RU2731756C1

RU2731756C1 - Method for preventive control of generator unit switching off

Info

Publication number: RU2731756C1
Application number: RU2020105350A
Authority: RU
Inventors: Николай Викторович Широков
Original assignee: Николай Викторович Широков
Priority date: 2020-02-04
Filing date: 2020-02-04
Publication date: 2020-09-08

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention can be used in electric engineering for preventive control of generator unit (GU) disconnection. In the method of precautionary control of disconnection (stopping) of the generator unit when a command is received to disconnect the GU, the operating mode of the ship electric power system (SEPS) is analyzed, and if the SEPS operates in a mode in which disconnection of the disconnected GU results in an emergency situation caused by loading of at least one of the GU remaining in operation, then a control action is created to prevent said emergency situation.

EFFECT: higher safety of GU disconnection due to elimination of errors allowed by crew.

5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для предупредительного управления отключением генераторного агрегата (ГА) с целью защиты, например, судовых электроэнергетических систем (СЭЭС) от перегрузки, вызванной ошибочными действиями экипажа.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used for preventive control of the shutdown of a generator set (GA) in order to protect, for example, ship electric power systems (SEES) from overload caused by erroneous actions of the crew.

Известен способ защиты сети автономной электростанции (согласно Патенту RU 2681201 С1, опубл. 05.03.2019) посредством отключения неработоспособного ГА, при котором измеряют технические параметры, характеризующие мощность, вырабатываемую каждым из ГА, работающих параллельно, определяют на основании измерений момент времени, когда один из ГА оказывается неработоспособным и при этом переходит в двигательный режим работы, и отключают этот ГА от сети.There is a known method of protecting the network of an autonomous power plant (according to Patent RU 2681201 C1, publ. 03/05/2019) by turning off an inoperative HA, in which technical parameters are measured that characterize the power generated by each of the HA operating in parallel, based on the measurements, the moment in time is determined when one from the GA turns out to be inoperative and at the same time switches to the motor mode of operation, and this GA is disconnected from the network.

Данный способ позволяет своевременно отключить ГА до момента перегрузки сети обратной мощностью, обеспечивая предупредительное управление СЭЭС. Но способ предназначен для отключения только заведомо неработоспособного ГА.This method allows you to turn off the GA in a timely manner before the network is overloaded with reverse power, providing preventive control of the SEES. But the method is designed to disable only a known inoperable GA.

Наиболее близким к предложенному является широко используемый способ отключения ГА (Лукин С.А. Автоматическое управление электроэнергетической установкой природоохранного судна «РОССИЯ» / С.А. Лукин, К.В. Недялков, Е.Б. Тихонович // Судостроение. - 2000. - №2. - С. 42-46 (с. 43, п. 4), согласно которому формируют сигнал на остановку (отключение) ГА, разгружают агрегат, отключают автоматический выключатель генератора и останавливают агрегат согласно заданному алгоритму. При этом в процессе остановки ГА всегда осуществляют отключение ГА от сети посредством размыкания автоматического выключателя генератора (АВГ). В этой связи процесс остановки в интервале времени от момента подачи команды на остановку до момента размыкания АВГ можно рассматривать как растянутый во времени процесс отключения ГА.The closest to the proposed one is the widely used method for switching off the GA (Lukin S.A. Automatic control of the electric power plant of the environmental protection vessel "RUSSIA" / S.A. Lukin, K.V. Nedyalkov, E. B. Tikhonovich // Shipbuilding. - 2000. - No. 2. - P. 42-46 (p. 43, p. 4), according to which a signal is generated to stop (turn off) the GA, unload the unit, turn off the generator's circuit breaker and stop the unit according to the specified algorithm. GAs always disconnect the GA from the network by opening the automatic generator circuit breaker (AGC) .In this regard, the process of stopping in the time interval from the moment the command to stop is given to the moment the AGC opens can be considered as an extended process of disconnecting the GA.

Недостатком способа является зависимость безопасного выполнения технологических процессов остановки и отключения ГА в ручном режиме управления от правильных действий экипажа (пресловутый «человеческий фактор») так как после формирования сигнала на отключение ГА происходит безусловная остановка и отключение ГА. При этом в случае ошибочных действий экипажа возможна ситуация, когда после отключения ГА оставшиеся в работе агрегаты окажутся перегружены, что приведет к их отключению защитой и к возникновению аварийной ситуации, вызванной обесточиванием судна.The disadvantage of this method is the dependence of the safe execution of technological processes of stopping and shutting down the HA in manual control mode on the correct actions of the crew (the notorious "human factor"), since after the formation of a signal to turn off the HA, an unconditional stop and shutdown of the HA occurs. In this case, in the event of erroneous actions of the crew, a situation is possible when, after switching off the GA, the units remaining in operation will be overloaded, which will lead to their shutdown by the protection and to an emergency situation caused by the power outage of the vessel.

Целью настоящего изобретения является повышение безопасности отключения ГА.The aim of the present invention is to improve the safety of switching off the GA.

Заявляемый способ позволяет повысить безопасность отключения ГА за счет исключения ошибок, допускаемых экипажем.The inventive method makes it possible to increase the safety of shutdown of the GA by eliminating errors made by the crew.

