Устройство для оптимального управления распределением мощности автономной электроэнергетической системы Советский патент 1988 года по МПК H02J3/46 

оо со

СП)

ю

Изобретение относится к электротехнике, а именно к техническим средствам системной автоматизации многоагрегатных автономных электроэнергетических систем (ЭЭС), в частности судовых, содержащих несколько источников электроэнергии.

Изобретение решает задачу автоматизации управления ЭЭС, например судовой, путем использования генераторных агрегатов, в том числе дизель-генераторов, парс- и газотурбогенераторов, валогенерато- ров, навесных генераторов, аккумуляторных батарей и т.д., в автономном или параллельном режиме работы по критерию минимума стоимости заданного (требуемого) значения генерируемой ЭЭС мощности. С наибольшим эффектом изобретение может быть использо- вано при создании систем управления для многоагрегатных ЭЭС, для которых характерна частая смена режимов использования и величины включенной мощности.

Цель изобретения - повышение точности распределения мощности при различных режимах работы генераторных агрегатов (в автономном режиме работы или параллельном режиме работы в различных сочетаниях) .

На фиг. 1 приведена блок-схема уст- ройства для оптимального управления распределением мощности ЭЭС; на фиг. 2 - схема коммутационного аппарата; на фиг. 3 - схема блока оптимизации; на фиг. 4 - схема двухвходового логического элемента блока оптимизации; на фиг. 5 - схема блока оптимизации для случая использования трех генераторных агрегатов в ЭЭС.

Кроме того, представлена таблица подключения генераторных агрегатов к нагрузке (ГА - генераторный агрегат).

Примечание. - подключение ГА к на- ,грузке; О - отключение ГА от нагрузки; а-g - выходы дешифратора 5, на которых сигнал не равен нулю при соответствуюгдей комбинации включенных ГА.

Устройство (фиг. 1) содержит N регуляторов 1.1 - I.N. мощности, N генераторных агрегатов 2.1-2.N. N коммутационных аппаратов 3.1-3.N, N датчиков 4.1-4.N мощности, а также дешифратор 5, блок 6 оптимизации, сумматор 7 и сеть 8, при этом i-й выход (,N) блока 6 оптимизации соединен с входом i-ro регулятора I.i мощности, выход регулятора I.i мощности подключен к входу генераторного агрегата 2.1, выход которого соединен с первым входом коммутационного аппарата 3.1, к второму |зходу которого подключена шина 9.1 «Пуск, первый выход коммутационного аппарата 3.1 соединен с входом датчика 4.1 .мощности, а

5

Q 5

5 0

5

0

0

5

0

второй выход - с 1-м входом дешифратора 5, выход датчика 4.1 мощности, подключен к i-му входу сумматора 7 и к сети 8, к которой подключена нагрузка 10, выход сумматора 7 соединен с первым входом блока 6 оптимизации, второй обобщенный вход которого соединен с обобщенным выходом дешифратора 5.

Каждый коммутационный аппарат 3.1 (фиг. 2) содержит шину 11 «Земля, обмотку реле 121, два замыкающих контакта 13.1 (силовой) и 14.1 (и1 формационный) реле, источник i5.i постоянного напряжения, усилитель 1.6.1, при этом шина 9.1 «Пуск соединена с входом усилителя 6.i, выход которого через об.мотку реле 12.i подключен к шине 11 «Земля, выход источника 15.1 постоянного напряжения через замыкающий контакт 14.i подключен к соответствующему входу дешифратора 5, выход генераторного агрегата 2.1 через замыкающий контакт 13.1 соединен с датчиком 4.i мощности.

Блок оптимизации (фиг. 3) содержит N элементов ИЛИ 7, (2N-1 - N) логических элементов 18 и (2N-1) ключевых элементов 19. Логические элементы 18 соединены в виде пирамидальной иерархической структуры из (N-1) уровней, первый уровень содержит один одновходовый логический элемент 18, каждый v-й уровень (v 2,) содержит двухвходоБыхи (См -CN ) однавходовых логических элементов 18, первый выход логического элемента (, N-2) уровня соединен с одним из входов двухвходового логического элемента 18 (v-j-l)-ro уровня, вторые входы двухвходовых логических эле.ментов 18 и входы одновходовых логических элементов 18 соединены с выходами соответствующих ключевых элементов 19, вторые выходы логических элементов 18 v-ro (v,N-2) уровня, два выхода каждого логического элемента 18 (N-1 )-го уровня, а также выходы N ключевых элементов 19 соединены с соответствующк.ми входа.ми соответствующих элементов ИЛИ 17, первым обобщенным входом блока 6 оптимизации является совокупность управляющих входов ключевых элементов 19, вторы.м входо.м - объединенные информационные входы ключевых элементов 19, а выходами - - выходы элементов ИЛИ 17.

