Автоматическая система управления электроэнергетической системой Советский патент 1979 года по МПК H02J13/00 

I

Изобретение относится а автоматическим системам управления .электроэнергетическими Системами,(ЭЭС), состсящнми из нескольких электростанций (ЭС), особенно к системам управления судовыми. ЭЭС.

Известна автоматическая ciiCTeftsa управления

состоящая из нескольких

содержащая пульт управлер.ия, комплеК функцгюиальных устройств автсьштяки в .каждой ЭС, состоящий , iianpHMCp, ИЗ устройств.автоматической синхронизации., автоматического рас1феде..активнь.х нагрузок, автоматического.ввода резервного источника электроэнерг н, автоматического отщпочения второстепойных потребителей-при перегрузках,.автоматического .запуска и-оста новки источников, электроэн.ергни,. и управляющее логическое-устройство, осуществляющее пер.евод ЭЭС в-любое требуемое комтлутационное состояние в необходимойтехнологической последовательност.и, вход Кото.рого соединен с выходом пульта управленш, а {гыходы - с комплексами функцнональиых устройств автоматйкн Г.

Недостатком этой системы является необходимость выбора и задания оператором требуемого -режима работы ЭЭС при изменени1 нагрузки или .технического состояния (исправности) iiCTOMtjHKpa электроэнергии н KOMMXs UHOriMOH ап па ратуры ЭЭС. Выбор ре жима работьРЭЗС if соответствующе го ему коммутаниоиного состояния ЭЭС производится оператором на основе его интуиции и опыта в ряде случаев не йбеспечпвает оптнмизацпи режима по критериям экономичности работы источников электроэнергии, а также технического состойния источников электроэнергии и коммутационной аппаратуры. Особенно затруднен выбор оптимального режима работы.ЭЭС, имеющих в своем составе четыре и более источников электроэнергии. Кроме тбгй, в аварийных условиях ошибочное решение оператора может привести к полному обесточивакию судовой ЭЭС и, как

следствие, к невозможности использования технических средств- И сре.цств обеспечения судна..

Целью изобретения является повышение надежности и экономичности системы в работе.