Для решения указанной проблемы используется следующая совокупность существенных признаков: в способе предупредительного управления отключением (остановкой) генераторного агрегата, заключающемся, как и в прототипе в формировании команды на отключение ГА, в отличие от прототипа анализируют режим функционирования СЭЭС, и если СЭЭС функционирует в режиме, при котором отключение отключаемого ГА приведет к аварийной ситуации, вызванной загрузкой хотя бы одного из остающихся в работе ГА выше допустимого значения, то формируют управляющее воздействие, направленное на предотвращение данной аварийной ситуации. При этом предотвращение данной аварийной ситуации возможно, по крайней мере, двумя способами, а именно:To solve this problem, the following set of essential features is used: in the method of preventive control of the shutdown (shutdown) of the generator set, which, as in the prototype, in the formation of a command to shutdown the GA, in contrast to the prototype, the mode of operation of the SEES is analyzed, and if the SEES operates in the mode, when the shutdown of the switched off GA will lead to an emergency situation caused by the loading of at least one of the GAs remaining in operation above the permissible value, then a control action is formed aimed at preventing this emergency situation. In this case, the prevention of this emergency situation is possible in at least two ways, namely:

прекращением процесса отключения (остановки) ГА - блокировкой сигнала отключения;termination of the process of shutdown (stop) of the GA - blocking the shutdown signal;

изменением режима функционирования СЭЭС - отключением части потребителей электроэнергии и снижением нагрузки на работающие ГА.by changing the operating mode of the SEES - by disconnecting some of the electricity consumers and reducing the load on the operating HA.

Сущность изобретения заключается в том, что при поступлении сигнала на отключение (остановку) ГА осуществляется проверка режима функционирования СЭЭС и если команда на отключение (остановку) ГА была подана ошибочно, то принимаются необходимые меры для того, чтобы избежать перегрузки и обесточивания судна. То есть отключение ГА осуществляется не безусловно, а при условии, что его отключение не приведет к перегрузке и обесточиванию судна. Способ предназначен для использования при параллельной работе ГА.The essence of the invention lies in the fact that when a signal is received to turn off (stop) the GA, the mode of operation of the SEES is checked and if the command to turn off (stop) the GA was given by mistake, then the necessary measures are taken to avoid overloading and de-energizing the vessel. That is, the shutdown of the GA is not unconditional, but on the condition that its shutdown does not lead to overload and de-energize the vessel. The method is intended for use in parallel operation of the GA.

В известных способах отключения ГА в ручном режиме применение указанного признака не обнаружено, что обусловливает новый порядок выполнения операций, то есть определяет наличие существенных отличий предлагаемого технического решения и при этом заявляемый способ позволяет повысить безопасность отключения ГА за счет исключения ошибок, допускаемых экипажем.In the known methods of shutting down the GA in the manual mode, the use of this feature was not found, which determines a new order of operations, that is, it determines the presence of significant differences in the proposed technical solution, and at the same time, the proposed method improves the safety of shutting down the GA by eliminating errors made by the crew.

Сопоставление предлагаемого способа и прототипа показало, что поставленная задача - повышение безопасности отключения ГА за счет исключения ошибок, допускаемых экипажем - 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 - to increase the safety of the GA shutdown by eliminating errors made by the crew - is solved as a result of a new set of features, which proves the compliance of the proposed invention with the "novelty" criterion of patentability.

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 solutions containing individual distinctive features of the claimed invention, which allows us to conclude that the method meets the criterion of "inventive step".

Сущность указанного способа поясняется чертежом (Фиг. 1), на котором представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.The essence of this method is illustrated by a drawing (Fig. 1), which shows a functional diagram of a device that implements the proposed method.

Устройство (Фиг. 1) содержит: блок формирования сигнала на отключение ГА 1, блок анализа режима функционирования СЭЭС и предотвращения аварийной ситуации 2, блок отключения ГА 3; при этом выход блока формирования сигнала 1 соединен с входом блока анализа режима функционирования СЭЭС и предотвращения аварийной ситуации 2, выход которого соединен с входом блока отключения ГА 3.The device (Fig. 1) contains: a block for generating a signal to turn off the HA 1, a block for analyzing the operating mode of the SEES and preventing an emergency 2, a block for turning off the HA 3; in this case, the output of the signal generating unit 1 is connected to the input of the unit for analyzing the mode of operation of the SEES and preventing an emergency 2, the output of which is connected to the input of the block for switching off the GA 3.

Блок формирования сигнала на отключение ГА - известный функциональный блок, на выходе которого формируется сигнал логической «1» в случае подачи команды на отключение ГА. В качестве этого блока может служить кнопка «Стоп» дистанционного автоматического управления (ДАУ) ГА.The block for generating a signal to turn off the GA is a well-known functional block, at the output of which a logical "1" signal is generated in the case of a command to turn off the GA. The "Stop" button of the remote automatic control (DAU) GA can serve as this unit.

Блок анализа режима функционирования СЭЭС и предотвращения аварийной ситуации - новый функциональный блок, одна из возможных практических реализаций которого представлена на Фиг. 2. Блок, при поступлении сигнала логической «1» на его вход, анализирует режим функционирования СЭЭС и в зависимости от ситуации формирует сигнал на блокировку отключения ГА или разрешает отключение ГА, при необходимости осуществляя разгрузку СЭЭС.The unit for analyzing the operating mode of the SEES and preventing an emergency is a new functional unit, one of the possible practical implementations of which is shown in Fig. 2. The unit, when a logical "1" signal arrives at its input, analyzes the SEES operation mode and, depending on the situation, generates a signal to block the HA shutdown or allows the HA to be turned off, if necessary, unloading the SEES.

Блок отключения ГА - известный функциональный блок, осуществляющий отключение ГА по заданному алгоритму, например, как указано в прототипе.A GA shutdown unit is a well-known functional unit that disables a GA according to a given algorithm, for example, as indicated in the prototype.

