RU2740300C1

RU2740300C1 - Method for determination of inoperative generator set

Info

Publication number: RU2740300C1
Application number: RU2020128991A
Authority: RU
Inventors: Николай Викторович Широков
Priority date: 2020-09-02
Filing date: 2020-09-02
Publication date: 2021-01-13

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: use in the field of electric engineering for determination of inoperative generator set (GS) in ship electric power stations. According to the method of determining a inoperative GS in parallel operation of several GS, determining a time interval (Δt), during which non-uniformity of loading of generator units exceeds permissible value, its value is compared with specified value (Δt_sp), moment is determined, at which non-uniformity of loading of generator sets exceeds permissible value and GS transition is made to motor mode, and if condition Δt ≤ Δt_spis fulfilled, then GS, which passed into motor mode, is determined as inoperative.

EFFECT: more reliable diagnostics.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области технической диагностики и может быть использовано для определения неработоспособного генераторного агрегата (ГА) в судовых электростанциях.The invention relates to the field of technical diagnostics and can be used to determine an inoperative generator unit (GA) in ship power plants.

Известен способ (Широков Н.В. Предупредительное управление судовой электроэнергетической системой при отказе источников электроэнергии / Н.В.Широков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - 2019. - №2(54). - С. 396-405. DOI: 10/21821/2309-5180-2019-11-2-396-405), согласно которому идентификация неработоспособного ГА осуществляется непосредственно в момент его перехода в двигательный режим работы при условии, что в электроэнергетической системе не происходят процессы, при которых работоспособный агрегат на время может перейти в двигательный режим работы (например, включение одного из ГА на параллельную работу или рекуперативное торможение при опускании груза).The known method (Shirokov N.V. Preventive control of the ship's electric power system in the event of failure of power sources / N.V. Shirokov // Bulletin of the State University of Marine and River Fleet named after Admiral S.O. Makarov. - 2019. - No. 2 (54). - pp. 396-405. DOI: 10/21821 / 2309-5180-2019-11-2-396-405), according to which the identification of an inoperative GA is carried out immediately at the moment of its transition to the motor mode of operation, provided that in the electric power system there are no processes in which a workable unit can temporarily switch to a motor mode of operation (for example, turning one of the GAs into parallel operation or regenerative braking when lowering a load).

Способ предполагает идентификацию неработоспособного состояния ГА без выдержки времени, что позволяет существенно сократить время диагностирования. Однако для его реализации требуется информация о режиме работы многих элементов системы (например, о замыкании контактов контакторов рекуперативного торможения), что на практике приводит к необходимости прокладки дополнительных кабельных линий, длина которых на крупных судах может достигать нескольких сот метров. Это существенно удорожает применение данного подхода.The method involves the identification of an inoperative state of the HA without time delay, which can significantly reduce the diagnosis time. However, its implementation requires information on the operating mode of many system elements (for example, on the closure of the contacts of the regenerative braking contactors), which in practice leads to the need to lay additional cable lines, the length of which can reach several hundred meters on large ships. This significantly increases the cost of using this approach.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению относится способ определения неработоспособного генераторного агрегата по патенту № 2686103 от 24.04.2019, согласно которому при параллельной работе нескольких ГА измеряют загрузку каждого из ГА, определяют величину неравномерности загрузки генераторных агрегатов и определяют момент отклонения последней за установленные пределы допуска, определяют момент перехода ГА в двигательный режим и при совпадении этого момента с моментом отклонения неравномерности загрузки генераторных агрегатов за пределы допуска, ГА, перешедший в двигательный режим, признается неработоспособным.The closest to the proposed invention is a method for determining an inoperative generator set according to patent No. 2686103 dated 04.24.2019, according to which, when several HUs operate in parallel, the load of each of the HUs is measured, the amount of uneven loading of the generator sets is determined and the moment when the latter deviates beyond the established tolerance limits, determine the moment of the transition of the GA into the motor mode and when this moment coincides with the moment of the deviation of the uneven loading of the generating sets beyond the tolerance limits, the GA, which has switched to the motor mode, is recognized as inoperative.

Данный способ в целом обеспечивает определение неработоспособного ГА при параллельной работе нескольких генераторных агрегатов, за исключением случаев выхода из строя системы автоматического распределения нагрузок параллельно работающих ГА, входящей в систему управления судовой электростанцией.This method as a whole provides for the determination of an inoperative HA when several generator sets operate in parallel, with the exception of cases of failure of the automatic load distribution system in parallel operating HA, which is part of the ship power plant control system.

