RU2653361C1 - Способ автоматической разгрузки электроэнергетической системы с параллельно работающими генераторными агрегатами - Google Patents
Способ автоматической разгрузки электроэнергетической системы с параллельно работающими генераторными агрегатами Download PDFInfo
- Publication number
- RU2653361C1 RU2653361C1 RU2017124539A RU2017124539A RU2653361C1 RU 2653361 C1 RU2653361 C1 RU 2653361C1 RU 2017124539 A RU2017124539 A RU 2017124539A RU 2017124539 A RU2017124539 A RU 2017124539A RU 2653361 C1 RU2653361 C1 RU 2653361C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- active load
- inoperative
- eps
- value
- signal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
- H02J3/14—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, network, e.g. progressively balanced loading
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
- Y02B70/3225—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
- Y04S20/20—End-user application control systems
- Y04S20/222—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Использование – в области электротехники. Технический результат - повышение надежности защиты ЭЭС с параллельно работающими генераторными агрегатами (ГА) от перегрузки при выходе одного или нескольких ГА из строя. Согласно способу автоматической разгрузки электроэнергетической системы с параллельно работающими ГА при выходе из строя одного или нескольких ГА измеряют величину активной нагрузки каждого ГА (Pi), вычисляют величину суммарной активной нагрузки всей ЭЭС (Рсумм.i), вычисляют величину суммарной допустимой активной нагрузки ЭЭС (Рсумм. доп. откл.) для случаев отключения неработоспособного или неработоспособных ГА, сравнивают вычисленную величину Рсумм.i с допустимой величиной Рсумм. доп. откл. и при Рсумм.i > Рсумм. доп. откл. формируют сигнал на отключение выбранных потребителей электрической энергии до момента отключения неработоспособных ГА. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты судовых электроэнергетических систем от перегрузки в аварийных ситуациях.
Известен способ по AC SU 1365241, МПК H02J 3/24, опубл. 1988, заключающийся в том, что при параллельной работе ГА контролируют активную нагрузку и напряжение каждого из них и в случае аварийного отключения одного из ГА от сети и при условии, что напряжение неработоспособного ГА в норме и активная нагрузка оставшегося в работе генератора выше заданного значения, отключают заранее выбранные потребители электроэнергии.
Недостатком указанного способа является то, что сигнал на отключение потребителей подается только после отключения неработоспособного ГА. При этом нагрузка на работающий агрегат возрастает практически в два раза, что во многих случаях приводит к его остановке и перерыву в подаче электроэнергии.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ автоматической разгрузки электроэнергетической системы (ЭЭС) с параллельно работающими генераторными агрегатами (А.П Баранов. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы: Учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. / СПб.: Судостроение, 2005. - 456 с, рис. 16.6.). Способ заключается в измерении активной нагрузки каждого из работающих генераторных агрегатов (ГА) электроэнергетической системы, сравнении ее с допустимой величиной и, если нагрузка превысит допустимую, через выдержку времени отключают первую группу потребителей электроэнергии. Если через 5-10 сек нагрузка на оставшиеся ГА не изменится, отключают вторую группу потребителей. Если нагрузка на генераторы составит более 130% от номинальной мощности одного ГА, то отключают обе группы потребителей.
Данный способ защищает ЭЭС от перегрузки за счет отключения групп потребителей электроэнергии и снижения нагрузки. При этом количество и мощность отключаемых потребителей зависит от величины перегрузки ГА. Недостатком способа является то, что аварийное отключение неисправных ГА производится до отключения потребителей энергии. В этом случае вся нагрузка ляжет на оставшиеся в работе агрегаты, что может вызвать их остановку или выход из строя.
Заявляемый способ позволяет решить проблему надежной защиты ЭЭС с параллельно работающими ГА от перегрузки при выходе одного или нескольких ГА из строя путем отключения потребителей электроэнергии до аварийного отключения неисправных ГА.
Для достижения указанного технического результата используется следующая совокупность существенных признаков: способ автоматической разгрузки электроэнергетической системы (ЭЭС) с параллельно работающими генераторными агрегатами (ГА) при выходе из строя одного или нескольких ГА, заключающийся в измерении величины активной нагрузки каждого ГА (Pi), вычислении величины суммарной активной нагрузки всей ЭЭС (Рсумм.i), вычислении величины суммарной допустимой активной нагрузки ЭЭС (Рсумм. доп. откл.) для случаев отключения одного или нескольких неработоспособных ГА, сравнении вычисленной величины Рсумм.i с допустимой величиной Рсумм. доп. откл. и при Рсуммл > Рсумм. доп. откл. формировании сигнала на отключение выбранных потребителей электрической энергии до момента отключения неработоспособных ГА.
