RU2460192C1 - Relay of difference in phases of generators connected for parallel operation - Google Patents
Relay of difference in phases of generators connected for parallel operation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2460192C1 RU2460192C1 RU2011129493/07A RU2011129493A RU2460192C1 RU 2460192 C1 RU2460192 C1 RU 2460192C1 RU 2011129493/07 A RU2011129493/07 A RU 2011129493/07A RU 2011129493 A RU2011129493 A RU 2011129493A RU 2460192 C1 RU2460192 C1 RU 2460192C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inputs
- phase
- parallel operation
- input
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Phase Differences (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при синхронизации по фазе подключаемых на параллельную работу генераторов, поскольку подключение их на общую нагрузку при наличии сдвига фаз при равенстве частот и амплитуд создает активные уравнительные токи. Необходимость в параллельной работе возникает при переменном характере нагрузки, а также для повышения надежности электроснабжения потребителей. Идеальные условия для включения генераторов на параллельную работу (точная синхронизация) - это равенство частоты, напряжения, порядка чередования фаз и углов фазового сдвига на каждом генераторе. Коммутация на сборную шину производится после входа этих параметров в предварительно заданную зону уставок - окно синхронизации. Включение на параллельную работу без точного соблюдения перечисленных условий (грубая синхронзация) сопровождается сильными толчками момента и бросками тока.The invention relates to measuring equipment and can be used in phase synchronization of generators connected to parallel operation, since connecting them to the total load in the presence of a phase shift with equal frequencies and amplitudes creates active equalizing currents. The need for parallel operation arises with a variable nature of the load, as well as to increase the reliability of power supply to consumers. Ideal conditions for switching generators to parallel operation (precise synchronization) are the equality of frequency, voltage, phase rotation and phase shift angles on each generator. Switching to the busbar is done after these parameters enter the pre-set zone of settings - the synchronization window. Switching on to parallel operation without exact observance of the listed conditions (rough synchronization) is accompanied by strong jolts of the moment and inrush currents.
Известно реле синхронизации, предназначенное для преобразования угла сдвига фазы между напряжением сети и напряжением генератора в постоянное напряжение [патент на изобретение Российской Федерации №2222088, кл. 7 H02J 3/40, БИПМ №2, 2004], содержащее измерительный преобразователь, первый и второй входы которого являются входами для подключения сигналов сети и генератора, последовательно соединенные сумматор, компаратор и исполнительный элемент, а также первый, второй и третий блоки усреднения и формирователь разностного сигнала, при этом вход первого блока усреднения и формирователя разностного сигнала соединены с выходом измерительного преобразователя, первый выход блока усреднения и формирователя разностного сигнала соединены с первым входом сумматора, второй выход - с входом второго блока усреднения и формирователя разностного сигнала, первый выход которого соединен со вторым входом сумматора, а второй выход - с входом третьего блока усреднения и формирователем разностного сигнала, первый выход которого соединен с третьим входом сумматора, при этом каждый из первого, второго и третьего блоков усреднения и формирователя разностного сигнала выполнен в виде последовательно соединенных блока вычитания, первый вход которого является входом блока усреднения и формирователя разностного сигнала, сумматора и фильтра - усреднителя, выход которого является первым выходом блока усреднения и формирователя и соединен со вторыми входами сумматора и блока вычитания, выход которого является вторым выходом блока усреднения, формирователя разностного сигнала.Known synchronization relay, designed to convert the phase angle between the mains voltage and the voltage of the generator into constant voltage [patent for the invention of the Russian Federation No. 2222088, class. 7
Недостатком данного реле синхронизации по фазе подключаемых на параллельную работу генераторов является низкая точность измерения разности фаз.The disadvantage of this phase synchronization relay connected to parallel operation of the generators is the low accuracy of the phase difference measurement.
