RU2785561C1 - Method for preventive control of autonomous electric power system - Google Patents
Method for preventive control of autonomous electric power system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2785561C1 RU2785561C1 RU2022102270A RU2022102270A RU2785561C1 RU 2785561 C1 RU2785561 C1 RU 2785561C1 RU 2022102270 A RU2022102270 A RU 2022102270A RU 2022102270 A RU2022102270 A RU 2022102270A RU 2785561 C1 RU2785561 C1 RU 2785561C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- load
- logical
- input
- output
- signal
- Prior art date
Links
- 230000003449 preventive Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 29
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 18
- 230000003044 adaptive Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229920002742 polystyrene-block-poly(ethylene/propylene) -block-polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может использоваться для предупредительного управления автономными электроэнергетическими системами (АЭЭС), в том числе и судовыми электроэнергетическими системами (СЭЭС).The invention relates to the field of electrical engineering and can be used for preventive control of autonomous electrical power systems (AEES), including ship electrical power systems (SEES).
Известен способ защиты сети автономной электростанции при параллельной работе генераторных агрегатов (ГА) (патент RU 2731127, опубликованный 31.08.2020. Бюл. №25) посредством отключения ГА, перешедшего в двигательный режим работы, при котором отключение указанного ГА блокируется в случае, когда суммарная нагрузка сети меньше заданного значения. There is a known method for protecting the network of an autonomous power plant during parallel operation of generator units (GA) (patent RU 2731127, published on August 31, 2020. Bull. No. 25) by turning off the GA that switched to the motor mode of operation, in which the shutdown of the specified GA is blocked in the case when the total network load is less than the specified value.
Данный способ позволяет защитить сеть от обратной мощности ГА в случае его отказа без выдержки времени и при этом предотвратить ошибочное отключение работоспособного агрегата при малой нагрузке.This method allows you to protect the network from the reverse power of the GA in the event of its failure without time delay and at the same time prevent erroneous shutdown of a healthy unit at low load.
Недостаток способа - несвоевременное воздействие на АЭЭС, заключающееся в том, что ГА отключают в момент его перехода в двигательный режим, когда вся его нагрузка уже перешла на машины, работающие параллельно. При этом возможен перегруз работоспособных агрегатов и отключение от сети.The disadvantage of this method is the untimely impact on the AEPS, which consists in the fact that the GA is turned off at the moment of its transition to the motor mode, when its entire load has already been transferred to machines operating in parallel. In this case, it is possible to overload the working units and disconnect from the network.
Известен способ предупредительного управления СЭЭС с параллельно работающими ГА (патент RU 2758453, опубликованный 28.10.2021 в БИ №31), согласно которому определяют момент перехода СЭЭС в неработоспособное состояние, определяют ГА (группу ГА), загрузка которого (которых) уменьшается, уменьшают нагрузку СЭЭС, определяют момент, когда при уменьшении нагрузки СЭЭС загрузка всех ГА уменьшается, и в этот момент отключают ГА, загрузка которого (которых) до уменьшения нагрузки СЭЭС уменьшалась.There is a known method for the preventive control of SEES with parallel operating HAs (patent RU 2758453, published on 10/28/2021 in BI No. 31), according to which the moment of transition of the SEES to an inoperable state is determined, the HA (group of HAs) is determined, the load of which (of which) is reduced, the load is reduced SEES, determine the moment when, with a decrease in the load of the SEES, the load of all GAs decreases, and at this moment, the HAs are turned off, the load of which (which) decreased before the load of the SEES was reduced.
Данный подход позволяет эффективно, минуя аварийную ситуацию на судне, переводить работу СЭЭС в режим правильного функционирования в случае отказа, вызванного формированием сигнала системой управления (СУ) на постоянное уменьшение подачи топлива хотя бы в один из ГА. Недостатком способа является невозможность его применения в случае отказов СУ, вызванных постоянным увеличением подачи топлива хотя бы в один из параллельно работающих ГА. В этом случае при уменьшении нагрузки СЭЭС момент, при котором загрузка всех ГА, работающих параллельно, уменьшится, не наступит и дальнейшие действия устройств, реализующих данный способ предупредительного управления, окажутся не эффективными.This approach makes it possible to effectively, bypassing an emergency situation on the ship, transfer the operation of the SEPS to the correct functioning mode in the event of a failure caused by the formation of a signal by the control system (CS) for a constant decrease in the fuel supply to at least one of the GA. The disadvantage of this method is the impossibility of its application in case of CS failures caused by a constant increase in fuel supply to at least one of the parallel operating GA. In this case, with a decrease in the load of the SEPS, the moment at which the load of all GAs operating in parallel will decrease will not occur, and further actions of the devices implementing this method of preventive control will not be effective.
Наиболее близким и выбранным автором за прототип является способ предупредительного управления СЭЭС (патент RU 2739364 С1, опубликованный 23.12.2020 в БИ №36), согласно которому определяют момент перехода СЭЭС в неработоспособное состояние, уменьшают нагрузку СЭЭС, определяют ГА, загрузка которого при уменьшении нагрузки СЭЭС увеличивается и отключают этот ГА.The closest and chosen by the author for the prototype is the method of preventive control of SEES (patent RU 2739364 C1, published on December 23, 2020 in BI No. 36), according to which the moment of transition of the SEES to an inoperable state is determined, the load of the SEES is reduced, the GA is determined, the load of which when the load is reduced SEES increases and turn off this GA.
Данный подход позволяет эффективно, минуя аварийную ситуацию на судне, переводить работу АЭЭС в режим правильного функционирования в случае отказа, вызванного формированием сигнала системой управления на постоянное увеличение подачи топлива хотя бы в один из ГА. Недостатком способа, принятого за прототип, является сложность практической реализации, вызванная необходимостью в формировании сигнала на уменьшение нагрузки сети с последующим анализом характера изменения загрузки ГА, в момент разгрузки сети. Кроме этого применение прототипа приводит к не всегда необходимому отключению ряда потребителей и снижению функциональных возможностей АЭЭС.This approach makes it possible to effectively, bypassing the emergency situation on the ship, transfer the operation of the AEPS to the correct functioning mode in the event of a failure caused by the formation of a signal by the control system for a constant increase in fuel supply to at least one of the GA. The disadvantage of the method adopted as a prototype is the complexity of practical implementation, caused by the need to generate a signal to reduce the network load, followed by an analysis of the nature of the change in the load of the HA, at the time of unloading the network. In addition, the use of the prototype leads to a not always necessary shutdown of a number of consumers and a decrease in the functionality of the AEPS.
Целью изобретение является предупреждение (предотвращение) аварийной ситуации, связанной с перерывом в электроснабжении АЭЭС в случае ее внезапного отказа, при котором СУ формирует постоянный сигнал на увеличение подачи топлива в первичный двигатель только одного из ГА при параллельной работе более двух агрегатов.The purpose of the invention is to prevent (prevent) an emergency situation associated with a power outage in the AEPS in the event of its sudden failure, in which the control system generates a constant signal to increase the fuel supply to the prime mover of only one of the GAs when more than two units are operating in parallel.
Для решения указанной проблемы используется следующая совокупность существенных признаков: в способе предупредительного управления АЭЭС при работе АЭЭС с числом параллельно работающих ГА более двух определяют режим, при котором загрузка только одного из ГА увеличивается, и через заданный интервал времени, определяемый различиями в инерционности регуляторов первичных двигателей, отключают этот ГА от сети.To solve this problem, the following set of essential features is used: in the method of preventive control of the AEPS, during the operation of the AEPS with the number of GAs operating in parallel, more than two, a mode is determined in which the load of only one of the GAs increases, and after a given time interval determined by differences in the inertia of the primary engine controllers , disconnect this GA from the network.
Сущность изобретения заключается в том, что в случае внезапного отказа СУ АЭЭС, при котором СУ сформировала постоянный сигнал на увеличение подачи топлива в первичный двигатель одного из ГА при его параллельной работе с более чем двумя генераторными агрегатами (тремя ГА и более), его загрузка постоянно увеличивается. При этом остальные ГА, работающие параллельно, разгружаются, их загрузка уменьшается вплоть до полной разгрузки и перехода в двигательный режим. Без применения способов предупредительного управления данный режим работы в подавляющем числе случаев приводит к аварийной ситуации, связанной с перерывом в электроснабжении АЭЭС.The essence of the invention lies in the fact that in the event of a sudden failure of the AEPS control system, in which the control system generated a constant signal to increase the fuel supply to the prime mover of one of the GA during its parallel operation with more than two generator units (three GA or more), its loading is constantly increases. At the same time, the remaining GAs operating in parallel are unloaded, their load is reduced until complete unloading and switching to the propulsion mode. Without the use of preventive control methods, this mode of operation in the vast majority of cases leads to an emergency situation associated with a break in the power supply of the nuclear power plant.