Для осуществления способа может быть предложено устройство, содержащее следующие блоки по числу ГА: датчики активной нагрузки соответствующих ГА, блоки контроля работы соответствующих ГА, блоки определения работоспособности соответствующих ГА, блок сложения, блок вычисления величины суммарной допустимой активной нагрузки ЭЭС для случаев отключения одного или нескольких неработоспособных ГА и блок сравнения, при этом выходы датчиков активной нагрузки соответствующих ГА соединены с соответствующими входами блока сложения, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выходы блоков контроля работы соответствующих ГА соединены с соответствующими первыми входами блока вычисления величины суммарной допустимой активной нагрузки ЭЭС для случаев отключения одного или нескольких неработоспособных ГА, блоки определения работоспособности соответствующих ГА соединены с соответствующими вторыми входами блока вычисления величины суммарной допустимой активной нагрузки ЭЭС для случаев отключения одного или нескольких неработоспособных ГА, выход которого соединен со вторым входом блока сравнения.
Сущность изобретения заключается в том, что отключение потребителей электроэнергии происходит не так, как в прототипе - после отключения одного или нескольких неисправных ГА, а до аварийного отключения агрегатов, причем только в том случае, если измеренная суммарная активная нагрузка ЭЭС превысит расчетное допустимое значение нагрузки ЭЭС для случаев отключения одного или нескольких неработоспособных ГА. Если же суммарная нагрузка ЭЭС окажется меньше расчетной величины допустимого значения нагрузки для случаев отключения одного или нескольких неработоспособных ГА, отключение потребителей не произойдет. В этом случае, при аварийном отключении неисправных ГА, оставшиеся в работе агрегаты смогут принять на себя всю нагрузку.
Сопоставление предлагаемого способа и прототипа показало, что поставленная задача - надежная защита ЭЭС с параллельно работающими ГА от перегрузки при выходе одного или нескольких ГА из строя - решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемого изобретения критерию патентоспособности «новизна».
В свою очередь, проведенный информационный поиск в области электроснабжения не выявил решений, содержащих отдельные отличительные признаки заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии способа критерию «изобретательский уровень».
Сущность указанного способа поясняется чертежом, где:
на фиг. 1 представлена функциональная схема устройства автоматической разгрузки ЭЭС с параллельно работающими генераторными агрегатами, реализующего предлагаемый способ;
на фиг. 2 изображена одна из возможных функциональных схем блока вычисления величины суммарной допустимой активной нагрузки ЭЭС для случаев отключения одного или нескольких неработоспособных ГА.
Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит (фиг. 1): 1.1, 1.2…1.n - датчики активной нагрузки n ГА, 2 - блок сложения, 3.1, 3.2... 3.n - блоки контроля работы соответствующих ГА, 4.1, 4.2…4.n - блоки определения работоспособности соответствующих ГА, 5 - блок вычисления величины суммарной допустимой активной нагрузки ЭЭС для случаев отключения одного или нескольких неработоспособных ГА и 6 - блок сравнения. При этом выходы датчиков активной нагрузки 1.1, 1.2…1.n соединены с соответствующими входами блока сложения 2, выход которого соединен с первым входом блока сравнения 6, выходы блоков контроля работы 3.1, 3.2…3.n соединены с соответствующими первыми входами блока вычисления 5, блоки определения работоспособности 4.1, 4.2…4.n, соединены с соответствующими вторыми входами блока вычисления 5, выход которого соединен со вторым входом блока сравнения 6.
Указанные блоки могут быть выполнены следующим образом.
Датчики 1.1, 1.2…1.n - известные функциональные блоки, формирующие сигналы в виде напряжения постоянного тока, пропорционального величине активной нагрузки соответствующих ГА; блок сложения 2 - известный функциональный блок, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный сумме сигналов на его входах. Блоки контроля 3.1, 3.2…3.n - известные функциональные блоки, формирующие на своих выходах сигналы логической «1», когда соответствующий ГА включен на параллельную работу и сигнал логического «0» в противном случае. В качестве таких блоков могут быть использованы, например, блок-контакты автоматических выключателей соответствующих ГА. Блоки 4.1, 4.2…4.n - известные функциональные блоки, на выходе каждого из которых формируется сигнал логической «1», если на работающем ГА хотя бы один их контролируемых параметров (температура охлаждающей воды или смазочного масла дизеля и т.д.), превысил допустимое значение, что свидетельствует о неработоспособности агрегата. В качестве 4 может быть использована схема, аналогичная той, которая формирует на судне обобщающий сигнал аварийно-предупредительной сигнализации (АПС) при превышении температуры охлаждающей воды или смазочного масла дизеля и ряда других параметров. Блок сравнения 6 - известный функциональный блок, на выходе которого формируется сигнал логической «1», когда сигнал на его первом входе больше, чем сигнал на его втором входе и сигнал логического «О» в противоположном случае. Блок может быть выполнен в виде компаратора на операционных усилителях.
