Устройство синхронизации генератора с электрической сетью. Синхронизация с сетью генератора

14. Способы синхронизации генератора с сетью.

Способы синхронизаций:1) С помощью лампового синхроноскопа (на погасание или вращение света)(для генераторов малой мощности) 2) С помощью нулевого вольтметра (для генераторов малой мощности) 3) Электромагнитным синхроноскопом (для мощных генераторов) 4) Методом грубой синхронизаций(самосинхронизация)

Рассмотрим про­цесс синхронизации генераторов с применением лам­пового синхроноскопа, который состоит из трех ламп /, 2, 3, расположенных в вершинах равностороннего треугольника. При включении ламп по схеме «на погасание» момент синхронизации соответствует одновременному погасанию всех ламп.

Режим работы синхронной машины параллельно с сетью при синхронной скорости вращения называется синхронным.

Рассмотрим этот режим на примере подключенной на параллельную работу в бесконечно мощную сеть (т.е. в ней U=const, f=const) неявнополюсной машины (сопротивления якоря ra=0)

Изменение тока возбуждения синхронной машины вызовет в ней только реактивные токи или изменение реактивного тока и реактивной мощности. При E>U синхронная машина называется перевозбужденной, а при E<U – недовозбужденной. При равенстве активной мощности нулю перевозбуждаемая синхронная машина по отношению к сети эквивалентна емкости, а недовозбужденная – индуктивности.

Синхронная машина, не несущая активной нагрузки и загруженная реактивным током, называется синхронным компенсатором. Такие компенсаторы применяются для повышения коэффициента мощности и поддержания нормального уровня напряжения в сетях.

Изменение тока возбуждения не вызывает появление активной нагрузки или ее изменения. Чтобы включенная на параллельную работу машина приняла на себя активную нагрузку и работала в режиме генератора, необходимо увеличить движущий механический вращающий момент на ее валу.

Зависимость тока статора I1 от тока в обмотке возбуждения iв при неизменной активной нагруз­ке генератора выражается графи­чески U-образной кривой. U-образные кривые синхронного генератора показывают, что любой нагрузке генератора соответствует такое значение тока возбуждения iв, при котором ток статора I1 становится минималь­ным и равным только активной составляющей. Правые части кривых соответствуют перевозбужденной машине и отдаче в сеть индуктивного тока и реактивной мощности, а левые части – недовозбужденной машине и отдаче в сеть емкостного тока и потреблению реактивной мощности

15. U- образные характеристики синхронного генератора.

Ценной особенностью синхронного генератора, подключенного к электрической системе большой мощности, является возможность регулирования его реактивного тока посредством изменения тока возбуждения.

(3.1)

Если мощность синхронного генератора Р = ωрМэм и напряжение на шинах электрической системы U постоянны, то значения произведений сомножителей в (3.1) не зависят от тока возбуждения. Однако при изменении тока возбуждения изменяются значения создаваемого им потокосцепления с фазной обмоткой статора Ψ̇0 и индуктированная этим потокосцеплением в фазной обмотке ЭДС Ė0.

Из уравнения электрического состояния фазы статора следует, что это возможно только при соответствующем изменении тока İ = İа + İр в фазной обмотке, а именно - реактивной составляющей тока İр.

При токах возбуждения меньше (больше) некоторого граничного значения Iв < Iв.гр (Р) [Iв > Iв.гр(P)] ток синхронного генератора имеет емкостную IрС (индуктивную IpL) реактивную составляющую φ < 0 (φ > 0) (см. рис. 3.2). Следовательно, при недовозбуждении (перевозбуждении) реактивная мощность генератора имеет емкостный (Qc = - 3UIрL) [индуктивный (QL = 3UIpL)] характер.

Если синхронный генератор подключен к электрической системе большой мощности U = const, то его эквивалентную схему замещения можно представить в виде параллельного соединения двух источников тока: источника активной составляющей тока генератора, зависящей от вращающего момента первичного двигателя, Iа(Мвр), и источника реактивной составляющей тока генератора, зависящей от момента вращения первичного двигателя и тока возбуждения, Ip(Iв, Mвр)

Рис. 3.1

Рис 3.2

Зависимость тока статора от тока возбуждения I(Iв) при постоянном вращающем моменте первичного двигателя Мвр = const называется U-образной характеристикой синхронного генератора (рис. 3.2). При некотором малом значении тока возбуждения угол |θ| (рис. 3.1) может превысить значение π/2 и устойчивость работы синхронного генератора нарушится. Чем больше значение активной мощности синхронного генератора, тем при больших значениях тока возбуждения наступит потеря устойчивости. На рис. 3.2 граница устойчивости синхронного генератора показана штриховой линией.

