Устройство для автоматической синхронизации с постоянным углом опережения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при синхронизации синхронных генераторов , например судовых, методом точной синхронизации. Целью изобретения яр гцется повышение надежности Б сетях с несимметричной нагрузкой, г тройство за счет введения в него формирователей 33, 34 модуля разности, релейных элементов 35 и 36 и элемента ИЛИ-НЕ 37 позволяет обеспечить контроль модулей напряжений В ех . Включение генератора на параллельную работу происходят при допустима по модулю величинах разности напряжений всех фаз сети и генератора. 7 ил. А т: i (Л О) № 00 00 to 14)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ .,ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А2

ÄÄSUÄÄ1628132 (51)5 Н 02 J 3/42.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTQPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННИЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CCCP (61) 1527687 (21) 4663668/07 (22) 20.03.8С1 (46) 15. 02. 91 . Бил. N 6 (7 I ) Пермский политехни ески;1 институт (72) Ю,Н.Хижняков (53) 621.316.729(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М- 1527687, кл. Н 0? Л 3/4?, 1987 ° (54) УСТРОЙСттВО ЛЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ

СИНХРОНИЗА11ИИ С ПОСтОЯНН1 1М УГЛОМ

ОПЕРЕЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано

ftpH синхронизации сННхроНННх Г ене раторов, например судовых, методом точнои .и.гхронизации, Целью изобретения является повьгление пав дежности в етях с несимметричнс и нагрузкой. .: тройство за счет введения в него формирователей 33, 34 модуля разно ти„ релейных элементов 35 и 36 и элемен"а ИЛИ-I- .F. 37 позволяе", обеспеч. гь контроль модулей напряжений всех чаз. Включение генера\ тора на паралл(л-ьную работу происходит при допустимых по модулю величинах разности напряжений всех фаз Сети и генератора. 7 ил.

16?8132

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при синхронизации синхронных генераторов, например, судовых методов точной синхронизации.

Цель изобретения — повьппение работы в сетях с несимметричной нагрузкой.

На фиг. I представлена гт руктур 10 ная схема устройства для автоматической синхронизации с постоянным углом опережения; на фиг.2 — принципиальная схема трехтактного ждущего мультивибратора; на фиг.3 — принципиальная схема реле времени; на фиг.4 — принципиальная схема одновибратора; на фиг.5 — структурная схема защиты синхронизатора от недопустимых отклонений по модули в фазах Ь и с ге- щ нератора и станции, а также векторная и временные диаграммы ее работы; на фиг.6 — векторная и временные диаграммы работы защиты синхронизатора от недопустимых фазовых сдвигов в фа- 25 эах Ъ и с генератора и станции; на фиг.7 — временные диаграммы работы синхронизатор» во время подгонки частоты по фазе а станции и генератора °

Устройство (фиг.1) содержит формирователи сигналов 1, ?, 3, 4, 5, 6, в..ходы которых включены на одноименные фазы "1, .вЬ, "с соответственно станции и генератора 7, соединенного с щинами станции с нагрузкой 8 через замыкающий линейный контактор 9. Рыход формирователя сигналов 1 соединен с входом трехтакт- 40 ного ждущего мультивибратора 10, первый выход которого соединен со вторым входом первого элемента И 11, второй выход — со вторым входом второго элемента И 12, а третий выход — 45 с первым входом третьего элемента

И 13, Выход Формирователя сигналов 2 соединен с первыми входами элементов

И 11 и 12 и через инвертор 14 с вторым входом элемента И 13. Выходы

>О элементов И 11 и 12 соединены соответственно с S-входами триггеров 15 и

1h, а выход элемента И 13 — с R-входами триггеров 15, 16, 17. К прямому выходу триггера 15 подключены вторые входы элементов И 18, 19, 20, а к ин55 версному — первые входы элементов