Отказы, в результате которых СУ АЭЭС формируют постоянный сигнал на увеличение подачи топлива в первичный двигатель ГА, как правило, связаны с залипанием контактов соответствующих кнопок, реле или контакторов, и происходят не часто. При этом вероятность события, при котором подобная неисправность одновременно произойдет в каналах управления сразу двух ГА, ничтожно мала, поэтому данная ситуация на практике может быть исключена из рассмотрения. В этой связи диагностический признак, заключающийся в увеличении загрузки только одного из трех и более параллельно работающих ГА позволяет заранее спрогнозировать аварийную ситуацию по обесточиванию АЭЭС. В данном случае возникает необходимость в отключении ГА, загрузка которого увеличивается, от сети, которой при необходимости может предшествовать разгрузка АЭЭС, например, способом, описанном в Патенте на изобретение RU 2653361 С1, 08.05.2018.Failures, as a result of which the AEPS control system generates a constant signal to increase the fuel supply to the GA prime mover, as a rule, are associated with sticking of the contacts of the corresponding buttons, relays or contactors, and do not occur often. At the same time, the probability of an event in which such a malfunction occurs simultaneously in the control channels of two GAs at once is negligible, so this situation can be excluded from consideration in practice. In this regard, the diagnostic sign, which consists in increasing the load of only one of the three or more GAs operating in parallel, makes it possible to predict in advance the emergency situation for the de-energization of the AEPS. In this case, it becomes necessary to disconnect the HA, the load of which increases, from the network, which, if necessary, may be preceded by unloading the AEPS, for example, by the method described in the Patent for invention RU 2653361 C1, 05/08/2018.
При этом следует учитывать особенность работы регуляторов подачи топлива современных первичных двигателей, имеющих некоторую инерционность в работе, которая может отличаться даже у однотипных машин. В этой связи рассмотрим ситуацию, при которой сразу после увеличения нагрузки АЭЭС произойдет ее резкое снижение. При этом может оказаться, что все регуляторы подачи топлива ГА, кроме одного, переключились на уменьшение подачи топлива в первичный двигатель. В этом случае на короткое время возникнет режим работы АЭЭС, при котором загрузка только одного ГА из трех и более агрегатов, работающих параллельно, увеличивается. Чтобы избежать ошибочного отключения генераторного агрегата его необходимо отключить через заданный интервал времени (Δtзад). Длительность Δtзад определяется на практике различиями в инерционности регуляторов первичных двигателей, например, дизелей и может составлять несколько секунд. При этом Δtзад может задаваться заранее в виде постоянной уставки, реализуемой, например, устройством выдержки времени. Данное решение очень простое, но на практике оно может применяться только в АЭЭС, использующих первичные двигатели, инерционность которых отличается не более чем на 1-2 секунды. В противном случае возникает возможность ситуации, при которой в момент неисправности разгружаемые ГА перейдут в двигательный режим и будут отключены защитой от обратной мощности, что приведет к аварийной ситуации, связанной с обесточиванием АЭЭС. В этой связи если время реагирования на управляющий сигнал регуляторов подачи топлива в дизель ГА отличается более чем на 2 секунды, то целесообразно формировать значение (Δtзад), адаптивное к режиму работы АЭЭС. В данном случае можно рассматривать заданный интервал времени как интервал от момента, когда загрузка только одного из ГА начинает увеличиваться до момента, когда разница в загрузках параллельно работающих ГА превысила заданное значение и продолжает увеличиваться. При этом заданный интервал времени, через который будет осуществляться отключение ГА, загрузка которого увеличивается Δtзад, будет изменяться в зависимости от энергетического состояния системы в целом, что позволит избежать отключения данного агрегата при работе в динамических режимах работы АЭЭС и своевременно отключить его при возникновении неисправности.At the same time, one should take into account the peculiarity of the operation of the fuel supply regulators of modern prime movers, which have some inertia in operation, which may differ even for machines of the same type. In this regard, let us consider a situation in which, immediately after an increase in the load of the AEPP, it will sharply decrease. In this case, it may turn out that all the GA fuel supply regulators, except for one, switched to reducing the fuel supply to the prime mover. In this case, for a short time, an AEPS operation mode will arise, in which the load of only one GA from three or more units operating in parallel increases. To avoid erroneous shutdown of the generating set, it must be turned off after a predetermined time interval (Δt set ). The duration Δt ass is determined in practice by differences in the inertia of the regulators of primary engines, for example, diesel engines and can be several seconds. In this case, Δt set can be set in advance in the form of a constant setting, implemented, for example, by a time delay device. This solution is very simple, but in practice it can only be applied in nuclear power plants using prime movers, the inertia of which differs by no more than 1-2 seconds. Otherwise, there is a possibility of a situation in which, at the time of a malfunction, the unloaded GA will switch to the motor mode and will be turned off by the reverse power protection, which will lead to an emergency situation associated with the de-energization of the nuclear power plant. In this regard, if the response time to the control signal of the regulators for supplying fuel to diesel GA differs by more than 2 seconds, then it is advisable to form a value (Δt set ) that is adaptive to the operating mode of the AEPS. In this case, a given time interval can be considered as an interval from the moment when the load of only one of the GAs starts to increase until the moment when the difference in loads of parallel GAs has exceeded the specified value and continues to increase. At the same time, the specified time interval after which the HA will be turned off, the load of which increases Δt ass , will vary depending on the energy state of the system as a whole, which will make it possible to avoid turning off this unit when operating in the dynamic modes of operation of the AEPS and turn it off in a timely manner in the event of a malfunction. .
Данный подход позволяет для случая параллельной работы в составе АЭЭС более двух ГА эффективно, минуя аварийную ситуацию на судне, переводить работу АЭЭС в режим правильного функционирования в случае отказа, вызванного формированием сигнала СУ на постоянное увеличение подачи топлива в один из ГА. При этом не требуется осуществлять отключение части потребителей электроэнергии с последующим анализом характера изменения загрузки ГА, в момент разгрузки сети.This approach allows for the case of parallel operation of more than two GAs as part of the AEPS, effectively, bypassing the emergency situation on the ship, to transfer the AEPS operation to the correct functioning mode in the event of a failure caused by the formation of a control system signal for a constant increase in fuel supply to one of the GAs. At the same time, it is not required to switch off part of the electricity consumers, followed by an analysis of the nature of the change in the load of the GA, at the time of unloading the network.
Сопоставление предлагаемого способа и прототипа показало, что поставленная задача -предупреждение (предотвращение) аварийной ситуации, связанной с перерывом в электроснабжении АЭЭС в случае ее внезапного отказа, при котором СУ формирует постоянный сигнал на увеличение подачи топлива в первичный двигатель только одного из ГА при параллельной работе более двух агрегатов 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 is to prevent (prevent) an emergency situation associated with a power outage of the AEPS in the event of its sudden failure, in which the control system generates a constant signal to increase the fuel supply to the prime mover of only one of the GA during parallel operation. more than two units are solved as a result of a new set of features, which proves the compliance of the proposed invention with the criterion of patentability "novelty".
В свою очередь, проведенный информационный поиск в области электроснабжения не выявил решений, содержащих отдельные отличительные признаки заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии способа критерию «изобретательский уровень».In turn, the conducted information search in the field of power supply did not reveal solutions containing individual distinctive features of the claimed invention, which allows us to conclude that the method meets the criterion of "inventive step".
Сущность предложенного способа поясняется чертежом (Фиг. 1), на котором представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, на примере параллельной работы «n» ГА для случая, при котором используется Δtзад определенное заранее в виде постоянной уставки.The essence of the proposed 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 for the case in which Δt is used predetermined in the form of a constant setting.
Устройство, реализующее способ предупредительного управления автономной электроэнергетической системой (Фиг. 1) содержит по числу ГА датчики загрузки ГА 1.1, 1.2 … 1.n и блоки контроля увеличения загрузки 2.1, 2.2 … 2.n, а также блок идентификации режима увеличения загрузки одного ГА 3, блок контроля заданного интервала времени 4, блок определения режима работы трех и более ГА 5, по числу ГА логические элементы «И» 6.1, 6.2 … 6.n и блоки отключения ГА 7.1, 7.2 … 7.n, при этом выход каждого из датчиков загрузки ГА 1.1, 1.2 … 1.n соединен с входом соответствующего из блоков контроля увеличения загрузки 2.1, 2.2 … 2.n, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом блока идентификации режима увеличения загрузки одного ГА 3 и первым входом соответствующего логического элемента «И» » 6.1, 6.2 … 6.n, выход блока идентификации режима увеличения загрузки одного ГА 3 соединен с входом блока контроля заданного интервала времени 4, выход которого соединен со вторым входом каждого из логических элементов «И» » 6.1, 6.2 … 6.n, выход блока определения режима работы трех и более ГА 5 соединен с третьим входом каждого из логических элементов «И» » 6.1, 6.2 … 6.n, выход каждого из которых соединен с входом соответствующего блока отключения ГА 7.1, 7.2 … 7.n.The device that implements the method of preventive control of an autonomous electric power system (Fig. 1) contains, according to the number of GAs, GA load sensors 1.1, 1.2 ... 1.n and load increase control blocks 2.1, 2.2 ... 2.n, as well as an identification block for the load increase mode of one
На Фиг. 2 представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, на примере параллельной работы «n» ГА для случая, при котом используется Δtзад адаптивное к режиму работы АЭЭС.On FIG. 2 shows a functional diagram of a device that implements the proposed method, using the example of parallel operation of "n" GA for the case in which Δt is used adaptive to the operating mode of the AEPS.