Это достигается тем, что предложенная автоматическая система снабжена логической машиной, состоящей из блока управления, блока формнрОБаннн сигналов загрузKi истпчми.ков члектроэ ергИИ и заптчзсти свяэеГ между с)С, блока формнрованин сигналов iteHcnpaBHOCTH элементов ЭЭС, блока фо|)мирпвй11ия сигналов коммутационного состояния 33)С, блока питания, блока тактов работы логической М(шины, блоков анализа аварийных ситуац ГЙ, количество которых соответствует числу ЭС, блоков анализа нор-мальных ситуаций, количество которых соответствует числу ЭС, блока заииси сигналов загрузки источкиков электроэвергин и занятости- связей между ЭС, блока зЬписи выходных сигналов логической машины. При этом входы блока управления соединены с выходами пульта управления, блока формироцаиий сигналов загрузки источников электроэнергии и занятости связей между ЭС, блока формирования сигналов неисправности элементов ЭЭС, блока формирования сигналов 1эммутациоиного состояния ЭЭС и блока записп- выходиых сигналов логичесKoCs машины. Вв)од блока управления соединен со входом бйоКа питания, связаннего с блокомтактов ряботы логической маицшы, блоками анализа аварийных ситуаций, блоками анализа нормальных ситуаций, блоком, записи сигналов загрузки и нсточникой.элект. роэнергии.и занятости ,,связей между; ЭС. и .блоком записи выходных сигналовлогической машин-ы. Входы . блока формирования сигналов загрузки источников электроэнергии и занятости связей между ЭС соединены с выходами пульта управления и 11енями обратной связи; определяющими сосряние ЭС,а выходы соединены со входами блоков анализа айарийных ситуаци, и блокоЬ анализа нормальных ситуаций. Входы блока формирования сигналов н исправност элементов ЭЭС соединены с,выходами пульта управления, управляющег логического устройства и с цепями обратной связи, определяюилими состояние ЭС, а выходы его соединены со входами блоков анализа айарийных ситуаций .и блоков анализа нормальных ситуаций. Вйоды блока формирования сигналов коммутационного состояния ЭЭС соединены с цепями обратной связи, определя-: ющими состояние ЭС, а- выходы его соединены со входами анализа .аварийных ситуаций н блоков анализа нормальных ситуаций. Входы блоков анализа аварийных ситуаций и блоков анализа нормальных ситуаций соединены с. выходам и блока тактов рабсУ -ы логической машины и выходами блока записи сигналов загрузки источников .электроэнергии и занятости связей между электростанциями,, а выходы их соединены со входатми блока записи загрузки источниKOtt электроэнергии н занятости связей «ежду ЭС н входами блока записи выходных сигналовлогической машины. Выходы блока записи выходнУх .снгиалоз логической машины соединены со входами управляющего логического устройствами пульта управления. Мп С) показана cTpv)(Tvp|i;ic( схема редлолсснкой антоматнчоско; системы упавленнп вместе с объектом vi.pdu.iietiHH .ЭЭС. На чертеже показанм а ггомптичосиая ситема унравлеиня 1, нуль управлегшя 2, беснечиваюн|,ий возможность вмен.ательства онератора в работу системы управления и отображения информации о состоянии ЭЭС и самой системы унраилеиии, логическая машина 3, обеспечивающая пз основанни входящей в нее информации выбор оптимального режима работы ЭЭС н выдачу сигналов на реализацию выбранного оптимального режима работы ЭЭС, блок управления 4, обеспечивающий выдачу сигнала на включение логической машины в случае изменени5 состоя П1я ЭЭС (нагрузки электростанций, технического состояния источников элсктроз1 ергии нлн коммутационной апиарлтуры), блок 5 формирования сигналов загрузк источников электроэнергии, обеспечивающий выдачу в двоичном коде сигналов 6 предполагав емой и текуш.ей , загрузках .электростанций. Блок 6 формиро1зания снгиалов неисправности элементов ЭЭС обеспечивает выдачу сигналов о неисправности элементов ЭЭС (источников электроэнергии п коммутзц)шнной аппаратуры), блок 7 фсрм1 |) коммутационного состояния ЭЭС обеспечивает выдачу сигналов о текущем коммутацио гном состоянии ЭЭС, блок, питания 8 - включение питания на блоки Э-12 и 13 и отключение пптання с этих б.чоков пос. завершения Выборг, режима работы ЭЭС. Блок 9 тактов работы логической машины 9 обеспечивает выдачу тактовыя сигна.тов, задающих определенную очередность работы блоков аварийных и нормалыгых ситуаций, блоки 10 аизлиза аварийных ситуаций, количество которых соответствует кол честву ЭС, обеспечивают о.ысканпе режима работы ЭЭС, лпквйДйрукь щего аварийную ситуацию. .Блоки 11 анализа нормальных сктуа1.,пП; кг.личество коTjipHx соответствует колнчесгп.у- ЭС, обеспечивают определекце оптп;г;;1.:ил1ого режима работы ЭЭС при Hopiv;a..bHbiA ситуациях па ЭС. Блок 12 записи выходных спгпалоз фикспрует сигналы о иыбрапиог, рокиме работы . ЭЭС, выдает их Е управляющее логическое устройство 15 п иуЛьт управления 2 для отображения информации о аыбраипом j)e: жиме. Бл;ак 13. sanncii сигналов загрузки HCTOUiHJvOB электроэ.чергнн и запятостя связей иожду ЭС фиксирует сигиасЗЫ о загруз е .чсточников электрознерпг. и 1 алнчин свя.зей между ЭС после каясдого такта работы логической машины. УпраБЛЯющее лотческое устройство 13 о6еспеч1 зает реализацию выбранного логической машпной режима работь ЭЭС путем выдачи кокаишшк сигналов управления Б 1 ео6хад1 мой временной последовательности. Комплексы 15 функциональных устройств автоматики, ка;шчгстЕо которых соответствует числу ЭС,- обеспечпвзют автоматическую сиигСропггзи Ж, airmматическое распределение актнвяыл sarpy; зок между параллельно ргпЗотаюпигмк игточикками электроэирргнн, автоматической вгюд резервных источников злектрозмерИИ, автоматическое отключение второстепенных потребителей при перегрузкля, автомятическ ш запуск и остаповку источпиков электроэнергии. -Электроэнергетическая система 16 является объектом управлепия и состоит из п электростанций 17..

