Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ современных систем автоматизации судовых электростанций 10
1.1. Функциональный анализ процесса синхронизации судовых синхронных генераторов 10
1.1.1. Анализ способов включения синхронных генераторов на параллельную работу 11
1.1.2. Анализ способов подгонки частоты генераторных агрегатов (ГА) в процессе синхронизации 22
1.2. Автоматизация судовых систем на базе средств вычислительной техники 30
1.2.1. Общая характеристика системы ASA-S/DG 32
1.2.2. Включение генератора на параллельную работу 34
1.2.3. Распределение активной нагрузки и стабилизация частоты 45
2. Разработка концепций повышения качества функционирования систем точной синхронизации в условиях нелинейных искажений напряжения сети 52
2.1. Принципы построения синхронизатора на базе «разностного» изображающего вектора 53
2.2. Блок времени опережения на основе «разностного» вектора при нелинейных искажениях напряжения 62
2.3. Сравнительный анализ функциональных показателей качества синхронизаторов 84
3. Методы реализации процессов синхронизации 88
3.1. Структура системы сбора данных и управления 88
3.2. Программное обеспечение 90
3.3. Блок цифровой фильтрации 94
3.4. Аппаратная часть 125
Заключение 132
Список литературы 136
- Анализ способов включения синхронных генераторов на параллельную работу
- Включение генератора на параллельную работу
- Принципы построения синхронизатора на базе «разностного» изображающего вектора
- Блок цифровой фильтрации
Введение к работе
С начала процесса внедрения на кораблях сетей переменного тока обеспечение синхронизации генераторов стало одной из важнейших функциональных задач управления корабельными электроэнергетическими системами (ЭЭС), решаемых при их автоматизации. Синхронизация генераторов обеспечивает принцип непрерывности питания при переключениях в ЭЭС. В настоящий момент этот принцип, наряду с известными принципами гарантированного и бесперебойного питания [15, 32], является одним из основных принципов организации электроснабжения на кораблях.
Являясь одним из ключевых вопросов автоматизации и управления ЭЭС, вопрос развития методов синхронизации генераторов и их реализации в корабельных системах управления обрёл свою историю, начало которой восходит ещё к временам окончания Великой Отечественной войны [24]. На разных этапах этой истории становления вопроса, развитие проблемы, как научного направления и достигнутый фундаментальный уровень развития этого направления в целом определены работами таких российских учёных, как Веретенников Л.П., Вилесов Д.В., Воршевский А.В., Губанов Ю.А., Демченко О.П., Константинов В.Н., Токарев Л.Н. и др. [26, 27]. На современном этапе большой вклад внесён специалистами ФГУП НПО «Аврора» и СПбГМТУ, в частности Гальпериным В.Е., Матвеевым А.Г., Степаненко-вым П.Ф. и др. [10].
С самого начала создания нового мощного современного Военно-Морского Флота в нашей стране после Великой Отечественной войны внедрению этих принципов обоснованно уделялось повышенное внимание. Уже в период 1944 - 1954 г.г. в отрасли были завершены работы по разработке основ автоматического регулирования напряжения и частоты, синхронизации турбо- и дизель-генераторов при их включении на параллельную работу. В 50-х - начале 60-х г.г. прошлого века были проведены углублённые исследования динамики ЭЭС с применением натурного и математического моделирования, которые позволили уже на этой стадии создать адекватные модели поведения ЭЭС в процессе управления. На базе современных для тех лет ABM шестидесятого порядка с применением аппарата уравнений Горева Парка в осях d-q были воспроизведены описания электромагнитных и электромеханических процессов в ЭЭС с учётом процессов грубой и точной синхронизации генераторов, коротких замыканий в сети с последующей ресинхронизацией.
Для обеспечения высокой эффективности и надёжности кораблей ЭЭС характеризуются высокой степенью автоматизации [19], одним из ответственных элементов которой, являются устройства синхронизации и включения на параллельную работу генераторов.
В условиях реального качества электроэнергии в ЭЭС, когда напряжения генераторов становятся несинусоидальными, работа серийных устройств синхронизации нарушается.