Устройство, реализующее способ предупредительного управления автономной электроэнергетической системой (Фиг. 2) содержит по числу ГА датчики загрузки ГА 1.1, 1.2 … 1.n и блоки контроля увеличения загрузки 2.1, 2.2 … 2.n, а также блок идентификации режима увеличения загрузки одного ГА 3, блок контроля заданного интервала времени 4, блок определения режима работы трех и более ГА 5; по числу ГА логические элементы «И» 6.1, 6.2 … 6.n и блоки отключения ГА 7.1, 7.2 … 7.n, при этом выход каждого из датчиков загрузки ГА 1.1, 1.2 … 1.n соединен с входом соответствующего из блоков контроля увеличения загрузки 2.1, 2.2 … 2.n и соответствующим входом блока контроля заданного интервала времени 4, выход каждого из блоков контроля увеличения загрузки 2.1, 2.2 … 2.n соединен с соответствующим входом блока идентификации режима увеличения загрузки одного ГА 3 и первым входом соответствующего логического элемента «И» 6.1, 6.2 … 6.n, выход блока идентификации режима увеличения загрузки одного ГА 3 соединен со вторым входом каждого из логических элементов «И» 6.1, 6.2 … 6.n, выход блока контроля заданного интервала времени 4, соединен с третьим входом каждого из логических элементов «И» » 6.1, 6.2 … 6.n, выход блока определения режима работы трех и более ГА 5 соединен с четвертым входом каждого из логических элементов «И» 6.1, 6.2 … 6.n, выход каждого из которых соединен с входом соответствующего блока отключения ГА 7.1, 7.2 … 7.n.The device that implements the method of preventive control of an autonomous electric power system (Fig. 2) contains, according to the number of GAs, GA load sensors 1.1, 1.2 ... 1.n and load increase control blocks 2.1, 2.2 ... 2.n, as well as an identification block for the load increase mode of one
Датчики загрузки ГА 1.1, 1.2 … 1.n - известные функциональные блоки, формирующие на своем выходе сигналы в виде напряжения постоянного тока, пропорционального загрузке ГА (нагрузке сети, которую принимает на себя данный ГА).GA load sensors 1.1, 1.2 ... 1.n are well-known functional blocks that generate signals at their output in the form of a DC voltage proportional to the load of the GA (the network load that this GA takes on).
Блоки контроля увеличения загрузки 2.1, 2.2 … 2.n - известные функциональные блоки, формирующие на своих выходах сигнал логической «1», когда сигнал в виде напряжения на их входах увеличивается и сигнал логического «0» в обратном случае.Load increase control blocks 2.1, 2.2 ... 2.n are well-known functional blocks that generate a logical “1” signal at their outputs when the signal in the form of voltage at their inputs increases and a logical “0” signal otherwise.
Блок идентификации режима увеличения загрузки одного ГА (далее блок идентификации режима) 3 - новый функциональный блок, формирующий на своем выходе сигнал логической «1» в режиме работы АЭЭС, при котором увеличивается загрузка только одного из ГА и сигнал логического «0» в режиме, при котором увеличивается загрузка двух и более ГА. На фиг. 3 представлена одна из возможных схем блока идентификации режима увеличения загрузки одного ГА для АЭЭС, имеющей в своем составе три ГА. Блок (Фиг. 3) содержит первый из вторых логических элементов «И» 8.1, второй из вторых логических элементов «И» 8.2, третий из вторых логических элементов «И» 8.3 и логический элемент «ИЛИ-НЕ» 9, при этом первый вход блока идентификации режима 3 (Фиг. 1, 2) соединен с первыми входами первого и второго из вторых логических элементов «И» 8.1 и 8.2, второй вход блока идентификации режима 3 (Фиг. 1, 2) соединен со вторым входом первого из вторых логических элементов «И» 8,1 и первым входом третьего из вторых логических элементов «И» 8.3, третий вход блока идентификации режима 3 (Фиг. 1, 2) соединен со вторыми входами второго и третьего из вторых логических элементов «И» 8.2 и 8.3, выходы первого, второго и третьего из вторых логический элементов «И» 8.1, 8.2, и 8.3 соединены с первым, вторым и третьим входами логического элемента «ИЛИ-НЕ» 9 соответственно.Identification block for the mode of increasing the load of one HA (hereinafter, the mode identification block) 3 is a new functional block that generates a logical “1” signal at its output in the AEPS operation mode, in which the load of only one of the HAs increases and a logical “0” signal in the mode, which increases the load of two or more GA. In FIG. 3 shows one of the possible schemes of the block for identifying the mode of increasing the load of one HA for the AEPP, which has three HAs in its composition. The block (Fig. 3) contains the first of the second logical elements "AND" 8.1, the second of the second logical elements "AND" 8.2, the third of the second logical elements "AND" 8.3 and the logical element "OR-NOT" 9, while the first input mode identification block 3 (Fig. 1, 2) is connected to the first inputs of the first and second of the second logic elements "AND" 8.1 and 8.2, the second input of the mode identification block 3 (Fig. 1, 2) is connected to the second input of the first of the second logical elements "AND" 8.1 and the first input of the third of the second logical elements "AND" 8.3, the third input of the identification block mode 3 (Fig. 1, 2) is connected to the second inputs of the second and third of the second logical elements "AND" 8.2 and 8.3 , the outputs of the first, second and third of the second AND logic elements 8.1, 8.2, and 8.3 are connected to the first, second and third inputs of the OR
Вторые логические элементы «И» 8.1, 8.2 и 8.3 - известные функциональные блоки, которые формируют на своих выходах сигнал логической «1», если на все их входы поступили сигналы логической «1» и сигнал логического «0» в обратном случаеThe second logical elements "AND" 8.1, 8.2 and 8.3 are known functional blocks that generate a logical "1" signal at their outputs if all their inputs receive logical "1" signals and a logical "0" signal otherwise
Логический элемент «ИЛИ-НЕ» 9 - известный функциональный блок, который формирует на своем выходе сигнал логического «0», если хотя бы на один из его входов поступил сигнал логической «1» и сигнал логической «1» в обратном случаеThe logical element "OR-NOT" 9 is a well-known functional block that generates a logical "0" signal at its output if at least one of its inputs receives a logical "1" signal and a logical "1" signal otherwise
Блок идентификации режима 3 (Фиг. 1, 2), функциональная схема которого представлена на Фиг. З работает следующим образом. Если АЭЭС работает в режиме, при котором загрузка только одного из ГА увеличивается, то только на один из входов блока идентификации режима поступает сигнал логической «1». В этом случае, по крайней мере, на один из входов каждого из вторых логических элементов «И» 8.1, 8.2, 8.3 поступает сигнал логического «0», на их выходах - сигнал логического «0», на все три входа логического элемента «ИЛИ-НЕ» 9 поступает сигнал логического «0», а на его выходе фиксируется сигнал логической «1». Если же увеличивается загрузка нескольких ГА, например, первого и третьего, тогда сигнал логической «1» поступит на первый и третий входы блока идентификации режима, на второй вход которого поступит сигнал логического «0». Сигнал логической «1» с первого входа блока идентификации режима поступает на первый вход первого из вторых логических элементов «И» 8.1 и на первый вход второго из вторых логических элементов «И» 8.2. Сигнал логического «0» со второго входа блока идентификации режима поступит на второй вход первого из вторых логических элементов «И» 8.1 и на первый вход третьего из вторых логических элементов «И» 8.3. На выходах первого и третьего из вторых логических элементов «И» 8.1 и 8.3 сохранится сигнал логического «0». Сигнал логической «1» с третьего входа блока идентификации режима поступит на второй вход второго из вторых логических элементов «И» 8.2 и второй вход третьего из вторых логических элементов «И» 8.3. Так как на первый и второй входы второго из вторых логических элементов «И» 8.2 поступит сигнал логической «1», то на его выходе сформируется сигнал логической «1» и поступит на второй вход логического элемента «ИЛИ-НЕ» 9, на выходе которого появится сигнал логического «0». Аналогично, если увеличится загрузка первого и второго ГА, то сигнал логической «1» поступит на первый и второй входы блока идентификации режима, на выходе первого из вторых логических элементов «И» 8.1 появится сигнал логической «1», поступит на первый вход логического элемента «ИЛИ-НЕ» 9, на выходе которого появится сигнал логического «0». Если увеличится загрузка второго и третьего ГА, то сигнал логической «1» поступит на второй и третий входы блока идентификации режима, на выходе третьего из вторых логических элементов «И» 8.3 появится сигнал логической «1», поступит на третий вход логического элемента «ИЛИ-НЕ» 9, на выходе которого появится сигнал логического «0». Если увеличится загрузка всех трех ГА, то сигнал логической «1» поступит на все три входа блока идентификации режима и входы всех трех вторых логических элементов «И» 81, 8.2 и 8.3, на выходах каждого из которых появится сигнал логической «1» и поступит на соответствующий вход логического элемента «ИЛИ-НЕ» 9. На выходе логического элемента «ИЛИ-НЕ» 9 и выходе блока идентификации режима зафиксируется сигнал логического «0». Таким образом, на выходе блока идентификации режима увеличения загрузки одного ГА (Фиг. 3) формируется сигнал логической «1» в режиме работы АЭЭС, при котором увеличивается загрузка