Устройство для включения синхронного генератора на параллельную работу Советский патент 1980 года по МПК H02J3/42 

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВКЛЮЧЕНИЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА НА ПАРАЛЛЕЛЬНУЮ РАБОТУ Изобретение относится к электротехник в частности к области автоматической син хронизации судовых синхронных генераторов при их включении на параллельную р боту. Известно устройство аля включения на параллельную работу методом грубой синхронизации синхронных генераторов, основанное на выделении напряжения биений, контроля разности частот и синхрониза ции с последующей подгонкой частоты для .уравнивания частот синхрон1гзируем|ых генераторов, содержащее блок выходных сигналов и напряжения питания, блок контроля разности частот, блок контроля синхронизации и блок подгонки частоты . Недостатком этого устройства являот ся чрезмерная сложность и большое количество активных элементов, снижающие его надежность, особенно при эксплуатации в судовых условиях. Известно также устройство для включения на параллельную работу метопом грубой синхронизации синхронных голораторов. основанное на срав гении частоты дизельгенератора с частотой судовой сети и включении гоне ратора В судовую сеть через реактор при достижёиии раоности частот определенного значения, содержащее исполнительный элемент в виде реле разности частот (РРЧ) и систему вспомогательных реле 2.J . Недостатком этого устройства является возможность ВБГдачи ложного сигнала при превышении текущим значением найряжения огибающей, биений заданного порога срабатывания при перво,м включении, а также низкая надежность и сложность конст рукции благодаря значительному количеств ву вспомогательных реЛо. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для включения синхронного генератора на параллельную работу, содержащее выпрямители с входа ми для включения на разность напряжений подключаемого и работающего генераторов и исполнительный элемент выполненн1,)й в виде блока срав73нения, к одному из входов которого через фильтр Нижних частот подклю 1еп выход огь ного из Быпря 1ителей 3J . В этом устройстве для получения постоянного времени опережения использованы сложные каналы получения производных кроме того, имеется блок запрета по разности частот, что так же усложняет устройств5в цепом. Цель изобретения - упрощение устрой- ства достигнута в результате того; устройство для включения синхронного генератора на параллельную работу, содержащее выпрямители с входами для включения на разность напряжений подключаемого и работающего генераторов и испол. нательный элемент, выполненный в виде блока сравнения, к одному из входов которого через фильтр Н1ШНИХ частот подклю чен выход одного из выпрямителей, снабжено интегратором, вк;люченным между вы ходом второго выпрямителя и вторым входом блока сравнения. На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства грубой синхронизапии; на биг. 2 - функцибйалыше зависимости -f(t) на выходе фильтра нижних частот и интегратора.. Устройство содержит выпрямители 1 и 2, фильтры нижних частот 3, интегратор 4 исполнит ельнь1й элемент 5, выполненный в виде блока сравнения и управляющий эле ментом, осуществляющим непосредственно включение генератора на параллельную работу Входные выпрямителей 1 и 2 подключены к шинам генераторов, а выход выпрямителя 1 через фильтр нижних частот 3 соединен с одним аходом блока сра нения (испапнительного элемента) 5, а вы ход выпрямителя 2 через интегратор 4 по соединен ко второму входу блока сравнения (исполнительного элемента) 5. Выход же блока сравнения (исполнител ного элемента) 5 соединен со входом вкл чателя (на фиг. 1 не показан). При параллельной работе синхронных Генераторов угол между векторами напряжёйй генераторов изменяется во времеiatH соскоростью, определяемой скольжением.-Мгновенные значения напряжения при этом йзме шются по. зшсону , и,,- u)i, сi) Uj и Ug. - амплитудные значения напряжений пер вого и второго геHepaTopOBjUJ. и UJ g - угловые скорости вращения первого и рторого генераторо 7:.4 Мгновенное значение суммарного напряения (напряжения биений) определяется ак ,lna)it ,ии). (2.) Если напряжения сравниваемых частот aBiibJ, то есть/ и,. ..J ., д , соответственно максиmaxмальное и минимальное значение нанряжения огибающей амплитудных значений, биений. ыражение для мгновенных значений напряения биений в этом случае можно прептйвить как -t.) U 2Uco& а - . ри этбм текущее напряжение огибающей мплитудных значений биений запишется и.аи сх)5 t. а и COS. 5. С. е1эиод напряжения огибающей биений равен т ая- 1 w . Харшстер изменения напряжения на выходе фильтра нижнихчастот 3 и интегратора 4 показан на фиг. 2, причем кривая Г характеризует изменение огибающей напряжения бибний на выходе фильтра нижних частот 3,. а кривая Я - на выходе интегратора 4. На участке iptg происходит разряд накопительных элементов (емкостей), а на участке .tg-l, их заряд. Рассмотрим вначале изменение напряжения на выходе интегратора 4. На участке i.-tg, разряд емкости происходит по закону . -t- . , : Cs где А - амплитуда н.