В настоящее время качественно изменилась роль силовых полупроводниковых преобразователей - на ряде типов судов и плавсооружений они становятся одним из основных элементов, определяющих структуры ЭЭС, суммарная мощность силовой полупроводниковой техники приближается к мощности источников электроэнергии. В состав ЭЭС входят разнообразные как по назначению, так и по электромагнитным схемам преобразования преобразовательные устройства. Силовые полупроводниковые преобразователи возбуждают высшие гармоники напряжения и тока в диапазоне частот от нескольких герц до десятков и сотен мегагерц, которые воздействуют на устройства, комплексы и подсистемы ЭЭС.
Необходимо отметить, что кроме полупроводниковых преобразователей существуют и другие источники помех, к числу которых, в первую очередь, следует отнести коммутирующие устройства постоянного и переменного тока и машины постоянного тока. Эти источники создают помехи с непрерывным спектром частот [34, 75]. Частотный диапазон помех, создаваемых коммутирующими устройствами, составляет приблизительно 0-И50Гц, машинами постоянного тока - 5004-1200 Гц. Однако основные источники помех на судах - полупроводниковые преобразователи, именно они оказывают решающее воздействие на функционирование судовых систем. Несимметричные режимы работы ЭЭС влияют на преобразователи и проявляются в основном в возбуждении дополнительных неканонических гармоник напряжений и токов на его входе и выходе [3, 4, 50]. Даже при несимметрии (на некоторых судах максимальное значение 2%) напряжений сети в допустимых пределах одну из основных проблем для судовых систем представляют неканонические гармоники.
Значительно влияют на электромагнитную обстановку амплитудная (AM) и частотная (ЧМ) модуляции напряжения сети. AM можно рассматривать как вид несимметричного режима работы ЭЭС. Модуляция обусловлена как внутренними, так и внешними по отношению к синхронным генераторам электростанции причинами. Основная внешняя причина - циклические импульсные нагрузки. К внутренним причинам можно отнести механические колебания в системе первичный двигатель - синхронный генератор, нарушение синхронной работы генераторов, релейный принцип работы полупроводниковых корректоров напряжений и т.д.
Если амплитудная модуляция имеет сложный характер, то ЧМ можно принять синусоидальной [5]. Основные причины ЧМ - механические колебания в генераторном агрегате и циклические нагрузки.
Амплитудная и частотная модуляции напряжений сети существенно усложняют амплитудно-частотные спектры напряжений и токов на выходе и входе преобразователей, оказывают, в частности, влияние на возбуждение низкочастотных гармоник.
Для динамических режимов работы ЭЭС характерно наличие колебаний напряжения в сети в результате включения и отключения мощных потребителей, работы приёмников и импульсно-циклической нагрузки, коротких замыканий, обрывов цепей [74].
Импулъсно-циклический режим работы характерен для радиоэлектронных средств и аппаратуры, эхолотов, рыбопоисковой аппаратуры и т.д. ЭЭС буровых судов функционируют в условиях циклических резкоперемен-ных нагрузок при следующих колебаниях циклических нагрузок; в режиме бурения - 20% с периодом 7 минут и более при средней загрузке генераторов 65%; в режиме спускоподъёмных операций - 18% с периодом 2 минуты, скорость нагружения 150 кВт/с при средней загрузке генераторов 67%; в режиме штормового отстоя - 12% с периодом 100 -г- 150 с. при средней загрузке генератора 70% [5].
Протекание переходных процессов в ЭЭС характеризуется следующими особенностями:
- наличием резкого изменения напряжения и частоты тока при набросах и сбросах нагрузки, а также при коротких замыканиях в электросистеме;
- соизмеримость мощностей генераторов и электроприводов и связанными с этим более тяжёлыми переходными режимами в аварийных ситуациях;
- наличием коротких кабельных линий и, следовательно, отсутствием значительных реактивностей и, наоборот, наличием относительно больших активных сопротивлений в цепях статоров, что обуславливает большие скорости протекания электромагнитных переходных процессов;
- значительным быстродействием регуляторов первичных двигателей и незначительным етатизмом их характеристик.
Качество электроэнергии связано с колебаниями напряжения судовой сети, обусловленными динамическими режимами, причём для этих колебаний характерны три аспекта.
Колебания напряжения носят непериодический случайный характер, следовательно, в ЭЭС возникают энергетические (сплошные) спектры напряжения, распространяющиеся и воздействующие на все элементы ЭЭС.
