УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРНЫХ УСТАНОВОК Российский патент 2021 года по МПК H02J3/46 G01R31/34 

Настоящее изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для испытаний электрогенераторных установок, предназначенных для питания потребителей путем включения на параллельную работу, как между собой, так и с промышленной сетью.

Из существующего уровня техники известны системы, состоящие из электрогенераторных установок, http://www.gigavat.com/des_ekspluataciya2.php «Параллельная работа генераторов дизельных электростанций (ДЭС)», grandmotors.ru «ДЭС параллельно с сетью», BrizMotors.rmservice/parallel/ «Системы параллельной работы электростанций…», Толшин В.И. «Устойчивость параллельной работы дизель-генераторов». Л.: машиностроение, 1970. - 200 с., предназначенных для питания потребителей путем включения на параллельную работу, как между собой, так и с промышленной сетью. Проверка способности перечисленных электростанций к устойчивой параллельной работе между собой или с промышленной сетью проверяется после ввода в эксплуатацию на объектах, что является их существенным недостатком.

Исключение данного недостатка предусмотрено в ГОСТ 31540-2012. «Установки электрогенераторные с бензиновыми, дизельными и газовыми двигателями внутреннего сгорания. Методы испытаний. 6.1.19 Испытание на параллельную работу электрогенераторных установок (испытание 119)», в котором представлено наиболее близкое по технической сущности устройство для испытания электрогенераторных установок определяющее состав устройства для испытаний электрогенераторных установок, содержащего в качестве испытательного оборудования электрогенераторную установку, блок ввода промышленной сети, блок подключения технологической нагрузки, блок измерения нагрузки, технологическую нагрузку, блок управления и коммуникационную шину управления, подключающую вход-выход блока управления к технологической электроустановке и блоку ввода промышленной сети, блоку подключения технологической нагрузки и блоку измерения нагрузки, при этом выход испытательного оборудования и выход блока ввода промышленной сети через блоки подключения технологической нагрузки и измерения нагрузки подключены к выходу испытуемой электрогенераторной установки и технологической нагрузке.

Недостатки устройства определяются тем, что применение электрогенераторной установки в качестве испытательного оборудования предопределяет существенные затраты на горюче-смазочные материалы, нейтрализацию вредных выбросов, меры пожаробезопасносности и проведение технического обслуживания. Кроме того, при проверке испытуемой электрогенераторной установки на параллельную работу с промышленной сетью имеется возможность вывода из строя генератора испытуемой электрогенераторной установки по причине его перегрузки по реактивной составляющей полного тока в случае непрогнозируемого снижения напряжения промышленной сети.

Целью изобретения является исключение перечисленных недостатков и возможности вывода из строя генератора испытуемой электрогенераторной установки по причине перегрузки по реактивной составляющей полного тока в случае непрогнозируемого снижения напряжения промышленной сети при проверке испытуемой электрогенераторной установки на параллельную работу с промышленной сетью.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для испытаний электрогенераторной установки, содержащем испытательное оборудование, блоки управления, ввода промышленной сети, подключения технологической нагрузки и измерения нагрузки, соответственно, технологическую нагрузку и коммуникационную шину управления, подключающую вход-выход блока управления к блокам ввода промышленной сети, подключения технологической нагрузки и измерения нагрузки, соответственно, где выходы испытательного оборудования и блока ввода промышленной сети через блоки и подключения технологической нагрузки и измерения нагрузки, соответственно, подключены к технологической нагрузке и предназначены для подключения к выходу испытуемой электрогенераторной установки, испытательное оборудование выполнено в виде силового коммутационного блока и программного модуля эмуляции электрогенераторной установки, подключенного к коммуникационной шине управления, и связанного общей шиной управления с силовым коммутационным блоком, а блок управления снабжен дополнительным входом-выходом, предназначенным для подключения к входу-выходу системы управления испытуемой электрогенераторной установки, при этом блок ввода промышленной сети снабжен дополнительным выходом, подключенным к силовому коммутационному блоку, а выход силового коммутационного блока совместно с выходом блока ввода промышленной сети через блоки подключения технологической нагрузки и измерения нагрузки, соответственно, подключены к технологической нагрузке и предназначены для подключения к выходу испытуемой электрогенераторной установки.

