Устройство для распределения реактивной нагрузки между параллельно работающими генераторами

(51)5 ф Р)опцие," ЕИ БРЕТЕН ПИ 2 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Пермский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 1121742, кл, Н 02 ) 3/46, 1982,Авторское свидетельство СССРМ 1224901, кл. Н 02 3 3/46, 1984,(54) УСТРОЙСТВО ДЛР РАСПРЕДЕЛЕНИРЕАКТИВНОЙ НАГРУЗКИ МЕЖДУ ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИМИ ГЕНЕРАТОРАМИ 670740 А 1(51) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического распределения реактивной нагрузки между параллельно работающими генераторами переменного тока. Целью является повышение точности выравнивания токов нагрузки генераторов. В предлагаемом устройстве распределения реактивной нагрузки между па раллел ьно работающими генераторами, по которому выявляется 1-генератор, ток нагрузки которого первым проходит через нуль от начала положительного полупериода напряжения на шинах с последующим релейным изменением тока возбуждения 1-генератора1670740 в сторону увеличения, вновь введено выяв ление )-генератора, ток нагрузки которого последним проходит через нуль после начала положительного полупериода напряжения на шинах с последующим релейным изменением тока возбуждения )-генератора в сторону уменьшения нагрузки В устройство распределения реактивной нагрузки между параллельно работающими генераторами содержащее генераторы 1, 2, 3 с их обмотками возбуждения с ключевыми злеИзобретение относится к электротехнике и и реднэзначе но для автоматичес кого распределения реактивной нагрузки между параллельно работающими генераторами переменного тока,Целью изобретения является повышение точности выравнивания токов нагрузки генераторов.На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг, 2 - функциональная схема блока формирования очереди с фиксацией первого и последнего мест в ней; на фиг,3 - принципиальная схема нуль-органа; на фиг. 4 - временные диаграммы работы устройства.Устройство (фиг. 1) содержит генераторы 1, 2, 3 переменного тока с обмотками возбуждения и ключевыми элементами 4, 5, 6 и замыкающими блок контактами линейных контакторов 7, 8, 9, нуль-органы тока 10, 11, 12 и напряжения 13, входы которых подключены к выходам генераторов 1, 2, 3 и к шине соответственно, а выходы нуль-органов тока 10. 11, 12 через диоды 14, 15, 16 в прямом направлении подключены к 5-входам триггеров 17, 18, 19 соответственно, а выход нуль-органа напряжения 13 через диод 20 в прямом направлении соединен с Й-входами триггеров 17, 18, 19, блок 21 формирования очереди с фиксацией первого и последнего мест в ней, входы которого соединены с прямыми выходами ВЯ-триггеров 17, 18, 19, выходы блока 21, фиксирующие первые места в очереди, соединены с ключевыми элементами (тиристорными ключами) обмоток возбуждения 4, 5, 6, увеличивающих ток в обмотках. а выходы блока 21, фиксирующие последние места в очереди соединены со. ответственно с тиристорными ключами обмоток возбуждения 4, 5, 6, уменьшающих ток в этих обмотках,Блок 21 формирования очереди с фиксацией первого и последнего мест в ней (фиг.2) содержит первую группу элементов И 22.1-22.3, вторую группу элементов И 23.1 - 23,3, третью группу - 24,1 - 24.3 четвертую ментами 4, 5, 6 и замыкающими блок-контактами линейных контакторов 7, 8, 9, нуль-органы тока 10,11, 12 и нуль-орган напряжения 13, введены диоды 14, 15, 16, 20 ЯЯ-триггеры 17, 18, 19 и блок 21 формирования очереди с фиксацией первого и последнего мест в ней, который содержит группы элементов И, группы элементов НЕ, группы элементов ИЛИ, группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент И и элемент НЕ 4 ил. группу 25,1 - 25,3 и пятую группу элементов И 26,1 - 26.3, первую группу элементов НЕ 27,1 - 27,3, вторую группу элементов НЕ 28,1 - 28,3, первую группу элементов ИЛИ 29,1 - 29.3 и вторую группу элементов ИЛИ 30.1 - 30.3, первую 31,1 - 31.3 и вторую 32.1- 32,3 группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, группу входов 33 и группы выходов 34 и 35 устройства, трехвходовой элемент И 36 и элемент НЕ 37.При активно-индуктивной нагрузке параллельно работающих генераторов при условии, что активная нагрузка равномерно распределена, чем больше угол сдвига фазы тока генератора относительно его напряжения, тем больше нагружен данный генератор реактивной нагрузкой и наоборот.