На Фиг. 2 представлена функциональная схема блока анализа режима функционирования СЭЭС и предотвращения аварийной ситуации -2 (Фиг. 1) для случая СЭЭС, имеющей в своем составе n ГА.FIG. 2 shows a functional diagram of the block for analyzing the mode of operation of the SEES and preventing an emergency situation -2 (Fig. 1) for the case of the SEES, which includes n GA.

Блок анализа режима функционирования СЭЭС и предотвращения аварийной ситуации (далее по тексту «блок анализа»), схема которого представлена на Фиг. 2 содержит: по числу ГА датчики активной нагрузки 4.1, 4.2 … 4.n, датчики работы ГА 5.1, 5.2 … 5.n, блок контроля технического состояния отключаемого ГА 6, одновибратор 7, блок сложения 8, блок формирования допустимого значения активной нагрузки СЭЭС после отключения отключаемого ГА 9, блок сравнения 10, логический блок 11, блок сигнализации 12 и блок отключения потребителей 13; при этом датчики активной нагрузки 4.1, 4.2 … 4.n соединены с соответствующими входами блока сложения 8, выход которого соединен с первым входом блока сравнения 10; выходы датчиков работы ГА 5.1, 5.2 … 5.n соединены с соответствующими из первых входов блока формирования допустимого значения активной нагрузки СЭЭС после отключения отключаемого ГА 9, выход которого соединен со вторым входом блока сравнения 10; выход блока контроля технического состояния отключаемого ГА 6 соединен со вторым входом логического блока 11; вход одновибратора 7 является входом блока анализа 2 и соединен с выходом блока формирования сигнала на отключение ГА - 1 (Фиг. 1), выход одновибратора соединен со вторым входом блока 9 (Фиг. 2) и с третьим входом логического блока 11; выход блока сравнения 10 соединен с первым входом логического блока 11, первый выход которого является выходом блока анализа 2 и соединен с входом блока отключения ГА - 3 (Фиг. 1), второй выход логического блока 11 (Фиг. 2) соединен с входом блока сигнализации 12, третий выход логического блока 11 соединен с входом блока отключения потребителей 13.The unit for analyzing the mode of operation of the SEES and preventing an emergency (hereinafter referred to as the “analysis unit”), the diagram of which is shown in Fig. 2 contains: according to the number of GA active load sensors 4.1, 4.2 ... 4.n, GA operation sensors 5.1, 5.2 ... 5.n, a unit for monitoring the technical state of the GA to be switched off 6, a one-shot 7, an addition unit 8, a unit for forming the permissible active load value of SEES after switching off the switched off GA 9, the comparison unit 10, the logical unit 11, the signaling unit 12 and the unit for switching off consumers 13; while the active load sensors 4.1, 4.2 ... 4.n are connected to the corresponding inputs of the addition unit 8, the output of which is connected to the first input of the comparison unit 10; the outputs of the GA operation sensors 5.1, 5.2 ... 5.n are connected to the corresponding of the first inputs of the unit for forming the permissible value of the active load of the SEES after disconnecting the switched off GA 9, the output of which is connected to the second input of the comparison unit 10; the output of the unit for monitoring the technical condition of the switched off GA 6 is connected to the second input of the logic unit 11; the input of the one-shot 7 is the input of the analysis unit 2 and is connected to the output of the block for generating a signal to turn off the GA-1 (Fig. 1), the output of the one-shot is connected to the second input of the block 9 (Fig. 2) and to the third input of the logic block 11; the output of the comparison unit 10 is connected to the first input of the logic unit 11, the first output of which is the output of the analysis unit 2 and is connected to the input of the GA-3 shutdown unit (Fig. 1), the second output of the logic unit 11 (Fig. 2) is connected to the input of the signaling unit 12, the third output of the logic unit 11 is connected to the input of the consumer disconnect unit 13.

Датчики активной нагрузки 4.1, 4.2 … 4.n - известные функциональные блоки, формирующие на своих выходах сигналы в виде напряжения постоянного тока, пропорционального активной нагрузке соответствующих ГА. Датчики работы ГА 5.1, 5.2 … 5.n - известные функциональные блоки, формирующие на своих выходах сигнал логической «1», если соответствующий ГА работает и сигнал логического «0» в обратном случае. В качестве этих блоков могут использоваться сигналы, поступающие с блок контактов автоматических выключателей соответствующих генераторов. Блок контроля технического состояния отключаемого ГА 6 - известный функциональный блок, формирующий на своем выходе сигнал логической «1» в случае отклонения контролируемых параметров ГА за пределы допуска и сигнал логического «0» в обратном случае. В качестве такого блока может быть использован обобщенный сигнал аварийно-предупредительной сигнализации (АПС) отключаемого ГА. Одновибратор 7 - известный функциональный блок, формирующий на своем выходе сигнал логической «1» определенной длительности Т1, если на его вход поступил сигнал логической «1». Блок сложения 8 - известный функциональный блок, формирующий на своем выходе сигнал, пропорциональный сумме сигналов, поступивших на его входы. Может быть выполнен на базе операционных усилителей. Блок формирования допустимого значения активной нагрузки СЭЭС после отключения отключаемого ГА 9 - известный функциональный блок, формирующий на своем выходе сигнал, пропорциональный нагрузке СЭЭС, которую смогут принять без перегрузки ГА, оставшиеся в работе после отключения отключаемого ГА. Этот блок соответствует аналогичному блоку в устройстве, описанном в Патенте RU 2653361, на второй вход которого, в данном случае, поступает сигнал с выхода одновибратора 7. Блок сравнения 10 - известный функциональный блок, на выходе которого появляется сигнал логической «1», если сигнал на его первом входе больше, чем сигнал на его втором входе и сигнал логического «0» в обратном случае. Блок может быть выполнен на базе операционных усилителей. Логический блок 11 - новый блок, формирующий:Active load sensors 4.1, 4.2 ... 4.n are known functional blocks that generate signals at their outputs in the form of a DC voltage proportional to the active load of the corresponding GA. GA operation sensors 5.1, 5.2 ... 5.n are known functional blocks that generate a logical "1" signal at their outputs, if the corresponding GA is working and a logical "0" signal in the opposite case. Signals from the contact block of the circuit breakers of the respective generators can be used as these blocks. The unit for monitoring the technical state of the switched-off GA 6 is a well-known functional unit that generates a logical "1" signal at its output in case of deviation of the monitored GA parameters outside the tolerance limits and a logical "0" signal in the opposite case. As such a block, a generalized alarm signal (APS) of the switched off HA can be used. One-vibrator 7 is a well-known functional unit that generates at its output a signal of a logical "1" of a certain duration T1, if a logical "1" signal is received at its input. Adding block 8 is a well-known functional block that generates at its output a signal proportional to the sum of the signals received at its inputs. It can be based on operational amplifiers. The unit for forming the permissible value of the active load of the SEES after disconnecting the disconnected GA 9 is a well-known functional block that generates at its output a signal proportional to the load of the SEPS, which can be taken without overloading the GAs that remain in operation after disconnecting the disconnected GA. This block corresponds to a similar block in the device described in Patent RU 2653361, the second input of which, in this case, receives a signal from the output of a one-shot 7. Comparison block 10 is a well-known functional block, at the output of which a logical "1" signal appears if the signal at its first input is greater than the signal at its second input and the logic "0" signal in the opposite case. The block can be based on operational amplifiers. Logic block 11 is a new block that forms:

на своем первом выходе сигнал логической «1», если на его первый вход поступает сигнал логического «0», а на третий вход - сигнал логической «1»;at its first output, a logical "1" signal, if a logical "0" signal arrives at its first input, and a logical "1" signal at the third input;

на своем втором выходе сигнал логической «1», если на его втором входе - сигнал логического «0», а на первом и третьем входе - сигнал логической «1»;at its second output a logical "1" signal, if at its second input - a logical "0" signal, and at the first and third inputs - a logical "1" signal;

на своем третьем и первом выходе - сигнал логической «1», если на всех трех входах - сигнал логической «1».at its third and first outputs - a logical "1" signal, if at all three inputs - a logical "1" signal.

На Фиг. 3 представлена функциональная схема логического блока, выполняющего данные функции. Блок сигнализации 12 - известный функциональный блок, обеспечивающую световую индикацию момента появления сигнала логической «1» на его входе, может быть выполнен на базе светового табло, дисплея или просто светодиода. Блок отключения потребителей 13 - известный функциональный блок, обеспечивающий отключение части потребителей электроэнергии при поступлении сигнала логической «1» на его вход. Может быть выполнен в виде электромагнитного реле, размыкающие контакты которого включены в цепь минимального расцепителя автоматического выключателя группы отключаемых потребителей электроэнергии.FIG. 3 is a functional diagram of a logic block performing these functions. The signaling unit 12 is a well-known functional unit that provides light indication of the moment when a logical "1" signal appears at its input; it can be based on a light board, display, or just a LED. The block for disconnecting consumers 13 is a well-known functional block that provides disconnection of a part of electricity consumers when a logical "1" signal arrives at its input. It can be made in the form of an electromagnetic relay, the opening contacts of which are included in the minimum release circuit of the circuit breaker for the group of electricity consumers to be disconnected.

Логический блок, функциональная схема которого представлена на Фиг. З, состоит из первого и второго логических элементов «НЕ» 14 и 15 соответственно; четырех элементов «И»: первого 17, второго 18, третьего 20 и четвертого 21; элемента задержки 16 и логического элемента «ИЛИ» 19; при этом вход первого элемента «НЕ» 14 является первым входом логического блока 11 и соединен с первым входом первого логического элемента «И» 17 и первым входом второго логического элемента «И» 18, второй вход первого логического элемента «И» 17 соединен со вторым входом логического блока 11 и входом второго логического элемента «НЕ» 15, выход которого соединен со вторым входом второго логического элемента «И» 18, третий вход которого соединен с третьим входом логического блока 11, вторым входом четвертого логического элемента «И» 21 и входом блока задержки 16, выход первого логического элемента «НЕ» 14 соединен с первым входом логического элемента «ИЛИ» 19, выход которого соединен с первым входом третьего логического элемента «И» 20, выход первого логического элемента «И» 17 соединен с первым входом четвертого логического элемента «И» 21 и вторым входом логического элемента «ИЛИ» 19, выход элемента задержки 16 соединен со вторым входом третьего логического элемента «И» 20, выход которого является первым выходом логического блока 11, выход второго логического блока «И» 18 является вторым выходом логического блока 11, а выход четвертого логического элемента «И» 21 является третьим выходом логического блока 11.The logical block, the functional diagram of which is shown in FIG. З, consists of the first and second logical elements "NOT" 14 and 15, respectively; four elements "I": first 17, second 18, third 20 and fourth 21; a delay element 16 and a logical element "OR" 19; while the input of the first element "NOT" 14 is the first input of the logical block 11 and is connected to the first input of the first logical element "AND" 17 and the first input of the second logical element "AND" 18, the second input of the first logical element "AND" 17 is connected to the second the input of the logical block 11 and the input of the second logical element "NOT" 15, the output of which is connected to the second input of the second logical element "AND" 18, the third input of which is connected to the third input of the logical block 11, the second input of the fourth logical element "AND" 21 and the input delay unit 16, the output of the first logical element "NOT" 14 is connected to the first input of the logical element "OR" 19, the output of which is connected to the first input of the third logical element "AND" 20, the output of the first logical element "AND" 17 is connected to the first input of the fourth logical element "AND" 21 and the second input of the logical element "OR" 19, the output of the delay element 16 is connected to the second input of the third logical element "AND" 20, the output of which Rogo is the first output of the logical block 11, the output of the second logical block "AND" 18 is the second output of the logical block 11, and the output of the fourth logical element "AND" 21 is the third output of the logical block 11.