Заявляемый способ позволяет повысить достоверность определения неработоспособного ГА при его параллельной работе с другими агрегатами в случае выхода из строя системы автоматического распределения нагрузок параллельно работающих ГА.The inventive method makes it possible to increase the reliability of determining an inoperative HA when it operates in parallel with other units in the event of a failure of the automatic load distribution system in parallel operating HA.

Для решения указанной проблемы используется следующая совокупность существенных признаков: в способе определения неработоспособного ГА заключающемся в том, что при параллельной работе нескольких ГА определяют интервал времени (Δt), в течение которого неравномерность загрузки генераторных агрегатов превосходит допустимое значение, сравнивают его значение с заданной величиной (Δt_зад), определяют момент, при котором неравномерность загрузки генераторных агрегатов превосходит допустимое значение и осуществляется переход ГА в двигательный режим и, если при этом выполняется условие Δt≤Δt_зад, то ГА, перешедший в двигательный режим, определяют как неработоспособный.To solve this problem, the following set of essential features is used: in the method for determining an inoperative GA, which consists in the fact that when several GAs operate in parallel, the time interval (Δt) is determined, during which the uneven loading of the generating units exceeds the permissible value, its value is compared with a given value ( Δt _back ), determine the moment at which the uneven loading of the generating sets exceeds the permissible value and the HA transitions to the motor mode and, if the condition Δt≤Δt _back is satisfied, then the HA that has switched to the motor mode is determined as inoperative.

Сущность изобретения заключается в том, что используемый в прототипе диагностический параметр - отклонение разности загрузок ГА за установленные пределы, характеризует не только выход ГА из строя, но и переход в неработоспособное состояние системы автоматического распределения нагрузок параллельно работающих ГА (САРН). Если автоматика выйдет из строя по причине постепенного отказа САРН, которая при этом продолжает функционировать, то разность в загрузке агрегатов будет превышать допустимую величину и, в случае перехода в двигательный режим исправного ГА, использование способа, принятого за прототип, приведет к ошибке в диагностировании первого рода - признанию работоспособного ГА неработоспособным. В предлагаемом способе для идентификации неработоспособного состояния ГА необходимо, чтобы в момент его перехода в двигательный режим время, в течение которого неравномерность загрузки генераторных агрегатов превосходила допустимое значение Δt, было меньше заданной величины Δt_зад.The essence of the invention lies in the fact that the diagnostic parameter used in the prototype - the deviation of the difference between the HA loads outside the established limits, characterizes not only the failure of the HA, but also the transition to an inoperative state of the system of automatic load distribution of parallel HA (CAP). If the automation fails due to the gradual failure of the automatic control system, which continues to function, then the difference in the load of the units will exceed the permissible value and, in the event of a transition to the motor mode of a serviceable GA, the use of the method taken as a prototype will lead to an error in diagnosing the first kind - the recognition of a workable GA as unworkable. In the proposed method, to identify the inoperative state of the GA, it is necessary that at the moment of its transition to the motor mode, the time during which the uneven loading of the generating sets exceeded the permissible value of Δt was less than a given value of Δt _ass .

Если при использовании предлагаемого способа неравномерность распределения загрузки ГА превысит допустимое значение вследствие выхода из строя САРН, то через время Δt_зад идентификация технического состояния ГА, перешедшего в двигательный режим, блокируется. В этом случае исправный агрегат, перешедший в двигательный режим, признан не будет неработоспособным. Вероятность одновременного отказа САРН и ГА, перешедшего в двигательный режим, крайне мала, стремится к нулю и в практическом использовании может не рассматриваться.If, when using the proposed method, the uneven distribution of the HA load exceeds the permissible value due to the failure of the ATS, then after a time Δt _{back, the} identification of the technical state of the HA, which has switched to the motor mode, is blocked. In this case, a serviceable unit that has switched to motor mode will not be recognized as inoperative. The likelihood of a simultaneous failure of the ARS and GA, which has switched to the motor mode, is extremely small, tends to zero, and may not be considered in practical use.

