УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ АВТОНОМНОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2002 года по МПК H02J13/00 

Изобретение относится к технике управления распределением электроэнергии в автономных электроэнергетических установках и может быть использовано для управления, контроля и защиты в судовых электроэнергетических установках.

Известны устройства для управления и контроля автономной электроэнергетической установки, содержащие датчики разности фаз, активных мощностей, напряжения и частоты и положения автоматических выключателей, входы которых служат для подключения к соответствующим участкам установки. Эти датчики входят в состав отдельных функциональных устройств, реализующих функции управления и контроля (Константинов В.Н. Системы и устройства автоматизации судовых электроэнергетических установок. Л.: Судостроение, 1972, с. 205-235).

Известно также устройство для управления и контроля автономной электроэнергетической установки по а.с. СССР 649099, содержащее упомянутые датчики и средства автоматизированного контроля и управления, включающие согласующий блок, блок преобразования информации на базе, например, многоканального аналогово-цифрового преобразователя, блок дистанционного управления и блок решающий.

Такое устройство обеспечивает, в отличие от первого, повышенную надежность и оперативность управления автономной электроэнергетической установкой. Данное устройство используем в качестве прототипа предлагаемого изобретения.

Однако данное устройство обладает тем недостатком, что для его работы необходим набор разнородных специализированных датчиков, увеличивающих объем оборудования, затрудняющих унификацию и имеющих ограниченную точность измерения электрических величин.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение аппаратных затрат и повышение совокупных массогабаритных показателей, а также повышение метрологических характеристик каналов измерения.

Для решения поставленной задачи в устройстве для управления и контроля автономной электроэнергетической установки, содержащем датчики электрических величин и положения автоматических выключателей, согласующий блок, блок преобразования информации, включающий многоканальный аналогово-цифровой преобразователь, цифровой решающий блок, связанный с блоком преобразования информации, и блок дистанционного управления, причем датчики положения автоматических выключателей связаны с согласующим блоком, соединенным с блоком цифровым решающим и блоком дистанционного управления, в отличие от прототипа в качестве датчиков электрических величин использованы трансформаторы напряжения и тока, связанные непосредственно с блоком преобразования информации, который выполнен в виде последовательной цепи, включающей дополнительно введенные многоканальный фильтр нижних частот, многоканальный блок памяти мгновенных значений напряжений и токов и блок вычисления значений частоты, напряжения, тока, мощности и сдвига фаз напряжений, причем многоканальный аналогово-цифровой преобразователь включен между многоканальным фильтром нижних частот и многоканальным блоком памяти мгновенных значений напряжений и токов.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства для управления и контроля автономной электроэнергетической установки. Оно содержит первичные двигатели 1 с регуляторами скорости, синхронные генераторы 2, автоматические выключатели, главный распределительный щит 4 (ГРЩ) и нагрузки 5.

Входы трансформаторов 6 и 7 напряжения и тока соответственно, а также датчиков положения автоматических выключателей 8 подключены к соответствующим участкам электроэнергетической установки. Выходы датчиков 8 соединены через согласующий блок 9 с блоком 10 решающим, а выходы трансформаторов 6 и 7 связаны с блоком 11 преобразования информации, а именно через многоканальный фильтр 12 нижних частот (ФНЧ) со входами многоканального аналогово-цифрового преобразователя 13 (АЦП), выходы которого соединены со входами многоканального блока 14 памяти мгновенных значений напряжений и токов (БП), связанного с блоком 15 вычисления значений частоты, напряжения, тока, мощности и сдвига фаз напряжений, выходы которого соединены с соответствующими входами блока 10 решающего. Выходы последнего через согласующий блок 9 связаны с регулятором скорости первичного двигателя 1 и управляющими входами автоматических выключателей 3. Согласующий блок связан также с блоком 16 дистанционного управления. Блок 10 решающий имеет выходы управления, соединенные с блоком 11 преобразования информации.

Устройство работает следующим образом. Информация с трансформаторов 6 и 7 после фильтрации в ФНЧ 12 поступает на входы АЦП 13, в котором фиксируются мгновенные значения напряжений и токов в цифровой форме с постоянной частотой дискретизации. Эти мгновенные значения запоминаются в блоке 14 памяти. Блок 15 последовательно извлекает запомненные мгновенные значения из блока 14 памяти и вычисляет в цифровой форме частоту, действующие значения напряжений и токов, величину активной мощности, а также разность фаз напряжений. Вычисленные значения передаются на соответствующие входы блока 10 решающего.