Известно реле разности фаз, являющееся наиболее близким техническим решением к заявляемому (прототипом) [патент на изобретение Российской Федерации №2222087, кл. 7 H02J 3/40, БИПМ №2, 2004], содержащее сумматор и первый компаратор, а также второй компаратор, вход которого является входом для подключения напряжения внешнего генератора, первый и второй элементы И, первые входы которых соединены с выходом второго компаратора, реверсивный счетчик, входы сложения и вычитания которого соединены с выходами соответственно первого и второго элементов И, блок вычитания, первый вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, а выход соединен с первым входом сумматора, первый нерекурсивный фильтр, информационный вход которого соединен с выходом сумматора, а выход соединен со вторыми входами сумматора и блока вычитания, второй нерекурсивный фильтр, информационный вход которого соединен с выходом блока вычитания, а выход является выходом для подключения сигнала, характеризующего скорость изменения разности фаз, третий и четвертый компараторы, первые входы которых соединены с выходом первого нерекурсивного фильтра, а вторые входы являются входами задания порогов срабатывания реле разности фаз, первый и второй исполнительные элементы, входы которых соединены с выходами соответственно третьего и четвертого компараторов, последовательно соединенные формирователь короткого импульса по переднему фронту, вход которого соединен с выходом первого компаратора, и первый элемент задержки, вход первого компаратора является входом для подключения напряжения сети, выход формирователя короткого импульса по переднему фронту соединен со вторым входом второго элемента И, выход первого элемента задержки соединен со вторым входом первого элемента И, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов И, последовательно соединенные формирователь короткого импульса по заднему фронту, вход которого соединен с выходом первого компаратора, второй элемент задержки и элемент ИЛИ, выход формирователя короткого импульса по заднему фронту соединен с управляющими входами первого и второго нерекурсивных фильтров, выход элемента ИЛИ соединен с входом установки в ноль реверсивного счетчика, одновибратор, выход которого соединен с входом запуска генератора тактовых импульсов, со вторым входом элемента ИЛИ и с входами установки в ноль первого, второю нерекурсивных фильтров.Known phase difference relay, which is the closest technical solution to the claimed (prototype) [patent for the invention of the Russian Federation No. 2222087, class. 7
Недостатком данного реле разности фаз при синхронизации по фазе подключаемых на параллельную работу генераторов является низкая точность измерения разности фаз вследствие того, что если определять разность фаз после измерения фазы каждого из синхронизируемых в отдельностиThe disadvantage of this phase difference relay during phase synchronization of generators connected to parallel operation is the low accuracy of measuring the phase difference due to the fact that if you determine the phase difference after measuring the phase of each of the synchronized separately
φ2-φ1,φ2-φ1,
где φ1 - фаза основного генератора, φ2 - фаза синхронизируемого (подключаемого) генератора, то абсолютная погрешность рассинхронизации в этом случае в соответствии [Левшина B.C., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин (Измерительные преобразователи). Учеб. пособие для вузов. - Л.: Энергоатомиздат. - 1983. - 320 с.]where φ 1 is the phase of the main generator, φ 2 is the phase of the synchronized (connected) generator, then the absolute error of the desynchronization in this case in accordance with [Levshina BC, Novitsky P.V. Electrical measurements of physical quantities (Transducers). Textbook manual for universities. - L .: Energoatomizdat. - 1983. - 320 p.]
Задачей изобретения является повышение точности синхронизации по фазе подключаемых на параллельную работу генераторов за счет изменения последовательности преобразования входных сигналов (разность и детектирования амплитуды), что позволяет повысить точность определения рассогласования фаз подключаемых на параллельную работу генераторов и, как следствие, повысить точность синхронизации данных параметров бортового сетевого напряжения в два раза.The objective of the invention is to increase the accuracy of phase synchronization of generators connected to parallel operation by changing the sequence of conversion of input signals (difference and amplitude detection), which improves the accuracy of determining the phase mismatch of generators connected to parallel operation and, as a result, improves the accuracy of synchronization of data on-board parameters mains voltage doubled.