Величина Δt_зад определяется как наибольшее значение из двух величин - Δt_дин и Δt_разгр. При этом Δt_дин- время, необходимое для восстановления заданной величины неравномерности загрузок ГА работоспособной САРН в динамичных режимах при набросе-сбросе нагрузки. Для судовых электроэнергетических систем эта величина определяется Правилами Российского Морского Регистра Судоходства и составляет 5 секунд. Δt_разгр - максимальное время, за которое перешедший в неработоспособное состояние ГА полностью разгружается и переходит в двигательный режим. Эта величина определяется для каждого агрегата эмпирически, но, как правило, не превышает 20 секунд, хотя в отдельных случаях она меньше, чем Δt_дин.The value of Δt _{back is} defined as the largest value of two values - Δt _din and Δt _unload . At the same time, Δt _dyn is the time required to restore a given value of the unevenness of the HA loads of an efficient automatic control system in dynamic modes with load surge-drop. For ship power systems, this value is determined by the Rules of the Russian Maritime Register of Shipping and is 5 seconds. Δt _unload is the maximum time during which the GA that has passed into an inoperative state is completely unloaded and goes into a motor mode. This value is determined empirically for each unit, but, as a rule, does not exceed 20 seconds, although in some cases it is less than Δt _dyn .

Если при использовании предлагаемого способа неравномерность распределения загрузки ГА превысит допустимое значение вследствие выхода из строя генераторного агрегата, то он полностью разгрузится и перейдет в двигательный режим за время, меньшее, чем Δt_зад. При этом будут выполнены все условия идентификации неработоспособного состояния ГА, определенные предлагаемым изобретением: ГА перешел в двигательный режим и время, в течение которого неравномерность распределения загрузки ГА превышает допустимое значение, не превосходит заданное значение (Δt ≤ Δt_зад), неработоспособный агрегат будет признан неработоспособным. If, when using the proposed method, the uneven distribution of the HA load exceeds the permissible value due to the failure of the generator unit, then it will completely unload and switch to the motor mode in a time less than Δt _back . In this case, all the conditions for identifying an inoperative state of the HA, determined by the proposed invention, will be met: the HA switched to a motor mode and the time during which the uneven distribution of the HA load exceeds the permissible value, does not exceed the specified value (Δt ≤ Δt _back ), an inoperative unit will be recognized as inoperative ...

Сопоставление предлагаемого способа и прототипа показало, что поставленная задача - повышение достоверности определения неработоспособного ГА - 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 - increasing the reliability of the definition of an inoperative GA - 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 и технической диагностики 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 and technical diagnostics did not reveal solutions containing individual distinctive features of the claimed invention, which allows us to conclude that the method meets the criterion "inventive step".

Сущность указанного способа поясняется чертежом (Фиг. 1), на котором представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, на примере параллельной работы «n» ГА.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, using the example of parallel operation of "n" GA.

Устройство (Фиг. 1) содержит: блок контроля неравномерности загрузки ГА - 1, по числу ГА, блоки контроля перехода ГА в двигательный режим - 2.1, 2.2 … 2.n, логический элемент «ИЛИ» - 3, блок задержки - 4, логический элемент «НЕ» -5, по числу ГА логические элементы «И» -6.1, 6.2, …6.n; причем каждый из выходов блока 1 соединен с первыми входами соответствующих логических элементов «И» -6.1, 6.2, … 6.n и соответствующим входом логического элемента «ИЛИ» - 3; выход каждого из блоков контроля перехода ГА в двигательный режим - 2.1, 2.2 … 2.n соединен со вторым входом соответствующего логического элемента «И» » -6.1, 6.2, … 6.n; выход логического элемента «ИЛИ» 3соединен с входом блока задержки 4, выход которого соединен с входом логического элемента «НЕ» - 5, выход логического элемента «НЕ» - 5 соединен с третьими входами всех логических элементов «И» -6.1, 6.2, … 6.n.The device (Fig. 1) contains: a block for monitoring the unevenness of the load of the GA - 1, according to the number of GA, blocks for monitoring the transition of the GA into the motor mode - 2.1, 2.2 ... 2.n, a logical element "OR" - 3, a delay block - 4, a logical element "NOT" -5, according to the number of GA logical elements "AND" -6.1, 6.2, ... 6.n; moreover, each of the outputs of block 1 is connected to the first inputs of the corresponding logical elements "AND" -6.1, 6.2, ... 6.n and the corresponding input of the logical element "OR" - 3; the output of each of the control units for the transition of the GA into the motor mode - 2.1, 2.2 ... 2.n is connected to the second input of the corresponding logical element "AND" "-6.1, 6.2, ... 6.n; the output of the logical element "OR" 3 is connected to the input of the delay block 4, the output of which is connected to the input of the logical element "NOT" - 5, the output of the logical element "NOT" - 5 is connected to the third inputs of all logical elements "AND" -6.1, 6.2, ... 6.n.

