RU2687290C1

RU2687290C1 - Method of protecting an autonomous power plant network

Info

Publication number: RU2687290C1
Application number: RU2018117083A
Authority: RU
Inventors: Николай Викторович Широков
Priority date: 2018-05-07
Filing date: 2018-05-07
Publication date: 2019-05-13

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention can be used in electric engineering for protection of ship power plants with parallel operating sources of energy (SE). Essence of the said method consists in the fact that in the method of protecting the network of an autonomous power plant with parallel operating electric power sources (SE), the faulty SE is disconnected from the network. At that, if in electric power state of network there is no instantaneous load release by value exceeding specified value at moment of SE transition into motor mode, SE is defined as faulty and disconnected from the network at the moment of transition to the motor mode, otherwise it is concluded that the SE is in working order and is disconnected from the mains.

EFFECT: shorter time for disabling inoperative SE from the network.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты судовых электростанций с параллельно работающими источниками электроэнергии в случае выхода из строя одного из них.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to protect ship power plants with parallel operating sources of electricity in case of failure of one of them.

Известен способ защиты сети автономной электростанции (А.С. SU 1653517, Н02Н 3/00, H02J 9/00 опубл. 1991 г.), согласно которому при параллельной работе нескольких источников электроэнергии измеряют частоту и (или) напряжение сети, сравнивают их с уставкой и при превышении любого из заданных параметров уставки формируют первый сигнал на отключение, измеряют загрузку каждого источника электроэнергии, определяют величину неравномерности загрузки источников электроэнергии и при отклонении последней за установленные пределы уставки формируют второй сигнал на отключение, при совпадении которого с первым сигналом на отключение отключают тот источник электроэнергии, загрузка которого оказывается наименьшей.There is a method of protecting the network of an autonomous power plant (A.S. SU 1653517, Н02Н 3/00, H02J 9/00 publ. 1991), according to which, when operating in parallel several sources of electricity, they measure the frequency and (or) voltage of the network, compare them with setting and when exceeding any of the setpoint settings, form the first signal to shut off, measure the load of each source of electricity, determine the amount of uneven loading of sources of electricity and when the latter deviates beyond the set limits, form the second signal l tripping, the coincidence of which the first signal is switched off to disconnect the source of electricity, of which the lowest loading.

Данный способ в целом обеспечивает защиту сети автономной электростанции при параллельной работе нескольких источников электроэнергии, но так как отключение неработоспособного источника электроэнергии осуществляется при отклонении частоты и (или) напряжения сети за пределы уставки, то оставшиеся в работе источники электроэнергии не всегда обеспечивают восстановление указанных параметров сети за необходимое время, что на практике может привести к нарушениям в работе ответственных потребителей.This method as a whole ensures the protection of the network of an autonomous power station in parallel operation of several sources of electricity, but since the disconnection of an inoperative source of electricity occurs when the frequency and / or voltage of the network deviates from the setpoint, the remaining sources of electricity do not always ensure the restoration of the specified network parameters for the necessary time, which in practice can lead to violations in the work of responsible consumers.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению относится способ (Яковлев Г.С. Судовые электроэнергетические системы: Учебник-5-e изд., перераб. и доп. - Ленинград, Судостроение, 1987. - 272 с. ил. (стр. 132), согласно которому при параллельной работе нескольких источников электроэнергии выявляют источник электроэнергии, перешедший в двигательный режим работы, и через выдержку времени отключают его от сети.The closest to the proposed invention is the method (Yakovlev, GS Ship Electric Power Systems: Textbook-5-e ed., Pererab. And additional. - Leningrad, Sudostroenie, 1987. - 272 S. ill. (P. 132), according to which, when operating in parallel with several sources of electricity, reveal the source of electricity that has passed into the motorized mode of operation, and disconnect it from the network through a time delay.