Поэтому согласно предлагаемому изобретению распределение нагрузки осуществляется так: выявляют 1-генератор с наименьшим реактивным током, т.е, ток нагрузки которого опережает по фазе токи на грузки остальных генераторов и увеличивают его возбуждение, а также выявляют )-генератор с наибольшим реактивным током, т.е., ток нагрузки которого отстает по фазе от токов нагрузки генераторов и уменьшают его возбуждение, В результате двустороннего воздействия (управления) в системе параллельно работающих генераторов установятся авто- колебания обменной реактивной мощности с двойной частотой по сравнению, если бы выявлялся только генератор с максимальным реактивным током или генератор с минимальным реактивным током.Более подробно рассмотрим распределение реактивной нагрузки в устройстве для случая параллельной работы трех генерато ров. При параллельной работе генераторов 1-3 (блок-контакты линейных контакторов 7-9 замкнуты) в квазиустановившемся режиме в системе существуют с необходимостью автоколебания.Пусть в момент времени т=-0 (см. фиг. 4) начинается положительный полупериод фазного напряжения (например, И 4. Сраба 5 10 15 20 25 30 35 40 45тывает нуль-орган 13. положительный импульс котороо через диод 17, включенный в прямом направлении, устанавливает ВЯ- триггеры 18. 20 в исходные состояния,В момент времени т 1 ток нагрузки а фазы а генератора 1 проходит через нуль, Срабатывает нуль-орган 10 и через диод 14 в прямом направлении на 3-вход триггера 17 поступает положительный импульс. Триггер 17 срабатывает, формируя заявку по входу 33 1 блока 21, При этом на выходе 34.1 появляется единичный сигнал, открывающий тиристорный ключ обмотки возбуждения 4 в сторону увеличения тока возбуждения, прогекающего в ней.В момент времени 12 ток нагрузки а 2 фазы а генератора 2 проходит через нуль. Срабатывает нуль-орган 11 и через диод 15 поступает положительный импульс на Я- вход триггера 18, который при этом срабатывает и формирует заявку по входу 33,2 блока 21При этом генератор 2 занимает второе место в очереди блока 21, а группа ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 31 формирует информацию О, 1, О, которая на выход блока 21 не проходит из-за запрета, наложенного элементом НЕ 37, Следовательно, ток в обмогке воз суждения генератора 2 остается прежнимВ момент времени Ь ток нагрузки -,з фаз а генераторапрохсдит через нуЪь Срабатывает ьу.:ь-орган 12 и через диод 16 подает положительный иг 1 пульс на Я-вход григгера 19, Триггер 19 срабатывает и формирует заявку по входу 33.3 блока 21, Генератор 3 заг,имамат третье место в очереди блока 21 а группа ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИГИ 32 формирует информацию 0 О, 1, которая проходит на выход блока 21. На выходе 35 гоянляется "Лог.", открывающая тиристорключ обмотки возб;ждения 6 в сторону уменьшения тока возбуждения, в ней протекан.щего,Выстроенная очередь олока 21 сохраняется до следующего положительного полупериода напряжения, Г 1 ри переходе кривой агряженияа через нуль, нуль-орган 13 формирует илпульс который через диод в прямо.1 направлении поступиг на Б-входы 1 р;ггеров 17, 18, "9 и приведет их в исходные состояния. Исчезновение информации (заявок) на входе блока 21 приведет блок 21 в исходное состояние. при котором на всех выходах его пояьятся Лог, 0. Учитывая, что . иристорные ключи обмоток возбуждения 4, 5, 6 обладают памятью, то управление их как бы замораживается,В момент времени т снова ток а 1 фазы а, енератора 1 проходит через нуль в тече ние нового положительного полупериода на 50 55 5 10 15 20 25 30 35 40 45 пряжения Оа, Сработает нуль-орган 10 и вновь повторится процесс формирования очереди в блоке 21 и будет оказано соответствующее дублирующее управление на тиристорные ключи обмоток возбуждения 4 и 6,По мере воздействия на токи возбуждения генераторов 1, 2, 3 через некоторое время ток а 2 фазы а генератора 2 будет первым проходить через нуль. Блок 21 выделит генератору 2 первое место в очереди и сформирует на выходе 34,2 "Лог, 1", которая откроет тиристорный ключ обмотки возбуждения 5 в сторону увеличения ее тока возбуждения и т,д. будет продолжаться процесс релейного распределения реактивной нагрузки между генераторами 1, 2, 3.