Блок контроля неравномерности загрузки ГА - 1 измеряет загрузку каждого ГА, определяет неравномерность загрузки, сравнивает полученную величину с допустимым значением и формирует на соответствующем выходе сигнал логической «1» в случае, когда разность в загрузке работающих параллельно ГА оказывается вне зоны, установленной допуском, причем указанный сигнал появляется на выходе, соответствующем номеру ГА, имеющую наименьшую загрузку. Данный блок полностью аналогичен соответствующему блоку, представленному в прототипе. Блоки контроля перехода ГА в двигательный режим 2.1, 2.2 … 2n - выполнены в виде известных функциональных блоков, в качестве которых могут быть использованы датчики обратной активной мощности, датчики обратного активного тока, реле обратной мощности с отключенной цепью задержки и т.д., на выходе которых формируется сигнал логической «1» в случае перехода соответствующего ГА 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).The unit for monitoring the uneven loading of the GA-1 measures the load of each GA, determines the unevenness of the load, compares the obtained value with the permissible value and generates a logical “1” signal at the corresponding output in the case when the difference in the load of the GA operating in parallel is outside the zone set by the tolerance, and the specified signal appears at the output corresponding to the GA number having the smallest load. This block is completely similar to the corresponding block presented in the prototype. Control units for the transition of the GA into the motor mode 2.1, 2.2 ... 2n - are made in the form of well-known functional blocks, which can be used as reverse active power sensors, reverse active current sensors, reverse power relays with a disconnected delay circuit, etc. the output of which a logical "1" signal is generated in the case of the transition of the corresponding GA into the propulsion mode (Leikin BC Ship power stations and networks. Textbook for nautical and Arctic schools. - 3rd ed. revised and additional. - M: Transport, 1982 - 256. (p. 178).

Логический элемент «ИЛИ» 3 - известный функциональный блок, формирующий на своем выходе сигнал логической «1» если хотя бы на один из его входов поступил сигнал логической «1».Logic element "OR" 3 is a well-known functional block that generates a logical "1" signal at its output if at least one of its inputs receives a logical "1" signal.

Блок задержки 4 - известный функциональный блок, формирующий на своем выходе сигнал логической «1» через время, равное

после того как сигнал логической «1» поступил на его вход, может быть выполнен в виде R-C цепочки.Delay block 4 is a well-known functional block that generates a logical "1" signal at its output after a time equal to

after the signal of logical "1" arrived at its input, it can be made in the form of an RC chain.

Логический элемент «НЕ» 5 - известный функциональный блок, на выходе которого появляется сигнал логической «1», если на его вход поступает сигнал логического «0» и, если на его вход подается сигнал логической «1», то на его выходе - сигнал логического «0».Logic element "NOT" 5 is a well-known functional block, at the output of which a logical "1" signal appears, if a logical "0" signal arrives at its input and, if a logical "1" signal is supplied to its input, then at its output there is a signal logical "0".

Логические элементы «И» 6.1, 6.2, … 6n - известные функциональные блоки, которые формируют на своих выходах сигналы логической «1», если на все их входы поступили сигналы логической «1».Logic elements "AND" 6.1, 6.2, ... 6n are known functional blocks that generate logic "1" signals at their outputs, if logic "1" signals are received at all their inputs.

