Устройство для защиты двигатель-генераторной установки

ОП ИСАНИ Е 1;991546ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСТВУ Сеюэ СоветскихСоцнапнстнческнхРеспублик(23) Приорнтет -Опубликовано 23,01.83. Бюллетень 3 Дата опубликования описания 23,0183 пю деламзобрстеии и втрытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ДВИГАТЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИИзобретение относится к устройствам для зашиты электрических установок переменного тока, в частности, к устройствам зашиты двигаетель-генераторных установок судовых электростанций,5Известно устройство для зашиты двигатель- генераторных установок судовых электростанций (СЭС) при неисправностях первичного двигателя, содержащее измерительный блок, блок выдержки времени, исполнительный блок, блок отсечки, выходной блок и блок питания.Входы измерительного блока подключены к трансформаторам тока и напряжения контролируемого генератора, один из выходов измерительного блока через блок выдержки времени подключен к исполнительному блоку, другой выход измерительного блока через блок отсечки подключен к второму входу исполнительного 2 о блока, выход исполнительного блока подключен через выходной блок к автомати/ческому выключению контролируемого генератора 1 12Устройство работает на принципе срав нения фаз двух напряжений, пропорциональных току и напряжению контролируемого генератора. При параллельной работе генераторов судовой электростанции при неисправностях первичного двигателя, приводящих к понижению частоты вращения одного из них, это устройство зашиты работает в соответствии с заложенным алгоритмом и отключает неисправный генератор, В случае возникновения неисправностей в первичном двигателе или его системе управления, приводящих к повьпцению частоты вращения одного из них, генератор неисправного агрегата постепенно принимает всю нагрузку на себя, генератор исправного ат- регата переходит в двигательный режим и это устройство защиты отключает от сети (шин электростанции) генератор, исправного агрегата, а через некоторое время при дальнейшем увеличении частоты вращения отключается предельным вы ключателем и неисправный агрегат.3 9918 Это приводит к ложному обесточиванию .судовой электростанции при исправном одном из генераторов и возникновению аварийной ситуации.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является уст 5 ройство для зашиты двигатель-генераторной установки, содержащее задатчик номинальной частоты напряжения (измерительный трансформатор, на выходе которого частота напряжения пропорциональна синхронной скорости вращения генератора), датчик частоты напряжения генератора (двтчик скорости вращения генератора, на выходе которого частота напряжения пропорциональна частоте напряжения, вырабатываемого генератором), схему сравнения (фазовый детектор) аналого-цифровой преобразователь (схему управления.) . Вход звдатчика номинвль 20 ной частоты напряжения служит для подключения к шинам генератора, выходы задатчикв номинальной частоты напряжения и датчика частоты напряжения генератора подключены к вхрдам схемы25 сравнения, выход которой подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, вход которого служит для подключения к входу автоматического выклюнвтеля контролируемого генератора. Устройств во работает на принципе сравнения часто 30 ты (фазы) напряжения на шинах электрое станции (сети) и частоты (фазы) напряжения, вырабатываемого контролируемым генератором. При параллельной работе генераторов электростанции (сети) при понижении частоты вращения первичного двигателя одного из агрегатов это устройство отключает генератор неисправного агрегата 1 1, Но при повышении частоты вращения .одного из первичных двит ателей иэ-за неисправности в его , системе регулирования скорости генератор неисправного агрегата постепенно примет всю нагрузку на себя, генератор исправного агрегата перейдет в двига тельный режим и устройством зашиты отключения от сети (шин электростан, ции), и через некоторое время при дальнейшем увеличении частоты вращения отключится предельным выключателем и неисправный агрегат, что приведет к обесточиванию электростанции при исправном одном из генераторов и возникновению аварийной ситуации.