Если вращающий момент первичного двигателя равен нулю (Мвр = 0), то, пренебрегая всеми видами потерь, можно считать, что ток синхронного генератора реактивный (рис. 3.2, Р = 0):

(3.2)

Ток генератора в этом случае зависит линейно от тока возбуждения. Линейность зависимости I(Iв) нарушается лишь при больших значениях тока возбуждения вследствие насыщения магнитопровода машины.

studfiles.net

DKG-727 Модуль синхронизации сети и генераторов - Cинхронизация генераторов - Контроллеры для генераторов Datakom - Контроллеры для генераторов Datakom - Контроллеры для генераторов Datakom - Продукция - Datakom

DKG-727  комплексный контроллер автоматического ввода в параллельную работу с основной сетью, для систем с несколькими генераторами работающими в режиме синхронизации, с возможностью ручного и автоматического перераспределения нагрузки между сетью и несколькими генераторными установками, работающими параллельно.

В автоматическом режиме, DKG-727 отслеживает фазные напряжения питающей сети и управляет автоматическим запуском, остановкой и распределение нагрузки между генераторными установками в случае сбоя электросети.

В случае сбоя сетевого питания DKG-727 подает сигнал на удаленный запуск системы, пока достаточное количество генераторов для питания нагрузки запустятся, синхронизируются и подключатся к шине. После того, как получен сигнал готовности ввода, DKG-727 подключает нагрузку к шине.

После того, как получен сигнал о подключении и готовности шины, прибор отслеживает внутренние защиты и внешние входы ошибок. При возникновении неисправности устройство открывает выключатели нагрузки немедленно и останавливает несколько генераторных установок автоматически, указывает на источник сбоя на ЖК-дисплее и аварийным светодиодом.

До 7 электростанции, может работать параллельно с сетью с помощью DKG-727 без необходимости дополнительных модулей. Связь между модулями производится с помощью Datalink связи.

DKG-727 устройство может передавать нагрузки между сетью и несколькими электрогенераторми 3ммя различными способами:

1. Передача с перерывами (Transfer with interruption): припереключении будет перерыв в электроснабжении на периодпередачи.

2. Без перерыва передачи (No break transfer): передача будет производиться без перерыва в электроснабжении. Устройство отправляет команду на генераторные установки для синхронизации и ждет пока  фазы сети и общей шины не выйдут в пределы лимитов для синхронизации и делает быстрый перевод нагрузки.

3. Мягкая передача (Soft transfer) будет производиться без перерыва в электроснабжении: Устройство отправляет команду на генераторные установки для синхронизации и ждет пока фазы сети и общей шины не выйдут в пределы лимитов для синхронизации и делает плавный перевода нагрузки.

DKG-727 позволяет запускать несколько генераторных установок, параллельно с сетью 2мя различными способами:

1 Снижение максимума нагрузки (Peak Lopping): Если эта функция включена, в режиме "AUTO" когда активная мощность в сети доходит до запрограммированного лимита, DKG-727 запускает несколько генераторных установок, затем когда максимальная активная мощность в сети достигнута, DKG-727 синхронизирует несколько генераторных установок с электрической сетью и дизель агрегаты питают оставшуюся активную нагрузку.

2. Экспорт электроэнергии в сеть (Power Export To Mains): Если эта функция включена в автоматическом режиме, DKG-727 запускает несколько электроагрегатов для синхронизации их с сетью, определяется мощность с программируемым коэффициентом мощности и экспортируется в сеть.

Работа установки контролируются с помощью кнопок на передней панели. TEST(тест), OFF(выкл.), AUTO(авто) и MAN(ручной) кнопки для выбора режима работы. Другие кнопки запуска и останова генератора вручную, контролировать выключатель нагрузки, сетевой выключатель, входа в режим программирования, прокрутки экрана параметров, отключение сигнализации и теста светодиодных ламп. Также все основные операции, перечисленные выше, могут быть сделаны с помощью программируемых цифровых входов. Кнопки на передней панели может быть заблокированы с помощью программируемого входа от несанкционированных вмешательств.

