SU1026236A1 - Устройство дл автоматической синхронизации - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ, содержащее испол нительный блок, элемент задани  времени опережени , последовательно соединенные блок определени  длительности пер14ода биений, блок управлени , блок генерации и формировани  . импульсов, к первому выходу которого подключен первый вход первого реверсив ,ного счётчика импульсов, а к второму выходу - вход второго реверсивного счетчика импульсов, причем второй вход первого реверсивного счетчика импульсов подключен к выхбДу элемента задани  времени опережени , а выход - к второму входу блока управлени , отличающеес  тем, что, с целью увеличени  точности синхронизации при изменении взаимногоS скольжени  синхронизируемых напр жений , оно снабжено блоком получени  напр жени  биений, выход которого подключен к входу блока определени  длительности периода биений, и блоком контрол  разности синхронизируемых напр жений, выход которого подключен к первому входу исполнительного блока к второму входу которого подключен выход второго реверсивного счетчика импульсов.

Description

изобретение относитс  к автоматике энергосистем и может быть использовано дл  определени  оптимального момента времени включени  синхронных генераторов или энергосистем на параллельную работу с посто нным временем опережени  методом точной синхронизации . Известны устройства дл  автоматической синхронизации с посто нным вре менем опережени , содержащие блоки выделени  огибающей напр жени  биений и ее первой производной по времени 1 и 2 . Недостатком.этих устройств  вл етс  погрешность синхронизации при увеличении частоты скольжени . Известно устройство, реализующее способ автоматической синхронизации, в котором производитс  выделение огибающей напр жени  биений и ее первой производной, на основании анализа параметров которых и учета времени включении выключател  осуществл етс  синхронное включение генераторов или энергосистем на параллельную работу с посто нным временем опережени  t ЗЗ .. Недостатками устройства  вл ютс  больша  погрешность синхронизации, котора  тем больше, чем меньше скорость изменени  входных сигналов, т.е возрастает при приближении к моменту синхронизации, а также невозможность точной уставки времени опережени . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство автоматического прекращени  асинхронного хода в энергосистеме, основные блоки которого могут быть использованы fe устройстве дл  автоматической синхронизации дл  вы влени  моментов схождени  векторов напр жени . Устройство содержит исполнительный блок, элемент задани  времени one .режени , последовательно соединенные блок определени  длительности периода биений, блок управлени , блок гене рации и формировани  импульсов, к первому выходу которого подключен пер-, вый вход первого реверсивного счетчика импульсов, а к второму выходу вход второго реверсивного счетчика, импульсов. Второй вход первого реверсивного счетчика импульсов подключен к выходу элемента задани  времени опережени , а выход - к второму входу блока управлени  53. 1 3.62 Однако устройство обладает повышенной погрешностью вы влени  момента схождени  векторов напр жений, завис щей от скорости изменений (уменьшени ) величины скольжени , т.е. ускорени , при приближении к моменту синхронизации , так как момент синфазности синхронизируемых напр жений прогнозируетс  без учета изменени  величины их взаимного скольжени . Цель изобретени  - увеличение точности синхронизаии при изменении взаимного скольжени  синхронизируемых напр жений. Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  автоматической синхронизации , содержащее исполнительный блок, элемент задани  времени опережени , последовательно соединенные блок определени  длительности периода биений, блок управлени , блок генерации и формировани  импульсов, к первому выходу которого подключен первый вход первого реверсивного счетчика импульсов, а к второму выходу - вход второго реверсивного счетчика импульсов , причем второй вход первого реверсивного счетчика импульсов подключен к выходу элемента задани -времени опережени , а выход - к второму входу блока управлени , снабжено блоком по-, лучени  напр жени  биений, выход ко- торого подключен к входу блока определени  длительности периода биений, и блоком контрол  разности синхронизируемых напр жений, выход которого подключен к первому входу исполнительного блока, к второму входу которого подключен выход второго реверсивного счетчика импульсов. . На фиг.1 показаны крива  выпр мленного напр жени  биений U и последовательные этапы работы устройства; на фиг.2 представлена блок-схема устройства. На фиг.1 прин ты следующие обозначени : Тц., TV, последова- тельные значени  длительности периодов биений; йТ - разность длительностей двух смежных периодов биений; V врем  опережени ; f - одинарна  частота следовани  рабочих импульсов устройства; 1-3 - последовательные моменты максимумов напр жени  биений; - порог чувствительности устройства;. 5 - мрмент подачи команды на включение выключател  без учета изменени  скольжени ; 6 - истинный момент подачи команды на включение выключател ; 7 момент синхронизации (синфазности синхронизируемых напр жений) 8-15 последовательность работы во времени отдельных блоков устройства. На фиг.2 прин ты следующие обозначени  : и, и Uj - напр жени  одноименных фаз синхронизируемых напр жений; блок 16 получени  напр жений биений; блок 17 контрол  разности синхронизируемых напр жений; блок 18 определени  длительности периода биений; блок 19 управлени ; блок 20 генерации и формировани  импульсов; первый счетчик 21 импульсов; элемент 22 заДани  времени опережени ; второй счетчик 23 импульсов, исполнительный блок 2k, выключатель 25.