На фигуре 1 представлено устройство для испытаний электрогенераторной установки.

Устройство 1 для испытаний электрогенераторной установки содержит испытательное оборудование 2, блоки 3, 4, 5, 6 управления, ввода промышленной сети, подключения технологической нагрузки и измерения нагрузки, соответственно, технологическую нагрузку 7 и коммуникационную шину 8 управления, подключающую вход-выход 9 блока 3 управления к блокам 4, 5, 6 ввода промышленной сети, подключения технологической нагрузки и измерения нагрузки, соответственно, где выходы 10 и 11 испытательного оборудования 2 и блока 4 ввода промышленной сети, соответственно, через блоки 5 и 6 подключения технологической нагрузки и измерения нагрузки, соответственно, подключены к технологической нагрузке 7 и предназначены для подключения к выходу 12 испытуемой электрогенераторной установки 13, в котором испытательное оборудование 2 выполнено в виде силового коммутационного блока 14 и программного модуля 15 эмуляции электрогенераторной установки, подключенного к коммуникационной шине 8 управления, и, связанного общей шиной 16 управления с силовым коммутационным блоком 14, а блок 3 управления снабжен дополнительным входом-выходом 17, предназначенным для подключения к входу-выходу 18 системы управления испытуемой электрогенераторной установки 13, при этом блок 4 ввода промышленной сети снабжен дополнительным выходом 19, подключенным к силовому коммутационному блоку 14, а выход 10 силового коммутационного блока 14 совместно с выходом 11 блока 4 ввода промышленной сети и предназначены для подключения к выходу 12 испытуемой электрогенераторной установки 13.

Устройство 1 работает следующим образом. Согласно ГОСТ 31540-2012 устройство 1 обеспечивает проверку испытуемой электрогенераторной установки 13 в двух режимах: в режиме параллельной работы с аналогичной электрогенераторной установкой и в режиме параллельной работы с промышленной сетью.

Перед проверкой испытуемой электрогенераторной установки 13 в обоих режимах необходимо объединить испытуемую электрогенераторную установку 13 с устройством 1 путем подключения выхода 12 и входа-выхода 18 электрогенераторной установки 13 к выходу блока 6 измерения нагрузки и дополнительному входу-выходу 17 блока 3 управления в устройстве 1, соответственно.

Для проверки испытуемой электрогенераторной установки в режиме параллельной работы с аналогичной электрогенераторной установкой устройство 1 устанавливается в режим эмуляции электрогенераторной установки, для чего с блока 3 управления через вход-выход 9, коммуникационную шину 8 управления даются команды на активацию программного модуля 15 эмуляции электрогенераторной установки, отключение выхода 11 и включение дополнительного выхода 19 в блоке 4 ввода промышленной сети.

Блок 3 управления, получив донесение от программного модуля 15 эмуляции электрогенераторной установки через коммутационную шину 8 и вход-выход 9 об окончании эмуляции электрогенераторной установки и ее готовности к приему нагрузки, подает команду в программный модуль 15 эмуляции электрогенераторной установки на передачу электроэнергии от эмулированной электрогенераторной установки в технологическую нагрузку 7.

Программный модуль 15 эмуляции электрогенераторной установки, получив последнюю команду от блока 3 управления, формирует команду по общей шине 16 управления в силовой коммутационный блок 14 на прием электроэнергии от дополнительного выхода 19 блока 4 ввода промышленной сети на вход силового коммутационного блока 14 и передачу на выход 10. Результатом выполнения команды является подача электроэнергии с выхода 10 через блоки 5 и 6 подключения технологической нагрузки и измерения нагрузки, соответственно, на технологическую нагрузку 7, равную 100% номинальной мощности испытуемой электрогенераторной установки, и на выход 12 испытуемой электрогенераторной установки 13.

