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

N3

Изобрете {ие относится к электронике, а именно к техническим средствам автоматизации многоагрегатных электроэнергетических систем (ЗЭС), в частности судовых, содержащих несколько источников электроэнергии, и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1396210,

Изобретение решает задачу авто- матизации управления ЭЭС, например судовой, путем использования генеральных агрегатов, в том числе дизель генераторов, парс- и газотурбогенераторов, валогенераторов, навес- ных генераторов, аккумуляторных батарей и т.д., в автономном или параллельном режимах работы по критерию минимума стоимости заданного (требуемого) значения генерируемой ЭЭС мощности. С наибольшим эффектом изобретение может использоваться при создании систем управления для много- а грегатных ЭЭС, для которых характерны частая смена режимов использования и величины включенной мощности.

Цель изобретения - повышение точности распределения мощности.

На фиг, 1 приведена блок-схема устройства для оптимального управления распределением мощности электроэнергетической системы; на фиг, 2 - коммутационный аппарат; на фиг. 3 - блок оптимизации; на фиг. 4 - двухвходовый логический элемент блока оптимизации на фиг. 5 - блок оптимизации для случая использования трех генераторных агрегатов в электроэнергетической сисме; на фиг, 6 - блок уставок.

Устройство (фиг, 1) содержит N . регуляторов 1 мощности, генераторных агрегатов 2, коммутационных аппаратов 3, датчиков 4 мощности, а также дешифратор 5, блок 6 оптимизации, сумматор 7, блок 8 уставок и сеть 9, при этом i-выход (,N) блока 6 оптимизации соединен с входом i-ro регулятора мощности 1.1, выход регулятора мощности 1,1 подключен к входу генераторного агрегата 2.1, выход которого соединен с первым входом коммутационного аппарата 3,1, к BTdpoMy входу которого подключена шина Пуск 10,1, а к третьему обобщенному входу - соответствующий обобщенный выход блока 8 уставок, пер- Bbrii выход коммутационного аппарата 3,1 соединен с входом датчика 4,1 мощности, а второй выход - с 1-и

fo 5 JQ 25

ЗОе.

5

входом дешифратора 5, первый выход датчика мощности подключен к 1-му входу сумматора 7, второй - к сети 9, к которой подключена нагрузка 11., выход сумматора 7 соединен с входом блока 8 уставок и первым входом блока 6 оптимизации, гзторой обобщенный выход которого соединен с обобщенным выходом дешифратора 5,

Коммутационный аппарат 3,(Фиг. 2) содерлшт шину Земля 12, одновибра- тор 13, элемент ИЛИ 14, усилитель 15; обмотку реле 16 с двумя замыкающими контактами 17 (силовой) и 18 (информационный), источник 19 постоянного напряжения, при этом выход одновиб- ратора 13 соединен с первым входом , элемента ИЛИ 14, выход которого через последовательно соединенные усилитель l5 и обмотку реле 16 подключен в шине Земля 12, первый вход коммутационного аппарата 3 через замыкающий контакт 17 соединен с первым выходом, выход источника постоянного напряжения 19 через замыкающий контакт 18 - с вторым выходом коммутационного аппарата 3, вторым входом которого является вход одновибратора 13, а третьим обобщенным входом - совокупность зторых входов элемента ИЛИ 14.

Блок 6 оптимизации (фиг, 3) содержит N элементов ИЛИ 21 () ключевых элементов 22, (2 -1-N) .ттоги- ческих элементов 20, Логические элементы 20 соединены в виде пирамидальной иерархической структуры из (N-1) уровней. Первый уровень содержит одинодно- входовый логический элемент 20, Каждый

,N-C)-t)1

5

O

)

ij-й уровень (, N-1) содержит С двухвходовых и (с. + N-rv--i)+ одновходных логических элементов 20, первый выход логического элемента 20 ( г1 1, N-2) уровня соединен с одним из входов двухвходового логического элемента 20 (v+1)-ro уровня, вторые входы двухвходовых логических элементов 20 и входы одновходовых логических элементов 20 соединены с выходами Соответствующих ключевых элементов 22, вторые выходы логичес- ких элементов 20 -J-ro ( . . 1 ,N-2) , два выхода каждого логического элемента 20 (N-D-ro уровня, а также выходы N ключевых элементов 22 соединены с соответствующими входами соответствующих э-лемеитов ИЛИ 21, первым входом блока 6 оптимизации

314

является обобщенные информационные входы ключевых элементов 22, вторым обобщенным входом - совокупность управляющих входов ключевых элементов 22, а выходами - выходы элементов ИЛИ 21.

