Устройство для защиты двигатель-генераторной установки
Патент 991546
Авторы
Устройство для защиты двигатель-генераторной установки
Иллюстрации
Реферат
О Il И С А Н И Е <1,991546
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСТВУ
Сеюэ Советсмнх
Соцналнстнческих
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Задавлено 08.04.81 (21) 327449 7/24-07 {5) ) Я. Кл.
3 с присоединением заявки №вЂ”
Н 02 Н 7/00
Н 02 Н 7/06
Гооударстееиимй комитет
СССР (23) Приоритет—
Опубликовано 23.01.83. Бюллетень №3
Дата опубликования описания 23 0183 пю делам изобретеии» и от»рмтий
{53) УДК621 3>6. ..925(088.8}
А. Н. Баранов, В. А. Вихров, В.. Руденко, ттф. П. Фонарев т
/ ;,. ":,/ (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ДВИГАТЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНОЙ
УСТАНОВКИ т
Изобретение относится к устройствам для зашиты электрических установок переменного тока, в частности, к устройсТВВМ зашиты двигаетель-генераторных установок судовых электростанций.
Известно устройство для защиты двигатель-генераторных установок судовых электростанций (СЭС) при неисправностях первичного двигателя, содержащее измерительный блок, блок выдержки времени, исполнительный блок, блок отсечки, выходной блок и блок питания.
Входы измерительного блока подключены к трансформаторам тока и напряжения контролируемого генератора, один из выходов измерительного блока через блок выдержки времени подключен к исполнительному блоку, другой выход измерительного блока через блок отсечки подключен к второму входу исполнительного 2о блока, выход исполнительного блока подключен через выходной блок к автомати/ческому выключению контролируемого генератора I. 1 ) 2
Устройство работает на принципе сравнения фаз двух напряжений, пропорциональных току и напряжению контролируемого генератора. При параллельной работе генераторов судовой электростанции при неисправностях первичного двигателя, приводяших к понижению частоты вращения одного из них, это устройство зашиты работает в соответствии с заложенным алгоритмом и отключает неисправный генератор. В случае возникновения неисправностей в первичном двигателе или его системе управления, приводящих к повышению частоты вращения одного из них, генератор неисправного атрегата постепенно- принимает всю нагрузку на себя, генератор исправного ar регата переходит в двигательный режим и это устройство защиты отключает от сети (шин электростанции) генератор, исправного агрегата, а через некоторое время при дальнейшем увеличении частоты вращения отключается предельным вы ключателем и неисправный агрегат.
3 0916
Это приводит к ложному обесточиванию .судовой электростанции при исправном одном из генераторов и возникновению аварийной ситуации.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является уст5 ройство для зашиты двигатель-генераторной установки, содержащее задатчик номинальной частоты напряжения (измерительный трансформатор, на выходе ко1 горого частота напряжения пропорциональна синхронной скорости вращения генератора), датчик частоты напряжения генератора (дагчик скорости вращения генератора, на выходе которого частота напряжения пропорциональна частоте напряжения, вырабатываемого генератором), схему сравнения (фазовый детектор) аналого-цифровой преобразователь (схему управления.) . Вход задагчика номиналь2О ной частоты напряжения служит для подключения к шинам генератора, выходы задагчика номинальной частоты напряжения и датчика частоты напряжения генератора подключены к входам схемы
25 сравнения, выход которой подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, вход которого служит для подключения к входу автоматического выклюнателя контролируемого генератора. Усгройст во работает на принципе сравнения частозо ты (фазы) напряжения на шинах элекгрое станции (сеги) и частоты (фазы) напряжения, вырабатываемого контролируемым генератором. При параллельной работе генераторов электростанции (сети) при понижении частоты вращения первичного двигателя одного из агрегатов это устройство отключает генератор неисправного агрегата (1 j . Но при повышении частоты вращения .одного из первичных двит агелей иэ-за неисправности в его . системе регулирования скорости генераI тор неисправного агрегата постепенно примет всю нагрузку на себя, генератор исправного агрегата перейдет в двига- 45 тельный режим и устройством зашиты 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 исправном одном из генераторов и возникновению аварийной ситуации.
