Устройство для автоматической синхронизации Советский патент 1984 года по МПК H02J3/42 

О

;о .

О) Изобретение относится к автоматик энергосистем и может быть использовано для определения момента времени включения синхронных генераторов или энергосистем на параллельную работу с постоянным временем опережения методом точной синхронизации. По основному авт.св. № 1026236 известно устройство для автоматической синхронизации, содержащее исполнительный блок, элемент задания времени опережения, последовательно соединенные блок определения дпитель ности периода биений, блок управления и блок генерации и формирования импульсов, а также блок получения напряжения биений и блок контроля разности синхронизируемых напряжений, причем первый выход блока генерации и формирования импульсов подключен к первому входу первого реверсивного счетчика импульсов, второй выход - к входу второго реверсив ного счетчика, второй вход первого реверсивного счетчика импульсов под ключен к выходу элемента задания вре мени опережения, а выход - к второму входу блока управления, причем выход блока получения напряжения биений подключен к входу блока определения длительности периода биений, выход блока контроля разности синхронизиру емых напряжений подключен к первому входу исполнительного блока, к второму ькоду которого подключен выход второго реверсивного счетчика импульсов t13 . Недостатком изобретения йвляется большая погрешность синхронизации при увеличении скольжения (в предела допустимой нормы) вблизи момента син ронизации, обусловленная тем обстоятельством, что момент сиифазности синхронизируемых напряжений прогнози руется как арифметическая полусумма длительности предыдущего периода бие ний и приращения длительности двух смежных периодов биений отсчитанная от момента максимума огибащей биений без учета знака приращения. Этот принцип определения момента синфазности оказывается недейственным в том случае, когда по достижени наименьшего значения ведичииы скольжения синхронизация по какой-либо причине (например, модуль разности амплитудных значений синхронизируемых напряжений не удовлетворяет успо 1 061 ВИЯМ синхронизации) не осуществляется, и скорость расхождения векторов синхронизируемых напряжений т.е. скольжение, начинает возрастать Тпроизводная скольжения положительна). Целью изобретения является повышение точности синхронизации при положительных приращениях взаимного скольжения синхронизируемых напряжений. Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматической синхронизации снабжено блоком сравнения, кото{ ый включен между выходами первого и второго реверсивных счетчиков импульсов и вторым входом: исполнительного блока. На фиг. 1 показаны кривая выпрямленного напряжения биений Up и последовательные этапы работы устройства, на фиг. 2 - блок-схема устройства. На фиг. 1 приняты следующие обозначения: 1., У Т, Тц.,- последовательные значения дпительности периодов биенийу ЛТ - разность длительностей двух смежных периодов биений-j время опережения; f - одинарная частота следования рабочих импульсов устройства-, 1-3 - последовательные м 4енты максимумов напряжения биений, 4 - порог чувствнтельйости устройст ва-j 5 - момент подачи команды на включение выключателя без учета изменения скольжения-, 6 - истинный момент подачи кстан цы на включение выклочатёля, 7 - момент синхронизации (синфазности синхронизируемых напряжений)/ 8-13 - последовательность работы во времени отдельных блоков устройства. Блок-схема устройства (фиг. 2) содержит блок 14 получения напряжения биений, блок 15 контроля разности синхронизируемых напряжений; блок 16 определения длительности периода бие ний, блок 17 управления, блок 18 генерации и формирования импульсов, первый счетчик 19 импульсбв,, элемент 20 задания времени опережения,второй счетчик 21 импульсов, блок 22 сравнения, исполнительный блок 23, вырабатывающий сигиал на включение выключателя 24. Блоки 14 и 16 получения напряжения биений 14 и определения длительности периода биений, блок 17 управления, блок 18 генерации и формирования импульсов соединены последовательно. Входы первого счетчика 19 импульсов подключены к выходам блока 18 и элемента 20 задания времени опережения, а выходы - к второму входу блока 17 управления и к первому входу блока 22 сравнения. Вход второго счетчика 21 импульсов подклю чен к второму выходу блока 18 генера ции и формирования импульсов, а вы,ход - к второму входу блока 22 сравнения, выход которого