Двухвходовый логический элемент 20 (фиг, 4) содержит двухвходовый элемент ИЛИ 23, блок 24 нелинейности элемент 25 задержки и сумматор 26, , при этом выход ,элемента ИЛИ 23 соединен с входом блока 24 нелинейности и входом элемента 25 задержки, выход которого соединен с суммирующим входом сумматора 26, к вычитающему входу последнего подключен выход блока 24 нелинейности, входами логического элемента 20 являются входы элемента ИЛИ 23, а входами - выход сумматора 26 и выход блока 24 нелинейности,

Одновходовый логический элемент 20 не содержит элемента ИЛИ 23. Его, - входом является объединенные входы

блока 24 нелинейности и элемента 25 задержки.

Блок 6 оптимизации для трех генераторных агрегатов 2 (фиг. 5) содержит семь ключевых элементов , четыре логических элемента 20, в т.ч один двухвходовый 20 и три одно- входовых 20 123 20, , 20 , три элемента ИЛИ .

Блок 8 уставок (фиг, 7) содержит М элементов 27 устапок, входы которых объединены и соединены с выходом сумматора 7 совокупность выходов элементов 27 уставок, образует обобщенный выход блока 8 уставок. Выход каждого элемента 27 уставки соединен с соответствующим входом третьего обобщенного входа соответствующего коммутационного аппарата 3, Элемент 27 уставки, 1(,М) вырабатывает сигнал, равный логической единице, если входной сигнал и j, лежит в определенных пределах, т,е. выполняется условие (1) :

(1)

UT и... 4 u- ,

-1М14НВХ J laaKC

где и и и - соответственн минимальное и максимальное пороговые напряжения ус- тавки.

Если условие (1) не выполняется, то сигнал на выходе j-й уставки равен нулю.

Блок 24 нелинеЛиостп лоп;-; -. -. i о элементп 20 реализует оптимальную зависимость мощности L jj , вырабатываемой тремя генераторнь: а агрегатами 2.1, 2,1, 2,3, от мощности Р,, выраб.тгм ваемой генераторным агрегатом 2,3. iJjj; ки 24 нелинейности логических элемснто 20, , 20,j и регулируют оптимальные зависимости соответственно L,j f(Pp; L. ,j f (РЗ) и L,, f (P}), где L j, L ,j , L,j3 -мощности, вырабатываемые генераторны л агрегатами (Р,, Р), (Р, Р), (Р, Р- ) соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Оператор на щине Пуск подает

tt

сигнал на второй вход коммутлдиониьк аппаратов 3 (при этом генераторнг. агрегаты 2 предварительно гзклмч-::- и работают на холостом ходу. Возможе случай, когда сигнал Пуск подаетс на соответствующие входы генераторны агрегатов 2 для пуска их в работу. (указанная связь на фиг, 1 не показана) .

Б коммутационном аппарате 3 (фиг. 2) сигнал шине 10 подается на вход одновибратора 13, который Начинает вьфабатывать сигнал длительностью i . Быходной сигнал одновибратора 13 через элемент ИЛИ 14, усилитель 15, обмотку реле 16 подается на щину Земля 12,

При прохождении данного сигнала через обмотку реле 16 реле срабатывает и замыкает силовой замыкающий контакт 17 и информационный замыкающий контакт 18.

Напряжение с выхода генераторного агрегата 2 подается через силовой контакт 17 на вход датчика 4 мощности. Одновременно сигнал с источника 19 постоянного напряжения, равный логической единице, через nii- формационный замыкающий контакт 8 подается на соответствующий вход дешифратора 5,

Выходные сигналы дешифратора 5 подаются на управляющие входы соответствующих ключевых элементов 22 .. блока 6 оптимизации (фиг. 3),

Токи с выходов генераторных агрегатов 2 через коммутационньй апп.чрл- 3 и датчик 4 мощности подаются v сеч 9, а затем к нагрузке 11,

Датчики 4 мощности вырабатывают сигнал, пропорциональный мощности

генераторного агрегата 2, и подает его на соответствующий вход сумматора 7,

Выходной сигнал сумматора 7 L| ц подается на информационные входы ключевых элементов 22 блока 6 оптимизации и на вход блока 8 уставок, в Котором (фиг, 7) каждая уставка 27 проверяет выполнение уело- ВИЯ (1). Если условие (1) выполняется для какого-либо элемента 27 уставки, то на его выходе появляется сигнал, который подается на третьи обобщенные входы соответствуклцих коммутационных аппаратов 3. В коммутационном аппарате 3 (фиг. 2) данный сигнал подается на соответствую- ;щий вход элемента ИЛИ 14, (Длитель- ;ность выходного сигнала одновибрато- ipa 13 выбирается равной появлению iпервого сигнала с выхода элемента :27 уставки после начала работы устройства) , Выходной сигнал элемента ИЛИ 14 через усилитель 15 и обмотку реле 16 подается на шину Земля 12, Контакты 17 и 18 коммутационных аппаратов 3, на вторые управляющие входы которых подан сигнал с соответствую- щего элемента 27 уставки, замкнуты, (онтакты 17 и 18 коммутационных аппаратов 3, на входы которых не подан сигнал с выхода элемента 27 уставки разомкнуты. Соответственно, отсутствуют единичные сигналы на вторых выходах коммутационных аппаратов 3,