Устройство, реализующее предлагаемый способ определения неработоспособного ГА, функциональная схема которого представлена на Фиг.1 работает следующим образом. Допустим, что при параллельной работе один из ГА, например j-ый, перешел в двигательный режим (например, вышла из строя система подачи топлива в дизель j-ro ГА). При этом на выходе j -го блока контроля перехода ГА в двигательный режим 2.j появится сигнал логической «1» и поступит на второй вход соответствующего логического элемента «И» 6.j. Так как при переходе j-го ГА в двигательный режим вся его нагрузка перераспределяется между оставшимися в генераторном режиме ГА, то их нагрузка существенно возрастет и превысит величину установленного допуска и при этом на j-ом выходе блока 1 контроля неравномерности загрузки ГА появится сигнал логической «1» и поступит на первый вход соответствующего логического элемента «И» 6.j и j - ый вход логического элемента «ИЛИ» 3, на выходе которого также появится сигнал логической «1» и поступит на вход блока задержки 4.Сигнал логической «1» на выходе блока задержки появится только через время Δt_зад, а до этого момента на его выходе и входе логического элемента «НЕ» 5 фиксирован сигнал логического «0». При этом на выходе логического элемента «НЕ» 5 и третьих входах всех логических элементов «И» 6.1, 6.2, … 6n - сигнал логической «1». Так как на все три входа логического элемента «И» 6.j поступает сигнал логической «1» то и на его выходе также формируется сигнал логической «1», информирующий о неработоспособном состоянии j-го ГА.A device that implements the proposed method for determining an inoperative GA, a functional diagram of which is shown in Fig. 1, works as follows. Suppose that during parallel operation, one of the GA, for example, the j-th, switched to the engine mode (for example, the fuel supply system to the diesel j-ro GA has failed). In this case, at the output of the j-th control unit for the transition of the GA into the motor mode 2.j, a logical "1" signal will appear and go to the second input of the corresponding logical element "AND" 6.j. Since during the transition of the j-th GA into the motor mode, all its load is redistributed between the GAs remaining in the generator mode, their load will significantly increase and exceed the value of the specified tolerance, and at the same time, a logical signal will appear at the j-th output of the unit 1 for controlling the unevenness of the GA load. 1 "and goes to the first input of the corresponding logical element" AND "6.j and j is the input of the logical element" OR "3, at the output of which a logical signal" 1 "will also appear and go to the input of the delay block 4. Signal logical" 1 ""At the output of the delay block will appear only after the time Δt _back , and until this moment at its output and the input of the logical element" NOT "5, the signal of the logical" 0 "is fixed. In this case, at the output of the logical element "NOT" 5 and the third inputs of all logical elements "AND" 6.1, 6.2, ... 6n - the signal of the logical "1". Since all three inputs of the logical element "AND" 6.j receive a signal of a logical "1", then a signal of a logical "1" is also generated at its output, informing about the inoperative state of the j-th GA.

В случае, если переход j-го ГА в двигательный режим произойдет не по причине выхода его из работоспособного состояния, а из-за рекуперации в сеть энергии от одного из потребителей электрической энергии (например, при работе грузовой лебедки), то на выходе j-го блока контроля перехода ГА в двигательный режим 2.j также появится сигнал логической «1» и поступит на второй вход соответствующего логического элемента «И» 6.j Однако, так как при рекуперации энергии в сеть все остальные ГА, работающие параллельно, тоже разгружаются, то величина неравномерности загрузки ГА будет меньше допустимой величины уставки. В этом случае на соответствующем j-ом выходе блока 1 контроля неравномерности загрузки ГА появится сигнал логического «0» и поступит на первый вход соответствующего логического элемента «И» 6.j, на выходе которого сохранится сигнал логического «0» что свидетельствует о том, что неработоспособных ГА нет.If the transition of the j-th HA to the motor mode occurs not due to its exit from an operational state, but due to energy recuperation from one of the consumers of electrical energy into the network (for example, when a cargo winch is operating), then at the output j- of the second control unit for the transition of the GA to the motor mode 2.j, a logical "1" signal will also appear and go to the second input of the corresponding logical element "AND" 6.j However, since during energy recuperation into the network, all other GAs operating in parallel are also unloaded , then the value of the non-uniformity of the GA load will be less than the permissible value of the setting. In this case, a logical "0" signal will appear at the corresponding j-th output of the block 1 for monitoring the unevenness of the GA load and will be fed to the first input of the corresponding logical element "AND" 6.j, at the output of which the logical "0" signal will remain, which indicates that that there are no inoperable GAs.