Данному воздействию подвергаются также полупроводниковые преобразователи, в которых возникают переходные процессы, что обусловливает появление колебаний напряжения и тока наряду с дискретным спектром на выходе преобразователя. Преобразователь может оказаться в режиме рассогласования с объектами, которые он питает.
Возникающие в преобразователе переходные процессы вызывают обратное воздействие преобразователя на ЭЭС (на её элементы), в частности в напряжении сети появляются дополнительные энергетические спектры. ЭЭС со сложной переменной структурой свойственны случайный характер протекания электромагнитных процессов, взаимное влияние элементов системы, изменение углов управления и коммутации.
Совокупность всех вышеперечисленных факторов, выступающих в роли источников помех, приводит к тому, что коэффициент несинусоидальности (Кнс) в ЭЭС может достигать до 25%.
В условиях искажения формы кривой напряжения и тока наблюдается снижение качества функционирования систем автоматического включения генераторных агрегатов (ГА) на параллельную работу (известно, что это происходит при Кнс=10% и более [8]). В частности, автосинхронизаторы производят включение ГА с ошибкой по разности фаз. И, кроме того, наличие искажений приводит к затягиванию процесса включения ГА на параллельную работу, или не срабатыванию синхронизаотров, Поэтому, разработка новых принципов функционирования точных автоматических синхронизаторов, обеспечивающих независимость их работы от влияния формы кривой напряжения, является актуальной.
Цель диссертационной работы, - создание устройства синхронизации, независимого от формы напряжения синхронизируемых источников.
Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи.
Оценить работоспособность существующих автосинхронизаторов в условиях несинусоидальности напряжения.
Разработать способ точного определения времени опережения, инвариантный к форме напряжения генераторов, учитывающий возможность работы с коммутационной аппаратурой с широким спектром времени срабатывания.
Разработать алгоритмы, функциональные схемы и устройства, реализующие предлагаемые способы.
Анализ способов включения синхронных генераторов на параллельную работу
С начала процесса внедрения на кораблях сетей переменного тока обеспечение синхронизации генераторов стало одной из важнейших функциональных задач управления корабельными электроэнергетическими системами (ЭЭС), решаемых при их автоматизации. Синхронизация генераторов обеспечивает принцип непрерывности питания при переключениях в ЭЭС. В настоящий момент этот принцип, наряду с известными принципами гарантированного и бесперебойного питания [15, 32], является одним из основных принципов организации электроснабжения на кораблях.
Являясь одним из ключевых вопросов автоматизации и управления ЭЭС, вопрос развития методов синхронизации генераторов и их реализации в корабельных системах управления обрёл свою историю, начало которой восходит ещё к временам окончания Великой Отечественной войны [24]. На разных этапах этой истории становления вопроса, развитие проблемы, как научного направления и достигнутый фундаментальный уровень развития этого направления в целом определены работами таких российских учёных, как Веретенников Л.П., Вилесов Д.В., Воршевский А.В., Губанов Ю.А., Демченко О.П., Константинов В.Н., Токарев Л.Н. и др. [26, 27]. На современном этапе большой вклад внесён специалистами ФГУП НПО «Аврора» и СПбГМТУ, в частности Гальпериным В.Е., Матвеевым А.Г., Степаненко-вым П.Ф. и др. [10].
С самого начала создания нового мощного современного Военно-Морского Флота в нашей стране после Великой Отечественной войны внедрению этих принципов обоснованно уделялось повышенное внимание. Уже в период 1944 - 1954 г.г. в отрасли были завершены работы по разработке основ автоматического регулирования напряжения и частоты, синхронизации турбо- и дизель-генераторов при их включении на параллельную работу. В 50-х - начале 60-х г.г. прошлого века были проведены углублённые исследования динамики ЭЭС с применением натурного и математического моделирования, которые позволили уже на этой стадии создать адекватные модели поведения ЭЭС в процессе управления. На базе современных для тех лет
ABM шестидесятого порядка с применением аппарата уравнений Горева Парка в осях d-q были воспроизведены описания электромагнитных и электромеханических процессов в ЭЭС с учётом процессов грубой и точной синхронизации генераторов, коротких замыканий в сети с последующей ресинхронизацией.
