Автоматическое повторное включение

Дано:

- ПФ объекта;

- ПФ ПИ-регулятора;

 - степень колебательности.

Расширенная АФХ объекта

.

Расширенная АФХ объекта в алгебраической форме

Выражения для определения настроек ПИ-регулятора

;

.

Подставляя действительную и мнимую части АФХ объекта в выражения для ПИ-регулятора, получаем:

;

.

Изменяя в пределах , рассчитываем настройки регулятора. для случая . В плоскости настроечных параметров строим линию «равной степени затухания» для обоих случаев. Линии представлены на рисунках 9.

            Полученные данные сводим в таблицу 1.

                              Таблица 1

	0	0,05	0,1	0,12	0,15	0,18	0,2	0,244
П1	-1	-0,044	0,095	0,153	0,232	0,298	0,333	0,373
П2	0	0,007	0,021	0,026	0,03	0,029	0,024	0,001

 

Рисунок 9. Линия равной степени колебательности

Разным точкам на кривой равной степени затухания соответствуют различные процессы регулирования. Для выбора оптимальных настроек необходимо взять соответствующего минимуму интегральной квадратичной оценки (Iкв)

По качеству переходного процесса можно судить о качестве САР. Оптимальными свойствами САР будет обладать при регуляторе с параметрами:

Для

  частота соответствующая  максимальной П2=0,0306 при этом П1=0,254

 

Передаточные функции ПИ-регуляторов будут иметь вид:

Для проверки правильности нахождения параметров регулятора необходимо построить переходные процессы.

Возмущающее воздействие в замкнутой системе регулирования, приводящее к отклонению регулируемого параметра, может воздействовать на объект по различным каналам. На характер изменения регулируемого параметра влияют как величина и форма возмущающего воздействия, так и динамические свойства регулируемого объекта по каналу от источника возмущения до места установки измерительного устройства.

Рассмотрим 2 варианта построения графиков переходного процесса:

1. при единичном скачкообразном изменении возмущающего воздействия , действующего по каналу регулирования;
2. при единичном скачкообразном изменении заданного значения .

Построение переходного процесса по возмущению

Рисунок 10. Структурная схема одноконтурной САР по каналу возмущения

Рисунок 11. Структурная схема одноконтурной САР по каналу возмущения в математическом пакете «Matlab»

С помощью математического пакета «Matlab» был получен переходной процесс, представленный на рисунке 12.

 

 

Рисунок 12. Переходной процесс в одноконтурной САР по каналу возмущения

Качественные параметры переходного процесса:

• Установившееся значение: 0.0000;
• Время регулирования: 100 с;
• Max(Min) значение: 3.

 

Построение переходного процесса по заданию

Рисунок 13 . Структурная схема одноконтурной САР по каналу задания

 

 

Рисунок 14. Структурная схема одноконтурной САР по каналу возмущения в математическом пакете «Matlab»

 

С помощью математического пакета «Matlab» был получен переходной процесс, представленный на рисунке 15.

 

 

Рисунок 15. Переходной процесс в одноконтурной САР по каналу задания

Качественные параметры переходного процесса:

Качественные параметры переходного процесса:

• Установившееся значение: 1.0000;
• Время регулирования: 100 с;
• Max(Min) значение: 1,57.

 

Полученным переходным процессам видно, что САР удовлетворяет необходимым требованиям. Каскадные системы применяются для автоматизации объектов, обладающих большой инерционностью по каналу регулирования. Применения каскадной САР возможно в случае, если допустимо выбрать промежуточную регулируемую переменную зависящую от того же регулирующего воздействия , что и основная регулируемая переменная . Очевидно, что в данной курсовой работе это условие не возможно выполнить, поэтому расчет каскадной САР не возможен. Хотя, сравнение одноконтурных и каскадных систем показывает, что вследствие более высокого быстродействия внутреннего контура в каскадной САР повышается качество переходного процесса, особенно при компенсации возмущений, поступающих по каналам регулирования.

