Спосіб автоматичного управління системного гарантованого живлення

Реферат: Спосіб автоматичного управління системою гарантованого живлення полягає у тому, що вводять операції підключення обмотки керування керованого трансформатора фазового компарування автоматичного регулятора збудження синхронної електричної машини до вимірювача реактивного навантаження системи у випадку роботи цієї електричної машини в режимі двигуна і перемикання обмотки керування трансформатора фазового компарування до коректора напруги автоматичного регулятора збудження в генераторному режимі роботи синхронної електричної машини. UA 111325 U (12) UA 111325 U UA 111325 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонована корисна модель належить до галузі електроенергетики і може бути використана в системах гарантованого живлення. Відомий спосіб автоматичного управління системою гарантованого живлення [1], який полягає у визначенні режиму роботи синхронної електричної машини і при її переході в генераторний режим, здійсненні вимикання вимикача мережного вводу, вмикання роз'єднувальної муфти та пуску приводного двигуна. Недоліком відомого способу є те, що в перехідних режимах роботи системи гарантованого живлення, а саме: в режимах переходу живлення споживачів електричної енергії від державної електричної мережі до власного джерела, якість вироблюваної електричної енергії за такими показниками як відхилення частоти та відхилення напруги не задовольняє вимог споживачів, оскільки енергетичні характеристики системи по частоті вироблюваної напруги обмежуються запасом кінетичної енергії інерційного накопичувача енергії. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип, є "Спосіб автоматичного управління системою гарантованого живлення" [2], який полягає у тому, що визначають режим роботи синхронної електричної машини і, при роботі синхронної електричної машини в режимі двигуна, вимірюють величину активного навантаження системи і частоту вироблюваного струму та при збільшенні активного навантаження або, якщо значення частоти менше значення уставки, зменшують струм збудження кола індуктора машини постійного струму, переводячи її якірні кола на живлення від ємнісного накопичувача енергії. При зменшенні активного навантаження або при незмінному активному навантаженні та значенні частоти, що більше або дорівнює значенню уставки, збільшують струм збудження кола індуктора машини постійного струму, переводячи її на заряд ємнісного накопичувача енергії. При переході синхронної електричної машини в генераторний режим роботи здійснюють вимикання вимикача мережного вводу, вмикання роз'єднувальної муфти та пуск привідного двигуна, під час пуску якого та переводу живлення використовується кінетична енергія, накопичена роторами електричних машин, та електрична енергія ємнісного накопичувача енергії, при цьому вимірюють активне навантаження системи і змінюють подачу палива в привідний двигун та змінюють струм збудження кола індуктора машини постійного струму пропорційно зміні активного навантаження та зміні частоти вироблюваного струму. Недоліком способу-прототипу є низька якість електричної енергії в динамічних режимах роботи системи за таким показником як відхилення напруги. Відхилення напруги має місце тому, що регулятор збудження синхронної електричної машини налаштований на підтримку потрібних значень напруги на шинах мережного вводу і не готовий до прийому реактивного навантаження системи електропостачання. В основу корисної моделі поставлена задача створити спосіб автоматичного управління системою гарантованого живлення, який дозволить підвищити якість напруги в перехідних режимах роботи системи гарантованого живлення шляхом підтримання напруги збудження синхронної електричної машини при живленні навантаження від мережного вводу в залежності від величини реактивного навантаження системи, забезпечити підготовку роторних кіл синхронної електричної машини до можливого переходу в генераторний режим роботи, що унеможливить погіршення якості напруги при зміні режиму роботи системи гарантованого живлення. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що додатково вимірюють величину реактивного навантаження системи і в режимі двигуна синхронної електричної машини вимикають коректор напруги автоматичного регулятора збудження і підключають обмотку керування трансформатора фазового компаундування до вимірювача реактивного струму навантаження та змінюють величину напруги збудження синхронної електричної машини пропорційно величині реактивного навантаження, а при переході синхронної електричної машини в генераторний режим роботи вимикають обмотку керування трансформатора фазового компаундування від вимірювача реактивного струму і вмикають її до коректора напруги автоматичного регулятора збудження. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у забезпеченні в перехідних режимах роботи системи гарантованого живлення потрібної якості електричної енергії за таким показником як відхилення напруги та підвищення якості напруги, що дозволяє уникнути втрат, пов'язаних з низькою якістю напруги живлячої мережі, унеможливлює появу кидків або провалів напруги на шинах гарантованого живлення й забезпечує підтримання якості вироблюваної електричної енергії по такому показнику як відхилення напруги. На кресленні наведена схема пристрою для реалізації способу. 1 UA 111325 U 5 10 15 Суть запропонованого способу автоматичного управління системою гарантованого живлення полягає у наступному. У випадку, коли напруга в системі гарантованого живлення отримується від зовнішньої електричної мережі 1, синхронна електрична машина 5 працює в режимі двигуна, отримуючи живлення через захисний вимикач 4, і приводить в рух ротор машини постійного струму 6, яка працює в режимі генератора. Якірні кола машини постійного струму 6 приєднані до ємнісного накопичувача енергії 17. Роз'єднувальна муфта 7 відключена й привідний двигун 8 не працює. Вимірювач частоти 9, вимірювач активного навантаження 11 та вимірювач реактивного навантаження 26 вимірюють частоту змінного струму, активне та реактивне навантаження шин гарантованого живлення 3. У випадку, коли значення частоти менше значення уставки задатчика частоти 31 або коли активне навантаження зростає, логічний блок 10 формує по своєму першому виходу, приєднаному до входу регулятора збудження 12 електричної машини постійного струму 6, команду на зменшення струму збудження, який протікає по обмотках збудження 13 електричної машини постійного струму 6. Це призводить до зменшення намагнічувальної сили: F  Iзб wзб, (1) де Iзб - струм збудження; w зб - кількість витків обмотки збудження. 20 25 30 35 40 45 50 55 Відповідно зменшується магнітний потік Ф і електрорушійна сила: E  CEФ , (2) де  - кутова частота обертання; CE - конструктивний коефіцієнт. При цьому величина електрорушійної сили E якірної обмотки машини постійного струму 6 стає меншою у порівнянні з величиною напруги U на ємнісному накопичувачі енергії 17, який через розрядний діод 20 починає розряджатися, переводячи тим самим електричну машину постійного струму 6 в режим двигуна і забезпечуючи збільшення частоти обертання або збільшення активної потужності, яка надходить від синхронної електричної машини 5. У випадку, коли значення частоти змінного струму більше або дорівнює значенню уставки задатчика частоти 31, або тоді, коли активне навантаження лишається незмінним чи зменшується, логічний блок 10 формує через регулятор збудження 12 електричної машини постійного струму 6 команду на збільшення струму збудження. При цьому електрорушійна сила E якірної обмотки машини постійного струму 6 стає більше напруги U на ємнісному накопичувачі енергії 17, закривається діод 20, відкривається діод 18 і починається заряд ємнісного накопичувача енергії 17 через зарядний опір 19. У випадку, коли напруга в системі гарантованого живлення отримується від зовнішньої мережі 1 і синхронна електрична машина 5 працює в режимі двигуна, сигнал на виході виявляча 14 режимів роботи синхронної електричної машини 5 відсутній, завдяки чому перший електронний ключ 28 розімкнений і коректор напруги 27 відключений від обмотки керування 25 керованого трансформатора фазового компаундування 23. В цьому режимі роботи до обмотки керування 25 підключений вимірювач реактивного навантаження 26, оскільки другий електронний ключ 29 замкнений у зв'язку з тим, що на його керованому вході є сигнал з виходу схеми заборони 30, на вхід якої не подається сигнал з виходу виявляча 14 режимів роботи синхронної електричної машини 5. Тим самим обмотка керування 25, отримуючи живлення від вимірювача реактивного навантаження 26, забезпечує через вторинну обмотку 24 керованого трансформатора фазового компаундування 23 та випрямляч 22 зміну струму в обмотці збудження 21 синхронної електричної машини 5 в залежності від величини реактивного навантаження системи електропостачання. Таким чином, кола збудження синхронної електричної машини 5 є заздалегідь підготовленими до можливого переходу синхронної електричної машини 5 в генераторний режим роботи, в зв'язку з чим процес переходу живлення системи електропостачання від зовнішньої мережі 1 до синхронної електричної машини 5 не