Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты автономных электроэнергетических систем (АЭЭС) от перегрузки.
Известен способ автоматической разгрузки параллельно работающих генераторных агрегатов (Патент на изобретение №2623106, опубликованный в Бюл. №18 от 22.06.2017), согласно которому непрерывно контролируют техническое состояние каждого ГА путем измерения параметра, характеризующего его рабочее состояние, и сравнения измеренного параметра с критическим значением, и при совпадении сравниваемых величин формируют сигнал на суммирование измеряемых активных нагрузок обоих ГА, при этом, если суммарная активная нагрузка ГА превышает допустимое значение нагрузки одного ГА, то до момента аварийного отключения неработоспособного ГА формируют сигнал на отключение заранее выбранных потребителей электроэнергии.
Данный способ хорошо реализуется для случая параллельной работы двух ГА и не может применяться, если число ГА больше двух.
Наиболее близким к предложенному является способ автоматической разгрузки электроэнергетической системы (ЭЭС) с параллельно работающими генераторными агрегатами (ГА) по патенту RU 2653361 С1, 08.05.2018, заключающийся в том, что при выходе из строя одного или нескольких ГА измеряют активную нагрузку каждого ГА (Pi), вычисляют величину суммарной активной нагрузки всей ЭЭС (Рсум.i), вычисляют величину суммарной допустимой активной нагрузки ЭЭС (Рсум.доп.откл.) для случаев отключения неработоспособного или неработоспособных ГА, сравнивают вычисленную величину Рсумм.i с допустимой величиной Рсумм.доп.откл. и при Рсумм.i > Рсумм.доп.откл. формируют сигнал на отключение выбранных потребителей электрической энергии до момента отключения неработоспособных ГА.
Данный способ позволяет сформировать сигнал на отключение части потребителей до момента отключения неработоспособного ГА и избежать перегрузки оставшихся работоспособными агрегатов.
Недостатком способа является не достаточное быстродействие при практической реализации, обусловленное необходимостью выполнения вычислительных операций по определению величины суммарной допустимой нагрузки ЭЭС для случаев отключении неработоспособного (неработоспособных) ГА непосредственно во время принятия решения о целесообразности отключения части потребителей.
Целью изобретения является повышение быстродействия способа.
Для достижения указанного технического результата используется следующая совокупность существенных признаков: при выходе из строя одного или нескольких генераторных агрегатов (ГА) определяют режим, в котором функционирует АЭЭС, характеризующийся составом работающих, а также и перешедших в неработоспособное состояние, но продолжающих работать ГА и выбирают соответствующую этому режиму величину суммарной допустимой активной нагрузки для случаев отключения неработоспособного или неработоспособных ГА (Рсум.доп.откл.i), из числа величин суммарных допустимых активных нагрузок для случаев отключения неработоспособного или неработоспособных ГА (Рсумм.доп.откл.1, Рсумм.доп.откл.2 … Рсумм.доп.откл.i … Рсумм.доп.откл.m), вычисленных заранее для всего числа (m) контролируемых режимов функционирования АЭЭС, вычисляют величину суммарной активной нагрузки всей АЭЭС в данный момент времени (Рсум.i), сравнивают вычисленную величину Рсумм.i с допустимой величиной Рсумм.доп.откл.i и при Рсумм.i >Рсумм.доп.откл.i формируют сигнал на отключение части потребителей электрической энергии до момента отключения неработоспособных ГА.
Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом способе, как и в прототипе, в случае выхода из строя одного или нескольких ГА вычисляют величину суммарной активной нагрузки всей АЭЭС для данного режима работы в данный момент времени (Рсум.i), отключение потребителей электроэнергии происходит до аварийного отключения неработоспособного агрегата и в случае, если выполняется условие Рсумм.i > Рсумм.доп.откл.i, однако в способе, принятом за прототип, величину Рсумм.доп.откл.i вычисляют непосредственно во время принятия решения о целесообразности формирования сигнала об отключении группы потребителей электроэнергии, что несколько затягивает и усложняет процесс принятия решения, а в предлагаемом способе величину Рсумм.доп.откл.i вычисляют для данного режима заранее до этапа принятия решения о целесообразности формирования сигнала на отключение части потребителей. При этом определение режима, в котором функционирует АЭЭС, позволяет однозначно выбрать соответствующую величину Рсумм.доп.откл.i из множества Рсумм.доп.откл.1, Рсумм.доп.откл.2 … Рсумм.доп.откл.i … Рсумм.доп.откл.m, где 1, 2, ... i ... m - контролируемые режимы функционирования АЭЭС, здесь и далее характеризующиеся составом работающих, а также и перешедших в неработоспособное состояние, но продолжающих работать ГА (каждому i-му режиму функционирования соответствует заранее вычисленное значение Рсумм.доп.откл.i, а значит, определяя режим функционирования АЭЭС, представляется возможным идентифицировать и выбрать величину Рсумм.доп.откл.i).
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет решить задачу управления отключением части потребителей при переходе хотя бы одного из работающих ГА в неработоспособное состояние другим, отличным от прототипа и других известных технических решений, способом.
Так как определение режима функционирования АЭЭС - логическая задача, на решение которой средствами вычислительной техники в общем случае тратится меньше времени, чем на решение задачи вычисления, то можно признать, что предлагаемый подход обладает более высоким быстродействием, чем способ, принятый за прототип.
Сопоставление предлагаемого способа и прототипа показало, что поставленная задача - повышение быстродействия способа - решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемого изобретения критерию патентоспособности «новизна».
В свою очередь, проведенный информационный поиск в области электроснабжения не выявил решений, содержащих отдельные отличительные признаки заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии способа критерию «изобретательский уровень».
Сущность указанного способа поясняется чертежом, где:
на Фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, на примере параллельной работы n ГА с числом контролируемых режимов работы АЭЭС равным m.
Устройство (Фиг. 1) содержит по числу ГА: 1.1, 1.2 … 1.n - датчики активной нагрузки, 2.1, 2.2 … 2.n - блоки контроля работы соответствующего ГА, 3.1, 3.2 … 3.n - блоки определения технического состояния соответствующего ГА; а также 4 - блок сложения, 5 - блок определения режима функционирования АЭЭС; по числу контролируемых режимов работы АЭЭС: 6.1, 6.2 … 6.m - блоки памяти, 7.1, 7.2 … 7.m - управляемые ключи; и, кроме того, 8 - блок сравнения, 9 - логический элемент «ИЛИ» и 10 - блок отключения потребителей; при этом выходы датчиков активной нагрузки 1.1, 1.2 … 1.n соединены с соответствующими входами блока сложения 4, выход которого соединен с первым входом блока сравнения 8; выход каждого из блоков контроля работы соответствующего ГА 2.1, 2.2 … 2.n соединен с соответствующим из первых входов блока определения режима функционирования АЭЭС 5, выход каждого из блоков определения технического состояния соответствующего ГА 3.1, 3.2 … 3.n соединен с соответствующим из вторых входов блока определения режима функционирования АЭЭС 5, каждый из первых выходов которого соединен с управляющим входом соответствующего управляемого ключа 7.1, 7.2 … 7.m; выход каждого из блоков памяти 6.1, 6.2 … 6.m соединен с информационным входом соответствующего управляемого ключа 7.1, 7.2 … 7.m, выход каждого из которых соединен со вторым входом блока сравнения 8; выход блока сравнения 8 соединен с первым входом логического элемента «ИЛИ» 9, второй выход блока определения режима функционирования АЭЭС 5 соединен со вторым входом логического элемента «ИЛИ» 9, выход которого соединен с входом блока отключения потребителей 10, выход блока 10 является выходом устройства.
Датчики активной нагрузки ГА 1.1, 1.2 … 1.n - известные функциональные блоки, на выходах каждого из которых формируются сигналы, пропорциональные активной нагрузке соответствующего ГА.