На входы пульта управления 2 д.ля нпформацни оператора поступают следующие сигналы: котимутациопного состояния ЭЭС, загрузки рзботаюи1,их генераторов, неисправности элемеитов ЭЭС из ЭС 17; выбранного режима работы ЭЭС из блока 12 записи выходных сигналов логической машины 3; неисправности элемеитов ЭЭС, проявившейся в процессе отработки режима, из управ.ляющего логич.еского устрсйства 13.

На входы блока управления 4 поступают следующие сигналы: выбранного режк: та работы ЭЭС из блока 12; текущей загрузи работающих генераторов, требуемот загрузки ЭЭС и занятости связей между ЭС из блока формирования Сигналов загрузки исTO4ii.;iKOB элвктроэнсргии н занятости св.зен между ЭС 5; ненсг.равности элементов ЭЭС на б.лока 6 формирования сигналов неисгфавностей; коммутацнонного состояния ЭЭС из блока 7 формирования сигналов коммута.шюиного состояния.

На о.ходы блока 5 формирования сигналов загрузки источников электрознергин и занятости связей ме/вду ЭС поступают следующие сигяалы: текущей загрузки работающих генераторов и коммутацнонного. соCTOHHiiH авто.5атнческнх вьис тючателен перемычек между ЭС из электростаниий 17; требуеьшй загрузки ЗЭС из пульта управления 2 {задается оператором).

На вход блока фор,П рования сигналов комг.1утаи оиного состояния ЭЭС 7 поступают С 5ГНаЛЫ о KCMl iyTa U OiЛIO S СОСТОЯЯНК

из электростанций 17.

В блок питания 8 подается сигнал о необходнмост,пк7 ючення в работу логической NsamsWH из блока унравленгга 4.. Блок питания 8 обеспечивает нитаннем блоки 9-13 и -выдает сигнал-на выработку тактовых импульсов Б блок 9 тактов работы логнческой машины.

На входы блока 10 анализа аварийных ситуаций и анализа нормальных ситуаций 11 поступают сигналы: текущей загрузки работающих генераторов, требуемой Загрузкн ЭЭС.и занятости между ЭС из блока 5; не справностн элементов ЭЭС нз блока 6; коммутационного состояния ЭЭС из блока-7; загрузки генераторов гл занятости связей между ЭС , из блока 13 записи снгналов загрузки источников электроэнергии и занятости связей между ЭС (формируются иос-ле каждого этапа работы логнческой маши-,

НЫ); ТЛКТО -:Ь ИМПу.ЛЬСОП для ПОСЛЯЛОПЗТ ЛЬ

иого включения в работу блокпг И) н ti из блока Э.

На входы блока 12 записи выходных сигналов ..lorHHCc. машшнл и блока 13 5 записи сигналов загрузки источников электрознсртии ( занятости связей между ЭС поступают е){гналы о выбранном каждой ЭС и связей ее с другими ЭС 1:з блоков 10 я 11.

На вход блак.-i 14 Постуггают сигналы: о выбранного логической машинрй режима работы ЭЭС нз.блока 12; коммутационного состояния ЭЭС нз электростанций 17.

, На входы комплексов функциояаль.вых устройств автоматики 15 поступают в определенной временной последовательности снг-- налы из блока 14..

fia входь; нсг олньтель 1Ы.х элеме1гтов ЭС 17 поступают сигналы из комплексов устройств 15, обеспечивающие выполнение выбранного логической машиной режима работы i ЭЭС.