Блок вычисления 5 формирует на своем выходе сигнал, пропорциональный величине суммарной допустимой активной нагрузки ЭЭС для случаев отключения одного или нескольких неработоспособных ГА. Одна из возможных функциональных схем указанного блока представлена на фиг. 2. Блок 5 содержит 7.1, 7.2…7.n - первые управляемые ключи, 8.1, 8.2…8.n - блоки памяти допустимой активной нагрузки соответствующих ГА, 9 - первый блок сложения, 10.1, 10.2…10n - вторые управляемые ключи, 11 - второй блок сложения, 12 - блок вычитания. При этом управляющие входы первых управляемых ключей 7.1, 7.2…7.n являются первыми входами блока вычисления 5, а управляющие входы вторых управляемых ключей 10.1, 10.2…10n являются его вторыми входами. Выходы блоков памяти 8.1, 8.2…8.n соединены с информационными входами соответствующих первых 7.1, 7.2…7.n и вторых 10.1, 10.2…10.n управляемых ключей. Выходы первых управляемых ключей 7.1, 7.2…7.n соединены с соответствующими входами первого блока сложения 9, выход которого соединен с первым входом блока вычитания 12. Выходы вторых управляемых ключей 10.1, 10.2…10.n соединены с соответствующими входами второго блока сложения 11, выход которого соединен со вторым входом блока вычитания 12, выход которого является выходом блока 5. Первые 7.1, 7.2…7.n и вторые 10.1, 10.2…10.n управляемые ключи представляют собой функциональные блоки, на выходе каждого из которых появляется сигнал, поступивший на его информационный вход только после поступления сигнала логической «1» на его управляющий вход (Воловиков В.А. Схемотехника электронных устройств судовой автоматики. Учебное пособие. 1986 г., с. 61, рис. 27). Блоки памяти 8.1, 8.2…8n - функциональные блоки, на выходе каждого из которых формируется сигнал, пропорциональный допустимой активной нагрузке соответствующего ГА, в качестве этих блоков могут быть использованы, например, делители напряжения. Первый и второй блоки сложения 9 и 11 - функциональные блоки, на выходах которых формируется сигнал, пропорциональный сумме сигналов, поступающих на их входы. Блок вычитания 12 - функциональный блок, на выходе которого появляется сигнал, пропорциональный разности сигналов, поступивших на его первый и второй входы.
Блок вычисления 5 (фиг. 2) работает следующим образом.
На управляющие входы первых управляемых ключей 7.1, 7.2…7.n, являющиеся первыми соответствующими входами блока 5, поступают сигналы логической «1», когда соответствующий ГА работает и на выходе блока контроля его работы 3.1, 3.2…3.n (фиг. 1) формируется сигнал логической «1». При этом с выходов блоков памяти 8.1, 8.2…8.n сигналы, пропорциональные допустимой активной нагрузке ГА, работающих параллельно в данный момент времени (Рдоп. 1, Рдоп. 2…Рдоп. n), поступают на соответствующие входы первого блока сложения 9 и на его выходе формируется сигнал, пропорциональный суммарной допустимой активной нагрузки всех ГА, работающих параллельно в данный момент времени (Рсум. доп. 1 = Рдоп. 1 + Рдоп. 2+…+Рдоп. n). В случае если один из ГА, например j-ый, перешел в неработоспособное состояние, на соответствующий j-ый из вторых входов блока 5, а значит и на управляющий вход j-го из вторых управляемых ключей 10 j поступит сигнал логической «1». При этом сигнал, пропорциональный допустимой активной нагрузке j-го ГА (Pj) с выхода соответствующего j-го блока памяти 8.j поступит на j-ый вход второго блока сложения 11. Так как на остальные входы блока 11 сигналы не поступают, на его выходе появляется сигнал, пропорциональный допустимой активной нагрузке j-го ГА (Pj) и приходит на второй вход блока вычитания 12. На выходе блока вычитания 12 формируется сигнал, пропорциональный разности суммарной допустимой активной нагрузки всех ГА, работающих параллельно в данный момент времени - в том числе и j-го (Рсум. доп. j) и сигнала, пропорционального допустимой активной нагрузке j-го ГА (Рдоп. j), то есть формируется сигнал, пропорциональный величине суммарной допустимой активной нагрузки ЭЭС для случая отключения неработоспособного ГА (Рсум. доп. откл.). При этом, если произойдет одновременный переход в неработоспособное состояние сразу нескольких ГА, например 1.1, 1.2…1.m, на управляющие входы соответствующих управляемых ключей 10.1, 10.2…10.m поступят сигналы логической «1» и с выходов блоков памяти допустимой активной нагрузки соответствующих ГА 8.1, 8.2…8.m на соответствующие входы второго блока сложения 11 поступят сигналы, пропорциональные допустимой активной нагрузке соответствующих ГА 8.1, 8.2…8.m (Рдоп. 1, Рдоп. 2…Рдоп. m). На выходе второго блока сложения 11 появляется сигнал, пропорциональный сумме входных сигналов Рсум. доп. 2 = Рдоп. 1 + Рдоп. 2+…+Рдоп. m, то есть пропорциональный суммарной допустимой активной нагрузке ГА, перешедших в неработоспособное состояние. Этот сигнал поступает на второй вход блока вычитания 12, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный разности суммарной допустимой активной нагрузки всех ГА, работающих параллельно в данный момент времени (Рсум. доп. 1) и сигнала, пропорционального суммарной допустимой активной нагрузке тех ГА, которые перешли в неработоспособное состояние (Рсум. доп. 2), то есть формируется сигнал, пропорциональный величине суммарной допустимой активной нагрузки ЭЭС для случая отключения неработоспособных ГА (Рсум. доп. откл. = Рсум. доп. 1 - Рсум. доп. 2).
