EP1356562A1 - Schiffs-generatorschutz- und synchronisiergerät - Google Patents

Schiffs-generatorschutz- und synchronisiergerät

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Publication number
EP1356562A1
EP1356562A1 EP02703502A EP02703502A EP1356562A1 EP 1356562 A1 EP1356562 A1 EP 1356562A1 EP 02703502 A EP02703502 A EP 02703502A EP 02703502 A EP02703502 A EP 02703502A EP 1356562 A1 EP1356562 A1 EP 1356562A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
generator
synchronization device
generator protection
ship
protection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02703502A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Kahle
Bernd Kallbach
Hans-Peter Willer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1356562A1 publication Critical patent/EP1356562A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/06—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric generators; for synchronous capacitors

Definitions

  • the invention relates to a ship generator protection and synchronization device that records the generator values analog.
  • the task is solved by digitization, which is based on analog values.
  • the generator protection and synchronization device implements the generator protection with the functions:
  • the fault signal signals that occur during generator protection are held until they are acknowledged by the higher-level control system or are canceled by a RESET.
  • the failure of the 24 V battery voltage or a malfunction in the computer cause an unconditional message by the relay "System malfunction".
  • Frequency synchronization is carried out for synchronization. After starting the unit, it is first set with permanent adjustment failed and then introduced to the mains frequency with long and short pulses. The comparison of whether the grid frequency is higher or lower than the generator frequency is also carried out on the generator protection and synchronization device.
  • the length of the HIGHER / LOWER adjustment impulses can be changed on the control panel.
  • the floating voltage obtained from the synchronization device is advantageously evaluated.
  • the floating voltage is generated by comparing the mains and generator voltages. According to the difference f gene. and f-net also changes the slope of the levitation voltage. The slope of the levitation voltage curve obtained from the measured values is evaluated and the switch-on command is issued with the appropriate lead.
  • the difference frequency between the mains and generator frequency is also derived from the floating voltage.
  • the synchronization is locks.
  • the HIGHER / LOWER adjustment impulses are completely blocked, since there can only be a fault in the unit.
  • Limit value of the differential frequency for the release of the adjustment impulses e.g. 10 Hz
  • Limit value of the differential frequency for the changeover of continuous and long impulses e.g. 1.5 Hz
  • Limit value of the difference between the generator voltage and the mains voltage for blocking the adjustment and switching on the generator switch The generator switch is blocked when the voltage difference is too great. If the voltage difference is above a limit value to be set, the connection of the generator switch and the output of the adjustment pulses are blocked. Exceeding the limit value is signaled by an LED on the front of the device.
  • a voltage regulator can be provided in the SIMATIC-S7, which outputs higher / lower adjustment pulses to the voltage regulator of the generator.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schiffs-Generatorschutz- und Synchronisiergerät, wobei die Generatorwerte analog gemessen und digital verwertet werden.