Блоки контроля работы соответствующего ГА 2.1, 2.2 … 2.n - известные функциональные блоки, на выходе которых формируется сигнал логической «1», если соответствующий ГА работает и сигнал логического «0», если соответствующий ГА в данный момент времени не работает в составе АЭЭС. В качестве этих блоков могут быть использованы блок контакты генераторных автоматических выключателей или датчики оборотов вала соответствующего двигателя.
Блоки определения технического состояния соответствующего ГА - 3.1, 3.2 … 3.n - известные функциональные блоки, на выходе которых формируется сигнал логической «1», если хотя бы один их контролируемых параметров (температура охлаждающей воды или смазочного масла дизеля и т.д.) вышел за пределы допуска и свидетельствует о неработоспособном состоянии ГА и сигнал логического «0», если все контролируемые параметры в норме. В качестве блока контроля технического состояния может быть использована схема, аналогичная той, которая формирует на судне обобщающий сигнал аварийно-предупредительной сигнализации (АПС) при превышении температуры охлаждающей воды или смазочного масла дизеля.
Блок сложения 4 - известный функциональный блок, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный сумме сигналов на его входах, может быть выполнен на базе операционных усилителей.
Блок определения режима функционирования АЭЭС 5 - новый блок, имеющий n первых и n вторых входов, где n - число ГА, входящих в состав АЭЭС, и m первых выходов, где m - число контролируемых режимов функционирования АЭЭС и один второй выход (аварийный). В случае перехода одного или нескольких работающих ГА в неработоспособное состояние блок 5 оценивает логические сигналы, поступающие на его первые и вторые входы и на одном из m первых его выходов, который соответствует режиму функционирования АЭЭС в данный момент времени, появляется сигнал логической «1». На всех остальных первых выходах - сигнал логического «0». Если произойдет отказ сразу всех работающих ГА, то сигнал логической «1» появится на втором выходе блока 5. На Фиг. 2 представлена одна из возможных функциональных схем блока определения режима функционирования АЭЭС 5 для случая АЭЭС, имеющей в своем составе три ГА (n=3). Блок определения режима функционирования АЭЭС 5, функциональная схема которого представлена на Фиг. 2, содержит: 11.1, 11.2 … 11.30 - логические элементы «И», 12.1, 12.2 … 12.6 - логические элементы «НЕ», 13 - логический элемент «ИЛИ - НЕ» и 14 - логический элемент «ИЛИ», при этом первый вход логического элемента «И» 11.1, являющийся первым из первых входов блока 5, соединен с входом логического элемента «НЕ» 12.1, первыми входами логических элементов «И» 11.4, 11.5 и 11.7; первый вход логического элемента «И» 11.2, являющийся вторым из первых входов блока 5, соединен с входом логического элемента «НЕ» 12.2, вторым входом логического элемента «И» 11.4 и первым входом логического элемента «И» 11.6, вторым входом логического элемента «И» 11.7; первый вход логического элемента «И» 11.3, являющийся третьим из первых входов блока 5, соединен с входом логического элемента «НЕ» 12.3, вторыми входами логических элементов «И» 11.5 и 11.6 и третьим входом логического элемента «И» 11.7, выход которого соединен с первыми входами логических элементов «И» 11.18, 11.25, 11.26, 11.27, 11.28, 11.29, 11.30; выход логического элемента «НЕ» 12.1 соединен со вторыми входами логических элементов «И» 11.2, 11.3 и третьим входом логического элемента «И» 11.6; выход логического элемента «НЕ» 12.2 соединен со вторым входом логического элемента «И» 11.1 и третьими входами логических элементов «И» 11.3 и 11.5; выход логического элемента «НЕ» 12.3 соединен с третьими входами логических элементов «И» 11.1, 11.2 и 11.4; выход логического элемента «И» 11.1 соединен с первым выходом блока 5 и первым входом логического элемента «И» 11.8, выход которого соединен с первым входом второго логического элемента «ИЛИ» 14; выход логического элемента «И» 11.2 соединен со вторым выходом блока 5 и первым входом логического элемента «И» 11.9, выход которого соединен со вторым входом второго логического элемента «ИЛИ» 14; выход логического элемента «И» 11.3 соединен с третьим выходом блока 5 и первым входом логического элемента «И» 11.10, выход которого соединен с третьим входом второго логического элемента «ИЛИ» 14; выход логического элемента «И» 11.4 соединен с первыми входами логических элементов «И» 11.11, 11.15, 11.19 и 11.20; выход логического элемента «И» 11.5 соединен с первыми входами логических элементов «И» 11.12, 11.16, 11.21 и 11.22; выход логического элемента «И» 11.6 соединен с первыми входами логических элементов «И» 11.13, 11.17, 11.23 и 11.24; вход логического элемента «НЕ» 12.4, являющийся первым из вторых входов блока 5, соединен с первым входом логического элемента «И» 11.14, со вторыми входами логических элементов «И» 11.8, 11.11, 11.12, 11.25, 11.28 и 11.29, с третьими входами логических элементов «И» 11.19, 11.21, первым входом логического элемента «ИЛИ - НЕ» 13; вход логического элемента «НЕ» 12.5, являющийся вторым из вторых входов блока 5, соединен со вторыми входами логических элементов «И» 11.9, 11.13, 11.14, 11.26, 11.30, с третьими входами логических элементов «И» 11.11, 11.20, 11.23 и 11.28, вторым входом логического элемента «ИЛИ - НЕ» 13; вход логического элемента «НЕ» 12.6, являющийся третьим из вторых входов блока 5, соединен со вторыми входами логических элементов «И» 11.10 и 11.27, с третьими входами логических элементов «И» 11.12, 11,13, 11.14, 11.22, 11.24, 11.29 и 11.30, с третьим входом логического элемента «ИЛИ - НЕ» 13, выход которого соединен со вторыми входами логических элементов «И» 11.15, 11.16, 11.17 и 11.18; выход логического элемента «НЕ» 12.4 соединен со вторыми входами логических элементов «И» 11.20, 11.22, с третьими входами логических элементов «И» 11.26, 11.27 и четвертым входом логического элемента «И» 11.30; выход логического элемента «НЕ» 12.5 соединен со вторыми входами логических элементов «И» 11.19, 11.24, с третьим входом логического элемента «И» 11.25, с четвертыми входами логических элементов «И» 11.27 и 11.29; выход логического элемента «НЕ» 12.6 соединен со вторыми входами логических элементов «И» 11.21, 11.23, с четвертыми входами логических элементов «И» 11.25, 11.26 и 11.28; выход логического элемента «И» 11.11 соединен с четвертым входом логического элемента «ИЛИ» 14, выход логического элемента «И» 11.12 соединен с пятым входом логического элемента «ИЛИ» 14, выход логического элемента «И» 11.13 соединен с шестым входом логического элемента «ИЛИ» 14, выход логического элемента «И» 11.14 соединен с седьмым входом логического элемента «ИЛИ» 14, выход которого является вторым выходом блока 5; выход логического элемента «И» 11.15 является четвертым из первых выходов блока 5, выход логического элемента «И» 11.16 является пятым из первых выходов блока 5, выход логического элемента «И» 11.17 является шестым из первых выходов блока 5, выход логического элемента «И» 11.18 является седьмым из первых выходов блока 5, выход логического элемента «И» 11.19 является восьмым из первых выходов блока 5, выход логического элемента «И» 11.20 является девятым из первых выходов блока 5, выход логического элемента «И» 11.21 является десятым из первых выходов блока 5, выход логического элемента «И» 11.22 является одиннадцатым из первых выходов блока 5, выход логического элемента «И» 11.23 является двенадцатым из первых выходов блока 5, выход логического элемента «И» 11.24 является тринадцатым из первых выходов блока 5, выход логического элемента «И» 11.25 является четырнадцатым из первых выходов блока 5, выход логического элемента «И» 11.26 является пятнадцатым из первых выходов блока 5, выход логического элемента «И» 11.27 является шестнадцатым из первых выходов блока 5, выход логического элемента «И» 11.28 является семнадцатым из первых выходов блока 5, выход логического элемента «И» 11.29 является восемнадцатым из первых выходов блока 5, выход логического элемента «И» 11.30 является девятнадцатым из первых выходов блока 5.