На входы блока 6 формирования снгналов неисправностей поступают сигнйлы: кенсправности элементов ЭЭС из электростанций 17; неисправности элемеитов ЭЭС, проявившейся в процессе.отработки режима из , устройства (.4.

Работа системы автоматического управления рассматривается для случая выхода из строя HCTOMintKa электрознергин (аваряйная ситуация) и случая снижения Harpj sKH e ЭЭС (нормальная свтуания).

По сигналу аварийного состяния .. нал неиспраБности источника эле1;троэиергни), ноступающего с ЭС 17, где располо- жен неиспраБНый HCTOHIHIK .электроэнергии, блок 6выдает сигнал в блок 4 и в блек 10, соответствующий электростанции, на/которой ненсарзвеп источник электроэнерпН. Блок управления 4 выдает сигнал на включение блока П(тзпия 8, который подает напряжен1 е-питания на блоки 9-13 и выдает s в блок 9- сигнал на запуск генератора тактовых сигь{алов определенной длительности, поступающих в блоки 10 поочеред Ю с первого по П-Ы.Й. При этом включается в работу тот блок 10, на который поданы тактовый сигнал з блока 9 п снгнал о неис правности ксточиика электроэнергии из блока 6. Работающий блок 10 рекуррентным способом отыскпваег оптимальный режим работьг ЭЭС с обхода нещнрарлюго a источияка электроэнергии на основании сиг 1алов о aarpysse ИСТОЧНИКОЕ электроэнергии, п,ри5годящий из блока 5, и сигналов о комMYTamsoHHOM состоянии ЭЭС, приходящих нз. блока 7.. .

ОтыскиЕание режима работы ЭЭС, лнк видирующего аЕарЕ1Йную ситуац ;ю, з блоке 1C прс:- сходит путем просмотра загрузки нсточккксв электрсзнерги . .:оммутащюнно; го состояния ее автоматически ; вы&чючате cn :; iBTf)Ma гич ч:кил rUiUi.iirr:::) г ей с л|) Эс;.

Просмотр ведется поошреяио. ЭС. cocejj. с ЭС, в которой еисправный ис1оч П к электроэпорсип.

В результате росмпт)( на . пя актов отыскгшзется такая ЭС, на когЛ м ожно сйздать режим рабоп) и cnyri; ее ЭС. имеющей не 1€Прав ;ь Й источипи элокгоэмергии, позволупощие обеспечить э.ле1пт).нергией потребителей этих -ЭС, песмгггря а отключение неисправного нсточи ка з 1екгоэнергии. Сигналы, характеризуюгцие этот режим и эти связи, поступают нз работя)щего на .aaiiHOM такте блока 10 в 6ло1-;и 2 и 14, При этом на следугош,их тактах работы логической маоипп; вьЮор режннов работы остальных ЭС и их связей между собой ведется с учетом сигналов. зм(1)пкспроваинкй блоком 14.

После гфохожденпя всех такгоа заботь логической мащниы в блоке 12 4 ксируетс;1 нвйдеЕ1НЫЙ реж).л работы ЗЭС ; вь-щаютск сигналы в ycTjTbftcTBo 13, пульт управлання 2 и блок 4/,. .

Блок 4 выдает сигнал иа отключение блока пгпаиия 8 и прекрагцеиня рабогы логической, машины. Устройство 13 вырабатывает командные сигналы управления, поступающие в комплексы 5 в опре.деЛе) BpeMei-SHQji последовательност) для реализации выбранного режима работы Э)С.

В процессе отработки режима работы ЭЭС устройство 14, 3 случае neBi nojiKeHM в ЭЭС какого-либо командного сигнала уиравленпя (иа-зз пеисправпост элемента ЭЭС), прекращает выдачу командных сигналов и выдает сигнал о неиспраспости элемента ЭЭС в блек б, которь Й выдает сигнал в блок 4 ка включение логической машины. в указанном порядке. Логическая маил-пш вырабатывает новый режим работы ЭЭС с учетом кенсправностп. этсзо э.лемента.