И 21, 22. Прямой выход триггера 16 соединен с третьими входами элементов И 19, 20, 22 и вторым входом элемента И 21, а инверсный — с первым входом элемента И 18. Выходы элементов И 21 и 18 подключены соответственно R- u S-входами триггера 23, прямой выход которого соединен с первым входом элемента И 20, а инверсный выход с первым входом элемента И 19 и вторым входом элемента И 22, выход которого через реле времени 24 подключен к 8-входу триггера 17, Инверсный выход триггера 17 соединен с четвертым входом элемента И 19. Выходы формирователей сигналов 3 и 4, 5 и 6 соответственно соединены с входами схемы ИСКЛ111ЧАМГ1ИХ ИЛИ 25 и 26. Выходы схем 25 и

26 соответственно подключены к входам одновибраторов 27 и 28. Выходы схем ИСКЛ10ЧАМЩИХ ИЛИ 25 и 26 через инверторы 29 и 30 соединены с синхровходами С триггеров 31 и 32.

Устройство содержит также формирователи модулей разности 33, 34, входы которых соединены с напряжения ми фаз "Ь" и "с" соответственно станции и генератора, а выходы соединены соответственно через релейные элементы 35, 36 с входами элемента ИЛИ-НЕ 37. Прямые выходы П-триггеров 31 и 32, выход элемента ИЛИ-НЕ

37, также прямой выход триггера 17 соединены с входами элемента И 38.

Выходы элементов И 38, 20, 19 явля— ются соответственно первым, вторым и третьим выходами устройства.

Трехтактный ждущий мультивибратор (фиг.2) состоит из трех последовательно включеннык импульсных усилителей и содержит в себе резисторы 39-44, электролитические конденсаторы 4547 и транзи< оры 48-50. Длительность выходных импульсов мультивибратора 10 определяется значением емкости электролитических конденсаторов 45-47.

Реле времени (Лиг. 3 3 состоит из резисторов 51, 52, электролитичес— кого конденсатора 53 и инвертора 54.

При плавлении на входе реле времени

24 логической единицы (+5 В) происходит заряд конденсатора по цепи +U1„ резистор 51 конденсатор 53, земля, Через время равное ЗТ, где Т вЂ” постоянная времени, срабатывает ннвертор

54. При логическом нуле на входе реле времени 24 конденсатор 53 не заряжается.

16, R) :3?. 6

h качестве триггеров 15 аступает ;омеггт> когда импульс на

23 принят т иг.ге с аз р .р . Раздельг«ыми вхо- выходе формирователя ? появляется дами. одновременно с импульсом на первом

5 выходе мультивибратора 10. При этом по единой схеме, иоказанноч на фиг.4, си.-наг с элемента !1 устанавливает куда входит одноканальньгй ждущий трн;гср 15 в единичное состояние

Г мультивибратор 5э конденсатор 56 и ((<=), i,=-0), а триггер 16 пока остаетпе реме нный е э ис то ся в нулевом. состоянии. Си",íàëû с

0 новиб ато д р р запускается вход- !ð пряг«ого выхзда триггера 15 и с инными импульсами и формирует калибра- вер;ного выхода триггера 16 фсрмиванные импульсы в расчетный длитель- руг;,т сигнал на выходе элемента И )8, нос тью. Фо ми о в а тег. м р . р ль модуля разности устанав.-гивающий триггер 23 в единичнапряжений 33 (фиг.5a) о (ф . а) СОДЕРжИт ТРаНС- НОС СОСТОЯНИЕ г ДО ЭТОГО ОН МОГ НаХОформатор 58 со вст очно в л р. включенными )g IIITüoÿ в любом состоянии ). Наступает первичными обмотками 59 и 60 на на- момент, когда импульсы на выходе форпряжение фаз "Ь соответственно стан- мирователя 2 появляются одновременно ции и генератора 7. Вторичная о м т р . я обмотка с y;-.-ульсо на втором E;E«о,та мультитрансформатора 58 соединена с вхо- ) э ви - ра гo а, и на в., од о. кмен-.а дом схемы Граца выпрямителя 61. Вы- 20 y ) 2 ф фор. т р>-còoÿ с «гн=.-, устанавливаюход выпрямителя подключен к входу щи« три.-г:-р ): з с:, инпчное с ocтояГ-схемы фильтра 62. ние.

