Устройство для автоматической синхронизации

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ по авт.св. №1026236, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности синхронизации при положительных приращениях взаимного скольжения синхронизируемых напряжений, оно снабжено блоком сравнения , который включен между выходами первого и второго реверсивньк счетчиков импульсов и вторым входом исполнительного блока. 9

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

В

РЕСПУБЛИК. (!9) (и) SS1) Н 02 Ю 3/42

ГОСУДАРСТВЕНН1 Й КОМИТЕТ CCCP ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧ НРЬПЪ9

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ВВТОРОСОВУ СВИВЕТЕЕЪОТВУ (61) 1026236 (21) 3548007/24-07 (22) 04.02.83 (46) 23.05.84. Бюл. 1) 19 (72) Г.С.Ордуян и В.И.Сааков (71) Армянское специализированное отделение Ордена Октябрьской Революции всесоюзного государственного проектно-изыскательского и научноисследовательского института энергетических систем и электрических сетей

"Энергосетьпроект" (53) 621 ° 316 729(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 1026236, кл. Н 02 J 3/42, 1982. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ по авт.св. Н 1026236, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности синхронизации при положительных приращениях взаимного скольжения синхронизируемых напряжений, оно снабжено блоком сравнения, который включен между выходами первого и второго реверсивных счетчиков импульсов и вторым входом исполнительного блока.

10941 06 2

Изобретение относится к автоматике энергосистем и может быть использовано для определения момента времени включения синхронных генераторов или энергосистем на параллельную работу с постоянным временем опережения методом точной синхронизации..

По основному авт.св. У 1026236 известно устройство для автоматической синхронизации, содержащее. испол10 нительный блок, элемент задания времени опереженйя, последовательно соединенные блок определения длительности периода биений, блок управления и блок генерации и формирования импульсов, а также блок получения напряжения биений и блок контроля разности синхронизируемых напряжений, причем первый выход блока генерации и формирования импульсов подключен к первому входу первого реверсивного счетчика импульсов, второй выход — к входу второго реверсивного счетчика, второй вход первого реверсивного счетчика импульсов под25 ключен к выходу элемента задания времени опережения, а выход — к второму входу блока управления, причем выход блока получения напряжения биений подключен к входу блока определения длительности периода биений, выход блока .контроля разности синхронизируемых напряжений подключен к первому входу исполнительного блока, к второму выходу которого подключен выход 35 второго реверсивного счетчика импульсов tlat .

Недостатком изобретения является большая погрешность синхронизации при увеличении скольжения (в пределах 40 допустимой нормы) вблизи момента синхронизации, обусловленная тем обстоя-:. тельством, что момент синфазности синхронизируемых напряжений прогнозируется как арифметическая полусумма 45 длительности предыдущего периода биений и приращения длительности двух смежных периодов биений, отсчитанная от момента максимума огибащей биений, беэ учета знака приращения. 5О

Этот принцип определения момента

; синфазности оказывается недейственным в том случае, когда по достижении наименьшего значения ведичины скольжения синхронизация по какой-либо

55 причине (например, модуль разности амплитудных значений синхронизируемых напряжений не удовлетворяет условиям синхронизации) не осуществляется, и скорость расхождения векторов синхронизируемых напряженйй» т.е. скольжение, начинает возрастать (производная скольжения положительна).

Цепью изобретения является повышение точности синхронизации .при положительных приращениях взаимного скольжения синхронизируемых напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматической синхронизации снабжено блоком сравнения, который включен между выходами первого и второго реверсивных счетчиков импульсов и вторым входом, исполнительного блока.

На фиг. 1 показаны кривая выпрямленного напряжения биений 9„ и последовательные этапы работы устройства, на фиг. 2 — блок-схема устройства.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения: Та-1, Тк, Vis+i. последовательные значения длительности периодов биений дТ вЂ” разность длительностей двух смежных периодов биений; время опережения; f — одинарная частота следования рабочих импульсов устройства; 1-3 — последовательные моменты максимумов напряжения биений, 4 — порог чувствительности устройства 5 — момент подачи команды на включение выключателя без учета изменения скольжения; 6 - истинный момент подачи команды на включение выключателя; 7 — момент синхронизации (синфаэности синхронизируемых напряжений)

8-13 — последовательность работы во времени отдельных блоков устройства.

Блок-схема устройства (фиг. 2) содержит блок 14 получения напряжения биений, блок 15 контроля разности синхронизируемых напряжений;. блок 16 определения длительности периода биений, блок 17 управления, блок 18 генерации и формирования импульсов, первый счетчик 19 импульсов,, элемент 20 задания времени опережения, второй счетчик 21 импульсов, блок 22 сравнения, исполнительный блок 23, вырабатывающий сигнал на включение выключателя 24.