Предположим, что при работоспособном состоянии всех агрегатов вышла из строя система распределения активных нагрузок параллельно работающих ГА и разность нагрузок генераторов превысила допустимую величину. В этом случае на j-ом выходе блока 1 контроля неравномерности загрузки ГА появится сигнал логической «1» и поступит на первый вход соответствующего логического элемента «И» 6.j и j - ый вход логического элемента «ИЛИ» 3, на выходе которого также появится сигнал логической «1» и поступит на вход блока задержки 4. Через время Δt_зад на выходе блока задержки 4 сформируется сигнал логической «1», информирующий о неисправности системы автоматического распределения активных нагрузок, который поступит на вход логического элемента «НЕ»5. На выходе логического элемента «НЕ»5 появится сигнал логического «0» и поступит на третьи входы всех логических элементов «И» 6.1, 6.2, … 6n, заблокировав идентификацию неработоспособного состояния ГА. Если при этом произойдет, например, рекуперация электроэнергии в сеть и j-ый ГА перейдет в двигательный режим, то сигнал логической «1» появится на выходе блока 2.j и поступит на второй вход логического элемента «И» 6.j. Так как на первый и второй входы логического элемента «И» 6.j поступил сигнал логической «1», а на третий вход - сигнал логического «0», то на его выходе - сигнал логического «0», свидетельствующий о работоспособном состоянии перешедшего в двигательный режим j - го ГА. Применение способа, принятого за прототип, приведет к ошибочной идентификации неработоспособного состояния ГА, работающего с обратной мощностью, что может привести к неправомерному отключению его защитой.Suppose that when all the units are in good working order, the system for distributing active loads in parallel operating HUs has failed and the difference in the loads of the generators has exceeded the permissible value. In this case, a logical "1" signal will appear at the j-th output of the block 1 for controlling the unevenness of the GA load and will be fed to the first input of the corresponding logical element "AND" 6.j and j - the input of the logical element "OR" 3, the output of which is also a logical “1” signal will appear and go to the input of the delay unit 4. After a time Δt _back at the output of the delay unit 4, a logical “1” signal will be generated, informing about a malfunction of the automatic distribution of active loads, which will go to the input of the logical element “NOT” 5. At the output of the logical element "NOT" 5, a signal of logical "0" will appear and go to the third inputs of all logical elements "AND" 6.1, 6.2, ... 6n, blocking the identification of the inoperative state of the GA. If in this case, for example, electricity is recovered to the network and the j-th GA switches to the motor mode, then the logical "1" signal appears at the output of block 2.j and goes to the second input of the logical element "AND" 6.j. Since the first and second inputs of the logical element "AND" 6.j received a logical "1" signal, and the third input - a logical "0" signal, then at its output there is a logical "0" signal, indicating the operable state of the motor mode of the j-th GA. The application of the method taken as a prototype will lead to erroneous identification of an inoperative state of the GA operating with reverse power, which can lead to its unlawful shutdown by its protection.

Пример практической реализации способа.An example of a practical implementation of the method.