Релейный элемент 35 (фиг.5a) реа- Т . = .1 аким об;.з =c:1 I«:- Toт «c ." ент триглизует релейную характеристику с на- 15 I . геры 3 cказ ью аютс я В ади страиваемой зоной нечувствительности 25 нггч;«ом состо ии, тригrc.р 17 в нуи может быть выполнен нап име ример, на левом состоян и, в ре. Ультате чего операционных силител у илителях с нелинеиными на выходе элемента И 20 формируетобратными связями, ся. сигнал (выход 2) для воздействия

Устройство рабо ает сле ю едующим об- на саоводвигатал«- дизел, — гс:«оратора разом. 30 в сторону уве.:иченг«я час..е ь., Иа выходах формирователей сигна- Частетз генерагора . льше частолов 1, 2 следует прямоугольные импульсы длительностью равные полови- К0 да иг пульс на вкхо;.е формироване периода нап яжений фа р ений фазы а стан- теля 2 гоявляется одновременно с имции и генератоp à (фиг.7)

Р () . при поступ- пульсом «а втором вь ..o е;1ультг«виблении прямоугольных импульсов с вы- рато а 10 П р, гp это" сиг нал выхода хода формирователя сигналов 1 на вход трехтактного ж I его ду q мультивибратора )О на его выходах форми- 15 ггока Остса «я B г«ул:E oì состояруются импульсы: сначала на пе вом первом, 4р нии. Сигналь с прямогo гьгх=да триггезатем на втором н на третьем. «„ги°, 1и- ра 6 и инверсно.-; вьг<о,а триггера 15 тельность импульсов на первом вы- +>op.гируют на вьс«оде элс» . г--.. 2) сигходе мультивибратора задает угол опе- нал, устанавливающий триггс р 23 в режения включения. Длительность им- нулево. состояние. Иаступает момент, пульса на втором выходе мультивчб- 45 когда импульс на выходе фо)тмггРова ратора 10 и выдержка времени реле 24 теля 2 появляе гся о, човр. г.егпго с имопределяют допустимую разность час- пульсом на первом выходе мультивибтот включения. Подгонка частоты уст- ратора )о, Тогда на -.,ггходе эл - IcHройства начинается при разрешенной та К )1 формг«руется OIIIнал, устанавразнести частот (5+))

) Гц между стан- gp ливающий триггс-", !5 в единнчнос социей и подключаемым генератором 7, стояние. В про жуто,с» вп между

Пусть частота генератора меньше частоты сети станции (фиг 6 ц,. г.6). Р момент ничное состояние выходе элемента И 22 формирования сигнала на третьем входы которого соединены с прямым выходе мультивибратора 10 и отсутст- выходом григгер.-: 16 и инверсными вия импульса с формирователя 2 с по- выходами триггеров 15 и 23, формнрумощью элементов 14 и 13 формир ется ется сигнал, запускающий Реле времесигнал, устанавливающий триггеры 15, ни 24. Ес пи же р зность час тот синl6 17 в нулевое состояние (",i=0,,)==) ), хрониэируемсI o гене = T -р, . и е Taíööè

16?8132 превышает допустимую для включения величину, то триггер 15 уста гавливается н единичное состояние раньше, чем срабать>вает реле времени 24. При

5 этом сигнал на выходе элемента И 22 снимается, реле времени 24 останавливается и триггер 17 не успевает переключиться, На выходе элемента И 19 (выход 3), входы которого соединены с прямыми выходами триггеров 15 и 16 и инверсными выходами триггеров 17 и

?3, формируется сигнал для воздействия на серводвигатель регулятора оборотов приводного двигателя генератора 7 н сторону уменьшения часто-.ы.

Если разность частот генератора 7 и сети станции меньше допустимой разности частот включения, то реле времени 24 срабатывает раньше, чем триг- 20 гер 15 устанавливается в единичное состоянис, и устанавливает триггер 17 в единичное состояние, инверсный ныход которого блокирует элемент И 19.