апряжения огибающей биений. Постоянная времени разряда интегратора 4 (т ) выбирается из условия значительного превышения постойнной времениразряда фильтра нижних частот 3 ( Разложим показательную функцию в ряд. Так как постоянная времени разряда выбирается периода напряжений биений, то можно ограничиться двумя первыми членами ряда. Тогда зависимость напряжения на выxorte интегратора 4 можно считать примерно линейной. Она запишется так .y-,. На участке емкость интегратора 4 заряжается.. Постоянная времени заряда t-j мала по сравнению с периодом напряжения биений. Поэтому можно считать, что U ( t ) в это время растет по тому же закону, что и напряжение на входе интегратора 4 Поэтому напряжение на участке tg.-l будет выглядеть следующим образом р Таким образом, для интегратора 4 напряжение на выходе можно записать как (А. fi-J( пРиА. и Ш pu J ( S А ,t Tipwi. wait. 2Для фильтра нижйих частот .3 постоянная времени заряда выбирается такой, что бы напряжение на выходе фильтра нижних частот повторяло текущую огибающую напряжения биений. Аналогично выбирается величинй постоянной времени разряда филь ра нижних частот 3 то есть напряжение на Ызгходе фильтра нижних частот 3 запишется как W A,,(9) Другими словами фильтр нижних частот 3 служит для очистки огибающей напряжения биений от частоты несущей, а выпрямитель 1 и фильтр 3 фактически играют при определенной частоте биений роль пикового детектора. Для решения поставленной задачи необходимо сравнить напряжения на выходе фильтра нижних частот 3 и интегратора 4 в процессе разряда их накопи-гельных элементов; разность напряжений на выходе фильтра нижних частот 3 и интегратора 4 в моменты заряда их наколительйь1х эле-. ментов, например , конденсаторов, равна нулю. Исходя из этого можно записать: л. А.,mu.t и„uo; где о и - напряжение порога срабатывания исполнительного элемента. , Решая это уравнение относительно i, можно получить время опережения включения либо, если решать это уравнение пр заданном времени опережения включения, MOJKHO определить необходимую величину порога срабать1вания. 7 47 Если частота биений напряжений генераторов больше допустигуюйг то напряж ение на выходе фильтра нижних частот 3 во время разряда накопительного элемента (например, емкости) из-за априорно установленных (заданных) постоянных времени разряда будет отставать от огибающей биений, соответствующей более низкой частоте, причем это отставание (и увеличение напряжения на выходе фильтра нижних частот- 3) будет более, резким, чем увеличение напряжения на выходе интегратора 4 из-за меньшей постоянной времени фильтра 3 по сравнен то с интегратором 4 в течение времени разряда. Это приводит к том у, что при недопустимом увелйченшГ разности частот генераторов разность напряжений на выходе фильтра 3 и интегратора 4 будет меньше порога срабатывания исполнительного элемента, и включения reiiepaTopOB на параллельную работу не произойдет. Этим осуществляется верхняя граница включепия пО частоте биений. Если частота биений меньше расчетной, то угол опережения включения несколько увеличивается , однако это вполне допустимо, так как при этом разность напряжений Up достигается при абсолютно меньших значениях напряжения () огибающей биений и момент включения генератора близок к режиму холостого хода. Работа устройства происходит следующим образом. Напряжение биений генераторов через выпрямители 1 и 2 поступает на входы фильтра нижн:их частот 3 и интегратора 4 соответственно, имеющих разные постоянные времени f . Напряжение с выхода фильтра нижних частот 3 и с выхода интегратора 4 поступает на соответствующие входы блока сравнения 5, где осуществляется нахождение их разности. В тот момент, когда текущая разность мгновенных значений указанных напряжений достигает величины, равной и, на выходе блока сравнения 5 появигся сигнал, который вызовет срабатывание элемента включения, осуществлшощего включение генераторов на параллелы1 то работу. Задавая порог срабатывания исполнительного элемента (величины напряжения на выходе блока сравнения 5, вызывающего срабатывание элемента включения), получают необходимое время опережения (фиг.2) Технико-экономический эффект предложенного устройства заключается в повышении надежности при эксплуатации, а также большом упрощеиии и удешевлении конструкции. Ф о р м у л а и бретения Устройство для включения синхронного генератора на параллельную работу, содержащее аынрямителн с 1«одлми для Ежлючения на разность напряжений подключаемого и {работающего генераторов н исполнительгкый элемент, выполненный в виде блока срявиения, к одному из входов которого ф1Ш;т{э|шжнихчастот поШлЙчен вьнход одного из В1.1прямит©лей, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью упрощекия, оно снабжено интегратором, включен7387 ным между выходом второго выпрямнте.Ш и вторым входом блока сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Мещанинов П. А. Автоматизация су Дош.гх электроэнергетических систем. Л., Судостроение, 197О, с. 268-270. 2.Мещанинов П. А. Автоматизация суйовых электроэнергетических систем. Л., Судостроение, 1970, с. 267-268. 3. Авторское свидетельство СССР № 488282, кл. Н О2 U 3/42, 1972.

0 „ 0

-U

Tf

I . n Hh-t

I I i

i-rJ HhCpU9. /

X

1

N

s

Ы

X

/

« Й

Q.