В качестве примера применения способа рассмотрим работу судовой электростанции в составе двух дизель-генераторов ДГ1 и ДГ2 с номинальной мощностью по 100 кВт каждый. Пусть при параллельной работе данных ГА нагрузка ДГ1 составит 25кВт, а нагрузка ДГ2 составит 20кВт. Требуемая точность распределения активных нагрузок (Ртр) составляет 10% от номинальной мощности ДГ, то есть Ртр = 10 кВт в данном случае, а мощность, потребляемая ДГ в двигательном режиме (Рпот.) составляет 16% от его номинальной мощности, то есть Рпот.=16 кВт. Допустимое значение неравномерности загрузки генераторных агрегатов (Рдоп) следует принять несколько большим, чем Ртр, но меньшим, чем Рпот, например, равным 14 кВт для данного случая. Допустим, что время Δt_зад для данной системы составляет 12 секунд. Пусть система распределения активных нагрузок работоспособна и произошла потеря работоспособности первичного двигателя ДГ2, вызванная несанкционированным срабатыванием воздушной захлопки и прекращением поступления воздуха в дизель. В этом случае ДГ2 переходит в двигательный режим и вся нагрузка электростанции в 45 кВт поступает на ДГ1 в течение 1 секунды (Δt < 1с). Устройство, реализующее предлагаемый способ, функциональная схема которого представлена на Фиг.1, работает следующим образом. Блок 1 контроля неравномерности загрузки ГА определяет момент, когда разность загрузок ДГ1 и ДГ2 превысит допустимое значение в 14 кВт и при этом на втором своем выходе формирует сигнал логической «1». Этот сигнал поступает на первый вход логического элемента «И» 6.2 и второй вход логического элемента «ИЛИ»3, на выходе которого появляется сигнал логической «1» и поступает на вход блока задержки 4. Сигнал логической «1» на выходе блока задержки 4 появится только через время Δt_зад = 12с, а пока на его выходе - сохраняется сигнал логического «0», который поступает на вход логического элемента «НЕ» 5. На выходе логического элемента «НЕ» 5 - фиксирован сигнал логической «1», который поступает на третьи входы логических элементов «И» 6.1 и 6.2. В течение 1с ДГ2 переходит в двигательный режим и на выходе блока контроля перехода ГА в двигательный режим 2.2 появится сигнал логической «1» и поступит на второй вход логического элемента «И» 6.2. Так как на все три входа логического элемента «И» 6.2 поступил сигнал логической «1», то на его выходе - тоже формируется сигнал логической «1», информирующий о неработоспособном состоянии ДГ2. Согласно предлагаемому способу посредством блока 1 определяют интервал времени (Δt < 1с), в течение которого неравномерность загрузки генераторных агрегатов превосходит допустимое значение, при помощи блока задержки 4 сравнивают его значение с заданной величиной (Δt_зад = 12с), блок 2.2 определяет момент перехода ДГ2 в двигательный режим и, так как выполняется условие Δt ≤ Δt_зад, то посредством логического элемента «И»6.2 перешедший в двигательный режим ДГ2 определяют как неработоспособный. As an example of the application of the method, consider the operation of a ship power plant consisting of two diesel generators DG1 and DG2 with a rated power of 100 kW each. Suppose that with parallel operation of these GA, the load of DG1 will be 25 kW, and the load of DG2 will be 20 kW. The required accuracy of distribution of active loads (Ptr) is 10% of the nominal power of the DG, that is, Ptr = 10 kW in this case, and the power consumed by the DG in motor mode (Ppot) is 16% of its nominal power, that is, Ppot. = 16 kW. The permissible value of the uneven loading of generating sets (Pdop) should be taken slightly larger than Ptr, but less than Ppot, for example, equal to 14 kW for this case. Let us assume that the time Δt _back for this system is 12 seconds. Let the active load distribution system be operable and there was a loss of operability of the DG2 prime mover, caused by the unauthorized operation of the air slam and the cessation of air supply to the diesel engine. In this case, DG2 goes into motor mode and the entire load of the power plant of 45 kW is supplied to DG1 within 1 second (Δt <1s). A device that implements the proposed method, the functional diagram of which is shown in Fig. 1, operates as follows. The block 1 for monitoring the unevenness of the load of the GA determines the moment when the difference between the loads of the DG1 and DG2 exceeds the permissible value of 14 kW and, at the same time, generates a logical "1" signal at its second output. This signal is fed to the first input of the logical element "AND" 6.2 and the second input of the logical element "OR" 3, at the output of which a logical "1" signal appears and goes to the input of the delay block 4. The logical signal "1" at the output of the delay block 4 appears only after a time Δt _back = 12 s, and while at its output - the signal of logical "0" is stored, which is fed to the input of the logical element "NOT" 5. At the output of the logical element "NOT" 5, the signal of logical "1" is fixed, which is received to the third inputs of logical elements "AND" 6.1 and 6.2. Within 1s, DG2 goes into the motor mode and at the output of the control unit for the transition of the GA into the motor mode 2.2, a logical "1" signal appears and goes to the second input of the logical element "AND" 6.2. Since all three inputs of the logical element "AND" 6.2 received a logical "1" signal, then at its output a logical "1" signal is also generated, informing about the inoperative state of DG2. According to the proposed method, by means of block 1, the time interval (Δt <1s) is determined, during which the uneven loading of the generating sets exceeds the permissible value, using the delay block 4, its value is compared with a given value (Δt _back = 12s), block 2.2 determines the moment of transition DG2 in the motor mode and, since the condition Δt ≤ Δt _back is fulfilled, then by means of the logical element "AND" 6.2, the DG2 that has switched to the motor mode is determined as inoperative.