В рассматриваемом способе в качестве контролируемого параметра выбран переход источника электроэнергии в двигательный режим и нахождение его в двигательном режиме в течение заданного времени, что происходит, например, при выходе из строя системы подачи топлива в первичный двигатель. Параметр контролируется по величине обратной мощности или обратного тока для источников электроэнергии постоянного тока и активной мощности или активного тока для источников электроэнергии переменного тока и заданного времени нахождения источника в двигательном режиме. Указанное время определяется длительностью колебаний мощности при включении источника электрической энергии на параллельную работу, которая обычно не превышает 1,5 секунд. Так как источники электроэнергии уже работают параллельно, то эти процессы уже закончились и могут не рассматриваться в рамках предложенного изобретения. Другими режимами работы судовой электроэнергетической системы, при которых возможен кратковременный переход работоспособных источников электроэнергии в двигательный режим, является режим работы грузоподъемного оборудования с рекуперацией электроэнергии в сеть и режим отключения мощного приемника электроэнергии. При этом не все суда оснащены подъемными кранами или грузовыми лебедками и не всегда в них применяется рекуперативное торможение (например, используется динамическое торможение или торможение противовключением). В то же время в случае отключения мощного приемника электроэнергии (например, подруливающего устройства, мощность которого соизмерима с мощностью источника электроэнергии) происходит резкое снижение нагрузки, при котором за счет разного статизма скоростных характеристик, состояния регуляторов первичных двигателей, инерционности ИЭ один из параллельно работающих источников электроэнергии кратковременно может перейти в двигательный режим. На практике этот переход обычно длится не более 5с, поэтому в системах защиты, принятых за прототип, при отсутствии приемников электроэнергии, работающих с рекуперацией энергии в сеть, выдержку времени выбирают равной 5-6с. In this method, as a controlled parameter, the source of electric power is switched to the motor mode and is found in the motor mode for a specified time, which occurs, for example, when the fuel supply system to the primary engine fails. The parameter is controlled by the magnitude of the reverse power or reverse current for sources of electric power of direct current and active power or active current for sources of electric power of alternating current and a predetermined time the source has been in motor mode. The specified time is determined by the duration of power fluctuations when the source of electrical energy is turned on for parallel operation, which usually does not exceed 1.5 seconds. Since the sources of electricity are already working in parallel, these processes have already ended and may not be considered in the framework of the proposed invention. Other modes of operation of the ship electric power system, in which a short-term transition of efficient sources of electric power to the motor mode is possible, is the mode of operation of lifting equipment with electric power recovery to the network and off mode of a powerful electric power receiver. However, not all ships are equipped with cranes or cargo winches and they do not always use regenerative braking (for example, dynamic braking or counter-braking is used). At the same time, if a powerful electric power receiver is disconnected (for example, a thruster, the power of which is commensurate with the power of the electric power source), there is a sharp decrease in load, at which due to different statism of speed characteristics, the state of the regulators of primary engines, inertia of the IE electricity can quickly go into motor mode. In practice, this transition usually lasts no more than 5s, therefore, in the protection systems adopted for the prototype, in the absence of electricity receivers operating with energy recovery into the network, the time delay is chosen 5-6 s.

Однако в случае выхода источника электроэнергии из строя задержка во времени его отключения 5-6 секунд вызовет дополнительную нагрузку на остальные работоспособные источники электроэнергии, что может привести к отключению их от сети.However, in the event of a power source failure, the delay in switching it off for 5-6 seconds will cause an additional load on other efficient power sources, which may lead to their disconnection from the network.

Заявляемый способ позволяет решить проблему защиты сети автономных электростанций с параллельно работающими источниками электроэнергии в случае выхода из строя одного из них, путем мгновенного отключения от сети неисправного источника.The inventive method allows to solve the problem of protecting a network of autonomous power plants with parallel operating sources of electricity in the event of a failure of one of them, by instantly disconnecting from the network a faulty source.

Для решения указанной проблемы используется следующая совокупность существенных признаков: в способе защиты сети автономной электростанции с параллельно работающими источниками электроэнергии (ИЭ), путем отключения от сети неисправного ИЭ, как и в прототипе, неисправность ИЭ определяют по переходу его в двигательный режим работы, в отличие от прототипа, работоспособность ИЭ определяют по отсутствию или наличию изменений в электроэнергетическом состоянии сети автономной электростанции, при этом, если в электроэнергетическом состоянии сети не наблюдается мгновенного сброса нагрузки на величину, превышающую заданное значение в момент перехода ИЭ в двигательный режим, ИЭ определяют как неисправный и отключают его от сети в момент перехода в двигательный режим, в противном случае делают вывод об исправности ИЭ и блокируют его отключение от сети.To solve this problem, the following set of essential features is used: in the method of protecting the network of an autonomous power plant with parallel operating sources of electricity (IE), by disconnecting from the network the faulty IE, as in the prototype, the failure of the IE is determined by its transition to the motor mode of operation, in contrast from the prototype, the efficiency of IE is determined by the absence or presence of changes in the electric power state of the network of an autonomous power plant, while in the electric power state and the network does not observe an instantaneous load shedding by an amount exceeding a predetermined value at the moment of the transition of the IE to the motor mode, the IE is detected as faulty and disconnected from the network at the moment of the transition to the motor mode, otherwise it is concluded that the IE is healthy and blocking it from network.

