SU649099A1 - Устройство дл управлени и контрол автономной электроэнергетической установки - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к технике управлени  распределением электроэнергии в автономных электроэнергетических установках и может быть использовано дл  управлени , контрол  и зан1иты в судовых электроэнергетических установках.

Известны устройства дл  управлени  и контрол  автономной электроэнергетической установки, содер кан1,ие датчики разности фаз, активных моаиюстей, сопротивлени  изол ции, напр жени  и частоты и положени  автоматических выключателей, входы которых служат дл  подключени  к соответствующим участкам установки. Эти датчики вход т в состав функциональных устройств автоматической синхронизации, уравнивани  частот, распределени  активной мощности между параллельно работающими генераторами , токовой защиты генераторов от перегрузки по активной и полной мощности, ко 1трол  сопротивлени  изол ции и др. 1.

Однако такое устройство обеспечивает основные режимы работы установки только при непосредственном участии оператора, что приводит к его повыщенной загрузке, снижению, оперативности управлени  и к увеличению веро тности прин ти  неправильного рещени  в сложных ситуаци х, следствием чего может  витьс  вознн1чН01им;1 е аварийных режимов. Кроме того, оно не выполн ет нрогнозирова и  отказиг; эле.ментов установки и самих устройств, что не позвол ет вы вить н устранить аварийные ситуации до момента их возникпопсил .

Целью изобретсгП   и,1 стс  ;к1вь ; ич;ио надежности и оперативности упр: влс1   пвTOHOMiibiAU; электрО:)ие|- Чтимсск1:мн г п чэками .