DKG-727 включает в себя необходимый набор цифровых таймеров, пороговых уровней конфигурации входов и выходов, операционных последовательностей и поддерживаемых типов двигателей. Несанкционированный доступ к параметрам защищен паролями 3х уровней. Все программы могут быть изменены с помощью кнопок на передней панели, и не требует внешнего блока. Изменение параметров дополнительно могут быть отключены входом блокировки.

 Неисправности условия рассматриваются в 2-х уровнях, в качестве Предупреждения и Тревоги. Измеренные значения имеют отдельные программируемые пределы предупреждения и тревоги.

                                     Синхронизация

Устройство обеспечивает синхронизацию согласно схеме на рисунке выше. Схема реализована с стандартными контроллерами и ПО, без дополнительных затрат.

 Основные функции приведены ниже:

-Простое и экономически эффективное применение

-Автоматический и ручной старт/останов, синхронизация и перенос нагрузки сети между несколькими генераторными установками.

-Работа параллельно с сетью (Снижение максимума нагрузки, экспорт электроэнергии в сеть и т.д.)

                  Программирование логических функций

DKG-727 позволяет пользователю использование программируемых логических функций. Функция может быть выбрана из списка, включающего 196 записей. OR, AND, XOR, NOT, NAND и NOR логические операции могут быть установлены, и результат может быть назначен любой из цифровой или светодиодный выход с программируемой задержкой.

                 Телеметрия и удаленное программирование

-удаленный мониторинг: полная система генератора отображается в виде мнемосхемы на экране компьютера. Измеренные значения визуализируются как открытые окна.

-Установка логотипа компании поставщика: можно закачать в блок логотип компании осуществляющей монтаж и поставку оборудования, он будет отображаться на ЖК-дисплее.

                                  MODBUS коммуникация

Дополнительный блок DKG-707-MODBUS поддерживает протокол MODBUS для связи с PLCs и систем управления зданием. Протокол MODBUS также поддерживается через GSM и PSTN модем.

www.datakom.su

Синхронизация генератора с сетью (Страница 1) — Релейная защита и автоматика генераторов, двигателей — Советы бывалого релейщика

Вопросы по схеме синхронизации генераторовВо вложении интересующие фрагменты выделены облаками:1) Для чего нужен резистор СД в цепи напряжения мольтметра и частотомера генератора2) У ключа ПАС есть режим К. Не могу понять для чего это все нужно. Из анализа схемы при установке ключа в данное положение с задержкой замыкается цепь катушки реле РПТ, которая в свою очередь отсоединяет цепи напряжения от синхроноскопа.

И еще вопрос чем отличаются друг от друга следующие режимы синхронизацииАвтоматическийПолуавтоматическийРучной

Добавлено: 2017-11-05 12:50:15

1) Для чего нужен резистор СД в цепи напряжения мольтметра и частотомера генератора

С реостатом СД вроде разобрался. На самом деле реостат СД не цепи вольтметра и частотомера а в цепи реле разности частот Р4. Подсказка во вложении На второй вопрос пока ответа не нашел.

Добавлено: 2017-11-08 10:28:36

2) У ключа ПАС есть режим К. Не могу понять для чего это все нужно. Из анализа схемы при установке ключа в данное положение с задержкой замыкается цепь катушки реле РПТ, которая в свою очередь отсоединяет цепи напряжения от синхроноскопа.

С данным вопросом вроде тоже разобрался  - это цепь опробования автосинхронизатора на синхроноскоп, для контроля своевременности подачи импульса на включение. Т.е в момент отключения от синхроноскопа цепей напряжения - стрелка на нем останавливается и по положению стрелки на синхроноскопе можно понять своевременно ли выдается команда на включение выключателя автосинхронизатором.