Для обеспечения высокой эффективности и надёжности кораблей ЭЭС характеризуются высокой степенью автоматизации [19], одним из ответственных элементов которой, являются устройства синхронизации и включения на параллельную работу генераторов.
В условиях реального качества электроэнергии в ЭЭС, когда напряжения генераторов становятся несинусоидальными, работа серийных устройств синхронизации нарушается.
В настоящее время качественно изменилась роль силовых полупроводниковых преобразователей - на ряде типов судов и плавсооружений они становятся одним из основных элементов, определяющих структуры ЭЭС, суммарная мощность силовой полупроводниковой техники приближается к мощности источников электроэнергии. В состав ЭЭС входят разнообразные как по назначению, так и по электромагнитным схемам преобразования преобразовательные устройства. Силовые полупроводниковые преобразователи возбуждают высшие гармоники напряжения и тока в диапазоне частот от нескольких герц до десятков и сотен мегагерц, которые воздействуют на устройства, комплексы и подсистемы ЭЭС.
Необходимо отметить, что кроме полупроводниковых преобразователей существуют и другие источники помех, к числу которых, в первую очередь, следует отнести коммутирующие устройства постоянного и переменного тока и машины постоянного тока. Эти источники создают помехи с непрерывным спектром частот [34, 75]. Частотный диапазон помех, создаваемых коммутирующими устройствами, составляет приблизительно 0-И50Гц, машинами постоянного тока - 5004-1200 Гц. Однако основные источники помех на судах - полупроводниковые преобразователи, именно они оказывают решающее воздействие на функционирование судовых систем. Несимметричные режимы работы ЭЭС влияют на преобразователи и проявляются в основном в возбуждении дополнительных неканонических гармоник напряжений и токов на его входе и выходе [3, 4, 50]. Даже при несимметрии (на некоторых судах максимальное значение 2%) напряжений сети в допустимых пределах одну из основных проблем для судовых систем представляют неканонические гармоники.
Значительно влияют на электромагнитную обстановку амплитудная (AM) и частотная (ЧМ) модуляции напряжения сети. AM можно рассматривать как вид несимметричного режима работы ЭЭС. Модуляция обусловлена как внутренними, так и внешними по отношению к синхронным генераторам электростанции причинами. Основная внешняя причина - циклические импульсные нагрузки. К внутренним причинам можно отнести механические колебания в системе первичный двигатель - синхронный генератор, нарушение синхронной работы генераторов, релейный принцип работы полупроводниковых корректоров напряжений и т.д.
Если амплитудная модуляция имеет сложный характер, то ЧМ можно принять синусоидальной [5]. Основные причины ЧМ - механические колебания в генераторном агрегате и циклические нагрузки.
Амплитудная и частотная модуляции напряжений сети существенно усложняют амплитудно-частотные спектры напряжений и токов на выходе и входе преобразователей, оказывают, в частности, влияние на возбуждение низкочастотных гармоник.
Для динамических режимов работы ЭЭС характерно наличие колебаний напряжения в сети в результате включения и отключения мощных потребителей, работы приёмников и импульсно-циклической нагрузки, коротких замыканий, обрывов цепей [74].
Импулъсно-циклический режим работы характерен для радиоэлектронных средств и аппаратуры, эхолотов, рыбопоисковой аппаратуры и т.д. ЭЭС буровых судов функционируют в условиях циклических резкоперемен-ных нагрузок при следующих колебаниях циклических нагрузок; в режиме бурения - 20% с периодом 7 минут и более при средней загрузке генераторов 65%; в режиме спускоподъёмных операций - 18% с периодом 2 минуты, скорость нагружения 150 кВт/с при средней загрузке генераторов 67%; в режиме штормового отстоя - 12% с периодом 100 -г- 150 с. при средней загрузке генератора 70% [5].
Включение генератора на параллельную работу
Для распознавания знака скольжения вводят дифференцирующее звено, на выходе которого формируют прямоугольные импульсы длительностью т„р = Т, и с периодом следования Тпр = Ts, полярность которых зависит от знака скольжения и контролируется дискриминатором разности частот, формирующим два канала управления частотой у2. Обработка информации цифровым методом, при выполнении операций контроля величины скольжения, осуществляется аналогично выше рассмотренному измерению разности фаз синхронизируемых напряжений способом временного квантования и используется, например, в устройстве БСГ, входящем в систему «Ижора - М» [59].
