Устройство для управления параллельной работой генераторов

(51)4 Н 02 3 3 46 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпо делАм из 06 Ретений и ОткРытий(56) Авторское свидетельство СССРУ 1156194, кл.Н 02 7 3/46, 1985.Авторское свидетельство СССРУ 1283894, кл.Н 02 7 3/46, 1985.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТОЙ ГЕНЕРАТОРОВ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использованопри управлении параллельной работой,например судовых генераторов с кваэистатическими внешними характеристиками. Цель изобретения - повышение 801334267 А 1 точности поддержания напряжения нашинах станции и распределения ее нагрузки. Цель достигается за счет вве"дения в устройство двух КЯ- триггеров 44,45, двух элементов И 37, 39,двух инверторов 38, 43, а блок ормирования очереди 23 снабжен тремясумматорами по модулю 2, тремя ключами 28-30 и тремя реле 34-36. Это позволяет увеличить суммарную мощностьэквивалентного генератора, объединяющего в себе два ведущих генератора,которые занимают первое и второе мес"та в очереди включения генераторовна параллельную работу. Параллельнаяработа ведущих генераторов выполняется по методу экстремального генерато-ра с настройкой на максимум, а ведо"мых генераторов - по методу ведущегогенератора. 2 ил. С:34267 2 113Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при управлении параллельной работой например, судовых генераторов с квазистатическими внешними характеристиками.Цель изобретения - повышение точности поддержания напряжения на ши" нах станции и распределении ее нагрузки.На фиг.1 представлена структурная схема устройства для управления парал лельной работой генераторов; на фиг.2- структурная схема блока динамического приоритета.Устройство (фиг.1) содержит синхронные генераторы 1 - 3 с замыкающи" ми блок-контактами их линейных контакторов 4 - 6 и возбудители 7 - 9, в цепях возбуждения которых включены последовательно силовые ключи 10"12 с входами для подключения к выходам возбудителей 7 - 9 и к входам усилителей 13-15. Устройство содержит также пороговые элементы 16-18 с входами для подключения к шинам 19 с нагрузкой 20, элементы 21 и 22 сравнения и блок 23 формирования очереди и фиксации первого и второго места в ней, куда входит блок 24 динамического приоритета, ключи 25 - 30, реле 31 - 33 для фиксации первого места в очереди и реле 34 - 36 для фиксации второго места в очереди. Выход элемента 21 сравнения соединен с вторым входом элемента И 37 через инвертор 38 с вторым входом элемента И 39, где первые входы элементов И 37 и 39 соединены через первые замыкающие контакты 40 - 42 реле 34 - Зб к выходам соответственно пороговых элементов 16 - 18, а также через инвертор 43 с К-входами триггеров 44 и 45, Б-входы .которых соединены соответственно с выходами элементов 37 и 39. Первый вход элемента 21 сравнения соединен через вторые замыкающие контакты 46 - 48 реле 31 - 33 с выходами соответственно возбудителей 7 - 9. Второй вход элемента 21 сравнения соединен с первым входом элемента 22 сравнения и через первые замыкающие контакты 49 - 51 реле 34 - 36 с выходами соответственно возбудителей 7 - 9. Второй вход элемента 22 сравнения соединен через третьи замыкающие контакты 52 - 54 реле 31 - 33 и соответственно попар 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 но через вторые замыкающие контакты 55 и 56 реле 35 и 36, третий замыкающий контакт 57 реле Зб и второй замыкающий контакт 58 реле 34, третьи замыкающие контакты 59 и 60 реле 35 и 34 с выходами соответственно пар возбудителей 9 и 8,7 и 9,7 и 8, Входы усилителей 13 - 15 соединены через переключающие контакты 61 - 63 линейных контакторов генераторов 1-3 (прямое состояние) соответственно с выходами пороговых элементов 16 - 18 либо через четвертые замыкающие контакты 64 - 66 реле 34 - 36 с прямым выходом КЯ-триггера 45. Выход элемента 22 сравнения соединен соответственно через пятые размыкающие контакты 67 - 69 реле 34 - 36, переключающие контакты 70 - 72 реле 31 - 33 (прямое состояние) и переключающие контакты 61 - 63 линейных контакто" ров генераторов 1 - 3 (инверсное состояние) с входами усилителей 13 - 15. Выход КБ-триггера 44 соединен соответственно через переключающие контакты 70 - 72 (инверсное состояние) и переключающие контакты 61 - 63 (инверсное состояние) линейных контакторов генераторов 1 - 3 с входами соответственно усилителей 13 - 15,Блок 24 динамического приоритета (фиг.2) содержит девять элементов И 73 - 81, шесть элементов НЕ 82-87 и три сумматора 88 - 90 по модулю 2.