Устройство для управления электроэнергетической системой ограниченной мощности Советский патент 1980 года по МПК H02J3/24 

f

Изобретение относится к техническим средствам управления и контроля величины нагрузки электроэнергетической системы, имеющей источники электроэнергии ограниченной мощности, в час1ности судовой, и может быть использовано для определения возможности запуска электроприводов, по мощности соизмеримых с мощностью источника электроэнергий.

Известно устройство для автоматического управления загрузкой ряда параллельно работающих трансформаторов, содержащее электромагнитное реле, снабженное несколькими, в зависимости от числа трансформаторов, катушками, каждая из которых питается током, зависимым от нагрузки отдельных трансформаторов, и воздействует на поршенек, изменяющий уровень ртути, предназначенной замлкать или размыкать ряд контактов, управляющих отдельными трансформаторами 1 .

Однако это устройство невозможно использовать при произвольной последовательности включения отдельных трансформаторов (что может иметь место в эксплуатации), поскольку

в известном устройстве неизменным расположением управляющих контактов реле задана одна определенная последовательность включения трансформаторов.

Известно также устройство управления электроэнергетической системой ограниченной мощности, содержащее задатчики граничных значений

10 характеристики мощности источников электроэнергии и датчики значений характеристик текущей мощности, блок сравнения этих мощностей, связанный -с блоком управления коммути15рующими аппаратами отдельных потребителей 2 .

Устройство позволяет автоматически контролировать и -управлять вели20чиной нагрузки в электроэнергетической системе, предохраняя тем саMJM от возникающих перегрузок как источники электроэнергии, так и линии электропередач, связывающие ис25точники электроэнергии, и потребитепей.

Кроме того, устройство автоматически поддерживает допустимую нагрузку в электроэнергетической системе, отключая при возникающих пере30

грузках источник электроэнергии или часть электропотребителей.

Однако такое устройство управления электроэнергетической cHCTeNsoU ограниченной мощности не исключает вероятности производства Beycneaiных подключений потребителя, т.е. попыток подключения потребителей с пусковой мощностью, превьпиающей имеющийся резерв мощности в энергосистеме. При таких попытках после производства операций с коммутирующими аппаратами по подключению потребителя следует сигнал на отключ;ение потребителя и производятся соответствующие операции с коммутирующими аппаратами, или срабатывают аварийно-предупредительные защиты oиcтe вa с последующими отключенияьш Возникающие при неуспешных подключениях токовые нагрузки вызывают дополнительные износ электрических мгииин и аппаратов, в первую очередь нагрев, механическую и электрическую энергию контактов электрических аппаратов, что имеет особое значение в электроэнергетических системах с электрооборудованием высокого и спользования, например в судовых электроэнергетических системах.НаКбольшие токоиле нагрузки электроо борудования имеют место в аварийных режимах и в переходных режимах, вО время пусков мощных электроприводов, что приводит к повышенному уровню электродинамических сил и нагрева токоведущих частей. Несмотря на относительную кратковременность, такие воздействия значительно снижают срок службы и представляют серьезную опасность для электрооборудования .

Цель изобретения - уменьшени€. износа электрооборудования энергетической скстема путем исключения неуспешных подключений потребителей злектроэнергии.

Поставленная цепь достигается тем, что устройство для управления электроэнергетической системой ограниченной мощности, содержащее задатчики граничных значений характерис. тики мощности источников электроэнергии и датчики- значений характеристики текущей мощности, блок сравнения этих мощностей, связанный с блоком управления коммутирующими аппаратами отдельных потребителей электроэнергии, снабжено датчиками значений характеристик пусковой мощности отдельных потребите™ лей, блок сравнения м.эщностей выполнен в виде многообмоточного трансформатора, к входным.обмоткам которого подключены эадатчики граничных значений мощности, источииков электроэнергии, датчики значений текущей мощности, а к виход1ЫМ - бЯЭК управления коммутирующм

ми аппаратами потребителей, причем в этом трансформаторе обмотка задатчиков граничных значений мощности источников электроэнергии встречно обмотке датчиков значений текущей мощности, а блок управления коммутирующими аппаратами потребителей выполнен в виде сумматора, один вход которого подключен к выходной обмотке трансформатора блока сравнения, а второй - к выходам датчиков заданных значений характеристик пусковой мощности отдельных потребителей .