Решение задачи достигается тем, что в реле разности фаз при синхронизации по фазе подключаемых на параллельную работу генераторов, содержащем блок вычитания, три компаратора, два исполнительных элемента, входы которых соединены с выходами первого и второго компараторов, одновибратор, элемент задержки, дополнительно введены дифференциатор, интегратор, умножитель, делитель, инвертор, и информационные входы первого и второго компараторов объединены и подключены к выходу делителя, первый вход которого через элемент задержки соединен с выходом блока вычитания, оба входа блока вычитания подключены к входам реле разности фаз, входы опорного напряжения компараторов подключены к соответствующим входам задания уставок реле разности фаз, а входы синхронизации первого и второго компараторов объединены и через одновибратор и третий компаратор соединены с вторым входом блока вычитания, а также с входом интегратора, дифференциатора, выход интегратора и дифференциатора подключены к входам умножителя, выход которого через инвертор и блок извлечения корня соединены со вторым входом делителя.The solution to the problem is achieved by the fact that in the phase difference relay during phase synchronization of generators connected to parallel operation, containing a subtraction unit, three comparators, two actuators, the inputs of which are connected to the outputs of the first and second comparators, a one-shot, a delay element, a differentiator is additionally introduced, the integrator, multiplier, divider, inverter, and information inputs of the first and second comparators are combined and connected to the output of the divider, the first input of which through the delay element is connected to the output the input of the subtraction unit, both inputs of the subtraction unit are connected to the inputs of the phase difference relay, the inputs of the reference voltage of the comparators are connected to the corresponding inputs of the settings of the relay of the phase difference, and the synchronization inputs of the first and second comparators are combined and connected to the second input of the subtraction unit through the one-shot and third comparator, and also with the input of the integrator, the differentiator, the output of the integrator and the differentiator are connected to the inputs of the multiplier, the output of which is connected to the second input through the inverter and the root extraction unit m divider.
В соответствии с предлагаемым устройством для определения условий измерений при рассогласовании фаз при равенстве амплитуд A0=А1=А2 и частот ω1=ω2=ω0. При этомIn accordance with the proposed device for determining the measurement conditions during the phase mismatch with equal amplitudes A 0 = A 1 = A 2 and frequencies ω 1 = ω 2 = ω 0 . Wherein
, ,
где δφ - рассинхронизация фаз.where δ φ is the phase out of sync.
Для малых значений рассинхронизации фаз данное выражение может быть преобразовано к видуFor small phase out-of-sync values, this expression can be converted to
Условие малых значений рассинхронизации фаз может быть определено из уравненияThe condition of small values of the phase out of synchronization can be determined from the equation
sinx=x,sinx = x,
которое имеет приблизительное решениеwhich has an approximate solution
Для определения величины полученной разности фаз δφ по выражению (2) можно использовать операции дифференцирования и интегрирования, т.е.To determine the magnitude of the obtained phase difference δ φ from expression (2), one can use differentiation and integration operations, i.e.
иand
Перемножив полученные выражения (4) и (5), проинвертировав полученный результат, и с дальнейшим извлечением квадратного корня получаем выражениеMultiplying the obtained expressions (4) and (5), inverting the result obtained, and with further extraction of the square root, we obtain the expression
Разделив выражение (2) на выражение (6) получаемDividing expression (2) by expression (6) we obtain
Таким образом, погрешность рассинхронизации по фазе определяется выражением 7. Сравнивая погрешности, полученные в выражении 2 и 7, можно утверждать, что изменение последовательности преобразования сигнала (разность и выделение частоты) позволяет повысить точность синхронизации бортового сетевого напряжения, поскольку измерения частоты разности переменного напряжения в отличие от выделения разности измеренных значений частот осуществляется не дважды, а только один раз.Thus, the error of the phase out of synchronization is determined by the
Реализовав в виде алгоритма в компьютере или в виде структуры устройства в соответствии с выражением (7), можно определить более точно рассинхронизацию фаз подключаемых на параллельную работу двух генераторов, поскольку измерения фазы разности переменного напряжения в отличие от выделения разности измеренных значений фазы осуществляется не дважды, а только один раз, то погрешность в этом случае в два раза меньше.Having implemented in the form of an algorithm in a computer or in the form of a device structure in accordance with expression (7), it is possible to determine more precisely the phase synchronization of the two generators connected to parallel operation, since the phase difference of the AC voltage difference, in contrast to the separation of the difference of the measured phase values, is not carried out twice, but only once, the error in this case is two times less.
Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволяет установить соответствие его критерию "новизна".Comparison of the claimed technical solution with the prototype allows us to establish compliance with its criterion of "novelty."