Вложение.png 304.9 Кб, 4 скачиваний с 2017-11-05 

Устройство синхронизации.dwg 368.58 Кб, 24 скачиваний с 2017-11-04 

Устройство синхронизации.dwg 376.93 Кб, 14 скачиваний с 2017-11-04 

www.rzia.ru

Автоматическая синхронизация генераторов

Генераторы включаются на параллельную работу с электрической сетью методом точной синхронизации или методом самосинхронизации. В первом случае необходимо выполнить условия:

и при замыкании контактов выключателя

При включении генератора методом точной синхронизации дежурный персонал подгоняет напряжение и частоту генератора к напряжению и частоте сети (системы), далее по синхроноскопу определяет условие синфазности напряжений генератора и сети (с учетом собственного времени включения выключателя) и включает выключатель генератора. При точном выполнении указанных условий синхронизации включение генератора в сетьпроисходит без толчка тока. Во избежание недопустимого включения генератора с разностью фаз или значении напряжений генератора исети предусматривается устройство блокировки от несинхронного включения. Устройство состоит изреле напряжения, размыкающего свои контакты в цепи включения выключателя при несоблюдении (с допустимыми отклонениями) условий синхронизации. Включение генератора в сеть методом точной синхронизации допускается, если напряжение генератора отличается от напряжения сети по фазе не более чем на 15° (эл. угол), по модулю - не более чем на20 %, а по частоте - не более чем на 0.1 %, или 0.05 Гц.

При автоматической точной синхронизации устройства автоматики доводят напряжение и частоту генератора до их значении в сети, улавливают момент синфазности напряжений и включают генератор в сеть.

Способ самосинхронизации генератора заключается во включении его в сеть без возбуждения (с отключенным автоматом гашения поля) при подсинхронной частоте вращения ротора с последующей подачей возбуждения; в момент включения генератора в сеть на выводах системы возбуждения должно быть напряжение, соответствующее возбуждению холостого хода генератора. Устройство автоматики воздействует на турбину, доводит частоту вращения агрегата до подсинхронной (разность частот генератора и сети не должна превышать 1 Гц, или 2%), затем включает невозбужденный генератор в сеть и подает на него возбуждение. Возникающий в первый момент включения асинхронный момент подтягивает частоту вращения генератора к подсинхронной, а по­являющийся при подаче возбуждения синхронный момент обеспечивает втягивание генератора в синхронизм. В первый момент включения гене­ратора в сеть по методу самосинхронизации наблюдается значительный бросок тока статора и резкое изменение момента на валу агрегата.

Включение генератора в сеть методом самосинхронизации требует меньше времени, чем включение методом точной синхронизации. Поэтому метод самосинхронизации рекомендуется применять при ликвидации аварий в энергосистеме, а метод точной синхронизации в нормальных условиях работы

Автоматическое регулирование возбуждения (АРВ)

АРВ осуществляется с целью поддержания напряжения на выводах генератора или у потребителей. Кроме того, АРВ повышает устойчивость параллельной работы генераторов, облегчает самозапуск двигателей и увеличивает четкость работы PЗ за счет уменьшения затухания токов КЗ.

Сущность АРВ состоит в том, что автоматический регулятор воспринимает изменение напряжения или тока и преобразует их в изменение тока возбуждения генератора.

Устройства АРВ, реагирующие на знак и величину отклонения входных параметров, называются регуляторами пропорционального действия.

Регуляторы сильного действия реагируют не только на величину, но и на скорость изменения этих параметров. Такие регуляторы более эффективны, но сложнее.

АРВ пропорционального действия в зависимости от характера их входных и выходных сигналов можно разделить на несколько видов:

- компаундироавние полным током (вх. сигнал - ток)

- компаундироавние полным током с коррекцией напряжения (вх. сигнал - ток и напряжение)

- фазовое компаундироавние с коррекцией напряжения (вх. сигнал - ток и напряжение)

- релейная форсировка (вх. сигнал - напряжение)

lektsia.com

Синхронизация генераторов и электростанций

Синхронизация генераторов успешно используется в ситуациях, когда необходимо обеспечить совместную параллельную работу двух или более генераторов. Данное решение может применяться для решения самых разнообразных задач:

• 1) Синхронизация генераторов разной мощности

Данное решение используется для обеспечения работы объекта в ночное и дневное время, когда потребляемая мощность отличается в несколько раз. Как известно, дизельные генераторы не рекомендуется использовать на долговременной нагрузке ниже 30% от номинальной мощности. Если при этом крайне важно обеспечить переход с "большого" на "малый" генератор без разрыва синусоиды, применяется принцип параллельной работы генераторов разной мощности, с кратковременной параллелью.

• 2) Синхронизация генераторов одинаковой мощности для объектов с плавающей нагрузкой

Самый сложный вид синхронизации, при котором генераторы распределяют мощности между собой поочередно включаясь в работу или выходя из нее. Используется при значительных колебаниях нагрузки, или для обеспечения запуска потребителей, имеющих большие пусковые токи.