Для реализации способа защиты сети автономной электростанции с параллельно работающими ИЭ используется устройство, содержащее блоки контроля перехода соответствующих ИЭ в двигательный режим, логические элементы «И», блоки отключения соответствующих ИЭ, блоки контроля отключения от сети мощных приемников электрической энергии, одновибраторы и логический элемент «ИЛИ-НЕ», при этом выходы ИЭ соединены с входами блоков контроля перехода соответствующих ИЭ в двигательный режим, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих логических элементов «И», выходы логических элементов «И» соединены с входами соответствующих блоков отключения ИЭ, выходы блоков контроля отключения от сети мощных приемников электрической энергии соединены с входами соответствующих одновибраторов, выходы которых соединены с соответствующими входами логического элемента «ИЛИ-НЕ», выход логического элемента «ИЛИ-НЕ» соединен со вторыми входами логических элементов «И».To implement the method of protecting the network of an autonomous power station with parallel operating IE, a device is used that contains control units for the transition of the corresponding IE to the motor mode, the “I” logic elements, the shutdown blocks of the respective IE, the control modules for disconnecting from the network powerful electrical energy receivers, one-shot and the logic element OR NOT, ”while the outputs of the IE are connected to the inputs of the control units for the transition of the corresponding IE to the motor mode, the outputs of which are connected to the first inputs of the corresponding logical elements "And", the outputs of logical elements "And" are connected to the inputs of the corresponding blocks of disconnecting IE, the outputs of the blocks controlling the disconnection from the network of powerful receivers of electrical energy are connected to the inputs of the corresponding single-oscillators, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the logical element "OR-NO" the output of the logical element "OR-NOT" is connected to the second inputs of the logical elements "AND".

Сущность изобретения заключается в том, что для идентификации работоспособности ИЭ проверяются два диагностических параметра: переход ИЭ в двигательный режим и наличие или отсутствие мгновенного сброса нагрузки на величину, превышающую заданное значение в момент перехода ИЭ в двигательный режим. В случае установления мгновенного сброса нагрузки на величину, превышающую заданное значение в момент перехода ИЭ в двигательный режим ИЭ, перешедший в двигательный режим, диагностируется как работоспособный и отключение его от сети блокируется. При отсутствии мгновенного сброса нагрузки на величину, превышающую заданное значение в момент перехода ИЭ в двигательный режим ИЭ признается неработоспособным и отключается от сети, но не с задержкой времени, как в прототипе, а непосредственно в момент перехода неработоспособного ИЭ в двигательный режим.The essence of the invention lies in the fact that to identify the health of IE, two diagnostic parameters are checked: the transition of the IE to the motor mode and the presence or absence of an instantaneous load shedding by an amount exceeding the specified value at the moment of the transition of the IE to the motor mode. In case of an instantaneous load shedding by an amount exceeding the specified value at the moment of the transition of the IE to the motor mode, the IE that has switched to the motor mode is diagnosed as operational and its disconnection from the network is blocked. In the absence of an instantaneous load shedding by an amount exceeding a specified value at the time of the transition of the IE to the motor mode, the IE is considered inoperative and disconnected from the network, but not with a time delay, as in the prototype, but directly at the moment of the transition of the inoperative IE to the motor mode.

Заданное значение нагрузки, при мгновенном сбросе которой возможен кратковременный переход одного из параллельно работающих ИЭ в двигательный режим, определяется для каждого ИЭ индивидуально. Так для современных дизель генераторных агрегатов при их параллельной работе сброс нагрузки в 60-70% от номинальной мощности одного из ИЭ, как правило, не вызовет переход одного из них в двигательный режим, а для агрегатов устаревших конструкций да еще и с изношенными регуляторами приводных двигателей мгновенный сброс нагрузки в 50% может оказаться существенным и привести к кратковременному переходу в двигательный режим работы. При этом следует отметить, что в составе сети современных судовых электростанций обычно имеется один или два, реже три, приемника электроэнергии, мощность которых соизмерима с мощностью ИЭ, отключение которых может привести к кратковременному (обычно 1-2 с., но не более 5 с. ) переходу ИЭ в двигательный режим работы. По наименьшей из мощностей этих приемников электроэнергии и следует выбирать контролируемую величину заданного значения нагрузки (Рзад.), для реализации в предлагаемом изобретении.The set value of the load, with the instantaneous discharge of which a short-term transition of one of the parallel operating IE into the motor mode is possible, is determined for each IE individually. So for modern diesel generator sets with their parallel operation, a load drop of 60-70% of the rated power of one of the IEs, as a rule, will not cause the transition of one of them to the motor mode, and for outdated units even with worn out regulators of drive engines An instantaneous load shedding of 50% can be significant and lead to a short-term transition to motor operation. It should be noted that as part of the network of modern ship power plants there are usually one or two, less often three, power receivers, the power of which is commensurate with the power of IE, which can lead to a short-term (usually 1-2 s. But not more than 5 s). .) the transition of IE in the motor mode of operation. At the smallest power of these receivers of electricity, one should choose a controlled value of a given load value (Rsad.), For implementation in the present invention.

