RU2014707C1 - Equipment for automatic synchronization of synchronous generators - Google Patents

Equipment for automatic synchronization of synchronous generators Download PDF

Info

Publication number
RU2014707C1
RU2014707C1 SU5026466A RU2014707C1 RU 2014707 C1 RU2014707 C1 RU 2014707C1 SU 5026466 A SU5026466 A SU 5026466A RU 2014707 C1 RU2014707 C1 RU 2014707C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
voltage
synchronized
voltages
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Б.Ф. Папин
Г.В. Шишков
Original Assignee
Научно-производственное объединение "Марс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-производственное объединение "Марс" filed Critical Научно-производственное объединение "Марс"
Priority to SU5026466 priority Critical patent/RU2014707C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2014707C1 publication Critical patent/RU2014707C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electric power engineering. SUBSTANCE: equipment includes pulse formers 1,2 to which inputs voltages of synchronized sources U1in and U2in are fed, logic AND gates 3 and 4 which outputs are correspondingly connected to outputs of pulse formers 1 and 2 which form signals of positive and negative polarity and which outputs are linked to first input of logic AND gate 5, threshold element 6 which inputs are connected to difference of synchronized voltages, time delay element 7 with restarting which input is coupled to output of threshold element 6 and output - to second input of logic AND gate 5. EFFECT: improved operational efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике/ в частности к области автоматической синхронизации синхронных генераторов. The invention relates to the electric power industry / in particular to the field of automatic synchronization of synchronous generators.

Известно устройство для автоматической синхронизации синхронныхгенераторов/ вырабатывающее сигнал на включение генераторного выключателя при совпадении фаз и частот синхронизируемых напряжений. Синхронизатор состоит из входного устройства/ содержащего формирователи импульсов и блок контроля совпадения фаз/ и блока включения/ содержащего блок контроля разности частоты/ пороговый элемент и исполнительный орган [1]. A device for automatically synchronizing synchronous generators / generating a signal to turn on the generator switch when the phases and frequencies of the synchronized voltages coincide. The synchronizer consists of an input device / containing pulse shapers and a phase matching control unit / and an enable unit / containing a frequency difference control unit / threshold element and an actuator [1].

Указанное устройство имеет ряд недостатков: использование двухполупериодного выпрямителя в схеме сравнения напряжений генераторов может привести к включению генераторов в противофазе; схема контроля равенства частот/ использующая интегрирующую цепочку/ обуславливает задержку включения выключателя/ а при повторных включениях в связи с возможным остаточным напряжением на конденсаторе возможно включение при недопустимой разности частот. The specified device has several disadvantages: the use of a half-wave rectifier in the circuit for comparing the voltage of generators can lead to the inclusion of generators in antiphase; frequency equality control circuit / using an integrating circuit / causes a delay in switching on the circuit breaker / a when switching on again due to a possible residual voltage across the capacitor, switching on at an unacceptable frequency difference is possible.

Известно также устройство защиты от несинхронных включений на параллельную работу/ содержащее два формирователя прямоугольных импульсов с входами для подключения на напряжение сети и генератора/ первый логический элемент И/ первым входом подключенным к выходу одного из формирователей прямоугольных импульсов/ а вторым инвертирующим - к выходу другого формирователя импульсов/ второй логический элемент И/ один вход которого подключен к выходу первого логического элемента И через одновибратор/ а другой - непосредственно включает в себя элемент временной задержки [2]. There is also a device for protecting against nonsynchronous inclusions for parallel operation / containing two rectangular pulse shapers with inputs for connecting to the mains voltage and the generator / the first logical element And / with the first input connected to the output of one of the rectangular pulse shapers / and the second inverting to the output of another shaper pulses / the second logical element AND / one input of which is connected to the output of the first logical element And through the one-shot / and the other - directly includes ement time delay [2].

Недостатком устройства является то/ что контроль величины угла разности фаз между синхронизируемыми напряжениями осуществляется один раз в течение периода/ что снижает быстродействие защиты. Кроме того/ при сбросе или набросе нагрузки возникают переходные процессы в сетях/ которые могут привести к колебаниям напряжения или исказить форму кривой напряжения/ что приводит к смещению момента перехода через ноль и к ложной выдаче сигнала из-за отсутствия контроля разности напряжений источников. Недостатком является также неопределенность момента включения/ а следовательно/ неэффективности применения быстродействующих выключателей. The disadvantage of this device is that / the control of the angle of the phase difference between the synchronized voltages is carried out once during the period / which reduces the speed of protection. In addition / during load shedding or surge, transients occur in the networks / which can lead to voltage fluctuations or distort the shape of the voltage curve / which leads to a shift in the moment of transition through zero and to false signal output due to the lack of control of the voltage difference of the sources. The disadvantage is the uncertainty of the moment of inclusion / and therefore / inefficiency of the use of high-speed switches.