• 3) Параллельная работа электростанций для повышения надежности энергоснабжения

Достаточно частый вариант, когда при наличии важной и критичной нагрузки несколько генераторов разделяют между собой потребляемую мощность, при этом каждый работает на нагрузке менее 100%. При остановке оного из генераторов, оставшиеся в работе автоматически распределяют между собой дополнительную нагрузку. Таким образом, живучесть данной системы намного выше, чем у одиночного источника резервного питания.

Синхронизация генераторов с сетью

Для решения специфических задач, может использоваться синхронизация генераторов с внешней сетью, как кратковременная так и постоянная. Кратковременная синхронизация электростанций с внешней сетью используется для снижения времени разрыва электропитания при переходе с основного источника (сеть) питания на резервный и обратно. Постоянная синхронизация генераторов с сетью может использоваться для различных задач - повышение надежности электропитания, повышение лимита суммарно потребляемой мощности, или сброс пиковых значений потребления (для газовых электростанций) на сеть.

Параллельная работа: что мы можем

Специалисты нашей компании готовы наладить синхронную работу любых генераторов, как уже купленных, так и только планируемых к приобретению.

Мы обеспечиваем параллель как для однотипных генераторов, так и для генераторов разных марок и\или мощностей. В особо сложных случаях мы проводим замену контрольных панелей, доукомплектацию альтернаторов или установку единой мастер-панели power manager, которая может обеспечить распределение и управление нагрузкой, для обеспечения сложной алгоритмированной параллельной работы. При вашем желании, при наладке параллельной системы, мы можем дооснастить генераторы дополнительными функциями - выносными пультами контроля, удаленным мониторингом, или же системой сложной визуализации процесса работы.

mototech.ru

Способ синхронизации возбужденного синхронного генератора с сетью

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 области электротехники и может быть использовано для синхронизации синхронных генераторов с сетью.

В современных энергосистемах на общую сеть работает целый ряд электростанций, и поэтому параллельно на общую сеть работает большое число синхронных генераторов. Благодаря этому достигается большая надежность энергоснабжения потребителей, снижение мощности аварийного и ремонтного резерва, возможность маневрирования энергоресурсами сезонного характера и другие выгоды.

При включении генераторов на параллельную работу с другими генераторами необходимо избегать чрезмерно большого толчка тока и возникновения ударных электромагнитных моментов и сил, способных вызвать повреждение генератора и другого оборудования, а также нарушить работу электрической сети или энергосистемы. Поэтому необходимо отрегулировать надлежащим образом режим работы генератора перед его включением на параллельную работу и в надлежащий момент времени включить генератор в сеть. Совокупность этих операций называется синхронизацией генератора.

В настоящее время широко известны два способа автоматической синхронизации синхронных генераторов с сетью: способ точной синхронизации и самосинхронизации. В первом случае синхронный генератор нормально возбужден. Во втором случае он включается невозбужденными, а затем за счет подаваемого нормального возбуждения втягивается в синхронизм с электрической системой нарастающим с ростом тока возбуждения синхронным моментом (самосинхронизация) [Алексеев О.П., Казанский В.Е., Козис В.Л. Автоматика электроэнергетических систем. М.: Энергоиздат, 1981, с.52-53].

Недостатками способа точной синхронизации являются сложность схемы и аппаратуры, сравнительно большое время включения генератора в сеть, невозможность использования в системах, не имеющих быстродействующего и точного регулирования частоты вращения первичного двигателя.

Недостатком способа самосинхронизации является большой ударный ток включения.

Наиболее близок к изобретению способ синхронизации возбужденной синхронной машины, состоящий в регулировании частоты вращения до получения допустимого скольжения, ожидании момента совпадения фаз и включении машины в сеть в момент совпадения фаз. При этом введены операции, обеспечивающие оптимизацию переходного процесса при установлении заданного скольжения [А.с. СССР 1043786 А, Н02J 3/40, 1983]. Этот способ принят за прототип.

