Устройство для оптимального управления распределением мощности автономной электроэнергетической системы

(19) 621 02 ) 34 ИЗОБРЕТЕНИ И ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ленинградский институт водного транспорта(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЕММОЩНОСТИ АВТОНОМНОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ(57) Изобретение относится к областиэлектротехники. Цель изобретения - повыиение точности распределения мощностипри различных режимах работы генераторных агрегатов. Устройство содержит регуляторы моцности 1,1 - -1.1 Х 1, генераторы 2.1- - 2.М, подключенные к шинам 9 нагрузки 10 через ком мутационные аппараты 3.1 - -3. 1 х;. Сигналы с выходов датчиков мощности 4.1 - 4.1 Х генераторов подаются на входы сумматора 7. Информационные сигналы с Вторъх ВыходОВ комута 1 нонных аппа 1 атОВ поступают на входы дешифратора 5. Сигналы с выхода сумматора 7, несущие информацию о мощности нагрузки, и сигналы с дсшифратора 5 о числе и помере включенных генераторов поступают на входы блока 6 оптимизации. Блок оптимизации содержит элементы логики и блоки иели; нейности, в которые заложены зависимости оптимальной мощности для каждого генератора от суммарной моцности нагрх зки для разных сочетаний включенных генераторов. С выходов блока 6 оптимизации сигналы, пропорциональные оптимальным мощностям генераторов, подаются на входы регуляторов моцности 1.11.х. 5 ил., 1 табл.13962- 35 1 1 1 1 0 1 00 0 1 0 1 1 1 ГА 21 1 0 ГА 22 0 1 ГА 23 0 0 Выходы ДШ 5 а о 4 О Примечакие.- подключение ГА к нагрузке; 0 - отключение ГА от нагрузки; а - д - выходы дешифратора 5, на которых сигнал не равен нулю при соответствующей комбинации включенных ГА. 45Устройство (фиг. ) содержит Х регуляторов .1 - 1,Х. мощности, Х 1 генераторных агрегатов 2. 1 - 2.М; 1 Х 1 коммутационных аппаратов 3.1 - З.Х, М датчиков 4.1 - 4.М мощности, а также дешифратор 5, блок 6 оптимизации, сумматор 7 и сеть 8, при этом 5 О 1-й выход (1=1,(х 1) блока 6 оптимизации соединен с входом 1-го регулятора 11 мощности, выход регулятора 11 мощности подключен к входу генераторного агрегата 2,), выход которого соединен с первым входом коммутационного аппарата 3,1, к второму входу которого подключена шина 9. Пуск, первый выход коммутационного аппарата 31 соединен с входом датчика 41 мощности, а 1Изобретение относится к электротехнике, а именно к техническим средствам системной автоматизации многоагрегатных автономных электроэнергетических систем (ЭЭС), вчастности судовых, содержащих несколько источников электроэнергии. 5Изобретение решает задачу автоматизации управления ЭЭС, например судовой, путем использования генераторных агрегатов, в том числе дизель-генераторов, паро- и газотурбогенераторов, валогенераторов, навесных генераторов, аккумуляторных батарей и т,д., в автономном или параллельном режиме работы по критерию минимума стоимости заданного (требуемого) значения генерируемой ЭЭС мощности. С наибольшим эффектом изобретение может быть использо вано при создании систем управления для многоагрегатных ЭЭС, для которых характерна частая смена режимов использования и величины включенной мощности.Цель изобретения - повышение точности распределения мощности при различных режимах работы генераторных агрегатов (в автономном режиме работы или параллельном режиме работы в различных сочетаниях).На фиг.приведена блок-схема уст ройства для оптимального управления распределением мощности ЭЭС; на фиг. 2 схема коммутационного аппарата; на фиг. 3 - схема блока оптимизации; на фиг. 4 - схема двухвходового логического элемента блока оптимизации; на фиг. 5 - схема блока 30 оптимизации для случая использования трех генераторных агрегатов в ЭЭС.Кроме того, представлена таблица подключения генераторных агрегатов к нагрузке (ГА - генераторный агрегат). о2второй выход - с-м входом дешифратора 5, выход датчика 4мощности, подключен к 1-му входу сумматора 7 и к сети 8, к которой подключена нагрузка 10, выход сумматора 7 соединен с первым входом блока 6 оптимизации, второй обобщенный вход ко. торого соединен с обобщенным выходом дешифратора 5.Каждый коммутационный аппарат 3.1 (фиг. 2) содержит шину 11 Земля, обмотку реле 12), два замыкающих контакта 131(силовой) и 14.) (информационный) реле, источник 15. постоянного напряжения, усилитель 16.), при этом шина 9. Пуск соединена с входом усилителя 16.1, выход которого через обмотку реле 12. подключен к шине 11 Земля, выход источника 51 постоянного напряжения через замыкающий контакт 14. подключен к соответствующему входу дешифратора 5, выход генераторного агрегата 2.) через замыкающий контакт 131 соединен с датчиком 4. мощности.