Блок решающий, в зависимости от состояния автоматических выключателей, получаемого от датчиков 8, реализует алгоритмы контроля и управления, в частности: управления автоматическими выключателями, в том числе включения с синхронизацией, формирует установки по напряжению и мощности, определяет необходимость ввода резервного генератора, вычисляет время опережения при синхронизации, осуществляет разгрузку генераторов и распределение нагрузок, формирует сигналы о состоянии автоматических выключателей и об измеренных параметрах электрических величин для оператора. В результате такой обработки информации блок 10 решающий выдает через согласующий блок 9 управляющие сигналы на включение (отключение) автоматических выключателей 3 и сигналы на изменение частоты на первичные двигатели 1. Сигналы для оператора через согласующий блок 9 отправляются в блок 16 дистанционного управления. В последнем эти сигналы преобразуются в визуальную форму в устройстве отображения; оператором посредством органов ручного управления формируются команды на включение (отключение) автоматических выключателей или отмены команд, в том числе отмены затянувшегося процесса синхронизации, которые через согласующий блок 9 поступают для обработки в блок 10 решающий.

Таким образом, за счет введения в устройство в качестве датчиков трансформаторов напряжения и тока, а также выполнения блока преобразования информации в виде последовательной цепи из многоканальных ФНЧ, АЦП и блока памяти мгновенных значений напряжений и токов, а также блока вычисления значений частоты, напряжения, тока, мощности и сдвига фаз напряжений, связанных как описано выше, достигнут заявленный эффект, а именно: снижены аппаратные затраты и повышены совокупные массогабаритные показатели, а также повышены метрологические характеристики каналов измерения.

Заявленное техническое решение не является очевидным, а его технический уровень достаточно высок.

Возможность промышленного применения предлагаемого изобретения не вызывает сомнений, так как:
- устройство предназначено для использования в конкретной отрасли народного хозяйства, а именно в судостроении,
- реализация устройства возможна с помощью описанных в заявке технических средств,
- устройство способно обеспечить достижение заявленного технического эффекта,
- устройство технологично в изготовлении, так как в нем применены узлы, освоенные в производстве или комплектуются из узлов освоенных в производстве.

Изобретение позволяет снизить аппаратные затраты и совокупные массогабаритные показатели, а также повысить метрологические характеристики каналов измерения. Это является техническим результатом. Устройство содержит трансформаторы напряжения и тока, связанные непосредственно с блоком преобразования информации, в котором последовательно соединены: многоканальный фильтр нижних частот, многоканальный аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), многоканальный блок памяти мгновенных значений напряжений и токов и блок вычисления значений частоты, напряжения, тока, мощности и сдвига фаз напряжений. Блок преобразования информации связан с блоком решающим, который через согласующий блок соединен с блоком дистанционного управления и автоматическими выключателями. Информация с трансформаторов после фильтрации поступает на входы АЦП, в котором фиксируются мгновенные значения напряжений и токов в цифровой форме с постоянной частотой дискретизации. Эти мгновенные значения запоминаются и далее по ним последовательно вычисляются в цифровой форме упомянутые параметры электрических величин. Вычисленные значения предаются на соответствующие входы блока решающего, который осуществляет управление элементами электроэнергетической установки. 1 ил.

Устройство для управления и контроля автономной электроэнергетической установки, содержащее датчики электрических величин и положения автоматических выключателей, подключенные к соответствующим входам электроустановки, согласующий блок, блок преобразования информации, связанный с ним цифровой решающий блок, который в результате обработки поступающей в него информации выдает через согласующий блок управляющие сигналы на включение и отключение автоматических выключателей и сигналы на изменение частоты на первичные двигатели, и блок дистанционного управления, причем датчики положения автоматических выключателей выходами через согласующий блок соединены с цифровым решающим блоком и блоком дистанционного управления, отличающееся тем, что в качестве датчиков электрических величин использованы трансформаторы напряжения и тока, связанные выходами непосредственно с блоком преобразования информации, который выполнен в виде последовательной цепи, включающей многоканальный фильтр нижних частот, многоканальный аналогово-цифровой преобразователь, многоканальный блок памяти мгновенных значений напряжений и токов и блок вычисления значений частоты, напряжения, тока, мощности и сдвига фаз напряжений.