Блоки 14 и 16 получения напряжения биений 14 и определения длительности периода биений, блок 17 управления, блок 18 генерации и формирования импульсов соединены последовательно. Входы первого счетчика 19

1094106 ичного счетчика) имеет два счетных входа для прямого (+1) и обратного (-1) счета, два выхода прямого (р+) и обратного (р-) переноса, управляю щий вход, разрешающий параллельную запись (прием информации в счетчик), четыре входа параллельной записи и выходы четырех разрядов счетчика.

1О

Из блока 18 генерации и формирования импульсов в счетчики поступают импульсы по двум шинам для прямого и обратного счета. Счетчик 19 связан с элементом задания времени опрежения четырьмя шинами (на каждую двоичную

15 тетраду), как и входы блока сравнения с выходами первого и второго счетчиков.

Устройство работает следующим образом.

В момент очередного максимума 1 по команде 8 из элемента 20 в первый счетчик 19 принимается в дополнительном коде отрицательная величина

23, набранная цифровым способом в . единицах 1/f После приема информации (при приеме старая запись автоматически стирается) в счетчик 19 из блока 18 поступают импульсы 9 с частотой следования f, заставляя счетчик работать в режиме сложения до момента следующего максимума 2, к моменту которого в счетчике 19 окажется записанным в тех же единицах число (-2 +

+ Т< 1). В момент 2 в счетчик 19 снова принимается величина — 2 (со стиранием предыдущей записи), опять счетчик работает в режиме сложения от импульсов 10 до момента 3, когда в счетчике окажется число (-2 + Тк )

4О и т.д. Эта последовательность операций продолжается до тех пор, пока не выполнится условие

Т ). Тз+ 2t, где Т вЂ” длительность К-ro периода

45 биений

Тз — заранее заданная длительность периода биений, определяемая по выражению импульсов подключены к выходам блока 18 и элемента 20 задания времени опережения, а выходы — к второму входу блока 17 управления и к первому входу блока 22 сравнения. Вход второго счетчика 21 импульсов подключен к второму выходу блока 18 генерации и формирования импульсов, а вы,ход - к второму входу блока 22 сравнения, выход которого подключен к второму входу исполнительного блока, к первому входу которого подключен выход блока 15 контроля, разности синхронизируемых напряжений, парные входы которого соединены с аналогичными входами блока 14 и подключены к одноименным фазам синхронизируемых напряжений U; и Б .

Полученное напряжение биений с выхода блока 14 поступает на вход блока 16. Последний, начиная с момента превышения порога 4 чувствительности устройства, сравнивает смежные полуволны синусонд напряжений биений и выдает сигнал отрицательной полярности, если амплитуда предыдущей по-.. луволны напряжения биений меньше амплитуды последующей полуволны (подъем огибающей), и сигнал положительной полярности — в противном случае (спад огибающей). Эти сигналы поступают в блок 17, который в моменты перемены полярности входных сигналов (моменты максимумов огибающей) запускает блок 18, генерирующий выходные сигналы (рабочие импульсы) с частотй следования f или 2У. После выполнения вычислений в первом счетчике 19 импульсов, получающем задание времени опережения от элемента 20, и во втором счетчике 21 импульсов, сравнения результатов вычислений в бло= ке 22, последний выдает управляющий сигнал, поступающий на вход исполнительного блока 23, который при наличии разрешающего сигнала от блока 15 (разрешающий сигнал выдается в слу-чае, если модуль разности амплитудных значений напряжений Uq и U<.мень50 ше заранее заданной допустимой вели- чины) подает команду на выключетль 24, включающий синхронные генераторы или энергосистемы на параллельную работу. 55

Счетчики импульсов представляют собой электронные двоично-десятичные (или двоичные) реверсивные счетчики.

Каждый десятичный разряд двоично-десятичного счетчика (или тетрада дво1

Т = — —.-= 1

S где (f -Й ) — максимальная разность л 2 частот (частота скольжения) напряжени . U1 и 1, при которой допустима синхронизация, i ь — время опережения.

0 выполнении вышеприведенного условия сигнализирует в блок 11 управ1094106 ления сигнал переброса в единичное состояние n-ro разряда счетчика 19.

1Имеется ввиду сигнал, поступающий . t после сигнала прямого переноса (показан на фиг. 1 пунктиром) при пере- 5 полнении счетчика.

Значение и определяется как минимальное целое число, удовлетворяющее условию, имеющему следующий вид для варианта двоичного счетчика

2n-s

Тэ 4

f где n — - порядковый номер двоичного разряда счетчика 19, tS

f — частота следования рабочих импульсов.

Величина Т задается простым сое- динением выхода и-го разряда счетчика 19 с входом блока управления.

Режим работы счетчика 21 иной.

