RU2572393C1 - Устройство синхронизации генератора с электрической сетью - Google Patents
Устройство синхронизации генератора с электрической сетью Download PDFInfo
- Publication number
- RU2572393C1 RU2572393C1 RU2014148257/07A RU2014148257A RU2572393C1 RU 2572393 C1 RU2572393 C1 RU 2572393C1 RU 2014148257/07 A RU2014148257/07 A RU 2014148257/07A RU 2014148257 A RU2014148257 A RU 2014148257A RU 2572393 C1 RU2572393 C1 RU 2572393C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- generator
- network
- voltage
- mains
- microcontroller
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение надежности. Устройство содержит детекторы фаз напряжений генератора и сети, измерительные преобразователи напряжений сети и генератора, преобразователь сигнала датчика скорости вращения генератора и два канала управления. Каждый канал содержит микроконтроллер, интегратор, который подает питание на ключ цепи подключения генератора к сети, ключи управляющих сигналов рассогласования частоты и напряжения генератора и сети. Выходы ключей цепей подключения генератора к сети соединены последовательно, остальные - параллельно. Каждый микроконтроллер контролирует работу другого канала по последовательному интерфейсу и при обнаружении рассогласования отключает генератор от сети и перезапускает отказавший микроконтроллер, а интегратор снимает питание с ключа цепи подключения генератора к сети при отсутствии импульсного сигнала от микроконтроллера при его сбое. Устройство обеспечивает выдачу сигналов рассогласования напряжения и частоты генератора относительно сети. При допустимой скорости скольжения и напряжения генератора относительно сети устройство подключает генератор к сети в момент равенства фаз напряжений с учетом времени срабатывания цепи подключения генератора к сети. После включения генератора в сеть устройство контролирует частоту скольжения генератора относительно частоты сети и отключает генератор от сети, если частота скольжения превысит допустимой значение, предупреждая асинхронный режим работы генератора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Техническое решение относится к устройствам управления генератором и схемам защиты электрических машин, в частности к устройствам синхронизации генератора, и может быть использовано на электростанциях для синхронизации генератора с сетью и его автоматического включения в сеть, а также на подстанциях для включения на параллельную работу двух систем переменного тока, с обеспечением защиты генератора от асинхронного режима работы.
Известно реле контроля синхронизма [1], содержащее две обмотки с включенными резисторами, два однополупериодных выпрямителя, соединенных со входами обмоток, балластным резистором и сглаживающим конденсатором в каждом выпрямителе. Реле обеспечивает контроль синхронизации генератора с сетью и удержание ключа включения генератора при превышении угла сдвига фаз между напряжениями генератора и сети выше установленного значения, а также при исчезновении одного из напряжений.
Недостатком аналога является низкая точность установки угла сдвига и зависимость угла от параметров компонент схемы.
Известно реле контроля синхронизма [2], содержащее три компаратора, исполнительный элемент, два RS-триггера, три формирователя импульса, три элемента ИЛИ, счетчик импульсов, элемент И, генератор тактовых импульсов, формирователь сигнала геометрической разности напряжений генератора и сети. Реле обеспечивает удержание ключа включения генератора от сети при превышении разности фаз между напряжениями генератора и сети выше установленного значения.
Недостатком аналога является сложность электрической схемы, низкая точность установки разности сдвига фаз.
В качестве прототипа выбрано устройство синхронизации генератора с электрической сетью [3]. Устройство содержит детекторы фаз напряжения генератора и электрической сети, ключи цепи подключения генератора к сети и сигналов рассогласования частот генератора и сети, таймер, микроконтроллер, соединенный с таймером, детекторами фаз и ключами. Устройство обеспечивает измерение с помощью таймера периода частоты генератора и сети, разности фаз напряжений и выдачу сигналов рассогласования частот генератора и сети. При достижении допустимой скорости скольжения, вычисленной на основании разницы частоты генератора и сети, в момент равенства фаз напряжений устройство подключает генератор к сети, с учетом времени срабатывания цепи подключения генератора к сети.
Недостатком устройства являются недостаточная надежность и сбоеустойчивость, отсутствие контроля напряжения генератора и защиты генератора от асинхронного режима работы после подключения к сети.