Целью изобретения является повыше- 55 ние надвжности защиты двигатель-генераторной установки путем исключения перехода исправного генератора в двигатель46 4 ный режим при повышении частоты вращения неисправного двигателя.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для зашиты двигательгенерагорной установки с параллельно включенными двумя или более генераторами с соответствующими первичными двигателями и аВтоматическими выключателями, содержащее задагчик номиФ нальной частоты напряжения генераторов, датчик частоты напряжения генератора, блок сравнения и аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом блока сравнения, входы которого подключены к соответствующим выходам эадатчика напряжения и датчика частоты, вход которго подключен к шинам первого генератора установки, введены два датчика активного тока, второй блок срав. нения, 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 преобразовагелю, первый выход которого подключены 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, выходы первого и второго элементов И подключены к входу управления автоматического выключателя первого генератора установки, а выходы третьего и четвертого элементов И вЂ” к входу управления авгомагического выключателя второго генератора установки.
Устройство оабогает на принципе йепрерывного, сравнения частот и токов контролируемых генераторов. Этот принцип работы устройства учитывает имеющиеся в дейсгвительносги соотношения токов и частот в СЭС при всех возможных неисправностях первичных двигателей. Например, при параллельной работе двух генераторов имеет .место следующее соотношение токов генераторов (Э f- I-о) при шеисправности у одного иэ первичных двигателей (ПД), приводящей к понижению частоты (f ) на шин ниже номинальной (Я,„) 5 9915 Эг, <+ f 4 fH при неисправности
ПД агрегата 1
3r< >3<, f < fz . при неисправности
ПД вгрегата 2, а при неиспрввности у одного иэ первич5 ных двигателей, приводяшей к повышению частоты его врвшения
Эг (Эг2, Е ) f н при неисправности
- ПД агрегвта 2
И >Эг 1 Юн при неисправности
ПД агрегата 1.
На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.
Устройство содержип два датчика 1 и 2 активного тока генератора, датчик
3 частоты напряжения генераторов, задатчик 4 номинальной частоты напряжения генераторов, два блока 5 и 8 сравнения, два аналого-цифровых преобразова.теля 7 и 8, четыре элемента И 9 — 12.
Выходы датчика 3 и задвтчика 4 . подключены к соответствуюшим входам блока 5 сравнения. Выход блока 5 подключен к входу первого аналого-цифровогс преобразователя 7. Выходы датчика 1 и 2 подключены к соответсгвуюшим входам второго блока 6 сравнения. Выход блока 6 подключен к выходу второго аналого-цифрового преобразователя 8.
Первый выход преобразователя 7 подключен к первым входам первого элемента
И 9 и третьего элемента И 11. Второй выход преобразователя 7 подключен к первым входам второго элемента И 10 и четвертого элемента И 12. Первый выход второго аналого-цифрового преобразоватети 8 подключен к вторым входам второго элемента И 10 и третьего элемента И 11, а второй выход преобразователя 8 подключен к вторым входам чет49 вертого элемента И 12 и первого элемента И 9.
В двигатель-генераторную установку
СЭС, состоящую иэ пвраллельно включеня ных двух или более генераторов 13 и 14 с соответствукяцими двигв45 телями 15 и 16 и с автоматическими выключателями 17 и 18, устройство защиты включено следующим образом.
Входы датчиков 1 и 3 подключены
56 к шинам первого генератора 13 . Вход датчика 2 — к шинам второго генератора 14. Выходы элементов И 9 и 10 подключены к входду управления авгоматйческого выключателя 17 первого генератора 13, а выходы элементов И 11 и 12 — к входу упрввления выключателя
18 генератора 14.
46 6
Устройство зашиты двигатель-генераторной установки работает следукицим образом.
При исправных первичных двигателях
15 и 16 с выходов датчиков 1 и 2 снимаются одинаковые сигналы. Эти сигналы поступают на блок 6, сравнения, где они вычитаются. При этом íà масоде блока 6 сигнал управления или отсутствует или имеет незначительную величину, которая недостаточна для срабатывания аналого-цифрового преобразователя 8. 4налогично работает и блок 5 сравнения сравнивающий сигнал с датчика 3 и за датчика 4, сигнал с выхода которых нри исправных дВигвтелях одинаковые. В результате на выходах преобразователей имеются сигналы О", поэтому нв выходах элементов И 9—
12 сигнал управления выключателями
17 и 18 отсутствует и генераторы продолжают работать.