Устройство автоматической разгрузки параллельно работающих ГА (Фиг. 1) работает следующим образом.
С выходов датчиков активной нагрузки 1.1, 1.2…1.n сигналы, пропорциональные текущему значению активной нагрузки в данный момент времени всех ГА, работающих параллельно (P1, P2..P.i…Р.n) поступают на вход блока сложения 2, где складываются и на его выходе формируется сигнал, пропорциональный суммарной активной нагрузке всех ГА, работающих параллельно в данный момент времени (Рсум. i = Р1+ Р2 + P.i…+Pn). Этот сигнал поступает на первый вход блока сравнения 6. С выходов блоков контроля 3.1, 3.2…3.n (фиг. 1) на соответствующие первые входы блока вычисления 5 поступают сигналы логической «1» для ГА, работающих параллельно и сигналы логических «0», если ГА в данный момент не работают. Если в данный момент времени все работающие ГА работоспособны, то на выходе блока 5-сигнал, пропорциональный суммарной допустимой активной нагрузке всех ГА, работающих параллельно в данный момент времени (Рсум. доп. 1). Этот сигнал поступает на второй вход блока сравнения 6. Если перегрузки нет, то выполняется условие Рсум. i < Рсум. доп. 1. В этом случае на выходе блока сравнения 6 сигнал логической «1» не формируется, отключение выбранных потребителей не происходит. Если же возникла перегрузка и Рсум i. > Рсум. доп. 1, на выходе блока сравнения 6 появится сигнал логической «1», что приведет к отключению потребителей.
В случае, если один или несколько ГА перешли в неработоспособное состояние, на выходе блока (блоков) 4.1, 4.2…4.n появятся сигналы логической «1» и поступит (поступят) на соответствующий второй (соответствующие вторые) вход (входы) блока 5, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный величине суммарной допустимой активной нагрузки ЭЭС для случая отключения одного или нескольких неработоспособных ГА (Рсум. доп. откл) и поступает на второй вход блока сравнения 6. Если при этом окажется, что величина, пропорциональная суммарной активной нагрузке всех ГА, работающих параллельно в данный момент времени (Рсум. i = Р1 + Р2 + P. i…+Р.n) окажется больше, чем величина, пропорциональная суммарной допустимой активной нагрузки ЭЭС для случая отключения неработоспособного или неработоспособных ГА (Рсум. доп. откл.), то есть Рсум i. > Рсум. доп. откл, на выходе блока сравнения 6 появится сигнал логической «1» и произойдет отключение выбранных потребителей. В противном случае на выходе блока сравнения 6 появится сигнал логического «0», отключения не произойдет. Выбор отключаемых потребителей может быть определен заранее, а также, они могут быть определены по команде на отключение с выхода блока сравнения 6, исходя из текущей величины перегрузки, когда устанавливают несколько пороговых значений величины перегрузки, при превышении каждого из которых отключают разные группы потребителей как в способе, принятом за прототип или другим известным способом.
Пример реализации способа
В качестве примера рассмотрим ЭЭС судна с шестью дизель генераторами одинаковой мощности, а именно: ГА1, ГА2, ГА3, ГА4, ГА5 и ГА6 с номинальной мощностью по 2000 кВт каждый. Все ГА однотипны и могут работать параллельно. При этом ГА1, ГА2 и ГА3 расположены в помещении дизель генераторов N1, расположенном в носовой части судна, а ГА4, ГА5 и ГА6 располагаются в помещении дизель генераторов N2b кормовой части судна.
Допустим, что общая активная нагрузка ЭЭС составляет 4200 кВт и параллельно работают ГА1, ГА4 и ГА5, суммарная номинальная мощность которых составляет 6000 кВт. При этом все дизель-генераторы новые и находятся в хорошем техническом состоянии и вполне могут работать с номинальной нагрузкой, обеспечивая потребителей электрической энергии напряжением требуемого качества. В этом случае значения допустимых активных нагрузок каждого из ГА (Рдоп. 1, Рдоп. 4, Рдоп. 5) можно принять равными их номинальным значению нагрузки 2000 кВт. Предположим, что активная нагрузка ГА1 составляет 1450 кВт, ГА2 составляет 1460 кВт, а ГА3 - 1290 кВт.