Логический блок 11, функциональная схема которого представлена на Фиг. 3 работает следующим образом. При поступлении сигнала логической «1» на третий вход блока 11 он поступает на третий вход второго логического элемента «И» 18 и второй вход четвертого логического элемента «И» 21, а так же на вход элемента задержки 16, на выходе которого он появляется через короткое время Т2 (например, 0,1 секунды), необходимое для обработки сигналов блоками 9 и 10 (Фиг. 1), и поступает на второй вход третьего логического элемента «И» 20.Logic block 11, the functional diagram of which is shown in FIG. 3 works as follows. When a logical "1" signal arrives at the third input of block 11, it goes to the third input of the second logical element "AND" 18 and the second input of the fourth logical element "AND" 21, as well as to the input of the delay element 16, at the output of which it appears through a short time T2 (for example, 0.1 seconds), required for processing the signals by units 9 and 10 (Fig. 1), and is fed to the second input of the third logical element "AND" 20.

Если сигнал логического «0» поступает на первый вход логического блока 11, то он поступает на вход первого логического элемента «НЕ» 14, на его выходе появляется сигнал логической «1» и поступает на первый вход логического элемента «ИЛИ» 19. На выходе логического элемента «ИЛИ» 19 формируется сигнал логической «1» и поступает на первый вход третьего логического элемента «И» 20, на выходе которого появляется сигнал логической «1», поступающий на первый выход логического блока 11. При этом сигнал логического «0» с первого входа логического блока поступает на первые входы первого и второго логических элементов «И» 17 и 18, блокируя возможность формирования сигнала логической «1» на втором и третьем входах логического блока 11.If the logical "0" signal arrives at the first input of the logical block 11, then it arrives at the input of the first logical element "NOT" 14, a logical "1" signal appears at its output and goes to the first input of the logical gate "OR" 19. At the output logical element "OR" 19, a logical "1" signal is generated and fed to the first input of the third logical gate "AND" 20, at the output of which a logical "1" signal appears, arriving at the first output of logical block 11. In this case, the logical "0" signal from the first input of the logical block goes to the first inputs of the first and second logical elements "AND" 17 and 18, blocking the possibility of generating a signal of logical "1" at the second and third inputs of the logical block 11.

Если на первый вход логического блока 11 поступает сигнал логической «1», а на его второй вход проступает сигнал логического «0», то на первый вход второго логического элемента «И» 18 поступает сигнал логической «1», а на вход второго логического элемента «НЕ» 15 поступает сигнал логического «0». На выходе второго логического элемента «НЕ» 15 появляется сигнал логической «1» и поступает на второй вход второго логического элемента «И» 18. Так как на все входы второго логического элемента «И» 18 поступили сигналы логической «1», то на его выходе - тоже сигнал логической «1». Этот сигнал поступает на второй выход логического блока 11. При этом на первом и третьем выходах логического блока 11 фиксированы сигналы логического «0».If a logical "1" signal arrives at the first input of logical block 11, and a logical "0" signal appears at its second input, then a logical "1" signal is sent to the first input of the second logical element "AND" 18, and a logical "1" signal is sent to the input of the second logical element "NOT" 15 a logical "0" signal is received. At the output of the second logical element "NOT" 15, a logical "1" signal appears and enters the second input of the second logical element "AND" 18. Since all inputs of the second logical element "AND" 18 received signals of a logical "1", then the output is also a logic "1" signal. This signal is fed to the second output of the logical block 11. In this case, the signals of the logical "0" are fixed at the first and third outputs of the logical block 11.

Если на все входы логического блока 11 поступит сигнал логической «1», то на первый и второй входы первого логического элемента «И» 17 поступают сигналы логической «1». При этом на его выходе появляется сигнал логической «1» и поступает на второй вход логического элемента «ИЛИ»19 и на первый вход четвертого логического элемента «И» 21, на второй вход которого поступает сигнал с третьего входа логического блока 11. На выходе четвертого логического элемента «И» 21 и третьем выходе логического блока 11 формируется сигнал логической «1». Через короткое время Т2 с выхода блока задержки 16 сигнал логической «1» поступает на второй вход третьего логического элемента «И» 20, на первый вход которого поступает сигнал логической «1» с выхода логического элемента «ИЛИ» 19. В этой связи на выходе третьего логического элемента «И» 20 и первом выходе логического блока 11 появляется сигнал логической «1». На втором выходе логического блока 11 при этом сохраняется сигнал логического «0», так как появление «1» блокируется сигналом логического «0» на выходе второго элемента «НЕ» 15.If a logical "1" signal arrives at all inputs of the logical block 11, then the logical "1" signals are sent to the first and second inputs of the first logical element "AND" 17. In this case, a logical "1" signal appears at its output and is fed to the second input of the logical element "OR" 19 and to the first input of the fourth logical element "AND" 21, the second input of which receives a signal from the third input of the logical block 11. At the output of the fourth logical element "AND" 21 and the third output of the logical block 11 is generated a signal logical "1". After a short time T2 from the output of the delay block 16, the logical "1" signal is fed to the second input of the third logical element "AND" 20, the first input of which receives the logical "1" signal from the output of the logical gate "OR" 19. In this connection, the output the third logical element "AND" 20 and the first output of the logical block 11 appears a logical signal "1". At the second output of the logical block 11, the signal of logical "0" is stored, since the appearance of "1" is blocked by the signal of logical "0" at the output of the second element "NOT" 15.