Cyt MaTOp блока управления коммутирующими аппаратами потребителей может быть выполнен в виде двухобмоточного токового реле с блок-контактами для включения в цепи схем управления коммутирующими аппаратам, потребителей электроэнергии.

На фиг, 1 представлена блок-схема, а на фиг..2 - принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство управления содержит задатчики 1 граничных значений мощности источников, датчики 2 яначений текущей мощности источников, блок 3 сравнения мощностей, блок 4 датчиков заданных значений пусковой мощности, блок 5 управления коммутирующими аппаратами б и 7 потребителей, получающих питание от шин 8 через автом аты 9, источники 10 электроэнергии,. автоматы 11 фидерных источников, блок-контакты 12 / автоматов фидерных и контакты 13 и . 14 цепей управления потребителями.

На вход блока 3 от датчиков 2 поступают сигналы значений текущей мощности, а от задатчиков 1 сигналы граничных значений мощности источников. 10.

Датчиками значений текущей мощности служат трансформаторы тока,эадатчиками граничных значений мощности - активные сопротивления (резисторы) . Блок 3 выполнен в виде многообмоточного трансформатора, к обмотке 15 которого подключены задатчики граничных значений, к обмотке 16 - датчики значений текущей мощности. Обмотки 15 и 16 расположены на общем стержне трансформатора и включены встречно друг другу. В качестве блока 5 управления коммутирующими аппаратами потребителей сЛужит двухобмоточное токовое реле. В цепь обмотки реле 17 включены датчики блока 4 заданных значений характеристик пусковой мощности подключаемых потребителей 6 и 7.

Датчиками пусковой мощности подключаемых потребителей 6 и 7 служат резисторы 18 и 19, которые через контакты 13 и 14 подключены к источнику стабилизированного напряжения определенной величины, что обеспе65

чивает (при зар.ыкании состветствующих контактов) протекание через обмотку реле 17 тока, пропорционального пусковой мощности подключаекых потребителей 6 или 7.

Обмотка реле 20 через вторую группу контактов 13 и 14, через резисторы 21 и 22 подключена к обмотке 23 блока 3,

Активные-сопротивления подбираются по величине так, что сопротивления резисторов 18 и 21 и резисторов 19 и 22 соответственно равны, тогда двухобмоточное токовое реле выполняет функции элемента сравнения токов, протекающих через обмотку 17 пропорционсшьных пусковой модаости потребителя, с токами, протекакндими через обмотку 20 и пропорциональными свободной мощности в системе, а также командного реле в схемах управления коммутирующими (пусковыми) аппаратами потребителей 6 и 7.

При работе источников электроэнергии 10 на шины 8 электростанции от датчиков 2 (трансформаторов тока) на блок 3 поступает сигнал в функции тока, пропорциональный текущей мощности соответствующего источника.

Одновременно через контакты 12 фидерных автоматов 11 и соответствующего источника 10 на блок 3 поступает сигнал в функции тока, пропорциональный установленной мощности, источника.

Токи, протекая по обмоткам 15 и 16 трансформатора, создают соответственно магнитные потоки Ф;( и Ф2 . Так как обмотки 15 и 16 включены встречно, то и магнитные потоки направлены встречно, при этом магнитный поток Ф может быть меньшим или равным потоку -R, , так как расходуемая мощность источника не может превышать его установленной мощности. В результате сложения потоков Ф;, и -РЗ по магнитопроводу трансформатора замыкается остаточный магнитный потокФз наводит в обмотке 23 ЭДС, пропорциональную оставшейся в системе свободной мощности.

