Параллельная работа нескольких дизель-генераторных агрегатов на общие шины — типовое решение для промышленных и судовых электроэнергетических систем средней и большой мощности. Однако сама по себе синхронизация генераторов недостаточна: после ввода ДГА на шины критически важно обеспечить устойчивое распределение активной мощности между параллельно работающими агрегатами. Без специализированной автоматики распределения нагрузка на генераторы может быть неравномерной, что приводит к перегрузке одних агрегатов, недогрузке других, неэкономичному режиму работы и ускоренному износу оборудования.
ValtaVen-ALSU — российское устройство распределения активной нагрузки производства ГК Технодар, разработанное в рамках программы импортозамещения и являющееся прямым функциональным аналогом устройства DEIF LSU-114DG. Устройство внесено в Реестр российской промышленной продукции (ПП РФ №719 от 17.07.2015), элементная база основана на отечественном микроконтроллере «Комдив-МК», встроенное программное обеспечение зарегистрировано в Реестре российского ПО.
В этой статье подробно разбираем, как работает ValtaVen-ALSU, для каких объектов он подходит, какие технические характеристики обеспечивает, как выглядит типовая схема подключения и в чём заключаются ключевые отличия от зарубежных аналогов.
Что такое устройство распределения активной нагрузки и зачем оно нужно
Активная мощность — это та часть полной мощности генератора, которая расходуется на полезную работу: вращение электродвигателей, тепловыделение в нагревательных элементах, работу осветительных и электронных потребителей. Она измеряется в киловаттах и определяется механической нагрузкой со стороны приводного двигателя ДГА.
Когда несколько генераторов работают параллельно на общие шины, они должны делить активную нагрузку пропорционально своим номинальным мощностям. Если у одного агрегата мощность 1000 кВт, а у другого 500 кВт, то при общей нагрузке системы 900 кВт первый должен выдавать 600 кВт, а второй — 300 кВт. Если же распределение нарушено — например, один генератор тянет 800 кВт, а второй всего 100 кВт — последствия значительные: первый агрегат работает с перегрузкой, второй практически в холостом режиме (что также вредно для дизельных двигателей), общий КПД электростанции падает, моторесурс одного из агрегатов вырабатывается быстрее, чем другого.
Распределение активной нагрузки между параллельно работающими генераторами осуществляется через управление регуляторами оборотов их приводных двигателей. Логика проста: чтобы увеличить долю генератора в общей нагрузке, нужно увеличить задание частоты вращения его приводному двигателю, и наоборот. Эту задачу автоматически решает устройство распределения активной нагрузки — оно непрерывно измеряет активную мощность каждого ДГА, сравнивает её с заданной долей в системе и корректирует обороты приводного двигателя через релейные выходы.
ValtaVen-ALSU реализует этот алгоритм с цифровой обработкой сигнала и поддержкой как механических регуляторов оборотов, так и современных электронных блоков управления двигателем (ЭБУ).
Назначение и область применения ValtaVen-ALSU
Устройство ValtaVen-ALSU предназначено для обеспечения устойчивой параллельной работы нескольких генераторных агрегатов при их совместной работе на общие шины. Устройство осуществляет управление в трёх режимах работы:
- В одиночном режиме устройство регулирует частоту вращения приводного двигателя и поддерживает номинальную частоту сети. Этот режим применяется, когда генератор работает автономно, не на параллельную работу с другими ДГА или с внешней сетью.
- При параллельной работе с внешней сетью устройство регулирует активную мощность, выдаваемую генератором в сеть, поддерживая заданное значение. В этом режиме частота определяется внешней сетью и не управляется генератором.
- При параллельной работе нескольких генераторов между собой устройство одновременно поддерживает номинальную частоту сети и обеспечивает пропорциональное распределение активной нагрузки между всеми ДГА. Это основной целевой режим для применения ALSU.
Типовые объекты внедрения
ValtaVen-ALSU применяется в следующих сегментах:
- Промышленные предприятия с собственной электростанцией или системой резервного электроснабжения, где параллельная работа двух и более ДГА необходима для покрытия пиковых нагрузок, обеспечения требуемой мощности или резервирования по схеме N+1.
- Суда с электродвижением и суда с традиционной судовой энергетической установкой, имеющие на борту несколько дизель-генераторов. Главный судовой распределительный щит (ГРЩ) комплектуется устройствами распределения активной нагрузки.
- Нефтегазовая отрасль — буровые установки, нефтяные платформы, дизельные электростанции на удалённых объектах.
- Объекты коммунальной и инфраструктурной энергетики — дизельные электростанции с несколькими параллельно работающими ДГА.