Целью изобретения является повыше ние надвжности зашиты двигатель-генераторной установки путем исключения перехода исправного генератора в двкгатель 46ный режим при повышении частоты вращения неисправного двигателя,Поставленная цель достигается тем,что в устройство для зашиты двигательгенераторной установки с параллельновключенными двумя или более генераторами с соответствующими первичнымидвигвтелями и автоматическими выключателями, содержащее задатчик номинальной частоты напряжения генераторов,датчик частоты напряжения генератора,блок сравнения и аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен свыходом блока сравнения, входы которогоподключены к соответствующим выходамэадвтчика напряжения и датчика частоты,вход которго подключен к шинам первого генератора установки, введены дввдатчика активного тока, второй блок сравнения, второй аналого-цифровой преобразователь и четыре элемента И, при этомвходы первого и второго датчиков активного тока подключены к шинам первогои второго генераторов установки соответственно, а выходы этих датчиков подключены к соответствующим входам второгоблока сравнения, выход которого подключен к второму аналого-цифровому преобразователю, первый выход которого подключены к вторым входам второго и третьего элементов И, а второй выход - квторым входам четвертого и первогоэлементов И, первый выход первого аналого-цифрового преобразователя подключен к первым входам первого и третьегоэлементов И, в второй его выход - кпервым входам второго и четвертогоэлементов И соответственно, выходы первого и второго элементов И подключенык входу управления автоматического выключателя первого генератора установки,а выходы третьего и четвертого элементов И - к входу управления ввгоматического выключателя второго генератораустановки,Устройство оаботает на принципе йепрерывного сравнения частот и токовконтролируемых генераторов, Этот принцип работы устройства учитывает имеющиеся в действительности соотношениятоков и частот в СЭС при всех возможных неисправностях первичных двигателей. Например, при параллельной работедвух генераторов имеет .место следующее соотношение токов генераторов( Э г 3-) при шеисправности у одного иэ первичных двигателей (ПД), приводящей к понижению частоты ( Р ) на шин ниже номинальной ( Ен )5 9915Э,. +, Е Ен при неисправностиПД агрегата 1Э Э- , У ( Е, при неисправностиПД агрегата 2,а при неисправности у одного иэ первич 5ных двигателей, приводящей к повышению частоты его вращенияЭгг, Е ) Ун при неисправностиПД агрегата 2З-Э- , Е 7 Юн при неисправностиПД агрегата 1,На чертеже приведена функциональнаясхема предлагаемого устройства,Устройство содержнц два датчика 1и 2 активного тока генератора, датчик3 частоты напряжения генераторов, задатчик 4 номинальной частоты напряжения генераторов, два блока 5 и 8 сравнения, два аналого-цифровых преобразова;.теля 7 и 8, четыре элемента И 9 - 12.Выходы датчика 3 и задатчика 4 .подключены к соответствукицим входамблока 5 сравнения, Выход блока 5 под- .,ключен к входу первого аналого-цифровогспреобразователя 7. Выходы датчика 1и 2 подключены к соответствующим входам второго блока 6 сравнения. Выходблока 6 подключен к выходу второгоаналого-цифрового преобразователя 8.Первый выход преобразователя 7 подключен к первым входам первого элементаИ 9 и третьего элемента И 11. Второйвыход преобразователя 7 подключен кпервым входам второго элемента И 10 ичетвертого элемента И 12. Первый выходвторого аналого-цифрового преобразоватети 8 подключен к вторым входам второго элемента И 10 и третьего элемента И 11, а второй выход преобразователя 8 подключен к вторым входам чет 40вертого элемента И 12 и первого элемента И 9.В двигатедь-генераторную установкуСЭС, состоящую иэ параллельно включенгных двух иди более генераторов13 и 14 с соответствующими двига 45тедями 15 и 16 и с автоматическимивыключателями 17 и 18, устройствозащиты включено следующим образом. Входы датчиков 1 и 3 подключены56 к шинам первого генератора 13, Вход датчика 2 - к шинам второго генератора 14. Выходы элементов И 9 и 10 подключены к входду управления автоматйческот о выключателя 17 первого генератора 13, а выходы элементов И 11 и12 - к входу управления выключателя18 генератора 14. 46 6Устройство защиты двигатель-генераторной установки работает следуквцим образом.При исправных первичных двигателях 15 и 16 с выходов датчиков 1 и 2 снимаются одинаковые сигналы. Эти сигналы поступают на беж 6, сравнения, где они вычитаются. При этом на масоде блока 6 сигнал управления или отсутствует или имеет незначительную величин, которая недостаточна для срабатывания аналого-цифрового преобразователя 8. Аналогично работает и блок 5 сравнения сравнивающий сигнал с датчика 3 и заЬатчика 4, сигнал с выхода которых нри исправных ЛВигателях одинаковые. В результате на выходах преобразователей имеются сигналы О", поэтому на выходах элементов И 9 - 12 сигнал управления выключателями 17 и 18 отсутствует и генераторы про. должают работать.1При неисправности первичного двигателя 15 генератора 13, приводящей к понижению частоты вращения (неисправность в системе регулирования частоты вращения и др, ), частота напряжения на шинах СЭС понижается, При этом генератор 13 разгружается, а генератор 14 нагружается. В этом случае ток генератора 13 (Э) будет меньще тока генератора 14 ( 3- ), т,е. ( 31 (Зг). Следовательно, сигнал с датчика 1 на входе блока 6 сравнения уменыцится / а с датчика 2 увеличижся."