Блок анализа 2, функциональная схема которого представлена на Фиг. 2. работает следующим образом. В исходном состоянии сигналы, пропорциональные активной нагрузке каждого из работающих ГА с выходов датчиков активной нагрузки 4.1, 4.2 … 4.n поступают на соответствующие входы блока сложения 8, на выходе которого появляется сигнал, пропорциональный суммарной нагрузке СЭЭС в данный момент времени (Р1). Этот сигнал поступает на первый вход блока сравнения 10. Датчики работы ГА 5.1, 5.2 … 5.n формируют на своих выходах сигналы логической «1», если соответствующий ГА работает и передают эту информацию на соответствующие первые входы блока формирования допустимого значения активной нагрузки СЭЭС после отключения отключаемого ГА 9, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный суммарной допустимой нагрузке всех работающих ГА (Р2). Этот сигнал поступает на второй вход блока сравнения 10. Если перегрузки нет, то на выходе блока 10 - сигнал логического «0», но на всех выходах логического блока 11 и выходе блока анализа 2 - сигнал логического «0», так как на его третьем входе - сигнал логического «0».Analysis block 2, the functional diagram of which is shown in FIG. 2. works as follows. In the initial state, signals proportional to the active load of each of the operating HA from the outputs of active load sensors 4.1, 4.2 ... 4.n are fed to the corresponding inputs of the addition unit 8, at the output of which a signal appears proportional to the total load of the SEES at a given time (P1). This signal is fed to the first input of the comparison unit 10. The GA operation sensors 5.1, 5.2 ... 5.n form logic "1" signals at their outputs, if the corresponding GA is working and transmit this information to the corresponding first inputs of the unit for generating the permissible active load value of the SEES after disconnecting the switched off GA 9, at the output of which a signal is generated, proportional to the total permissible load of all operating GA (P2). This signal goes to the second input of the comparison unit 10. If there is no overload, then the output of the unit 10 is a logical "0" signal, but at all outputs of the logical block 11 and the output of the analysis block 2 there is a logical "0" signal, since at its third input - a logical "0" signal.

В случае поступления сигнала логической «1» на вход блока анализа 2 этот сигнал поступает на вход одновибратора 7, на выходе которого появляется сигнал логической «1» заданной длительности Т2. Этот сигнал поступает на второй вход блока 9, на выходе которого появляется сигнал, пропорциональный допустимому значению активной нагрузки СЭЭС после отключения отключаемого ГА (Р2). Сигнал Р2 поступает на второй вход блока сравнения 10 и, если нагрузка сети не велика и Р1<Р2, то на его выходе сохраняется сигнал логического «0», который поступает на первый вход логического блока 11. Так как на третий вход логического блока 11 поступает сигнал логической «1» с выхода одновибратора 7, то на его первом выходе, а значит на выходе блока анализа 2, формируется сигнал логической «1», сигнал отключения ГА не блокируется. Если же нагрузка СЭЭС велика и при поступлении сигнала логической «1» на вход блока анализа 2 окажется, что Р1>Р2, то на выходе блока сравнения 10 появится сигнал логической «1» и поступит на первый вход логического блока 11. Если при этом отключаемый ГА работоспособен, то на выходе блока контроля технического состояния отключаемого ГА 6 и втором входе блока 11 - сигнал логического «0», на первом выходе логического блока 11 и выходе блока анализа 2 - сигнал логического «0», отключение блокируется. На втором выходе логического блока 11 появляется сигнал логической «1», который поступает на вход блока сигнализации 12, который информирует экипаж об ошибочных действиях. На третьем выходе блока 11 - сигнал логического «0» - отключение отключаемой части потребителей не происходит. Если же при выполнении условия Р1>Р2 окажется, что отключаемый ГА неработоспособен, то на выходе блока контроля технического состояния отключаемого ГА 6 появится сигнал логической «1» и поступит на второй вход логического блока 11. Так как на все три входа логического блока 11 поступит сигнал логической «1», то на его третьем выходе появится сигнал логической «1», который поступит на вход блока отключения потребителей 13. Тогда произойдет отключение необходимого числа потребителей для выполнения условия Р1<Р2. При этом на первом выходе логического блока 11, а значит на выходе блока анализа 2, также появляется сигнал логической «1», блокировки сигнала отключения ГА не произойдет.In the case of a logical "1" signal arriving at the input of the analysis unit 2, this signal is fed to the input of a one-shot 7, at the output of which a logical "1" signal of a given duration T2 appears. This signal is fed to the second input of block 9, at the output of which a signal appears proportional to the permissible value of the active load of the SEES after the shutdown of the switched off GA (P2). Signal P2 is fed to the second input of the comparison unit 10 and, if the network load is not large and P1 <P2, then its output retains a logical "0" signal, which is fed to the first input of logic block 11. Since the third input of logic block 11 receives the logical "1" signal from the output of the one-shot 7, then at its first output, which means at the output of the analysis unit 2, a logical "1" signal is generated, the GA switch-off signal is not blocked. If the SEES load is large and when a logical "1" signal arrives at the input of the analysis unit 2, it will turn out that P1> P2, then a logical "1" signal will appear at the output of the comparison unit 10 and go to the first input of the logical block 11. If HA is operational, then at the output of the unit for monitoring the technical state of the switched off HA 6 and the second input of block 11 - a logical "0" signal, at the first output of the logical block 11 and the output of the analysis unit 2 - a logical "0" signal, shutdown is blocked. At the second output of the logic block 11, a logical "1" signal appears, which is fed to the input of the signaling unit 12, which informs the crew about erroneous actions. At the third output of block 11 - a logical "0" signal - disconnection of the disconnected part of consumers does not occur. If, when the condition P1> P2 is fulfilled, it turns out that the switched off GA is inoperative, then a logical "1" signal will appear at the output of the technical state control unit of the switched off GA 6 and will go to the second input of logical block 11. Since all three inputs of logical block 11 will receive a logical "1" signal, then a logical "1" signal will appear at its third output, which will go to the input of the consumer disconnect unit 13. Then the required number of consumers will be disconnected to fulfill the condition P1 <P2. At the same time, at the first output of the logical unit 11, which means at the output of the analysis unit 2, a logical “1” signal also appears, blocking the GA shutdown signal will not occur.