Блок 3 управления, получив уведомление от модуля 15 эмуляции электрогенераторной установки через коммутационную шину 8 и вход-выход 9 о выполнения команды на передачу электроэнергии в технологическую нагрузку 7, передает команду в испытуемую электрогенераторную установку 13 на ее подключение к испытательному оборудованию 2, включенному в режиме эмуляции электрогенераторной установки для параллельной работы. Команда передается через дополнительный вход-выход 17 блока 3 управления на вход-выход 18 системы управления испытуемой электрогенераторной установки 13.

После синхронизации и подключения испытуемой электрогенераторной установки 13 на параллельную работу с испытательным оборудованием 2, включенным в режиме эмуляции электрогенераторной установки, блок 3 управления формирует команды на выравнивание нагрузки между испытуемой электрогенераторной установкой 13 и испытательным оборудованием 2, включенным в режиме эмуляции электрогенераторной установки, путем соответствующего смещения регуляторных характеристик генератора и двигателя испытуемой электрогенераторной установки 13. Команды на выравнивание нагрузки, поступающие от блока 3 управления через дополнительный вход-выход 17 на вход-выход 18 системы управления испытуемой электрогенераторной установки 13, являются результатом сравнения полученных в блоке 3 управления долей технологической нагрузки 7 на испытательное оборудование 2, включенное в режиме эмуляции электрогенераторной установки, и испытуемую электрогенераторную установку 13.

В свою очередь, получение данных блоком 3 управления о долях технологической нагрузки 7 для испытательного оборудования 2, включенного в режиме эмуляции электрогенераторной установки, и испытуемой электрогенераторной установки 13, реализуется путем передачи данных от блока 6 измерения нагрузки через коммуникационную шину 8 и вход-выход 9 и от входа-выхода 18 системы управления испытуемой электрогенераторной установки 13 через дополнительный вход-выход 17, соответственно.

Повышают технологическую нагрузку 7 на 80% номинальной мощности испытуемой электрогенераторной установки 13 и, по окончании ее выравнивания между испытуемой электрогенераторной установкой 13 и испытательным оборудованием 2, определяют неравномерность долей технологической нагрузки 7, приходящихся на испытуемую электрогенераторную установку 13 и испытательное оборудование 2, на соответствие предельно допустимой по ГОСТ 10511.

Для проверки испытуемой электрогенераторной установки в режиме параллельной работы с промышленной сетью устройство 1 переводится из режима эмуляции электрогенераторной установки в режим промышленной сети, для чего с блока 3 управления через вход-выход 9, коммуникационную шину 8 управления подаются команды на деактивацию программного модуля 15 эмуляции электрогенераторной установки, отключение дополнительного выхода 19 блока 4 ввода промышленной сети от входа в силовой коммутационный блок 14 и подключение выхода 11 блока 4 ввода промышленной сети к блоку 5 подключения технологической нагрузки.

Результатом выполнения последней команды является подача электроэнергии с выхода 11 блока 4 ввода промышленной сети через блоки 5 и 6 подключения технологической нагрузки и измерения нагрузки, соответственно, на технологическую нагрузку 7 и на выход 12 испытуемой электрогенераторной установки 13.

Далее, блок 3 управления через дополнительный ввод-вывод 17 и ввод-вывод 18 сообщает в систему управления испытуемой электрогенераторной установки 13, что промышленная сеть подключена к технологической нагрузке 7. Получив данное сообщение, испытуемая электрогенераторная установка синхронизируется и включается по выходу 12 на параллельную работу с устройством 1, включенным в режиме промышленной сети на технологическую нагрузку 7.

После подключения испытуемой электрогенераторной установки 13 на параллельную работу с устройством 1, включенным в режиме промышленной сети, и установки технологической нагрузки 7, не превышающей 90% от номинальной мощности испытуемой электрогенераторной установки 13, система управления испытуемой электрогенераторной установки 13 формирует команды на выравнивание нагрузки между испытуемой электрогенераторной установкой 13 и устройством 1, включенным в режиме промышленной сети, путем соответствующего смещения регуляторных характеристик генератора и двигателя испытуемой электрогенераторной установки 13, что исключает перегрузку испытуемой электрогенераторной установки 13 по реактивной составляющей полного тока при снижении напряжения на вводе промышленной сети.

