Способ контроля допустимого времени опережения синхронизатора Советский патент 1991 года по МПК H02J3/40 

1

(21)4687842/07 (22) 11.0589 (46)07.12.91. Бюл. №45

(71)Центральное технико-конструкторское бюро Научно-производственного объединения Судостроение

(72)Н.В. Широков

(53) 621.316.729 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР N 1536477, кл. Н 02 J 3/40, 1988.

Авторское свидетельство СССР М 1629943,кл. Н 02 J 3/40, 1988. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДОПУСТИМОГО ВРЕМЕНИ ОПЕРЕЖЕНИЯ СИНХРОНИЗАТОРА

(57)Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - упрощение способа.

Для этого формируют два единичных импульса, один - в момент совпадения фаз напряжений сети и генератора, другой - в момент замыкания выключателя генератора. В момент формирования первого единичногоимпульсаформируютпрямоугольный импульс, длительность которого выбрана равной максимально допустимой величине времени от момента возникновения нулевого сдвига фаз до момента замыкания автоматическою выключателя. Если второй единичный импульс сформирован в течение интервала времени действия прямоугольного импульсз, фиксируют допустимое время опережения 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического контроля времени опережения синхронизатора.

Цель изобретения - упрощение способа.

На фиг. 1 представлена временная диаграмма прохождения сигналов; на фиг. 2 - структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

На фиг. 1а показано напряжение бие- нкй Уб и отмечен момент срабатывания синхронизатора to.

В идеальном случае время опережения синхронизатора t0nep равно времени срабатывания автоматического выключателя синхронизируемо о генератора ТСР.АВ и включение на параллельную работу происходит в момент совпаде w фез напряжений сети i генератора (фиг. 1 j, точка п).

На практике допускаемся незнэчитель- ноеотклонение момента замыкания автоматического выключателя от момента совпадение фаз напряжений сети и генератора ti Это отклонение на фиг. 1 а обозначено как At.

Из изложенного следует, что точность включения генератор на гзоалле/ ную работу определяв;ся временем срабатывания его автоматического выключателя и временем опережения синхронизатора - интеова- лом ti, г.

Однако I- p АВ практически не поддается регулированию, з время Ьпер является на- страираемым пьпэметт он-хпснилзтора

О

а а

В этой связи наиболее целесообразно контролировать время опережения синхронизатора относительно реального времени срабатывания автоматического выключателя. Если интервал ц. т.2 меньше, чем At, то время опережения синхронизатора в норме. Если ti, t2 больше, чем At, то время опережения не соответствует заданному.

При этом возможны две ситуации: если автоматический выключатель замкнется раньше, чем наступит момент ti, время tonep следует уменьшить; если автоматический выключатель замкнется позже, чем совпадут фазы напряжений сети и генератора (ti), время опережения следует увеличить.

На фиг, 1 б изображен единичный импульс, сформированный в момент совпадения фаз напряжений сети и генератора, а на фиг. 1 в - единичный импульс, сформированный в° момент замыкания автоматиче- ского выключателя синхронизируемого генератора (генератора, включаемого на параллельную работу).

В момент появления первого единичного импульса (в данном случае первым ока- занся импульс, сформированный в момент совпадения фаз напряжений сети и генератора) формируют прямоугольный импульс длительностью, соответствующей величине At (как показано на фиг. 1 г)

Так как второй единичный импульс (в данном случае вторым оказался единичный импульс, сформированный в момент замыкания автоматического выключателя синхронизируемого генератора) появился в момент существования прямоугольного импульса, то генератор включается на параллельную работу при допустимой величине рассогласования фаз - фиксируют допустимое время опережения.

Рассмотрим ситуацию, когда в процессе, эксплуатации увеличилось время срабатывания автоматического выключателя или синхронизатор формирует команду позже, чем следует. В этом случае замыкание авто- матического выключателя синхронизируемого генератора произойдет в момент t2 (единичный импульс на фиг. 1 в показан пунктиром).

Одновременно с первым единичным импульсом формируют прямоугольный импульс длительностью At. Так как момент т,2 не совпадает с временем существования прямоугольного импульса, то величина рассогласования фаз напряжений сети и гене- ратора больше нормы - фиксируют недопустимую величину времени опережения синхронизатора

Так как первый единичный импульс сформирован в момент совпадения фаз напряжений сети и генератора, то следует увеличить время опережения синхронизатора.

Предположим, что сначала замкнулся автоматический выключатель синхронизируемого генератора, затем произошло совпадение фаз напряжений сети и генератора, а интервал времени между этими событиями больше заданного (А т.). Тогда в момент времени t2 будет сформирован первый единичный импульс (в данном случае первым будет единичный импульс, сформированный в момент замыкания автоматического выключателя).