Устройство, реализующее предлагаемый способ предупредительного управления отключения генераторного агрегата (Фиг. 1) работает следующим образом. При появлении сигнала логической «1» на выходе блока формирования сигнала на отключение ГА1 (например, при нажатии на кнопку «Стоп» ДАУ ГА) сигнал логической «1» поступает на вход блока анализа 2, который анализирует режим функционирования СЭЭС. Если нагрузка сети не велика и отключение данного ГА не приведет к загрузке остающихся в работе ГА выше допустимого значения, то на выходе блока 2 появляется сигнал, разрешающий отключение агрегата, который поступит на вход блока отключения ГА 3. Блок отключения 3 отключит ГА по заданному алгоритму. Если нагрузка в сети велика и отключение данного ГА приведет к загрузке остающихся в работе ГА выше допустимого значения, и при этом отключаемый ГА работоспособен, то на выходе блока 2 сигнал, разрешающий отключение агрегата, не появится, отключение будет заблокировано. При этом сработает сигнализация, оповещающая экипаж об ошибочных действиях. Если же нагрузка в сети велика и отключение данного ГА приведет к загрузке остающихся в работе ГА выше допустимого значения, и при этом отключаемый ГА неработоспособен, то на выходе блока 2 появится сигнал, разрешающий остановку ГА и одновременно будет подан сигнал на отключение части потребителей электроэнергии, обеспечивая разгрузку СЭЭС. Так как при параллельной работе ГА в случае получения команды на отключение ГА агрегат отключается не сразу, а через некоторое время Т3 (Т2<Т3<Т1), в течение которого происходит перевод нагрузки на остающиеся в работе агрегаты, то в момент отключения неработоспособного ГА нагрузка на оставшиеся в работе будет снижена до допустимого значения и отключение пройдет в штатном режиме.The device that implements the proposed method of preventive control of the generator set shutdown (Fig. 1) operates as follows. When a logical “1” signal appears at the output of the signal generation unit to turn off the GA1 (for example, when you press the Stop button of the DAU GA), the logical “1” signal goes to the input of the analysis unit 2, which analyzes the SEES operation mode. If the network load is not large and the shutdown of this GA does not lead to loading the GA remaining in operation above the permissible value, then a signal appears at the output of block 2, which allows the unit to be turned off, which will go to the input of the GA 3 shutdown block. The shutdown unit 3 will turn off the GA according to the specified algorithm ... If the load in the network is high and the shutdown of this HA will result in the load of the HA remaining in operation above the permissible value, and at the same time the HA to be switched off is operational, then at the output of Block 2 a signal allowing the unit to be turned off will not appear, the shutdown will be blocked. At the same time, an alarm will go off, notifying the crew of erroneous actions. If the load in the network is high and the shutdown of this HA will result in the load of the HA remaining in operation above the permissible value, and at the same time the HA to be switched off is inoperative, then a signal will appear at the output of Block 2 allowing the HA to stop and at the same time a signal will be given to turn off some of the electricity consumers providing unloading of SEES. Since during parallel operation of the GA, in case of receiving a command to turn off the GA, the unit is not turned off immediately, but after a while T3 (T2 <T3 <T1), during which the load is transferred to the units remaining in operation, then at the moment of disconnection of the inoperative GA the load for those remaining in operation will be reduced to an acceptable value and the shutdown will take place in normal mode.

Пример реализации способа.An example of the implementation of the method.

