Методика проектування пристроїв синхронізації (стр. 1 из 6)

Содержание

Вступ

1. Методика проектування пристроїв синхронізації

1.1 Будова інформаційної моделі

1.2 Вибір алгоритму пошуку

1.3 Визначення способів вирішення завдань для досягнення мети побудови пристрою синхронізації

1.4 Вибір способу синхронізації, способу виміру параметрів синхронізації та спосіб подачі команди на включення вимикача генератора

2. Вибір способу формування команди на включення генератора способом точної синхронізації

2.1 Вибір способу подачі команди

2.2 Вибір способу виміру частоти ковзання

3. Способи одержання постійного часу випередження

3.1 Кінцево-різнісний спосіб

3.2 Часовий спосіб одержання постійного часу випередження

3.3 Імпульсний спосіб одержання постійного часу випередження

3.4 Дискретний спосіб одержання постійного часу випередження

3.5 Спосіб затримки і зсуву по фазі синхронізуємих напруг

4. Вибір структурної схеми синхронізатора

4.1 Розробка структурної схеми

4.2 Вибір блоків принципової схеми

Закінчення

Література

Вступ

Однією з найбільш відповідальних операцій під час вмикання синхронного генератора на паралельну роботу є його синхронізація. Незважаючи на велику практичну значимість цієї операції, інформація про засоби її реалізації дуже обмежена й у багатьох випадках становить комерційну таємницю. Це стримує прогрес у даній галузі, ускладнює прийняття правильних рішень при проектуванні та не сприяє виключенню помилок під час проведення включень генераторів на паралельну роботу. В теперішній час для вирішення завдання вибору пристрою синхронізації та забезпечення потрібної якості електричної енергії в цьому процесі, проводять дорогі натурні експерименти, які не завжди дозволяють правильно вирішити поставлене завдання. Особливу важливість питання розробки синхронізаторів набуває сьогодні, коли має місце тенденція до децентралізації електропостачання, пов'язана із широким впровадженням автономних електроустановок. Прискорення синхронізації є дієвим засобом усунення можливих аварійних ситуацій в автономній енергосистемі, в якій низька точність при включенні генераторів та помилкові дії персоналу або пристроїв автоматики під час здійснення цього процесу можуть тільки погіршити стан. Основним напрямком удосконалення пристроїв автоматики енергосистем є підвищення їх технічних характеристик і надійності, впровадження сучасної елементної бази, запобігання можливості виникнення аварійних режимів. Пристроям синхронізації, які застосовуються в даний час, у більшості випадків властива низька точність відпрацьовування моменту подачі команди на вмикання генератора. У зв'язку з цим у системі електропостачання можливі провали напруги й кидки струму, що викликають збої в роботі основного обладнання, та можуть призвести до непоправних втрат. Процес синхронізації затягується, що, у свою чергу, ускладнює локалізацію негативних наслідків аварійних режимів.

1. Методика проектування пристроїв синхронізації

Пристрої автоматичної точної синхронізації відносяться до класу складних штучних систем. Завдання синтезу складної системи складається у визначенні її характеристик і структури шляхом вибору варіанта з декількох альтернатив. Завдання синтезу системи являє собою завдання її проектування. При проектуванні синхронізатора доводиться ставити й вирішувати всі завдання, які формуються теорією систем, що є методологічною базою теорії проектування. У процесі проектування синхронізатора необхідно встановити взаємозв'язок між його структурою, внутрішньою організацією й взаємодією утворюючих його компонентів з функціями, які він повинен виконувати, тобто одержати впорядковану інформацію про об'єкт, що не існує на момент початку проектування. У цей час процес створення пристроїв автоматичної точної синхронізації найчастіше ведеться шляхом проб і помилок. Власне пристрій і процес його створення не формалізуються, у символічній формі не описуються, у зв'язку із чим синхронізатори неможливо досліджувати й змінювати без проведення експерименту із самим виробом. Методи оптимізації, як універсальний математичний апарат теорії систем, не використаються при рішенні проектних завдань. У зв'язку із цим розроблювальні пристрої не позбавлені концептуальних, системотехнічних помилок, найнебезпечніших по своїх наслідках. Очевидно, що постала необхідність доповнення інтуїтивного системного аналізу процесу проектування синхронізаторів правилами, сформульованими як на вербальному, так і на математичному рівні.

