Устройство для выявления генератора с наибольшим активным и генератора с наибольшим реактивным токами нагрузки Советский патент 1989 года по МПК H02J3/46 

фие./

IND

со

го

шг

Выходы

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для выявления наибольших активных и реактивных токов параллельно работающих генераторов переменного тока и может быть использовано, в частности, в судовых электроэнергетических установках, управляемых современными автоматическими устройствами.

Цель изобретения - повьшзение надежности устройства.

На фиг, 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - фиг. 4 - функциональные схемы отдельных блоков устройства.

Устройство (фиг.1) содержит синхронные генераторы 1 и 2, датчики 3 и 4 тока (трансформаторы тока), нуль-орган 5 напряжения, нуль-орга- ны 6 и 7 тока, блок 8 выявления моментов равенства мгновенных значений Токов, генератор 9 импульсов, блок 10 измерения угла сдвига фазы между напряжением и током первого генерато- ра (блок измерения угла Ч, ) блок 11 измерения угла сдвига между напря- (жением и током второго генератора (блок измерения угла 4,), блок 12 измерения-интервала времени от момента перехода синусоиды тока первого генератора через нуль до момента равенства мгновенных зкачений токов (блок измерения ), блок 13 измерения интервала времени от момента перехода синусоиды напряжения через нуль до момента равенства мгновенных значений токов (t), блок 14 задания граничных значений интервалов времени от момента перехода через нуль си нусоиды тока первого генератора до момента равенства мгновенных значений токов (блок задания ), блок 15 задания граничных значений интер- :зала времени от момента перехода си- нусоиды напряжения через нуль до момента равенства мгновенных значений токов (блок задания ), блок 16 сравнения углов сдвига фаз между напряжением и токами обоих генераторов (блок сравнения Lf и р ), блок 17 сравнения интервала времени от момента перехода через нуль синусоиды тока первого генератора до момента 1эавенства мгновенных значений токов с заданными граничными значениями (блок сравнения С и J. ), блок 18 |;равнения интервала времени от момента перехода синусоиды напряжения

0 5 0

5

д

5

через нуль до момента равенства мгновенных значений токов с заданными гранргчными значениями (блок сравнения t и t ), блок 19 сравнения углов сдвига фаз между напряжением к токами Обоих генераторов, (блок сравнения t и W,;), блок 20 опорного напряжения, блок 21 сравнения .углов отсечки - блок 22 выявления генератора с наибольшим активным и генератора с наибольшим реактивным токами.

На фиг. 2 изображены нуль-орган 23 напряжения, генератор 24 импульсов, нуль-органы 25 и 26 тока, блок 27-сравнения значений токов, двоичные счетчики 28-33, делитель 34 частоты, логические схемы И 35-39, логические схемы ИЛИ-НЕ 40-42, сумма- торы 43 и 44 двоичньЕ-с чисел, шины 45-51 выходов блоков измерения и задания граничных значений.

На. фиг. 3 изображены схемы 52-55 сравнения двух двоичных чисел, логическая схема ИЛИ 56 и выходы 57-60 схем сравнения.

На фиг. 4 изображены логические схемы НЕ 61-64, логическая схема И 65, логические cxet-ibi И-НЕ 66 и 67, логические схемы ИЛИ 68-72, схема 73 выявления угла отсечки для тока первого генератора, схема 74 выявления угла отсечки для тока второго генератора, схема двоично-десятичного дешифратора 75 и выходы 76-79 устройства.

.Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим как работает устройство для выявления генератора с наибольшим активным и генератора с наибольшим реактивным токами из двух параллельно работающих генераторов 1 и 2 (фиг, 1) .

В начальный момент времени, когда синусоида напряжения на шинах электростанции проходит через нуль, сигнал с нуль-органа 5 напряжения поступает на блоки 10, 11, 14 и 15 измерений угла (/,, угла ij) , заданного грани чного значения и интервала

времени t -р. Этот сигнал разрешает прохождение импульсов с генератора 9 импульсов в данные блоки для отсчета углов и интервалов времени.

В момент времени, когда синусоида тока первого генератора, подаваемая с датчика 3 тока, проходит через нуль, срабатывает нуль-орган 6 тока

51504729

генератора. Сигнал с его вы-- Tynaer на вход блока 10 изугла cf , где в этот момент ается отсчет данного угла. же сигнал поступает на вход

п с к и а ш с п д ч

блока 12 измерения интервала € , разрешая прохождение импульсов с генератора 9 импульсов в данный блок.

В момент, когда синусоида тока ,п второго генератора, подаваемая с датчика 4 тока, проходит через нуль, срабатывает нуль-орган 7 тока. Сигнал с его выхода подается на блок 11 измерения угла t/ , запрещая прохождение импульсов с генератора 9 импульсов.