В этом случае, счетным устройством фиксируются числа m% = т{Т ) и т2 = т(Тг), пропорциональные периодам синхронизируемых напряжений, и определяется их разность Am = т{Тл) - m{T2), знак которой соответствует знаку скольжения.
Способ временного квантования периодов синхронизируемых напряжений используется также при программной реализации подгонки частоты [27] (система ASA). В этом случае, числа т, и m2, являясь исходной информацией, вводятся в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) в качестве операндов и подлежат обработке согласно управляющей программе.
В схемах работающих на основе сравнения с заданным значением текущей разности периодов напряжений, обусловленная влиянием искажений напряжения погрешность формирования запрета по разности частот в них может возникнуть только вследствие мгновенных провалов напряжения синхронизируемых источников до нуля.
Анализ работы современных синхронизаторов показывает, что качество процесса синхронизации в значительной мере зависит от способа формирования управляющих сигналов подгонки частоты подключаемого генератора.
Принцип формирования управляющего воздействия в виде тактовых сигналов с частотой, равной частоте биений (/,), и определённой длительноста, зависящей от инерционных характеристик ГА и комплекса регулирующих узлов, использован в устройствах серии УСГ, SSE (Стрёмберг). К основным недостаткам этого способа следует отнести затягивание синхронизации при незначительном (но недопустимом) отклонении частот (увеличение периода биений), а также возможность возникновения синхронно несинфазного режима подключаемого ГА - эффект зависания [40]. Последнее обстоятельство вызывает необходимость введения в синхронизаторы дополнительных звеньев, способствующих устранению неблагоприятного режима.
Принцип формирования сигналов регулирования а 2 при помощи специального генератора тактовых импульсов исключает недостатки, рассмотренные выше, однако приводит к усложнению устройства. В этом случае возможны два варианта реализации. В первом из них, частота и длительность управляющих импульсов жёстко установлена в соответствии с характеристиками конкретного объекта управления (синхронизатор на базе элементов Транелог). Во втором, более совершенном, варианте (ESN - 7, АЕГ-Телефункен) скважность тактовых управляющих импульсов зависит от величины отклонения разности частот от допустимого диапазона.
В некоторых современных устройствах синхронизации, с целью сокращения времени подгонки частоты, при значительных величинах скольжения, кроме того, прерывистого регулирования при отклонении eos за пределы установленного диапазона, вводят грубое регулирование непрерывным сигналом (БСГ) или импульсами увеличенной длительности (ASA, Шифсэлек-троник) в случае, если отклонение достигает значительной величины, ограниченной устанавливаемыми пределами. В этом случае, условия регулирования частоты для устройства БСГ, например, могут быть записаны системой следующих выражений: где m, = m{a)s) - переменная цифрового массива М , пропорциональная частоте скольжения; тяі ть - границы допустимого диапазона Атн отклонения частоты скольжения; тс, т4 - нижняя и верхняя границы диапазонов отклонения частоты Atrf Атм - соответственно, ниже и выше границ допустимого диапазона при тонком регулировании; Vj - импульсный сигнал регулирования; У2 -непрерывный сигнал регулирования.
При программной реализации подгонки частоты, фундаментальный принцип обратной связи, положенный в основу функции формирования управляющих сигналов, осуществляется совокупностью последовательных операций. При этом, длительность управляющего воздействия рассчитывается, исходя из законов оптимального управления.
Анализ отечественных и зарубежных судовых систем синхронизации, реализованных на базе традиционных методов, а также литературных источников [6, 7, 12, 17, 18, 20, 29, 40, 48, 59, 61] показывает, что наиболее перспективными являются системы автоматики (СА) с цифровыми методами обработки информации, позволяющие повысить надёжность приборов, уменьшить их габариты, расширить функциональные возможности. Существенным недостатком аппаратной реализации цифровых синхронизаторов при этом является относительно невысокая точность включения ГА, обусловленная применяемым методом оценки текущего значения разности фаз, который был рассмотрен выше.
Одно из лучших в отечественной практике устройств такого типа -БСГ. Помимо вышеперечисленных недостатков БСГ имеет низкую универсальность, ограничивающую его применение с более инерционными АВ, так как это потребовало бы замены дешифратора и дополнительного усложнения, связанного с обеспечением необходимой точности включения ГА.
