Устройство для защиты двигатель-генераторной установки Советский патент 1983 года по МПК H02H7/00 H02H7/06 

1

Изобретение относится к устройствам для защиты электрических установок переменного тока, в частности, к устройствам защиты двигаетель-генераторных установок судовых электростанций.

Известно устройство для защиты двигатель-генераторных установок судовых электростанций (СЭС) при неисправностях первичного двигателя, содержащее измерительный блок, блок вьадержки вре- ю мени, исполнительный блок, блок отсечки, выходной блок и блок питания.

Входы измерительного блока подключены к трансформаторам тока и напряжения контролируемого генератора, один is из выходов измерительного блока через блок выдержки времени подключен к исполнительному блоку, другой выход измерительного блока через блок отсечки подключён к второму входу исполнительного 20 блока, выход исполнительного блока подключен через выходной блок к автоматическому выключению контролируемого генератора 1

Устройство работает на принципе сравнения фаз двух напряжений, пропорциональных току и напряжению контролируе-. мого генератора. При параллельной работе генераторов судовой электростанции при неисправностях первичного двигателя, приводящих к понижению частоты вращения одного из них, это устройство ; защиты работает в соответствии с заложенным алгоритмом и отключает неисправный генератор. В случае возникновения неисправностей в первичном двигателе или его системе управления, приводящих к повьппениго частоты вращения одного из них, генератор неисправного агрегата постепенна принимает всю нагрузку на себя, генератор исправного агрегата переходит в двигательный режим и это устройство защиты отключает огг сети (шин электростанции) генератор х исправного агрегата, а через некоторое время при дальнейшем увеличении частоты вращения отключается предельным ъы тслючатенем и неисправный агрегат. Зто приводит к ложному обесточиванию судовой эпектросташига при исправном одном из генераторов и возникновению аварийной ситуации. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для зашиты двигатель-генератор ной установки , содержащее задатчик номинальной частоты напряжения (измерительный трансформатор, на выходе которого частота напряжения пропорциональна синхронной скорости вращения генератора), датчик частоты напряжения генератора (датчик скорости вращения генератора, на выходе которого частота напряжения пропорциональна частоте напряжения, вырабатываемого генератором), схему сравнения (фазовый детектор) ана лого-цифровой преобразователь (схему управления.). Вход зад-атчика номинальной частоты напряжения служит для подключения к щинам генератора, выходы задатчика номинальной частоты напряжения и датчика частоты напряжения генератора подключены к вхрдам схемы сравнения, выход которой подключен к Выходу аналого-цифрового преобразователя, вход которого служит для подключения к входу автоматического выклюяате- ля контролируемого генератора. Устройст во работает на принципе сравнения часто ты (фазы) напряжения на щинах электро станцки (сети) и частоты (фазы) напряжения, вырабатьгоаемого контролируемым генератором. При параллельной работе генераторов электростанции (сети) при понижении частоты вращения первичного двигателя одного из агрегатов это устройство отключает генератор неисправного агрегата f 1 3 .Но при повьпиении частоты вращения .одного из первичных двигателей иэ-за неисправности в его системе регулирования скорости генератор неисправного агрегата постепенно примет всю нагрузку на себя, генератор исправного агрегата перейдет в двигательный режим и устройством защиты отключения от сети (шин электростан,ции), а через :некоторое время при дальнейшем увеличении частоты вращения отключится предельным выключателем и неисправный агрегат, что приведет к обесточиванию электростанции при исправ ном одном из генераторов и возникновению аварийной ситуации. Целью изобретения является повьпиёние надежности защиты двигатель-генера торной установки путем исключения пере хода исправного генератора в двигатель964 ный режим при повышении частоты врашения неисправного двигателя. Поставленная -цель достигается тем, что в устройство для зашиты двигательгенераторной установки с параллельно включенными двумя или более генераторами с соответствующими первичными двигателями и автоматическими выключателями, содержащеезадатчик номинальной (частоты напряжения генераторов, датчик частоты напряжения генератора, блок сравнения и аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом блока сравнения, входы которого подключены к соответствуюшим выходам задатчика напряжения и датчика частоты, вход которго подключен к пганам первого .