При этом на выходе датчика 1.1 формируется сигнал в виде напряжения, соответствующего 1450 кВт (Р1=1450 кВт), на выходе 1.4 (датчика активной нагрузки ГА4) формируется сигнал в виде напряжения, соответствующего 1460 кВт (Р4=1460 кВт), а на выходе 1.5 - сигнал в виде напряжения, соответствующего 1290 кВт (Р5=1290 кВт), на выходах 1.2, 1.3 и 1.6 - сигналы в виде напряжения, соответствующего 0 кВт (Р2=Р3=Р6=0 кВт). Эти сигналы поступают на входы блока сложения 2, где суммируются и на его выходе появляется сигнал в виде напряжения, пропорционального активной нагрузке (Pcyм i.=Р1+Р2+Р3+Р4+Р5+Р6=1450+0+0+1460+1290+0=4200 кВт) в 4200 кВт. Этот сигнал поступает на первый вход блока сравнения 6. Так как работают ГА1, ГА4 и ГА5, то на выходах блоков 3.1, 3.4 и 3.5 присутствуют сигналы логической «1» и поступают соответственно на первый, четвертый и пятый из первых входов блока 5, на второй, третий и шестой из первых входов которого поступают сигналы логического «0», так как ГА2, ГА3 и ГА6 в данный момент не работают. Сигналы логической «1» поступают на управляющие входы управляемых ключей 7.1,7.4 и 7.5 (фиг. 2), они открываются и с выходов блоков памяти допустимой активной нагрузки 8.1, 8.4 и 8.5 на первый, четвертый и пятый входы первого блока сложения 9 поступают сигналы в виде напряжения, соответствующего 2000 кВт на каждый. На его выходе появляется сигнал в виде напряжения, соответствующего 6000 кВт. Этот сигнал поступает на первый вход блока вычитания 12. Если все ГА работоспособны, то на выходах всех блоков определения работоспособности соответствующих ГА 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5 и 4.6 формируются сигналы логического «0», а значит все вторые управляемые ключи 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5 и 10.6 закрыты, на всех входах второго блока сложения 11 и на его выходе - сигнал в виде напряжения, соответствующего активной нагрузке в 0 кВт, а значит и на втором входе блока вычитания 12 - сигнал в виде напряжения, соответствующего активной нагрузке 0 кВт. На выходе блока вычитания 12 появляется сигнал в виде напряжения, соответствующего 6000 кВт, который и поступает на второй вход блока сравнения 6. Так как 4200 кВт < 6000 кВт, на выходе блока сравнения формируется сигнал логического «0», отключения потребителей не происходит.
Предположим, что в кормовой части судна, где находится помещение дизель-генераторов N2, произошел пожар. При этом температура окружающей среды, а значит и температура охлаждающей воды дизелей ГА4 и ГА5 резко повысилась и превысила допустимое значение, например, 94°C. В этом случае на выходах блоков определения работоспособности соответствующих ГА 4.4 и 4.5 (фиг. 1) появляются сигналы логической «1» и поступят на четвертый и пятый из вторых входов блока 5 (фиг. 2). На остальные вторые входы блока 5 поступают сигналы логического «0», так как ГА2, ГА3 и ГА6 не работают, а ГА1 находится в работоспособном состоянии. Сигналы логической «1» поступают на управляющие входы вторых управляемых ключей 10.4 и 10.5, которые открываются и с выходов блоков памяти 8.4 и 8.5 (соответствующих ГА4 и ГА5) на четвертый и пятый входы второго блока сложения 11 поступают сигналы в виде напряжения, соответствующего 2000 кВт на каждый вход. На выходе второго блока сложения 11 появляется сигнал виде напряжения, пропорционального 4000 кВт и поступает на второй вход блока вычитания 12. Так как на первый вход блока вычитания 12 поступает сигнал, равный 6000 кВт, а на второй его вход сигнал 4000 кВт, на выходе блока 12 появляется сигнал напряжения, соответствующий 2000 кВт (Рсум. доп. откл. = 6000 кВт - 4000 кВт = 2000 кВт.). Этот сигнал поступает на второй вход блока сравнения 6 (фиг. 1). Так как сигнал на первом входе блока сравнения 6 (соответствует Рсум. i = 4200 кВт) больше, чем сигнал на его втором входе (соответствует Рсум. доп. откл. = 2000 кВт), на его выходе формируется сигнал логической «1» и происходит отключение выбранных потребителей. При этом могут быть отключены, например, распределительный щит (РЩ) камбуза с нагрузкой 420 кВт, РЩ бытовой вентиляции и кондиционирования с нагрузкой 360 кВт, морозильная установка с нагрузкой 1250 кВт, РЩ насосов бытовых нужд с нагрузкой 40 кВт, прачечная и сауна - 45 кВт, провизионная установка - 30 кВт, щит неответственных потребителей - 60 кВт. Отключение этих потребителей приведет к снижению нагрузки ЭЭС до 1995 кВт и, когда при дальнейшем увеличении температуры охлаждающей воды выше критического значения, например, 95°C, произойдет отключение ГА4 и ГА5, оставшийся в работе ГА1 сможет принять на себя всю нагрузку и продолжить работать, обеспечивая работу потребителей электроэнергии, ответственных за движение, управляемость судна и безопасность членов экипажа и пассажиров. Выбор допустимого значения параметров, определяющих работоспособность ГА, может быть осуществлен, например, в интервале от некритического до критического значения сигналов аварийно-предупредительной сигнализации ГА (А.П. Баранов. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы: Учебник для Вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. / СПб., Судостроение, 2005. - 528 с. С 461-462, табл. 16.1).