Двухвходовый логический эле.мент 18 (фиг. 4) содержит блок 20 нелинейности, эле.мент 21 задержки, сум.матор 22 и двух- входовый эле.мент ИЛИ 23. Выход элемента ИЛИ 23 соединен с входами блока 20 нелинейности и элемента 21 задержки, выход элемента 21 задержки соединен с суммирующим входом сумматора 22, к вычитающему входу которого подключен выход блока 20

нелинейности, входами логического элемента 18 являются входы элемента ИЛИ 23, а выходами - выходы сумматора 22 и блока 20 нелинейности.

Одновходовый логический э,г1емент 18 не содержит элемент ИЛИ 23. Его входом являются объединенные входы блока 20 нелинейности и элемента 21 задержки.

На схеме блока 6 оптимизации для трех генераторных агрегатов 2 (фиг. 5) обозначены семь ключевых элементов 19.1 -19.7, четыре логических элемента 18.1 -18,4, в том числе один двухвходовый элемент 18.2 и три элемента ИЛИ 17.1 -17.3.

Блок 20 нелинейности логического элемента 18.1 реализует оптимальную зависимость мощности Li2.-i, вырабатываемой тремя генераторными агрег.атами 2.1-2.3, от мощности РЗ, вь рабатываемой генераторным аг регатом 2.3. Блоки 20 нелинейности логических элементов 18.2-18.4 реализуют оптимальные зависимости соответственно L|2

f(P2), I.(P.4) и (P.3), ГДО L,2,

Li. i, L2.3 - оптимальные зависи.мости мощности, вырабатываемые генераторными агрегатами 2.1 и 2.2, 2.1 и 2.3, 2.2 и 2.3 от мощностей Р.) и РЗ соответственно.

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

Предположим, что необходимо обеспечить параллельную работу генераторных агрегатов 2.1 и 2.2 на обпдую нагрузку 10. С этой целью оператор по шинам 9 «Пуск соответствующих агрегатов подает сигнал на вторые входы соответствующих коммутационных аппаратов 3. При этом генераторные агрегаты 2.1 и 2.2 предварительно включены и работают на холосто.м ходу (возможен случай, когда сигнал «Пуск подается на соответствующие входы генераторных агрегатов 2 д.Я пуска их в работу).

В ком.мутационном аппарате 3 (фиг. 2) сигнал по щине 9 подается через усилитель 16, обмотку реле 12 на щину 13 «Земля.

При прохождении данного сигнала через обмотку реле 12 реле срабатывает и замыкает силовой замыкающий контакт 13 и информационный замыкающий контакт 14. Напряжение с выхода генераторного агрегата 2 подается через силовой контакт 13 на аход датчика 4 мощности, одновременно сигнал с выхода источника 15 постоянного напряжения, равный логической единице, через информационный замыкающий контакт 14 подается на соответствующий вход де- щифратора 5.

Токи с выходов генераторных агрегатов 2 через коммутационный агрегат 3 и датчик 4 мощности подаются к сети 8, а затем к нагрузке 10.

Датчи с 4 мощности вырабатывает сигнал, пропорциональный мощности генераторного агрегата 2, и подает его на соответствующий вход сумматора 7.

Выходной сигнал сум.матора 7 ()), пропорциональный потребляемой нагрузкой

5

5

0

0

0

5

0

5

5

0

10 мощности, подается на информационные входы ключевых элементов 19 блока 6 онти- мизации (фиг. 3). Выходной сигнал дешифратора 5, не равный нулю, появляется на его третьем выходе и подается на управляющий вход ключевого элемента 19з, открывая его (фиг. 5).

Выходной сигнал сумматора 7 (Lia) через открытый ключевой элемент 19.3 подается на второй вход двухвходового логического элемента 18.2 (фиг. 5). В данном логическом элементе (фиг. 4) сигнал Li-j через элемент ИЛИ 23 подается на вход блока 20 нелинейности и через элемент 21 задержки на сум лиру101ций вход сумматора 22. В зависимости от знач ения входного сигнала L-) i a р;|;;ходе блока 20 нелинейности появляегся сигнал, пропорциональный оптимальному значению мощности (Ра) генераторного агрегата 2.2, который подается на соответствующий вход элемента ИЛИ 17.2 и на вычитающий вход сумматора 22. На выходе сумматора 22 появляется сигнал Pi Li2-Р-2, пропорциональный оптимальному значению мощности генераторного агрегата 2.1. Для синхронизации работы логические элементы содержат элемент 21 задержки. Выходной сигнал сумматора 18 подается на второй вход элемента ИЛИ 17.1. Выходные сигналы элементов ИЛИ 17.1 и 17.2 подаются на входы соответствующих регуляторов 1.1 н 1.2 М01дности (фиг. 1). Выходные сигналы регу, 1яторов моц;ности подаются на входы генерагорных агрегатов 2.1 и 2.2, обеспечивая выработку генераторными агрегатами необходимой (оптимальной) мощности Р|, Р-2При изменении значения нагрузки 10 устройство работает аналогично, распределяя текуц ее значение мощности Li нагрузки 10 для выработки генераторными агрегата- мп 2.1 и 2.2. Эти значения соответственно равны Р| и Р2.