Блок определения режима функционирования АЭЭС 5, функциональная схема которого представлена на Фиг. 2 работает следующим образом. На каждый (первый, второй и третий) из первых входов блока 5 поступают сигналы логической «1», если соответственно первый, второй и третий ГА работают. На каждый (первый, второй и третий) из вторых входов блока 5 поступают сигналы логической «1», если соответственно первый, второй и третий ГА перешли в неработоспособное состояние. Если сигнал логической «1» поступает только на первый из первых входов блока 5, а на всех остальных входах - сигнал логического «0», то на первый вход логического элемента «И» 11.1 поступает сигнал логической «1» с первого из первых входов блока 5. Сигнал логического «0» со второго из первых входов блока 5 поступает на вход логического элемента «НЕ» 12.2 и на его выходе формируется сигнал логической «1», который поступает на второй вход логического элемента «И» 11.1. Сигнал логического «0» с третьего из первых входов блока 5 поступает на вход логического элемента «НЕ» 12.3 и на его выходе формируется сигнал логической «1», который поступает на третий вход логического элемента «И» 11.1. Так как на все три входа логического элемента «И» 11.1 поступили сигналы логической «1», то на его выходе и первом из первых выходов блока 5 появляется сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором работает ГА1, а ГА2 и ГА3 не работают. Этот сигнал также поступает и на первый вход логического элемента «И» 11.8. Если при этом произойдет переход ГА1 в неработоспособное состояние, то на первый из вторых входов блока 5 поступает сигнал логической «1», который передается на второй вход логического элемента «И» 11.8 и на его выходе формируется сигнал логической «1», который поступает на первый вход логического элемента «ИЛИ» 14. На выходе логического элемента «ИЛИ» 14 и втором выходе блока 5 появляется сигнал логической «1», информирующий о том, что все работающие в данный момент ГА вышли из строя.
Аналогично работает схема и в случае, если только на второй из первых входов блока 5 поступил сигнал логической «1». В этом случае сигнал логической «1» поступает на первый вход логического элемента «И» 11.2 непосредственно со второго из первых входов блока 5. Сигнал логического «0» с первого из первых входов блока 5 поступает на вход логического элемента «НЕ» 12.1, на его выходе появляется сигнал логической «1» и приходит на второй вход логического элемента «И» 11.2. Сигнал логического «0» с третьего из первых входов блока 5 поступает на вход логического элемента «НЕ» 12.3, на его выходе появляется сигнал логической «1» и приходит на третий вход логического элемента «И» 11.2. Так как на все три входа логического элемента «И» 11.2 поступили сигналы логической «1», то на его выходе и втором из первых выходов блока 5 - тоже сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором работает ГА2, а ГА1 и ГА3 не работают. Этот сигнал также поступает и на первый вход логического элемента «И» 11.9. Если при этом произойдет переход ГА2 в неработоспособное состояние, то на первый из вторых входов блока 5 поступает сигнал логической «1», который передается на второй вход логического элемента «И» 11.9 и на его выходе формируется сигнал логической «1», который поступает на второй вход логического элемента «ИЛИ» 14. На выходе логического элемента «ИЛИ» и втором выходе блока 5 появляется сигнал логической «1», информирующий о том, что все работающие в данный момент ГА вышли из строя.
Если только на третий из первых входов блока 5 поступил сигнал логической «1», то в этом случае сигнал логической «1» поступает на первый вход логического элемента «И» 11.3 непосредственно с третьего из первых входов блока 5. Сигнал логического «0» с первого из первых входов блока 5 поступает на вход логического элемента «НЕ» 12.1, на его выходе появляется сигнал логической «1» и приходит на второй вход логического элемента «И» 11.3. Сигнал логического «0» со второго из первых входов блока 5 поступает на вход логического элемента «НЕ» 12.2, на его выходе появляется сигнал логической «1» и приходит на третий вход логического элемента «И» 11.3. Так как на все три входа логического элемента «И» 11.3 поступили сигналы логической «1», то на его выходе и третьем из первых выходов блока 5 - тоже сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором работает ГА3, а ГА1 и ГА2 не работают. Этот сигнал также поступает и на первый вход логического элемента «И» 11.10. Если при этом произойдет переход ГА3 в неработоспособное состояние, то на третий из вторых входов блока 5 поступает сигнал логической «1», который передается на второй вход логического элемента «И» 11.10 и на его выходе формируется сигнал логической «1», который поступает на третий вход логического элемента «ИЛИ» 14. На выходе логического элемента «ИЛИ» и втором выходе блока 5 появляется сигнал логической «1», информирующий о том, что все работающие в данный момент ГА вышли из строя.
Если сигналы логической «1» поступают только на первый и второй из первых входов блока 5, то они приходят на первый и второй входы логического элемента «И» 11.4 соответственно. Сигнал логического «0» с третьего входа блока 5 поступает на вход логического элемента «НЕ» 12.3, на его входе появляется сигнал логической «1» и приходит на третий вход логического элемента «И» 11.4. Так как на все три входа логического элемента «И» 11.4 поступили сигналы логической «1», то на его выходе формируется сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором ГА1 и ГА2 работают, а ГА3 - нет. Этот сигнал поступает на первые входы логических элементов «И» 11.11, 11.15, 11.19 и 11.20. Так как на все три из вторых входов блока 5 поступают сигналы логического «0», то они приходят на соответствующие три входа логического элемента «ИЛИ - НЕ» 13, на выходе которого формируется сигнал логической «1», информирующий о том, что все ГА работоспособны. Этот сигнал поступает на вторые входы логических элементов «И» 11.15, 11.16, 11.17, 11.18. Так как на оба входа логического элемента «И» 11.15 поступили сигналы логической «1», то на его выходе и четвертом из первых выходов блока 5 - сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором работают ГА1 и ГА2, оба они работоспособны, а ГА3 - не работает. Если при этом ГА1 перейдет в неработоспособное состояние, то на первый из вторых входов блока 5 поступит сигнал логической «1». Этот сигнал поступит на вторые входы логических элементов «И» 11.8, 11.11, 11.12, 11.25, 11.28, 11.29, первый вход логического элемента «И» 11.14, третьи входы логических элементов «И» 11.19 и 11.21. Так как на второй из вторых входов блока 5 поступает сигнал логического «0», то он подается на вход логического элемента «НЕ» 12.5, на выходе которого появляется сигнал логической «1» и поступает на второй вход логического элемента «И» 11.19. Так как на все три входа логического элемента «И» 11.19 поступили сигналы логической «1», то на его выходе и на восьмом выходе блока 5 появляется сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором работают ГА1 и ГА2, а ГА3 - нет и при этом ГА1 перешел в неработоспособное состояние. При этом сигнал логической «1» с первого из вторых входов блока 5 поступит на первый вход логического элемента «ИЛИ-НЕ» 13, на его выходе появится сигнал логического «0», поступит на второй вход логического элемента «И» 11.15 на его выходе, а значит и на четвертом выходе блока 5 появится сигнал логического «0». Если при этом не ГА1 а ГА2 перейдет в неработоспособное состояние, то на второй из вторых входов блока 5 поступит сигнал логической «1». Этот сигнал поступит на вторые входы логических элементов «И» 11.9, 11.13, 11.14, 11.26, 11.30, третьи входы логических элементов «И» 11.11, 11.20, 11.23 и 11.28.Так как на первый из вторых входов блока 5 поступает сигнал логического «0», то он подается на вход логического элемента «НЕ» 12.4, на выходе которого появляется сигнал логической «1» и поступает на второй вход логического элемента «И» 11.20. Так как на все три входа логического элемента «И» 11.20 поступили сигналы логической «1», то на его выходе и на девятом выходе блока 5 появляется сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором работают ГА1 и ГА2, а ГА3 - нет и при этом ГА2 перешел в неработоспособное состояние. При этом сигнал логической «1» со второго из вторых входов блока 5 поступит на второй вход логического элемента «ИЛИ-НЕ» 13, на его выходе появится сигнал логического «0», поступит на второй вход логического элемента «И» 11.15 на его выходе, а значит и на четвертом выходе блока 5 появится сигнал логического «0». Если при этом ГА1 и ГА2 оба перейдут в неработоспособное состояние, то на первый и второй из вторых входов БЛОКА 5, а оттуда на второй и третьи входы логического элемента «И» 11.11 соответственно поступят сигналы логической «1». Так как на первый вход логического элемента «И» 11.11 поступает сигнал логической «1» с выхода логического элемента «И» 11.4, то на выходе 11.11 тоже формируется сигнал логической «1» и поступает на четвертый вход логического элемента «ИЛИ» 14, на выходе которого и втором выходе блока 5 появляется сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором все работающие ГА неработоспособны.