Рассмотрим случай работы системы при нормальной cKtyaiuiH в ЭЭС, На5 ример, нагрузка ЭЭС сн 35злась до такото урезан. что ее можно обеспечить толькх частью работаюолг х источников, злектроэя-грпп.

По сигналам обратной связн с ЭЭС о загрузке источников электроэвергки: 5 формирует спгиал об мзыеле ии нагрузки поступающий в блок 4, который включает в работу логическую вазгокну. Блок 4 выдав; сигнал на включение питакня 8, подающий напряжение питания на-. 9-13 и выдаетв блок 9 спгаал и.: -запуск генератора тактовых CHrsja io определеипой длительности, поступаозцих в блоки 10, И поочередно е первого ио . Блоки 10 не включаются в рйбсяу, так тк U них не «шсгупают сигналы из блока 5, Блок 11, на который подан тактоокй сигнал, вклкгчается в работу п ведет потуск оптимального режима соответствующей ему ЭС на оеэшзанни сигналов коммутадпопиогп :.-:Tu:: i;it;:, и;м л(;: п :х 3 блока 7 и Chi Iii.ioii загрузки HCT04i(iKOi :)лсктроэнер П; J uiHIifiUI Н(Л1СПТ, i i рН ХОДЯ ЩИ л НЗ ь. П случае аличпя на этой ЭС. гакого загрузки 1 сточн1- 1 ов з,1&ктродиерЧ;;;, при КтЧ)рОМ ИМССТСЯ IU)3MO KHOCTb ОТг:;;к1Ч(ч;п части из них пли отключения всех м пл п-лючсния 1К)Т|)сбитс-;к:й этой ЭС к исT04;niiia4 3.iCKT ;o3i cprii i других ЭС.

U |;рзу;1ыате выраба1Ч11Еа1Отсн си ч-1алы оч|имяльиогО рс)1-сима работь |)ассматрнваеMufi ЭС.. Снгпалы, apaKTejifKnaoiiUic этот , остуг1ают из работа О|цего чя даннон такте блока И в блоки 12 н 13. При ггсм пз следующих тактах работы логяческои катины гыбог режимов работы остальных ЭС и их связей между собой ведется t учетом сигналов, зафиксированных блоков 13,

После прохождения всех тактов работы ,;|огической магиниь п блоке 12 фи с;фуется найденный режим работы ЭЭС и выдаются сигналы Б устройство 14, нульт управле ;нп 2 и блок 4.

Да,лее система работает так же, как это ofiiicaHo в случае ситуации на

Тзким образом, предложенная система И гк матическн вырабатывает оптимальный режим работы ЭЭС при разл1 чнь х виеня- их 03Myui.aroi4. факторах.

Авт-оматпческая cfiCTerisa унравления электрОЭиергеткческой систерлой. состоявши из еско.ль(нх электроста щий, содержащая лульт уг;рав,, комплекс функциональных устройств автонатнкн в каждой злектростанн.нн, состонцнй каждый, нанример. нз устройств автоматической синхронизации, яптоматнчеекого рнспределеиия активных на грузок. аито:.,атпческого ввода резервного источника электроэнергии, автоматического отк.лючення гпоро.степеНных нотреб - те.1ей при перегрузке,.-аатоматического-запуска н остановки источнико) эле трОэнергии, и уп-ранл5(К1щее логическое Устройство, осуществляющее перевод электроэнергетической сиc-1-O.ib- в любое.-1-ребуем.ое комиутащшпное спстоячке 3 необходилюй технологической 1юследова ельности, вход которого соеди-. пен с шйходом пульта управления, а выходы --- с комплексами функциональных )йств автолштики, отличающаяся: тем, что, г ценило гшпышемия надежности н зкснсмнчиостй .электроэнергетической в.работе система сиабженя лоп ческой машиной, состояИ1ей из блока угзравления, блока формнрова ия си -налоЕ загрузки источников электро-, энергии -н занятрстн связей ме5кду злектрост;. пи;пми, блока формирования с Г Тзлов . еисЕравности.элемеитоБ электроэнергетичес кой системы; блока формирования сигиалов