 

                             

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                           8. РАСЧЕТ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА

 

Исполнительное устройство предназначено для реализации сигнала управления, вырабатываемого регулируемым устройством автоматического регулятора. Исполнительные механизмы предназначены для управления регулирующими органами в соответствии с выходным сигналом регулирующего органа.

Для объективной оценки параметров и характеристик исполнительных механизмов необходимо определить основные требования, предъявляемые к ним со стороны регулирующего органа и системы регулирования в целом.

Необходимым условием качественной работы системы автоматического регулирования является правильный расчет и выбор исполнительного устройства.

Расчет параметров срабатывания реле напряжения органов контроля отсутствия и наличия напряжения на линии производится на основании предварительно рассчитываемых значений и .

Принимаем кВ и кВ.

Расчет выдержек времени элементов времени устройств УТАПВ и ТАПВ производится на основании предварительно выбранных и принятых значений:

с; с;

с; с; с.

Расчет углов срабатывания реле сдвига фаз РСФ1 и РСФ2 и выдержек времени элементов времени ВС1, ВС2 и ВСЗ производится на основании значений , с, %, .

1. Напряжение  срабатывания реле напряжения РН1 органа контроля напряжения на линии:

В.

 

2. Напряжение  срабатывания реле напряжения РН2 органа контроля напряжения на линии:

В.

3. Напряжение срабатывания реле напряжения нулевой последовательности:

В.

4. Выдержка времени элемента времени устройства УТАПВ, действующего с контролем отсутствия напряжения на линии:

с.

5. Выдержка времени элемента времени устройства ТАПВ, действующего с контролем отсутствия напряжения на линии:

с.

6. Угол срабатывания реле сдвига фаз РСФ2:

.

7. Угол срабатывания реле сдвига фаз РСФ1:

.

8. Выдержка времени элемента времени ВС2:

с.

Принимается с.

9. Выдержка времени элемента времени ВС1:

.

10. Выдержка времени  элемента времени ВСЗ:

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                      9. Выбор комплекса технических средств (КТС)

Промышленностью (ЧЭАЗ) длительное время выпускалось типовое релейно-контактное автоматическое устройство — реле повторного включения однократного РПВ-58 и двукратного РПВ-258 действия. Находятся в эксплуатации релейно-контактные устройства БАПВ и ОАПВ линий напряжением 500 кВ.

Современная автоматика повторного включения представляется микросхемными реле повторного включения РПВ-01 и РПВ-02, панелями комплексных бесконтактных автоматических устройств ПДЭ 2004.01 и ПДЭ 2004.02 и разработанными микропроцессорными программными устройствами повторного включения.

Реле РПВ-01 и РПВ-02 выполнены на интегральных микросхемах и на унифицированной конструкции. Для гальванического отделения цепей реле от источников входных сигналов и выходных цепей включения выключателя используются электромагнитные реле с герметизированными контактами (герконы) и выходное реле с двумя обычными контактами.

В функциональной схеме автоматического устройства РПВ-01 (рисунок 16) различаются элементы формирования (контактами) дискретных потенциальных сигналов, а именно: пуска ЭП контактом KL1, запрета действия ЗД, разрешения подготовки к новому действию — возврату в исходное состояние РВ, защитного сигнала, предотвращающего ложные действия РПВ при перерывах его питания от источника постоянного напряжения Еп (элемент ЗП), элемент управления ЭУ выходным реле KL2 и элемент информации о действии РПВ (сигнализации) ИЭ.

Схема РПВ-01 содержит элементы формирования сигналов включения выключателей без выдержки времени БАПВ и АПВ с выдержкой времени, элемент однократности действия (запрета) ЭОД, элемент подготовки к новому действию ПД и элемент выдержек времени ЭВ срабатывания tС и подготовки к новому действию (возврата) tB.

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 16.  Функциональная схема устройства реле автоматического включения РПВ-01

Функции названных элементов, кроме контактных, выполняются взаимодействующими дискретными интегральными микросхемами DX (И) серий К175, К176, реализующими логические операции совпадения сигналов (логических единиц) и их отрицания (И-НЕ). На функциональной схеме показан, например, синтезированный из двух микросхем и DU (НЕ) элемент логического перемножения (конъюнкции) дискретных потенциальных сигналов DX1.