Настоящее изобретение относится к методу косвенной идентификации неработоспособного ГА. В этом случае не анализируют параметры ГА непосредственно, а выявляют наступление режимов функционирования, в которых работоспособный агрегат может выйти из генераторного режима работы и во время этих режимов блокируют отключение ГА, перешедшего в двигательный режим работы.The present invention relates to a method of indirect identification of an unworkable GA. In this case, the parameters of the HA are not analyzed directly, but they reveal the onset of operating modes in which a working unit can exit the generator mode of operation and during these modes block the shutdown of the GA that has switched to the motor mode of operation.

Изложенное может быть подтверждено на примере параллельной работы дизель-генераторных агрегатов переменного тока (ДГ). Так неисправность в первичном двигателе одного из агрегатов, например, в результате несанкционированного срабатывания воздушной заслонки дизеля, приведет к прекращению поступления в дизель воздуха и остановке ДГ при его одиночной работе, но при параллельной работе оставшиеся исправными ДГ за счет явления синхронизма продолжат вращать неработоспособный ДГ, в результате чего неисправный агрегат начнет потреблять электроэнергию из сети, величина которой может превышать 20% от номинальной величины мощности генератора. Так как в рассматриваемом случае переход ДГ в двигательный режим не связан с мгновенным сбросом нагрузки на величину, превышающую заданное значение в момент перехода ДГ в двигательный режим, то в соответствии с предлагаемым способом его признают неисправным и отключат от сети. В этом случае в способе-прототипе неработоспособный ДГ будет дополнительно нагружать сеть в течение 5-6 с. The above can be confirmed by the example of parallel operation of diesel generator sets of alternating current (DG). So a malfunction in the primary engine of one of the units, for example, as a result of unauthorized activation of the diesel air damper, will lead to the cessation of air entering the diesel and stopping DG during its single operation, but with parallel operation, the remaining intact DG due to synchronization will continue to rotate the inoperative DG, as a result, the faulty unit will begin to consume electricity from the network, the value of which may exceed 20% of the nominal value of the generator power. Since in this case the transition of DG to the motor mode is not associated with instantaneous load shedding by an amount exceeding the specified value at the moment of DG switching to the motor mode, according to the proposed method, it is considered faulty and disconnected from the network. In this case, in the prototype method, an inoperative DG will additionally load the network for 5-6 seconds.

Сопоставление предлагаемого способа и прототипа показало, что поставленная задача - защита судовых электростанций с параллельно работающими источниками электроэнергии в случае выхода из строя одного из них, путем мгновенного отключения от сети неисправного ИЭ - решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемого изобретения критерию патентоспособности «новизна».Comparison of the proposed method and the prototype showed that the task at hand - protecting ship power plants with parallel operating sources of electricity in the event of a failure of one of them, by instantly disconnecting the faulty IE from the network - is solved as a result of a new set of features, which proves the compliance of the proposed invention with the patentability criteria "novelty".

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».In turn, the conducted information search in the field of power supply did not reveal any solutions containing individual distinctive features of the claimed invention, which allows to conclude that the method meets the criterion of "inventive step".

Сущность указанного способа поясняется чертежом, на котором представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, на примере параллельной работы «п» источников электрической энергии и при наличии «т» приемников электрической энергии, мощность которых соизмерима с мощностью ИЭ и превышает Рзад.The essence of this method is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of the device that implements the proposed method, for example, the parallel operation of "n" sources of electrical energy and in the presence of "t" receivers of electrical energy whose power is comparable with the power of IE and exceeds Rsad.