Если сигналы логической «1» поступают только на первый и третий из первых входов блока 5, то они приходят на первый и второй входы логического элемента «И» 11.5 соответственно. Сигнал логического «0» со второго входа блока 5 поступает на вход логического элемента «НЕ» 12.2, на его входе появляется сигнал логической «1» и приходит на третий вход логического элемента «И» 11.5. Так как на все три входа логического элемента «И» 11.5 поступили сигналы логической «1», то на его выходе формируется сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором ГА1 и ГА3 работают, а ГА2 - нет. Этот сигнал поступает на первые входы логических элементов «И» 11.12, 11.16, 11.21 и 11.22. Так как на все три из вторых входов блока 5 поступают сигналы логического «0», то они приходят на соответствующие три входа логического элемента «ИЛИ - НЕ» 13, на выходе которого формируется сигнал логической «1», информирующий о том, что все ГА работоспособны. Этот сигнал поступает на вторые входы логических элементов «И» 11.15, 11.16, 11.17, 11.18. Так как на оба входа логического элемента «И» 11.16 поступили сигналы логической «1», то на его выходе и пятом из первых выходов блока 5 - сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором работают ГА1 и ГА3, оба они работоспособны, а ГА2 - не работает. Если при этом ГА1 перейдет в неработоспособное состояние, то на первый из вторых входов блока 5 поступит сигнал логической «1». Этот сигнал поступит на вторые входы логических элементов «И» 11.8, 11.11, 11.12, 11.25, 11.28, 11.29, первый вход логического элемента «И» 11.14, третьи входы логических элементов «И» 11.19 и 11.21. Так как на третий из вторых входов блока 5 поступает сигнал логического «0» , то он подается на вход логического элемента «НЕ» 12.6, на выходе которого появляется сигнал логической «1» и поступает на второй вход логического элемента «И» 11.21. Так как на все три входа логического элемента «И» 11.21 поступили сигналы логической «1», то на его выходе и на десятом выходе блока 5 появляется сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором работают ГА1 и ГА3, а ГА2 - нет и при этом ГА1 перешел в неработоспособное состояние. При этом сигнал логической «1» с первого из вторых входов блока 5 поступит на первый вход логического элемента «ИЛИ-НЕ» 13, на его выходе появится сигнал логического «0» , поступит на второй вход логического элемента «И» 11.16 на его выходе, а значит и на пятом выходе блока 5 появится сигнал логического «0». Если при этом не ГА1 а ГА3 перейдет в неработоспособное состояние, то на третий из вторых входов блока 5 поступит сигнал логической «1». Этот сигнал поступит на вторые входы логических элементов «И» 11.10, 11.27, третьи входы логических элементов «И» 11.12, 11.13, 11.14, 11.22, 11.24, 11.29 и 11.30. Так как на первый из вторых входов блока 5 поступает сигнал логического «0», то он подается на вход логического элемента «НЕ» 12.4, на выходе которого появляется сигнал логической «1» и поступает на второй вход логического элемента «И» 11.22. Так как на все три входа логического элемента «И» 11.22 поступили сигналы логической «1», то на его выходе и на одиннадцатом выходе блока 5 появляется сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором работают ГА1 и ГА3, а ГА2 - нет и при этом ГА3 перешел в неработоспособное состояние. При этом сигнал логической «1» со второго из третьего из вторых входов блока 5 поступит на второй вход логического элемента «ИЛИ-НЕ» 13, на его выходе появится сигнал логического «0», поступит на второй вход логического элемента «И» 11.16 на его выходе, а значит и на пятом выходе блока 5 появится сигнал логического «0». Если при этом ГА1 и ГА3 оба перейдут в неработоспособное состояние, то на первый и третий из вторых входов блока 5, а оттуда на второй и третьи входы логического элемента «И» 11.12 соответственно поступят сигналы логической «1». Так как на первый вход логического элемента «И» 11.12 поступает сигнал логической «1» с выхода логического элемента «И» 11.5, то на выходе 11.12 тоже формируется сигнал логической «1» и поступает на пятый вход логического элемента «ИЛИ» 14, на выходе которого и втором выходе блока 5 появляется сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором все работающие ГА неработоспособны.
Если сигналы логической «1» поступают только на второй и третий из первых входов блока 5, то они приходят на первый и второй входы логического элемента «И» 11.6 соответственно. Сигнал логического «0» с первого из первых входа блока 5 поступает на вход логического элемента «НЕ» 12.1, на его входе появляется сигнал логической «1» и приходит на третий вход логического элемента «И» 11.6. Так как на все три входа логического элемента «И» 11.6 поступили сигналы логической «1», то на его выходе формируется сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором ГА2 и ГА3 работают, а ГА1 - нет. Этот сигнал поступает на первые входы логических элементов «И» 11.13, 11.17, 11.23 и 11.24. Так как на все три из вторых входов блока 5 поступают сигналы логического «0», то они приходят на соответствующие три входа логического элемента «ИЛИ - НЕ» 13, на выходе которого формируется сигнал логической «1», информирующий о том, что все ГА работоспособны. Этот сигнал поступает на вторые входы логических элементов «И» 11.15, 11.16, 11.17, 11.18. Так как на оба входа логического элемента «И» 11.17 поступили сигналы логической «1», то на его выходе и шестом из первых выходов блока 5 - сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором работают ГА2 и ГА3, оба они работоспособны, а ГА1 - не работает. Если при этом ГА2 перейдет в неработоспособное состояние, то на второй из вторых входов блока 5 поступит сигнал логической «1». Этот сигнал поступит на вторые входы логических элементов «И» 11.9, 11.13, 11.14, 11.26, 11.30, третьи входы логических элементов «И» 11.11, 11.20, 11.23 и 11.28. Так как на третий из вторых входов блока 5 поступает сигнал логического «0», то он подается на вход логического элемента «НЕ» 12.6, на выходе которого появляется сигнал логической «1» и поступает на второй вход логического элемента «И» 11.23. Так как на все три входа логического элемента «И» 11.23 поступили сигналы логической «1», то на его выходе и на двенадцатом выходе блока 5 появляется сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором работают ГА2 и ГА3, а ГА1 - нет и при этом ГА2 перешел в неработоспособное состояние. При этом сигнал логической «1» со второго из вторых входов блока 5 поступит на второй вход логического элемента «ИЛИ-НЕ» 13, на его выходе появится сигнал логического «0», который поступит на второй вход логического элемента «И» 11.17 на его выходе, а значит и на шестом выходе блока 5 появится сигнал логического «0». Если при этом не ГА2, а ГА3 перейдет в неработоспособное состояние, то на третий из вторых входов блока 5 поступит сигнал логической «1». Этот сигнал поступит на вторые входы логических элементов «И» 11.10, 11.27, третьи входы логических элементов «И» 11.12, 11.13, 11.14, 11.22, 11.24, 11.29 и 11.30. Так как на второй из вторых входов блока 5 поступает сигнал логического «0», то он подается на вход логического элемента «НЕ» 12.5, на выходе которого появляется сигнал логической «1» и поступает на второй вход логического элемента «И» 11.24. Так как на все три входа логического элемента «И» 11.24 поступили сигналы логической «1», то на его выходе и на тринадцатом выходе блока 5 появляется сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором работают ГА2 и ГА3, а ГА1 - нет и при этом ГА3 перешел в неработоспособное состояние. При этом сигнал логической «1» с третьего из вторых входов блока 5 поступит на третий вход логического элемента «ИЛИ-НЕ» 13, на его выходе появится сигнал логического «0», поступит на второй вход логического элемента «И» 11.17 на его выходе, а значит и на шестом выходе блока 5 появится сигнал логического «0». Если при этом ГА21 и ГА3 оба перейдут в неработоспособное состояние, то на второй и третий из вторых входов блока 5, а оттуда на второй и третьи входы логического элемента «И» 11.13 соответственно поступят сигналы логической «1». Так как на первый вход логического элемента «И» 11.13 поступает сигнал логической «1» с выхода логического элемента «И» 11.6, то на выходе 11.13 тоже формируется сигнал логической «1» и поступает на шестой вход логического элемента «ИЛИ» 14, на выходе которого и втором выходе блока 5 появляется сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором все работающие ГА неработоспособны.
