Реле синхронизации
Авторы патента:
Изобретение относится к электротехнике. Реле синхронизации содержит измерительный преобразователь, сумматор, компаратор, исполнительный элемент и три блока усреднения и формирования разностного сигнала. В устройстве повышается точность работы, поскольку исключается влияние кратковременных сбоев частоты генератора и высокочастотных помех на работу реле, что является техническим результатом. 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве реле синхронизации генератора при его включении в сеть.
Известно устройство, содержащее последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, двоичный счетчик, дешифратор, формирователь импульсов и исполнительный элемент, выполненный в виде транзистора [1]. Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, не позволяющие использовать его в качестве реле синхронизации. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее последовательно соединенные измерительный преобразователь, первый блок дифференцирования, второй блок дифференцирования, сумматор, второй и третий входы которого соединены с выходами измерительного преобразователя и первого дифференцирующего блока, компаратор и исполнительный элемент [2]. Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая точность в условиях кратковременных сбоев в фазовом рассогласовании сигналов сети и генератора или высокочастотных помех. Техническим результатом изобретения является повышение точности. Этот технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее измерительный преобразователь, первый и второй входы которого являются входами для подключения сигнала сети и генератора и предназначенный для преобразования угла сдвига фазы между напряжением сети и напряжением генератора в постоянное напряжение, и последовательно соединенные сумматор, компаратор и исполнительный элемент, введены первый, второй и третий блоки усреднения и формирования разностного сигнала. При этом вход первого блока усреднения и формирования разностного сигнала соединен с выходом измерительного преобразователя, первый выход - с первым входом сумматора, а второй выход - с входом второго блока усреднения и формирования разностного сигнала, первый выход которого соединен со вторым входом сумматора, а второй выход - с входом третьего блока усреднения и формирования разностного сигнала, первый выход которого соединен с третьим входом сумматора. При этом каждый из первого, второго и третьего блоков усреднения и формирования разностного сигнала выполнен в виде последовательно соединенных блока вычитания, первый вход которого является входом блока усреднения и формирования разностного сигнала, сумматора и фильтра-усреднителя, выход которого является первым выходом блока усреднения и формирования разностного сигнала и соединен со вторыми входами сумматора и блока вычитания, выход которого является вторым выходом блока усреднения и формирования разностного сигнала. На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема реле синхронизации, на фиг.2 - блока усреднения и формирования разностного сигнала. Реле синхронизации (фиг.1) содержит последовательно соединенные измерительный преобразователь 1, первый блок 2 усреднения и формирования разностного сигнала, сумматор 3, компаратор 4 и исполнительный элемент 5, второй блок 6 усреднения и формирования разностного сигнала, вход которого соединен со вторым выходом первого блока 2 усреднения и формирования разностного сигнала, а выход соединен со вторым входом сумматора 3, и третий блок 7 усреднения и формирования разностного сигнала, вход которого соединен с выходом второго блока 6 усреднения и формирования разностного сигнала, а выход соединен с третьим входом сумматора 3. Первый 2, второй 6 и третий 7 блоки усреднения и формирования разностного сигнала (фиг.2) выполнены в виде последовательно соединенных блока 8 вычитания, первый вход которого является входом упомянутого блока, сумматора 9 и фильтра-усреднителя 10, выход которого является выходом упомянутого блока и соединен со вторыми входами сумматора 9 и блока 8 вычитания, выход которого является вторым выходом упомянутого блока. Исполнительный элемент 5 может быть выполнен в виде обмотки реле с соответствующими контактами, которая через усилитель и включенный на его входе элемент с изменяющимся состоянием (например, транзистор с нулевым исходным состоянием), соединена с выходом компаратора 4. Измерительный преобразователь 1 выполняет преобразование угла сдвига фазы