Преимущество предлагаемого устройства заключается в повышенной точности измерения рассогласования фаз. Повышение точности измерения рассогласования фаз достигается как за счет изменения порядка операции детектирования и определения разности на переменном напряжении, так и за счет повышения точности детектирования путем его математической реализации.The advantage of the proposed device is the increased accuracy of the measurement of phase mismatch. Improving the accuracy of measuring the phase mismatch is achieved both by changing the order of the detection operation and determining the difference on alternating voltage, and by increasing the accuracy of detection by its mathematical implementation.
На фиг.1 приведена структурная схема устройства для синхронизации по фазе подключаемых на параллельную работу генераторов, а фиг.2 поясняет формирование импульсов синхронизации первого и второго компараторов.Figure 1 shows the structural diagram of a device for phase synchronization connected to parallel operation of the generators, and figure 2 explains the formation of synchronization pulses of the first and second comparators.
Устройство для синхронизации по фазе подключаемых на параллельную работу генераторов (фиг.1) содержит блок вычитания 1, дифференциатор 2, интегратор 3, умножитель 4, инвертор И 5, блок извлечения корня 6, элемент задержки 7, делитель 8, два синхронизированных компаратора К1 9, К2 10, два исполнительных элемента 11, 12, третий компаратор К3 13 и одновибратор 14.A device for phase synchronization of generators connected to parallel operation (Fig. 1) contains a subtraction unit 1, a
Входы реле разности фаз подключены к входам блока вычитания 1, второй вход которого соединен также с входом дифференциатора 2 и интегратора 3, а выход блока вычитания 1 соединен через элемент задержки 7 с первым входом делителя 8. Выходы дифференциатора 2 и интегратора 3 соединены с входами умножителя 4, выход которого через инвертор 5 и блок извлечения корня 6 соединен со вторым входом делителя 8. Выход делителя 8 соединен с информационными входами первого и второго компараторов 9, 10, опорные входы которых соединены с входами задания уставок реле разности фаз. Выходы первого и второго компараторов 9, 10 соединены с входами соответствующего исполнительного элемента 11, 12. Второй вход реле разности фаз через третий компаратор 13 и одновибратор 14 соединен с входами синхронизации первого и второго компараторов 9, 10.The inputs of the phase difference relay are connected to the inputs of the subtractor 1, the second input of which is also connected to the input of the
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
При подаче на входы устройства напряжения синхронизируемых генераторов на выходе блока вычитания 1 сформируется разность входных напряжений, которая поступит на дифференциатор 2 и интегратор 3, а через элемент задержки 7 на первый вход делителя 8. Напряжение с выходов дифференциатора 2 и интегратора 3 перемножается умножителем 4, а после инвертирования на инверторе 5 и извлечения блоке извлечения корня 6 поступает на второй вход делителя 8, на выходе которого формируется напряжение, равное δφ. Данное напряжение в зависимости от знака рассогласования может быть как отрицательным, так и положительным, поэтому для того чтобы соответствующий исполнительный элемент 11 и 12 выполнил действия по согласованию фаз синхронизируемых генераторов, компаратор 9 и 10 определяет направления этого действия по импульсу синхронизации, который формируется третьим компаратором 13 и одновибратором 14. Причем длительность импульса τ, формируемого одновибратором 14, можно выбрать на порядок меньше соответствующей длительности линейного участка синусоиды ведущего генератора (фиг.2), т.е. на порядок меньше интервала, который удовлетворяет условию (3) для частоты ведущего генератора 50 ГцWhen voltage of synchronized generators is applied to the inputs of the device at the output of the subtraction unit 1, a difference in input voltages is generated, which will be supplied to the
Таким образом, изменение последовательности преобразования сигнала (разность и выделение фазы) позволяет повысить точность синхронизации данного параметра бортового сетевого напряжения в два раза.Thus, changing the sequence of signal conversion (difference and phase separation) can improve the accuracy of synchronization of this parameter of the on-board network voltage by a factor of two.