Блок 21 работает следующим образом.Заявки поступают с входов 33 на первые входы элементов И 22.1-22,3, Факт прихода заявки отождествляется с появлением потенциала на соответствующем входе. Будем полагать, что к началу работы очередь была свободной, Все элементы блока 21, кроме элементов НЕ 27 и 28, имеют на выходе нуль. Заявка с входа 33 проходит через элементы И 22.1 и 24.1 к соответствующему выходу 34,1 блока 21, так как на выходах элементов НЕ 27 и 28 1. Пройдя к выходу 31 1, заявка запрещает поохождение поступающих в дальнеишем сигналов через элементы И 24.2 и 24,3, Ь то же ьреглч на входах элемента ИЛИ 29 1 появляе гсч "1". которая проходит также на входы элементов И 23.2 и 23 3 При этом на выходах группы выходов 34 блока появляе 1 ся инфорл 1 ация 1, О, О, на выходах первой группы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 31 - О, О. 0 на выходах второй группы ИСКЛЮАЮЩЕЕ ИЛИ 32 имеем также - О, 0,0Пусть теперь приходит заявка на вход 33,3. Единичный сигнал проходит через элемен 1 И 22,3 и элемент ИЛИ 29,3 на входы элементов И 23,1 и 23.2, запрещая прохождение заявки с входа 33.2 при ее появлении в случайный момент времени. При этом на выходах первой группы выходов 34 сохраняется информация 1, О, 0 на выходах первой группы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 31 - О, О, 1 на выходах которой группы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 32 - О, О, О, фто означает, что первое место в очереди сохранилось за заявкой с входа 33,1, второе место заняла заявка на входе 33.3, =., тре.ье место остается пока свободным, Далее пусть проходит заявка на еход 33.2. Это вызоьет появление "1" на соответствующем выходе второй группы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 32, т.е, заявка 33,2 заняла третье место в очереди,При исчезновении заявки на входе 33,1 освобождается первое место в о ереди, Вмомент перехода сигнала на входе 33.1 из "1" в "0" нв выходе элемента И 24,1 образуется "0", который через элемент НЕ 28.1 дает разрешение на появление "1" на выходе элемента И 24,3,Таким образом, в очереди произошел сдвиг и заявка на входе 33,3, занимавшая ранее второе место в очереди, переходит на ее первое место.Исчезновение "1" с выхода элемента ИЛИ 29,1 восстанавливает "1" на выходе элемента НЕ 27,2, На выходе элемента И 22.2 образуется "1", которая через элемент ИЛИ 29.2 подается на входы элементов И 23.1 и 23.3. На входах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 31,2 появляются сигналы О, 1, О, что вызовет на его выходе сигнал "1". При этом в блоке 21 произошел сдвиг и заявка на входе 33.2 переходит на второе место в очереди с третьего места, которое теперь остается свободным.При исчезновении заявки на входе 33,3 снова освободится первое место в очереди. В устройстве произойдет снова сдвиг, т. е. заявка на входе 33.2 перейдет на на первое место, освобождая второе место в очереди. На первой группе выходов 34 устройство образуется информация О, 1, О, на первой группе ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 31 - О, О, О, на второй группе ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 32 - О, О, О, Информация с выходов групп ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 31 и 32 передается на выход блока 21 селективно в зависимости от числа параллельно работающих генераторов (например. два любых из трех или три), В случае работы трех генераторов, когда блок-контакты линейных контакторов 7 - 9 замкнуты. элемент И 36 дает разрешение на прохождение информации с выхода группы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 32 через группу элементов ИЛИ 30 на выход блока 21.При размыкании любого из блок-контактов 7-9 срабатывает элемент НЕ 37, разрешающий прохождение информации с выхода первой группы 31 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ через группу элементов ИЛИ 30 на выход блока 31,Нуль-органы 10, 11, 12, 13 выполнены по единой схеме (фиг, 3), которая содержит амплитудный ограничитель (резистор 38, стабилитроны 39 и 40), трансформатор 41 и дифференцирующее звено (резистор 42, конденсатор 43).В качестве ВЯ-триггеров 18, 19, 20 принят триггер с раздельными входами,Предлагаемое устройство повышает в два раза частоту автоколебаний и снижает их амплитуду, что повышает точность выравнивания реактивных токов нагрузки генераторов. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Устройство допускает включать генераторы на параллельную работу в любой последовательности, что повышает надежность эксплуатации систем электроснабжения,Отсутствие в устройстве блока переключений в контактном варианте способствует также повышению надежности его работы.формула изобретения Устройство для распределения реактивной нагрузки между параллельно работающими генераторами переменного тока содержащее ключевые элементы по числу генераторов, соединенные с обмотками воз буждения генераторов, нуль-органы тока, входы которых подключены соответственно к одноименным фазам генераторов, и нуль- орган напряжения, соединенный с выводами для подключения к шинам, линейные контакторы генераторов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности выравнивания токов нагрузки генераторов, оно снабжено тремя РЯ-триггерами, четырь мя диодами и блочном формирования очереди с фиксацией первого и последнего мест в ней, который состоит из пяти групп элементов И, двух групп элементов НЕ, двух групп элементов ИЛИ, двух групп элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, при этом каждая группа содержит число элементов, равное числу генераторов, причем выход нуль-органа напряжения через диод соединен с Й-входами трех РЯ-триггеров, выходы трех нуль-органов тока через диоды соответственно подключены к Я-входам РЯ-триггеров, прямые выходы которых соединены с первым, вторым и третьим входами блока формирования очереди с фиксацией первого и последнего мест в ней, первые входы элементов И первой группы которого являются его первыми входами, выходы элемен тов И второй группы через соответствующие элементы НЕ первой группы соединены со вторыми входами элементов И первой груп пы, выходы элементов И первой группы сое динены со вторыми входами первой группы элементов ИЛИ и с входами соответствую щих элементов И третьей группы, выходы которых являются первыми выходами вы шеупомянутого блока формирования очере ди, фиксирующих первое место в очереди и соединены с соответствующими ключевыми элементами, а также подключены ко входам соответствующих элементов НЕ второй группы и первым входам первой группы эле ментов ИЛИ, причем выход первого злемен та НЕ второй группы соединен с первыми входами второго и третьего элементов И третьей группы, выход второго элемента НЕ второй группы соединен с третьими входами первого и третьего элементов И т ретьей1670740 10 34 группы, выход третьего элемента НЕ второй группы соединен с первыми и третьим входами первоо и второго элементов И третьей группы, выход первого элемента ИЛИ первой группы подключен к первым входам второго и третьего элементов И второй группы, выход второго элемента ИЛИ первой группы соединен с первым и вторым входами первого и третьего элементов И второй группы, выход третьего элемента ИЛИ первой группы соединен со вторыми входами первого и второго элементов И второй группы, входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой группы соединены, соответственно, с выходами элементов И первой и третьей групп, входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ второй группы соединены, соответственно, с входами блока и выходами элементов И первой группы, входы трехвходового элемента И соединены через замыкающие блок-контакты линейных контакторов генераторов с выводами для подключения к шине положительного напряжения, а выход ее 5 - с вторыми входами четвертой группы элементов И и через элемент НЕ - со вторыми входами пятой группы элементов И, первые входы четвертой и пятой групп элементов И соединены с выходами, соответственно, 10 второй и первой групп элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы первых, вторых и третьих элементов И четвертой и пятой групп соединены, соответственно с входами первого, второго и третьего элементов 15 ИЛИ второй группы, выходы которых являются вторыми выходами блока формирования очереди фиксирующих последнее место в очереди и соединенных с соответствующими ключевыми элементами,201670740 0Составитель О, Наказнаядактор Н. Каменская Техред М.Моргентал Корректор А. Осэуленк каз 2755 Тираж 319 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5эводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101