супроводжується провалом та кидками напруги на шинах гарантованого живлення 3. У випадку, коли синхронна електрична машина 5 переходить в генераторний режим роботи, з'являється сигнал на виході виявляча 14 режимів роботи синхронної електричної машини 5. Цей сигнал забезпечує вмикання реле пуску 15 приводного двигуна 8 та регулятора частоти обертання 16. Приводний двигун 8 запускається шляхом вмикання роз'єднувальної муфти 7 і виводиться на синхронну частоту обертання, використовуючи для цього кінетичну енергію, яка запасена роторами синхронної електричної машини 5 та машини постійного струму 6. Подальше керування роботою приводного двигуна 8 здійснюється шляхом зміни подачі палива 2 UA 111325 U 5 10 15 20 за допомогою регулятора частоти обертання 16. Команда на зміну подачі палива надходить з другого виходу логічного блока 10, який визначає зміни частоти та активного навантаження. Крім того, в генераторному режимі роботи синхронної електричної машини 5 здійснюється регулювання струму обмотки збудження 13 електричної машини постійного струму 6 відповідно до зміни активного навантаження та зміни частоти вироблюваного струму так само, як це здійснювалося, коли синхронна електрична машина 5 працювала в режимі двигуна. Поява сигналу з виходу виявляча 14 режимів роботи синхронної електричної машини 5 забезпечує перемикання обмотки керування 25 керованого трансформатора фазового компаундування 23, оскільки вмикається перший електронний ключ 28, який приєднує обмотку керування 25 до коректора напруги 27 синхронної електричної машини 5, та вимикається другий електронний ключ 29, який від'єднує обмотку керування 25 від вимірювача реактивного навантаження 26. В генераторному режимі роботи синхронної електричної машини 5 тиристорний комутатор 2 вимикається, що виключає можливість живлення кіл зовнішньої мережі 1, що особливо важливо у випадку можливих коротких замикань в цих колах. Джерела інформації: 1. АС СССР №1348949, Способ автоматического управления системой гарантированого питания. / А.С. Виксман, Н.И. Григоров, Б.Т. Кононов, Г.Х. Левин, А.В. Орлов; заявл. 18.12.1985, опубл. 30.10.1987, бюл. № 40. 2. Патент РФ № 2097899, Способ автоматического управления системой гарантированого питания. / А.С. Виксман, В.А. Радченко, Г.Х. Левин, С.С. Егоров, Б.Т. Кононов, А.В. Планкин; заявл. 27.06.1996, опубл. 27.11.1997, бюл. № 33. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 40 45 Спосіб автоматичного управління системою гарантованого живлення, який полягає у тому, що визначають режим роботи синхронної електричної машини і, при роботі синхронної електричної машини в режимі двигуна, вимірюють величину активного навантаження системи і частоту вироблюваного струму та при збільшенні активного навантаження або, якщо значення частоти менше значення уставки, зменшують струм збудження кола індуктора машини постійного струму, переводячи її якірні кола на живлення від ємнісного накопичувача енергії, при зменшенні активного навантаження або при незмінному активному навантаженні та значенні частоти, що більше або дорівнює значенню уставки, збільшують струм збудження кола індуктора машини постійного струму, переводячи її на заряд ємнісного накопичувача енергії, при переході синхронної електричної машини в генераторний режим роботи здійснюють вимикання вимикача мережного вводу, вмикання роз'єднувальної муфти та пуск привідного двигуна, під час пуску якого та переводу живлення використовується кінетична енергія, накопичена роторами електричних машин, та електрична енергія ємнісного накопичувача енергії, при цьому вимірюють активне навантаження системи і змінюють подачу палива в привідний двигун та змінюють струм збудження кола індуктора машини постійного струму пропорційно зміні активного навантаження та зміні частоти вироблюваного струму, який відрізняється тим, що вимірюють величину реактивного навантаження системи і в режимі двигуна синхронної електричної машини вимикають коректор напруги автоматичного регулятора збудження і підключають обмотку керування трансформатора фазового компаундування до вимірювача реактивного струму навантаження та змінюють величину напруги збудження синхронної електричної машини пропорційно величині реактивного навантаження, а при переході синхронної електричної машини в генераторний режим роботи перемикають обмотку керування керованого трансформатора фазового компаундування від вимірювача реактивного струму навантаження і вмикають її до коректора напруги автоматичного регулятора збудження синхронної машини. 3 UA 111325 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4