подключен к второму входу исполнительного блока, к первому входу которого подключен выход блока 15 контроля, разности син ронизируемыхнапряжений, парные входы которого соединены с аналогичными входами блока 14 и подключены к одноименным фазам синхронизируемых нап ряжений U;( и 1 . Полученное напряжение биений с выхода блока 14 поступает на вход блока 16, Последний, начиная с момен та превьшения порога 4 чувствитель- ности устройства, сравнивает смежные полуволны синусоид напряжений биений и ввдает сигнал отрицательной полярности, если амплитуда предыдущей полуволны напряжения биений меньше амп литуды последующей полуволны (подъем огибающей), и сигнал положительной полярности - в противном случае (спа огибающей). Эти сигналы поступают в блок 17, который в моменты перемены полярности входных сигналов (моменты максимумов огибающей) запускает блок 18, генерирующий выходные сигйа лы (рабочие импульсы) с частотй след вания f или 2f. После выполнения вычислений в первом счетчике 19 импульсов, получающем задание времени опережения от элемента 20, и во втором счетчике 21 импульсов, сравнения результатов вычислений в бло ке 22, последний выдает управляющий сигнал, поступающий на вход исполнительного блока 23, который при наличии разрешающего сигнала от блока 15 (разрешающий сигнал вьщается в случае, если модуль разности амплитудных значений напряжений U и Ug. мень ше заранее заданной допустимой величины; подает команду на выключетль 2 включающий синхронные генераторы или энергосистемы на параллельную работу Счетчики импульсов представляют собой электронные двоично-десятичные (или двоичные) реверсивные счетчики. Каждый десятичный разряд двоично-десятичного счетчика (или тетрада двоичного счетчика) имеет два счетных входа для прямого (+1) и обратного (-1) счета, два выхода прямого (р+) и обратного (Р-) переноса, управляюций вход, разрешающий параллельную запись (прием информации в счетчик), четыре входа параллельной записи и выходы четырех разрядов счетчика. Из блока 18 генерации и формирования импульсов в счетчики поступают импульсы по двум шинам для прямого и обратного счета. Счетчик 19 связан с элементом задания времени опрежения четырьмя шинами (на каждую двоичную тетраду), как и входы блока сравнения с выходами первого и второго счетчиков. Устройство работает следующим образом. В момент очередного максимума 1 по команде 8 из элемента 20 в первьй счетчик 19 принимается в дополнительном коде отрицательная величина 2, набранная цифровым способом в г единицах 1/f. После приема информации (при приеме старая запись автоматически стирается) в счетчик 19 из блока 18 поступают импульсы 9 с частотой следования f, заставляя счетчик работать в режиме сложения до момента следующего Максимума 2, к моменту которого в счетчике 19 окажется записанным в тех же единицах число (-2С + + TK-V). В момент 2 в счетчик 19 снова принимается величина - 2t (со стиранием предыдущей записи), опять счетчик работает в режиме сложения от импульсов 10- до момента 3, когда в счетчике окажется число (-2г Тк) и т.д. Эта последовательность операций продолжается до тех пор, пока не выполнится условие где Tj;- - дпительность К-го периода биений;, TS - заранее заданная длительность периода биений, определяемая по выражению f1 - ft где (.) - максимальная разность частот (частота сколь-жения) нaпpяжeниf U{ и Uj, при которой допустима синхронизация С- время опережения. О выполнении вышеприведенного условия сигнализирует в блок 11 управления сигнал переброса в единичное состояние п-го разряда счетчика 19. 1йеётся BBHflyj сигнал, поступающий после сигнала прямого переноса (показан на фиг. 1 пунктиром) при пере полнении счетчика. Значение п определяется как мини мальное целое число, удовлетворяюще условию, имеющему следующий вид для варианта двоичного счетчика LS « -j- « где п - порядковый номер двоичного разряда счётчика 19i f - частота следования рабочих импульсов. Величина Т задается простым сое динением выхода п-го разряда счетчи ка 19 с входом блока управления. Режим работы счетчика 21 иной. В момент максимума 1 производится сброс счетчика 21 (счетчик очища ется) , и на его вход начинают поступать те же самые импульсы 9 с час тотой следования f из блока 18, заставляющие работать счетчик в режиме сложения до момента следующего максимума 2, к моменту которого в счетчике 21 окажется записанным в прямом коде число Т.