В момент, когда мгновенные значения токов i, и, становятся равными, блок 8 выявления этого момента пода- 20 сравнения углов отсечки появлясравнения будет отсутствовать. Поэтому формируется сигнал на блок 2 сравнения углов отсечки. На вход блока 21 сравнения углов отсечки подаются сигналы с датчиков 3 и 4 токов и с выхода блока 20 опорного напряжения. При равенстве углов сдвига фаз генератор, имеющий наибольшую амплитуду тока, будет иметь как наибольший активный, так и наибольший реактивньй токи. Большей амплитуде тока соответствует меньший угол отсечки (угол от момента с перехода через нуль синусоиды тока до момента равенства текущего значения с опорным напряжением), т.е.

.при Д первьм генератор имеет большую амплитуду. На выходе блока

п

сравнения будет отсутствовать. Поэтому формируется сигнал на блок 21 сравнения углов отсечки. На вход блока 21 сравнения углов отсечки подаются сигналы с датчиков 3 и 4 токов и с выхода блока 20 опорного напряжения. При равенстве углов сдвига фаз генератор, имеющий наибольшую амплитуду тока, будет иметь как наибольший активный, так и наибольший реактивньй токи. Большей амплитуде тока соответствует меньший угол отсечки (угол от момента с перехода через нуль синусоиды тока до момента равенства текущего значения с опорным напряжением), т.е.

сравнения углов отсечки появля.при Д первьм генератор имеет большую амплитуду. На выходе блока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при параллельной работе синхронных генераторов судовых электроэнергетических установок. Цель изобретения - повышение надежности устройства выявления генератора с наибольшим активным и генератора с наименьшим реактивным токами. Цель достигается введением в устройство блока 16 сравнения значений углов сдвига фаз между напряжением и токами каждого генератора, блока 21 сравнения углов отсечки и подключенного к его входу блока 20 опорного напряжения. Это позволяет повысить достоверность выявления соотношения активных и реактивных токов. 4 ил.

ет сигнал, запрещающий прохождение импульсов с генератора 9 импульсов в блок 12 измерения интервала времени U . Блок 14 задания граничного значения интервала времени осуществляет вычисление 1 псх формуле

-р

ft -Р

где t - время, соответствующее углу ГГ времена, соответствующие

углам ц .

Блок 15 задания граничных значений интервалов времени t отсчитывает время, соответствующее углам --и li ,

Блок 13 измерения интервала времени t пpoизводит сложение числа импульсов с блока 10 измерения угла ц и числа импульсов с блока 12 измерения интервала времени f , так как интервал времени t равен сумм этих величин.

После цикла измерения информации в двоичном коде поступает на входы блоков 16 и 19 сравнения углов (f и Lf , блока 18 сравнения интервалов времени и „и блока 17 сравнения

интервалов времени t и t. В бло.

-гр

ках 16-19 сравнения двоичные числа, соответствунгщие данным углам и интервалам времени, еравниваются между собой и на их выходах появпяется информация в двоичном коде в зависимости от соотношения этих чисел. & случае равенства углов сдвига фаз ежду напряжением и токами генераторов информация на выходах блоков

0

5

ется информация в двоичном коде о соотношении этих углов. Комбинации в двоичном коде с выходов блоков сравнения углов сдвига фаз, интерва- 5 лов времени и углов отсечки поступает на входы блока 22 выявления генератора с наибольшим активным и генератора с наибольшим реактивным токами. В блоке 22 происходит дешифрация комбинаций и на его выходах появляются сигналы о соотношении активных и реактивных токов генераторов.

Нуль-орган 23 напряжения выполнен на основе компаратора напряжения. На его выходе появляется сигнал логргческой единицы, когда синусоида напряжения проходит через нуль из. отрицательного полупериода в положительный, и сигнал логического нуля, когда синусоида напряж ения проходит через нуль из положительного полу- периода в отрицательный.

Нуль-органы 25 и 26 токов выполнены так же и работают аналогичным образом, т.е. когда синусоида токов проходит через нуль в прямом и обратном направлениях.

Блок 27 сравнения мгновенньрс значений токов выполнен аналогично. На его выходе появляется сигнал логической единицы в момент совпадения мгновенных значений токов.

0

0

Генератор 24 импульсов реализован по схеме мультивибратора на базе операционного усилителя.Блок измерения угла cf выполнен следующим образом. Трехвходовая схема И 35, первый вход которой подклю- , чан к выходу нуль-органа 23 напря- i

жения, второй - к выходу генератора 24 импульсов, третий - к выходу логической схемы ИЛИ-НЕ 41, коммутирует цепь прохождения импульсов с генератора 24 импульсов от момента срабатывания нуль-органа 23 до момента срабатывания нуль-органа 25 и появления логического нуля на выходе схемы И 38, ДвоичньЕ счетчик 30 вход которого соединен с выходом схемы И 35, отсчитывает число импульсов соответствующих углу cf .