Предположим, что в процессе эксплуатации вышла из строя система управления электростанцией вследствие неисправности системы автоматического распределения активных нагрузок параллельно работающих ГА и нагрузка ДГ1 составила 35 кВт, а нагрузка ГА2 составила 10 кВт. Согласно предлагаемому способу устройство, функциональная схема которого представлена на Фиг.1, работает следующим образом. Блок 1 контроля неравномерности загрузки ГА определяет момент, когда разность загрузок ДГ1 и ДГ2 превысит допустимое значение в 14 кВт и при этом на втором своем выходе формирует сигнал логической «1». Этот сигнал поступает на первый вход логического элемента «И» 6.2 и второй вход логического элемента «ИЛИ»3, на выходе которого появляется сигнал логической «1» и поступает на вход блока задержки 4. Так как ДГ1 и ДГ2 работоспособны и работают в генераторном режиме, то через время Δt_зад = 12с на выходе блока задержки 4 появится сигнал логической «1» и поступит на вход логического элемента «НЕ»5. На выходе логического элемента «НЕ» 5 формируется сигнал логического «0», который поступает на третьи входы логических элементов «И» 6.1 и 6.2, блокируя процесс идентификации неработоспособного состояния ГА. Если при этом работоспособный ДГ2 перейдет в двигательный режим (например, в результате рекуперации энергии в сеть при торможении грузовой лебедки), то на выходе блока контроля перехода ГА в двигательный режим 2.2 появится сигнал логической «1» и поступит на второй вход логического элемента «И» 6.2. Но так как на третий вход логического элемента «И»6.2 поступает сигнал логического «0», то техническое состояние ДГ2 неработоспособным признано не будет. В данном случае не выполняется один из существенных признаков изобретения, а именно: неравномерность загрузки генераторных агрегатов превосходит допустимое значение дольше, чем следует для идентификации неработоспособного состояния ГА, условие Δt ≤ Δt_зад не выполняется. В этом случае агрегат, перешедший в двигательный режим, не определяют как неработоспособный. При применении способа, принятого за прототип, работоспособный ГА будет признан неработоспособным.Suppose that during operation, the power plant control system failed due to a malfunction of the automatic distribution system of active loads in parallel operating HA and the load of DG1 was 35 kW, and the load of HA2 was 10 kW. According to the proposed method, the device, the functional diagram of which is shown in Fig. 1, operates as follows. The block 1 for monitoring the unevenness of the load of the GA determines the moment when the difference between the loads of the DG1 and DG2 exceeds the permissible value of 14 kW and, at the same time, generates a logical "1" signal at its second output. This signal is fed to the first input of the logical element "AND" 6.2 and the second input of the logical element "OR" 3, at the output of which a logical signal "1" appears and goes to the input of the delay block 4. Since DG1 and DG2 are operable and operate in generator mode , then after a time Δt _back = 12s at the output of the delay block 4 a logical "1" signal will appear and go to the input of the logical element "NOT" 5. At the output of the logical element "NOT" 5, a logical "0" signal is generated, which is fed to the third inputs of the logical elements "AND" 6.1 and 6.2, blocking the process of identifying the inoperative state of the GA. If, at the same time, an operable DG2 goes into a motor mode (for example, as a result of energy recuperation into the network when braking a cargo winch), then a logical "1" signal will appear at the output of the control unit for the transition of the GA into motor mode 2.2 and go to the second input of the logical element "AND "6.2. But since a logical "0" signal is received at the third input of the logical element "AND" 6.2, the technical state of DG2 will not be recognized as inoperative. In this case not performed one of the essential features of the invention, namely, uneven load generator sets exceeds the allowable value for longer than it should for identifying inoperable HA condition Δt ≤ Δt _back is not performed. In this case, the unit that has switched to the motor mode is not defined as inoperative. When applying the method taken as a prototype, a workable GA will be recognized as inoperative.

Предлагаемое изобретение было создано в составе научно-исследовательских работ, проводимых на кафедре Электропривода и электрооборудования береговых установок 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 research work carried out at the Department of Electric Drive and Electrical Equipment of Coastal Installations of the State University of Marine and River Fleet named after Admiral S.O. Makarov ". Calculations were made that showed the possibility of using the proposed method in ship power plants and electric power systems, which, taking into account the above, allows us to conclude about the possibility of its industrial application.

Claims

1. A method for determining an inoperative generator unit (HA) for parallel operation of several HA, wherein the determined time interval (Δt), during which the uneven load generator sets exceeds the allowable value, its value is compared with a predetermined value (Δt _backside) determine the time, in which the uneven loading of the generating sets exceeds the permissible value and the HA transitions to the motor mode, and if the condition Δt ≤ Δt _back is fulfilled, then the HA that has switched to the motor mode is determined as inoperative.

2. A method for determining an inoperative generator unit (GA) according to claim 1, characterized in that a device is used for its implementation, comprising: a block for monitoring the uneven loading of a GA, according to the number of GA, blocks for monitoring the transition of GA into a motor mode, an OR logic element, a block delays, logical element NOT, according to the number of GA logical elements AND; moreover, each of the outputs of the block for monitoring the unevenness of the load of the GA is connected to the first inputs of the corresponding logical elements AND and to the corresponding input of the OR logic element, the output of each of the blocks for monitoring the transition of the GA to the motor mode is connected to the second input of the corresponding logic element AND the output of the OR logic element is connected to the input of the delay block, the output of which is connected to the input of the logic gate NOT, the output of the logic gate is NOT connected to the third inputs of all logic elements AND.