На чертеже (фиг.) изображено устройство, содержащее ИЭ (дизель-генераторные агрегаты, турбогенераторы и др.) 1.1, 1.2…1.n, работающие параллельно, блоки контроля перехода соответствующих ИЭ в двигательный режим 2.1, 2.2…2n, логические элементы «И» 3.1, 3.2, …3n, блоки отключения соответствующих ИЭ 4.1, 4.2…4.n, блоки контроля отключения от сети приемников электрической энергии, мощность которых превышает Р зад. (ОП) 5.1, 5.2…5.m, одновибраторы 6.1, 6.2…6.m, логический элемент «ИЛИ-НЕ» 7. При этом выходы ИЭ 1.1, 1.2…1.n соединены с входами блоков контроля перехода соответствующих ИЭ в двигательный режим 2.1, 2.2…2n, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих логических элементов «И» 3.1, 3.2, …3n. Выходы логических элементов «И» 3.1, 3.2, …3n соединены с входами соответствующих блоков отключения ИЭ 4.1, 4.2…4.n, выходы блоков ОП 5.1, 5.2…5.m соединены с входами соответствующих одновибраторов 6.1, 6.2…6.m, выходы которых соединены с соответствующими входами логического элемента «ИЛИ-НЕ» 7, выход которого соединен со вторыми входами логических элементов «И» 3.1, 3.2, …3n.The drawing (fig.) Shows a device containing IE (diesel generator sets, turbo-generators, etc.) 1.1, 1.2 ... 1.n, operating in parallel, control units for the transition of the corresponding IE into the motor mode 2.1, 2.2 ... 2n, logical elements “ And »3.1, 3.2, ... 3n, the switching-off units of the corresponding IE 4.1, 4.2 ... 4.n, the switching-off control units from the network of receivers of electrical energy whose power exceeds P ass. (OP) 5.1, 5.2 ... 5.m, one-shot 6.1, 6.2 ... 6.m, logical element "OR NOT" 7. At the same time, the outputs of IE 1.1, 1.2 ... 1.n are connected to the inputs of the control blocks for the transition of the corresponding IE to the motor mode 2.1, 2.2 ... 2n, the outputs of which are connected to the first inputs of the corresponding logical elements "And" 3.1, 3.2, ... 3n. The outputs of the logic elements "And" 3.1, 3.2, ... 3n are connected to the inputs of the corresponding shutdown blocks of IE 4.1, 4.2 ... 4.n, the outputs of the OP 5.1, 5.2 ... 5.m blocks are connected to the inputs of the corresponding one-shot 6.1, 6.2 ... 6.m, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the logical element "OR-NO" 7, the output of which is connected to the second inputs of the logical elements "AND" 3.1, 3.2, ... 3n.

В качестве блоков контроля перехода ИЭ в двигательный режим 2.1, 2.2…2n могут быть использованы датчики обратной активной мощности, датчики обратного активного тока и т.д., на выходе которых формируется сигнал логической «1» в случае перехода соответствующего ИЭ в двигательный режим (Лейкин B.C. Судовые электрические станции и сети. Учебник для мореходных и арктических училищ. - 3-e изд. перераб. и доп. - М: Транспорт, 1982 - 256. (стр. 178). Логические элементы «И» 3.1, 3.2, …3n представляют собой функциональные блоки, которые формируют на своих выходах сигналы логической «1», если на все их входы поступают сигналы логической «1». Блоки отключения ИЭ 4.1, 4.2…4.n представляют собой функциональные блоки, в качестве которых могут быть использованы обычные электромагнитные реле, размыкающие контакты которых включены в цепь катушки нулевой защиты автоматического выключателя соответствующего ИЭ. В качестве блоков ОП 5.1, 5.2…5.m могут быть использованы размыкающие блок - контакты контакторов соответствующих мощных приемников электрической энергии, которые замыкаются в момент отключения соответствующих приемников от сети и формируют сигналы логической «1» в момент отключения этих приемников электрической энергии. Одновибраторы 6.1,6.2…6.m - известные функциональные блоки, каждый из которых формирует на своем выходе сигнал логической «1» определенной длительности при поступлении на вход сигнала логической «1». Длительность единичного сигнала на выходе одновибратора выбирают в соответствие с характеристиками регуляторов первичных двигателей ИЭ (например, для судовых дизель генераторов эта величина, согласно правил Регистра, не должна превышать 5 с), то есть это время, в течение которого ГА гарантированно восстановит свои характеристики после внешнего возмущающего воздействия. Логический элемент «ИЛИ-НЕ» 7 представляет собой функциональный блок, на выходе которого появляется сигнал логической «1» только в том случае, если на все его входы поступают сигналы логического «0».As control units for the transition of an IE to the motor mode 2.1, 2.2 ... 2n, reverse active power sensors, reverse active current sensors, etc. can be used, the output of which generates a logical “1” signal in case of a transition of the corresponding IE to the motor mode ( Leikin, BC Ship Electrical Power Stations and Networks: A Textbook for Naval and Arctic Schools - 3rd ed., Revised and enlarged - M: Transport, 1982 - 256. (p. 178). “And” logical elements 3.1, 3.2, ... 3n are functional blocks that form signals at their outputs logical "1", if all their inputs receive signals from logical "1." The shutdown blocks of IE 4.1, 4.2 ... 4.n are functional blocks, which can be used with conventional electromagnetic relays, the opening contacts of which are included in the zero coil circuit protection of the circuit breaker of the corresponding IE. As OP 5.1 5.1.2 ... 5.m blocks, the opening of the block - contacts of the contactors of the corresponding high-power receivers of electrical energy that are closed when the corresponding Receivers from the network and form a logical signal "1" at the time of disconnection of these receivers of electrical energy. 6.1.6.2 ... 6.m single-oscillators are well-known functional blocks, each of which forms at its output a logical “1” signal of a certain duration when a logical “1” signal arrives at the input. The duration of a single signal at the output of the one-shot is chosen according to the characteristics of regulators of primary engines of IE (for example, for marine diesel generators, this value should not exceed 5 s), that is, the time during which the GA will restore its characteristics after external disturbance. The logical element "OR-NOT" 7 is a functional unit, the output of which appears a signal of the logical "1" only if all its inputs receive signals of the logical "0".