между напряжением сети и напряжением генератора в постоянное напряжение U и может иметь ту же конструкцию, что и в прототипе. При аналоговом выполнении блока 8 вычитания, его вход является взвешенным. В качестве фильтра-усреднителя 10 может быть использован фильтр нижних частот. При цифровой версии устройства, на выходе измерительного преобразователя 1 включается аналого-цифровой преобразователь, блоки 8 вычитания имеют взвешенный первый вход, а фильтры-усреднители 10 могут быть выполнены в виде стандартного цифрового нерекурсивного фильтра, содержащего последовательно соединенные ячейки регистра сдвига, выходы которых через соответствующие ему умножители на величину 1/к, где к - число ячеек фильтра, соединены с входом сумматора, на выходе которого формируется оценка среднего значения величин поступивших отсчетов на скользящем во времени текущем интервале усреднения. Остальные блоки устройства являются стандартными блоками электротехники. Цепи питания блоков на чертеже опущены как несущественные в рамках данной заявки. Аналогично опущены несущественные цепи синхронизации цифровых элементов при использовании цифровой версии устройства. Работает реле синхронизации следующим образом. При включении реле на выходе измерительного преобразователя 1 формируется сигнал U, величина которого пропорциональна разности фаз сигналов напряжения генератора и сети [2; с.351, рис.12. 12; с.352, рис.12. 13]. Как показано в известной литературе [2, с. 352], условием включения генератора с запаздыванием на заданную величину tоп, обеспечивающую синхронизацию генератора и сети является выполнение следующего равенства: U+(dU/dt)
tоп+(d2U/dt2)t2оп/2 = U2
, где dU/dt, d2U/dt2 - первая и вторая производные от U; U2 - значение U при разности фаз между сигналами напряжения генератора и сети, равное 2(0). Сумма, указанная в левой части этого уравнения формируется на выходе сумматора 3. Предварительно сигнал U проходит последовательно через блок 8 вычитания и сумматор 9 первого блока 2 и не изменяясь (поскольку из него вычитается и с ним суммируется один и тот же сигнал с выхода фильтра-усреднителя 10) поступает на вход фильтра-усреднителя 10, в котором сглаживаются высокочастотные помехи различной природы. Поэтому на первый вход сумматора 3 из первого блока 2 поступает свободная от высокочастотных помех оценка величины U. Кроме того, сигнал с выхода бока 8 вычитания первого блока 2 поступает на вход второго блока 6, с выхода которого на второй вход сумматора 3 поступает оценка величины dU/dt. Аналогично на выходе третьего блока 7 формируется оценка величины d2U/dt2, которая поступает на третий вход сумматора 3, результирующий сигнал с выхода которого сравнивается в компараторе с пороговым значением U2. В момент равенства на выходе компаратора 4 формируется короткий импульс с уровнем логической единицы, приводящий к срабатыванию исполнительного элемента 5. Этим самым обеспечивается синхронное подключение генератора к сети. Таким образом, в предложенном техническом решении повышается точность работы, поскольку исключается влияние кратковременных сбоев частоты генератора и высокочастотных помех на работу реле. Источники информации 1. Электротехнический справочник, в 4-х томах. Т.2: Электротехнические изделия и устройства. Под общ. ред. В.Г. Герасимова и др. - М.: Издательство МЭИ, 1998, с. 390, рис. 35.10. 2. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Высшая школа, 1991, с. 352, рис. 12.13 (прототип).Формула изобретения
Реле синхронизации, содержащее измерительный преобразователь, первый и второй входы которого являются входами для подключения сигнала сети и генератора и предназначенный для преобразования угла сдвига фазы между напряжением сети и напряжением генератора в постоянное напряжение, и последовательно соединенные сумматор, компаратор и исполнительный элемент, отличающееся тем, что введены первый, второй и третий блоки усреднения и формирования разностного сигнала, при этом вход первого блока усреднения и формирования разностного сигнала соединен с выходом измерительного преобразователя, первый выход усреднения и формирования разностного сигнала соединен с первым входом сумматора, второй выход - с входом второго блока усреднения и формирования разностного сигнала, первый выход которого соединен со вторым входом сумматора, а второй выход - с входом третьего блока усреднения и формирования разностного сигнала, первый выход которого соединен с третьим входом сумматора, при этом каждый из первого, второго и третьего блоков усреднения и формирования разностного сигнала выполнен в виде последовательно соединенных блока вычитания, первый вход которого является входом блока усреднения и формирования разностного сигнала, сумматора и фильтра-усреднителя, выход которого является первым выходом блока усреднения и формирования разностного сигнала и соединен со вторыми входами сумматора и блока вычитания, выход которого является вторым выходом блока усреднения и формирования разностного сигнала.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение
Прежний патентообладатель:ООО "Аркадия Ком"
(73) Патентообладатель:ООО "АРСЕНАЛ-БИЗНЕС"
Договор № РД0002514 зарегистрирован 03.10.2005
Извещение опубликовано: 20.12.2005 БИ: 35/2005
Похожие патенты:
Реле разности частот // 2222086