Задачей технического решения являются повышение надежности и сбоеустойчивости устройства, контроль напряжения генератора и его защита от асинхронного режима работы после подключения к сети.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в устройстве синхронизации генератора с электрической сетью, содержащем детекторы фаз напряжения генератора и электрической сети, ключи цепи подключения генератора к сети и сигналов рассогласования частоты генератора и сети, микроконтроллер, соединенный с датчиками фаз и ключами, в котором микроконтроллер содержит программу вычисления скорости скольжения и при достижении допустимой скорости скольжения подключает генератор к сети в момент равенства фаз напряжений с учетом времени срабатывания цепи подключения генератора к сети, предусмотрены следующие отличия: выход микроконтроллера соединен с ключом цепи подключения генератора к сети через интегратор, введены измерительные преобразователи напряжения сети и генератора, соединенные со входами микроконтроллера, введены ключи сигналов рассогласования напряжений генератора и сети, соединенные с выходами микроконтроллера, также введен резервный канал, идентичный основному, содержащий микроконтроллер, интегратор, ключи цепи подключения генератора к сети и сигналов рассогласования частоты и напряжения генератора и сети, где выходы ключей цепи подключения генератора в каналах соединены последовательно, а выходы остальных ключей - параллельно, кроме этого микроконтроллеры соединены друг с другом каналами последовательного обмена и линиями перезапуска и содержат программу, которая формирует импульсный сигнал подключения генератора к сети на входе интегратора, измеряет напряжение генератора и сети, управляет ключами сигналов рассогласования напряжения генератора и сети, разрешая подключение генератора к сети при допустимом напряжении генератора относительно напряжения сети.
Кроме того, предложенное устройство синхронизации генератора с электрической сетью отличается тем, что дополнительно введен преобразователь сигнала датчика скорости вращения генератора, а микроконтроллеры содержат программу контроля синхронности работы генератора в сети, которая контролирует частоту вращения генератора и отключает генератор от сети, если частота скольжения частоты генератора относительно частоты сети превысит допустимое значение.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, а именно, резервирование каналов обеспечивает повышение надежности устройства, а также выявление сбоев в работе устройства, перезапуск позволяет восстановить работу канала, в котором произошел сбой, контроль напряжений обеспечивает отсутствие больших переходных токов в момент подключения генератора к сети, контроль частоты скольжения генератора после его подключения к сети защищает генератор от асинхронного режима работы.
Техническая сущность предлагаемого технического решения поясняется фиг. 1, содержащей структурную схему устройства, и фиг. 2, содержащей временные диаграммы напряжений с детекторов фаз напряжений генератора и сети.
Предложенное устройство синхронизации генератора с электрической сетью изображено на фиг. 1. Устройство содержит детекторы фаз 1, 2 напряжений генератора и электрической сети, измерительные преобразователи 3, 4 напряжений генератора и электрической сети, преобразователь 5 сигнала датчика скорости вращения генератора и два идентичных канала. Каждый канал содержит микроконтроллер 6 (13), интегратор 7 (14) и ключи 8 (15) подключения генератора к сети, ключи 9 (16), 10 (17), 11 (18) и 12 (19) сигналов рассогласования частоты и напряжения генератора и сети. Входы микроконтроллера 6 (13) соединены с выходами датчиков фазы 1 (2), измерительных преобразователей 3, 4 и преобразователя 5. Микроконтроллер 6 (13) соединен с ключом 8 (15) через интегратор 7 (14), другие выходы микроконтроллера непосредственно соединены с ключами 9 (16), 10 (17), 11 (18) и 12 (19). Выходы ключей 8 и 15 соединены последовательно, остальные - параллельно. Микроконтроллеры 6 и 13 связаны друг с другом двумя перекрестными каналами параллельного обмена и линиями перезапуска.
Детекторы фазы напряжения 1 и 2 обеспечивают преобразование входных напряжений генератора и сети в прямоугольные сигналы логического уровня, подаваемые на входы микроконтроллеров 6 и 13.
Измерительные преобразователи 3 и 4 обеспечивают преобразование входных напряжений генератора и сети в аналоговые сигналы, подаваемые на входы микроконтроллеров 6 и 13.