Description

Beschreibung
Schiffs-Generatorschutz- und Synchronisiergerät
Die Erfindung betrifft ein Schiffs-Generatorschutz- und Synchronisiergerät, dass die Generatorwerte analog aufnimmt.
Wegen der einfachen analogen Erfassung von Generatorwerten ist es bisher üblich, Generatorschutz- und Synchronisiergerä- te die analog arbeiten, auf Schiffen zu benutzen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein leichter para etrierbares und genauer einstellbares Generatorschutz- und Synchronisiergerät als bisher bekannt anzugeben. Die Aufgabe wird durch eine Digitalisierung gelöst, der analog ermittelte Werte zugrundeliegen.
Weitere, auch erfinderische, Ausbildungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen, den Zeichnungen und aus der Be- Schreibung zu entnehmen. Die Zeichnungen sind mit in der
Elektrotechnik üblichen Symbolen versehen, so dass der Fachmann die Ausbildung des erfindungsgemäßen Geräts in Bezug auf seine Elektrotechnik ohne weiteres überschauen kann.
Das Generatorschutz- und Synchronisiergerät realisiert den Generatorschutz mit den Funktionen:
Kurschlusserfassung
Überwachung auf Überstrom in jeder Phase - Überwachung auf Rückleistung
Abschaltung unwichtiger Verbraucher
Automatische Synchronisierung des Generators auf die Sammelschiene Erfassung, Aufbereitung und Transfer unterschiedlicher Messwerte über einen Bus, insbesondere einen Profibus Zum Generatorschutz werden die drei Generatorströme IL1, IL2, IL3 über Messumformer erfasst. Die Extremwerte der drei Ströme werden auf Grenzwerte überwacht.
Die beispielhaft angegebene Funktion des Generatorschutzes zeigt folgende Tabelle:
Generatorstrom
Die beim Generatorschutz aufgetretenen Stör-Meldesignale werden solange gehalten, bis sie von der übergeordneten Steuerung quittiert oder durch einen RESET aufgehoben werden. Der Ausfall der 24-V-Batterie-Spannung oder eine Störung im Rechner bewirken eine unbedingte Meldung durch Abfallen des Relais "System Störung".
Zur Synchronisierung erfolgt ein Frequenzabgleich. Nach dem Starten des Aggregates wird es zunächst mit Dauerverstellbe- fehl und danach mit Lang- und Kurzimpulsen an die Netzfrequenz herangeführt. Der Vergleich, ob die Netzfrequenz größer oder kleiner als die Generatorfrequenz ist, wird auch auf dem Generatorschutz- und Synchronisiergerät durchgeführt.
Ist f-Gen. < als f-Netz erscheint Signal "1" am Ausgang
"HÖHER" .
Ist f-Gen. > als f-Netz erscheint Signal "1" am Ausgang
"TIEFER".
Die Länge der HÖHER/TIEFER-Verstellimpulse kann am Bedien- tableau geändert werden.
Zur Synchronisierung des Generatorschalters wird vorteilhaft die vom Synchronisiergerät gewonnene Schwebespannung ausgewertet. Die Schwebespannung wird durch Vergleich der Netz- und der Generatorspannung erzeugt. Entsprechend der Differenz f-Gen. und f-Netz ändert sich auch die Steilheit der Schwebespannung. Die aus den Messwerten gewonnene Steilheit der Schwebespannungskurve wird ausgewertet und der Einschaltbefehl mit dem entsprechenden Vorhalt erteilt.
Die Differenzfrequenz zwischen Netz- und Generatorfrequenz wird ebenfalls von der Schwebespannung abgeleitet. Bei einer Differenzfrequenz von > 0,5 Hz wird die Synchronisierung ge- sperrt. Bei einer Differenzfrequenz von > 10 Hz werden die HÖHER/TIEFER-Verstellimpulse ganz gesperrt, da hier nur eine Störung des Aggregates vorliegen kann.
Wird die Generatorfrequenz durch einen Verstellbefehl sehr dicht an die Netzfrequenz herangeführt, so dass eine Dauer- schwebung entsteht (Netz und Generatorfrequenz ist gleich) , so wird ein Verstellimpuls gegeben und ein größeres Delta-f erzeugt, um eine schnelle Synchronisierung zu ermöglichen. Hierzu werden die Nulldurchgänge der Schwebung ausgewertet.
Tritt nicht innerhalb einer bestimmten Zeit ein Nulldurchgang der Schwebung auf, so wird nochmals ein Verstellimpuls gegeben.
Vorteilhaft sind folgende Werte einstellbar:
Grenzwert der Differenzfrequenz für die Freigabe der Verstellimpulse (z.B. 10 Hz) Grenzwert der Differenzfrequenz für die Umschaltung von Dauer- und Langimpuls (z.B. 1,5 Hz)
Grenzwert der Differenzfrequenz für die Umschaltung von Lang- auf Kurzimpuls (z.B. 0,6 Hz)
Grenzwert der Differenzfrequenz für die Einschaltung des Generatorschalters bei Nulldurchgang (z.B. 0,5 Hz) - Impulslänge der Kurzimpulse Impulslänge der Langimpulse
Vorhaltzeit vor Erreichen des Nulldurchganges der Schwebespannung (Einschaltzeit des Generatorschalters) Impulslänge des Einschaltbefehls des Generatorschalters - Verzögerungszeit zum Auslösen der Frequenzverstimmung
Impulslänge der "HÖHER/TIEFER"-Impulse für Frequenzverstimmung
Grenzwert der Differenz zwischen Generatorspannung Netzspannung zum Sperren der Verstellung und des Zuschaltens des Generatorschalters Das Zuschalten des Generatorschalters bei zu großer Spannungsdifferenz wird blockiert . Liegt die Spannungsdifferenz über einem einzustellenden Grenzwert , so wird die Zuschaltung des Generatorschalters sowie die Ausgabe der Verstellimpulse gesperrt . Die Überschreitung des Grenzwertes wird mit einer LED an der Frontseite des Gerätes signalisiert . Optional kann ein Spannungsregler in der SIMATIC-S7 vorgesehen werden, der höher/tiefer Verstellimpulse an den Spannungsregler des Generators ausgibt .

Claims

Patentansprüche
1. Schiffs-Generatorschutz- und Synchronisiergerät, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorwerte analog aufgenommen und dann digitalisiert werden.
2. Schiffs-Generatorschutz- und Synchronisiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorwerte durch Sensoren mit Analog-/Digitalwandlern gemessen werden.
3. Schiffs-Generatorschutz- und Synchronisiergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorwerte in Form digitaler Daten über einen, vor- zugsweise redundanten, insbesondere vorteilhaft optisch arbeitenden Datenbus, z.B. einen Profilbus, übertragen werden.
4. Schiffs-Generatorschutz- und Synchronisiergerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator digital gesteuert und geregelt wird.
5. Schiffs-Generatorschutz- und Synchronisiergerät nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Generatorschutz über digital arbeitende Komponenten erfolgt .
6. Schiffs-Generatorschutz- und Synchronisiergerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Parametrierprogramm aufweist .
7. Schiffs-Generatorschutz- und Synchronisiergerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Stand-alone-Gerät ausgebildet ist.
8. Schiffs-Generatorschutz- und Synchronisiergerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es anschlußmäßig derartig ausgebildet ist, dass mit ihm analoge Generatorschutz- und Syn- chronisiergeräte für alle gängigen Generatoren ersetzbar sind.
9. Schiffs-Generatorschutz- und Synchronisiergerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Generatorschutz- und Synchronisiergerät für permanenterregte Generatoren verwendbar ist .
10. Schiffs-Generatorschutz- und Synchronisiergerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es über einen PC parametrierbar ausgebildet ist.
11. Schiffs-Generatorschutz- und Synchronisiergerät nach ei- nem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in eine Schiffsfahranlage integrierbar ausgebildet ist.
EP02703502A 2001-02-01 2002-01-22 Schiffs-generatorschutz- und synchronisiergerät Withdrawn EP1356562A1 (de)

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DE (1) DE10104893A1 (de)
WO (1) WO2002061906A1 (de)

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