Цель изобретения - упрощение устройства/ повышение надежности и быстродействия включения на параллельную работу синхронизируемых сетей. The purpose of the invention is to simplify the device / increase the reliability and speed of inclusion in parallel operation of synchronized networks.

Это достигается путем дополнительного введения элемента временной задержки с перезапуском/ порогового элемента/ причем выход первого формирователя импульсов/ определяющий прохождение начала отрицательных полуволн напряжения генератора/ подключен к первому инверсному входу третьего логического элемента И/ а выход второго формирователя импульсов/ определяющий прохождение отрицательных полуволн напряжения сети/ подключен к второму инверсному входу третьего логического элемента И/ выходы первого и третьего логических элементов И связаны с первым входом второго логического элемента И/ второй вход которого связан через элемент задержки с перезапуском с выходом порогового элемента/ включенного на разность синхронизируемых напряжений. This is achieved by additionally introducing a time delay element with a restart / threshold element / with the output of the first pulse generator / determining the passage of the beginning of the negative half-waves of the generator voltage / connected to the first inverse input of the third logic element And / the output of the second pulse generator / determining the passage of the negative half-waves of the network voltage / connected to the second inverse input of the third logical element AND / outputs of the first and third logical elements And connected connected with the first input of the second AND gate / the second input of which is connected through the delay element to restart with the output of the threshold element / switched on to the difference of the synchronized voltages.

Рассматривая разность одноименных фаз выпрямленного синусоидального напряжения синхронизируемых источников/ как последовательность положительных импульсов/ меняющих свою амплитуду с течением времени (в зависимости от скольжения и разности напряжений)/ подключают к ним вход порогового элемента/ выход которого связан с входом элемента задержки с перезапуском. Имея на входе элемента задержки с перезапуском последовательность положительных импульсов/ определяемых параметрами синхронизируемых напряжений и величиной задаваемого порога чувствительности Uпор/ на выходе элемента задержки с перезапуском получают низкий уровень напряжения/ определяемый частотами синхронизируемых источников и минимальной величиной времени задержки τs. При пропадании на входе элемента задержки с перезапуском положительных импульсов через время τs на выходе появляется высокий уровень напряжения/ соответствующий моменту синхронизации источников.Considering the difference between the phases of the same name of the rectified sinusoidal voltage of synchronized sources / as a sequence of positive pulses / changing their amplitude over time (depending on the slip and voltage difference) / connect to them the input of the threshold element / the output of which is connected to the input of the delay element with restart. Having a sequence of positive pulses at the input of the delay element with restart / synchronized voltages determined by the parameters and the value of the set sensitivity threshold U then / at the output of the delay element with the restart, a low voltage level / determined by the frequencies of the synchronized sources and the minimum delay time τ s is obtained. When the delay element disappears at the input with restarting positive pulses after a time τ s , a high voltage level appears at the output / corresponding to the moment of synchronization of sources.

Величина Uпор определяет максимальную разность синхронизируемых напряжений/ при которой возможна синхронизация/ т.е. выполняет функцию контроля разности напряжений синхронизируемых источников.The value of U then determines the maximum difference of the synchronized voltages / at which synchronization is possible / i.e. performs the function of controlling the voltage difference of synchronized sources.

Величина времени задержки τsопределяет блокировку включения при значительной величине скольжения синхронизируемых источников. Следовательно/ данное соединение элементов с выбором соответствующих Uпор и τs обеспечивает контроль соблюдения всех условий синхронизации.The value of the delay time τ s determines the blocking of the inclusion with a significant amount of slip synchronized sources. Therefore, this connection of elements with the choice of the corresponding U pores and τ s provides the monitoring of compliance with all synchronization conditions.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - диаграмма/ поясняющая работу устройства. In FIG. 1 presents a diagram of the proposed device; figure 2 is a diagram / explaining the operation of the device.