только одного из ГА и сигнал логического «0» в режиме, при котором увеличивается загрузка двух и более ГА. Отметим, что сигнал логической «1» на выходе блока идентификации режима сформируется и в ситуации, когда не увеличивается загрузка ни одного из ГА. но этот сигнал блока идентификации режима оказывается не существенным, так как блокируется другими блоками устройства, реализующего способ предупредительного управления автономной электроэнергетической системой (Фиг. 1,2).Mode identification block 3 (Fig. 1, 2), the functional diagram of which is shown in Fig. Z works as follows. If the AEPP operates in a mode in which the load of only one of the HA increases, then only one of the inputs of the mode identification block receives a logical "1" signal. In this case, at least one of the inputs of each of the second logical elements "AND" 8.1, 8.2, 8.3 receives a logical "0" signal, at their outputs - a logical "0" signal, all three inputs of the logical element "OR -NOT" 9, a logical "0" signal is received, and a logical "1" signal is fixed at its output. If the loading of several HAs increases, for example, the first and third, then the logical "1" signal will go to the first and third inputs of the mode identification block, the second input of which will receive a logical "0" signal. The logical "1" signal from the first input of the mode identification block is fed to the first input of the first of the second logic elements "AND" 8.1 and to the first input of the second of the second logic elements "AND" 8.2. The logical "0" signal from the second input of the mode identification block will go to the second input of the first of the second logic elements "AND" 8.1 and to the first input of the third of the second logic elements "AND" 8.3. At the outputs of the first and third of the second logical elements "AND" 8.1 and 8.3, the signal of logical "0" will remain. The logical "1" signal from the third input of the mode identification block will go to the second input of the second of the second logic elements "AND" 8.2 and the second input of the third of the second logic elements "AND" 8.3. Since the first and second inputs of the second of the second logical elements "AND" 8.2 will receive a logical "1" signal, then a logical "1" signal will be generated at its output and will go to the second input of the logical element "OR-NOT" 9, at the output of which a logical "0" signal will appear. Similarly, if the loading of the first and second GA increases, then the logical "1" signal will go to the first and second inputs of the mode identification block, the output of the first of the second logic elements "AND" 8.1 will receive a logical "1" signal, will go to the first input of the logic element "OR-NOT" 9, the output of which will be a logical "0" signal. If the loading of the second and third GA increases, then the logical "1" signal will go to the second and third inputs of the mode identification block, the output of the third of the second logic elements "AND" 8.3 will receive a logical signal "1", will go to the third input of the logic element "OR -NOT" 9, at the output of which a logical "0" signal will appear. If the load of all three GAs increases, then the logical "1" signal will go to all three inputs of the mode identification block and the inputs of all three second logic elements "AND" 81, 8.2 and 8.3, at the outputs of each of which a logical "1" signal will appear and arrive to the corresponding input of the logical element "OR-NOT" 9. At the output of the logical element "OR-NOT" 9 and the output of the mode identification block, a logical "0" signal is fixed. Thus, at the output of the identification block of the mode of increasing the load of one HA (Fig. 3), a logical "1" signal is generated in the AEPS operation mode, in which the load of only one of the HAs increases and a logical "0" signal in the mode in which the load of two and more GA. Note that the logical “1” signal at the output of the mode identification block will also be generated in a situation where the load of none of the GAs increases. but this signal of the mode identification block turns out to be insignificant, since it is blocked by other blocks of the device that implements the method of preventive control of an autonomous electric power system (Fig. 1,2).
Блок контроля заданного интервала времени 4 - известный функциональный блок, формирующий на своем выходе сигнал логической «1», если интервал времени, в течение которого только один из более двух ГА параллельно работающих ГА увеличивает свою загрузку, превышает длительность интервала времени Δtзад. В устройстве, функциональная схема которого представлена на Фиг. 1, в качестве такого блока может быть использована обычный элемент задержки, выполненный в виде R-C цепочки. При этом длительность заданного интервала времени Δtзад формируется заранее посредством параметров R и С и в процессе работы не меняется. Если АЭЭС работает в режиме, при котором только один из более двух ГА параллельно работающих ГА увеличивает свою загрузку, то на вход элемента задержки поступает сигнал логической «1», на выходе которого этот сигнал появится через время, равное Δtзад. В устройстве, функциональная схема которого представлена на Фиг. 2, в качестве такого блока использован функциональный блок, адаптивный к энергетическому состоянию АЭЭС. Для этих целей можно использовать известный блок (имеющий n входов и один выход), на выходе которого появляется сигнал логической «1», если разность загрузок хотя бы одной из пар ГА из числа n превысит заданное значение и будет увеличиваться. Для реализации данной функции все n ГА разбиты на возможное число пар (k) и вычисляется разность загрузок в каждой паре ГА. Вычисляется абсолютная величина разности загрузок каждой пары и контролируется ее увеличение. Если абсолютная величина хотя бы одной пары будет увеличиваться и при этом превысит заданное значение разности загрузок ГА, то на выходе блока 4 сформируется сигнал логической «1». Блок контроля заданного интервала времени 4 по своему устройству полностью аналогичен блоку контроля разности загрузок ГА, используемому в прототипе. Однако в данном случае этот блок используется для формирования сигнала логической «1» в случае, когда будет превышен заданный интервал времени, адаптивный к энергетическому состоянию АЭЭС. При этом Δtзад будет формироваться как интервал времени от момента увеличения загрузки одного из ГА до момента, когда разность в загрузках работающих ГА превысит заданное значение и продолжит увеличиваться. Длительность этого интервала времени будет меняться в зависимости от величины загрузки каждого из работающих ГА на момент увеличения загрузки только одного из работающих ГА и от скорости изменения загрузок агрегатов, то есть от энергетического состояния системы.The predetermined time
Блок определения режима работы трех и более ГА 5 - новый функциональный блок, на выходе которого формируется сигнал логической «1» в период времени, когда в составе АЭЭС работают три и более ГА. Он может быть выполнен в виде датчиков работы ГА по числу работающих агрегатов, соединенных с трехвходовыми логическими элементами «И», число которых равно максимальной выборке по три из количества работающих ГА и выходы которых соединены с логическим элементом «ИЛИ». На Фиг. 4 представлена одна из возможных схем блока определения режима работы трех и более ГА для случая, когда в составе АЭЭС работают четыре ГА. Блок определения режима работы трех и более ГА (Фиг. 4) содержит датчики работы первого, второго, третьего и четвертого ГА 10.1, 10.2, 10.3 и 10.4 соответственно, третьи логические элементы «И» 11.1, 11.2, 11.3 и 11.4, логический элемент «ИЛИ» 12; причем выход датчика работы первого ГА 10.1 соединен с первыми входами первого, второго и третьего из третьих логических элементов «И» 11.1, 11.2 и 11.3; выход датчика работы второго ГА 10.2 соединен со вторыми входами первого и второго из третьих логических элементов «И» 11.1 и 11.2, а также с первым входом четвертого из третьих логического элемента «И» 11.4; выход датчика работы третьего ГА 10.3 соединен с третьим входом первого из третьих логического элемента «И» 11.1 и вторыми входами третьего и четвертого из третьих логических элементов «И» 11.3 и 11.4; выход датчика работы четвертого ГА 10.4 соединен с третьими входами второго, третьего и четвертого из третьих логических элементов «И» 11.2, 11.3 и 11.4, выходы третьих логических элементов «И» 11.1, 11.2, 11.3 и 1.4 соединены с первым, вторым, третьим и четвертым входами логического элемента «ИЛИ» 12 соответственно.The block for determining the mode of operation of three or
Датчики работы первого, второго, третьего и четвертого ГА 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 - известные функциональные блоки, каждый из которых формирует сигнал логической «1» в случае, если соответствующий ГА работает в составе АЭЭС и сигнал логического «0» в обратном случае. В качестве такого блока можно использовать блок-контакты автоматического выключателя соответствующего генератора.The operation sensors of the first, second, third and fourth GA 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 are known functional blocks, each of which generates a logical "1" signal if the corresponding GA operates as part of the AEES and a logical "0" signal otherwise . As such a block, you can use the auxiliary contacts of the automatic switch of the corresponding generator.