Блок оптимизации (фиг. 3) содержит 1 х 1 элементов ИЛИ 17, (21 х 1 - 1 - Х) логических элементов 18 и (2 М - 1) ключевых элементов 19. Логические элементы 8 соединены в виде пирамидальной иерархической структуры из (К 1) уровней, первый уровень содержит один одновходовый логический элемент 18, каждый х-й уровень (х= =2,К - 1) содержит Сдвухвходовыхи (С - С) одновходовыхло+1 В - (ч - ) )+1гических элементов 18, первый выход логического элемента 18 х -го ( д=.1, 1 х - 2) уровня соединен с одним из входов двухвходового логического элемента 18 (ъ + 1)-го уровня, вторые входы двухвходовых логических элементов 18 и входы одновходовых логических элементов 18 соединены с выходами соответствующих ключевых элементов 19, вторые выходы логических элементов 18 х-го (х=1, - 2) уровня, два выхода каждого логического элемента 18 (М) -го уровня, а также выходы х) ключевых элементов 19 соединены с соответствующими входами соответствующих элементов ИЛИ 17, первым обобщенным входом блока 6 оптимизации является совокупность управляк) щих входов ключевых элементов 19, вторым входом объединенные информационные входы ключевых элементов 9, а выходамивыходы элементов ИЛИ 17.Двухвходовый логический элеменг 18 фиг. 4) содержит блок 20 нелинейности, элемент 21 задержки, сумматор 22 и двухвходовый элемент ИЛИ 23. Выход элемента ИЛИ 23 соединен с входами блока 20 нелинейности и элемента 21 задержки, выход элемента 21 задержки соединен с суммирующим входом сумматора 22, к вычитающему входу которого подключен выход олока 203нелинейности, входами логического элемента18 являются входы элемента ИЛИ 23, авыходами - выходы сумматора 22 и блока 20 нелинейности.Одновходовый логический элемент 18 несодержит элемент ИЛИ 23. Его входомявляются объединенные входы блока 20 нелинейности и элемента 21 задержки,На схеме блока 6 оптимизации лля трехгенераторных агрегатов 2 (фиг. 5) обозначены семь ключевых элементов 19.1 - 19.7, 10четыре логических элемента 18. -8,4, в томчисле один двухвходовый элемент 18.2 итри элемента ИЛИ 17.1 - 17.3.Блок 20 нелинейности логического элемента 18,1 реализует оптимальнуго зависимость мощности 1.г, вырабатываемой тремягенераторными агрегатами 2.1 - 2.3, от мощности Рг, вырабатьваемой генераторным агрегатом 2.3. Блоки 20 нелинейности логических элементов 18.2 - 18.4 реализуот оптимальные зависимости соответственно (.г.= 20=1(Р), с.а= (Рх) и 1-з= (Рг), гле1.г, 1.з - - оптимальные зависимости мощности, вырабатываемые генераторными агрегатами 2.1 и 2.2, 2.1 и 2.3, 2.2 и 2.3 отмощностей Р и Р;, соответственно.Устройство (фиг. 1) работает следуюгцим25образом.Предположим, что необходимо обеспечитьпараллельную работу генераторных агрегатов 2. и 2.2 на общую нагрузку 10. Г этойцелью оператор по шинам 9 Пуск соответствующих агрегатов подает сигнал на вторые входы соответствующих коммутационных аппаратов 3. При этом генераторныеагрегаты 2. и 2.2 предварительно включеныи работают на холостом ходу (возможен случай, когда сигнал Пуск подается на соответствующие вхолы генераторных агрегатов2 для пуска их в работу).В коммутационном аппарате 3 (фиг. 2)сигнал по шине 9 подается через усилитель 16, обмотку реле 12 на шину 13 Земля.При прохождении данного сигнала через 40обмотку реле 12 реле срабатывает и замыкает силовой замыкающий контакт 13 и информационный замыкающий контакт 14.Напряжение с выхода генераторного агрегата 2 подается через силовой контакт 3на вход датчика 4 мощности, одновременносигнал с выхода источника 15 постоянногонапряжения, равный логической единице, через информационный замыкающий контакт14 подается на соответствуюнг.ггй вход дешифратора 5,50Токи с вьгхолов генераторных агрегатов 2через коммутационный агрегат 3 и датчик4 мощности подаются к сети 8, а затемк нагрузке 10.Датоп; 4 мощности вырабатывает сигнал,пропорциональный мощности генераторного 55агрегата 2, и ггодает его на соответствуюши й вход сумматора 7.Выходной сигнал сумматора 7(1 г),пропорциональный потребляемой нагрузкой 10 мощности, подается на информационные входы ключевых элементов 19 блока 6 оптимизации (фиг. 3). Выходной сигнал лешифратора 5, не равный нулю, появляется ца его третьем выходе ц подается на управляк)- щий вход ключевого элемента 19 сь открывая его (фиг. 5).Выходной сигнал сумматора 7 (1., ) через открытый ключевой элемент 19.3 подается на второй вход двухвходового логического элемента 18.2 (фиг. 5). В данном логическом элементе (фиг, 4) сигнал 1.