Заявки на формирование очереди поступают на вход блока 24 по мере включения генераторов 1 - 3 на параллельную работу. Факт заявки отождествляется приходом потенциала напряжения при замыкании соответствующих блок-контактов 4 - 6 линейных контакторов генераторов 1 - 3.Рассмотрим работу блока динамического приоритета на примере последовательного включения генераторов 1-3 к шинам 19. В исходном состоянии блока 24 входных и выходных сигналов нет. При включении генератора 1 на шины 19 срабатывает блок-контакт линейного контактора 4 генератора 1 и на первый вход блока 24 приходит сигнал Х , который проходит на оба1 фвхода элементов 79 и 88 через элементы 76 и 77, так как в данный момент времени на выходах элементов 82 и 83 сформирована "1". Срабатывает элемент 79, т,е, генератор 1 занял не первое место ; очереди. При этом3 13 накладывается запрет на прохождение сигнагов через элементы 73 и 74, поскол:; на выходах элементов 85 и 86 присутствует "0".При включении генератора 2 через замыкающий блок-контакт 5 линейноГо контактора генератора 2 на второй вход блока 24 приходит сигнал Х который проходит через элемент 78 на входы элементов 80 и 89, так как на выходе элемента 84 сформирована "1". Одновременно с этим накладывается запрет на срабатывание элемента 75, поскольку на выходе элемента 87 присутствует "0". Срабатывает элемент 89, т.е. генератор 2 занял второе место в очереди. Элемент 80 не срабатывает, так как на его входе присутствует "0" с выхода элемента 73.При включении генератора 3 через замыкающий блок-контакт 6 линейного контактора генератора 3 на третий вход блока 24 приходит сигнал Х, который никуда не проходит, так как элементы 74 и 75 закрыты (запрет); Элементы 81 и 90 по входам имеют "0".Таким образом, сформировалась очередь, первое место которой занимает генератор 1 (элемент 79 возбуждения), второе место занимает генератор 2 (элемент 89 возбужден), третье место занимает генератор 3 (элемент 81 невозбужден).Рассмотрим режим сдвига очереди. Пусть генератор 1 отключился от шин станции, т.еХ, =О. На выходе элемен-. тов 76, 77, 79 образуется "0", а на выходе элементов 85 и 86 "1", что снимает запрет на срабатывание элементов 73 и 74, которые срабатывают, так как Х =Х =1. Это приводит к срат збатыванию элементов 80 и 90. Теперь генератор 2 занимает первое место в очереди (элемент 80 возбужден), а генератор 3 - второе место в очереди (элемент 90 возбужден). Третье место в очереди свободно. Отключим также генератор 2, что соответствует Х =О. На выходе элементов 73, 78, 80 обра зуется "0", а на выходе элемента 87 "1", что снимает запрет на срабатывание элемента 75, который срабатывает и возбуждает элемент 81. Теперь генератор 3 занимает первое место в очереди, а второе и третье места свободны. Отключению генератора 3 соответствует Х=О. На выходах элементов 34267474, 75, 81 образуются "0", а элемента87 "1".Таким образом, наступило исходное 5состояние блока 24, когда на выходахэлементов 82 - 87 сформирована "1",а на оставшихся элементах "0".Сигналы с выхода блока 24 (фиг.1)через ключи 25 - 30 возбуждают соот.- ветственно реле 31 - 36, которые фиксируют в текущий момент времени генераторы, занимающие первое и второеместа в очереди. В исходном состоянииблока 24 все реле отключены.Пороговые элементы 16 - 18 реализуют порогрвые функции Рц.1Р 1 У Б/ . г 03114.1 фУ,. (01 Уг. 0394. ф1 1 где У. - текущие напряжения на выходах генераторов 1 - 3;У - установка заданного напЗадряжения пороговых элементов.25В автономном режиме работы генераторов 1 - 3 сигналы пороговых элементов 16 - 18, усиливаясь усилителями 13 - 15, через силовые ключи 10-12управляют током возбуждения генерато ров, поддерживая напряжение на ихвыходах равным ПзЭлементы 21 и 22 сравнения реали"зуют пороговые функции Р., и Р 1,1.1 1, 11 ф 3 Р350 Ч (Ч(1, Ч,Ч;0, Ч (Ч 1,3140где Ч. - напряжение возбуждения ге 1нератора, занимающего пер"вое места в очереди;Ч. - напряжение возбуждения генератора, занимающего второе место в очереди;Ч - напряжение возбуждения генератора, занимающеготретье место в очереди.