Устройство работает следующим образом. Если при параллельной работе ИЭ 1.1, 1.2, …1.n., один из них, например, j-ый, перешел в двигательный режим по причине выхода из строя первичного двигателя, например, вышла из строя система подачи топлива в дизель, то на выходе соответствующего датчика перехода ИЭ в двигательный режим 2.j появится сигнал логической «1», который поступит на первый вход соответствующего логического элемента «И» 3.j. Так как переход в двигательный режим j-го источника электроэнергии не связан с режимом отключения от сети мощных приемников электрической энергии и не один из мощных приемников в этот момент не отключался от сети, то на выходах всех ОП 5.1, 5.2…5.m сигналы логического «0», на выходах всех одновибраторов - тоже сигналы логического «0», а на выходе логического элемента «ИЛИ-НЕ» 7 - сигнал логической «1», который поступит на все вторые входы логических элементов «И» 3.1, 3.2…3.n.. При этом, так как на первом и втором входах j-го логического элемента «И» 3, j присутствует сигнал логической «1», то и на его выходе появится сигнал логической «1», который поступит на вход блока отключения j-го ИЭ 4 j, который отключит j-ый ИЭ.The device works as follows. If during the parallel operation of IE 1.1, 1.2, ... 1.n., One of them, for example, j-th, went into motor mode due to the failure of the prime mover, for example, the fuel supply system to the diesel engine failed, then the output of the corresponding sensor of the transition of the IE to the motor mode 2.j, a signal of the logical "1" will appear, which will go to the first input of the corresponding logical element "And" 3.j. Since the transition to the motor mode of the j-th power source is not connected to the disconnection mode from the network of powerful receivers of electrical energy and not one of the powerful receivers was disconnected from the network at that moment, at the outputs of all OD 5.1, 5.2 ... 5.m logical signals “0”, at the outputs of all one-shot are also signals of logical “0”, and at the output of logical element “OR-NO” 7 - signal of logical “1”, which will go to all second inputs of logical elements “AND” 3.1, 3.2 ... 3 .n .. In this case, since the first and second inputs of the j-th logical element "And" 3, j pr If there is a logical “1” signal, then a logical “1” signal will appear at its output, which will go to the input of the j-th IE 4 shutdown unit, which will turn off the j-th IE.

