RU4638U1

RU4638U1 - ELECTRICAL SYSTEM MODEL

Info

Publication number: RU4638U1
Application number: RU96106805/20U
Authority: RU
Inventors: Ю.П. Галишников; П.Н. Сенигов
Original assignee: Челябинский государственный технический университет
Priority date: 1996-04-04
Filing date: 1996-04-04
Publication date: 1997-07-16

Abstract

1. Модель электрической системы, включающая физические аналоги силовых элементов, например синхронный генератор с приводным двигателем, трансформаторы, линию электропередачи, нагрузки и элементы ручного управления, например систему управления возбуждением синхронного генератора и/или устройство управления процессом синхронизации генератора с электрической сетью, связанные общностью протекающих в ней процессов, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит программируемый контроллер и по крайней мере один датчик параметра режима модели, выход которого выполнен с возможностью соединения с входом контроллера, при этом по крайней мере один элемент управления выполнен с возможностью передачи функции формирования управляющего воздействия контроллеру, имеет выход и/или вход для соединения соответственно с входом и/или выходом контроллера и переключатель с ручного режима управления на режим управления от контроллера.2. Модель по п.1, отличающаяся тем, что контроллер выполнен с возможностью его свободного программирования и диагностирования с помощью электронной вычислительной машины.1. Model of an electrical system, including physical analogues of power elements, for example, a synchronous generator with a drive motor, transformers, power line, loads and manual controls, for example, a synchronization generator excitation control system and / or a generator synchronization process control device with an electric network processes occurring in it, characterized in that it further comprises a programmable controller and at least one mode parameter sensor model, the output of which is configured to connect to the input of the controller, while at least one control element is configured to transmit the function of generating a control action to the controller, has an output and / or input for connecting to the input and / or output of the controller, respectively, and a manual switch control mode to control mode from the controller. 2. The model according to claim 1, characterized in that the controller is configured to freely program and diagnose it using an electronic computer.

Description

МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫELECTRICAL SYSTEM MODEL

Полезная модель относится к системам питания электрических сетей и распределения электрической энергии, преимущественно переменным током, и может быть использована в высших и средних специальных учебных заведениях приобученииспециальностямThe utility model relates to power supply systems of electric networks and distribution of electric energy, mainly alternating current, and can be used in higher and secondary specialized educational institutions for the acquisition of specialties

электроэнергетического профиля.electric power profile.

Известна модель электрической системы (1), включающая физические аналоги силовых элементов, например, синхронный генератор с приводным двигателем, трансформаторы, линию электропередачи, нагрузки, и элементы управления, например, систему управления возбуждением синхронного генератора и/или устройство управления процессом синхронизации генератора с электрической сетью, связанные общностью протекающих в ней процессов. При этом элементы управления выполнены с возможностью ручного, посредством реостата, и автоматического, посредством релейных схем, формирования задающих и управляющих воздействий. Однако примененные в модели средства ручного и автоматического управления по техническому уровню отстают от средств, применяемых и перспективных для применения в реальной электрической системе. Поэтому ее функциональные и, следовательно, дидактические возможности ограничены и позволяют использовать ее при изучении лишь основ работы реальной электрической системы. Кроме того, модель (1) имеет жесткую структуру связей элементов и поэтому позволяет осуществлять ограниченное число конкретных законов управления ею. Моделирование же других законов управления в рамках концепции модели требует изменения ее аппаратной части, то есть ее усложнения, что ухудшает ее дидактические качества. В то же время при изучении работы электрической системы сA known model of the electrical system (1), including physical analogues of power elements, for example, a synchronous generator with a drive motor, transformers, power line, loads, and control elements, for example, a control system for the excitation of a synchronous generator and / or a device for controlling the process of synchronizing the generator with electric network connected by a community of processes occurring in it. At the same time, the controls are made with the possibility of manual, by means of a rheostat, and automatic, by means of relay circuits, the formation of the master and control actions. However, the means of manual and automatic control used in the model at the technical level lag behind the means used and promising for use in a real electrical system. Therefore, its functional and, therefore, didactic possibilities are limited and allow using it in studying only the basics of the operation of a real electrical system. In addition, model (1) has a rigid structure of relations of elements and therefore allows for the implementation of a limited number of specific laws for controlling it. Simulation of other control laws within the framework of the concept of the model requires a change in its hardware, that is, its complexity, which worsens its didactic qualities. At the same time, when studying the operation of an electrical system with

MKH6H02J3/00 MKH6H02J3 / 00

различной степенью глубины необходима модель, позволяющая реализовывать многочисленные варианты законов управления ею, но без изменения аппаратной части модели. Такими возможностями известная модель не обладает.With varying degrees of depth, a model is needed that allows you to implement numerous versions of the laws for controlling it, but without changing the hardware of the model. The well-known model does not have such capabilities.