генератора установки, введены два датчика активного тока, второй блок сравнения, второй аналого-цифровой преобразователь и четыре элемента И, при этом входы первого и второго датчиков активного тока подключены к шинам первого и второго генераторов установки соответственно, а выходы этих датчиков подключены к соответствующим входам второго блока сравнения, выход которого подключен к второму аналого-цифровому преобразователю, первый выход которо.го подключены к вторьш входам второго и третьего элементов И, а второй выход - к вторым входам четвертого и первого элементов И, первый выход первого анаЛО.ГО-ЦИФРОВОГО преобразователя подключен к первым входам первого и третьего элементов И, а второй его выход - к первым Екодам второго и четвертого элементов И соответственно, выходы первого и второго элементов И подключены к входу управления автоматического выключателя первого генератора установки, а выходы третьего и четвертого элементов И - к входу управления, автоматическо.го выключателя второго генератора установки. Устройство паботает на принципе непрерывного |Сравнения частот и токов контролируемых; генераторов. Этот принцип работы устройства учитывает имек щиеся в действительности соотношения токов и частот в СЭС при всех возможных неисправностях первичных двигателей, йапример, при параллельной работе двух генераторов имеет .место следутошее соотношение Токов .генераторов ( О р , rz Р неисправности у одного из первичных двигателей (ПД), приводящей к понижению частоты ( f ) на щиjj - ниже номинальной ( ) при неисправности ПД агрегата 1 н при неисправности ПД агрегата 2, а при неисправности у одного из первичных двигателей, привод$ш1ей к повьпаению частоты его вращения при неисправности ПД агрегата 2 Of- Р неисправности ПД агрегата 1. На чертеже приведена функдионешьная схема предлагаемого устройства. Устройство содержшг два датчика 1 и 2 активного тока генератора, датчик 3 частоты напряжения генераторов, задатчик 4 номинальной частоты напряжения генераторов, два блока 5 и 6 сравнения, два аналого-цифровых преобразов теля 7 и 8, четыре элемента И 9 - 12 Выходы датчика 3 и задатчика 4 . подключены к соответствукнцим входам блока 5 сравнения. Выход блока 5 поД ключен к входу первого аналого-пифрово преобразователя 7. Выходы датчика 1 и 2 подключены к соответствующим вхо дам второго блока 6 сравнения. Выход блока 6 подключен к выходу второго аналого-цифрового преобразователя 8. Первый выход преобразователя 7 подклю чен к первым входам первого элемента И 9 и третьего элемента И 11. Второй выход преобразователя 7 подключен к первым входам второго элемента И 1О и четвертого элемента М 12. Первый вых второго аналого-цифрового преобразователя 8 подключен к вторым входам второго элемента И 1Q и третьего элемента И 11, а второй выход преофазоват ля 8 подключен к вторым входам четвертого элемента И 12 и первого элемента И 9. В двигатель-генераторную установку СЭС, состоящую из параллельно включен ных двух или более генераторов :13 и 14 с соответствующими двига телями 15 и 16 и с автоматическими выключателями 17 и 18, устройство защиты включено следующим образом. Входы датчиков 1 и 3 подключены к щинам первого генератора 13. Вход датчика 2 - к щинам второго генератора 14. Выходы элементов И 9 и 10 по ключены к входду управления автоматического выключателя 17 первого генератора 13, а выходы элементов И 11 и 12 - к входу управления выключателя 18 генератора 14. 9 ё 6 Устройство защиты двигатель-генераторной установки работает следующим образом. При исправных первичных двигателях 15 и 16 с выходов датчиков 1 и 2 снимаются одинаковые сигналы. Зти си1 налы поступают на блок 6, сравнения, где они вычичгактгся При этом на выходе блока 6 сигнал управления или отсутствует или имеет незначительную величин, которая недостаточна для срабатывания аналого-цифрово1о преобразователя 8. Аналогично работает и блок 5 сравнения сравнивающий сигнал с датчика 3 и заДатчика 4, сигнал с выхода которых при тгасправных двигателях одинаковые. В результате на выходах преобразователей имеются сигналы О, поэтому на выходах элементов И 9 12 сигнал управления выключателями 17 и 18 отсутствует и генераторы продолжают работать. При неисправности первичного двигателя 15 генератора 13, приводящей к понижению частоты вращения (неисправность- в системе регулирования частоты вращения и др. ), частота напряжения на щинах СЭС понижается. При этом генератор 13 разгружается, а генератор 14 нагружается. В этом случае ток генератора 13 (3() будет меньще тока генератора 14 ( ;)р2 ) т-е. ( п Следовательно, сигнал с датчика 1 на входе блока 6 сравнения уменьщится / а с датчика 2 увеличиаюя.