Значения , 3, 1 с определяются номерами генераторов, занимающих соответственно первое, второе и третьеместа в очереди подключения генераторов к шинам 19.Пусть к шинам 19 подключен генератор 1, занимающий первое место вочереди (3. = 1, 3 = О, 1 с = 0). Срабатывают переключающий контакт 61 иреле 31, которое замыкающим контактом 40 подключает выход пороговогоБ 13342 элемента 16 к выходу элементов И 37 и 39 и.через инвертор 43 к К-входам треггеров 44 и 45. На первый вход элемента 21 сравнения поступает че=5 рез замыкающий контакт 46 реле 31 напряжения Ч с выхода возбудителя 7, что вызывает срабатывание элемента 21 и формирование пороговой функ" ции Р, . =1. Пусть П ъ Пц тогда 0 на выходе элемента 16 формируется пороговая функция Р = 1. Появление двух "1" на входе элемента 37 вызывает установку "1" на прямом выходе триггера 44, которая через 16 переключающий контакт 70 (инв.-р-ное состояние) и переключающий контакт 61 (инверсное состояние), усиливаясь по мощности усилителем 13, управляет работой силового ключа 10, изменяюще го ток возбуждения возбудителя 7 в сторону уменьшения напряжения генера" тора 1. Как только Б с Б д , пороговая функция Р=О через инвертор 431устанавливает триггер 45 в исхоцное 25 состояние, что приводит к увеличению тока возбуждения генератора 1.Таким образом, происходит поддержание напряжения на шинах 19, питающихся только от генератора 1. 30Подключим к шинам 19 генератор 2, занимающий соответственно второе место в очереди ( =11 =2, 1 с =0). Сра. батывают переключающий контакт б 2 и реле ЗБ, которое замыкающим контактом 50 подключает выход возбудителя 8 к второму входу элемента 21 сравнения. В.первый момент времени генератор 2 еще не взял на себя нагрузку, его напряжение возбуждения меньше, чем у генератора 1, т.е. Р, =1. Считаем,счто напряжение на шинах 9 меньше заданного, т.е. Р =.О. При этом на К-входы триггеров 44 и 45 поступает "1", которые устанавливают последние в исходное состояние. Логический "О" с выхода триггера 44 через переключающий контакт 70 реле 31 (инверсное состояние), переключающий контакт 61 (инверсное состояние), усилитель 13, силовой ключ 10 и возбудитель 7 уве- ,личивает возбужденйе генератора 1. Одновременно с этим "0" с выхода триггера 45 через замыкающий контакт 65 реле 35, переключающий контакт 62 (инверсное состояние), усилитель 14, силовой ключ 11 и возбудитель Я уваличивает возбуждение генератора 2, Одновременно увеличение возбуж 676дения генераторов 1 и 2 приводит к тому, что напряжение на шинах 19 становится больше У,щ . Так как Р =1 и1- Рц =1, срабатывает элемент 37, устанавливая прямой выход триггера 44 в "1", которая по описанной цепи управления вызывает уменьшение возбуждения генератора 1. При этом часть нагрузки 20 передается на генератор 2 (идет перераспределение нагрузки. Через некоторое время напряжение возбуждения генератора 2 станет больше напряжения возбуждения генератора 1. При этом Рц =О, Через инвертор. 38 срабатывает элемент 39, устанавливая прямой выход триггера 45 в "1", кото" рая по описанной цепи управления вызывает уменьшение возбуждения генератора 2. По мере уменьшения возбуждений генераторов 1 и 2 напряжение на шинах 19 станет меньше Уд При этом Р, =О, Триггеры 44 и 45 при ходят в исходное состояние, вызывая одновременное увеличение возбуждения генераторов 1 и 2 и т.д., происходит управление параллельной работой веду щих генераторов 1 и 2 по методу экст. ремального генератора с настройкой на максимум.Подключим к шинам 19 генератор.З, занимающий третье место в очереди (1 =1, 1 =2, К =3). Срабатывает переключающий контакт 63. На второй вход элемента 22 сравнения через замыкающий контакт 52 реле 31 и замыкающий контакт 55 реле 35 подается напряжение 7 с выхода возбудителя 9. В первый момент времени напряжение возбудителя 8 больше напряжения возбудителя 9, т.