Устройство содержит формирователи 1 и 2 импульсов/ на входы которых подаются напряжения U1вх и U2вх синхронизируемых источников/ логические элементы И 3 и 4/ входы которых соединены с выходами формирователей 1 и 2/ а выходы соединены с первым входом логического элемента И 5/ порогового элемента 6/ входы которого подключены на разность напряжений синхронизируемых источников/ элемента 7 задержки с перезапуском/ вход которого подключен к выходу порогового элемента 6/ а выход подключен к второму входу логического элемента 5.The device contains drivers 1 and 2 pulses / the inputs of which are supplied with voltage U1 I and U2 I of synchronized sources / logic elements 3 and 4 / whose inputs are connected to the outputs of the drivers 1 and 2 / and the outputs are connected to the first input of the logic element And 5 / threshold element 6 / whose inputs are connected to the voltage difference of synchronized sources / delay element 7 with restart / whose input is connected to the output of the threshold element 6 / and the output is connected to the second input of the logic element 5.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При наличии напряжений на входах формирователи 1 и 2 формируют импульсы постоянной длительности τ положительных и отрицательных полуволн/ передний фронт которых совпадает с нулевым значением мгновенных напряжений U1вх и U2вх. Для исключения выдачи сигнала на включение в противофазе служат логические элементы 3 и 4/ которые производят сравнение импульсов положительных и отрицательных полуволн напряжений. Разность частот синхронизируемых напряжений приводит к тому/ что импульсы с течением времени смещаются относительно друг друга. Длительность синхронизирующих импульсов τ (фиг.2) определяет момент "опережения" сигнала на включение коммутационной аппаратуры. Пороговый элемент 6 выпрямляет результирующее напряжение одноименных фаз синхронизируемых источников и преобразует в импульсы/ ширина которых определяется Uпор (фиг.2) и величиной результирующего напряжения U (фиг.2). Импульсы с выхода порогового элемента 6 поступают на вход элемента 7 временной задержки с перезапуском. Передний фронт каждого импульса производит перезапуск элемента 7 временной задержки так/ что на выходе его разрешающий сигнал на включение отсутствует. Если результирующее напряжение U синхронизируемых источников меньше Uпор/ то пороговый элемент 6 прекращает выдачу импульсов/ производящих перезапуск элемента 7 задержки/ и через время задержки τs на втором входе логического элемента И 5 появляется сигнал высокого уровня/ разрешающий включение коммутационной аппаратуры. Длительность задержки τs(фиг.2) определяется максимально допустимой величиной скольжения синхронизируемых источников и должна соответствовать соотношению

Figure 00000002
Tc/ где Tc - период напряжения сети.In the presence of voltages at the inputs, the drivers 1 and 2 form pulses of constant duration τ of positive and negative half-waves / whose leading edge coincides with the zero value of the instantaneous voltage U1 in and U2 in . To exclude the generation of a turn-on signal in antiphase, logic elements 3 and 4 / are used which compare pulses of positive and negative half-waves of voltages. The frequency difference of the synchronized voltages leads to the fact / that the pulses are shifted with respect to each other over time. The duration of the synchronizing pulses τ (figure 2) determines the moment of "advancing" the signal to turn on the switching equipment. The threshold element 6 rectifies the resulting voltage of the same phases of the synchronized sources and converts into pulses / whose width is determined by U then (figure 2) and the value of the resulting voltage U (figure 2). The pulses from the output of the threshold element 6 are received at the input of the element 7 of the time delay with a restart. The leading edge of each pulse restarts the time delay element 7 so that its output enable signal is absent at the output. If the resulting voltage U of the synchronized sources is less than U pores / then the threshold element 6 stops issuing pulses / restarting the delay element 7 / and after a delay time τ s a high level signal appears on the second input of the logic element And 5 / allowing switching on of switching equipment. The delay time τ s (Fig. 2) is determined by the maximum allowable slip value of the synchronized sources and must correspond to the ratio
Figure 00000002
T c / where T c - period of the mains voltage.

Величина порога чувствительности Uпор определяется допустимой разностью напряжений синхронизируемых источников.The value of the sensitivity threshold U then is determined by the allowable voltage difference of the synchronized sources.