На фиг.1 показаны чередование максимумов напр жени  биений 1-3, взаимное расположение огибающей напр жений биений и порога чувствительности устройства С), моменты подачи команды на включание включател  без учета изменени  скольжени  (5) и с учетом изменени  скольжени  (6), момент синхронизации (7), а также последовательность (8-15) работы во времени блока генерации и формировани  импульсов и арифметического блока.

Напр жени  Ц. и Da одноименных фаз синхронизируемых напр жений поступают на входы блоков 16 и 17. Полученное напр жение биений с выхода блока 1-6 поступает на вход блока 18. Последний намина  с момента превышени  порога k чувствительности устройства, сравнивает смежные полуволны синусоид напр жени  биений и выдает сигнал отрицательной пол рности, если амплитуда предыдущей полуволны напр жени  биений меньше амплитуды последующей полуволны (подъем огибающей), и сигнал положительной пол рности - в противном случае (спад огибающей). Эти сигналы поступают в блок 19, который в моменты перемены пол рности входных сигналов(моменты максимумов огибающей ) запускает блок 20, генерирующий выходные сигналы (рабочие импульсы) с частотой следовани  f иЛи 2f .После выполнени  вычислений в первом реверсивном счетчике 21 импульсов, получающем задание времени опережени  от элемента 22, и во втором реверсивном счетчике 23 импульсов управл ющий сигнал поступает на вход исполнительного блока 2, который при наличии разрешающего сигнала от блока 17 (разрешающий сигнал выдаетс  в случае, если модуль разности амплитудных значений напр жений 1|, и U2. меньше заранее допустимой величины) подает команду на выключатель 25, включающий синхронные генераторы или энергосистемы на параллельную работу.

Счетчики импульсов представл ют собой электронные двоично-дес тичные (или двоичные) реверсивные счетчики. Каждый из счетчиков имеет два счетных входа дл  пр мого (+1) и обратного (-1) счета, два выхода пр мого (р+) и обратного (Р-) переноса, управл ющий вход, разрешающий параллельную запись (прием информации в счетчике ) , четыре входа параллельной записи и выходы четырех разр дов счетчика .

Из блока 20 генерации и формировани  импульсов в счетчики поступают импульсы по двум шинам дл  пр мого и обратного счета. Выход счетчика 21 соединен с .вторым входом блока управлени  двум  шинами, а второй вход этого счетчика св зан с элементом задани  времени опережени  четырьм  шинами.

Устройство работает следующим образом . В момент очередного максимума 1 по команде 8 из элемента 22 в первый счетчик 21 принимаетс  в дополнительном коде отрицательна - величина , набранна  цифровым способом в единицах 1/f. После приема информации (при приеме стара  запись в счетчике автоматически стираетс ,) в счетчик 21 из блока 20 поступают импульсы 9 с частотой следовани  f, заставл   счётчик работать в режиме сложени  до момента следующего максимума 2, к моменту которого в счетчике 21 окажетс  записанным в тех же единицах число (-2Т + Т., ) . В момент 2 в счетчик 21 снова принимаетс  величина -2 (со стиранием предыдущей записи), счетчик работает в режиме сложени  от импульсов 10 до момента 3, когда в счетчике окажетс  число (-2Г+ Т|;,,) и т. д. Эта последовательность операций продолжаетс  до тех пор, пока не выполнитс  условие

, т + 2z;