е. Р =1. Логичеся-экая "1" с выхода элемента 22 сравнения через размыкающий контакт 69 реле Зб, переключающий контакт 72 (прямое состояние) и переключающий контакт 63 (инверсное состояние) подает" ся на усилитель 15, где усиливается по мощности и далее управляет работой силового ключа 12 в сторону увеличения напряжения возбудителя 9. При этом ведомый генератор 3 начина-. ет брать на себя часть нагрузки 20, разгружая генераторы 1 и 2 и т,д.Отключим генератор 1 от шин 19 (автономный режим), что приведет к переключениям в блоке 23, Срабатывают реле 32 и Зб, следовательно генераторы 2 и 3 заняли первое и второе места в очереди (1 =2, 1 =3, 1 с=О), Замыкающий контакт 41 реле 32 подключает выход порогового элемента 17 (Р о ) к входу элементов И 37 и 39. Замок, щнй контакт 47 реле 32 и замыкающий контакт 50 реле 36 подключают к входам элемента 21 сравнения выходы возбудителей 8 и 9.Пусть текущее напряжение больше Пи напряжение на возбудителе 9ДА хбольше, чем на возбудителе 8. При этом Р=1, Р =О. Срабатывает2-элемент И 39, устанавливая прямой выход триггера 45 в "1". Логическая "1" через замыкающий контакт 66 реле 36, переключающий контакт 63 (инверсное состояние), усиливаясь по мощности усилителем 15, управляет ключом 12, уменьшая возбуждение генератора 3. По мере уменьшения возбуждения генератора 3 срабатывают элемент 21 и элемент 37, устанавливая прямой выход триггера 44 в "1", которая через переключающий контакт 71 реле 32 (инверсное состояние), переключающий контакт 62 (инверсное состояние), выдает команду на уменьшение возбуждения генератора 2. Через некоторое время напряжение на шинах 19 становится меньше П (Р =О) Логичесф 2 2кая "1" с выхода инвертора 43 устанавливает триггеры 44 и 45 в исходное состояние. Сигналы с выходов триггеров 44 и 45 по описанным цепям выдают команды на одновременное увеличение напряжений возбуждения генераторов 2 и 3 и т. д. , происходит управление параллельной работой ведущих генераторов 2 и 3 по методу экстремального генератора с настройкойна максимум.При отключении генератора 2 от шин 19 (автономный режим) в блоке 23 вновь происходит переключение. Срабатывает реле 33, указывая, что генератор 3 занял первое место в очереди (1 =3, 1 =О, Е =0). Замыкающий контакт 48 реле 33 подключает на вход элемента 22 выход возбудителя 9, напряжение выхода которого всегда больше соответствующих напряжений возбудителей 7 и 9, так как генераторы 1 и 2 работают в холостом режиме, т.е. Р . =1, В случае, когда Рп =1,3. 1 3Пр ъ, Пд , срабатывае элемент 37, который устанавливает на прямом выходе триггера 44 "1", которая через переключающий контакт 72 реле 33 (инверсное состояние), переключающий34267 8 25 30Устройство для управления параллельной работой генераторов, содержащее синхронные генераторы с замыкающими блок-контактами их линейных контакторов и возбудителями, пороговые 35элементы по числу генераторов с входными зажимами для соединения с выхо-.дами генераторов, усилители и ключевые элементы в цепях возбуждения воз будителей каждого генератора, причемвыходы усилителей соединены с однимиз входов соответствующих ключевыхэлементов, вторые входы которых предназначены для подключения к выходу 45.своих возбудителей два элемента срав 9нения, блок формирования очереди,содержащий в себе блок динамическогоприоритета, три ключа и три реле,где входы блока динамического приоритета через замыкающие блок-контактылинейных контакторов генераторовподключены к клемме с потенциаломнапряжения, а выходы блока через ключи соединены соответственно с первым,вторым и третьим реле фиксации первого места в очереди, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повьппенияточности подцержания напряжения нашинах станции и распределения ее наг 5 10 15 20 контакт 63 (инверсное состояние), усилитель 15, ключ 12 уменьшает напряжение на выходе генератора 3 и т.д.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет объединить в качестве ведущего генератора два, например, равных по мощности генератора, которые занимают первое и второе места в очереди подключения генераторов к шинам станции.