Если сигналы логической «1» поступают на первый, второй и третий из первых входов блока 5, то они приходят на первый, второй и третий входы логического элемента «И» 11.7 соответственно. Так как на все три входа логического элемента «И» 11.7 поступили сигналы логической «1», то на его выходе формируется сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором ГА1, ГА2 и ГА3 работают. Этот сигнал поступает на первые входы логических элементов «И» 11.18, 11.25, 11.26, 11.27, 11.28, 11.29 и 11.30. Так как на все три из вторых входов блока 5 поступают сигналы логического «0», то они приходят на соответствующие три входа логического элемента «ИЛИ - НЕ» 13, на выходе которого формируется сигнал логической «1», информирующий о том, что все ГА работоспособны. Этот сигнал поступает на вторые входы логических элементов «И» 11.15, 11.16, 11.17, 11.18. Так как на оба входа логического элемента «И» 11.18 поступили сигналы логической «1», то на его выходе и седьмом из первых выходов блока 5 - сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором работают и работоспособны все три агрегата:ГА1, ГА2 и ГА3. Если при этом ГА1 перейдет в неработоспособное состояние, то на первый из вторых входов блока 5 поступит сигнал логической «1». Этот сигнал поступит на вторые входы логических элементов «И» 11.8, 11.11, 11.12, 11.25, 11.28, 11.29, первый вход логического элемента «И»11.14, третьи входы логических элементов «И» 11.19 и 11.21. Так как на второй из вторых входов блока 5 поступает сигнал логического «0», то он подается на вход логического элемента «НЕ» 12.5, на выходе которого появляется сигнал логической «1» и поступает на третий вход логического элемента «И» 11.25. Так как на третий из вторых входов блока 5 поступает сигнал логического «0», то он подается на вход логического элемента «НЕ» 12.6, на выходе которого появляется сигнал логической «1» и поступает на четвертый вход логического элемента «И» 11.25.Так как на все четыре входа логического элемента «И» 11.25 поступили сигналы логической «1» (на первый вход элемента «И» 11.25 поступает сигнал в виде логической «1» о том, что работают все три ГА с выхода логического элемента «И» 11.7), то на его выходе и на четырнадцатом выходе блока 5 появляется сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором работают ГА1, ГА2 и ГА3 и при этом ГА1 перешел в неработоспособное состояние. При этом сигнал логической «1» с первого из вторых входов блока 5 поступит на первый вход логического элемента «ИЛИ-НЕ» 13, на его выходе появится сигнал логического «0», поступит на второй вход логического элемента «И» 11.18 на его выходе, а значит и на седьмом выходе блока 5 появится сигнал логического «0». Если при этом не ГА1 а ГА2 перейдет в неработоспособное состояние, то на второй из вторых входов блока 5 поступит сигнал логической «1». Этот сигнал поступит на вторые входы логических элементов «И» 11.9, 11.13, 11.14, 11.26, 11.30, третьи входы логических элементов «И» 11.11, 11.20, 11.23 и 11.28. Так как на первый из вторых входов блока 5 поступает сигнал логического «0», то он подается на вход логического элемента «НЕ» 12.4, на выходе которого появляется сигнал логической «1» и поступает на третий вход логического элемента «И» 11.26. Так как на третий из вторых входов блока 5 поступает сигнал логического «0», то он подается на вход логического элемента «НЕ» 12.6, на выходе которого появляется сигнал логической «1» и поступает на четвертый вход логического элемента «И» 11.26. Так как на все четыре входа логического элемента «И» 11.26 поступили сигналы логической «1», то на его выходе и на пятнадцатом из первых выходов блока 5 появляется сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором работают ГА1, ГА2 и ГА3 и при этом ГА2 перешел в неработоспособное состояние. При этом сигнал логической «1» со второго из вторых входов блока 5 поступит на второй вход логического элемента «ИЛИ-НЕ» 13, на его выходе появится сигнал логического «0», поступит на второй вход логического элемента «И» 11.18 на его выходе, а значит и на седьмом выходе блока 5 появится сигнал логического «0». Если при этом только ГА3 перейдет в неработоспособное состояние, то на третий из вторых входов, а оттуда на второй вход логического элемента «И» 11.27 поступит сигнал логической «1». Так как на первый из вторых входов блока 5 поступает сигнал логического «0», то он подается на вход логического элемента «НЕ» 12.4, на выходе которого появляется сигнал логической «1» и поступает на третий вход логического элемента «И» 11.27. Так как на третий из вторых входов блока 5 поступает сигнал логического «0», то он подается на вход логического элемента «НЕ» 12.6, на выходе которого появляется сигнал логической «1» и поступает на четвертый вход логического элемента «И» 11.27. Так как на все четыре входа логического элемента «И» 11.27 поступили сигналы логической «1», то на его выходе и на шестнадцатом из первых выходов блока 5 появляется сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором работают ГА1, ГА2 и ГА3 и при этом ГА3 перешел в неработоспособное состояние.
Если при этом ГА1 и ГА2 перейдут в неработоспособное состояние, то на первый из вторых входов блока 5 поступит сигнал логической «1». Этот сигнал поступит на вторые входы логических элементов «И» 11.8, 11.11, 11.12, 11.25, 11.28, 11.29, первый вход логического элемента «И» 11.14, третьи входы логических элементов «И» 11.19 и 11.21. На второй из вторых входов блока 5 также поступит сигнал логической «1». Этот сигнал поступит на вторые входы логических элементов «И» 11.9, 11.13, 11.14, 11.26, 11.30, третьи входы логических элементов «И» 11.11, 11.20, 11.23 и 11.28. На третий из вторых входов блока 5, а значит и на вход логического элемента «НЕ» 12.6, поступает сигнал логического «0». На выходе логического элемента «НЕ» 12.6 формируется сигнал логической «1» и поступает на четвертый вход логического элемента «И» 11.28. Так как на всех четырех входах логического элемента «И»11.28 присутствует сигнал логической «1», то и на его выходе, а значит и на семнадцатом выходе блока 5, появляется сигнал логической «1» информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором работают ГА1, ГА2 и ГА3 и при этом ГА1 и ГА2 перешли в неработоспособное состояние.