Команды на выравнивание нагрузки являются результатом сравнения долей технологической нагрузки 7, приходящихся на устройство 1, включенное в режиме промышленной сети, и испытуемую электрогенераторную установку 13. При этом, получение данных о доли технологической нагрузки 7 на устройство 1, включенное в режиме промышленной сети, системой управления испытуемой электрогенераторной установки 13 обеспечивается через вход-выход 18 от дополнительного входа - выхода 17 блока 3 управления из состава устройства 1.

При этом всякое непрогнозируемое снижение напряжения в устройстве 1, включенном в режиме промышленной сети, способное привести к перегрузке генератора испытуемой электрогенераторной установки 13 по реактивной составляющей полного тока, воспринимается системой управления испытуемой электрогенераторной установки 13 как снижение коэффициента мощности и вызывает соответствующее воздействие на регулятор напряжения генератора с целью выравнивания его реактивной нагрузки относительно реактивной нагрузки на устройство 1, включенное в режиме промышленной сети.

Техническим результатом, обеспеченным приведенной совокупностью признаков, является исключение затрат на горюче-смазочные материалы, нейтрализацию вредных выбросов, меры пожаробезопасности и проведение технического обслуживания, а также исключения возможности вывода из строя генератора испытуемой электрогенераторной установки по причине его перегрузки по реактивной составляющей полного тока в случае непрогнозируемого снижения напряжения промышленной сети.

Использование: в области электротехники для испытания электрогенераторных установок, питающих потребителей при параллельной работе, как между собой, так и с промышленной сетью. Технический результат - исключение возможности вывода из строя генератора испытуемой электрогенераторной установки по причине его перегрузки по реактивной составляющей полного тока в случае непрогнозируемого снижения напряжения промышленной сети. Устройство содержит испытательное оборудование, блоки управления, ввода промышленной сети, подключения технологической нагрузки и измерения нагрузки, технологическую нагрузку и коммуникационную шину управления. Испытательное оборудование выполнено в виде силового коммутационного блока и программного модуля эмуляции электрогенераторной установки, объединенных общей шиной управления. Блок ввода промышленной сети снабжен дополнительным выходом, подключенным к силовому коммутационному блоку из состава испытательного оборудования. Выходы испытательного оборудования и блока ввода промышленной сети подключены к технологической нагрузке через блоки подключения технологической нагрузки и измерения нагрузки и предназначены для подключения к выходу испытуемой электрогенераторной установки. Блок управления снабжен дополнительным входом-выходом, предназначенным для подключения к входу-выходу системы управления испытуемой электрогенераторной установки. Коммуникационная шина управления подключает вход-выход блока управления к программному модулю эмуляции электрогенераторной установки, блокам ввода промышленной сети, подключения технологической нагрузки и измерения нагрузки соответственно. 1 ил.

Устройство для испытаний электрогенераторной установки, содержащее испытательное оборудование, блоки управления, ввода промышленной сети, подключения технологической нагрузки и измерения нагрузки соответственно, технологическую нагрузку и коммуникационную шину управления, подключающую вход-выход блока управления к блокам ввода промышленной сети, подключения технологической нагрузки и измерения нагрузки соответственно, где выходы испытательного оборудования и блока ввода промышленной сети соответственно через блоки подключения технологической нагрузки и измерения нагрузки соответственно подключены к технологической нагрузке и предназначены для подключения к выходу испытуемой электрогенераторной установки, отличающееся тем, что испытательное оборудование выполнено в виде силового коммутационного блока и программного модуля эмуляции электрогенераторной установки, подключенного к коммуникационной шине управления и связанного общей шиной управления с силовым коммутационным блоком, а блок управления снабжен дополнительным входом-выходом, предназначенным для подключения к входу-выходу системы управления испытуемой электрогенераторной установки, при этом блок ввода промышленной сети снабжен дополнительным выходом, подключенным к силовому коммутационному блоку, а выход силового коммутационного блока совместно с выходом блока ввода промышленной сети через блоки подключения технологической нагрузки и измерения нагрузки соответственно подключены к технологической нагрузке и предназначены для подключения к выходу испытуемой электрогенераторной установки.