При неисправности первичного двигателя 15 генератора 13, приводяшей к понижению частоты врвшения (неисправность в системе регулирования частоты вращения и др. ), частота напряжения на шинах СЗС понижается. При этом генератор 13 разгружается, а генератор
14 нагружается. В этом случае ток генератора 13 (Э ) будет меньше тока генератора 14 (Зг2 ) т.е. (ЭГ1 (Зг2)
Следовательно, сигнал с датчика 1 на входе бпока 6 сравнения уменыцится / а с датчика 2 увеличимся."Поэтому на выходе бпока 6 сравнения появляется сигнал разбвлвнса, которыйшоступает нв вход ана- ° лого-цифрового преобразователя 8, и в случае превышения порога срабатывания этого преобразователя на втором входе последнего появится сигнал "1», который поступает на вторые входы эпеменгов И 12 и 9 соответственно. Одновременно при снижении частоты на шинах
С3С ниже номинальной, т.е. при f (f H =
50 Гц, сигнал с датчика 3 на входе блока 5 сравнения уменьшается, а сигнал с выхода эадатчика 4 остается прежним.
В результате нв выходе блока 5 сравнения появляется сигнал раэбвланса, который ноступает на вход аналого-цифрового преобразователя 7 и на первом выходе последнего появляется сигнал 1 который посгупает на первые входы элементов И 9 и 11 соответственно.
В рез)ччьтате на двв входа элемента
И 9 поступают сигналы «1", элемент
И 9 срабатывает и с его выхода сигнал подается на вход управления ввтомвти7 Ì15 ческого выключателя 17 первого генератора 13 и последний отключается от шин СЭС, При неисправности первичного двигате- ля 15 генератора 13, приводящей к повы- > шению частоты вращения, частота на шинах СЭС повышается. При этом генератор 13 нагружается, а генератор 14 разгружается и может перейти в двигательный режим, хотя первичный двигатель gg
16 вращает генератор 14 с заданной скоростьк, В этом случае ток (Эг ) генератора 13 .,превышает ток (Эгg ) генератора 14. В результате на выходе блока 6 сравнения полярность сйгнала изме- 1 няется и на первом выходе преобразователя
8 появляется сигнал "1". Одновременно меняется полярность сигнала на выходе блока,5 сравнения и на втором выходе преобразователя 7 появляется сигнал "1", 20
С первого выхода преобразователя 8 сигнал "1" поступает на вторые входы элементов И 11 и 10 соответственно.
Со второго выхода преобразователя 7 сигнал "1 " поступает на первые входы, 25 элементов И 10 и 12. В результате на два входа элемента И 10 поступают сигналы "1". Элемент И 10 срабатывает и с его выхода сигнал поступает на вход управления автоматического выключателя 17 первого генератора 13 и последнийй отключается от шин СЭС.
Схема работает аналогично и при возникновении неисправностей у первичного двигателя 16 генератора 14. Так при понижении частоты вращения сигналы "1" появляются на двух входах элемента И 11.
С выхода элемента И 11 сигнал поступает на вход управления автоматического выключателя 18 второго генератора 14 4, 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 1 8 второго генератора 14 и последний отключается от шин CBC., Таким образом, благодаря введению
s 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 врвщвния неисправного двигателя, что повышает надежность защиты.
Ф ормула из о бретения
Устройство для защиты двигатель-генервторной установки с параллельно включенными двумя или более генераторами с соответствующими первичными двигателями и автоматическими выключателями, содержащее задвтчик 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 датчиKG частоты, вход котрроло подключен к шинам первого генератора установки, отличающееся тем, что,с целью повышения надежности зашиты, 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 соответствующим входам вторго блока сравнения, выход которого подключен к второму аналого-цифровому преобразователю, первый выход которого подключен 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 активного тока 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 вЂ” 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 N 55-7055, кл. Н 02 Н 7/00, 1980.
Составитель Т. Щеголькова
Редактор Л. Филиппова Техред О.Неце Корректор У. Пономаренкс
Заказ 158/73
Тираж 615 П одписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Лроектны, 4