Устройство для автоматического регулирования напряжения с выравниванием нагрузок параллельно работающих генераторов

0% (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХЮЮПЮВНЕПВМРЕСПУБЛИК а) Н 02 3 3/46 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЮОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМ со эл с инсти- Иф(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ С ВЫРАВНИВАНИЕМ НАГРУЗОК ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ ГЕНЕРАТОРОВ, содержащее генераторы с линейными контакторами,ключевые элементы по числу генераторов, выходы которых подключенык обмоткам возбуждения генераторов,блок датчиков нагрузки выходы которыхсвязанй с выходами генераторов, релейный элемент с входом для подключения к питающим шинам и выходомдля подключения на первые входы клю-,чевых элементов и блок выбораэкстремального тока нагрузки, в которыйвходят три элемента сравнения с вхо-.дами, соединенными но схеме треу-,гольника, вершины которого связаныс выходом блока датчиков нагрузки,три инвертора, шесть трехвходовыхэлементов И, три двухвходовых элемен-та ИЛИ, причем первые входы первыхтрех элементов И и третьи входы.вторых трех элементов И соединеныс выходами релейного элемента, выход первого элементасравнениясоединен с вторим входом первогоэлемента И и через первый инвертор с третьим входом второго элементавыход второго элемента сравнения единен с вторым входом второго емента И и через второй инвертор третьим входом третьего элементавыход третьего элемента сравнения соединен с вторым входом третьего элемента И и через третий инвертор с третьим входом первого элемента И,. выходы первого, второго и третьего элементов И соединены с первыми входами трех элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходам четвертого, пятого и шестого элементов И, а выходы элементов ИЛИ соединены с вторыми входамиключевых элементов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введен блок переключений, содержащий реле.по числу генераторов, обмот-О ки реле подключены замыкающими "блок- контактами линейных контакторов к источнику питания, а в блок выбора экстремального тока нагрузки введены три диода и контакты реле блока переключений, первый замыкающий контакт первого реле включен между входом первого инвертора и первым входом четвертого элемента И, второй размыкающий контакт первого реле вклю чен между третьим и первым входами пятого элемента И, а первый вход пятого элемента И соединен с катодом первого диода, анод которого подключен к выходу первого элемента сравнения, третий размыкающий контакт первого реле включен между вторым и третьим входами шестого элемента И, первый замыкающий контакт второго реле включен между выходами второго1121742 инвертора и вторым входом пятогоэлемента И, второй размыкающий контакт второго реле включен между первым и третьим входами четвертогоэлемента И, третий размыкающий контакт второго реле включен междутретьим и первым входами шестогоэлемента И, а первый вход этого эле-.мента соединен с катодом второгодиода, анод которого подключен к выходу второго элемента сравнения,первый замчкающий контакт третьего 1Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического регулирования напряжения с выравниванием нагрузок параллельно работающих генераторов постоянного и переменного тока автономных электростанций, например судовых.Известно устройство для автоматического регулирования напряжения с выравниванием нагрузок параллельно 1 О работающих генераторов, содержащее блок датчиков нагрузок генераторов, релейный элемент, выполненный с входом для подключения к питающим шинам, блок выбора экстремального тока 15 нагрузки, ключевые элементы по числу генераторов, причем первые входы ключевых элементов подключены к выходу релейного элемента, а вторые соединены с выходом блока экстре мального тока нагрузки, выходы ключевых элементов служат для подключения обмоток возбуждения генераторов 11.Применение данного устройства д 5 обеспечивает управление параллельно работающими генераторами, оснащенными релейными полупроводниковыми регуляторами напряжения.