Если при этом ГА1 и ГА3 перейдут в неработоспособное состояние, то на первый из вторых входов блока 5 поступит сигнал логической «1». Этот сигнал поступит на вторые входы логических элементов «И» 11.8, 11.11, 11.12, 11.25, 11.28, 11.29, первый вход логического элемента «И» 11.14, третьи входы логических элементов «И» 11.19 и 11.21. На третий из вторых входов блока 5 также поступит сигнал логической «1». Этот сигнал поступит на вторые входы логических элементов «И» 11.10, 11.27, третьи входы логических элементов «И» 11.12, 11.13, 11.14, 11.22, 11.24, 11.29 и 11.30. Так как на второй из вторых входов блока 5 поступает сигнал логического «0», то он подается на вход логического элемента «НЕ» 12.5, на выходе которого появляется сигнал логической «1» и поступает на четвертый вход логического элемента «И» 11.29. Так как на всех четырех входах логического элемента «И» 11.29 присутствует сигнал логической «1», то и на его выходе, а значит и на восемнадцатом выходе блока 5, появляется сигнал логической «1» информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором работают ГА1, ГА2 и ГА3 и при этом ГА1 и ГА3 перешли в неработоспособное состояние.
Если при этом ГА2 и ГА3 перейдут в неработоспособное состояние, то на второй из вторых входов блока 5 поступит сигнал логической «1». Этот сигнал поступит на вторые входы логических элементов «И» 11.9, 11.13, 11.14, 11.26, 11.30, третьи входы логических элементов «И» 11.11, 11.20, 11.23 и 11.28. На третий из вторых входов блока 5 также поступит сигнал логической «1». Этот сигнал поступит на вторые входы логических элементов «И» 11.10, 11.27, третьи входы логических элементов «И» 11.12, 11.13, 11.14, 11.22, 11.24, 11.29 и 11.30. Так как на первый из вторых входов блока 5 поступает сигнал логического «0», то он подается на вход логического элемента «НЕ» 12.4, на выходе которого появляется сигнал логической «1» и поступает на четвертый вход логического элемента «И» 11.30. Так как на всех четырех входах логического элемента «И» 11.30 присутствует сигнал логической «1», то и на его выходе, а значит и на девятнадцатом выходе блока 5, появляется сигнал логической «1» информирующий о том, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором работают ГА1, ГА2 и ГА3 и при этом ГА2 и ГА3 перешли в неработоспособное состояние.
Если все три ГА работают и перешли в неработоспособное состояние, то на все три из вторых входов блока 5 поступят сигналы логической «1», которые поступят на первый, второй и третий входы логического элемента «И» 11.14 соответственно. Так как на все три входа логического элемента «И» 11.14 поступают сигналы логической «1», то на его выходе также формируется сигнал логической «1» и поступает на седьмой вход логического элемента «ИЛИ» 14. При этом на выходе логического элемента «ИЛИ» 14 и втором выходе блока 5 появляется сигнал логической «1», информирующий о том, что все работающие в данный момент ГА неработоспособны.
Таким образом, в случае перехода одного или нескольких работающих ГА в неработоспособное состояние блок определения режима функционирования АЭЭС 5 оценивает логические сигналы, поступающие на его первые и вторые входы и на одном из m первых его выходов, который соответствует режиму функционирования АЭЭС в данный момент времени, появляется сигнал логической «1». На всех остальных первых выходах - сигнал логического «0». Если произойдет отказ сразу всех работающих ГА, то сигнал логической «1» появится на втором выходе блока 5.
Блоки памяти 6.1, 6.2 … 6.m - известные функциональные блоки, сохраняющие на своих выходах сигналы в виде напряжения, пропорционального величине суммарной допустимой активной нагрузки АЭЭС для случаев отключения неработоспособного или неработоспособных ГА, соответствующей каждому режиму функционирования АЭЭС (Рсум.доп.откл.1, Рсум.доп.откл.2 … Рсум.доп.откл.m), где 1, 2 … m - номера режимов функционирования АЭЭС.
Управляемые ключи 7.1, 7.2 … 7.m - известные функциональные блоки, формирующие на своих выходах сигналы, равные сигналам на их информационных входах в случае поступления сигнала логической «1» на их управляющие входы. Эти блоки аналогичны блокам, используемым в устройстве, описанном в прототипе.
Блок сравнения 8 - известный функциональный блок, формирующий на своем выходе сигнал логической «1», если сигнал, поступивший на его первый вход, превысит сигнал, поступивший на его второй вход.
Логический элемент «ИЛИ» 9 - известный функциональный блок, на выходе которого формируется сигнал логической «1», если хотя бы на один из его входов поступил сигнал логической «1».
Блок отключения части потребителей 10-известный функциональный блок, осуществляющий отключение части потребителей при поступлении сигнала логической «1» на его вход. В качестве блока 10 может быть использовано электромагнитное реле с размыкающимся контактом, последовательно включенным в цепь минимального расцепителя автоматического выключателя, при помощи которого отключаемые потребители электроэнергии подключаются к шинам главного распределительного щита, а катушка подключена одним концом к нулевой шине, а другим - к входу блока.
Логические элементы «И» 11.1, 11.2 … 11.30 (Фиг. 2) - известные функциональные блоки, на выходах каждого из которых формируется сигнал логической «1» только в том случае, когда на все его входы поступил сигнал логической «1».
Логические элементы «НЕ» 12.1, 12.2 … 12.6 (Фиг. 2) - известные функциональные блоки, формирующие на своих выходах сигналы логического нуля при поступлении на их входы сигнала логической «1» и формирующие на своих выходах сигналы логического «0», если на их входах логическая «1».
Логический элемент «ИЛИ -НЕ» 13 (Фиг. 2) - известный функциональный блок, на выходе которого формируется сигнал логического «0», если хотя бы на один из его входов поступил сигнал логической «1».
Устройство, реализующее способ предупредительной разгрузки автономной электроэнергетической системы, функциональная схема которого представлена на Фиг.1, работает следующим образом. Сигналы, пропорциональные текущей активной нагрузке работающих ГА, с выходов датчиков активной нагрузки 1.1, 1.2 … 1.n поступают на соответствующие входы блока сложения 4, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный активной нагрузке АЭЭС в данном режиме функционирования Рсум.i и поступает на первый вход блока сравнения 8. Логические сигналы о нахождении ГА в работающем или отключенном состоянии в виде логических «1» и «0» поступают с выходов блоков контроля работы ГА 2.1, 2.2 … 2.n на соответствующие из первых входов блока определения режима функционирования АЭЭС 5. Логические сигналы о нахождении ГА в неработоспособном или работоспособном состоянии в виде логических «1» и «0» поступают с выходов блоков определения технического состояния ГА 3.1, 3.2 … 3.n на соответствующие из вторых входов блока определения режима функционирования АЭЭС 5, на i-ом из первых выходов которого формируется сигнал логической «1», информирующий о том, что АЭЭС находится в i-ом режиме функционирования и не все работающие ГА неработоспособны. Сигнал логической «1» с i-го из первых выходов блока 5 поступает на управляющий вход соответствующего управляемого ключа 7.i, на информационный вход которого поступает сигнал, пропорциональный величине суммарной допустимой активной нагрузки АЭЭС для случаев отключения неработоспособного или неработоспособных ГА, соответствующей i-му режиму функционирования АЭЭС (Рсум.доп.откл.i) с выхода соответствующего i-го блока памяти 6i. Управляемый ключ 7.i открывается и на его выходе появляется сигнал, пропорциональный Рсум.доп.откл.i, который поступает на второй вход блока сравнения 8. Блок сравнения 8 сравнивает сигналы, поступающие на первый и второй входы и, если сигнал на первом входе больше, чем сигнал, поступающий на второй его вход (выполняется условие Рсум.i > Рсум.доп.откл.i), то на выходе блока 8 формируется сигнал логической «1». Сигнал логической «1» с выхода блока 8 поступает на первый вход логического элемента «ИЛИ» 9, на выходе которого появляется сигнал логической «1» и поступает на вход блока отключения части потребителей 10. Блок 10 отключает часть потребителей, осуществляя разгрузку АЭЭС. В случае, когда все работающие в данный момент ГА перешли в неработоспособное состояние, то на втором выходе блока определения режима функционирования АЭЭС 5 появится сигнал логической «1», который поступит на второй вход логического элемента «ИЛИ» 9. На выходе логического элемента «ИЛИ» 9 появится сигнал логической «1» и поступит на вход блока отключения части потребителей 10, который отключит часть потребителей, осуществляя разгрузку АЭЭС.