Третьи логические элементы «И» 11.1, 11.2, 11.3 и 11.4 - известные функциональные блоки, которые формируют на своих выходах сигналы логической «1», если на все их входы поступили сигналы логической «1» и сигнал логического «0» в обратном случае.The third logical elements "AND" 11.1, 11.2, 11.3 and 11.4 are known functional blocks that generate logical "1" signals at their outputs if all their inputs receive logical "1" signals and a logical "0" signal otherwise.
Логический элемент «ИЛИ» 12 - известный функциональный блок, который формирует на своем выходе сигнал логической «1», если хотя бы на один из его входов поступил сигнал логической «1» и сигнал логического «0» в обратном случае.The logical element "OR" 12 is a known functional block that generates a logical "1" signal at its output if at least one of its inputs receives a logical "1" signal and a logical "0" signal otherwise.
Блок определения режима работы трех и более ГА (Фиг. 4) работает следующим образом. Предположим, что АЭЭС будет работать в режиме, при котором в ее составе будут включены первый, второй и третий ГА. При этом на выходах датчиков работы первого ГА 10.1, второго ГА 10.2 и третьего ГА 10.3 появится сигнал логической «1», который поступит на первый, второй и третий входы первого из третьих логического элемента «И» 11.1. Так как на все три входа первого из третьих логического элемента «И» 11.1 поступит сигнал логической «1», то на его выходе сформируется сигнал логической «1» и поступит на первый вход логического элемента «ИЛИ» 12, на выходе которого появится сигнал логической «1». Этот сигнал информирует о том, что хотя бы три ГА работают в составе АЭЭС. Аналогично, если АЭЭС будет работать в режиме, при котором в ее составе будут включены первый, второй и четвертый ГА, то на выходах датчиков работы первого ГА 10.1, второго ГА 10.2 и четвертого ГА 10.4 появится сигнал логической «1». Этот сигнал поступит на первый, второй и третий входы второго из третьих логического элемента «И» 11.2. Так как на все три входа второго из третьих логического элемента «И» 11.2 поступит сигнал логической «1», то на его выходе сформируется сигнал логической «1». Этот сигнал поступит на второй вход логического элемента «ИЛИ» 12, на выходе которого появится сигнал логической «1», информирующий о том, что хотя бы три ГА работают в составе АЭЭС. Если АЭЭС будет работать в режиме, при котором в ее составе будут включены первый, третий и четвертый ГА, то на выходах датчиков работы первого ГА 10.1, третьего ГА 10.3 и четвертого ГА 10.4 появится сигнал логической «1». Этот сигнал поступит на первый, второй и третий входы третьего из третьих логического элемента «И» 11.3. Так как на все три входа третьего из третьих логического элемента «И» 11.3 поступит сигнал логической «1», то на его выходе сформируется сигнал логической «1». Этот сигнал поступит на третий вход логического элемента «ИЛИ» 12, на выходе которого появится сигнал логической «1», информирующий о том, что хотя бы три ГА работают в составе АЭЭС. Если АЭЭС будет работать в режиме, при котором в ее составе будут включены второй третий и четвертый ГА, то на выходах датчиков работы второго ГА 10.2, третьего ГА 10.3 и четвертого ГА 10.4 появится сигнал логической «1». Этот сигнал поступит на первый, второй и третий входы четвертого из третьих логического элемента «И» 11.4. Так как на все три входа четвертого из третьих логического элемента «И» 11.4 поступит сигнал логической «1», то на его выходе сформируется сигнал логической «1» и поступит на четвертый вход логического элемента «ИЛИ» 12, на выходе которого появится сигнал логической «1». Этот сигнал информирует о том, что хотя бы три ГА работают в составе АЭЭС. Если АЭЭС будет работать в режиме, при котором в ее составе будут включены первый, второй, третий и четвертый ГА, то на выходах датчиков работы первого ГА 10.1, второго ГА 10.2 третьего ГА 10.3 и четвертого ГА 10.4 появится сигнал логической «1». который поступит на первый, второй и третий входы каждого из третьих логических элементов «И» 11.1, 11.2, 11.3 и 11.4. Так как на все три входа каждого из третьих логических элементов «И» » 11.1, 11.2, 11.3 и 11.4 поступит сигнал логической «1», то на их выходах сформируется сигнал логической «1» и поступит на первый, второй, третий и четвертый входы логического элемента «ИЛИ» 12, на выходе которого появится сигнал логической «1». Этот сигнал информирует о том, что хотя бы три ГА работают в составе АЭЭС. Если АЭЭС будет работать в режиме, при котором будут включены только один или два ГА, то хотя бы на один из входов каждого из третьих логических элементов «И» » 11.1, 11.2, 11.3, 11.4 поступит сигнал логического «0». На их выходах и всех входах логического элемента «ИЛИ» 12 сформируется сигнал логического «0» и на его выходе сохранится сигнал логического «0». Этот сигнал информирует о том, что в составе АЭЭС работает менее чем три ГА. Предположим, что АЭЭС работает в режиме, при котором в ее составе будут включены первый и второй ГА. При этом на выходах датчиков работы первого ГА 10.1, второго ГА 10.2 появится сигнал логической «1», который поступит на первый и второй входы первого и второго из третьих логических элементов «И» 11.1, 11.2 и первые входы третьего и четвертого из третьих логических элементов «И» 11.3 и 11.4. Так как третий и четвертый ГА не работают, то на выходах датчиков работы ГА 10.3 и 10.4 сохраняется сигнал логического «0», который поступает на третьи входы первого и второго из третьих логических элементов «И» 11.1 и 11.2 и второй и третий входы третьих логических элементов «И» 11.3 и 11.4. Так как хотя бы на один из входов каждого из третьих логических элементов «И» 11.1, 11.2, 11.3 и 11.4 поступит сигнал логического «0», то на их выходах, а также всех входах и выходе логического элемента «ИЛИ» 12 сохранится сигнал логического «0». Этот сигнал информирует о том, что в составе АЭЭС работает менее чем три ГА.The block for determining the mode of operation of three or more HA (Fig. 4) operates as follows. Let us assume that the AEPP will operate in a mode in which the first, second and third GA will be included in its composition. At the same time, at the outputs of the sensors of the operation of the first GA 10.1, the second GA 10.2 and the third GA 10.3, a logical signal "1" will appear, which will go to the first, second and third inputs of the first of the third logic element "AND" 11.1. Since all three inputs of the first of the third logical element "AND" 11.1 will receive a logical signal "1", then a logical signal "1" will be generated at its output and will go to the first input of the logical element "OR" 12, at the output of which a logical signal will appear "one". This signal informs that at least three GAs are operating as part of the AEPP. Similarly, if the AEES will operate in a mode in which the first, second and fourth GA will be included in its composition, then the outputs of the operation sensors of the first GA 10.1, the second GA 10.2 and the fourth GA 10.4 will receive a logical “1” signal. This signal will go to the first, second and third inputs of the second of the third logic element "AND" 11.2. Since all three inputs of the second of the third logical element "AND" 11.2 will receive a logical "1" signal, then a logical "1" signal will be generated at its output. This signal will go to the second input of the logical element "OR" 12, at the output of which a logical "1" signal will appear, informing that at least three GAs are operating as part of the AEPS. If the AEES will operate in a mode in which the first, third and fourth GA will be included in its composition, then a logical “1” signal will appear at the outputs of the operation sensors of the first GA 10.1, the third GA 10.3 and the fourth GA 10.4. This signal will go to the first, second and third inputs of the third of the third logic element "AND" 11.3. Since all three inputs of the third of the third logical element "AND" 11.3 will receive a logical "1" signal, then a logical "1" signal will be generated at its output. This signal will go to the third input of the logical element "OR" 12, at the output of which a logical "1" signal will appear, informing that at least three GAs are operating as part of the AEPS. If the AEES will operate in a mode in which the second third and fourth HA will be included in its composition, then a logical “1” signal will appear at the outputs of the operation sensors of the second HA 10.2, the third HA 10.3 and the fourth HA 10.4. This signal will go to the first, second and third inputs of the fourth of the third logic element "AND" 11.4. Since all three inputs of the fourth of the third logical element "AND" 11.4 will receive a logical signal "1", then a logical signal "1" will be generated at its output and fed to the fourth input of the logical element "OR" 12, at the output of which a logical signal will appear "one". This signal informs that at least three GAs are operating as part of the AEPP. If the AEES will operate in a mode in which the first, second, third and fourth HA will be included in its composition, then the outputs of the operation sensors of the first HA 10.1, the second HA 10.2 of the third HA 10.3 and the fourth HA 10.4 will receive a logical signal "1". which will go to the first, second and third inputs of each of the third logic elements "AND" 11.1, 11.2, 11.3 and 11.4. Since all three inputs of each of the third logical elements "AND" "11.1, 11.2, 11.3 and 11.4 will receive a logical "1" signal, then a logical "1" signal will be generated at their outputs and will go to the first, second, third and fourth inputs logic element "OR" 12, the output of which will be a signal of logic "1". This signal informs that at least three GAs are operating as part of the AEPP. If the AEES will operate in a mode in which only one or two GAs will be turned on, then at least one of the inputs of each of the third logical elements "AND" » 11.1, 11.2, 11.3, 11.4 will receive a logical signal "0". At their outputs and all inputs of the logical element "OR" 12, a logical "0" signal will be generated and a logical "0" signal will remain at its output. This signal informs that less than three GAs are operating in the AEPP. Let us assume that the AEPP operates in a mode in which the first and second HA will be included in its composition. At the same time, at the outputs of the operation sensors of the first GA 10.1, the second GA 10.2, a logical signal "1" will appear, which will go to the first and second inputs of the first and second of the third logic elements "AND" 11.1, 11.2 and the first inputs of the third and fourth of the third logic elements "I" 11.3 and 11.4. Since the third and fourth GAs do not work, the outputs of the GA operation sensors 10.3 and 10.4 retain the logical "0" signal, which is fed to the third inputs of the first and second of the third logical elements "AND" 11.1 and 11.2 and the second and third inputs of the third logical elements "AND" 11.3 and 11.4. Since at least one of the inputs of each of the third logical elements "AND" 11.1, 11.2, 11.3 and 11.4 will receive a logical signal "0", then at their outputs, as well as all inputs and outputs of the logical element "OR" 12, the signal of the logical "0". This signal informs that less than three GAs are operating in the AEPP.