г через элемент ИЛИ 23 подается на вход блока 20 цеггинейггостгг и через элемент 21 задержки цд суммггругощиг вход сумматора 22. В зависггмотц ог значения входного сигнала 1., цд выходе блока 20 нелинейности иоявлн, я сигнал, пропорциональный оптимальному значению мощности (Р ) генераторного агрегата 2.2, который подается на соответствующий вход элемента 11 ЛИ7.2 и на вычитдющий вход сумматора 22. На выходе сумматора 22 появляется сигнал Р,=1., - Рь пропорциональный оптимальному зндчениго мощности гецераторцого агрегата 2.1. (ля синхронизации работы логическиэлементы содержат элемент 21 задержки. Выходной сцгцдл сумматора 18 подается на второй вход элемента ИЛИ 17.1. Выходные сигналы элементов ИЛИ 17.1 и7.2 подаются ца входы соответтвуюьцих регуляторов 1.1 и 1.2 мощности (фцг. 1). Выхо,ейные сигналы регуляторов могцности подаются на входы гецердгорных агрегатов 2.1 и 2.2 обеспечивая выработку гецераторнымц агрегатами необходимой (оптимальной) мощности Рь Р .При изменении значения нагрузки 10 устройство работает аналогично, распределяя теку;цее значение мощцост;г 1.г нагрузки О для выработки геггераторными агрегатами 2.1 и .2. Эти значения соответственно равны Р, и Р.Если по команде оператора включены на параллельную работу три генераторных агрегата, то появляется сигндл логической единицы на седьмом выходе лешифратора 5. 11 отребляемая нагрузкой 10 мощность 1-гз распределяется на генераторцых агрегатах 2.1 - 2.3.Устройство работает аналогично и при других сочетаниях работы генераторных агрегатов.Применение предлагаемого устройства повышает точность распределеггия мощности за счет обеспечения оптимального режима работы генераторцых агрегатов прц параллельной работе ге: раторов в различных сочетаниях.Форзгу.га ггзобретснаяУстройс.во для оптимального управления распрелелением мощности автономной электроэнергетцческой системь, состоящей из Х генератор;гьх агрегатов, цодключецнывх13962 через соответствующие коммутационные аппараты к сети, содержащее блок оптимизации и М цепей, каждая из которых содержит регулятор мощности агрегата и датчик мощности, при этом М выходов блока оптимизации соединены с входами соответ 5 ствующих регуляторов мощности агрегатов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности распределения мощности при различных режимах работы генераторных агрегатов, дополнительно введены сумматор 10 , и дешифратор, при этом входы сумматорасоединены с выходами датчиков мощности,выход сумматора подключен к первомувходу блока оптимизации, к второму обоб, щенному входу которого подсоединен обоб, щенный выход дешифратора, входы кото 15 : рого соединены с выходами блок-контактов коммутационных аппаратов, блок оптимиза, ции состоит из К элементов ИЛИ, (2" - 1)ключевых элементов, (2" - 1 - -М) логических , элементов, логические элементы соединены в 20 , виде пирамидальной иерархической струк, туры из (М 1- -) уровней, первый уровень содержит один одновходовый логический элемент, каждый -й (=2, М - 1) уровеньсодержит С У "+двухвходовых и (С - 25- ,."+ ) одновходовых лоическ элементов, первый выход логического элемента у-го (=1, Х - 2) уровня соединен с первым входом соответствующего двух входово го логического элемента (т+1) -го уровня, вто 1 О6рые входы двухвходовых логических элементов, входы одновходовых логических элементов, а также первые входы Х элементов ИЛИ соединены с выходами соответствующих ключевых элементов, совокупность управляющих входов которых образует второй обобщенный вход блока оптимизации, информационные входы ключевых элементов объединены и образуют первый вход блока оятичиввции, вторые выходы логических элементов ч го уровня (и=1, Гч - 2) и вы. ходы логических элементов (Х) -го уровня соединены с соответствующими входами элементов ИЛИ, выходы которых являются выходами блока оптимизации, двухвходовый логический элемент содержит последо. вательно соединенные элемент ИЛИ и одновходовый логический элемент, а одновходовый логический элемент состоит из блока нелинейности, реализующего зависимость суммарной мощности генератор ных агрегатов от оптимальной по затратам от мощности одного соответствующего генератор ного агрегата, элемента задержки и сумматора, причем входы блока нелинейности и элемента задержки объединены и под. ключены к входам одновходового логического элемента, выход элемента задержки подключен к суммирующему входу сумматора, к вычитающему входу которого подключен выход блока нелинейности, выход сумматора и выход блока нелинейности подключены к двум выходам одновходового логического элемента.Составитель К. Фотинаехред И. Верес Кираж 650 П ректор И. Мускадписное нного ко"читета СССР по делам изомосква, Ж 35, Раушская наб.,графическое предприятие, г Ужгор Редактор Л. ОгарЗаказ 1975/54БНИИПИ Государстве113035,Производственно.пол етений и открытн 4/5д, ул. Проектная, 4