Рассмотрим режим работы ЭЭС с двумя ГА. Допустим, что ГА1 и ГА2 работают параллельно и активная нагрузка ГА1 составляет 1400 кВт, а активная нагрузка ГА2 составляет 1500 кВт. Предположим, что в результате нарушения целостности трубопровода давление смазочного масла в дизеле ГА2 снизилось ниже допустимого значения. В этом случае измеряется активная нагрузка каждого из ГА суммируется, рассчитывается полная действительная нагрузка ЭЭС в данный момент времени, формируется сигнал о выходе одного из ГА из работоспособного состояния, в данном случае Р1=1400 кВт, Р2 = 1500 кВт, Рсум. i. = 1400 кВт + 1500 кВт = 2900 кВт. При этом, как уже отмечалось, допустимое значение активной нагрузки может не совпадать с ее номинальным значением. Например, в дизель-генераторе в процессе эксплуатации появляются дополнительные люфты, выработки и т.д. в результате которых он не может принять номинальную активную нагрузку, особенно в режиме резкого увеличения активной нагрузки, связанного с аварийным отключением параллельно работающего ГА. Для таких ГА значение допустимой активной нагрузки устанавливается заранее, например, по результатам испытаний. Предположим, что допустимая активная нагрузка ГА1 определена как 1800 кВт, а допустимая активной нагрузка ГА2 как номинальная и равна 2000 кВт. Далее, согласно предлагаемому изобретению, происходит расчет величины суммарной допустимой активной нагрузки ЭЭС для случая отключения неработоспособного ГА, исходя из дополнительной информации о количестве работающих ГА и числе ГА, оказавшихся неработоспособными и с учетом их допустимой активной нагрузки, а именно:
- определяют количество ГА, работающих параллельно. Так как работают ГА1 и ГА2 на выходах соответствующих блоков контроля работы ГА 3.1 и 3.2 (фиг. 1) - сигнал логической «1»;
- определяют, сколько ГА и какие из них перешли в неработоспособное состояние. Так как перешел в неработоспособное состояние ГА2, на выходе соответствующего блока определения работоспособности 4.2 (фиг. 1) появится сигнал логической «1»;
- рассчитывают величину суммарной допустимой значения активной нагрузки ЭЭС для случая отключения неработоспособного ГА. При этом сигналы логической «1» с выходов соответствующих блоков 3.1 и 3.2 (фиг. 1) поступают на управляющие входы управляемых ключей 7.1 и 7.2 (фиг. 2). С выхода блоков памяти 8.1 и 8.2 сигналы напряжения, пропорционального Рдоп. 1 и Рдоп. 2 поступают на первый и второй первых входов первого блока суммирования 9, на выходе которого формируется сигнал, в виде напряжения, пропорционального величине допустимой активной нагрузки ЭЭС в данном режиме работы, то есть Рсум. доп1 = Рдоп. 1 + Рдоп. 2. Тогда, для данного случая: Рсум. доп. 1 = 1800 кВт + 2000 кВт = 3800 кВт., сигнал поступает на управляющий вход соответствующего из вторых управляемых ключей 10.2 (фиг. 2), который открывается и с выхода блока памяти 8.2 сигнал в виде напряжения, пропорционального величине допустимой активной нагрузки ГА2 (в данном случае Рдоп. 2 = 2000 кВт) поступает на второй вход второго блока сложения 11, где повторяется на его выходе как сигнал, пропорциональный суммарной допустимой активной нагрузке тех ГА, которые перешли в неработоспособное состояние (Рсум. доп. 2). С выхода второго блока суммирования 11 этот сигнал поступает на второй вход блока вычитания 12. На выходе блока вычитания 12 формируется сигнал в виде напряжения, пропорционального суммарной допустимой активной нагрузки ЭЭС в случае отключения неработоспособного ГА (в данном случае ГА2) Рсум. доп. откл. = Рсум. доп. 1 - Рсум. доп. 2 = 3800 кВт - 2000 кВт = 1800 кВт и поступает на второй вход блока сравнения 6 (фиг. 1). Так как Рсум. i > Рсум. доп. откл., (2900>1800), то на выходе блока сравнения 6 формируется сигнал логической «1», происходит отключение потребителей электроэнергии.