Если же при параллельной работе ИЭ 1.1, 1.2, … 1.n., один из них, например, j-ый перешел в двигательный режим по причине отключения от сети g-го мощного приемника электрической энергии, то на выходе соответствующего датчика перехода ИЭ в двигательный режим 2.j, появится сигнал логической «1», который поступит на первый вход соответствующего логического элемента «И» 3.j. Так как в этот момент хотя бы один, например, g-ый мощный приемник электроэнергии отключился от сети, то на выходе соответствующего датчика ОП 5.g появится сигнал логической «1», который поступит на вход соответствующего g-го одновибратора 6.g, на выходе которого формируется сигнал логической «1» заданной длительности и поступает на соответствующий g-ый вход логического элемента «ИЛИ-НЕ» 7. На выходе логического элемента «ИЛИ-НЕ» 7 появится сигнал логического «0», который поступит на вторые входы всех логических элементов «И» 3.1, 3.2…3.n.. (в том числе и на второй вход логического элемента «И» 3.j). На выходах всех логических элементов «И» 3.1, 3.2…3.n, а значит и на входах всех реле отключения ИЭ 4.1, 4.2…4.n сформируется сигнал логического «0», что свидетельствует о работоспособности источников электроэнергии. Отключение не происходит.If during the parallel operation of the IE 1.1, 1.2, ... 1.n., one of them, for example, the j-th has switched to the motor mode due to the disconnection from the network of the g-th powerful electric power receiver, then at the output of the corresponding sensor of the IE transition motor mode 2.j, a logical “1” signal will appear, which will go to the first input of the corresponding AND gate 3.j. Since at this moment at least one, for example, the g-th powerful electric power receiver is disconnected from the network, then the output of the corresponding op-amp sensor 5.g will receive a logical “1” signal, which will go to the input of the corresponding g-th one-vibrator 6.g, the output of which generates a signal of logical "1" of a given duration and enters the corresponding g-th input of the OR-NOT logic element 7. At the output of the OR-NOT logic element 7, a signal of the logical 0 will appear, which will go to the second inputs of all logical elements "And" 3.1, 3.2 ... 3.n .. (including e and the second input of "AND" logic gate 3.j). At the outputs of all logical elements "And" 3.1, 3.2 ... 3.n, and therefore at the inputs of all the relay off IE 4.1, 4.2 ... 4.n, a signal of logical "0" will be generated, which indicates the efficiency of electric power sources. Disconnection does not occur.

Пример реализации способа.An example implementation of the method.

Допустим, что в составе судовой электростанции работают два дизель генераторных агрегата (ГА) с номинальной мощностью по 100 кВт каждый. При этом имеется несколько приемников электроэнергии с мощностью, сопоставимой с номинальной мощностью ГА, например, электро-компрессор, мощность которого равна 98 кВт и подруливающее устройство с мощностью в 95 кВт. Предположим, что общая нагрузка сети составляет 105 кВт и при этом работает электро-компрессор, а нагрузка ГА1=55 кВт, а нагрузка ГА2=50 кВт. В этом случае величина Рдоп. может быть выбрана в 95 кВт, хотя эти ГА могли бы перейти в двигательный режим и при сбросе нагрузки, например, в 70 кВт, но в составе сети данной электростанции таких приемников нет, а мощность остальных в 5-10 кВт не может перевести в двигательный режим работы данные ДГ и не учитывается при реализации данного способа. При отключении электро-компрессора нагрузка электростанции резко снизится до 7 кВт и при этом один из ГА, например ГА2, перейдет в двигательный режим работы, и на выходе блока контроля перехода ГА2 в двигательный режим 2.2 (Фиг.) появится сигнал логической «1» и поступит на первый вход логического элемента «И» 3.2. Так как произошло отключение мощного приемника электрической энергии, то на выходе датчика ОП 5.2 появится сигнал логической «1», по переднему фронту которого одновибратор 6.2 на своем выходе сформирует сигнал логической «1», длительностью, например 5 с, за которые регуляторы ГА гарантированно вернут его в генераторный режим работы. С выхода одновибратора 6.2 сигнал логической «1» поступает на второй вход логического элемента «ИЛИ-НЕ»7 на выходе которого появляется сигнал логического «0» и поступает на второй вход логического элемента «И» 3.2, на выходе которого сохраняется сигнал логического «0», отключения ГА2 не происходит.Suppose that in the ship power plant there are two diesel generator sets (GA) with a rated power of 100 kW each. At the same time there are several receivers of electricity with a power comparable to the rated power of the HA, for example, an electric compressor with a power of 98 kW and a thruster with a power of 95 kW. Suppose that the total load of the network is 105 kW and at the same time the electric compressor is running, and the load GA1 = 55 kW, and the load GA2 = 50 kW. In this case, the value of Rdop. can be selected at 95 kW, although these GAs could go into motoring mode even with load shedding, for example, 70 kW, but there are no such receivers in the network of this power plant, and the power of the rest 5-10 kW cannot be converted into motor power the mode of operation is the data of the FGs and is not taken into account when implementing this method. When the electric compressor is disconnected, the load of the power plant will drop sharply to 7 kW and at the same time one of the GA, for example GA2, will go into motor operation mode, and at the output of the control unit for the transition GA2 to motor 2.2 (Fig.), A logical signal "1" and arrive at the first input of the logical element "And" 3.2. Since the powerful electrical energy receiver has been disconnected, a logical “1” signal will appear at the output of the OP 5.2 sensor, on the leading edge of which the one-shot 6.2 at its output will generate a logical “1” signal with a duration of, for example, 5 s, for which GA regulators will return it in the generator mode of operation. From the output of the one-shot 6.2 signal logical "1" is fed to the second input of the logical element "OR NOT" 7 at the output of which a signal appears logical "0" and is fed to the second input of the logical element "And" 3.2, the output of which is stored the signal logical "0 ", Turn off GA2 does not occur.