При изменении выходных сигналов дешифратора 5 изменяются соответственно сигналы на управляющих входах Ключевых элементов 22 (фиг, 3), Вы- ходней сигнал сумматора 7 L через открытый ключевой элемент 22 блока 6 оптимизации подается на со- ответствующие входы соответствующего Логического элемента 20,

Сигнал L

,, подается на вход

го сигнала L

1...N

на вьЕХоде блока 24

нелинейности появляется сигнал, пропорциональный оптимальному значению мощности N-ro (РК) генераторного агЛогического элемента 20 первого уровня, в котором данный сигнал через элемент ИЛИ 23 (если элемента ИЛИ 23 мет, то непосредственно) подается на входы блока 24 нелинейности и элемента 25 задержки. Входной сигнал элементе 25 задержки подается на суммирующий вход сумматора 26,

В зависимости от значения входно-

регата 2,N, который подается на соответствующий вх,од элемента ИЛИ 21 и вычитающий вход сумматора 26, На выходе сумматора 26 появляется сигнал

1... (N-f) 1... N ,N который

подается на соответствующий вход соответствующего логического элемента 20, (Для обеспечения появления выходного сигнала на выходе сумматора 26 при одновременном появлении сигналов на его входах перед суммирующим входом сумматора 26 стоит элемент 25 задержки. Длительность задержки данного элемента 23 задержки равна интер- валу времени между поступлением сигнала на вход блока 24 нелинейности и появлением сигнала на его выходе).

Выходной сигнал сумматора 26 подается на второй вход соответствующего элемента ИЛИ 21, Выходные сигналы злементол ИЛИ 21 появляются на входы регуляторов 1 мощности (фиг. 1) Выходные сигналы регуляторов 1 мощности устанавливаются такими, чтобы генераторный агрегат 2 обеспечивал выработку необходимой (оптимальной/ мощности.

При изменении мощности нагрузки 11 устройство работает аналогично, в зависимости от мощности нагрузки изменяются сигналы на выходе элементов 27 уставок, включаются в автоном ный или параллельный режим работы генераторные агрегаты 2, При этом каждый генераторный агрегат вырабатывает оптимальную мощность,

В таблице дано подключение трех генераторных агрегатов (ГА) к нагрузке, где 1 - подключение ГА к нагрузке; О - отключение от нагрузки.

ходов .

Д1и

234567

Номера выходов ДШ 5, на которых сигнал не равен нулю при соответствующей комбинации включенных ГА

714

В результате использования предлагаемого устройства повьппается точность распределения могдности за счет введения обратной связи по нагрузке. При этом повышается эффективность (экономичность) использования устройства за счет оптимального генерирования по стоимости требуемой мощности.

Формула изобретения

Устройство для оптимального управления распределением мощности электроэнергетической системы по авт.св.

18

fr 1396210, отличающееся тем, что, с целью повышения точности распределения мощности, оно снабжено блоком уставок, вход которого соединен с выходом сумматора, каждь н коммутационный аппарат снабжен одновиб- ратором и элементом ИЛИ, входы которого подключены к соответствующим

выходам блока уставок, причем одно- вибратор включен между первым управляющим входом коммутационного аппарата и другим входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к элементу

управления коммутационным аппаратом.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение точности распределения мощности. Устройство содержит регуляторы мо1дности 1.1-1.Н генераторов 2.1-2.N, подключенных к шинам 9 нагрузки 1t через коммутационные аппараты 3.1-3.N. Сигнал с выходов датчиков мощности 4.1-4.N генераторов подается на входы сумматора 7. Информационные сигналы с вторых выходов коммутационных аппаратов поступают на входы дешифратора 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 нелинейности, в кото рых заложены зависимости оптимальной мощности для каждого генератора от суммарной мощности нагрузки для разных сочетаний включенных генераторов. С выходов блока оптимизации 6 сиг налы, пропорциональные оптимальным мощностям генераторов, подаются на входы регуляторов мощности 1.1-1.N. Точность повышается в результате того, что введен блок 8 уставок, сигналы на выходах которого появляются в зависимости от мощности нагрузки. Вследствие появления сигнала в том или другом выходе блока уставок на параллельную работу включа- ется оптимальное число генераторов. 6 ил., t табл. а (Л 4 00 to ф О)

С Вым9(г98

Фиг. 2

cSitixoMS

I

20

k

г

-

20

.. Tt

2/

го

-t1

г

.

ypoBtm

/.j

a

С8ыкода7 Фиг.