Одйако это устройство недостаточноЗ точно распределяет нагрузку между генераторами, так как блок выбора экстремального тока нагрузки генератора осуществляет выбор либо наибольшего, либо наименьшего тока нагрузки генератора в зависимости от первоначальной настройки блока выбора экстре мального тока нагрузки без учета текущего напряжения на шинах станции. реле включен между выходом третьегоинвертора и вторым входом шестогоэлемента И, второй размыкающий контакт третьего реле включен междутретьим и вторым входами четвертогоэлемента И, второй вход которого соединен с катодом третьего диода,анод которого подключен к выходу третьего элемента сравнения, а третийразмыкающий контакт третьего релевключен между вторым и третьим входами пятого элемента И. Наиболее близким к предлагаеяому по технической сущности является устройство автоматического регулирования напряжения с выравниванием нагрузок параллельно работающих генераторов, содержащее генераторы с линейными контакторами, ключевые элементы по числу генераторов, входы которых подключены к обмоткам возбуждения генераторов, блок датчиков нагрузки, входы которых связаны с выходами генераторов, релейный элемент с входом для подключения к питающим шинам и выходом для подключения на первые входы ключевых элементов и блок выбора экстремального тока нагрузки, содержащий три элемента сравнения, выполненных на . импульсных трансформаторах и симметричных триггерах, причем входы элементов сравнения соединены по схеме треугольника, вершины которого связаны с выходом блока датчиков нагрузки, три инвертора, шесть элементов И и три элемента ИЛИ, причем первое входы первых трех элементов И и третьи входы вторых трех элементов И соединены с выходами релейного элемента, выход первого элемента сравнения соединен с вторым входом первого элемента И и через первый инвертор с третьим входом второго элемента И, выход второго элемента сравнения соединен с вторым второго элемента И и через второй инвертор с третьим входом третьего элемента И, выход третьего элемента сравнения соединен с вторым входом :третьего элемента И и через третий3 112инвертор с третьим входом первогоэлемента И, выходы первого, второгои третьего элементов И подаютсяна первые входы, трех элементов ИЛИ,вторые входы которых подключены квыходам четвертого, пятого и шестогоэлементов И, и выходы элементов ИЛИсоединены с вторыми входами ключевыхэлементов 2,Применение данного устройствапозволяет повысить точность распределения нагрузки между параллельноработающими генераторами, так кактоки нагрузки уравниваются дваждыза цикл автоколебаний, что приводитк уменьшению уравнительного токамежду генераторами,Однако в таком устройстве блоквыбора экстремального тока нагрузкидважды за цикл автоколебаний выявляет генератор с экстремальным токомнагрузки. При этом, отключенныйгенератор воспринимается устройствомкак генератор с наименьшим токомнагрузки, что приводит к срыву, распределения нагрузки между генераторами.Целью изобретения является повышение надежности устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для автоматического регулирования напряженияс выравниванием нагрузок параллельноработающих генераторов, содержащеегенераторы с линейными контакторами,ключевые элементы по числу генераторов, выходы которых подключены кобмоткам возбуждения генераторов,блок датчиков нагрузки, выходы которых связаны с выходами генераторов,релейный элемент с входом для подключения к питающим шинам и выходом для подключения напервые входы ключевых элементов и блок выбора экстремаль- .ного тока нагрузки, в который входяттри элемента сравнения с входами,; вершины которого связаны с выходомблока датчиков нагрузки, три инвертора, шесть трехвходовых элементовИтри двухвходовых элемента ИЛИ,первые входы первых трех элементовИ и третьи входы вторых трех элементов И соединены с выходами релейного элемента, выход первого элемента сравнения соединен с вторым,входом первого элемента И и черезпервый инвертор с третьим входом 1742 4второго элемента И, выход второгоэлемента сравнения соединен с вторым входом второго элемента И и через второй инвертор с третьим входомтретьего элемента И, выход третьего,.элемента сравнения соединен с вторымвходом третьего элемента И и через%третий инвертор с третьим входом первого элемента И, выходы первого, второ О го и третьего элементов И соединеныс первыми входами трех элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходам четвертого, пятогои шестого элементов И,а выходысэлементов ИЛИ соединены с вторымивходами ключевых элементов, введенблок переключений, содержащий релепо числу генераторов, обмотки релеподключены замыкающими блок-контактами линейных контакторов к источникупитания,а в блок выбора экстремального тока нагрузки введены три диодаи контакты реле блока переключенийпервый замыкающий контакт первогореле включен между выходом первогоинвертора и первым входом четвертогоэлемента И, второй размыкающий контакт первого реле включен между третьим и первым входами пятого элемента И, а первый вход пятого элементаИ соединен с катодом первого диода,анод которого подключен к выходу первого элемента сравнения, третийразмыкающий контакт первого релевключен между вторым и третьим входа.