CC BY
9УДК 621.316.72.004
Г.И. Коробко, к.т.н., доцент ФБОУВПО «ВГАВТ»
С.В. Попов, к. т.н., доцент ФБОУ ВПО «ВГАВТ»
603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5А.
А.В. Бишлетов, ведущий специалист ООО ИК «Электролэнд»,
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫБОРА ВЕДУЩЕГО ГЕНЕРАТОРА ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЕ ГЕНЕРАТОРНЫХ АГРЕГАТОВ
Рассмотрены вопросы разработки алгоритма автоматического выбора генератора при параллельной работе генераторных агрегатов автономной электростанции. Предложены схемные решения, позволившие практически реализовать разработанный алгоритм на действующей электростанции.
При автоматическом распределении активных и реактивных нагрузок между параллельно работающими генераторами применяют метод ведущего генератора [1]. В этом случае его нагрузка является задающей для загрузки других, работающих в параллель генераторов. В системах распределения нагрузок, построенных на базе микроконтроллеров, эта задача решается программным способом, а приоритеты для генераторов может назначить оператор. В аналоговых системах возбуждения и распределения мощности, когда число одновременно работающих агрегатов может быть любым, жестко определить ведущий генератор не представляется возможным. Кроме того, любой из генераторов может быть выведен в ремонт, и если он был ведущим, то его функции должны быть переданы другому генератору.
Для реализации такого алгоритма работы предлагается условно присвоить генераторам номера от 1 до последнего и ведущим считать работающий генератор с наименьшим номером. Если генератор с наименьшим на данный момент номером, т.е. ведущий, отключается, то его функции автоматически передаются оставшемуся в работе генератору с наименьшим номером.
Схема, реализующая данный алгоритм, представлена на рис. 1. Как видно из рисунка включение любого первого генератора (замыкание генераторного автомата QF) за счет переключения контактов К, делает сигналы его активного и реактивного токов ведущими. Поскольку распределять нагрузки при одном работающем генераторе не требуется, то на собственный вход регуляторов активной и реактивной мощностей генератора придут нулевые задающие воздействия (Д/ш=0, AIpi=0).
При подключении к работающему генератору ещё одного, срабатывает его генераторный автомат и меняется состояние контактов на схеме. Если подключился генератор с большим номером, ведущим остаётся работавший до этого генератор, и его параметры по активному и реактивному току остаются задающими. Если же произошло включение генератора с меньшим номером, то задающими активный и реактивный токи становятся сигналы нового генератора.
Очевидно, что при использовании такого алгоритма выбора ведущего генератора и автоматического режима распределения нагрузок используется дополнительно режим ручного распределения. Последний необходим для правильного вывода генератора из работы, т.е. отключения генераторного автомата при сниженном токе (особенно реактивном). В этом случае возникают некоторые неудобства связанные с выводом из работы ведущего на данный момент генератора. Даже при переводе в ручной режим распределения нагрузок, ведущий генератор не удаётся разгрузить, если
Г.И. Коробко, С.В. Попов, А. В. Бишлетов
Система автоматического выбора ведущего генератора при параллельной работе
остальные работают в режиме автоматического распределения [2]. Следовательно, для вывода из работы ведущего генератора необходимо его функции принудительно отдавать работающему на данный момент генератору с наименьшим (после ведущего) номером за счет ручного воздействия на систему автоматического распределения со стороны оператора.
Рис. 1. Блок схема выбора ведущего генератора
Для разгрузки ведущего генератора перед его отключением в ручную, используется дополнительная кнопка ББРг, разрывающая, при ее нажатии, цепь питания реле Кг. После обесточивания последнего, функция ведущего генератора передаются другому, а отключаемый генератор переводится в режим ручного распределения нагрузки и разгружается. Затем нажимается и удерживается кнопка ББр1 «стоп» - происходит отключение генераторного автомата. Блок-контакт генераторного автомата QFi разрывает цепь питания реле К, после чего кнопка «стоп» отпускается.
Описанный ручной режим необходим для «правильного» отключения генераторного агрегата в штатных режимах. В аварийных режимах отключение генераторного автомата можно произвести и не разгружая генератор нажатием кнопки «стоп».
При штатных выводах из работы ведущего, а также любого из работающих на данный момент, генераторов может использоваться система автоматической разгрузки и отключения. Разработанная схема такой системы представлена на рис. 2. Она состоит из блока остановки двигателя БО и двух пороговых элементов или ноль органов - НОрг и НОа, контролирующих наличие или отсутствие реактивного и активного токов работающего генератора. Блок БО содержит элемент «И» выполняющий
функцию логического умножения сигналов с выхода ноль-органов, и включающего светодиод оптической развязки - ГД-.3, который управляет работой фототранзистора УТп. Кроме этого в БО входит кнопка ББАРг «стоп», реле состояния генераторного автомата К, реле автоматической разгрузки и остановки КАРг.