Логические элементы «И» 6.1, 9.2, … 6.n - известные функциональные блоки, которые формируют на своих выходах сигнал логической «1», если на все их входы поступил сигнал логической «1» и сигнал логического «0» в обратном случае.Logical elements "AND" 6.1, 9.2, ... 6.n are known functional blocks that generate a logical "1" signal at their outputs if all their inputs receive a logical "1" signal and a logical "0" signal otherwise.
Блоки отключения ГА 7.1, 7.2 … 7.n - известные функциональные блоки, каждый из которых обеспечивает отключение соответствующего ГА при поступлении сигнала логической «1» на его вход. В качестве такого блока может быть использовано обычное электромагнитное реле, размыкающие контакты которого включены в цепь катушки нулевой защиты автоматического выключателя соответствующего генератора.GA shutdown blocks 7.1, 7.2 ... 7.n are well-known functional blocks, each of which ensures that the corresponding GA is turned off when a logical “1” signal is received at its input. As such a block, a conventional electromagnetic relay can be used, the breaking contacts of which are included in the circuit of the zero protection coil of the automatic switch of the corresponding generator.
Устройство предупредительного управления АЭЭС (Фиг. 1) работает следующим образом. В случае отказа одного из ГА, например i-го, связанного с формированием постоянного сигнала на увеличение подачи топлива в его первичный двигатель, на выходе i-го датчика загрузки 1.i сигнал увеличится, при этом на выходе соответствующего блока контроля увеличения загрузки 2.i появится сигнал логической «1» и поступит на i-ый вход блока идентификации режима 3 и первый вход i-го из логических элементов «И» 6.i. Так как загрузка остальных ГА не увеличится, то не увеличатся сигналы на выходах датчиков загрузки ГА 1.1, 1.2 … 1.n (кроме 1.i), на выходах блоков контроля увеличения загрузки 2.1, 2.2 … 2.n (кроме 2.i) сохранится сигнал логического «0», который поступит на все входы (кроме i-го) блока идентификации режима 3 и первые входы каждого из логических элементов «И» 6.1, 6.2, … 6.n кроме i-го (кроме 6.i). Так как только на один из входов блока идентификации режима 3 поступит сигнал логической «1», а на все остальные его входы поступит сигнал логического «0», то на его выходе зафиксируется сигнал логической «1» и поступит на вход блока контроля заданного интервала времени 4. Через интервал времени, равный Δtзад на выходе блока 4 появится сигнал логической «1» и поступит на вторые входы всех логических элементов «И» 6.1, 6.2, … 6.n. Если АЭЭС будет функционировать в режиме, при котором работают более двух ГА, то на выходе блока определения режима работы трех и более ГА 5 появится сигнал логической «1», который поступит на третьи входы всех логических элементов «И» 6.1, 6.2, … 6.n. Так как на все три входа логического элемента 6.i поступит сигнал логической «1», то на его выходе также сформируется сигнал логической «1» и поступит на вход блока отключения i-го ГА 7.i, который отключит i-ый ГА.The preventive control device AEES (Fig. 1) operates as follows. In case of failure of one of the GA, for example, the i-th, associated with the formation of a constant signal to increase the fuel supply to its primary engine, the signal will increase at the output of the i-th load sensor 1.i, while at the output of the corresponding load increase control unit 2. i, a logical "1" signal will appear and go to the i-th input of the
Если АЭЭС будет функционировать в режиме, при котором будут работать более двух ГА и загрузка только одного из них будет увеличиваться не в результате отказа ГА, а в результате допустимого разброса времени срабатывания топливных регуляторов первичных двигателей агрегатов, то сигнал логической «1» на входе блока контроля заданного интервала времени 4 сменится на сигнал логического «0» быстрее Δtзад. В этой связи на выходе блока 4 сохранится сигнал логического «0» на вторых входах всех логических элементов «И» 6.1, 6.2, … 6.n сохранится сигнал логического «0», ошибочного отключения ГА не произойдет.If the AEPP will operate in a mode in which more than two HAs will operate and the load of only one of them will increase not as a result of a HA failure, but as a result of an acceptable spread in the response time of the fuel regulators of the primary engines of the units, then the logical "1" signal at the input of the unit control of a given
Устройство предупредительного управления АЭЭС (Фиг. 2) работает следующим образом. В случае отказа одного из ГА, например i-го, связанного с формированием постоянного сигнала на увеличение подачи топлива в его первичный двигатель, на выходе i-го датчика загрузки 1.i сигнал увеличится, при этом на выходе соответствующего блока контроля увеличения загрузки 2.i появится сигнал логической «1» и поступит на i-ый вход блока идентификации режима 3 и первый вход i-го из логических элементов «И» 6.i. Так как загрузка остальных ГА не увеличится, то не увеличатся сигналы на выходах датчиков загрузки ГА 1.1, 1.2 … 1.n (кроме 1.i), на выходах блоков контроля увеличения загрузки 2.1, 2.2 … 2.n (кроме 2.i) сохранится сигнал логического «0», который поступит на все входы (кроме i-го) блока идентификации режима 3 и первые входы каждого из логических элементов «И» 6.1, 6.2, … 6.n кроме i-го (кроме 6.i). Так как только на один из входов блока идентификации режима 3 поступит сигнал логической «1», а на все остальные его входы поступит сигнал логического «0», то на его выходе зафиксируется сигнал логической «1» и поступит на вторые входы всех логических элементов «И» 6.1, 6.2, … 6.n; сигналы, пропорциональные загрузке ГА с выходов датчиков загрузки ГА 1.1, 1.2 … 1.n поступят на соответствующие входы блока контроля заданного интервала времени 4, адаптивного к энергетическому состоянию АЭЭС. Так как загрузка i-го ГА увеличивается, а нагрузка сети не меняется, то загрузка остальных ГА уменьшается. При этом в момент времени, когда разность загрузок i-го ГА и любого другого из работающих ГА превысит допустимое значение и продолжит увеличиваться, на выходе блока контроля разности загрузок ГА 4 сформируется сигнал логической «1», который поступит на третьи входы каждого из логических элементов «И» 6.1, 6.2, … 6.n. Если АЭЭС будет функционировать в режиме, при котором работают более двух ГА, то на выходе блока определения режима работы трех и более ГА 5 появится сигнал логической «1», который поступит на четвертые входы всех логических элементов «И» 6.1, 6.2, … 6.n. Так как на все четыре входа логического элемента 6.i поступит сигнал логической «1», то на его выходе также сформируется сигнал логической «1» и поступит на вход блока отключения i-го ГА 7.i, который отключит i-ый ГА.The preventive control device AEES (Fig. 2) operates as follows. In case of failure of one of the GA, for example, the i-th, associated with the formation of a constant signal to increase the fuel supply to its primary engine, the signal will increase at the output of the i-th load sensor 1.i, while at the output of the corresponding load increase control unit 2. i, a logical "1" signal will appear and go to the i-th input of the