ми шестого элемента И, первый замыкающий контакт второго реле включенмежду выходами второго инвертораи вторым входом пятого элемента И,второй размыкающий контакт второго 40реле включен между первым и третьимвходами четвертого элемента И, третийразмыкающий контакт второго релевключен между третьим и первым входами шестого элемента И, а первый вход 45этого элемента соединен с катодомвторого диода, анод которого подключен к выходу второго элементасравнения, первый замыкающий контакттретьего реле включен между выходомтретьего инвертора и вторым входомшестого элемента И, второй размыкающий контакт третьего реле включенмежду третьим и вторым входами четвертого элемента И, второй вход кото рого соединен с катодом третьего диода, анод которого подключен квыходу третьего элемента сравнения,а,третий размыкающий контакт третьегореле включен между вторым и третьим входами пятого элемента И.На фиг,1 представлена структурная схема устройства для трех параллельно работающих генераторов, на фиг.2 - 5 схема блока переключения на фиг.З схема блока выбора экстремального тока нагрузки.Устройство содержит генераторы 1,2 и 3 с обмотками возбуждения; На 10 выходе генераторов подключены датчики тока нагрузки, которые объединены в блок 4 датчиков нагрузки. К обмоткам возбуждения, входу генераторов подключены выходы ключевых элементов 15 5,6 и 7. Первые входы ключевых элементов 5,6 и 7 соединены с выходом блока 8 выбора экстремального тока нагрузки, а вторые входы - с выходом релейного элемента 9. При этом пер вый вход блока 8 выбора экстремального тока нагрузки подключен к выходу блока 4 датчиков нагрузки, второй вход соединен с выходом релейного элемента 9, а третий вход подклю чен к выходу блока 10 переключений, Входы блока 10 переключений - блок- контакты 11,12 и 13 линейных контакторов, главные контакты которых 14, 15 и 16 соответственно, Вход релей- З 0 ного элемента 9 соединен с.шинами 17..Блок 10 переключений (фиг.2) содержит реле 18,19 и 20, замыкающие блок-контакты 11,12 и 13 линейных контакторов. 35Блок 8 выбора экстремального тока. нагрузки содержит три элемента сравнения 21,22, и 23 и дешифратор с настройкой на максимум и минимум,. инверторы 24,25 и 26 шесть трехвходо 40 вых элементов И 27-32, и три двухвходовых элемента ИЛИ 33,34 и 35, Первые входы элементов И 27,28 и 29 и третьи входы элементов И 30,3 1 и 32 соединены с выходом релейного элемен 45 та.9, Выход элемента 21 сравнения соединен с вторым входом элемента И 27,.через диод 36 с первым. входом элемента И 31, через первый инвертор 24 с третьим входом элемента И 28, а также через первый инвертор 24 и первый замыкающий контакт 37 с первым входом элемента И 30. Выход элемента 22 сравнения подключен к второму входу элемента И 28, через диод 38 к первому входу элемента И 32, через второй инвертор 25 к третьему входу элемента И 29, а также через второй инвертор 25 и первый замыкаю щий контакт 39 к второму-входу элемента И 3 1. Выход элемента 23 сравНения соединен с вторым входом элемента И 29, через диод 40 с вторым входом элемента И 30, через третий инвертор 26 с третьим входом элемента И 27, а также через третий инвертор 26 и первый замыкающий контакт 41 с вторым входом элемента И 32. Дополнительно выход релейного элемента 9 соединен через вторые размыкающие контакты 42 и 43 с первым и вторым входами элемента И 30, через второй и третий размыкающие контакты 44 и 45 с первым и вторым входами элемента И 31 и через третьи размыкающие контакты 46 и 47 с первыми и вторыми входами элемента И 32. Первые входы элементов ИЛИ 33,34 и 35 соединены с выходами элементов И 27,28,29 а их вторые входы с выходами соответственно элементов И 30,31, и 32. Выходы элементов ИЛИ 33,34 и 35 подключены к входам ключевых элементов 5,6 и 7.Устройство работает следующим образом.При параллельной работе генераторов 1,2 и 3; включенных на шины 17, замкнуты блок-контакты 11,12 и 13 линейных контакторов включены реле 18, 19 и 20 (см,фиг.2,а их контакты согласно схемы (см.фиг.З) коммутируют цепи в блоке 8 выбора экстремального тока нагрузки.