Недостаток прототипа состоит в большой длительности синхронизации, поскольку эта длительность складывается из двух последовательных во времени процессов: сначала происходит точная подгонка частоты машины к частоте сети (допустимая разность частот равна 0,05-0,2 Гц, т.е. частота должна поддерживаться с точностью 0,1-0,4%) и затем ожидание совпадения фаз на этой частоте. Также недостатком является невозможность использования этого способа в системах, не имеющих быстродействующего и точного регулирования частоты вращения первичного двигателя.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение быстродействующего включения синхронного генератора на параллельную работу с сетью с малыми ударными токами без регулирования мощности (скорости) первичного двигателя в процессе разгона.

Техническим результатом является повышение быстродействия включения синхронного генератора в сеть с малым ударным током.

Указанный технический результат достигается за счет того, что 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. Затем 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, генератор включается в сеть.

Данный способ может быть осуществлен с помощью устройства автоматической синхронизации, содержащего блок преобразования напряжения сети и генератора 1 (БП 1), блок сравнения разности напряжений синхронного генератора и сети с заданной величиной 2 (БС 2) и логический блок 3 (ЛБ 3). Блок преобразования служит для получения разности напряжения генератора (uген) и сети (uсети) (напряжения биения Δu) . Блок сравнения сравнивает напряжение биения (Δu) с заданной величиной (uзад) и формирует сигнал, при получении которого логический блок формирует сигнал на включение генератора на параллельную работу с сетью. Функциональная схема устройства автоматической синхронизации представлена на фиг.1.

Описываемый способ позволяет уменьшить время синхронизации синхронного генератора с электрической сетью, а также уменьшить ударные токи и моменты в системах, не имеющих быстродействующего и точного регулирования частоты вращения первичного двигателя.

Литература

1. Алексеев О.П., Казанский В.Е., Козис В.Л. Автоматика электроэнергетических систем. М.: Энергоиздат, 1981, с.52-53.

Способ синхронизации возбужденной синхронной машины, состоящий в ожидании момента сближения фаз и включении возбужденной синхронной машины в сеть в момент сближения фаз, отличающийся тем, что момент включения генератора в сеть определяется в процессе его разгона и происходит при подходе к номинальной частоте вращения тогда, когда минимум напряжения биения становится меньше или равным 10% от номинального напряжения генератора.

www.findpatent.ru

Устройство синхронизации генератора с электрической сетью

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.

Техническое решение относится к устройствам управления генератором и схемам защиты электрических машин, в частности к устройствам синхронизации генератора, и может быть использовано на электростанциях для синхронизации генератора с сетью и его автоматического включения в сеть, а также на подстанциях для включения на параллельную работу двух систем переменного тока, с обеспечением защиты генератора от асинхронного режима работы.

Известно реле контроля синхронизма [1], содержащее две обмотки с включенными резисторами, два однополупериодных выпрямителя, соединенных со входами обмоток, балластным резистором и сглаживающим конденсатором в каждом выпрямителе. Реле обеспечивает контроль синхронизации генератора с сетью и удержание ключа включения генератора при превышении угла сдвига фаз между напряжениями генератора и сети выше установленного значения, а также при исчезновении одного из напряжений.

Недостатком аналога является низкая точность установки угла сдвига и зависимость угла от параметров компонент схемы.

Известно реле контроля синхронизма [2], содержащее три компаратора, исполнительный элемент, два RS-триггера, три формирователя импульса, три элемента ИЛИ, счетчик импульсов, элемент И, генератор тактовых импульсов, формирователь сигнала геометрической разности напряжений генератора и сети. Реле обеспечивает удержание ключа включения генератора от сети при превышении разности фаз между напряжениями генератора и сети выше установленного значения.

Недостатком аналога является сложность электрической схемы, низкая точность установки разности сдвига фаз.

В качестве прототипа выбрано устройство синхронизации генератора с электрической сетью [3]. Устройство содержит детекторы фаз напряжения генератора и электрической сети, ключи цепи подключения генератора к сети и сигналов рассогласования частот генератора и сети, таймер, микроконтроллер, соединенный с таймером, детекторами фаз и ключами. Устройство обеспечивает измерение с помощью таймера периода частоты генератора и сети, разности фаз напряжений и выдачу сигналов рассогласования частот генератора и сети. При достижении допустимой скорости скольжения, вычисленной на основании разницы частоты генератора и сети, в момент равенства фаз напряжений устройство подключает генератор к сети, с учетом времени срабатывания цепи подключения генератора к сети.