В качестве примера рассмотрим СЭЭС с тремя ГА с номинальной мощностью по 100 кВт каждый (Рном.1=Рном.2=Рном.3=100 кВт). Допустим, что все ГА работоспособны и работают, а нагрузка СЭЭС составляет 180 кВт. Величина отключаемой части нагрузки составляет 60 кВт (Ротк = 60 кВт). Предположим, что члены экипажа решили отключить ГАЗ и нажали кнопку «Стоп» ДАУ третьего агрегата. В этом случае сигнал логической «1» с выхода блока формирования сигнала на отключение ГА1 (Фиг. 1) поступит на вход блока анализа 2. Так как сигнал, пропорциональный суммарной допустимой нагрузке всех работающих ГА в случае отключения ГАЗ (Р2) в данном случае будет равен Р2=(Рном.1+Рном.2+Рном.3)-Рном.3=200 кВт, а Р1 = 180 кВт, то Р2>Р1, а значит на первом выходе логического блока 11 и выходе блока анализа 2 появится сигнал логической «1», разрешающий отключение ГАЗ. Отключение ГАЗ произойдет.Если в момент нажатия кнопки «Стоп» нагрузка СЭЭС составляла 240 кВт, то на первом выходе блока анализа 2 сигнал логической «1» не проявится, произойдет блокировка ошибочного действия экипажа так как при отключении ГАЗ нагрузка на два оставшихся агрегата составила бы 240 кВт, что соответствует перегрузке в 20% и привело бы к отключению ГА и обесточиванию судна. При этом блок сигнализации 12 (Фиг. 2), входящий в состав блока анализа 2 оповестит экипаж об ошибочных действиях. В случае если при нагрузке в 240 кВт наступит отказ ГАЗ и он перейдет в неработоспособное состояние, то в течение одной секунды произойдет отключение отключаемой части нагрузки Ротк. = 60 кВт, и к моменту отключения ГАЗ (Т3>5с) нагрузка СЭЭС снизится до 180 кВт, что допустимо по условиям эксплуатации для работы двух ГА. Аварийная ситуация, связанная с обесточиванием судна, не произойдет.As an example, consider a SEPP with three GAs with a rated power of 100 kW each (Rnom.1 = Rnom.2 = Rnom.3 = 100 kW). Let us assume that all HUs are efficient and work, and the SEES load is 180 kW. The value of the disconnected part of the load is 60 kW (Rotk = 60 kW). Suppose that the crew members decided to turn off the GAS and pressed the "Stop" button of the DAU of the third unit. In this case, the logical "1" signal from the output of the signal generation unit to turn off the GA1 (Fig. 1) will go to the input of the analysis unit 2. Since the signal proportional to the total permissible load of all operating GAs in the event of a GAZ shutdown (P2) in this case will be is equal to P2 = (Pnom.1 + Pnom.2 + Pnom.3) -Pnom.3 = 200 kW, and P1 = 180 kW, then P2> P1, which means that a signal will appear on the first output of logic block 11 and the output of analysis block 2 logical "1", which allows turning off the GAS. If the SEPS load was 240 kW at the moment of pressing the Stop button, then the logical “1” signal will not appear at the first output of the analysis unit 2, the crew's erroneous actions will be blocked, since if the GAZ was switched off, the load on the two remaining units would be 240 kW, which corresponds to an overload of 20% and would lead to the shutdown of the GA and the ship's power outage. In this case, the signaling unit 12 (Fig. 2), which is part of the analysis unit 2, will notify the crew about erroneous actions. If, at a load of 240 kW, a GAZ failure occurs and it goes into an inoperative state, then the disconnected part of the Rotk load will be disconnected within one second. = 60 kW, and by the time the GAS is turned off (T3> 5s), the SEPP load will decrease to 180 kW, which is permissible under the operating conditions for the operation of two GAS. An emergency situation related to the ship's power outage will not occur.

Предлагаемое изобретение было создано в процессе разработки опытного образца устройства предупредительного управления СЭЭС, проводимой автором по личной инициативе. Были выполнены расчеты и изготовлена действующая модель устройства, реализующего заявляемый способ, лабораторные испытания которой показали возможность использования данного способа в судовых электроэнергетических установках, что с учетом вышеизложенного позволяет сделать вывод о возможности его промышленного применения.The proposed invention was created in the process of developing a prototype device for the preventive control of SEES, carried out by the author on his own initiative. Calculations were performed and a working model of a device that implements the inventive method was made, laboratory tests of which showed the possibility of using this method in ship power plants, which, taking into account the above, allows us to conclude about the possibility of its industrial application.

Claims

1. The method of preventive control of the shutdown (shutdown) of the generator set (GA), according to which a command is generated to shutdown (stop) the GA, analyze the mode of operation of the ship's electric power system (SEES), and if the SEES operates in a mode in which the shutdown of the switched off GA will lead to emergency, caused by the loading of at least one of the remaining in the operation of the GA above the permissible value, then form a control action aimed at preventing this emergency.

2. The method according to claim. 1, characterized in that the control action aimed at preventing this emergency is defined as blocking the trip signal.

3. The method according to claim 1, characterized in that the control action aimed at preventing this emergency is defined as a command to turn off a part of electricity consumers.

4. The method according to claim 1, characterized in that for its implementation, a device is used that contains a block for generating a signal to turn off the HA (1), a block for analyzing the mode of operation of the SEES and preventing an emergency (2) and a block for turning off the HA (3), when In this case, the output of the signal forming unit (1) is connected to the input of the unit for analyzing the operating mode of the SEES and preventing an emergency (2), the output of which is connected to the input of the HA shutdown unit (3).

5. The method according to claim 4, characterized in that for its implementation, a unit for analyzing the operating mode of the SEES and preventing an emergency situation (hereinafter referred to as the "analysis unit") is used, containing by the number of GA: active load sensors and GA operation sensors, as well as a unit for monitoring the technical state of the switched off GA, a one-shot, an addition unit, a unit for forming the permissible value of the active load of the SEES after disconnecting the switched off GA, a comparison unit, a logical unit, an alarm unit and a unit for disconnecting consumers when this active load sensors are connected to the corresponding inputs of the addition unit, the output of which is connected to the first input of the comparison unit; the outputs of the GA operation sensors are connected to the corresponding from the first inputs of the unit for forming the permissible value of the active load of the SEES after the disconnected GA, the output of which is connected to the second input of the comparison unit; the output of the unit for monitoring the technical state of the disconnected HA is connected to the second input of the logic unit; the input of the one-shot is the input of the analysis unit, the output of the one-shot is connected to the second input of the unit for forming the permissible value of the active load of the SEES after disconnecting the switched off GA and to the third input of the logical block; the output of the comparison unit is connected to the first input of the logical block, the first output of which is the output of the analysis block, the second output of the logical block is connected to the input of the signaling unit, the third output of the logical block is connected to the input of the consumer disconnecting unit.