Это достигаетс  тем, что предложенное устройство Д.1Я управлени  и контро.ч  ; втон ом ной элект1) готической устан()вх1;, содержащее датчики разности фаз. активных мощностей, сопротив, изол ии| ;. напр жени  и чистсчЧ) и положени  агло чатических В11ц лючател.сй. входы которь1х сл жат дл  подключени  i соответств 1ОПл1 М участкам уста.човк, С11абже ю согласу-ошил блоком, переключателем режимов, блоком дистанционного мтранлени , блоком пгнобразовани  ин4 ормаи.пи и Ц фровь: решающим блоком, вклк;ча;огци и в себ  блокг: нпм ти разности фаз, активных MoniHocTeil, сопротивлени  изол ции, напр хчени  и частоты , положени  автоматических выклюмателей , режимов работы установки, блок вычислеии  отклонени  параметров, блок сравнени  отклонений параметров с допустимыми значени ми, блок программного управлени , блоки формировани  команд на автоматические выключатели, на разгрузку генераторов , воздействи  на регул торы скорости, на вывод информации, блоки пам ти номинальных значений параметров и допустимых отклонений параметров системы, причем выходы датчиков и переключател  режимов через согласующий блок и блок преобразовани  информации подключены к соответствующим блокам пам ти цифрового решающего блока, входы и выходы блока дистанционного управлени  служат дл  подключени  через согласующий блок к управл емым элементам установки, входы блока вычислени  отклонений параметров по информационным каналам подключены к выходам блоков пам ти разности фаз, активных мощностей , сопротивлени  изол ции, напр жени  и частоты, номинальных значений параметров , а вход управлени  этого блока подключен к выходу блока программного управлени , входы которого подключены к выходам блоков пам ти напр жени  и частоты , положени  автоматических выключателей , режимов работы, выходы блока программного управлени  подключены к блоку формировани  команд на автоматические выключатели и к блоку сравнени  отклонений параметров с допустимыми значени ми, другие входы которого подключены к выходу блока пам ти допустимых отклонений параметров и к выходу блока вычислени  отклонений параметров, а выходы блока сравнени  через блоки формировани  команд на автоматические выключатели , на разгрузку генераторов, воздействи  на регул торы скорости и на вывод информации служат дл  подключени  к соответствующим управл емым элементам установки . На чертеже представлена структурна  схема предложенного устрбйства дл  управлени  и контрол  автономной электроэнергетической установки. Оно содержит первичные двигатели 1 с регул торами скорости, синхронные генераторы 2, автоматические выключатели 3, главный распределительный щит 4 (ГРЩ) и нагрузки 5. Входы датчиков 6 разности фаз напр жений генераторов, датчиков 7 напр жени  и частоты, датчиков 8 активной мощности, датчиков 9 положени  автоматических выключателей и датчиков 10 сопротивлени  изол ции подключены к соответствующим участкам электроэнергетической установки, а их выходы через согласующий блок 11 и через блок 12 преобразовани  информации подключены к входам соответствующих блоков пам ти цифрового рещающего блока 13 (блок 14 - пам ти разности фаз, блок 15 - пам ти активных мощностей, блок 16- па .м ти сопротивлени  изол ции, блок 17 - пам ти значений напр жени  и частоты и блок 18 - пам ти положени  автоматических выключателей). Устройство снабжено также переключателем 19 режимов работы установки, который через согласующий блок 11 подключен к блоку 20 дистанционного управлени  и к блоку 21 пам ти режи.мов работы . По цеп м управлени  блок 20 дистанционного управлени  через согласующий блок подключен к объектам управлени . Цифровой рещающий блок - 13 снабжен блоком 22 пам ти номинальных значений параметров системы и блоком 23 пам ти допустимых отклонений параметров системы. Выходы блоков пам ти 14, 15, 16, 17 и 22 подклк)чены к соответствующим входам блока 24 вычислени  отклонени  параметров, выход которого подключен к входу блока 25 сравнени  отклонений параметров с допустимыми значени ми, который по второ.му входу св зан с выходом блока 23 па.м ти допустимых отклонений параметров. Выходы блоков пам ти 17, 18 и 21 подключены к входам блока 26 программного управлени , выходы которых подключены один - к блоку 24 вычислени  отклонени  параметров, а другой - к блоку 27 фор.мировани  команд на автоматические выключатели. Выходы управлени  блока 25 сравнени  отклонений параметров с допустимыми значени ми подключены соответственно к блоку 27 формировани  команд на автоматические выключатели , к блоку 28 команд на разгрузку генераторов и к блоку 29 формировани  воздействи  на регул торы скорости, а информационный выход блока 25 через блок 30 формировани  информации к блоку 31 сигнализации и контрол  параметров. Выходы блоков 27, 28, 29 формировани  ко.манд через согласующий блок 11 подключены к соответствующим объектам управлени . Устройство работает в двух режи.мах - дистанционного управлени  и автоматического управлени . Задание режима работы установки осуществл етс  оператором с помощью переключател  19 режимов работы. При задании режима дистанционного управлени  согласующий блок 11 подключает входы и выходы блока 20 дистанционного управлени  к соответствующим участкам электроэнергетической установки и к объектам управлени . При этом управление установкой осуществл етс  оператором с пульта управлени  блока 20. При задании режима автоматического управлени  согласующий блок 11 отключает блок 20 дистанционного управлени  и подключает выходы датчиков параметров и состо ни  установки через блок 12 преобразовани  информации к входам цифрового рещающего блока 13, а выходы этого блока - к соответствующим объектам управлени . Управление электроэнергетической установкой осуществл етс  блоком 13 по заложенным в него алгоритмам управлени  в соответствии с поступающей от датчиков информацией без участи  оператора.

В режиме автоматического управлени  в зависимости от прин той схемы генерировани , количества и типов автоматических выключателей , типов регул торов скорости в пам ть блока 25 программного управлени  записываетс  программа автоматического управлени , включающа  в себ  подпрограммы перестройки структуры установки, синхронизации генераторов, распределени  активных мощностей, перевода нагрузки с одного генератора на другой, разгрузки генераторов путем отключени  второстепенных потребителей, а также подпрограммы контрол  параметров установки и прогнозировани  неисправностей.