Одновременно с ним формируют прямоугольный импульс длительностью At (как показано пунктиром на фиг. 1г), и так как второй единичный импульс (в данном случае вторым будет единичный импульс, сформированный в момент совпадения фаз напряжений сети и генератора) не совпадает с временем существования прямоугольного импульса, то величина рассогласования фаз напряжений сети и генератора больше нормы - фиксируют недопустимую величину времени опережения синхронизатора.

Так как первый единичный импульс сформирован в момент замыкания автоматического выключателя синхронизируемого генератора, то следует уменьшить время опережения синхронизатора.

Устройство для контроля допустимого времени опережения синхронизатора (фиг. 2) содержит датчик 1-замыкания автоматического выключателя, блок 2 формирования напряжения биений, синхронизатор 3, первую собирательную схему 4, формирователь 5 прямоугольных импульсов, второй одно- аибратор 6, первую схему 7 совпадения, первый одновибратор 8, вторую 9, третью 10 и четвертую 11 схемы совпадения, вторую 12 и третью 13 собирательные схемы, первый 14 и второй 15 триггеры, блок 16 индикации, шину 17 установки нуля и ключ 18. Выход датчика 1 замыкания автоматического выключателя соединен с первыми входа,- ми первой 7 и четвертой 11 схем совпадения и первым входом первой собирательной схемы 4. выход блока 2 формирования напряжения биений соединен с входом формирователя 5 прямоугольных импульсов, выход которого соединен с вторым входом первой собирательной схемы 4 и первыми входами второй 9 и третьей 10 схем совпадения, выход синхро- низатора.З соединен с входом второго одно- вибратора 6, выход которого соединен с третьими входами второй 9. третьей 10 и

четвертой 11 схем совпадения выход первой собирательной схемы 4 соединен с вхо дом первого одновибоэтора 8, выход которого соединен с вторыми входами третьей 10 и четвертой 11 схем совпадения, выход третьей схемы 10 совпадения соединен с первым входом второй собирательной схемы 12, выход четвертой схемы 11 совпадения соединен с первым входом третьей собира1ельной схемы 13, шина 17 установ- ки нуля соединена с входом ключа 18 выход которого соединен с вторыми входами второй и третей собирательных схем 12 и 13 выход первой схемы 7 совпадения соединен с единичным входом первого триггера 14, выход которого соединен с первым входом блока 16 индикации, инверсный выход первого триггера 14 соединен с вторым входом второй схемы 9 совпадения, выход второй схемы 9 совпадения соединен с единичным входом второго триггера 15, выход которого соединен с вторым входом блока 16 индикации, инверсный выход второго триггера 15 соединен с вторым входом парвой схемы 7 совпадения, выходы второй 12 и третьей 13 1 собирательных схем соединены с нулевыми входами первого 14 и второго 15 триггеров соответственно.

вводимые в устройство элементы, датчик замыкания автоматического выключате- ля - формирует сигнал логической единицы в случае замыкания автоматического выключателя, известный функиионзпьный элемент, используется по назначению (в качестве датчика могут использоваться, на- пример, блок-контакты автоматического выключателя или специальный индукционный датчик КВД-6), той собирательные схемы, третья и четвертая схемы совпадения, два однориЬратора - хорошо известные эле- менты, используются по назначению, блок индикации - известный функциональный блок, используемый по назначению для отражения информации на его входах (в качестве блока индикации могут быть использованы обычные светодиоды).

Устройство для контроля допустимого времени опережения синхронизатора {фиг. 2} работает следующим образом

первый и торой входы блока 2 формирования напряжения биений поступают „сигналы, пропорциональнь 8 напряжению сети и генератора, а на выходе формируется напряжение Uo, амплитуда которого про- порциональна разности фаз напряжений сети и генератора (фиг. 1а).

Это напряжение биений поступает на зход формирователя 5 прямоугольных импульсов на выходе котооого появляется

единичный импульс ки дч (|азы «лпря е ний сети и генератора сопплдут (фиг 16 момент времени tO

Единичный импульс с рь хот.8 формчро вате л я 5 прямоугольных импульсов поступает на втором вход первой собирательной схемы 4 и появляегся на ее выходе

По переднему фронту единичного им- пулоса на выходе первой собирательной схемы -4 и на выходе первого одновибратора

8формируется сигнал логической единицы длительностью At (фит 1г)

Этот сигнал поступает на вторые входы третьей 10 и четвертой 11 схем совпадения, на выходах которых присутствует сигмал логического нуля, так как на их третьих входах логический нуль