Целью полезной модели является расширение функциональных и дидактических возможностей путем осуществления значительного числа вариантов законов управления электрической системой, а также возможность осуществления различных законов управления моделью электрической системы без изменения аппаратной части последней.The purpose of the utility model is to expand the functional and didactic capabilities by implementing a significant number of variants of the laws of control of the electric system, as well as the ability to implement various laws of controlling the model of the electric system without changing the hardware of the latter.

Поставленная цель достигается тем, что в модель электрической системы, включающей физические аналоги силовых элементов, например, синхронный генератор с приводным двигателем, трансформаторы, линию электропередачи, нагрузки, и элементы ручного управления, например, систему управления возбуждением синхронного генератора и/или устройство управления процессом синхронизации генератора с электрической сетью, связанные общностью протекающих в ней процессов, дополнительно включены программируемый контроллер и по крайней мере один датчик параметра режима модели, выход которого выполнен с возможностью соединения с входом контроллера, при этом по крайней мере один элемент управления выполнен с возможностью передачи функции формирования управляющего воздействия контроллеру: имеет выход и/или вход для соединения соответственно с входом и/или выходом контроллера и переключатель с ручного режима управления на режим управления от контроллера.This goal is achieved by the fact that in the model of an electrical system that includes physical analogs of power elements, for example, a synchronous generator with a drive motor, transformers, power line, loads, and manual controls, for example, a synchronization generator excitation control system and / or a process control device synchronization of the generator with the electric network, connected by a commonality of processes occurring in it, an additional programmable controller and at least one sensor the parameter of the model mode, the output of which is configured to connect to the input of the controller, while at least one control element is configured to transmit a function of generating a control action to the controller: has an output and / or input for connecting to the input and / or output of the controller, and a switch from manual control mode to control mode from the controller.

Кроме того, контроллер выполнен с возможностью его свободного программирования и диагностирования с помощью электронной вычислительной машины (ЭВМ).In addition, the controller is made with the possibility of its free programming and diagnosis using an electronic computer (computer).

Схема содержит физические аналоги силовых элементов: трехфазный синхронный генератор 1 с приводным двигателем 2, трансформатор 3, линию электропередачи 4; и элементы управления: систему управления 5 возбуждением генератора 1, датчик 6 напряжения на выходе генератора 1, свободно программируемый аналого-цифровой контроллер 7 и персональную ЭВМ 8. В свою очередь, система управления 5 содержит систему возбуждения 9 генератора 1 с управляющим входом, устройство 10 для ручного задания управляющего воздействия и электрический переключатель 11 с нормально замкнутым и нормально разомкнутым контактами. При этом выход устройства 10 через нормально замкнутый контакт переключателя 11 подключен к управляющему входу системы возбуждения 9, аналоговые вход и выход контроллера 7 соединены соответственно через датчик 6 с выходом генератора 1 и через нормально разомкнутый контакт переключателя И с управляющим входом системы возбуждения 9. Посредствоминтерфейса12 обеспечена возможностьThe circuit contains physical analogues of power elements: a three-phase synchronous generator 1 with a drive motor 2, a transformer 3, a power line 4; and controls: a control system 5 of the excitation of the generator 1, a voltage sensor 6 at the output of the generator 1, a freely programmable analog-to-digital controller 7 and a personal computer 8. In turn, the control system 5 includes a drive system 9 of the generator 1 with a control input, device 10 for manually setting the control action and the electric switch 11 with normally closed and normally open contacts. In this case, the output of the device 10 through the normally closed contact of the switch 11 is connected to the control input of the excitation system 9, the analog input and output of the controller 7 are connected respectively through the sensor 6 to the output of the generator 1 and through the normally open contact of the switch And to the control input of the excitation system 9. Through interface 12 is provided possibility

программирования и диагностирования контроллера 7 с помощью ЭВМ 8. Генератор 1 через трансформатор 3 и линию 4 подключен к шинам приемной системы 13 и работает с ней параллельно.programming and diagnosing the controller 7 using the computer 8. The generator 1 through the transformer 3 and line 4 is connected to the buses of the receiving system 13 and works with it in parallel.

Схема, например, при моделировании законов регулирования возбуждения генератора 1 работает следующим образом.The scheme, for example, when modeling the laws of regulation of the excitation of the generator 1 operates as follows.

