Устройство для определения и ликвидации предотказных состояний синхронной машины

Устройство для определения и ликвидации предотказных состояний синхронной машины относится к противоаварийной автоматике энергосистем и может быть использовано, например, в автоматике ликвидации асинхронного режима.

Предлагается использовать устройство для определения и ликвидации предотказных состояний синхронной машины, содержащее блок преобразования внутренней ЭДС и блок преобразования напряжения статора синхронной машины, блок выявления и фиксации нахождения угла между векторами напряжения и внутренней ЭДС машины в заданных интервалах, блок контроля направления активной мощности, управляющий микроконтроллер, силовой драйвер, инвертор с широтно-импульсной модуляцией, ионисторный модуль, зарядное устройство, блок питания микроконтроллера, трансформатор, сеть, потребители, дизель-генераторный агрегат, генераторный автомат. Полезная модель разработана с целью снижения времени провалов амплитуды напряжения электрической сети, расширения сферы применения устройства. 3 ил.

Полезная модель относится к противоаварийной автоматике энергосистем и может быть использовано, например, в автоматике ликвидации асинхронного режима.

Известно устройство управления дизель - генераторным агрегатом [1], блок - схема которого представлена на фиг.1, содержащее Устройство управления дизель-генераторным агрегатом (ДГА) 1 содержит размещаемые в ДГА аналоговые датчики: датчик 2 параметров напряжения генератора ДГА, датчик 3 давления масла в картере двигателя ДГА, дискретный датчик 4 давления масла в картере двигателя ДГА и дискретный датчик 5 срабатывания автоматического выключателя генератора ДГА. Двигатель ДГА имеет стартер 12, а также устройство 13 управления подачей топлива к двигателю. Устройство управления ДГА содержит также контроллер 6, монитор 7, блок 8 звуковой сигнализации и блок 9 световой индикации. Первый вход контроллера 6 соединен с внешней сетью электропитания. Выход аналогового датчика 2 напряжения соединен со вторым входом контроллера 6, выход аналогового датчика 3 соединен с третьим входом контроллера 6. Выход дискретного датчика 4 давления масла в картере двигателя ДГА соединен с четвертым входом контроллера 6, выход дискретного датчика 5 срабатывания автоматического выключателя ДГА соединен с пятым входом контроллера 6. Выходы контроллера соединены: первый - со входом стартера 12 двигателя ДГА, второй - со входом устройства 13 управления подачей топлива к двигателю ДГА, третий - со входом монитора 7, четвертый - со входом блока 8 звуковой сигнализации, пятый - со входом блока 9 световой индикации. Устройство управления ДГА содержит также размещенные в ДГА аналоговый датчик 14 температуры охлаждающей жидкости двигателя ДГА. дискретный датчик 15 температуры охлаждающей жидкости двигателя ДГА, дискретный датчик 16 уровня охлаждающей жидкости двигателя ДГА, аналоговый датчик 17 уровня топлива в топливном баке двигателя ДГА и дискретный датчик 18 уровня топлива в топливном баке двигателя ДГА. Выход аналогового датчика 14 температуры охлаждающей жидкости двигателя ДГА соединен с шестым входом контроллера 6, выход дискретного датчика 15 температуры охлаждающей жидкости двигателя ДГА соединен с седьмым входом контроллера 6. Выход дискретного датчика 16 уровня охлаждающей жидкости двигателя ДГА соединен с восьмым входом контроллера 6, выход аналогового датчика 17 уровня топлива в топливном баке двигателя ДГА соединен с девятым входом контроллера 6. а выход дискретного датчика 18 уровня топлива в топливном баке двигателя ДГА соединен с десятым входом контроллера 6.

Недостатком указанного устройства является

1. Отключение или разгрузка ДГ при возникновении асинхронного режима.

2. Вероятность при динамических возмущениях теряется синхронизм ДГА с сетью

Наиболее близким к изобретению является способ защиты синхронной машины от асинхронного режима [2], блок-схема устройства защиты, реализующего данный способ представлена на фиг. 2.

Устройство защиты синхронной машины от асинхронного режима содержит блок преобразования 1 внутренней ЭДС и блок преобразования 2 напряжения статора синхронной машины, блок 3 выявления и фиксации нахождения угла между векторами напряжения и внутренней ЭДС машины в заданных интервалах, подключенный к выходам блоков 1 и 2, блок 4 контроля направления активной мощности, логический блок 5, определяющий необходимые воздействия в зависимости от направления активной мощности в заданных интервалах контролируемого угла, и исполнительные органы 6.

Недостатком этого устройства является нарушение бесперебойной подачи электрической энергии, сложность операции ресинхронизации и синхронизации параллельно работающих ДГА. Указанные недостатки обусловлены отключением ДГА и потребителей от сети.

Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение устойчивости параллельно работающих ДГА, обеспечение бесперебойной подачи электрической энергии.

Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство для определения и ликвидации предотказных состояний синхронной машины, содержащее блок преобразования внутренней электродвижущей силы и блок преобразования напряжения статора синхронной машины, формирующие сигнал о положении внутренней электродвижущей силы и напряжение статора синхронной машины в импульсы, поступающие в блок выявления и фиксации нахождения угла между векторами напряжения и внутренней электродвижущей силы, отличающееся тем, что содержит управляющий микроконтроллер, совмещенный с блоком питания микроконтроллера, контактирующий с блоком выявления и фиксации нахождения угла между векторами напряжения и внутренней электродвижущей силы и блоком контроля направления активной мощности и воздействующий на силовой драйвер, взаимодействующим с инвертором с широтно-импульсной модуляцией, совмещенным с зарядным устройством и ионисторным модулем, подключенным через трансформатор к сети.

На фиг. 3 представлена блок-схема предлагаемого устройства для определения и ликвидации предотказных состояний синхронной машины.

Устройство содержит: блок преобразования 1 внутренней ЭДС и блок преобразования 2 напряжения статора синхронной машины, блок 3 выявления и фиксации нахождения угла между векторами напряжения и внутренней ЭДС машины в заданных интервалах, подключенный к выходам блоков 1 и 2, блок 4 контроля направления активной мощности, управляющий микроконтроллер 5, силовой драйвер 6, инвертор с широтно-импульсной модуляцией 7, ионисторный модуль 8, зарядное устройство 9, блок питания микроконтроллера 10, трансформатор 11, сеть 12, потребители 13, ДГА 14, генераторный автомат 15.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал о положении внутренней ЭДС и напряжение статора синхронной машины преобразуется соответственно блоками 1 и 2 в импульсы и подается в блок 3 выявления и фиксации нахождения контролируемого угла в заданных интервалах. Блок 4 контролирует направление активной мощности.

При нормальном режиме ионисторный модуль 8 находится в заряженном состоянии от сети 12, его зарядка производится через зарядное устройство 9 и при этом модуль 8 является импульсным потребителем, сигнал на блоке 3 выявления и фиксации нахождения угла между векторами напряжения и внутренней ЭДС машины в заданных интервалах отсутствует, ДГА 14 через генераторный автомат 15 работает на сеть 12. При возникновении асинхронного режима угол между векторами ЭДС и напряжения увеличивается и превышает допустимое значение угла, блок 3 выявления и фиксации нахождения угла между векторами напряжения и внутренней ЭДС машины в заданных интервалах и блок 4 контроля направления активной мощности подают сигнал о наличии асинхронного режима на управляющий микроконтроллер 5, питающийся от блока питания микроконтроллера 10. Далее с управляющего микроконтроллера 5 поступает сигнал на силовой драйвер 6, который подключает ионисторный модуль 8, через контакты инвертора с широтно-импульсной модуляцией 7 и трансформатор 11 к сети 12,в результате чего угол между векторами ЭДС и напряжения уменьшается, ДГА 14 возвращается в нормальный режим работы, при этом сохраняется бесперебойная подача электрической энергии к потребителям 13.

Таким образом, использование предлагаемого устройства обеспечивает, по сравнению с применяемыми в настоящее время, следующие преимущества:

- повышение надежности работы электростанции в связи с возможностью исключения провалов напряжения;

- уменьшение длительности амплитуды бросков напряжения при переключении режимов холостого хода в нагрузку и наоборот;

- обеспечение бесперебойной подачи электрической энергии;

- исключает ресинхронизацию параллельно работающих генераторов;

- исключает сложную операцию повторной синхронизации параллельно работающих генераторов в случае возникновения асинхронного режима работы.

Область применения:

Предлагаемое техническое решение может быть исполнено на судах рыбопромыслового флота и электростанциях, эксплуатирующихся в режиме резкого изменения нагрузки со стороны потребителя, как в большую так и в меньшую сторону.

Устройство для определения и ликвидации предотказных состояний синхронной машины, содержащее блок преобразования внутренней электродвижущей силы и блок преобразования напряжения статора синхронной машины, формирующие сигнал о положении внутренней электродвижущей силы и напряжение статора синхронной машины в импульсы, поступающие в блок выявления и фиксации нахождения угла между векторами напряжения и внутренней электродвижущей силы, отличающееся тем, что содержит управляющий микроконтроллер, совмещенный с блоком питания микроконтроллера, контактирующий с блоком выявления и фиксации нахождения угла между векторами напряжения и внутренней электродвижущей силы, и блоком контроля направления активной мощности и воздействующий на силовой драйвер, взаимодействующий с инвертором с широтно-импульсной модуляцией, совмещенным с зарядным устройством и ионисторным модулем, подключенным через трансформатор к сети.