Аналогично, единичный импульс с выхода формирователя прямоугольных импульсов поступает на первые входы второй 9 и третьей 10 схем совпадения, однако на их выходах фиксирован сигнал логического нуля, так как на тоетьих входах логический нуль

После чого, как сработает синхронизатор 3 сигнал логической единицы поступит на вход второго одновибратора б и на его выходе формируется сигнал логической единицы, длительность которого много больше чем номиматьное Топер (например, длительность сигнала на выходе второго сдновиб- ратора 6 может быть выбрана в два раза большей, чем номинальное время срабатывания автоматического выкпючателя синхронизируемого генератора так как величина Д т обычно в 4-5 раз меньше чем номинальная величина tLO АИ, а изменение времени срабатывания автоматического выключателя происходит как правило,плавно и не может измениться Р ,ва раза)

Сигнал логической единицы с выхода второго одновибратора 8 поступает на третьи входы второй 9, треков 10 и четвертой 11 схем совпадения.

Допустим, что время срабатывания автоматического выключателя несколько больше, чем время опережения синхронизатора В этом случае сначала совпадут фазы напряжений сети и генератора а затем на выходе формирователя 5 прямоугольных импульсов появляется единичный импульс в момент ti фи( 16)

Этот импульс поступит на первые входы второй 9 и третьзй 10 схем совпадения Так как первый триггер 14 находится в нулевом состоянии, го на его инверсном выходе фиксирован сигнал логической единицы, который поступает на второй вход второй схемы

9сорпадекуя.

Так как синхронизатор 3 сработал, на выходе второго одновибратора 6 появляется сигнал логической единицы, который поступает на третий вход второй схемы 9 совпадения.

Поскольку на всех трех входах второй схемы 9 совпадений сигнал логической единицы, то и на ее выходе появляется сигнал ло ической единицы, который поступает на единичный вход второго триггера 15. Второй триггер 15 устанавливается в единичное состояние, на его выходе - сигнал логической единицы, а на инверсном выходе - сигнал логического нуля.

Сигнал логической единицы с выхода второго триггера 15 поступает на второй вход блока 18 индикации, на выходе которого появляется информация о том, что автоматический выключатель замкнулся позже, чем совпали фазы напряжений сети и генератора.

Сигнал логического нуля с инверсного выхода второго триггера 15 поступает на второй вход первой схемы 7 совпадения. Единичный импульс с выхода формирователя 5 прямоугольных импульсов в момент времени ti поступает на второй вход первой собирательной схемы 4 и появляется на ее выходе. При этом на выходе первого одно- вибратора 8 появляется сигнал логической единицы, длительность которого равна At (фиг 1г), и поступает на вторые входы третьей 10 и четвертой 11 схем совпадения.

Так как на всех трех входах третьей схемы 10 совпадения присутствуют сигналы логической единицы, то и на ее выходе - сигнал логической единицы, который поступает на первый вход второй собирательной схемы 12, На выходе последней появляется сигнал логической единицы и поступает ча нулевой вход первого триггера 14, он остается в нулевом состоянии.

На втором и третьем входе четвертой схемы 11 совпадения присутствует сигнал логической единицы, а на первом ее входе - логического нуля,следовательно, и на выходе - логический нуль.

Если автоматический выключатель синхронизируемого генератора замкнется с допустимой точностью (в пределах интервала Д t после момента совпадения фаз напряжений сети и генератора), то на выходе1 датчика 1 замыкания автоматического выключателя будет сформирован единичный импульс (фиг. 1в), который поступит на первый вход четвертой схемы 11 совпадения.

Так как на второй и третий входы четвертой схемы 11 совпадения уже поданы сигналы логической единицы, то и на ее выходе формируйся единичный сигнал, который поступает на первый вход третьей собирательной схемы 13

Сигнал логической единицы с выхода

третьей собирательной схемы 13 поступает на нулевой вход второго триггера 15 и устанавливает его в нулевое состояние. На выходе второго триггера 15 появляется сигнал логического нуля и поступает на второй вход

блока 16 индикации, информация об отставании в срабатывании автоматического выключателя исчезает.

Так как нтервал At очень мал (20-30 мс), то указанная информация будет представлена в виде однократного мигания соот- ветствующего элемента индикации (светодиода, сигнальной лампочки и т.д.).

Если же .автоматический выключатель синхронизируемого генератора замкнулся

позже, чем на интервал At после момента совпадения фаз напряжений сети и генератора, то сигнал логической единицы с выхода датчика 1 замыкания автоматического выключателя поступит на первый вход четвертой схемы 11 совпадения в момент, когда на выходе первого одновибратора 8, а следовательно, и втором входе четвертой схемы совпадения - логический нуль, а значит, и на выходе четвертой схемы 1 I совпадения - сигнал логического , второй триггер 15 своего единичного состояния не изменит.