Блок задания включает логическую схему И 36, первый вход кото- рой соединен с выходом нуль-органа 2 напряжения, второй - с выходом генератора 24 импульсов, два двоичных счетчика 28 и 29, причем вход счетчика 28 соединен с выходом схемы И 36, а вых-од младшего разряда подключен к входу счетчика 29. Схема И 36 разрешает прохожд€ ние импульсов с генератора 24 импульсов в течение полупериода. Счетчик 28 отсчитывает чи ело импульсов, соответствующее углу 1, а счетчик 29 - число импульсов, соответствующее углу /2,

Блок задания Т.„ выполнен следующим образом. Логическая схема И 38j первый вход которой соединен с выходом нуль-органа 25 тока, второй - с выходом генератора 24 импульсов, третий - с выходом логической схемы ИЛИ-НЕ 42, коммутирует цепь прохождения импульсов с момента срабатывания нуль-органа 25 до момента появления логического нуля на выходе схемы ИЛИ-НЕ 42. Делитель 34 частоты, выполненный на основе сишсронно- го D-триггера, делит число импульсов поступающих с выхода схемы И 38 на два. Двоичный счетчик 31, вход которого соединен с выходом делителя 34 частоты, отсчитывает число импульЧ-г-Ч, .сов, соответствующее углу

Сумматор 43 двоичных чисел, на входы которого поступают сигналы с выходов счетчиков 29 и 31 осуществляет сложение двоичных чисел, соответствуюшдх;

Я f,.-

углам -- и -.

Блок измерения угла tf включает логическую схему 11 37, первый вход которой срединен с выходом нуль-органа 23 напряжения, второй - с выходом генератора 24 импульсов, третий - с выходом логимоскоГ схемы ИЛИ-НЕ 42,

0 5

0

5

5

0

двоичный счетчик 32, вход которого соединен с выходом схемы И 37.

Схема И 37 разрешает прохождение импульсов cvwoMBHTa срабатывания нуль-органа 23 напряжения до момента срабатывания нуль-органа 26 тока. Двоичный счетчик 32 отсчитывает число импульсов, соответствующее углу tfj .

Блок измерения интервала времени С выполнен следующим образом. Логическая схема И 39, первый вход которой подключен к выходу нуль-органа 25 тока, второй - к выходу генератора 24 импульсов, третий - к выходу логической схемы ИЛИ-НЕ 40, разрешает прохождение импульсов от момента срабатывания нуль-органа 25 тока до момента появления нуля на выходе схе- Mij ИЛИ-НЕ 40. Двоич1а1й счетчик 33, вход которого соединен с выходом схемы И 39, отсчитывает число импульсов, соответствующее интервалу t .

Блок измерения интервала t выполнен на основе сумматора 44 двоичных чисел, на входы которого поступают сигналы с выходов двоичных счетчиков 30 и 33. t;yMMaTop осуществляет сложение двоичных чисел, соответствующих углу (,f и интервалу 2 .

Сигналы в виде двоичных чисел с въкоцов блоков измерения по шинам 45-51 поступают на входы блоков сравнения, изображен1 ых на фиг. 3.

Блоки сравнения углов Lf, и cf представляют две схемы 52 и 53 сравнения двух двоичных чисел. Если ц 7 ер, то на выходе 57 первой схеМ) сравнения появляется сигнал логической единицы. Если Lf, 7 H -i , то на выходе 58 появляется сигнал логической единицы.

Блок сравнения интервалов t и t 5-р состоит из jj.syyi схем 54 и 55 сравнения двоичных чисел и логической схемы ИЛИ 56, Схема 54 сравнения сравнивает двоичные числа, соответствующие интервалу t li углу /2. Если число, соответствующее , больше числа, соответствующего t, то на выходе схемы 54 появляется сигнал логической единицы. Схема 55 сравнения сравнивает числа, соответ- ствукщие интервалу t и углу f . Если число, соответствующее углу ff, больше числа, соответствующего t, то на выходе схемы 55 сравнения появляется сигнал логической единицы. На выходе логической схемы ИЛИ

56, входы которой соединены с выходами схем 54 и 55 сравнения, появляется сигнал логической единицы, если на выходе любой из схем сравнения появляется этот же сигнал.

Блок сравнения интервалов f и -С, выполнен аналогично схеме 52 сравнения. больше С., то на выходе 59 схемы сравнения появляется сигнал логической единицы.