Изобретение относится к противоаварийной автоматике энергосистем, а именно к способам определения динамической устойчивости при параллельной работе эквивалентного генератора с энергосистемой и предотвращения асинхронного режима
Изобретение относится к противоаварийной автоматике энергосистем, а именно к способам автоматического предотвращения асинхронного режима путем воздействия на генераторы электростанции
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для синхронизации синхронных генераторов при подключении к сети
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при синхронизации по амплитуде подключаемых на параллельную работу (на общую нагрузку) генераторов
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при синхронизации по фазе подключаемых на параллельную работу генераторов, поскольку подключение их на общую нагрузку при наличии сдвига фаз при равенстве частот и амплитуд создает активные уравнительные токи, что в итоге приводит к нарушению качества функционирования генераторов
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при синхронизации по частоте подключаемых на параллельную работу (на общую нагрузку) генераторов
Использование: в области электротехники и может быть использовано для синхронизации синхронных генераторов с сетью. Технический результат - повышение быстродействия включения синхронного генератора в сеть с малым ударным током. Согласно способу момент включения генератора в сеть определяется в процессе его разгона под действием приводного двигателя. Возбуждение генератора выставляется таким образом, чтобы при синхронной скорости вращения напряжение генератора равнялось напряжению сети. По мере разгона генератора напряжение на якорной обмотке генератора увеличивается пропорционально скорости вращения, и непрерывно сравнивается с напряжением сети. Поскольку частоты и амплитуды напряжений генератора и сети не одинаковы, то разность мгновенных значений напряжений генератора и сети (напряжение биения) изменяется от максимального до минимального значений. Генератор включается в сеть при подходе к номинальной скорости вращения в момент, когда минимум напряжения биения становится меньше или равным 10% номинального напряжения генератора, что свидетельствует о сближении фаз напряжений генератора и сети. 1 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при синхронизации по частоте подключаемых на параллельную работу генераторов, под которой понимается подключение их на общую нагрузку. Техническим результатом является повышение точности определения рассогласования амплитуд, частот и фаз подключаемых на параллельную работу генераторов и, как следствие, снижение погрешности синхронизации данных параметров бортового сетевого напряжения за счет устранения динамической составляющей погрешности. Результат достигается тем, что устройство для синхронизации параметров подключаемых на параллельную работу генераторов содержит два устройства деления, два компаратора с исполнительным элементом на выходе, которые образуют совместно первый блок регулирования, общий вычитатель, амплитудный детектор, соединенный с выходом опорного генератора и включающий дифференциатор, вычитатель, интегратор, элемент задержки сигнала, два умножителя, блок извлечения корня и два дополнительных амплитудных детектора. 2 ил.
Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение надежности. Устройство содержит детекторы фаз напряжений генератора и сети, измерительные преобразователи напряжений сети и генератора, преобразователь сигнала датчика скорости вращения генератора и два канала управления. Каждый канал содержит микроконтроллер, интегратор, который подает питание на ключ цепи подключения генератора к сети, ключи управляющих сигналов рассогласования частоты и напряжения генератора и сети. Выходы ключей цепей подключения генератора к сети соединены последовательно, остальные - параллельно. Каждый микроконтроллер контролирует работу другого канала по последовательному интерфейсу и при обнаружении рассогласования отключает генератор от сети и перезапускает отказавший микроконтроллер, а интегратор снимает питание с ключа цепи подключения генератора к сети при отсутствии импульсного сигнала от микроконтроллера при его сбое. Устройство обеспечивает выдачу сигналов рассогласования напряжения и частоты генератора относительно сети. При допустимой скорости скольжения и напряжения генератора относительно сети устройство подключает генератор к сети в момент равенства фаз напряжений с учетом времени срабатывания цепи подключения генератора к сети. После включения генератора в сеть устройство контролирует частоту скольжения генератора относительно частоты сети и отключает генератор от сети, если частота скольжения превысит допустимой значение, предупреждая асинхронный режим работы генератора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