Недостатком устройства являются недостаточная надежность и сбоеустойчивость, отсутствие контроля напряжения генератора и защиты генератора от асинхронного режима работы после подключения к сети.

Задачей технического решения являются повышение надежности и сбоеустойчивости устройства, контроль напряжения генератора и его защита от асинхронного режима работы после подключения к сети.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в устройстве синхронизации генератора с электрической сетью, содержащем детекторы фаз напряжения генератора и электрической сети, ключи цепи подключения генератора к сети и сигналов рассогласования частоты генератора и сети, микроконтроллер, соединенный с датчиками фаз и ключами, в котором микроконтроллер содержит программу вычисления скорости скольжения и при достижении допустимой скорости скольжения подключает генератор к сети в момент равенства фаз напряжений с учетом времени срабатывания цепи подключения генератора к сети, предусмотрены следующие отличия: выход микроконтроллера соединен с ключом цепи подключения генератора к сети через интегратор, введены измерительные преобразователи напряжения сети и генератора, соединенные со входами микроконтроллера, введены ключи сигналов рассогласования напряжений генератора и сети, соединенные с выходами микроконтроллера, также введен резервный канал, идентичный основному, содержащий микроконтроллер, интегратор, ключи цепи подключения генератора к сети и сигналов рассогласования частоты и напряжения генератора и сети, где выходы ключей цепи подключения генератора в каналах соединены последовательно, а выходы остальных ключей - параллельно, кроме этого микроконтроллеры соединены друг с другом каналами последовательного обмена и линиями перезапуска и содержат программу, которая формирует импульсный сигнал подключения генератора к сети на входе интегратора, измеряет напряжение генератора и сети, управляет ключами сигналов рассогласования напряжения генератора и сети, разрешая подключение генератора к сети при допустимом напряжении генератора относительно напряжения сети.

Кроме того, предложенное устройство синхронизации генератора с электрической сетью отличается тем, что дополнительно введен преобразователь сигнала датчика скорости вращения генератора, а микроконтроллеры содержат программу контроля синхронности работы генератора в сети, которая контролирует частоту вращения генератора и отключает генератор от сети, если частота скольжения частоты генератора относительно частоты сети превысит допустимое значение.

Между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, а именно, резервирование каналов обеспечивает повышение надежности устройства, а также выявление сбоев в работе устройства, перезапуск позволяет восстановить работу канала, в котором произошел сбой, контроль напряжений обеспечивает отсутствие больших переходных токов в момент подключения генератора к сети, контроль частоты скольжения генератора после его подключения к сети защищает генератор от асинхронного режима работы.

Техническая сущность предлагаемого технического решения поясняется фиг. 1, содержащей структурную схему устройства, и фиг. 2, содержащей временные диаграммы напряжений с детекторов фаз напряжений генератора и сети.

Предложенное устройство синхронизации генератора с электрической сетью изображено на фиг. 1. Устройство содержит детекторы фаз 1, 2 напряжений генератора и электрической сети, измерительные преобразователи 3, 4 напряжений генератора и электрической сети, преобразователь 5 сигнала датчика скорости вращения генератора и два идентичных канала. Каждый канал содержит микроконтроллер 6 (13), интегратор 7 (14) и ключи 8 (15) подключения генератора к сети, ключи 9 (16), 10 (17), 11 (18) и 12 (19) сигналов рассогласования частоты и напряжения генератора и сети. Входы микроконтроллера 6 (13) соединены с выходами датчиков фазы 1 (2), измерительных преобразователей 3, 4 и преобразователя 5. Микроконтроллер 6 (13) соединен с ключом 8 (15) через интегратор 7 (14), другие выходы микроконтроллера непосредственно соединены с ключами 9 (16), 10 (17), 11 (18) и 12 (19). Выходы ключей 8 и 15 соединены последовательно, остальные - параллельно. Микроконтроллеры 6 и 13 связаны друг с другом двумя перекрестными каналами параллельного обмена и линиями перезапуска.

Детекторы фазы напряжения 1 и 2 обеспечивают преобразование входных напряжений генератора и сети в прямоугольные сигналы логического уровня, подаваемые на входы микроконтроллеров 6 и 13.

Измерительные преобразователи 3 и 4 обеспечивают преобразование входных напряжений генератора и сети в аналоговые сигналы, подаваемые на входы микроконтроллеров 6 и 13.