Сигнал логической «1» на втором выходе блока определения режима функционирования АЭЭС 5 характеризует предаварийный режим работы системы и может использоваться в приборах аварийно-предупредительной сигнализации и превентивного запуска аварийного дизель - генератора, разработанного, например, в соответствие со способом защиты судовой электроэнергетической системы по патенту РФ №2681940 С1 от 14.03.2019 г.
Пример реализации способа.
В качестве примера применения способа рассмотрим работу АЭЭС судна с тремя генераторными агрегатами: ГА1 с номинальной мощностью 200кВт (Р1=200кВт), ГА2 с номинальной мощностью 160кВт (Р2=160 кВт) и ГА3 с номинальной мощностью 80 кВт (Р3=80 кВт). Предположим, что все ГА новые и способны принять нагрузку, соответствующую их номинальной мощности. В соответствие с предлагаемым способом рассмотрим 19 контролируемых режимов работы АЭЭС (m=19) и заранее определим Рсум.доп.откл.i для каждого режима функционирования. Эти величины будут храниться в соответствующих блоках памяти 6.1, 6.2 … 6.19 устройства, функциональная схема которого представлена на Фиг. 2. Иными словами вычислим заранее величины суммарных допустимых активных нагрузок для случаев отключения неработоспособного или неработоспособных ГА (Рсумм.доп.откл.1, Рсумм.доп.откл.2 … Рсумм.доп.откл.i … Рсумм.доп.откл.19) для всего числа контролируемых режимов функционирования АЭЭС:
1. Рсум.доп.отк.1=200кВт - работает только ГА1 и он работоспособен;
2. Рсум.доп.откл.2=160 кВт - работает только ГА2 и он работоспособен;
3. Рсум.доп.откл.3=80 кВт - работает только ГА3 и он работоспособен;
4. Рсум.доп.откл.4=360 кВт - работают ГА1 и ГА2 и все они работоспособны;
5. Рсум.доп.откл.5=280 кВт - работают ГА1 и ГА3 и все они работоспособны;
6. Рсум.доп.откл.6=240 кВт - работают ГА2 и ГА3 и все они работоспособны;
7. Рсум.доп.откл.7=440 кВт - работают ГА1, ГА2 и ГА3 и все они работоспособны;
8. Рсум.доп.откл.8=160 кВт - работают ГА1 и ГА2, при этом ГА2 работоспособен, а ГА1 - нет;
9. Рсум.доп.откл.9=200 кВт - работают ГА1 и ГА2, при этом ГА1 работоспособен, а ГА2 - нет;
10. Рсум.доп.откл.10=80 кВт - работают ГА1 и ГА3, при этом ГА3 работоспособен, а ГА1 - нет;
11. Рсум.доп.откл.11=200 кВт - работают ГА1 и ГА3, при этом ГА1 работоспособен, а ГА3 - нет;
12. Рсум.доп.откл.12=80 кВт - работают ГА2 и ГА3, при этом ГА3 работоспособен, а ГА2 - нет;
13. Рсум.доп.откл.13=160 кВт - работают ГА2 и ГА3, при этом ГА2 работоспособен, а ГА3 - нет;
14. Рсум.доп.откл.14=240 кВт - работают ГА1, ГА2 и ГА3, при этом ГА2 и ГА3 работоспособны, а ГА1 - нет;
15. Рсум.доп.откл.15=280 кВт - работают ГА1, ГА2 и ГА3, при этом ГА1 и ГА3 работоспособны, а ГА2 - нет;
16. Рсум.доп.откл.16=360 кВт - работают ГА1, ГА2 и ГА3, при этом ГА1 и ГА2 работоспособны, а ГА3 - нет;
17. Рсум.доп.откл.17=80 кВт - работают ГА1, ГА2 и ГА3, при этом ГА3 работоспособен, а ГА1 и ГА2 - нет;
18. Рсум.доп.откл.18=160 кВт - работают ГА1, ГА2 и ГА3, при этом ГА2 работоспособен, а ГА1 и ГА3 - нет;
19. Рсум.доп.откл.19=200 кВт - работают ГА1, ГА2 и ГА3, при этом ГА1 работоспособен, а ГА2 и ГА2 - нет.
Предположим, что в составе АЭЭС работают два агрегата - ГА2 и ГА3 , а ГА1 находится в резерве и к сети не подключен. Допустим, что нагрузка сети составляет 210 кВт (Р2=140 кВт, Р3=70 кВт) и в этот момент произошел отказ системы охлаждения дизеля третьего агрегата и ГА3 перешел в неработоспособное состояние.
В этом случае:
на выходе блока контроля работы ГА1 (2.1 на Фиг. 1) присутствует сигнал логического «0», который поступает на первый из первых входов блока определения режима функционирования АЭЭС 5;
на выходах блоков контроля работы ГА2 и ГА3 (2.2 и 2.3 соответственно) формируется сигнал логической «1» и поступает на второй и третий из первых входов блока определения режима функционирования АЭЭС 5;
на выходах блоков контроля технического состояния ГА1 и ГА2 (3.1 и 3.2 соответственно) сохраняется сигнал логического «0», который поступает на соответствующие им первый и второй из вторых входов блока определения режима функционирования АЭЭС 5;
на выходе блока контроля технического состояния ГА3 формируется сигнал логической «1» и поступает на третий из вторых входов блока определения режима функционирования АЭЭС 5.
Сигнал логической «1» со второго из первых входов блока определения режима функционирования АЭЭС 5 поступает на первый вход логического элемента «И» 11.6 (Фиг. 2). С третьего из первых входов блока определения режима функционирования АЭЭС 5 (Фиг. 1) сигнал логической «1» поступает на второй вход логического элемента «И» 11.6 (Фиг. 2). Сигнал логического «0» с первого из первых входов блока 5 (Фиг. 1) поступает на вход логического элемента «НЕ» 12.1 (Фиг. 2), на выходе которого появляется сигнал логической «1» и поступает на третий вход логического элемента «И» 11.6. Так как на все три входа логического элемента «И» 11.6 поступил сигнал логической «1», то на его выходе - тоже сигнал логической «1», который поступает на первый вход логического элемента «И» 11.24. Сигнал логического «0» со второго из вторых входов блока 5 (Фиг. 1) поступает на вход логического элемента «НЕ» 12.5 (Фиг. 2), на выходе которого появляется сигнал логической «1» и поступает на второй вход логического элемента «И» 11.24. Сигнал логической «1» с третьего входа блока 5 поступает на третий вход логического элемента «И» 11.24. Так как на все три входа логического элемента «И» 11.24 поступил сигнал логической «1», то на его выходе, а значит и на тринадцатом из первых выходов блока 5 (Фиг. 1) формируется сигнал логической «1». Появление сигнала логической «1» на тринадцатом из первых выходов блока 5 идентифицирует режим функционирования АЭЭС как режим работы, при котором работают ГА2 и ГА3 и при этом ГА3 перешел в неработоспособное состояние, но пока еще выполняет свои функции.