В такой системе повьппается точность управления параллельной работой генераторов; уменьшаются проваЛы напряжения на шинах станции за счет увеличения мощности генераторов,принимающих на себя в первое время включаемую дополнительную нагрузку, уменьшается вероятность выхода из стрея ведущего генератора. Включение на параллельную работу может идти в любой последовательности. Блок формирования очереди может вести индикацию формирования очереди и учет рабочего времени работы генераторов. Устройство допускает любой вид в синхронизации: формула изобретения9 133 рузки, в него введены два КЯ-триггера, два двухвходовых элемента И, два инвертора, переключающие контакты линейных контакторов, а блок формирования очереди снабжен тремя сумматорами по модулю 2, тремя ключами и тремя реле с контактами, причем вхо. ды ключей соединены с выходами сумматоров по модулю 2 блока динамического приоритета, а выходы соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым реле фиксации второго места в онереди, при этом выходы пороговых элементов соединены через соответст" вующие первые замыкающие контакты первого, второго и третьего реле с первыми входами первого и второго элементов И и через первыйинвертор с К-входами первого и второго триггеров, выходы возбудителей через соот ветствующие вторые замыкающие контакты первого, второго и третьего реле подключены к первому входу первого элемента сравнения и через соответствующие вторые замыкающие контакты четвертогб, пятого и шестого реле соединены с вторым входом первого и первым входом второго элемента сравнения, второй вход второго элемента сравнения через третий замыкающий контакт первого реле соединен с выходом третьего возбудителя через вто. - рой замыкающий контакт пятого реле и с выходом второго возбудителя через второй замыкающий контакт шестого реле, второй вход второго элемента сравнения через третий замыкающий контакт второго реле соединен также с выходом первого возбудителя через третий замыкающий контакт шестого реле и с выходом третьего возбудителя через второй замыкающий контакт четвертого реле, второй вход второго элемента сравнения через третий замыКающий контакт третьего реле соеди-: нен также с выходом первого возбуди элемента сравнения соединен с вторымвходом первого элемента И и черезвторой инвертор с вторым входом второго элемента И, выходы первого и 10 второго элементов И соединены с Я- входами .соответственно первого и второго КЯ-триггеров, вход первого усилителя соединен через переключающийконтакт линейного контактора первого 1генератора с выходом первого порогового элемента либо через четвертый замыкающий контакт четвертого реле с прямым выходом второго ВЯ-триггера, а также через четвертый переключающий контакт первого.реле и пятый раз 15 20 мыкающий контакт четвертого реле с выходом второго элемента сравнениялибо с прямым выходом первого КЯ-триггера, вход второго усилителя соединенчерез переключающий контакт линейного контактора второго генератора свыходом второго порогового элементалибо через четвертый замыкающий контакт пятого реле с прямым выходомвторого КЯ-триггера, а также черезчетвертый переключающий контакт второго реле и пятый размыкаюший контакт пятого реле с выходом второго элемента сравнения либо с прямым вьходом 35первого КЯ-триггера, вход третьегоусилителя соединен через переключающий контакт линейного контакторатретьего генератора с выходом третье го порогового элемента либо чере.четвертый замыкающий контакт шестого реле с прямым выходом второго КЯтриггера, а также через четвертыйпереключающий контакт третьего релеи пятый размыкающий контакт шестого 45реле с выходом второго элемента сравнения либо с прямым выходом первогоКЯ-триггера. ч 267 10теля через третий замыкающий контакт пятого реле и с выходом второго воз-.будителя через третий замыкакиций контакт четвертого реле, выход первого1334267 г.г Составитель О.Наказнаяедактор Т,Лазоренко Техред М.Дидык Корректор А,Тяско аказ 3972ВНИИП оизвоцственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная И Государ о делам и 5, Москва Тираж 617 венного комит бретений и от -35, Раушская Подписта СССРрытийнаб., д.4/5