На фиг. 2 показан момент синхронизации двух источников синусоидального напряжения с разной частотой. На входы логической схемы И 5 поступают сигналы от логических схем И 3 и 4 и от элемента задержки 7 с перезапуском. При совпадении сигналов на выходе логической схемы И 5 появляются сигналы Uвых (фиг. 2)/ характеризующие момент прохождения напряжений через нулевые точки при допустимых для синхронизации разнице частот и напряжений синхронизируемых источников.In FIG. Figure 2 shows the synchronization moment of two sources of sinusoidal voltage with different frequencies. The inputs of the logic circuit And 5 receives signals from the logic circuits And 3 and 4 and from the delay element 7 with a restart. When the signals coincide at the output of the logic circuit And 5 there are signals U o (Fig. 2) / characterizing the moment of passage of the voltage through the zero points for the difference between the frequencies and voltages of the sources being synchronized that are acceptable for synchronization.

Таким образом/ контроль совпадения моментов перехода через ноль синусоидального напряжения дважды за период обеспечивает повышение быстродействия включения на параллельную работу/ а контроль разности мгновенных напряжений синхронизируемых источников обеспечивает блокировку включения при недопустимой разности частот/ а также при воздействии переходных процессов или помех в синхронизируемых сетях. Блокировку включения при значительной величине скольжения определяет длительность задержки τs.Thus, the control of the coincidence of the moments of transition through zero of a sinusoidal voltage twice per period provides an increase in the switching speed for parallel operation / and the control of the difference in the instantaneous voltages of the synchronized sources provides a blocking of the inclusion when the frequency difference is invalid / as well as under the influence of transients or interference in synchronized networks. The blocking of the inclusion with a significant amount of slip determines the delay time τ s .

Автоматический импульсный синхронизатор может быть выполнен как универсальный блок/ пригодный при использовании любых типов устройств точной автоматики. An automatic pulse synchronizer can be implemented as a universal unit / suitable when using any type of precision automation device.

В качестве функциональных элементов приведенной структурной схемы могут быть использованы готовые функциональные узлы в виде интегральных микросхем. As functional elements of the given structural diagram, ready-made functional units in the form of integrated circuits can be used.

Предложенное техническое решение отличается от прототипа тем/ что дополнительно вводится третий логический элемент И/ осуществляющий сравнение импульсов/ определяющих прохождение начала отрицательных полуволн синхронизируемых напряжений/ следовательно/ сравнение импульсов происходит каждую половину периода/ что повышает быстродействие и определяет подачу сигнала на включение в момент перехода синхронизируемых напряжений через ноль. The proposed technical solution differs from the prototype in that it additionally introduces a third logical element AND / which compares the pulses / determines the passage of the beginning of the negative half-waves of synchronized voltages / hence / compares the pulses every half of the period / which increases the speed and determines the signal to be switched on when synchronized voltages through zero.

Введение порогового элемента/ включенного на разницу выпрямленных синхронизируемых напряжений/ выход которого соединен с входом элемента задержки с перезапуском осуществляет момент синхронизации/ а также запрет сигнала на включение при возникновении кратковременных выбросов и провалов напряжений/ что отсутствует в прототипе. The introduction of the threshold element / included in the difference between the rectified synchronized voltages / the output of which is connected to the input of the delay element with a restart carries out the synchronization moment / as well as the prohibition of the switching signal when short-term surges and voltage dips occur / which is absent in the prototype.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ, содержащее два формирователя импульсов с входами для подключения соответственно на напряжение сети и генератора, первый логический элемент И, первый вход которого подключен к первому выходу первого формирователя импульсов, определяющего начало прохождения положительных полуволн напряжения генератора, второй вход подключен к первому выходу второго формирователя импульсов, определяющего прохождение начала положительных полуволн напряжения сети, выход которого подключен к первому входу второго логического элемента И, отличающееся тем, что в него дополнительно введены третий логический элемент И, элемент задержки с перезапуском, пороговый элемент, причем второй выход первого формирователя импульсов, определяющий прохождение начала отрицательных полуволн напряжения генератора, подключен к первому инверсному входу третьего логического элемента И, второй выход второго формирователя импульсов, определяющий прохождение отрицательных полуволн напряжения сети подключен к второму инверсному входу третьего логического элемента И, выход третьего логического элемента И подключен к первому входу второго логического элемента И, второй вход которого подключен через элемент задержки с перезапуском к выходу порогового элемента, включенного на разность синхронизируемых напряжений. DEVICE FOR AUTOMATIC SYNCHRONIZATION OF SYNCHRONOUS GENERATORS, containing two pulse shapers with inputs for connecting respectively to the mains and generator voltage, the first logical element And, the first input of which is connected to the first output of the first pulse shaper, which determines the beginning of the passage of positive half-waves of the generator voltage, the second input is connected to the first output of the second pulse shaper, which determines the passage of the beginning of the positive half-waves of the mains voltage, the output of which is under It is connected to the first input of the second logical element And, characterized in that it additionally contains the third logical element And, a delay element with a restart, a threshold element, and the second output of the first pulse generator, which determines the passage of the beginning of the negative half-waves of the generator voltage, is connected to the first inverse input of the third logical element And, the second output of the second pulse shaper, which determines the passage of negative half-waves of the mains voltage, is connected to the second inverse input t of the third logical element AND, the output of the third logical element And is connected to the first input of the second logical element And, the second input of which is connected through the delay element with restarting to the output of the threshold element connected to the difference of the synchronized voltages.
SU5026466 1991-07-08 1991-07-08 Equipment for automatic synchronization of synchronous generators RU2014707C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5026466 RU2014707C1 (en) 1991-07-08 1991-07-08 Equipment for automatic synchronization of synchronous generators