где Т., - длительность k-ro периода напр жени  биений; Т - заранее заданна  длительнос периода биений, определ ема . по выражению Т , r-f - Т2. где {f.-f.) - максимальна  разность частот (частота скольжени ) напр жений U и и при которой допустима синхронизаци ; врем  опережени . О выполнении вышеприведенного услови  сигнализирует в блок 11 управлени  сигнала переброса в единичное состо ние п-го разр да счетчика 21. , Имеетс  в виду сигнал, поступающий после сигнала пр мого переноса (пока зан на фиг.1 пунктиром) при переполнении счетчика. Значение п определ етс  как минимальное целое число, удовлетвор ющее условию, имеющему следующий вид дл  варианта двоичного счетчика „и--г 2 5 f где п - пор дковый номер двоичного разр да счетчика 21; f - частота следовани  рабочих импульсов. Величина Tg задаетс  простым соединением выхода п-го разр да счетчика 21 с входом блока управлени . Режим работы счетчика 23 иной. В момент максимума 1 производитс  сброс счетчика 23 (счетчик очищаетс  на его вход начинают поступать те же самые импульсы 9 с частотой следовани  f из блока 20, заставл ющие работать счетчик в режиме вычитани  до момента следующего максимума 2, к мо менту которого в счетчике 23 окажетс записанным в дополнительном коде отр цательное число (-TK-). В момент 2 счетчик начинает работать от импульсов 10 в режиме сложени  до момента максимума 3, в момент наступлени  ко торого содержимое счетчика 23 станет равным (-Т,+ Т) . Затем производит с  сброс счетчика, и далее цикл повт р етс , так что после каждого второг периода биений (на каждом нечетном максимуме, не счита  первого) в счет чике 23 будет записано число, равное :-- 1 где Т - длительность предыдущего периода биений; Т - длительность последующего периода биений; дТ - приращение длительности k-ro периода биений; К - число четное, не равное нулю (, , 6,,..). Принцип работы устройства основан на предположении, что при приближении К моменту синхронизации длительность периода биений увеличиваетс  линейно во времени, т.е. лТ положительное число и не зависит от номера К (отметим, что в этом случае частота скольжени , св занна  с периодом биений обратной зависимостью, будет нелинейной функцией времени). После поступлени  сигнала И режим сложени  счетчика 21 не прерываетс  и продолжаетс  до ближайшего максимума 3, после которого в счетчике записываетс  число (-2U + Тц.). При этом сигнал 11, если только он поступил в течение четного периода биений (четность периода определ етс  режимом работы счетчика 23, который в эти периоды работает в режиме сложени ), блокирует очередной прием величины -2V в счетчик 21 и сброс счетчика 23 так, что записанна  в них информаци  не стираетс . В противном случае (сигнал 11 прииюлс  на нечетный период ) блокировка производитс  на следующем периоде. В момент 3 блок 20 начинает формировать импульсы- 12 удвоенной частоты 2f, заставл ющие счетчик 21 работать в режиме вычитани  до полного его опорожнени  в момент 5 следующего периода Т,, когда содержимое счетчика 21 станет равным нулю. Этот процесс займет врем , равное ( -Сг), отсчитанное от момента 3. В момент 5 импульс обратного переноса счетчика 21 дает сигнал 13, по которому импульсы 1 удвоенной частоты 2f, вырабатываемые блоком 20, начинают поступать уже в счетчик 23, заставл   его работать в режиме вычитани  до ПОЛНО18Р опорожнени  в момент 6. Этот процесс, в свою очередь, займет врем  йТ/2, отсчитанное от момента 5. И наконец, импульс обратного переноса счетчика 23 в момент 6 дает сигнал 15 в исполнительный блок 2k, который при наличии разрешающего сигнала от блока 17 подает команду на включатель 25. Последний включает генераторы или энергосистемы на параллельную работу через врем  f в момент 7 совпадени  фаз синхронизируемых напр жении, так как имеет место равенство ( Jk.t;) + fl .-7r При необходимости (если быстрота синхронизации имеет существенное значение ) следует добавить в устройство третий счетчик импульсов, подсчитывающий разность периодов ЛТ на каждом нечетном периоде (работает в такой же последовательности, что и второй счетчик, но со сдвигом в один период ) , тогда можно осуществл ть синхронизацию на любом цикле, а не только на четном. Предлагаемое устройство дает хорошие результаты (в смысле точности син хронизации) при посто нном дТ. Но и при изг нении (увеличении) длительнос ти периода биений по нелинейному зако ну точность синхронизации оказываетс  выше, чем у устройства-прототипа. К достоинствам устройства следует отнести также возможность оперативной подстройки к любому типу выключател  с помощью цифрового набора времени его включени  (времени опережени ). Предложенное устройство легко реализуетс  с использованием интегральных микросхем. Технико-экономический эффект при использовании изобретени  достигаетс  путем более точного прогнозировани  момента включени  генераторов на параллельную работу при изменении величины скольжени  и уменьшени  вследствие этого толчков уравнительного тока и активной мощности на вал генератора , что повышает срок службы электроэнергетического оборудовани .

f2

/j

1

||||||||||

t I

(рие. i

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕС* КОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ, содержащее исполнительный блок, элемент задания времени опережения, последовательно соединенные блок определения длительности периода биений, блок управления, блок генерации и формирования . импульсов, к первому выходу которого подключен первый вход первого реверсивного счётчика импульсов, а к второму выходу - вход второго реверсивного счетчика импульсов, причем второй вход первого реверсивного счетчика · импульсов подключен к выходу элемента задания времени опережения, а выход - к второму входу блока' управления, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности синхронизации при изменении взаимного^ скольжения синхронизируемых напряжений, оно снабжено блоком получения напряжения биений, выход которого подключен к входу блока определения длительности периода биений, и блоком контроля разности синхронизируемых напряжений, выход которого подключен к первому входу исполнительного блока к второму входу которого подключен выход второго реверсивного счетчика импульсов.

   SU _п1.1026236 >

   1 1026236