Поэтому на выходе биока 6 сравнения появляется сигнал разбаланса, которыйшоступает на вход аналого-цифрового преобразователя 8, и в случае превышения порога срабатывания этого преобразователя на втором входе последнего появится сигнал "1 ", который поступает на вторые входы элементов И 12 и 9 соответственно. Одновременно при снижении частоты на шинах СЭС ниже номинальной, т.е. при Е ( н = 50 Гц, сигнал с датчика 3 на входе блока 5 сравнения уменьшается, а сигнал с выхода эадатчика 4 остается прежним. В результате на выходе блока 5 сравнения появляется сигнал раэбаланса, который поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 7 и на первом выходе последнего появляется сигнал 1, который поступает на первые входы элементов И 9 и 11 соответственно.В резрптате на два входа элемента И 9 поступают сигналы 1", элемент И 9 срабатывает и с его выхода сигнал подается на вход управления автомати 7 М 15ческого выключателя 17 первого генератора 13 и последний отключается отшин СЭС,При неисправности первичного двигате-ля 15 генератора 13, приводящей к повы-шению частоты вращения, частота нашинах СЭС повышается. При этом генератор 13 нагружается, а генератор 14разгружается и может перейти в двигательный режим, хотя первичный двигатель 1 О16 вращает генератор 14 с заданнойскоростьк, В этом случае ток (Эг) генератора 13 .,превышает ток ( Эг ) генератора 14. В результате на выходебпока 6 сравнения полярность сйгнала изме бняется и на первом выходе преобразователя8 появляется сигнал "1", Одновременноменяется полярность сигнала на выходеблока,5 сравнения и на втором выходепреобразователя 7 появляется сигнал "1 ",2 ОС первого выхода преобразователя 8сигнал "1 " поступает на вторые входыэлементов И 11 и 10 соответственно,Со второго выхода преобразователя 7сигнал 1 поступает на первые входы , 25элементов И 10 и 12. В результатена два входа элемента И 10 поступаютсигналы "1". Элемент И 10 срабатывает и с его выхода сигнал поступает навход управления автоматического выключателя 17 первого генератора 13 и последний отключается от шин СЭС.Схема работает аналогично и при возникновении неисправностей у первичногодвигателя 16 генератора 14, Так припонижении частоты вращения сигналы "1"появляются на двух входах элемента И 11,С выхода элемента И 11 сигнал поступает на вход управления автоматическоговыключателя 18 второго генератора 14и последний отключается от шин СЭС,при повышении частоты вращения сигнала "1" появляются на двух входах элемента И 12. С выхода элемента И 12сигнал поступает на вход управленияавтоматического выключателя 1 8 второгогенератора 14 и последний отключаетсяот шин СЭС Таким образом, благодаря введению в устройство двух датчиков активного тока, второго блока сравнения, второго аналого-цифрового преобразователя и четырех элементов И с соответствующими связями, обеспечивается непрерывное сравнение токов и частот контролируемой установки, исключающее переход исправного генератора в двигательный режим при повышении частоты вращвния неисправного двигателя, что повышаетнадежность защиты,ф ормула из о бретенияУстройство для защиты двигатель-генераторной установки с параллельно включенными двумя или более генераторамис соответствующими первичными двигателями и автоматическими выключателями,содержащее задатчик номинальной частоты напряжения генератора, датчикчастоты напряжения генератора, блоксравнения и аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом блока сравнения, входы блока сравнения подключены к соответствующимвыходам задатчика напряжения и датчика частоты, вход которооо подключен кшинам первого генератора установки,отличающееся тем, что,сцелью повышения надежности зашиты,в него введены два датчика активноготока, второй блок сравнения, второйаналого-цифровой преобразователь и четыре элемента И, при этом выходы датчиков тока подключены к соответствующим входам вторго блока сравнения,выход которого подключен к второмуаналого-цифровому преобразователю, первый выход которого подключен к вторымвходам второго и третьего элементов И,а второй выход - к вторым входам четвертого и первого элементов И, первыйвыход первого аналого-цифрового преобразователя подключен к первым входампервого и третьего элементов И, а второй его выход к первым входам второго и четвертого элементов И соответственно, входы первого и второго датчиков активноготока подключены к шинампервого и второго генераторов соответственно, выходы первого и второго элементов И подключены к входу управленияавтоматического выключателя первогогенератора, а выходы третьего и четвертого элементов И - к входу управления автоматического выключателя второго генератора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Константинов В. Н. Системы иустройства автоматизации судовых электроэнергетических установок. Л., "Судостроение", 1972, с. 277-285.2. Патент Японии Мц 55-7055,кл. Н 02 Н 7/00, 1980.. Лроектны, 4 Тираж 615НИИПИ Государственно по делам изобретени3.3035, Москва, Ждписноеомитета СССРкрытийскан наб., д