Сигнс1л в функции тока, пропорциональный свободной мощности системы, от р.бмотки 23 через аналоги датчиков заданных пусковой мощности - резисторы 21 н 22 соответствующего потребителя 6 или 7, поступает на обмотку 20 двухобмоточного токового реле. На вторую обмотку 17 двухобмоточного токового реле от датчиков заданных значений пусковой мощности отдельных потребителей поступает сигнал в функции тока, пропорциональный пусковой мощности подключаемого потребителя 6 или 7,

Так как величины сопротивлений резисторов 18 и 21 и 19 и 22 соответственно равны, то ток в обмотке 20 двухобмоточного токового реле определяется соответственно ЭДС,наводимой в обмотке 23, а в обмотке 17 напряжением соответствующего датJ чика пусковой мощности подключаемого потребителя. Если .свободная оставшаяся мощность в системе больше пусковой мощности соответствующего потребителя, то ЭДС наводи-Q мая в обмотке трансформатора 23, больше напряжения на датчике заданных значений пусковой мощности.

Поэтому ток в цепи обмотки 20 больше, чем в цепи обмотки 21, и, следовательно, якорь.реле притягивается к магнитрпроводу обмотки 20, срабатывают блок-контакты реле и, тем самым, выдаетсясигнал в схему управления коммутирующего аппарата соответствующего потребителя, разраиающий запуск контролируемого потребителя 6 или 7. Если напряжение датчика заданных значений пусковой мощности больше ЭДС на обмотке 23, то якорь реле притягивается к магнитопроводу обмотки 17 и выдаются сигналы на запрет запуска потребителей 6 и 7 и информацию о дефиците мощности в системе.

Питание блоков 1 и 4 может осуQ ществляться от шин 8 непосредственно или через преобразователи напряжения .

подготовке к запуску потребителей 6 и 7 в их схеме управления замыкаются контакты 13 и 14, которые относятся к блоку 4 и 3.

Устройство может ейлть выполнено для любого количества источников электроэнергии и контролируекых потребителей. Для этого необходимо, 0 чтобы в блоке 1 количество-задатчиков граничных мощности источников соответствовало количеству источников, а в блоке 3 и 4 количество сопротивлений датчиков заданных значений мощности соответствовало количеству контролируемых потребителей. ,

Таким образом, с помощью устройства постоянно и автоматически вел дется контроль наличия свободной мощности в системе, а перед запуском соответствующего потребителя резерв свободной мовщости сравнивается с величиной пусковой мощности и в случае преобладания резерва мощности над величиной пусковой мощности устройством выдается сигнал, обеспечивающий успешное подключение потребителя, чем достигается уменьшение износа частей электрооборудования и увеличение срока его службы.

Формула изобретения

1. Устройство для управления 5 электроэнергетической системой ограничейной мощности, содержащее задатчики граничных значений характеристики мощности источников электроэнергии и датчики значений характеристики текущей мощности, блок сравнения этих мощностей, связанный с блоком управления коммутирующи1 Ф1 аппаратами отдельных потребителей, отличающееся тем, что, с целью уменьшения износа электрооборудования системы путем исключения неуспешных подключений потребителей, оно снабжено датчиками эа;данных значений характеристик пусковой мощности отдельных потребителей, блок сравнения мощностей выполнен в виде Гчшогообмоточного трансформатора, к входным обмоткам которого подключены задатчикй граничных значений мощности источников электроэнергии, датчики значений текущей мощности, а к выходной блок управления коммутирующими аппаратами потребителей, причем в этом трансформаторе обмотка задатчиков граничных значений мощности источников электроэнергии подключена встречно обмотке датчиков значений текущей мощности, а блок управления коммутирующими аппаратами потребителей выполнен в виде сумматора, . один вход которого подключен к вы5 ходной обг-ютке трансформатора блока сравнения, а второй - к выходам датчиков заданных значений характеристик пусковой мощности отдельнах потребителей.

О2, Устройство по п. 1, отличаю щ е. е с я тем, что сумматор выполнен в виде двухобмоточного токового реле с блок-контактами включения в цепи схем управления

5 коммутирующими аппаратами потребителей электроэнергии,.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 32021, кл, Н 02 J 3/46, 1933.

2,Беркович М.А. и Семенов В.А. Основы автоматики энергосистем, М., Энергия, 1968, с, 410-418.

В схвм{/ управление потрвбитипяпи элв троэнер2ии

ФагЛ