Преобразователь 5 сигнала датчика скорости вращения генератора обеспечивает преобразование частоты вращения генератора в прямоугольные сигналы логического уровня, подаваемые на входы микроконтроллеров 6 и 13.
Интегратор 7 (14) представляет собой RC цепь, которая преобразует импульсный сигнал от микроконтроллера в потенциальный сигнал включения ключа 8 (15). При нарушении работы микроконтроллера импульсный сигнал перестает формироваться и ключ размыкается.
Микроконтроллеры 6 и 13 содержат идентичную программу, которая обеспечивает контроль частоты и напряжения генератора и сети, выдает сигналы рассогласования частоты и напряжения генератора относительно сети, если их значение выше или ниже допусков относительно частоты и напряжения сети.
Программа обеспечивает подключение генератора к сети в момент равенства фаз напряжения генератора и сети, если частота скольжения частоты генератора и напряжение относительно частоты и напряжения сети находится в допустимых пределах.
Программа обеспечивает контроль частоты вращения генератора и выявляет асинхронный режим работы генератора, когда из-за разницы частот напряжений генератора и сети смещение фаз напряжений достигает 360° и происходит так называемый "проворот". Генератор отключают от сети, если период проворота становится меньше заданного временного интервала.
Проворот определяют с использованием эффекта стробоскопа (фиг. 2). В предлагаемом техническом решении сигнал генератора с частотой fг стробируют сигналом частоты сети fc. Результирующая частота сигнала проворота равна разности частот генератора и сети. Для измерения длительности периода проворота используется частота сети.
Каждый микроконтроллер контролирует работу другого с использованием канала межпроцессорного обмена. При обнаружении рассогласования в работе каналов питание с ключей цепи подключения генератора снимается и генератор отключается от сети.
Техническим результатом предложенного технического решения является повышение надежности и сбоеустойчивости работы устройства, исключение бросков тока при подключении генератора к сети, а также контроль частоты скольжения, что позволяет использовать устройство для защиты генератора от асинхронного режима работы после его подключения к сети.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 884033.
2. Патент РФ 2224320.
3. Патент США 4249088 - прототип.
Claims (2)
1. Устройство синхронизации генератора с электрической сетью, содержащее детекторы фаз напряжения генератора и электрической сети, ключи цепи подключения генератора к сети и сигналов рассогласования частоты генератора и сети, микроконтроллер, соединенный с датчиками фаз и ключами, в котором микроконтроллер содержит программу вычисления скорости скольжения и при достижении допустимой скорости скольжения подключает генератор к сети в момент равенства фаз напряжений, с учетом времени срабатывания цепи подключения генератора к сети, отличающееся тем, что выход микроконтроллера соединен с ключом цепи подключения генератора к сети через интегратор, введены измерительные преобразователи напряжения сети и генератора, соединенные со входами микроконтроллера, введены ключи сигналов рассогласования напряжений генератора и сети, соединенные с выходами микроконтроллера, а также введен резервный канал, идентичный основному, содержащий микроконтроллер, интегратор, ключи цепи подключения генератора к сети и сигналов рассогласования частоты и напряжения генератора и сети, где выходы ключей цепи подключения генератора в каналах соединены последовательно, а выходы остальных ключей - параллельно, кроме этого микроконтроллеры соединены друг с другом каналами последовательного обмена и линиями перезапуска и содержат программу, которая формирует импульсный сигнал подключения генератора к сети на входе интегратора, измеряет напряжения генератора и сети, управляет ключами сигналов рассогласования напряжения генератора и сети, разрешая подключение генератора к сети, если напряжение генератора находится в заданных допусках относительно напряжения сети.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введен преобразователь сигнала датчика скорости вращения генератора, соединенный с микроконтроллером, и каждого канала, а микроконтроллеры содержат программу контроля синхронности работы генератора в сети, которая контролирует частоту вращения генератора и отключает генератор от сети, если частота скольжения частоты генератора относительно частоты сети превысит допустимое значение.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014148257/07A RU2572393C1 (ru) | 2014-12-01 | 2014-12-01 | Устройство синхронизации генератора с электрической сетью |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014148257/07A RU2572393C1 (ru) | 2014-12-01 | 2014-12-01 | Устройство синхронизации генератора с электрической сетью |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2572393C1 true RU2572393C1 (ru) | 2016-01-10 |
