетической установкой осуществляется блоком

13 по заложенным в него алгоритмам управ649099

1О

З0

55 ления в соответствии с поступающей от датчиков информацией без участия оператора.

В режиме автоматического управления в зависимости от принятой схемы генерирования, количества и типов автоматических выключателей, типов регуляторов скорости в память блока 25 программного управления записывается программа автоматического управления, включающая в себя подпрограммы перестройки структуры установки, синхронизации генераторов, распределения активных мощностей, перевода нагрузки с одного генератора на другой, разгрузки генераторов путем отключения второстепенных потребителей, а также подпрограммы контроля параметров установки и прогнозирования неисправностей.

Порядок взаимодействия указанных подпрограмм определяется основными режимами работы судна в целом, задаваемыми оператором из центрального поста с помощью переключателя режимов 19. Функционирование устроиства в режиме автоматического управления может быть рассмотрено на примере перехода из режима работы судна в порту в режим работы при маневрировании, когда требуется подключение дополнительного источника электроэнергии. Сигнал о предполагаемом изменении режима работы судна поступает от переключателя режимов

19 на блок памяти 2! режимов работы и затем на блок 25 программного управления.

Этот сигнал является оператором пуска для алгоритма подключения на шины ГPIll, резервного агрегата. По этому алгоритму блок

26 программного управления задает на блок

24 вычисления отклонения параметров программу опроса датчика !О сопротивления изоляции, подключенного к шинам включаемого генератора. Сигнал датчика в блоке

24 сравнивается с номинальным значением сопротивления изоляции, поступающим на блок 24 от блока 22 памяти номинальных значений параметров. После чего полученная разность сравнивается в блоке 25 с допустимым отклонением, поступающим на этот блок от блока 23 памяти допустимых отклонений. Если сопротивление изоляции находится в допустимых пределах, блок 26 вырабатывает команду на пуск резервного агрегата. При выходе генераторного агрегата на номинальные обороты блок 26 через блок 24 опрашивает датчикй 7 напряжения и частоты, подключенные по обе стороны автоматического выключателя 3, т. е, на шинах подключаемого агрегата и на соответствующей секции ГРЩ. В случае, если на подключаемом генераторе оказываются номинальные параметры напряжения и частоты и на секции ГРЩ отсутствует напряжение, блок 26 программного управления вырабатывает команду на включение агрегата на шины ГРЩ без синхронизации. Эта команда проходит через блок 27 формирования команды на соответствующий автоматический выключатель. Если номинальные параметры присутствуют как на агрегате так и на шинах ГРШ блок 26 задает приоритет подпрограмме синхронизации. B соответствии с этой подпрограммой блок 24 периодически опрашивает датчики 6 разности фаз напряжений и датчики 7 напряжения и частоты. В случае допустимых отклонений по разности частот, напряжений и фаз источников производится уравнивание указанных параметров по цепям воздействия через блок

29 на регуляторы скорости синхронизируемых генераторов. После уравнивания частоты и фаз блоком 25 вырабатывается команда на включение соответствующего автоматического выключателя с постоянным временем опережения момента синхронизма, равным времени срабатывания автоматического выключения.

После синхронизации генераторов в соответствии с алгоритмом ввода источника получает приоритет подпрограмма распределения активных нагрузок между параллельно работающими генераторами. ГIо этой подпрограмме блоком 24 опрашиваются датчики 8 активной мощности, включенные на шины каждого работающего генератора. В зависимости от соотношения активных мощностей генераторов, которое вычисляется в блоке 24 и сравнивается с допустимым рассогласованием в блоке 25, осуществляется воздействие на регулятор скорости соответствующего агрегата (тем самым уменьшается величина рассогласования по нагрузке).

Наряду с распределением нагрузок устройство непрерывно следит за наличием перегрузок в системе по активной и полной мощности и в случае выявления перегрузок вырабатывает команду через блок 28 на отключение второстепенных потребителей.

Одновременно с операциями, обладающими приоритетом 11оковая защита от перегрузок, синхронизация, распределение акТНВН1 мощностей) устройство осуществляет обегающий контроль всех датчиков и анализирует тенденцию изменения во времени основных параметров установки. Например, периодический контроль отклонения частоты работающих генераторов позволяет стабилизировать частоту путем воздействия на регулятор скорости в функции отклонения.

Обработка результатов измерений по заданным алгоритмам и аналитнческим зависимостям позволяет осуществлять диагностику состояния установки, прогнозировать возможные неисправности и давать советы оператору в случае необходимости его вмешательства в процесс управления. Например, контроль тенденции изменения во времени величины сопротивления изоляции сети позволяет вовремя отключать неисправные участки до возможного наступления электрического пробоя и возникновения аварии.

Обобщенная сигнализация (как предупредительная, так и аварийная) поступает

649099

Редактор Е. Кравиона

Заказ 766131

Составитель К. Фотнна

Тсхред О. Луговая Корректор П.Макаревич

Тираж 856 Подписное

11НИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и о крытий 13035, Москва, Ж-35, Раугнская наб., д. 4/5

Филиал П!1П «Патент»ь г. Ужгород, ул. Проектная, 4