Пор док взаимодействи  указанных подпрограмм определ етс  основными режимами работы судна в целом, задаваемы.ми оператором из центрального поста с помощью переключател  режимов 19. Функйионирование устройства в режиме автоматического управлени  может быть рассмотрено на примере перехода из режима работы судна в порту в режим работы при маневрировании, когда требуетс  подключение дополнительного источника электроэнергии. Сигнал о предполагаемо.м изменении режима работы судна поступает от переключател  режимов 19 на блок пам ти 21 режимов работы и затем на блок 25 программного управлени . Этот сигнал  вл етс  онераторо.м пуска дл  алгоритма подключени  на щины ГРЩ резервного агрегата. По этому алгоритму блок 26 программного управлени  задает на блох 24 вычислени  отклонени  параметров программу опроса датчика 10 сопротивлени  изол ции, подключенного к шинам включаемого генератора. Сигнал датчика в блоке 24 сравниваетс  с номинальным значением сопротивлени  изол ции, поступающим на блок 24 от блока 22 па.м ти номинальных значений пара.метров. После чего полученна  разность сравниваетс  в блоке 25 с допустимым отклонением, поступающим на этот блок от блока 23 пам ти допустимых отклонений. Если сопротивление изол ции находитс  в допустимых пределах, блок 26 вырабатывает команду на пуск резервного агрегата. При выходе генераторного агрегата на номинальные обороты блок 26 через блок 24 опрашивает датчики 7 напр жени  и частоты, подключенные по обе стороны автоматического выключател  3, т.е. на шинах подключаемого агрегата и на соответствующей секции ГРЩ. В случае, если на подключае.мом генераторе оказываютс  номинальные параметры напр жени  и частоты и на секции ГРЩ отсутствует напр жение , блок 26 программного управлени  вырабатывает команду на включение агрегата на шины ГРЩ без синхронизации. Эта ко .манда проходит через блок 27 фор.мировани  команды на соответствующий автоматический выключатель. Если но.минальные параметры присутствуют как на агрегате так и на щинах ГРЩ блок 26 задает приоритет подпрограмме синхронизации. В соответст5 ВИИ с этой подпрограммой блок 24 периодически опрашивает датчики 6 разности фаз напр жений и датчики 7 напр жени  и частоты . В случае допустимых отклонений по разности частот, напр жений и фаз источников производитс  уравнивание указанных параметров но цеп м воздействи  через блок 29 на регул торы скорости синхронизируе .мых генераторов. После уравнивани  частоты и фаз блоком 25 вырабатываетс  команда на включение соответствующего авто.матического выключател  с посто нным временем опережени  .момента синхронизма, равным времени срабатывани  автоматического выключени .

После синхронизации генераторов в соответствии с алгоритмом ввода источника

получает приоритет подпрограмма распределени  активны.х нагрузок между параллельно работаюпдими генераторами. По этой подпрограмме блоком 24 опрашиваютс  датчики 8 активной мощности, включенные на

5 тины каждого работающего генератора. В зависимости от соотношени  активных мощностей генераторов, которое вычисл етс  в блоке 24 и сравниваетс  с допустимым рассогласованием в блоке 25, осуп ествл етс  воздействие на регул тор скорости соответствующего агрегата (тем самым уменьшаетс  величина рассогласовани  по нагрузке). Нар ду с распределением нагрузок устройство непрерывно следит за наличием перегрузок в системе по активной и полной мощности и в случае вы влени  перегрузок вы5 рабатывает команду через блок 28 на отключение второстепенных потребителей.

Одновременно с операци ми, обладающими приоритетом {токова  защита от перегрузок , синхрон1 зацц , распределение активных мощностей) устройство осуществл ет обегающий контроль всех датчиков и анализирует тенденцию изменени  во времени основных параметров установки. Например, периодический контроль отклонени  частоты работающих генераторов позвол ет стабилизировать частоту путем воздействи  на регул тор скорости в функции отклонени . Обработка результатов измерений по заданным алгоритмам и аналитическим зависимост м позвол ет осуществл ть диагностику

Q состо ни  установки, прогнозировать возможные неисправности и давать советы оператору в сл)чае необ.чоди.мости его вмешательства в процесс управлени . Например, контроль тенденции изменени  во времени величины сопротивлени  изол ции сети позвол ет воврем  отключать неисправпые участки до возможного наступлени  электрического пробо  и возникновени  aBapnii.

Обобцд.енна  сигнализаци  (как предупредительна , так и аварийна ) поступает

на блок 31 сигнализации и контрол  от блока 30 формировани  информации.

Построение управлени , контрол  и защиты электроэнергетических установок с использованием нредложенного устройства позволит отказатьс  от решающей части функциональных устройств электроавтоматики, что дает существенный выигрыш в элементной базе, надежности эксплуатации, потребл емой мощности, стоимости проектировани  и изготовлени , а также в улучшении условий обслуживани . Кроме того, по вл етс  возможность использовани  онтимальных законов регулировани  и управлени  элементами системы, измен ющихс  в зависимости -от изменени  схе.мы генерировани , параметров агрегатов и регул торов, что позволит перейти от проектировани  сложных систем автоматизации к решению более эффективной задачи программировани  управлени  распределение.м электроэнергии.

Claims (1)

1. Константинов В. М. Систе.мы и устройства авто.матизации судовых электроэнергетических установок. «Судостроение, 1972, с. 205-235.

I

n

f