С прямого выхода триггера 17 подает- 25 ся сигнал на один иэ входов элемента

И 38, на дна других которого подается логическая единица с выходов D-триггерон 31 и 32, если асимметрия в фазах b и "с станции в допустимых ур пределах. При этом на выходе элемента И 38 (ньход I) формируется логическая единица, которая дает команду на включение линейного контактора 9 генератора 7 и подключает ег< к шинам станции.

Пусть на момент времени t перед непосредств<.нным прохождением команды на срабатывание линейного контактора 9 состояние звезд фазных напряже- 4р ний генератора и станции определяется векторной диаграммой (фиг.ба), Формирователи сигналон 3, 4, 5, 6 формируют прямоугольные импульсы, равные половине периода фазных напряжений Гсн 1тг,. > 1сб Псе (фи ° 6б)

11а выходах схем И(,КЛК1ЧА>ЩЕЕ ИЛИ 25 и

Z6 формируются прямоугольные импульсы,длительность < <>,<>,, которых сраннинаеTcB с I>oïóc èìoé Аот>, на 0-тригге- 50 рах соответственно 31 и 3?. Если

t МВ t ÎtI. то на вЫходе СОотВЕтСт

>>МТ>. < ДОП. < > нующего Г-з»иг гера формируется логическая единица и, наоборот, если то формируется логичес>5 кий нуль, 1 а момент времени t для случая, .оответствующего векторной диаграмме на выходе 0-триггера 31 <>ормируется лог><че,.кая единица, а на ныходе D-триггера 32 логический нуль (фиг.бб)> что запрещает срабатывание линейного контактора 9.

Пусть на момент времени > перед непосредственным прохождением команды на срабатывание линейного контактора 9, состояние эвезд фазных напряжений генератора и станции определяется векторной диаграммой (фиг.5б). так как сдвиги фаз н фазах станции и генератора равны нулю, то на выходе D-триг-еров 31 и 32 формируется логическая единица, что не запрещает прохождение команды с выхода триггера 17.

Однако, разности по модулям напряжений в фазах "Ь" и "с" выше допустимых пределон (фиг.5в), что вызывает появление на выходе ИТТИ-НЕ 37 логического нуля, запрещающего срабатывание линейного контактора 9. Таким образом, предлагаемая защита синхронизатора, наделенная н отпичие от других защит, свойствами оценки (прогнозирования) аварийных ситуаций связанных с искажением системы линейных и фазных напряжений на шинах станции из-за асимметрии и несинусоидальностн со стороны нагрузки, позволяет исключить ошибочнь>е нключения генератора к шинам станции и защитить станцию от дополнительных толчков тока, которые бы были возможны при отсутствии этой защиты.

УЧЕТ аСИММЕтРИЧ Н фазаХ нЬ" И > C" станции синхронизатором при определении момента подключения синхронизируемого генератора к станции позволит более надежно управлять процессом генерирования электрической энергии станцией и способствует повышению ее живучести. формула изобретения

Устройство для автоматической синхронизации с постоянным углом опережения по ант.сн. У 1527687, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы в сетях с несимметричной нагрузкой, н него введены дна формирователя модуля разности фазных напряжений, дна релейных элемента, двухнходоной элемент ИЛИ-HF. причем входы первого и второго формирователей модуля разности подключены соответгтвенн<> к зажимам для подключения на

1628132

ЬхОА

ЬЫ ХОДЫ

Vur. 2 ьход

ЬЫ ХОЯ.

Фиг 5

Ь|" x g

Фигg напряжения двух других фаз гети и генератора, выходы формирователей модулей разности подключены соответственно через первый и второй релей5

5 и-) ные элементы к входам элемента ИЛИ-НЕ, выход элемента ИЛИ-HE соединен с дополнительным входом элемента И на выходе устройства.

1628!Э?

I „И

Г60

Llr(ИСс о)

ЗЬ

Il

1628132

Ыс гд !! сс !

Lire гс

162S132!

1 " 2

I) (б

7%

1

11

И

Составитель К.<ьотина

Техред Л.олийнык

Редактор В, Ковтун

Корректор N. Кучерявая

=акаэ 345 Тираж 323 Подписное

ВЩИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101