Блок 4 датчиков нагрузки выдает сигналы в аналоговой форме на вход блока 8 выбора экстремального тока нагрузки.При напряжении на шинах 17 больше заданного на второй вход блока 8 выбора экстремального тока нагрузки поступают сигналы Р =1 и 1 ц =О, дешифратор выявляет генератор с максимальным током нагрузки.Если О=О, тоР,=О и Р, =1, и на выходе дешифратора выявляется генератор с минимальным током нагрузки. Сигналы с выхода дешифраторов, соответствующие выявленным генераторам, через элементы ИЛИ 33,34 и 35 управляют ключевыми элементами 5,6 и 7, которые в зависимости от текущего напряжения на шинах 17 коммутируют ток в обмотках возбуждения генераторов "1,2 и 3 сцелью равномерного распределения тока нагрузки между генераторами 1и поддержания напряжения на шинах 17.Рассмотрим работу, когда напряжение на шинах 17 меньше 0 , т.е, Р=О, Р=1.Пусть токи нагрузки генераторов 1,2 и 3 находятся в следующих отношенияхх:10с 1,1 1. На выходе элементов сравнения 21,22 и 23 формируется соответственно дискретная информация, "1", "0", "0", При этом на первые входы элементовИ 27, 28,29 . поступает "0", а на пеовые входы элементов И 30,3 1 и 32 - "1" от релейного элемента 9, На вторые входы элементов И 27,28 и 29 пос тупают "1", "0", "0" соответственно, а на вторые входы элементов И 30, 31, и 32 - "0", "1" и "1" соответственно. На третьи входы элементов И 27,28 и 29 поступают "1","0" и "1" а на третьи входы элементов И 30, 31,32 соответственно "0", "1" и "0". При этом на выходах элементов И 27-32 формируются соответственно "О","0", "0" "0" "1" и "0" что вызываетФ Ф Ф30 на входах элементов ИЛИ 33,34 и 35 появление информации вида "0", "1" и "О".Таким образом, выбран генератор 2 с минимальным током нагрузки, при этом на ключевом элементе 6 (фик. 1) Формируется сигнал, разрешающий включение обмотки возбуждения генератора 2.Затем цикл выбора тока на минимум повторяется, но подается команда на 40 включение возбуждения генератора 3. Напряжение на шинах 17 увеличиваетсяПри повышении напряжения выше.0 д Формируется пороговая функция Р =1 1 =О, релейного элемента 9. Анало- ф 5 ц Фгичным образом. на выходе элементов ИПИ 33,34 и 35.формируется сигнал на отключение возбуждения генератора с максимальным током нагрузки.В случае отключения, например, генератора 1 размыкается блок-контакт 11, отключается реле 18, которое замыкающим контактом 39 отключает первый вход 30. Принудительное Формирование "0" по первому входу элемента И 30 исключает появление на выходе этого элемента "1", что исключает влияние отключенного генератора на параллельную работу оставшихся включенными генераторов по управлению. Одновременно с помощью размыкающих контактов 44 .и 47 на первый и второй входы элементов И 31 и 32 подаются логические "1" откоторые обеспеЦчивают нормальную работу дешифратора с настройкой на минимум в случае па" раллельной работы генераторов 2 и 3. В зависимости от того, какой из этих генераторов имеет минимальный ток нагрузки, на выходе элементов И 31 или 32 формируется " 1" и подается команда на включение возбужпения выявленного генератора. Аналогично выполняется перестройка дешифратора с настройкой на минимум при отключе" нии генератора 2 или 3. Отключенный генератор для дешифратора с настройкой на максимум есть генератор с минимальной (нулевой) нагрузкой и на работу его не влияет. Лиоды 36,38 и 40 выполняют функции развязки цепей блока 8.Применение предлагаемого устройства позволяет повысить надежность без снижения точности распределения нагрузки между параллельно работающими генераторами при их отключении. Это достигается перестройкой дешифратора с настройкой на минимум с помощью введенного блока переключений, что исключает срывы распределения реактивной мощности между генераторами при отключении любого генератора от шин станции.Кроме того, устройство позволяет.включать генераторы на параллельнуюработу в любой последовательности,что повьппает надежность эксплуатации систем электроснабжения иулучшает динамику распределениянагрузок между генераторами.и,соответственно, качество вырабатывае.мой электроэнергии, Все это повышает производительность всех.потребителей электроэнергии, 11217421121742 кюти актор Л. В аж 613омитета СССРоткрытийушская наб.,7992/41 Тир ИИПИ Государственного по делам изобретений и 13035, Москва, Ж, Р Заказ Вписное Патент", г. Ужгород, ул. Проектная иал Составитель О. Наказная нская Техред М,Гергель Корректор Е, Сирохман Р 1 Ьа