Поэтому на выходе блока 6 сравнения появляется сигнал разбаланса, которыйшоступает на вход аналого-цифрового преобразователя 8, и в случае превышения порога срабатывания этого преобразователя на втором входе последнего появится сигнал 1, который поступает на вторые входы элементов И 12 и 9 соответственно. Одновременно при снижении частсхгы на шинах СЭС ниже номинальной, т.е. при f j 50 Гц, сигнал с датчика 3 на входе блока 5 сравнения уменьщается, а сигнал с выхода задатчика 4 остается прежним. В результате на выходе блока 5 сравнения появляется сигнал разбаланса, который поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 7 и на первом выходе последнего появляется сигнал 1, который поступает на первые входы элементов И 9 и 11 соответственно. В результате на два входа элемента И 9 поступают сигналы 1, элемент И 9 срабатывает и с его выхода сигнал подается на вход управления автоматического выключатЕвяя 17 первого генератора 13 и последний отключается от шин СЭС.. При неисправности первичного двигате ля 15 генератора 13, приводящей к новы шению частоты вращения, частота на . шинах СЭС повьпиается. При этом генератор 13 нагружается, а генератор 14 разгружается и может перейти в двигательный режим, хотя первичный двигател 16 вращает генератор 14 с заданной CKOpocTbJq. В этом случае ток (Jp-l) ® нератора 13 .превышает ток ( г2 ) тб нератора 14, В результате на выходе |блока 6 сравнения полярность сигнала изм ряется и на первом выходе преобразовател 8 появляется сигнал 1. Одновременно меняется полярность сигнала на выходе блока. 5 сравнения и на втором выходе преобразователя 7 появляется сигнал 1 С первого выхода преобразователя 8 сигнал 1 поступает на вторые входы элементов И 11 и Ю соответственно. Со второго выхода преобразователя 7 сигнал 1 поступает на первые входы элементов И 10 и 12. В результате на два входа элемента И 10 поступают сигналы 1. Элемент И 1О срабатывает и с его выхода сигнал поступает на вход управления автоматического выклк чателя 17 первого генератора 13 и последний отключается от шин СЭС. Схема работает аналогично и при воз никновении неисправностей у первичного двигателя 16 генератора 14. Так при понижении частоты вращения сигналы появляются на двух входах элемента И 1 С выхода элемента И 11 сигнал поступа ет на вход управления автоматического выключателя 18 второго генератора 14 и последний отключается от шин СЭС, при повышении частоты вращения сигнала 1 появляются на двух входах элемента И 12. С выхода элемента И 12 сигнал поступает на вход управления автоматического выключателя 18 второг генератора 14 и последний отключается от шин СЭС. . Таким образом, благодаря введению в устройство двух датчиков активного тока, второго блока сравнения, второго аналого-цифрового преобразователя и четырех элементов И с соответствующими связями, обеспечивается непрерывное сравнение токов и частот контролируемой установки, исключающее переход исправного генератора в двигательный режим при повышении частоты вращвеия неисправного двигателя, что повьпиает надежность защиты. Формула изобретения Устройство для защиты двигатель-генераторной установки с параллельно включенными двумя или более генераторами с соответствующими первичными двигателями и автоматическими выключателями, содержащее задатчик номинальной частоты напряжения генератора, датчик частоты напряжения генератора, блок сравнения и аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом блока сравнения, входы блока сравнения подключены к соответствующим выходам задатчика напряжения и датчика частоты, вход котррого подключен к шинам первого генератора Установки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности защиты, в него введены два датчика активного тока, второй блок сравнения, второй аналого-цифровой преобразователь и четыре элемента И, при этом выходы датчиков тока подключены к соответствукнщим входам вгорго блока сравнения, выход которого подключен к второму аналого-цифровому преобразователю, первый выход которогоподключен к вторым входам второго и третьего элементов И, а второй выход - к вторым входам четвертого и первого элементов И, первый выход первого аналого-цифрового преобразователя подключен к первым входам первого и третьего элементов И, а второй его выход к первым входам второго и четвертого элементов И соответственно, входы первого и второго датчиков активноготока подключены к шинам первого и второго генераторов соответственно, выходы первого и второго элементов И подключены к входу управления автоматического выключателя первого генератора, а выходы третьего и четвертого элементов И - к входу управле ния автоматического выключателя второго генератора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Константинов В. Н. Системы и устройства автоматизации судовых электроэнергетических установок. Л., Судостроение, 1972, с. 277-285. 2,Патент Японии № 55-7055, кл. Н 02 Н 7/00, 1980.