В момент максимума 1 производится сброс счетчика 21 (счетчик очищается), и на его вход начинают поступать те же самые импульсы 9 с час- >> тотой следования f из блока 18, заставляющие работать счетчик s репиме сложения до момента следующего максимума 2, к моменту которого в счетчике 21 окажется записанным в прямом коде число Т .1. В момент 2 счетчик начинает работать от импульсов 10 в режиме вычитания до момента максимума 3, в момент наступления которого содержимое счетчика 21 становится равным (Т - Т ). Затем производится сброс счетчика, и далее цикл повторяется, так что после каждого второго периода биений (на каждом нечетном максимуме, не считая первого) в счетчике 21 запи40 сано число, равное

Т„,„- Т = ат, где Т„„- длительность предыдущего периода биений;

Т - длительность последующего

45 периода биений-, ьТк . — приращение длительности

К-ro периода биений, к — четное число, не равное нулю (к 2,4,6 ...).

Принцип работы устройства основан на предположении, что вблизи момента синхронизации длительность периода биений увеличивается (нли уменьшается) линейно во времени, т.е. а,Т положительное (или отрицательное) число и не зависит от номера к.(отметим, что в этом случае частота скольжения, связанная с периодом биений обратной зависимостью, будет нелинейной функцией-времени).

После поступления сигнала 11 ре1 жим сложения счетчика 19 не прерывается и продолкается до ближайшего максимума 3, после которого в счет-, чике окажется число (-2 g + Ty, ) . При этом сигнал 11, если только он пос-. тупил в течение четного периода биений (четность перибда определяется режимом работы счетчика 21, который в эти периоды работает в режиме вычитания), блокирует очередной прием величины — 2 : в счетчик 19 и сброс счетчика 21, так что записанная в ,них информация не стирается. В противном случае (сигнал 1 1 пришелся на нечегный период) блокировка производится на следующем периоде.. В момент 3 блок 18 начинает формировать импульсы 12 удвоенноь частоты 2f, заставляющие счетчик 19 работать в режиме вычитания до тех пор, пока содержимое счетчика 19 не станет равным хранящемуся в счетчике 21 числу д Т.

Если аТ положительное число. (ьТ + 00)),, то режим вычитания счетчика 19 с удвоенной частотой .продолжается не до его полного опорожнения в момент 5, когда содержимое счетчика станет равнме нулю, что должно занять время, равное (Тк/2- ), отсчитанное от момента 3, а прекратится чуть раньве,.s момент 6, когда в счетчике 19 останется число ьТ, время вычета которого с удвоенной частотой составляет Т/2. Так как в момент 6 содержимые счетчиков 19 и 21 сравнились, то блок 22 сравнения даст сигнал в исполнительный блок 23, ко-, торый при наличии разреаающего сигнала от блока 15 подает команду на выключатель 24. Последний включает генераторы или энергосистемы на параллельную работу через время в момент 7 совпадения фаэ синхронизируемых напряжений, так как имеет место равенство

Т., aT Т (-ю.. - ) f4

2 2 2

Если же аТ отрицательное число (aT < О, как и в известном устройстве, то оно будет записано в счетчике 21 в дополнительном коде. В этом случае режим вычитания счетчика,19 с удвоенной частотой не только не прекращается в момент его полного

7 10941

"опорожнения", но и продолжается до тех пор, пока из него не вычтется еще hT единиц, чтобы содержимое счет- чика 19 сравннлось с содержнмьм счетчика 21. Команда на включение выклю" 5 чателя будет подана через время (Тк/2 - г + дТ/2), отсчитанное от момента 3, что и требовалось, так как последующий период продолжительнее предыдущего именно на величину аТ/2, Таким образом, при любом знаке аТ обеспечивается большая точность прогнозирования момента синфаэности синхронизируемых напряжений, т.е. точность синхронизации независимо от знаке производной скольжения. . Для ускорения процесса синхронизацйи следует добавить в устройстве третий

;счетчик импульсов, подсчитывающий раз-. ность периодов на каждом нечетном периоде (работает в такой же последовательности,. что и второй счетчик, но

;со сдвигом в один период), тогда мож.но осуществить синхронизацию и нри

1 нечетных значениях к.

Предлагаемое устройство .реализует-, ся с нпольэованием интегральных микросхем.

Использование -изобретения позволит точнее прогнозировать момент включения генераторов на паралпепьную работу с учетом знака изменения скорости скольжения, т.е. знака ускорения, и повысить срок службы злектрознерге гического оборудования эа счет уменьаения толчков уравнительного тока и моментов, действующих на вал генераторов при синхронизации.

1094106

1094106

Редактор А.Шандор

Заказ 3451/42 Тирик 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

1 г

Составитель А.Окин

Техред Л.Микеш Корректор О.Билак

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4