Предлагаемое изобретение было создано в процессе разработки опытного образца блока защиты от перегрузки судовой ЭЭС, проводимой ООО «Форпик Стандарт Сервис». Были произведены расчеты и изготовлена действующая модель устройства, реализующего заявляемый способ, лабораторные испытания которой показали возможность использования данного способа в судовых энергетических установках и электроэнергетических системах, что с учетом выше изложенного позволяет сделать вывод о возможности его промышленного применения.
Claims (2)
1. Способ автоматической разгрузки электроэнергетической системы (ЭЭС) с параллельно работающими генераторными агрегатами (ГА) при выходе из строя одного или нескольких ГА, заключающийся в измерении величины активной нагрузки каждого ГА (Pi), вычислении величины суммарной активной нагрузки всей ЭЭС (Рсумм.i), вычислении величины суммарной допустимой активной нагрузки ЭЭС (Рсумм. доп. откл.) для случаев отключения неработоспособного или неработоспособных ГА, сравнении вычисленной величины Рсумм.i с допустимой величиной Рсумм. доп. откл. и при Рсумм.i>Рсумм. доп. откл. формировании сигнала на отключение выбранных потребителей электрической энергии до момента отключения неработоспособных ГА.
2. Способ по п. 1, заключающийся в том, что для его осуществления используется устройство, содержащее по числу ГА: датчики активной нагрузки соответствующих ГА, блоки контроля работы соответствующих ГА, блоки определения работоспособности соответствующих ГА, а также блок сложения, блок вычисления величины суммарной допустимой активной нагрузки ЭЭС для случаев отключения неработоспособного или неработоспособных ГА и блок сравнения, при этом выходы датчиков активной нагрузки соответствующих ГА соединены с соответствующими входами блока сложения, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выходы блоков контроля работы соответствующих ГА соединены с соответствующими первыми входами блока вычисления величины суммарной допустимой активной нагрузки ЭЭС для случаев отключения неработоспособного или неработоспособных ГА, блоки определения работоспособности соответствующих ГА соединены с соответствующими вторыми входами блока вычисления величины суммарной допустимой активной нагрузки ЭЭС для случаев отключения неработоспособного или неработоспособных ГА, выход которого соединен со вторым входом блока сравнения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017124539A RU2653361C1 (ru) | 2017-07-10 | 2017-07-10 | Способ автоматической разгрузки электроэнергетической системы с параллельно работающими генераторными агрегатами |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017124539A RU2653361C1 (ru) | 2017-07-10 | 2017-07-10 | Способ автоматической разгрузки электроэнергетической системы с параллельно работающими генераторными агрегатами |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2653361C1 true RU2653361C1 (ru) | 2018-05-08 |
Family
ID=62105753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017124539A RU2653361C1 (ru) | 2017-07-10 | 2017-07-10 | Способ автоматической разгрузки электроэнергетической системы с параллельно работающими генераторными агрегатами |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2653361C1 (ru) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2695644C1 (ru) * | 2019-01-10 | 2019-07-25 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форпик Стандарт Сервис" | Способ автоматической разгрузки генераторных агрегатов |
| RU2715555C1 (ru) * | 2019-11-19 | 2020-03-02 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форпик Стандарт Сервис" | Способ определения неработоспособного генераторного агрегата |
| RU2725184C1 (ru) * | 2017-05-05 | 2020-06-30 | Воббен Пропертиз Гмбх | Ветроэлектрическая установка с системой преобразователя с возможностью перегрузки |
| RU2736880C1 (ru) * | 2020-06-22 | 2020-11-23 | Николай Викторович Широков | Способ предупредительной разгрузки автономной электроэнергетической системы |
| RU2739364C1 (ru) * | 2020-09-07 | 2020-12-23 | Николай Викторович Широков | Способ предупредительного управления судовой электроэнергетической системой |
| RU2742817C1 (ru) * | 2020-10-14 | 2021-02-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | Устройство для предупредительного управления отключением генераторного агрегата |
| RU2758465C1 (ru) * | 2021-05-19 | 2021-10-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | Устройство для предупредительного управления судовой электроэнергетической системой |
| RU2784000C1 (ru) * | 2022-10-13 | 2022-11-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" | Устройство для предупредительного управления судовой электроэнергетической системой |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU265233A1 (ru) * | УСТРОЙСТВО дл ЗАЩИТЫ от ПЕРЕГРУЗКИ ПРИ | |||
| SU1365241A1 (ru) * | 1986-04-03 | 1988-01-07 | Организация П/Я А-3500 | Устройство дл автоматической разгрузки генераторов |
| RU2488708C2 (ru) * | 2011-09-09 | 2013-07-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского" | Способ автоматизированного управления синхронным дизель-генератором |
| GB2508998A (en) * | 2012-12-17 | 2014-06-18 | Ge Aviat Systems Llc | Circuit and method for allocating power among generators |