Преобразователь 5 сигнала датчика скорости вращения генератора обеспечивает преобразование частоты вращения генератора в прямоугольные сигналы логического уровня, подаваемые на входы микроконтроллеров 6 и 13.

Интегратор 7 (14) представляет собой RC цепь, которая преобразует импульсный сигнал от микроконтроллера в потенциальный сигнал включения ключа 8 (15). При нарушении работы микроконтроллера импульсный сигнал перестает формироваться и ключ размыкается.

Микроконтроллеры 6 и 13 содержат идентичную программу, которая обеспечивает контроль частоты и напряжения генератора и сети, выдает сигналы рассогласования частоты и напряжения генератора относительно сети, если их значение выше или ниже допусков относительно частоты и напряжения сети.

Программа обеспечивает подключение генератора к сети в момент равенства фаз напряжения генератора и сети, если частота скольжения частоты генератора и напряжение относительно частоты и напряжения сети находится в допустимых пределах.

Программа обеспечивает контроль частоты вращения генератора и выявляет асинхронный режим работы генератора, когда из-за разницы частот напряжений генератора и сети смещение фаз напряжений достигает 360° и происходит так называемый "проворот". Генератор отключают от сети, если период проворота становится меньше заданного временного интервала.

Проворот определяют с использованием эффекта стробоскопа (фиг. 2). В предлагаемом техническом решении сигнал генератора с частотой fг стробируют сигналом частоты сети fc. Результирующая частота сигнала проворота равна разности частот генератора и сети. Для измерения длительности периода проворота используется частота сети.

Каждый микроконтроллер контролирует работу другого с использованием канала межпроцессорного обмена. При обнаружении рассогласования в работе каналов питание с ключей цепи подключения генератора снимается и генератор отключается от сети.

Техническим результатом предложенного технического решения является повышение надежности и сбоеустойчивости работы устройства, исключение бросков тока при подключении генератора к сети, а также контроль частоты скольжения, что позволяет использовать устройство для защиты генератора от асинхронного режима работы после его подключения к сети.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР 884033.

2. Патент РФ 2224320.

3. Патент США 4249088 - прототип.

1. Устройство синхронизации генератора с электрической сетью, содержащее детекторы фаз напряжения генератора и электрической сети, ключи цепи подключения генератора к сети и сигналов рассогласования частоты генератора и сети, микроконтроллер, соединенный с датчиками фаз и ключами, в котором микроконтроллер содержит программу вычисления скорости скольжения и при достижении допустимой скорости скольжения подключает генератор к сети в момент равенства фаз напряжений, с учетом времени срабатывания цепи подключения генератора к сети, отличающееся тем, что выход микроконтроллера соединен с ключом цепи подключения генератора к сети через интегратор, введены измерительные преобразователи напряжения сети и генератора, соединенные со входами микроконтроллера, введены ключи сигналов рассогласования напряжений генератора и сети, соединенные с выходами микроконтроллера, а также введен резервный канал, идентичный основному, содержащий микроконтроллер, интегратор, ключи цепи подключения генератора к сети и сигналов рассогласования частоты и напряжения генератора и сети, где выходы ключей цепи подключения генератора в каналах соединены последовательно, а выходы остальных ключей - параллельно, кроме этого микроконтроллеры соединены друг с другом каналами последовательного обмена и линиями перезапуска и содержат программу, которая формирует импульсный сигнал подключения генератора к сети на входе интегратора, измеряет напряжения генератора и сети, управляет ключами сигналов рассогласования напряжения генератора и сети, разрешая подключение генератора к сети, если напряжение генератора находится в заданных допусках относительно напряжения сети.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введен преобразователь сигнала датчика скорости вращения генератора, соединенный с микроконтроллером, и каждого канала, а микроконтроллеры содержат программу контроля синхронности работы генератора в сети, которая контролирует частоту вращения генератора и отключает генератор от сети, если частота скольжения частоты генератора относительно частоты сети превысит допустимое значение.

www.findpatent.ru

• 
  Уаз схема электронного зажигания
• 
  Уаз схема электронного зажигания
• 
  Лебедка что это
• 
  Лебедка что это
• 
  Фургон ивеко
• 
  Фургон ивеко
• 
  Органы управления автомобиля
• 
  Органы управления автомобиля
• 
  Капитальный ремонт автомобиля
• 
  Капитальный ремонт автомобиля
• 
  Соотношение воздух топливо