В соответствие с предлагаемым способом предупредительного управления АЭЭС устройство (Фиг. 1) и устройство (Фиг. 2) осуществляет следующие действия:In accordance with the proposed method of AEPS preventive control, the device (Fig. 1) and the device (Fig. 2) perform the following actions:
блоки 1.1, 1.2 … 1.n, 2.1, 2.2 … 2.n, 3 - определяют режим работы АЭЭС, при котором загрузка только одного из ГА увеличивается;blocks 1.1, 1.2 ... 1.n, 2.1, 2.2 ... 2.n, 3 - determine the operating mode of the AEPP, in which the load of only one of the HA increases;
блок 4 - формирует на своем выходе сигнал логической «1», если интервал времени, в течение которого только один из более двух ГА параллельно работающих ГА увеличивает свою загрузку, превышает длительность интервала времени Δtзад, то есть осуществляет контроль за превышением заданного интервала времени Δtзад;block 4 - generates a logical "1" signal at its output, if the time interval during which only one of more than two GAs in parallel operating GAs increases its load exceeds the duration of the time interval Δt set , that is, it monitors the exceedance of the specified time interval Δt butt ;
блок 5 - определяет режим работы АЭЭС, при котором параллельно работают три и более ГА;block 5 - determines the mode of operation of the AEPP, in which three or more GAs operate in parallel;
блоки 6.1, 6.2, … 6.n - определяют ГА, загрузка которого увеличивается в то время, когда АЭЭС функционирует в режиме, при котором загрузка только одного из ГА увеличивается дольше, чем заданный интервал времени Δtзад и параллельно работают более двух ГА;blocks 6.1, 6.2, ... 6.n - determine the HA, the load of which increases at the time when the AEPP operates in a mode in which the load of only one of the HA increases longer than the specified time interval Δt set and more than two HA work in parallel;
блоки 7.1, 7.2 … 7.n отключают ГА, загрузка которого увеличивается в то время, когда АЭЭС функционирует в режиме, при котором загрузка только одного из ГА увеличивается дольше, чем заданный интервал времени Δtзад и параллельно работают более двух ГА.blocks 7.1, 7.2 ... 7.n turn off the HA, the load of which increases at the time when the AEPP operates in a mode in which the load of only one of the HA increases longer than the specified time interval Δtset and more than two HA work in parallel.
Так как блок отключения i-го ГА 7.1, отключает i-й ГА в момент, когда загрузка только i-го ГА увеличивается дольше, чем заданный интервал времени Δtзад и параллельно работают более двух ГА, то устройства, функциональная схема которых представлена на Фиг. 1 и Фиг. 2, реализуют предложенный способ предупредительного управления АЭЭС.Since the shutdown block of the i-th GA 7.1 turns off the i-th GA at the moment when the load of only the i-th GA increases longer than the specified time interval Δt set and more than two GAs work in parallel, the devices whose functional diagram is shown in Fig. . 1 and FIG. 2 implement the proposed method for preventive control of the AEPS.
Пример реализации способа.An example of the implementation of the method.
Рассмотрим пример реализации способа с использованием фиксированной величины заданного интервала времени Δtзад, определенной заранее. В качестве примера рассмотрим работу АЭЭС в режиме, при котором параллельно работают три ГА с номинальной мощностью по 100 кВт каждый (Рном.1 = Рном.2 = Рном.3 = Рном. = 100кВт). Предположим, что время реагирования на управляющий сигнал регуляторов подачи топлива в дизель ГА отличается не более чем на 1,8 секунды. В этой связи значение заданного интервала времени, формируемого цепью задержки, принимаем равной 1,8 секунды (Δtзад=1,8 с).Consider an example of the implementation of the method using a fixed value of a given time interval Δt set defined in advance. As an example, let's consider the operation of an AEPS in a mode in which three GAs operate in parallel with a rated power of 100 kW each (Рnom.1 = Рnom.2 = Рnom.3 = Рnom. = 100kW). Let us assume that the response time to the control signal of the regulators for supplying fuel to diesel GA differs by no more than 1.8 seconds. In this regard, the value of the specified time interval formed by the delay circuit is taken equal to 1.8 seconds (Δt set =1.8 s).
Пусть защита от перегрузки отключает соответствующий ГА через 15 с после принятия им нагрузки в 115 кВт (Рзащ. = 115кВт). Пусть в установившемся режиме работы АЭЭС первый и второй агрегаты имеют загрузку 40 кВт каждый (Р1 = Р2 = 40 кВт), а загрузка третьего агрегата составляет 35 кВт (Р3 = 35 кВт). В связи с тем, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором работают три ГА на выходе блока 5 устройства (Фиг. 1) фиксирован сигнал логической «1», поступающий на третий вход каждого из логических элементов «И» 6.1, 6.2, 6.3. Допустим, что произошла неисправность ГА2, при которой сформировался постоянный сигнал на увеличение подачи топлива в его первичный двигатель, например, дизель. При этом ГА2 начнет принимать на себя нагрузку, разгружая ГА1 и ГА3. Загрузка ГА2 будет увеличиваться, а загрузка ГА1 и ГА3 уменьшаться. При этом на выходе блока контроля увеличения загрузки 2.2 появится сигнал логической «1» и поступит на первый вход логического элемента «И» 6.2, на выходах блоков 2.1 и 2.3 и первых входах логических элементов «И» 6.1 и 6.3 сохранится сигнал логического «0». Так как АЭЭС будет работать в режиме, при котором загрузка только одного ГА увеличивается, то на выходе блока идентификации режима 3 устройства (Фиг. 1) сформируется сигнал логической «1», который поступит на вход блока контроля заданного интервала времени 4. Через 1,8 с на выходе блока 4 сформируется сигнал логической «1» и поступит на второй вход каждого из логических элементов «И» 6.1, 6.2, 6.3. Так как на все три входа логического элемента «И» 6.2 поступит сигнал логической «1», то на его выходе и входе блока отключения второго агрегата 7.2 появится сигнал логической «1». Блок отключения 7.2 отключит ГА2 от сети. При этом на момент отключения ГА2 загрузка ГА1 может составить 37 кВт, загрузка ГА2 может составить 46 кВт, а ГА3 32 кВт; исправные агрегаты после отключения ГА2 примут его нагрузку и загрузка ГА1 составит, например, 60 кВт, а загрузка ГА3 составит 55 кВт. АЭЭС продолжит работу без аварийной ситуации, связанной с обесточиванием сети.Let the overload protection switch off the corresponding HA 15 s after it has accepted a load of 115 kW (Рprotection = 115 kW). Let the first and second units have a load of 40 kW each (P1 = P2 = 40 kW) in the steady state operation of the AEPP, and the load of the third unit is 35 kW (P3 = 35 kW). Due to the fact that the AEES operates in a mode in which three GAs operate, at the output of
Рассмотрим пример реализации способа с использованием заданного интервала времени Δtзад, адаптивного к энергетическому состоянию АЭЭС.Consider an example of the implementation of the method using a given time interval Δt ass adaptive to the energy state of the AEES.