Сигнал логической «1» с тринадцатого из первых выходов блока определения режима функционирования АЭЭС 5 (Фиг. 1) поступает на управляющий вход соответствующего управляемого ключа 7.13 на вход, которого из блока памяти 6.13 поступает сигнал, соответствующий допустимому значению нагрузки в данном режиме работы (пропорциональный величине суммарной допустимой активной нагрузки АЭЭС для случаев отключения неработоспособного или неработоспособных ГА, соответствующей 13-му режиму функционирования) Рсум.доп.откл.13=160 кВт. Управляемый ключ 7.13 открывается и сигнал, пропорциональный Рсум.доп.откл.13=160 кВт проходит на его выход и поступает на второй вход блока сравнения 8.
Таким образом, при переходе одного из ГА в неработоспособное состояние определили режим работы АЭЭС в данном случае как режим, при котором в составе АЭЭС работают ГА2 и ГА3 и при этом ГА3 перешел в неработоспособное состояние, но еще продолжает работать, и выбрали из вычисленных заранее величин суммарных допустимых активных нагрузок для случаев отключения неработоспособного или неработоспособных ГА (Рсумм.доп.откл.1, Рсумм.доп.откл.2 … Рсумм.доп.откл.i … Рсумм.доп.откл.19) соответствующую этому режиму величину (Рсум.доп.откл.13=160кВт).
При этом сигналы, пропорциональные нагрузке второго и третьего агрегатов с выходов датчиков активной нагрузки 1.2 и 1.3 (Фиг. 1) поступают на второй и третий входы блока сложения 4 соответственно. На выходе блока сложения 4 формируется сигнал, пропорциональный активной нагрузке сети АЭЭС для данного режима функционирования Рсум13=210 кВт и поступает на первый вход блока сравнения 8. В блоке 8 происходит сравнение сигналов, поступающих на его первый и второй входы и, так как сигнал на первом входе больше, чем на втором (210кВт>160 кВт), то на выходе блока 8 появляется сигнал логической «1», информирующий о необходимости разгрузки АЭЭС. Этот сигнал поступает на первый вход логического элемента «ИЛИ» 9, на его выходе также формируется сигнал логической «1», который передается на вход блока отключения части потребителей 10. Потребители отключаются, осуществляя разгрузку сети АЭЭС до момента отключения неработоспособного ГА3 , то есть выполняется операция предупредительной разгрузки АЭЭС.
Таким образом, в процессе работы выполнены операции определения величины текущей суммарной нагрузки АЭЭС (Рсум13=210 кВт) и сравнения ее с величиной суммарной допустимой активной нагрузки для случая отключения неработоспособного ГА (Рсум.доп.откл.13=160 кВт) и так как величина текущего значения нагрузки оказалась больше, чем Рсум.доп.откл.13, то выполнена операция разгрузки АЭЭС посредством отключения части нагрузки.
Предлагаемое изобретение было создано в процессе разработки опытного образца устройства предупредительной разгрузки автономной электроэнергетической системы, проводимой автором по личной инициативе. Были выполнены расчеты и изготовлена действующая модель устройства, реализующего заявляемый способ, лабораторные испытания которой показали возможность использования данного способа в автономных электроэнергетических установках, что с учетом вышеизложенного позволяет сделать вывод о возможности его промышленного применения.
Использование: в области электротехники для защиты судовых и других автономных электроэнергетических систем (АЭЭС) с параллельно работающими генераторными агрегатами (ГА) в случае выхода из строя одного или нескольких из них. Технический результат – повышение быстродействия отключения части нагрузки до момента отключения неработоспособного ГА и предотвращение перегрузки сети. Согласно способу при выходе из строя одного или нескольких генераторных агрегатов (ГА) определяют режим, в котором функционирует АЭЭС, характеризующийся составом работающих, а также и перешедших в неработоспособное состояние, но продолжающих работать ГА, и выбирают соответствующую этому режиму величину суммарной допустимой активной нагрузки для случаев отключения неработоспособного или неработоспособных ГА (Рсум.доп.откл.i), из числа величин суммарных допустимых активных нагрузок для случаев отключения неработоспособного или неработоспособных ГА (Рсумм.доп.откл.1, Рсумм.доп.откл.2 … Рсумм.доп.откл.i … Рсумм.доп.откл.m), вычисленных заранее для всего числа (m) контролируемых режимов функционирования АЭЭС, вычисляют величину суммарной активной нагрузки всей АЭЭС в данный момент времени (Рсум.i), сравнивают вычисленную величину Рсумм.i с допустимой величиной Рсумм.доп.откл.i и при Рсумм.i>Рсумм.доп.откл.i формируют сигнал на отключение части потребителей электрической энергии до момента отключения неработоспособных ГА. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
1. Способ предупредительной разгрузки автономной электроэнергетической системы (АЭЭС), согласно которому при выходе из строя одного или нескольких генераторных агрегатов (ГА) определяют режим, в котором функционирует АЭЭС, характеризующийся составом работающих, а также и перешедших в неработоспособное состояние, но продолжающих работать ГА, и выбирают соответствующую этому режиму величину суммарной допустимой активной нагрузки для случаев отключения неработоспособного или неработоспособных ГА (Рсум.доп.откл.i), из числа величин суммарных допустимых активных нагрузок для случаев отключения неработоспособного или неработоспособных ГА (Рсумм.доп.откл.1, Рсумм.доп.откл.2 … Рсумм.доп.откл.i … Рсумм.доп.откл.m), вычисленных заранее для всего числа (m) контролируемых режимов функционирования АЭЭС, вычисляют величину суммарной активной нагрузки всей АЭЭС в данный момент времени (Рсум.i), сравнивают вычисленную величину Рсумм.i с допустимой величиной Рсумм.доп.откл.i и при Рсумм.i>Рсумм.доп.откл.i формируют сигнал на отключение части потребителей электрической энергии до момента отключения неработоспособных ГА.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для его осуществления используется устройство, содержащее по числу ГА: датчики активной нагрузки, блоки контроля работы соответствующих ГА, блоки определения технического состояния соответствующих ГА; а также блок сложения, блок определения режима функционирования АЭЭС; по числу контролируемых режимов работы АЭЭС: блоки памяти, управляемые ключи; и, кроме того, блок сравнения, логический элемент «ИЛИ» и блок отключения потребителей; при этом выходы датчиков активной нагрузки соединены с соответствующими входами блока сложения, выход которого соединен с первым входом блока сравнения; выход каждого из блоков контроля работы соединен с соответствующим из первых входов блока определения режима функционирования АЭЭС, выход каждого из блоков определения технического состояния соединен с соответствующим из вторых входов блока определения режима функционирования АЭЭС, каждый из первых выходов которого соединен с управляющим входом соответствующего управляемого ключа; выход каждого из блоков памяти соединен с информационным входом соответствующего управляемого ключа, выход каждого из которых соединен со вторым входом блока сравнения; выход блока сравнения соединен с первым входом логического элемента «ИЛИ», второй выход блока определения режима функционирования АЭЭС соединен со вторым входом логического элемента «ИЛИ», выход которого соединен с входом блока отключения потребителей, выход блока отключения потребителей является выходом устройства.
| СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ РАЗГРУЗКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИМИ ГЕНЕРАТОРНЫМИ АГРЕГАТАМИ | 2017 |
|
RU2653361C1 |
| СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ РАЗГРУЗКИ ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ ГЕНЕРАТОРНЫХ АГРЕГАТОВ | 2016 |
|
RU2623106C1 |
| WO 2016049384 A1, 31.03.2016 | |||
| WO 9718612 A1, 22.05.1997. | |||