При равенстве углов tf и Lf на выходах 52 и 53 сравнения одновременно появляются логические нули. Они подаются на вход блока 21 сравнения углов отсечки (фиг.4). При этом на выходах схем НЕ 61 и 62 появляются сигналы логических единиц, после чего срабатывает схема И 65. Схема 73 выявления угла отсечки для тока первого генератора выполнена на базе компаратора и настроена так, что на ее выходе появляется сигнал логической единицы в момент достижения значения опорного напряжения. Схема 74 выполнена аналогичным образом. Если раньше срабатывает схема 73, то угол отсечки для тока первого генератора меньше, чем угол отсечки для тока второго генератора, и наоборот. Схемы И-НЕ 66 и 67 при срабатывании одного из компараторов запрещают формирование информации после срабатывания другого. С выходов схем И-НЕ 66 и 67, а также с выходов 57-60 схем 52-55 сравнения формируется комбинация в двоичном коде, которая подается через схемы ИЛИ 68-70 на входы блока 22 выявления генератора с наибольшим активным и генератора с наибольшим реактивным токами. Блок 22 представляет собой дешифратор, собранный на основе схемы двоично-десятичного дешифратора 75, двух логических схем ИЛИ 71 и 72 и двух логических схем НЕ 63 и 64. Дешифратор 75 декодирует комбинацию двоичных чисел с выходов схем ИЛИ 68-70. В соответствии с величиной двоичного числа на входах дешифратора 75 на выходах 76-79 появляются сигналы, по казьтающие соотношение активных и реактивных токов генераторов.

Появление логической единицы на выходе 76 сигнализирует о том, что второй генератор имеет наибольший активный ток. Если сигнал логической, единицы появляется на выходе 77, то первьй генератор имеет наибольший активный ток. Если сигнал логической единицы появляется на выходе 78; то первый генератор имеет наи- больпшй реактивный ток. Появление сигнала логической единицы на выходе 79 показывает, что второй генератор имеет наибольший реактивный ток. Предлагаемое устройство по сравнению с известным более надежно в работе так как становится возможным правильное выявление соотношения активных и реактивных токов генераторов в случае, когда углы сдвига фаз

межд у напряжением и токами каждого генератора равны. Формула изобретения

0

0

Устройство для выявления генератора с наибольшим активным и генератора с наибольшим реактивным токами нагрузки по авт.св. № 1347119, о т- личающееся тем, что, с целью повьшения надежности, оно снаб5 жено вторым блоком сравнения значений углов сдвига фаз между напряжением и токами каждого генератора, блоком сравнения углов отсечки и подключенным к его входу блоком опорного напряжения, причем блок сравнения углов отсечки 5ыполнен в виде двух инверторов, двух схем выявления угла отсечки, логического элемента И, двух логических элементов И-НЕ и трех логических элементов ИЛИ, при этом входы второго блока сравнения значений углов сдвига фаз между напряжением и токами каждого генератора соединены с выходами первого и второго блоков измерения углов сдвига фаз между напряжением и токами, а выходы двух блоков сравнения зна- чения углов сдвига фаз через инверторы соответственно подключены к пер вым входам элемента И, выход которого подключен к первым входам каждого из двух элементов И-НЕ, к второму .входу первого элемента И-НЕ подклюг1ен выход схемы выявления угла отсечки первого генератора, входы которой соединены с. выходом датчика тока первого генератора и с выходом блока опорного напряжения, к второму входу вто- рого элемента И-НЕ подключен выход схемы- выявления угла от сечки второго генератора, входы которой соединены с выходом датчика тока второго генератора и выходом блока опорного напряжения, третий вход первого эле5

0

0

5

1 1

мента И-НЕ соединен с выходом второго элемента И-1П ;, третий вход второго элемента И-НЕ соединен с выходом второго элемента И-HF., выход первого элемента И-НЕ соединен с первыми входами каждого из трех элементов ИЛИ, к второму входу первого элемента ШМ подклгоче первый выход первого блока сравнений значений углов сдвига фаз между напряжением и токами каждого генератора, к второму входу второго элемента ИЛИ подключен выход блока сравнения интервала времени от момента перехода синусо- иды через ноль до момента равенства

12

мгновенных значений токов с заданными граничными значениями, к второму входу третьего элемента ИЯИ подключен выход первого элемента ИЛИ-НЕ, к третьему входу третьего элемента ИЛИ подключен выход блока сравнения интервала времени от момента перехода синусоиды через нуль до момента равенства мгновенных значений токов с заданными граничными значениями, выходы трех элементов ИЛИ подключены к входу блока выявления генератора с наибольшим активным и генератора с наибольшим реактивным то- к ами.