В качестве примера рассмотрим работу АЭЭС в режиме, при котором параллельно работают три ГА с номинальной мощностью по 100 кВт каждый (Рном.1 = Рном.2 = Рном.3 = Рном. = 100 кВт). Предположим, что допустимое отклонение нагрузок между параллельно работающими ГА (ΔРдоп.), установленное системой распределения нагрузок, составляет 10% от Рном. (ΔРдоп. = 10 кВт), а заданное значение (ΔРзад.), при котором на выходе блока 4 устройства реализующего способ предупредительного управления автономной электроэнергетической системой (Фиг. 2) формируется сигнал логической «1» равно 20 кВт (ΔРзад. = 20 кВт). Для устойчивой работы устройства целесообразно выбирать заданное значение ΔРзад. несколько большим, чем допустимое значение отклонения нагрузок ΔРдоп. (ΔРзад. > ΔРдоп.). Пусть защита от перегрузки отключает соответствующий ГА через 15 с после принятия им нагрузки в 115 кВт (Рзащ. = 115 кВт). Пусть в установившемся режиме работы АЭЭС первый и второй агрегаты имеют загрузку 40 кВт каждый (Р1 = Р2 = 40 кВт), а загрузка третьего агрегата составляет 35 кВт (Р3 = 35 кВт). В связи с тем, что АЭЭС функционирует в режиме, при котором работают три ГА на выходе блока 5 устройства (Фиг. 2) фиксирован сигнал логической «1», поступающий на четвертый вход каждого из логических элементов «И» 6.1, 6.2, 6.3. Допустим, что произошла неисправность ГА2, при которой сформировался постоянный сигнал на увеличение подачи топлива в его первичный двигатель, например, дизель. При этом ГА2 начнет принимать на себя нагрузку, разгружая ГА1 и ГА3. Загрузка ГА2 будет увеличиваться, а загрузка ГА1 и ГА3 уменьшаться. При этом на выходе блока контроля увеличения загрузки 2.2 появится сигнал логической «1» и поступит на первый вход логического элемента «И» 6.2, на выходах блоков 2.1 и 2.3 и первых входах логических элементов «И» 6.1 и 6.3 сохранится сигнал логического «0». Так как АЭЭС будет работать в режиме, при котором загрузка только одного ГА увеличивается, то на выходе блока идентификации режима 3 устройства (Фиг. 2) сформируется сигнал логической «1», который поступит на второй вход каждого из логических элементов «И» 6.1, 6.2, 6.3. Так как загрузка ГА2 будет увеличиваться, а загрузка ГА1 и ГА3 уменьшаться, то разница загрузок агрегатов будет увеличиваться и в момент времени, при котором она достигнет 20 кВт на выходе блока контроля заданного интервала времени 4 устройства появится сигнал логической «1» и поступит на третий вход каждого из логических элементов «И» 6.1, 6.2, 6.3. При этом интервал времени от момента начала увеличения загрузки ГА2 до момента, когда разница загрузок работающих агрегатов превысит заданное значение ΔРзад. и продолжит увеличиваться сформирует заданный интервал времени Δtзад. Длительность этого интервала времени будет определяться числом и величиной загрузки работающих ГА на момент возникновения неисправности, то есть сформируется заданный интервал времени Δtзад, адаптивный к энергетическому состоянию АЭЭС. Так как на все четыре входа логического элемента «И» 6.2 поступит сигнал логической «1», то на его выходе и входе блока отключения второго агрегата 7.2 появится сигнал логической «1». Блок отключения 7.2 отключит ГА2 от сети. При этом на момент отключения ГА2 загрузка ГА1 может составить 35 кВт, загрузка ГА2 составит 50 кВт, а ГА3 30 кВт, исправные агрегаты после отключения ГА2 примут его нагрузку и загрузка ГА1 составит, например, 60 кВт, а загрузка ГА3 составит 55 кВт. АЭЭС продолжит работу без аварийной ситуации, связанной с обесточиванием сети.As an example, let's consider the operation of an AEPS in a mode in which three GAs operate in parallel with a rated power of 100 kW each (Рnom.1 = Рnom.2 = Рnom.3 = Рnom. = 100 kW). Let us assume that the allowable deviation of loads between HAs operating in parallel (ΔРdop.), established by the load distribution system, is 10% of Рnom. (ΔРadm. = 10 kW), and the set value (ΔРzad.), at which at the output of
Без применения предложенного способа предупредительного управления автономной электроэнергетической системой в приведенном примере ГА2 примет на себя всю нагрузку сети, переведя работоспособные машины ГА1 и ГА3 в двигательный режим, что приведет к их отключению защитой от обратной мощности. При этом загрузка ГА2 составит 115 кВт и через 15 с он будет отключен защитой от перегрузки, произойдет обесточивание сети АЭЭС. Использование способа, принятого за прототип, потребует выполнения достаточно сложных операций, связанных с отключением части потребителей и анализом сложившейся ситуации. При этом будут нарушены технологические процессы, вызванные отключением части потребителей, отключение которых, исходя из энергетического состояния АЭЭС, в приведенном примере не является обязательным.Without applying the proposed method of preventive control of an autonomous electric power system in the above example, GA2 will take over the entire load of the network, transferring the operable machines GA1 and GA3 to the motor mode, which will lead to their shutdown by reverse power protection. In this case, the load of GA2 will be 115 kW and after 15 s it will be turned off by overload protection, the AEPP network will be de-energized. Using the method adopted for the prototype will require the performance of rather complex operations associated with disconnecting some of the consumers and analyzing the current situation. In this case, technological processes will be disrupted, caused by the disconnection of some consumers, the disconnection of which, based on the energy state of the AEPP, in the above example is not mandatory.
Предлагаемое изобретение было создано в процессе разработки опытного образца системы предупредительного управления АЭЭС, проводимой автором по личной инициативе. Были проведены расчеты и изготовлена действующая модель устройства, реализующего заявляемый способ, лабораторные испытания которой показали возможность использования данного способа в системах контроля технического состояния судовых электроэнергетических систем, что с учетом вышеизложенного позволяет сделать вывод о возможности его промышленного применения.The proposed invention was created in the process of developing a prototype of the AEES preventive control system, carried out by the author on his own initiative. Calculations were made and a working model of a device that implements the proposed method was made, laboratory tests of which showed the possibility of using this method in systems for monitoring the technical condition of ship electric power systems, which, taking into account the foregoing, allows us to conclude that it is possible to use it industrially.
Claims (4)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2785561C1 true RU2785561C1 (en) | 2022-12-08 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2801395C1 (en) * | 2023-05-16 | 2023-08-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" | Device for preventive control of ship electric power system |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016049384A1 (en) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | Remy Technologies, Llc. | System of parallel-connected generators and method for load share balancing therein using a serial communication network |
RU2653361C1 (en) * | 2017-07-10 | 2018-05-08 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форпик Стандарт Сервис" | Method of automatic discharge of the electric power system with parallely operating generator units |
RU2731127C1 (en) * | 2019-06-10 | 2020-08-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" | Method of protecting autonomous power plant network |
RU2739364C1 (en) * | 2020-09-07 | 2020-12-23 | Николай Викторович Широков | Method for preventive control of ship electric power system |
RU2758453C1 (en) * | 2021-02-02 | 2021-10-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | Method for preventive control of the ship's electric power system |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016049384A1 (en) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | Remy Technologies, Llc. | System of parallel-connected generators and method for load share balancing therein using a serial communication network |
RU2653361C1 (en) * | 2017-07-10 | 2018-05-08 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форпик Стандарт Сервис" | Method of automatic discharge of the electric power system with parallely operating generator units |
RU2731127C1 (en) * | 2019-06-10 | 2020-08-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" | Method of protecting autonomous power plant network |
RU2739364C1 (en) * | 2020-09-07 | 2020-12-23 | Николай Викторович Широков | Method for preventive control of ship electric power system |
RU2758453C1 (en) * | 2021-02-02 | 2021-10-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | Method for preventive control of the ship's electric power system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2801395C1 (en) * | 2023-05-16 | 2023-08-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" | Device for preventive control of ship electric power system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2653361C1 (en) | Method of automatic discharge of the electric power system with parallely operating generator units | |
US3778634A (en) | Power supply with battery backup | |
US20180034316A1 (en) | Device for commanding/controlling a source changeover switch | |
Rose et al. | Fault isolation and reconfiguration in a three-zone system | |
WO2015028621A1 (en) | Power plant protection | |
RU2785561C1 (en) | Method for preventive control of autonomous electric power system | |
CN203813699U (en) | Motor restart controller for contactor | |
RU2739364C1 (en) | Method for preventive control of ship electric power system | |
RU2681522C1 (en) | Method of protection of the ship electric power system | |
RU2450404C1 (en) | Power loss protection device | |
RU2801395C1 (en) | Device for preventive control of ship electric power system | |
RU2702730C1 (en) | Method for automatic unloading of parallel operating generators | |
RU2773503C1 (en) | Device for preventive control of autonomous electric power system | |
RU2736880C1 (en) | Method for preventive unloading of independent electric power system | |
RU2731756C1 (en) | Method for preventive control of generator unit switching off | |
RU2681940C1 (en) | Method of protection of the ship electric power system | |
RU2802913C1 (en) | Method for preventive control of ship electric power system | |
CN109412256B (en) | Standby power supply switching method and device | |
RU2784000C1 (en) | Apparatus for preventive control of the electric power system of a ship | |
RU2758453C1 (en) | Method for preventive control of the ship's electric power system | |
RU2666792C1 (en) | Method and device for protection of the network of the autonomous power plant | |
RU2816507C1 (en) | Method for protection of ship electric power system against overload | |
RU2742817C1 (en) | Device for preventive control of generator unit switching off | |
RU2653706C1 (en) | Method for protecting mains of stand-alone power plant | |
Sidhu Tarlochan et al. | A Modern Automatic Bus Transfer Scheme |