Рис. 2. Блок схема автоматического выбора, разгрузки и отключения генератора
Работа системы осуществляется следующим образом. В исходном состоянии (при работающем генератором агрегате) блок-контакт автоматического выключателя QFi замкнут и реле К находится во включенном состоянии. Нажатием кнопки ББАРг задается режим автоматической разгрузки и отключения генератора. При этом срабатывает реле КАРг и его нормально разомкнутый контакт шунтирует кнопку ББАР, а нормально замкнутый разрывает цепь питания реле Кг. Последнее, отключается и функции ведущего генератора, если он был на данный момент таковым, передаются другому генератору. Одновременно переключающие контакты реле отключают входы сравнивающих элементов СУрг и СУа от задающего сигнала ведущего генератора по реактивному и активному току соответственно, шунтируя их на землю (что соответствует нулевому заданию по активному и реактивному току). При этом начинается разгрузка генератора по активной и реактивной мощности и когда нагрузка снизится практически до нуля, ноль-органы НОрг и НОаг сформируют на своих выходах сигналы высокого уровня. Тогда элемент «И» включает светодиод КД. 3, который открывает транзистор УТгЛ и напряжение +24В будет подано в цепь канала отключения генератора. Генераторный автомат отключается и своим дополнительным контактом QFi разрывает цепь питания реле КАР и схема возвращается в исходное состояние.
Система автоматического выбора ведущего генератора была испытана и введена в эксплуатацию на автономной электростанции, состоящей из шести газогенераторных агрегатов мощностью 200 кВт каждый. Первоначально использовались генераторы и газо-поршневые двигатели со статическими характеристиками по реактивной и активной мощности соответственно. При этом напряжение и частота в системе при изменении нагрузки поддерживались с отклонением, определяемым статизмом внешних
Г. И. Коробко, С. В. Попов, А. В. Бишлетов
Система автоматического выбора ведущего генератора при параллельной работе ...
характеристик генераторов и газо-поршневых двигателей ±3-5%. Дополнив данную систему устройством отключения статизма у ведущего генератора и его двигателя, была получена астатическая система распределения нагрузок в которой заданные величины напряжения и частоты вырабатываемой электроэнергии поддерживались на неизменном уровне во всем диапазоне изменения нагрузки.
Список литературы
[1] Коробко Г.И., Попов С.В., Бишлетов А.В. Разработка и исследование параллельной работы генераторов автономной электростанции: Международный научно-промышленный форум «Великие реки - 2008». Труды конгресса. Н.Новгород: Нижегород. гос. архит.-строит. ун. -Н.Новгород: НГАСУ, 2009. - с. 304.
[2] Коробко Г.И., Попов С.В., Бишлетов А.В. Система автоматической загрузки генератора при работе параллельно с сетью: Труды НГТУ «Актуальные проблемы электроэнергетики». Юбилейный том, посвященный 100-летию со дня рождения В.И. Плескова. Том 70., НГТУ, Н.Новгород, 2008, с. 123-125.
LEADING GENERATOR AUTOMATIC CHOICE SYSTEM IN CASE OF GENERATOR UNITS PARALLEL WORK
G.I. Korobko, S. V. Popov, A. V. Bishletov
The article describes engineering questions of automatic generator choice algorithm, when generator units of autonomous power station work in parallel. Schematic decisions were introduced. It lets to use this algorithm in practice at acting electric power station.
УДК 317.629.12
Ю.С. Малышев, ст. преподаватель ФБОУВПО «ВГАВТ» В.Г. Сугаков, д.т.н, профессор ФБОУ ВПО «ВГАВТ» 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5А.
МЕТОД КОНСТРУКТИВНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ БЛИЗОСТИ КАК ИНСТРУМЕНТ СИНТЕЗА СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
Рассмотрены проблемы разработки систем автоматического управления судовыми электростанциями при расширении объема автоматически выполняемых функций традиционными методами и способ их решения путем применения метода конструктивно-функциональной близости.
Анализ систем автоматического управления (САУ) судовыми электрическими станциями (СЭС) эксплуатируемых судов показывает, что системы управления электростанциями выполняются на различной элементной базе, в том числе с использованием импортных программируемых контроллеров различных типов. Как правило, такие системы работают до первого отказа, который не может быть устранён судовым персоналом, тем более в случае отсутствия электротехнического персонала. Иногда, это связано с отсутствием принципиальных схем и программного кода контроллеров в документации импортных САУ. В таких условиях ужесточаются требования к обеспечению повышенной надежности и аппаратурной унификации САУ СЭС. Однако САУ СЭС эксплуатируемых судов не являются