Если же электро-компрессор не отключен и продолжает работать, то на выходе блока ОП 5.2, выходе одновибратора 6.2 и втором входе логического элемента «ИЛИ-НЕ» 7 сигнал логического «0», этот же сигнал присутствует и на выходах блоков 5.1, 6.1 и первом входе «ИЛИ-НЕ» 7 так как подруливающее устройство не работает. При этом на выходе логического элемента «ИЛИ-НЕ»7 появится сигнал логической «1» и поступит на вторые входы логических элементов «И»3.1 и 3.2. Если в это время вышел из строя ГА2, например отказал топливный насос дизеля, то ГА2 перейдет в двигательный режим и на выходе блока 2.2 появится сигнал логической «1» и поступит на первый вход логического элемента «И» 3.2, на его выходе появится сигнал логической «1» и поступит на вход блока отключения второго ГА 4.2, который отключит ГА2.If the electric compressor is not disconnected and continues to work, then at the output of the OP 5.2 block, the output of the one-shot 6.2 and the second input of the OR-NOT logic element 7 is a logical 0 signal, the same signal is also present at the outputs of the 5.1, 6.1 and the first entry "OR NOT" 7 because the thruster does not work. In this case, the output of the logical element "OR-NOT" 7 will receive a signal of the logical "1" and go to the second inputs of the logical elements "AND" 3.1 and 3.2. If at that time GA2 failed, for example, the diesel fuel pump failed, then GA2 will go into motor mode and a logical “1” signal will appear at the output of block 2.2 and go to the first input of the AND gate 3.2, a logical signal will appear at its output "1" and go to the input of the block off the second GA 4.2, which disables GA2.

При этом устройство, принятое за прототип, отключит ГА2 только через 5 с, но в это время нагрузка на ГА1 составит 125 кВт т.к. ГА2 перейдет в двигательный режим и дополнительно нагрузит сеть мощностью до 20 кВт., что может привести к его остановке и обесточиванию судна.In this case, the device adopted as a prototype will turn off GA2 only after 5 s, but at this time the load on GA1 will be 125 kW, since GA2 will go into motoring mode and additionally load the grid with a capacity of up to 20 kW, which may lead to its stopping and de-energizing the vessel.

Предлагаемое изобретение было создано в составе научно-исследовательских работ, проводимых на кафедре «Судовых автоматизированных электроэнергетических систем» ФБГОУ ВО «Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова». Были произведены расчеты, показавшие возможность использования заявляемого способа в судовых энергетических установках и электроэнергетических системах, что с учетом выше изложенного позволяет сделать вывод о возможности его промышленного применения.The proposed invention was created as part of the research work carried out at the department "Ship's automated electric power systems" FSBEI HE "State University of Maritime and River Fleet named after admiral S.O. Makarova. Calculations were made that showed the possibility of using the proposed method in ship power plants and electrical power systems, which, taking into account the above, allows us to conclude that it can be used industrially.

Claims

The method of protection of the network of an autonomous power plant with parallel operating sources of electricity (IE), by disconnecting from the network of faulty IE, characterized in that the efficiency of IE is determined by the absence or presence of changes in the electrical power state of the network of an autonomous power plant, if there is no power in the power state instantaneous load shedding to a value exceeding a predetermined value at the moment of the transition of the IE to the motor mode, the IE is defined as faulty and disconnected from the set in a moment of transition in the motor mode, otherwise conclude serviceability IE and block it off from the mains.