-. В момент 2 счетчик начинает работать от импуль сов 10 в режиме вычитания до момента максимума 3, в момент наступления которого содержимое счетчика 2 становится равным (Тц.- Тц ). Затем производится сброс счетчика, и далее цикл повторяется, так что пос ле каждого второго периода биений (на каждом нечетном максимуме, не считая первого) в счетчике 21 записано число, равное TK..- Т , где TV., - длительность предвдущего периода биений; Tjt - длительность последующего периода биений дТк - приращение длительности К-го периода биений к - четное число, не равное нулю (,4,6 ...). Принцип работы устройства основан на предположении, что вблизи момента синхронизации длитель ность периода биений увеличивается (или уменьшается) }1инейно во времени, т.е. дТ положительное (или отрицательное) число и не зависит от-номера к (отметим, что в этом случае частота скольжения, связанная с периодом биений обратной зависимостью, будет нелинейной функцией-времени). После поступления сигнала 11 режим сложения счетчИка 19 не прерывается и продолжается до ближайше-го максимума 3, после которого в счет- , чике окажется число (-2 + Т,). При этом сигнал 11, если только он пос-. тупил в течение четного периода биений (четность периода определяется режимом работы счетчика 21, который в эти периоды работает в режиме вычитания) , блокирует очередной прием величины - 2tr в счетчик 19 и сброс счетчика 21, так что записанная в ,них инфор ация не стирается. В противном случае (сигнал 11 пришелся на нечетный период) блокировка произво дится на следуюв м периоде.. В момент 3 блок 18 начинает фор а1ровать импульсы 12 удвоенно частоты 2f, заставляющие счетчик 19 работать в режиме вычитания до тех пор, пока содержимое счетчика 19 не станет равным хранящемуся в счетчике 21 числу .дТ. Если Т полскительное число ()., то режим вычитания счетчика 19 с удвоенной частотой продолжается не до его полного опорожнения в момент 5, когда содержимое счетчика станет равйым нулю, что должно занять время, равное {Т /2-t), отсчитанное от момента 3, а прекратится чуть раньше, в момент 6, когда в счетчике 19 останется число дТ, вре мя вычета с удвоенной частотой составляет дТ/2. Так как в момент 6 содержимые счетчиков 19 и 21 сравнились, то блок 22 сравнения даст сигнал в исполнительный блок 23, который при наличии разрешающего сигнала от блока 15 подает команду на выключатель 24. Последний включает генераторы или энергосистемы на параллельную работу через время tTв момент 7 совпадения фаз синхронизируемых напряжений, так как имеет место равенство (Г--)-°4--Г-- . Если же дТ отрицательное число (аТ - О, как и в известном устройстве, Л оно будет записано в счетчике 2 я дополнительном коде. В этом случае режим вычитания счетчика 19 с удвоенной частотой не только не прекращается в момент его полного опорожнения , но и продолжается до тех пор, пока из него не вычтется еще лТ единиц, чтобы содержимое счетчика 19 сравнилось с содержимьм счетчика 21. Команда на включение вьвслючателя будет подана через время (Tit/2 дТ/2), отсчитанное от момента 3, что и требовалось, так как последующий период продолжительнее предыдущего именно на величину Т/2. Таким образом, при любсм знаке дТ обеспечивается большая точность прогнозирования момента синфазности сишсроиизйруемых напряжений, т.е точность синхронизации независюю от знака производной скольжения. . Для ускорения процесса синхрониз;аци следует добавить в устройстве третий ; счетчик импульсов, подсчитывающий раз ность периодов-на каждом нечетном периоде (работает в такой же последовательности, что и второй счетчик, но ;со сдвигомВ ОДИН период), тогда можно осуществить синхронизацию и при нечетных значениях к Предпагаемое устройство .реализуетг ся с ипользованием интегральный 14икросхем. ,. ,. .... . Использование изобретения позволит точнее прогнозировать момент включения генераторов ма параллельную работу с учетом знака изменения скорости скольжения, т.е. знака ускорения, и повысить срок слщкСИ) элек1рознергетического оборудования за счет уменьшения Толчков уравнительного тока и моментов, действ:$пощих на вал генераторов при синхронизации.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ по авт.св. №1026236, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности синхронизации при положительных приращениях взаимного скольжения синхронизируемых напряжений, оно снабжено блоком сравнения, который включен между выходами первого и второго реверсивньк счетчиков импульсов и вторым входом исполнительного блока. 9