Принципы построения синхронизатора на базе «разностного» изображающего вектора
Анализ показывает, что прграммная реализация позволяет значительно расширить функциональные возможности при решении задачи распределения активной нагрузки и стабилизации частоты ГА, однако применяемый в ASA - S/DG метод оценки неравномерности нагрузки способствует усложнению программы FRLA.
Опыт эксплуатации системы ASA выявил низкую точность распределения активной мощности при малой загрузке генераторов (ниже 20%). Недостатками кроме того являются большое время рабочего цикла FRLA и не учёт скорости изменения нагрузки [45].
Модуль РРМ 001 служит для формирования технологической информации процессов, включающей сведения о частоте напряжения сети, частоте напряжения генераторов (частота Х.Х.), разности фаз. Формирование данных реализуется путём заполнения временных интервалов - периода напряжения и интервала несовпадения фаз - импульсами машинного такта С2, вырабатываемого генератором тактовых импульсов центрального процессорного устройства (ЦПУ).
В этом случае числа: m(f) = —, m{6) = , где Т- период измеряемого напряжния; т(5) - временной интервал несовпадения фаз напряжений Uc и Ur; Тег - период такта С2 - адекватно отражает величины частоты и разности фаз. Входная аналоговая информация в виде синусоидальных сигналов пропорциональных напряжению сети и генераторов преобразуется 0-триггерами модуля в сигналы прямоугольной формы ТТЛ - уровня, удобными для цифровой обработки, которые имеют соответственно тот же период и взаимное отношение фаз. Эти способы формирования технологической информации аналогичны тем, которые используются в цифровом приборе БСГ. Следовательно, и недостатки связанные с искажениями напряжения (показанные выше для БСГ) будут присущи данной системе ASA. Автоматические точные синхронизаторы в общем объёме автоматизации технических средств являются важными и ответственными системами, оказывающими влияние на качество электроэнергии, статическую и динамическую устойчивость ЭЭС. Специфика кораблей определяет повышенные требования к качеству функционирования систем синхронизации, наряду с достаточно большими нелинейными импульсными искажениями напряжения (Кнс до 25%). Анализ отечественных и зарубежных судовых систем синхронизации, литературных источников показал, что наиболее перспективными являются синхронизаторы, построенные на базе элементов микроэлектроники, с цифровыми методами обработки информации. Приоритет в выборе программных или аппаратных методов реализации цифровых систем синхронизации зависит от конкретных требований, предъявляемых к объектам автоматизации и конкретных условий их эксплуатации, поэтому целесообразно рассматривать различные варианты. Определяющими критериями качества синхронизаторов должны быть достижение наибольшего соответствия условиям идеальной синхронизации при включении ГА, достижение наибольшей скорости процесса синхронизации, а также универсальность с точки зрения времени срабатывания АВ генератора и не подверженность искажениям напряжения сети. В соответствии с этими критериями необходимо развивать методы и технические средства точной синхронизации судовых ГА. На основании сделанных выводов, для решения задачи совершенствования качества систем синхронизации, необходимо рассмотреть следующие вопросы: - разработать способ точного определения времени опережения неподверженного импульсным искажениям напряжения. - разработать способ точного определения времени опережения, учитывающий возможность работы с коммутационной аппаратурой с широким спектром времени срабатывания; - рассмотреть возможные пути повышения скорости синхронизации; - разработать алгоритмы, функциональные схемы и устройства, реализующие выдвинутые способы; - осуществить экспериментальную проверку и внедрение результатов исследований.