Информация об отставании в срабатывании автоматического выключателя посредством блока 16 индикаци-и будет представлена.При этом необходимо увеличить время опережения синхронизатора

Если время опережения синхронизатора велико, то автоматический выключатель синхронизируемого генератора замкнется раньше, чем произойдет момент совпадения фаз напряжений сети и генератора. В этом случае после срабатывания синхронизатора 3 первым появится единичный импульс на выходе датчика 1 замыкания автоматического выключателя и поступит на первый вход первой схемы 7 совпадения.

Так как второй триггер 15 находится в нулевом состоянии, то на его инверсном выходе - сигнал логической единицы, который поступает на второй вход первой схемы 7 совпадения. На обоих входах первой схемы

7 совпадения сигнал логической единицы, значит и на ее выходе - сигнал логической единицьц который поступает на единичный вход первого триггера 14 и устанавливает его в единичное состояние.

Сигнал лснической единицы с выхода перрого триггера 14 поступает на первый вход блока 16 индикации, который пред ставляет информацию о том, чго автоматический выключатель синхронизируемое генератора замкнулся раньше, ем произошло совпадение фаз напряжений сети и генератора

На инверсном выходе первого триггера 14 появляется сигнал логической единицы и поступает на второй вход второй схемы 9 совпадения, блокируя возможность появления сигнала логической единицы на ее выходе. Единичный импульс с выхода датчика 1 замыкания автоматического выключателя поступает на первый вход первой собирательной схемы 4, на выходе которой появляется единичный импульс, и поступает на вход первого одновибратора 8

На выходе первого одновибратора 8 появляется сигнал логической единицы длительностью At и поступает на вторые входы третьей 10 и четвертой 11 схем совпадения Если в течение интервала At произойдет совпадение фаз напряжений сети и генератора, то на выходе формирователя 5 прямоугольных импульсов появится единичный импульс и поступит на первый вход третьей схемы 10 совпадения

Так как после срабатывания синхронизатора 3 на выходе второго одновибратора 6 и, следовательно, третьем входе третьей схемы Юсовпадения фиксирован сигнал логической единицы, то и на выходе третьей схемы совпадения сигнал логической единицы, который поступает на первый вход второй собирательной схемы 12.

Сигнал логической единицы с выхода второй собирательной схемы 12 поступает на нулевой вход первого триггера 14 и устанавливает его в нулевое состояние. При этом нз выходе первого триггера 14 появляется сигнал логического нуля и поступает на первый вход блока 16 индикации, информация об опережении в срабатывании автоматического выключателя исчезает.

Ьгсли же совпадения фаз напряжений сети и генератора в течение интервала At не произойдет, то единичный импульс на первый вход третьей схемы 10 совпадения поступит в момент, когда на выходе первого одновмбратора 8 и соответственно втором

входе третьей схемы 10 совпадения появится сигнал ЛОГИЧРСКОГО нуля Следовательно, на выходе третьей схемы 10 совпадения фиксирован сигнал логическою нуля

Первый триггер 14 остается в единичном состоянии Блок 16 индикации представит информацию о том, что автоматический выключатель синхронизируемою генератора замкнулся раньше чем произошло совпадение фаз напряжений сети и генератора Следовательно, в этом случае необходимо увеличить время опережения синхронизатора 3

Для приведения устройства в исходное

состояние достаючно замкнуть ключ 18. В этом случае сигнал логической единицы с шины 17 установки нуля через ключ 18 поступит на вторые входы второй 12 и третьей 13 собирательных схем на их выходах появятся сигналы логической единицы и поступят на нулевые входы первого 14 и второго 15 триггеров, которые установятся в нулевое состояние. После размыкания ключа 18 устройство вновь готово к работе

Формула изобретения

Способ контроля допустимого времени опережения синхронизатора, согласно которому контролируют сдвиг фаз между напряжениями сети и генератора, подведенными к входу синхронизатора, и в момент возникновения равенства сдвига фаз нулю формируют единичный импульс, а

также фиксируют момент замыкания автоматического выключателя синхронизируемого генератора, отличающийся тем, что, с целью упрощения, а момент замыкания автоматического выключателя формируют единичный импульс, в момент появления первого единичного имп /пьса формируют прямоугольный импуьс длительность которого выбрана равной паче/мзльно допустимой величине времени от момента

возникновения нулевого сдвига фаз между напряжениями сети и генератора до момента замькания автоматического выключателя синхронизируемого генератора, и если второй единичный импульс сформирован в течение интервала времени действия прямоугольного импульса, фиксируют допустимое время опережения

фие.1