| WO2016049384A1 (en) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | Remy Technologies, Llc. | System of parallel-connected generators and method for load share balancing therein using a serial communication network |
-
2017
- 2017-07-10 RU RU2017124539A patent/RU2653361C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU265233A1 (ru) * | УСТРОЙСТВО дл ЗАЩИТЫ от ПЕРЕГРУЗКИ ПРИ | |||
| SU1365241A1 (ru) * | 1986-04-03 | 1988-01-07 | Организация П/Я А-3500 | Устройство дл автоматической разгрузки генераторов |
| RU2488708C2 (ru) * | 2011-09-09 | 2013-07-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского" | Способ автоматизированного управления синхронным дизель-генератором |
| GB2508998A (en) * | 2012-12-17 | 2014-06-18 | Ge Aviat Systems Llc | Circuit and method for allocating power among generators |
| WO2016049384A1 (en) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | Remy Technologies, Llc. | System of parallel-connected generators and method for load share balancing therein using a serial communication network |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2725184C1 (ru) * | 2017-05-05 | 2020-06-30 | Воббен Пропертиз Гмбх | Ветроэлектрическая установка с системой преобразователя с возможностью перегрузки |
| US11309816B2 (en) | 2017-05-05 | 2022-04-19 | Wobben Properties Gmbh | Wind turbine with overload-capable converter system |
| RU2695644C1 (ru) * | 2019-01-10 | 2019-07-25 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форпик Стандарт Сервис" | Способ автоматической разгрузки генераторных агрегатов |
| RU2715555C1 (ru) * | 2019-11-19 | 2020-03-02 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форпик Стандарт Сервис" | Способ определения неработоспособного генераторного агрегата |
| RU2736880C1 (ru) * | 2020-06-22 | 2020-11-23 | Николай Викторович Широков | Способ предупредительной разгрузки автономной электроэнергетической системы |
| RU2739364C1 (ru) * | 2020-09-07 | 2020-12-23 | Николай Викторович Широков | Способ предупредительного управления судовой электроэнергетической системой |
| RU2742817C1 (ru) * | 2020-10-14 | 2021-02-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | Устройство для предупредительного управления отключением генераторного агрегата |
| RU2758465C1 (ru) * | 2021-05-19 | 2021-10-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | Устройство для предупредительного управления судовой электроэнергетической системой |
| RU2785561C1 (ru) * | 2022-01-31 | 2022-12-08 | Николай Викторович Широков | Способ предупредительного управления автономной электроэнергетической системой |
| RU2784000C1 (ru) * | 2022-10-13 | 2022-11-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" | Устройство для предупредительного управления судовой электроэнергетической системой |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2653361C1 (ru) | Способ автоматической разгрузки электроэнергетической системы с параллельно работающими генераторными агрегатами | |
| RU2623106C1 (ru) | Способ автоматической разгрузки параллельно работающих генераторных агрегатов | |
| Babaei et al. | A survey on fault detection, isolation, and reconfiguration methods in electric ship power systems | |
| US9413164B2 (en) | Protection system for electrical power distribution system using directional current detection and logic within protective relays | |
| WO2008137184A1 (en) | Protection techniques for a back-up electric power system | |
| Abdali et al. | Fast fault detection and isolation in low-voltage DC microgrids using fuzzy inference system | |
| WO2015028621A1 (en) | Power plant protection | |
| US20130271884A1 (en) | Power management and distribution system having a fault detection and isolation assembly and method | |
| RU2672580C1 (ru) | Способ автоматической разгрузки параллельно работающих генераторных агрегатов | |
| CN102903291A (zh) | 高压直流输电换流阀冷却系统仿真平台 | |
| CN105332744B (zh) | 火力发电机组防止热工保护系统失灵的核查方法 | |
| Yusuf et al. | Study of blackout prevention of a power system | |
| Rahman et al. | Cyber vulnerabilities on agent-based smart grid protection system | |
| RU2681522C1 (ru) | Способ защиты судовой электроэнергетической системы | |
| RU2695644C1 (ru) | Способ автоматической разгрузки генераторных агрегатов | |
| CN104377648A (zh) | 一种基于证据理论的最后断路器后备保护方法 | |
| RU2681940C1 (ru) | Способ защиты судовой электроэнергетической системы | |
| RU2736880C1 (ru) | Способ предупредительной разгрузки автономной электроэнергетической системы | |
| RU2702730C1 (ru) | Способ автоматической разгрузки параллельно работающих генераторных агрегатов | |
| RU2742817C1 (ru) | Устройство для предупредительного управления отключением генераторного агрегата | |
| RU2816507C1 (ru) | Способ защиты судовой электроэнергетической системы от перегрузки | |
| CN109412256B (zh) | 一种备用电源投入方法及装置 | |
| RU2785561C1 (ru) | Способ предупредительного управления автономной электроэнергетической системой | |
| RU2687290C1 (ru) | Способ защиты сети автономной электростанции | |
| Saro et al. | Reliability analysis and calculation for the most common modular UPS system architectures |