Элемент выдержки времени выполнен на пассивных RС-интеграторах и активном элементе сравнения постоянного напряжения, получаемого от источника питания, с напряжением на заряжающемся конденсаторе релейного действия на основе интегрального операционного усилителя типа К55ЗУД1 в дифференциальном включении, охваченного положительной обратной связью. Заряд конденсаторов от транзисторных источников токов обеспечивает линейное нарастание напряжений на них и, следовательно, более высокую, чем при экспоненциальном нарастании, четкость срабатывания бесконтактного реле времени. Источники токов включаются и отключаются дискретно изменяющимися напряжениями на выходах логических интегральных микросхем. Элемент запрета ЭОД, обеспечивающий однократность действия РПВ, содержит интегральные триггеры DS для запоминания сигнала.

В элемент управления ЭУ выходным электромагнитным реле KL2 входит выходной транзистор VT, переключаемый в открытое состояние дискретно изменяющимся током, возбуждаемым напряжением на выходе логической интегральной микросхемы . Реле KL2 имеет две обмотки, вторая из них (токовая) — удерживающая — включается последовательно в цепь управляющего воздействия УВ на возбуждение контактора электромагнита включения выключателя линии электропередачи, трансформатора, шин электростанции. Информационный элемент ИЭ выполнен на интегральных транзисторных переключателях и светодиодах.

На вход РПВ поступают дискретные потенциальные сигналы от цепей управления выключателем: сигнал пуска СП возникает при несоответствии положений ключа управления (включено) и выключателя (отключен); сигнал на разрешение подготовки к включению СРВ — от ключа управления включением выключателя; сигналы запрета СЗ действия РПВ — от ключа управления отключением выключателя, от устройств релейной защиты, срабатывающих только при внутренних повреждениях трансформатора, от дифференциальной защиты шин электростанции (кроме РПВ выключателя, предназначенного для их опробования).

На вход элемента ЗП защиты от неправильного действия при перерывах питания схемы поступает напряжение Еп от источника оперативного тока. При его наличии РПВ готово к действию, т.е. находится в состоянии ожидания (геркон ЗП разомкнут).

При поступлении сигнала пуска срабатывает реле KL1 элемента ЭП и возбуждает элемент БАПВ, выходной дискретный сигнал которого проходит через логическую микросхему элемента управления ЭУ, благодаря поступлению на второй ее вход сигнала от ЭП. Появляющееся напряжение относительно отрицательного потенциала эмиттера VT на выходе (нулевой потенциал) возбуждает ток через эмиттерный переход транзистора, переключающий его в открытое состояние; выходное реле KL2 срабатывает и возбуждает соответствующую цепь УВ управления воздушным выключателем линии электропередачи, осуществляющим БАПВ.

Элемент БАПВ одновременно переключает триггер DS сигналом, поступающим на его вход записи S, напряжение на выходе которого, появляющееся с небольшой задержкой t3, убирает, воздействуя на инверсный вход (ЗАПРЕТ), выходной сигнал БАПВ, обеспечивая однократность его действия.

Если выключатель масляный, то его АПВ производится с выдержкой времени.

При этом цепь БАПВ выводится из действия, как условно показано на схеме накладкой SX. По сигналу ЭП срабатывает элемент АПВ и запускает реле выдержки времени срабатывания tc. Сигнал пуска поступает также на один из двух входов микросхем DX1 и . После срабатывания релейного элемента времени tc его сигнал поступает на второй вход микросхемы DX1 и разрешает прохождение пускового сигнала на вход S записи триггера DS элемента однократности действия ЭОД и второй вход микросхемы , которая переключается до нулевого потенциала 0 — положительного относительно отрицательного потенциала эмиттера транзистора VT. Напряжением, возбуждающим ток эмиттерного перехода, транзистор VT открывается, реле KL2 срабатывает. Его контакт, соединенный последовательно со второй (удерживающей) обмоткой, замыкает цепь возбуждения контактора цепи электромагнита включения масляного выключателя.