Следует отметить, что предложенное устройство может быть реализовано в виде одного CHIPa, в котором реализуется предлагаемый алгоритм детектирования.It should be noted that the proposed device can be implemented as a single CHIPa, in which the proposed detection algorithm is implemented.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011129493/07A RU2460192C1 (en) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Relay of difference in phases of generators connected for parallel operation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011129493/07A RU2460192C1 (en) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Relay of difference in phases of generators connected for parallel operation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2460192C1 true RU2460192C1 (en) | 2012-08-27 |
Family
ID=46937962
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011129493/07A RU2460192C1 (en) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Relay of difference in phases of generators connected for parallel operation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2460192C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10408020B2 (en) | 2015-12-30 | 2019-09-10 | Halliburton Energy Services, Inc. | Direct current power source with reduced link capacitance for downhole applications |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4101821A1 (en) * | 1991-01-23 | 1992-07-30 | Wolfgang Dipl Ing Planitz | Generator synchroniser matching variable mains frequency network - couples each generator to ancillary bus, parallel to its power switch and collector bus |
RU2222087C1 (en) * | 2002-06-11 | 2004-01-20 | Березов Владимир Владимирович | Differential-phase relay |
RU2222088C1 (en) * | 2002-06-11 | 2004-01-20 | Пухов Игорь Константинович | Synchronizing relay |
-
2011
- 2011-07-15 RU RU2011129493/07A patent/RU2460192C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4101821A1 (en) * | 1991-01-23 | 1992-07-30 | Wolfgang Dipl Ing Planitz | Generator synchroniser matching variable mains frequency network - couples each generator to ancillary bus, parallel to its power switch and collector bus |
RU2222087C1 (en) * | 2002-06-11 | 2004-01-20 | Березов Владимир Владимирович | Differential-phase relay |
RU2222088C1 (en) * | 2002-06-11 | 2004-01-20 | Пухов Игорь Константинович | Synchronizing relay |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10408020B2 (en) | 2015-12-30 | 2019-09-10 | Halliburton Energy Services, Inc. | Direct current power source with reduced link capacitance for downhole applications |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103558436B (en) | Based on the method for the detection of grid voltage magnitude of single-phase phase-locked loop algorithm, frequency and phase angle | |
Boyra et al. | A review on synchronization methods for grid-connected three-phase VSC under unbalanced and distorted conditions | |
CN105429484B (en) | PWM rectifier prediction power control method and system based on any period delay | |
CN102401858A (en) | Method for detecting fundamental component and harmonic component of voltage of power grid | |
CN110557118B (en) | Phase locking device and phase locking method | |
CN103904693B (en) | Based on the synchronized method that frequency self adaptation Virtual shipyard is estimated | |
WO2018122391A1 (en) | Precise real-time advanced grid monitoring | |
CN111142021B (en) | Asynchronous sampling method for three-stage brushless synchronous variable frequency alternating current power generation system | |
Ngo et al. | Improving performance of single-phase SOGI-FLL under DC-offset voltage condition | |
CN103267897A (en) | Three-phase-locked loop based on reversed Park conversion | |
Toscani et al. | A space vector based approach for synchrophasor measurement | |
CN103094924A (en) | Method and device for obtaining power grid synchronic benchmark sine based on absence of phase lock loop | |
RU2463613C1 (en) | Device for determination of power components within three-phase three-wire ac circuits | |
JP5940389B2 (en) | AC resistance measuring device and AC resistance measuring method | |
CN109358228B (en) | Power grid voltage positive and negative sequence component real-time estimation method based on double enhanced phase-locked loops | |
CN104410407A (en) | Adaptive digital phase-locked loop and phase locking method | |
JP2018093703A (en) | Phase synchronization method for phase synchronization circuit to be used for grid connection system | |
KR101380380B1 (en) | Method of adaptive phase tracking depending on the state of power system and system for it | |
RU2460192C1 (en) | Relay of difference in phases of generators connected for parallel operation | |
CN102170143A (en) | Microcomputer automatic quasi-synchronization paralleling realization method | |
KR101946308B1 (en) | Method of phase locked loop to improve accuracy of frequency measurement for single phase photovoltaic system | |
JP6522883B2 (en) | Device with communication function, inverter device, and method of starting communication with other devices | |
KR101545139B1 (en) | Method of phase tracking of power system using LPN filter | |
RU2557672C1 (en) | Device for synchronisation of parameters connected for parallel operation of generators | |
RU2459338C1 (en) | Relay of difference in amplitudes of generators connected for parallel operation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140716 |