Блок цифровой фильтрации
Для оценки ожидаемого качества устройств, реализующих разрабатываемые способы, по отношению к серийно выпускаемым отечественным и зарубежным синхронизаторам, определим показатели качества, по которым будем проводить сравнение: - несинфазность включения - показатель, определяющий максимально возможную разность фаз синхронизируемых напряжений в момент замыкания силовой цепи ГА, измеряемый в эл.град., ігри этом, положительное его значение соответствует замыканию АВ генератора до момента совпадения фаз; - несинхронность включения - определяет величину частоты скольжения, измеряемую в Гц., в момент замыкания силовой цепи ГА, причём, положительное значение соответствует неравенству f2 - fi 0; - время синхронизации - определяет временной интервал от момента установки частоты холостого хода подключаемого ГА, при максимальной величине скольжения (max f3 = 4-ь5 Гц), до момента включения ГА в энергосистему, измеряемый в секундах; - допустимое время срабатывания АВ - определяет пределы времени срабатывания автоматического включающего устройства ГА, в соответствии с которым могут быть достигнуты установленные показатели несинфазности и несинхронности включения, измеряется в секундах; - допустимый разброс tBKn - регламентируемая в соответствии с другими показателями погрешность времени срабатывания АВ, измеряемая в процентах. Показатели, качества устройств синхронизации, полученные в результате моделирования, а также на основании данных технической документации, заносим в таблицу 2.4. В предлагаемом способе для определения связи между векторами напряжений синхронизируемых источников помимо расстояния, используется угол между векторами, что позволяет фиксировать реальный момент синфаз-ности. Такой подход более точно выражает силу связи между напряжениями, что в свою очередь способствует повышению точности функционирования устройств синхронизации в условиях реального качества напряжения в ЭЭС. Сигналы пропорциональные разности фаз и разности частот, которые используются для определения времени опережения, позволяют формировать сигнал включения на параллельную работу независящий от разностной частоты напряжений источников. Способ точной синхронизации СГ состоит в том, что замыкание контактов АВ генератора при нулевой или допустимой разности фаз обеспечивается только с определённой вероятностью, так как команда включения формируется в зоне разности фаз (зоне опережения), превышающей допустимые значения синфазного режима. При использовании безинерционного автоматического выключателя, разница между мгновенными значениями напряжений синхронизируемых источников в момент включения на параллельную работу минимальна и будет определяться временем перехода в проводящее состояние полупроводникового модуля. Разность фаз в момент включения, в наихудшем случае, при использовании инерционного и безинерционного выключателей, составляет десятые доли градуса. При несинусоидальности напряжений синхронизируемых источников при использовании инерционных и «безинерционных» автоматических выключателей в наихудшем случае ошибка по разности фаз в момент включения не будет превышать 2 эл.град. Использование дополнительного быстродействующего коммутационного полупроводникового модуля, который шунтирует основной автоматический выключатель на время его срабатывания, позволяет выбрать время опережения минимальным, что способствует повышению качества и надёжности системы синхронизации. Анализ данных показывает, что разработанный автоматический синхронизатор на базе предлагаемого способа не зависит от искажений сетевого напряжения синхронизируемых источников. Он позволяет работать с автоматическими выключателями с широким спектром времени срабатывания. Показывает большую точность функционирования (при Кнс=26% - погрешность по углу включения составляет менее 2 эл.град.). Достаточно прост в реализации и надёжен благодаря использованию высокотехнологичной элементной базы. Результаты экспериментальных исследований в совокупности с полученными аналитическими выражениями доказали работоспособность предложенного синхронизатора и принципиальную возможность его использования в ЭЭС. Системы сбора, обработки сигналов и управления, построенные на базе IBM PC совместимых компьютеров, в настоящее время все шире используются для автоматизации различных отраслей промышленности и транспорта. В общем случае любая подобная система состоит из аппаратной и программной частей. Анализ задачи и выбор пути ее решения молено разбить на ряд этапов: Этап 1: определение фундаментальных параметров системы Определяется назначение и область применения системы. Определяется состав данных, необходимых для работы системы, количество входных параметров. Определяется необходимая скорость сбора данных, частота дискретизации, типы входных сигналов, требования к точности измерения входных и выдаче управляющих параметров. Определяется темп работы системы и условия эксплуатации. Этап 2: выбор технических средств На основании анализа результатов первого этапа определяется потребность в средствах аналого цифрового и цифро аналогового преобразования сигналов (АЦП/ЦАП), дискретного ввода вывода, а также необходимость использования интерфейсов RS-232 и RS-485. Возможно использование устройств с шиной ISA или PCI. Выбор технических средств базируется на следующих основных критериях: - тип и число входных и выходных каналов; - тип аналоговых входов (дифференциальный или с общим проводом); - разрешение АЦП/ЦАП; - скорость обработки данных; - программная поддержка. Этап 3: выбор программного обеспечения