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5026466 RU2014707C1 (en) 1991-07-08 1991-07-08 Equipment for automatic synchronization of synchronous generators

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2014707C1 true RU2014707C1 (en) 1994-06-15

Family

ID=21596457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5026466 RU2014707C1 (en) 1991-07-08 1991-07-08 Equipment for automatic synchronization of synchronous generators

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2014707C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD2754C2 (en) * 2003-09-02 2006-03-31 Юрий САИНСУС Device for synchronizing the static frequency converter and the alternating-current source
RU2564539C1 (en) * 2014-10-01 2015-10-10 Открытое акционерное общество "Научно-технический центр Единой энергетической системы" (ОАО "НТЦ ЕЭС") System for determining synchronising power of synchronous machine
RU2572393C1 (en) * 2014-12-01 2016-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "СТТНПРОМ" Device for generator synchronising with electric mains

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD2754C2 (en) * 2003-09-02 2006-03-31 Юрий САИНСУС Device for synchronizing the static frequency converter and the alternating-current source
RU2564539C1 (en) * 2014-10-01 2015-10-10 Открытое акционерное общество "Научно-технический центр Единой энергетической системы" (ОАО "НТЦ ЕЭС") System for determining synchronising power of synchronous machine
RU2572393C1 (en) * 2014-12-01 2016-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "СТТНПРОМ" Device for generator synchronising with electric mains

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0029447A1 (en) Frequency control for ac systems connected in parallel.
RU2014707C1 (en) Equipment for automatic synchronization of synchronous generators
US4670831A (en) Method and apparatus for generating a control power delivered to a load by a polyphase power line
US3678369A (en) Cycloconverters
US3652933A (en) Apparatus for producing a signal when a selected phase relationship exists between two alternating current voltages of different frequencies
US4628246A (en) Method for phasic sequential coupling of three-phase short-circuit generators
US4300059A (en) Sequential logical electronic circuit controlling the discharge of controllable semiconductors
SU943986A1 (en) Device for automatic stopping asynchronous run in power system
RU1774433C (en) Pulse synchronizer
SU1150695A1 (en) Device for comparing phases of two electrical values
RU2033621C1 (en) Device for automatic checking alternations of phases, open circuits in phases and voltage level for three- phase power supply
SU970562A1 (en) Device for automatic sunchronization with constant advance angle
SU1140204A1 (en) Pulse synchronizer
SU1101983A1 (en) Versions of device for adjusting thyristors connected in parallel opposing
SU1102008A1 (en) One-channel synchronous phase control device for polyphase rectifier converter
SU1343516A1 (en) Apparatus for controlling thyristor converter
SU1360522A1 (en) Method of protecting bridge converter
SU855855A1 (en) Device for automatic synchronizing with constant advance time
SU1474812A1 (en) Ac-to-ac discretely regulated thyristor converter
SU1099314A1 (en) Method of static switching of three-phase capacitor bank
SU961044A1 (en) Frequency-balancing apparatus
SU758518A1 (en) Three-phase switching device
SU1095100A1 (en) Device for measuring resistance of electric circuit insulation
SU1555762A2 (en) Pulsed synchronizer
SU1720122A1 (en) Power direction relay