Процес проектування будь-якої технічної системи, по суті, являє собою процес переробки вихідної інформації, утвореної відомостями, що отримується в технічному завданні й нормативних документах в інформацію, що утворить проект системи.

1.1 Будова інформаційної моделі

У процесі проектування будується інформаційна модель S створюваної реальної системи, яку можна представити сукупністю наступних множин:

(1.1)

де А - множина елементів, що дають інформацію про зовнішнє середовище, що діє на проектовану систему; В - множина елементів, що дають інформацію про проектовану систему; С - множина елементів, що дають інформацію про зв'язки між компонентами проектованої системи і її зв'язків із зовнішнім середовищем; D - множина елементів, що дають інформацію про якості системи, обумовлених факторами зовнішнього середовища, складом системи і її зв'язків.

Процес створення інформаційної моделі (1.1) складається з ряду послідовно виконуваних етапів, що утворюють фазу аналізу й фазу синтезу. Фаза аналізу містить у собі операції постановки мети, розбивки на підзадачі, формулювання локальних цілей і встановлення способів їхнього досягнення, обґрунтування критеріїв ефективності як засобів досягнення локальних цілей, розробка концепції системи на основі дослідження альтернатив. Фаза синтезу включає етапи ескізного, технічного й робочого проектування.

Процес проектування реалізується відповідно до описаного плану й фактично являє собою процес рішення деякого завдання в ході розумової діяльності людини і чим точніше вдається відобразити мислення людини, тим ефективніше проектний алгоритм. Будемо виходити з того, що:

абстрактний механізм мислення функціонально подібний до деяких процедур, описуваних багаторівневими структурами й процесами, які розгалужуються;

абстрактний механізм мислення функціонально подібний до переходу у процесі, що розгалужується, від початку до кінця й усунення в цьому процесі вузлів, по тим або іншим причинам, що є безперспективними в плані досягнення поставленої мети.

Уведемо поняття стану проектованої системи, під яким будемо розуміти такий стан інформаційної моделі системи

в кожний момент проектування , де - множина етапів проектування від початкового до кінцевого , котре характеризується значеннями елементів множин А, В, С, D. Стан системи представимо вершиною графа. Дугами графа будемо представляти переходи від вершини до вершини , розуміючи під переходом оператор перетворення стану проектованої системи.

Таким чином, оператор перетворення являє собою деяку процедуру, у результаті якої приймається проектне рішення й змінюються значення елементів множин А, В, С, D. По своїй суті оператор перетворення являє собою проектну методику. Запропонований граф, описуваний моделлю S, показує, як у процесі проектування здійснюються переходи від вихідного стану

через проміжні стани до кінцевого стану , що є завершеним проектом системи.

На кожному проміжному стані

є декілька альтернатив переходу в наступний стан. Ці альтернативи й утворять розгалужений граф.

Особливістю утвореного в такий спосіб розгалуженого графа є те, що, як правило, кінцевий стан системи найчастіше представляється неявними множинами, обумовленими властивостями системи, що задовольняють поставленим цілям. Тим самим у представленому розгалуженому графі умови досягнення мети повинні бути описані у вигляді вимог технічного завдання, а оператори, що розкривають неявно заданий граф в просторі станів, являють собою варіанти альтернативних рішень.

1.2 Вибір алгоритму пошуку

Алгоритми пошуку на неявно заданому графі утворені алгоритмами повного перебору й алгоритмами, що використають інформацію про розв'язуване завдання.

До першої групи алгоритмів прийнято відносити алгоритми, у яких використається пошук у глибину, пошук завширшки, пошук завширшки з ітерацією по глибині. Для алгоритмів другої групи прийнято вводити оцінну функцію, що є мірою, яка показує успішність руху по графі в обраному напрямку з погляду руху мети.

До алгоритмів другої групи, які доцільно використати для рішення проектних завдань, варто віднести алгоритми найшвидшого спуску, алгоритм галузей і границь і алгоритм, що використає в оцінній функції не тільки трудомісткість уже пройденого шляху, але й міру відстані до цільових вершин.