Family
ID=55072135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014148257/07A RU2572393C1 (ru) | 2014-12-01 | 2014-12-01 | Устройство синхронизации генератора с электрической сетью |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2572393C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4249088A (en) * | 1979-07-19 | 1981-02-03 | General Electric Company | Automatic device for synchronization of prime mover with electrical grid |
RU2014707C1 (ru) * | 1991-07-08 | 1994-06-15 | Научно-производственное объединение "Марс" | Устройство для автоматической синхронизации синхронных генераторов |
WO1994022200A2 (de) * | 1993-03-19 | 1994-09-29 | Elin Energieversorgung Gesellschaft Mbh | Synchronisiervorrichtung |
RU2359384C1 (ru) * | 2008-02-19 | 2009-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Способ синхронизации возбужденной синхронной машины с сетью |
-
2014
- 2014-12-01 RU RU2014148257/07A patent/RU2572393C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4249088A (en) * | 1979-07-19 | 1981-02-03 | General Electric Company | Automatic device for synchronization of prime mover with electrical grid |
RU2014707C1 (ru) * | 1991-07-08 | 1994-06-15 | Научно-производственное объединение "Марс" | Устройство для автоматической синхронизации синхронных генераторов |
WO1994022200A2 (de) * | 1993-03-19 | 1994-09-29 | Elin Energieversorgung Gesellschaft Mbh | Synchronisiervorrichtung |
RU2359384C1 (ru) * | 2008-02-19 | 2009-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Способ синхронизации возбужденной синхронной машины с сетью |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6268617B2 (ja) | カスケード型マルチレベルコンバータ自己試験システムとそのための自己試験方法 | |
US9509158B2 (en) | Power supply configuration system and method | |
JP5956333B2 (ja) | ネットワーク状態の監視方法および装置 | |
US20170074244A1 (en) | Method for black starting wind turbine, wind farm, and restoring wind farm and wind turbine, wind farm using the same | |
EP2837942B1 (en) | Ground fault detecting circuit and power conversion device using same | |
US9692314B2 (en) | Detection circuit and three-phase AC-to-AC power converting apparatus incorporating the same | |
JP6186978B2 (ja) | 保護監視制御システム | |
DK174755B1 (da) | System til at forbinde en vindmøllegenerator med det elektriske forsyningsnet | |
RU2012110765A (ru) | Система бесперебойного электропитания, содержащая упрощенную схему индикации наличия напряжения | |
GB2506135A (en) | Branch circuit monitor with onboard processing | |
JP6272278B2 (ja) | 電源配置システム、電源配置方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体 | |
RU2572393C1 (ru) | Устройство синхронизации генератора с электрической сетью | |
AU2019368742A1 (en) | Photovoltaic electricity utilization device and charging control method, apparatus and circuit therefor, and storage medium | |
RU208087U1 (ru) | Устройство для автоматического включения резерва | |
JP6039912B2 (ja) | 抵抗値算出装置 | |
US9112509B2 (en) | Phase synchronization circuit for AC voltage | |
RU2352044C1 (ru) | Способ защиты трехфазной сети с резистивно-заземленной нейтралью от однофазных замыканий на землю и устройство для его осуществления | |
AU2019348482B2 (en) | Method and arrangement for performing a switch-off test on an inverter | |
RU2509333C1 (ru) | Система мониторинга автоматических регуляторов возбуждения и систем возбуждения генераторов электростанции | |
CN104734584A (zh) | 同步电机制动电路、制动系统及制动方法 | |
BR102019002524A2 (pt) | arranjo de medição, e, método para medir sinais elétricos | |
US9250274B2 (en) | Power analysis module for monitoring an electrical power source | |
RU148724U1 (ru) | Устройство бесперебойного питания с автоматическим включением резервного питания | |
JP6891209B2 (ja) | 無停電切替装置、切替ブレーカ装置及び無停電切替システム | |
RU2641096C2 (ru) | Частотно-фазовое реле |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171202 |