Сигнал управления с выхода устройства 10 через нормально замкнутый контакт переключателя 11 поступает на управляющий вход системы возбуждения 9 и определяет ток возбуждения генератора 1, а следовательно и напряжение на его выходе. Меняя вручную величину этого сигнала, можно менять режим модели электрической системы, но нельзя, например, поддерживать неизменным напряжение на выходе генератора 1 при изменении его нагрузки. В то же время поддержание напряжения на выходе генератора является непременным условием работы реальной электрической системы. Для обеспечения выполнения этогоThe control signal from the output of the device 10 through a normally closed contact of the switch 11 is supplied to the control input of the excitation system 9 and determines the excitation current of the generator 1, and therefore the voltage at its output. By manually changing the magnitude of this signal, it is possible to change the model mode of the electrical system, but it is impossible, for example, to maintain the voltage at the output of the generator 1 unchanged when its load changes. At the same time, maintaining the voltage at the generator output is a prerequisite for the operation of a real electrical system. To enforce this

условия в модели с помощью ЭВМ 8 через интерфейс 12 контроллер 7 программируется на возможность формирования на его аналоговом выходе сигнала управления, поддерживающего равенство напряжения на выходе генератора 1, поступающего через датчик 6 и аналоговый вход контроллера 7, и напряжения уставки. Таким образом, моделируется автоматический регулятор возбуждения генератора 1 пропорционального действия. Изменяют положение переключателя 11. В результате сигнал управления с аналогового выхода контроллера 7 через замкнутый нормально разомкнутый контакт переключателя 11 поступает на управляющий вход системы возбуждения 9. Контроллер 7 обрабатывает поступающую в него информацию в соответствии с программой и на его аналоговом выходе появляется сигнал управления, обеспечивающий в конечном счете равное уставке напряжение на выходе генератора 1, практически не зависящее от нагрузки последнего.conditions in the model using a computer 8 through the interface 12, the controller 7 is programmed to the possibility of forming on its analog output a control signal that maintains the equality of the voltage at the output of the generator 1, coming through the sensor 6 and the analog input of the controller 7, and the set voltage. Thus, the automatic excitation controller of the proportional-action generator 1 is modeled. Change the position of the switch 11. As a result, the control signal from the analog output of the controller 7 through the closed normally open contact of the switch 11 is fed to the control input of the excitation system 9. The controller 7 processes the information received in it in accordance with the program and a control signal appears on its analog output, providing ultimately equal to the setpoint, the voltage at the output of the generator 1, which is practically independent of the load of the latter.

Таким образом, расширены функциональные возможности модели, так как осуществлена возможность моделирования, кроме ручной разомкнутой системы регулирования возбуждения генератора 1, еще и более близкой к реальной автоматической замкнутой системы регулирования пропорционального действия. Если необходимо смоделировать другую, более близкую к реальной систему автоматического регулирования возбуждения генератора 1 сильного действия (регулирование осуществляется не только по отклонению напряжения генератора 1 от уставки, но и по скорости изменения этого напряжения),тоосуществляетсяэтопростымThus, the model’s functionality has been expanded, since it has been possible to simulate, in addition to a manual open-loop excitation control system of generator 1, also closer to a real automatic closed-loop proportional-action control system. If it is necessary to simulate another, closer to the real system of automatic regulation of the excitation of the generator 1 strong action (regulation is carried out not only by the deviation of the voltage of the generator 1 from the setpoint, but also by the rate of change of this voltage), then this is simple

перепрограммированием контроллера 7 с помощью ЭВМ 8 без изменения аппаратной части модели.reprogramming the controller 7 using the computer 8 without changing the hardware of the model.

Модель электрической системы может найти применение в высших и средних специальных учебных заведениях при обучении специальностям электроэнергетического профиля, а также в ходе решения научно-технических задач электроэнергетики.The model of the electrical system can find application in higher and secondary specialized educational institutions when teaching specialties in the electric power industry, as well as in solving scientific and technical problems of the electric power industry.

Claims

1. Model of an electrical system, including physical analogues of power elements, for example, a synchronous generator with a drive motor, transformers, power line, loads and manual controls, for example, a synchronization generator excitation control system and / or a generator synchronization process control device with an electric network processes occurring in it, characterized in that it further comprises a programmable controller and at least one mode parameter sensor model, the output of which is configured to connect to the input of the controller, while at least one control element is configured to transmit the function of generating a control action to the controller, has an output and / or input for connecting to the input and / or output of the controller, respectively, and a manual switch control mode to control mode from the controller.

2. The model according to claim 1, characterized in that the controller is configured to freely program and diagnose it using an electronic computer.