Если по оператора включены на параллельную работу три генераторных агрегата, то появляется сигнал логической единицы на седьмом выходе дещифратора 5. Потребляемая нагрузкой 10 мощность Li23 распределяется на генераторных агрегатах 2.1-2.3.

Устройство работает аналогично и при других сочетаниях работы генераторных агрегатов.

Применение предлагаемого устройства повышает точность распределения мощности за счет обеспечения оптимального режима работы генераторных агрегатов при napa/i- лельной работе генераторов в различных сочетаниях.

Формула изобретения

Устройство для оптимального управления распределением мощности автоно.мной электроэнергетической системы, состоящей из N генератор|1ых агрегатов, нодключенных

через соотЕзетствующие коммутацио(ные аппараты к сети, содержащее блок оптимизации и N цепей, каждая из которых содержит регулятор мощности агрегата и датчик мощности, при этом N выходов блока оптимизации соединены с входами соответствующих регуляторов мощности агрегатов, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности распределения мощности при различных режимах работы генераторных агрые входы двухвходовых логических элементов, входы одновходовых логических элементов, а также первые входы N элементов ИЛИ соединены с выходами соответствующих ключевых элементов, совокупность управляющих входов которых образует второй обобщенный вход блока оптимизации, информационные входы ключевых элементов объединены и образуют первый вход блока оптимизации, вторые выходь логических

регатов, дополнительно введены сумматор 10элементов v-ro уровня (, N-2) и выи дешифратор, при этом входы сумматораходы логических элементов (N-1)-го уровня

соединены с выходами датчиков мощности,соединены с соответствующими входами

выход сумматора подключен к первомуэлементов ИЛИ, выходы которых являютI входу блока оптимизации, к второму обоб-ся выходами блока оптимизации, двухвходо; щенному входу которого подсоединен обоб-вый логический элемент содержит, последоI щенный выход дещифратора, входы кото- 5вательно соединенные элемент ИЛИ и одI рого соединены с выходами блок-контактовновходовый логический элемент, а одно; коммута 1,ионных аппаратов, блок оптимиза-входовый логический элемент состоит из

i ции состоит из N элементов ИЛИ, (2 - 1)-блока нелинейности, реализующего зависиI ключевых элементов, ( - N) логическихмость суммарной мощности генераторных

I элементов, логические элементы соединены в 20агрегатов от оптимальной по затратам от

I виде пирамидальной иерархической струк-мощности одного соответствующего генеИ уры из (N - 1) уровней, первый уровень I содержит один одновходо зьш логический элемент, каждый v-й (, N-) уровень

содержит С; +

раторного агрегата, элемента задержки и сумматора, причем входы блока нелинейности и элемента задержки объединены и подключены к входам одновходового логическодвухвходовых и ( 25 го элемента, выход элемента задержки подключен к суммиру ющему входу сумматора, к вычитающему входу которого подключен ментов, первый выход логического элемента выход блока нелинейности, выход суммато- ;V-ro (, N-2) уровня соединен с первым ра и выход блока нелинейности подключены

.N-(V-11 + 1 ч

) одновходовых логических элерые входы двухвходовых логических элементов, входы одновходовых логических элементов, а также первые входы N элементов ИЛИ соединены с выходами соответствующих ключевых элементов, совокупность управляющих входов которых образует второй обобщенный вход блока оптимизации, информационные входы ключевых элементов объединены и образуют первый вход блока оптимизации, вторые выходь логических

элементов v-ro уровня (, N-2) и вы

Изобретение относится к области электротехники. Цель изобретения - повышение точности распределения мощности при различных режимах работы генераторных агрегатов. Устройство содержит регуляторы мощности 1,1 - 1.N, генераторы 2.I - 2.N, подключенные к щинам 9 нагрузки 10 через коммутационные аппараты 3.1-З.К. Сигналы с выходов датчиков MOHIHOCTH 4.1-4.N генераторов подаются на входы сумматора 7. Информационные сигналы с вторых выходов коммутационных аппаратов поступают на входы децщфратора 5. Сигналы с выхода сумматора 7. несущие информацию о мощности нагрузки, и сигналы с дешифратора 5 о числе и номере включенных генераторов поступают на входы блока 6 оптимизации. Блок оптимизации содержит элементы логики и блоки нели.- нейности, в которые заложены зависимости оптимальной мощности для каждого генератора от суммарной мощности нагрузки для разных сочетаний включенных генераторов. С выходов блока 6 оптимизации сигналы, пропорциональные оптимальным мощностям генераторов, подаются на входы регуляторов мощности 1.1 --1.N . 5 ил., 1 табл. i (Л

входом соответстЕ1ующего двухвходового Логического элемента (v-f-lj-ro уровня, вто/У coomSerrjcmSt/ Lc e/ y ffeujuclJpafTTopci 5

С выхода §лона :г

30

к двум выходам одповходового логического элемента.

фиг. 2

С ВыжодоВ 5

Hti ffуровень ие.Ъ

Ж1/ро8ень

ригЛ