- Малая распределённая генерация — объекты собственной выработки электроэнергии, работающие как параллельно с внешней сетью, так и в островном режиме с несколькими генераторами.
Принцип действия ValtaVen-ALSU
Алгоритм работы устройства состоит из трёх последовательных этапов: непрерывное измерение, вычисление активной мощности и формирование управляющих команд.
Этап 1. Непрерывное измерение параметров
Устройство подключается к двум измерительным цепям. Цепь напряжения подключается к выходам генератора и измеряет напряжение по фазам, цепь тока подключается через трансформаторы тока и измеряет ток нагрузки по фазам. Цифровой сигнальный процессор устройства производит измерения с высокой частотой дискретизации, рассчитывая действующие значения напряжения и тока, а также фазовые соотношения между ними.
Этап 2. Вычисление активной мощности
На основании измеренных значений напряжения, тока и фазового угла между ними устройство вычисляет активную мощность генератора. Цифровая обработка сигнала обеспечивает точность измерения даже при коэффициенте несинусоидальности напряжения до 15% и тока до 40%, что характерно для реальных промышленных и судовых сетей с большим количеством нелинейных потребителей.
Параллельно через цифровую линию связи между блоками ValtaVen-ALSU, установленными на параллельно работающих ДГА, происходит обмен данными о текущих значениях активной мощности каждого агрегата. Это позволяет каждому устройству вычислить среднюю нагрузку системы и определить, насколько мощность «своего» генератора отклоняется от целевой доли.
Этап 3. Корректировка через регулятор оборотов
Если активная мощность генератора отличается от заданной доли в общей нагрузке, устройство выдаёт команды на регулятор оборотов приводного двигателя через релейные выходы «частота больше» и «частота меньше» — две пары сухих контактов. Контакты замыкаются на время, пропорциональное величине рассогласования
Устройство работает в изохронном режиме — таком режиме регулирования, при котором поддерживается постоянная номинальная частота сети независимо от нагрузки, в отличие от статического режима с зависимостью частоты от мощности. Изохронный режим обеспечивает стабильное качество электроэнергии для потребителей и критически важен для объектов с чувствительными потребителями — серверным оборудованием, электронными системами управления, электродвигателями технологических линий с прецизионным регулированием скорости.
Дополнительная функция — плавное снятие нагрузки с генератора перед его отключением от шин (функция разгрузки). По команде через дискретный вход устройство постепенно уменьшает задание мощности до значения близкого к нулю, после чего генератор может быть безопасно отключён без рывков и перетоков мощности на остальные агрегаты.
Функции устройства ValtaVen-ALSU
ValtaVen-ALSU выполняет полный набор функций, необходимых для интеграции в современные системы управления электроэнергетикой:
- Распределение активной нагрузки между параллельно работающими генераторами пропорционально их номинальной мощности.
- Функция плавной разгрузки генератора перед его отключением от сети — постепенное снятие активной нагрузки до нулевых значений.
- Встроенные преобразователи мощности и частоты — устройство выдаёт измеренные значения этих параметров в систему верхнего уровня без необходимости установки отдельных преобразователей.
- Поддержка режимов фиксированной мощности (для параллельной работы с сетью) и фиксированной частоты (для одиночного режима и параллельной работы нескольких ДГА).
- Светодиодная индикация состояния выходов, наличия питания и режимов работы на лицевой панели устройства.
- Дискретный вход для команды разгрузки генератора перед отключением от шин.
- Цифровые интерфейсы RS-485 и Ethernet — подключение к АСУ ТП, передача параметров и журнала событий.
Технические характеристики ValtaVen-ALSU
Полный набор технических параметров устройства приведён в таблице ниже.
| Параметр | Value |
|---|---|
| Входные цепи | |
| Номинальное измеряемое напряжение AC | до 690 В |
| Перегрузочная способность по напряжению (длительная) | 1,2 × Uн |
| Перегрузочная способность по напряжению (до 10 с) | 2 × Uн |
| Длительная перегрузочная способность по току | 4 × Iн |
| Максимальный измеряемый ток | 6 А |
| Диапазон рабочих частот | 40 – 70 Гц |
| Нагрузка на вход напряжения | не менее 2 кОм/В |
| Нагрузка на вход тока (при Iн) | не более 0,5 ВА/фазу |
| Точность и регулирование | |
| Собственное время запаздывания | ≤ 20 мс |
| Минимальное время включения (TN) | 25 – 500 мс |
| Зона пропорциональности (XP) | ±50 % или ±2,5 Гц |
| Период импульсов (TP) | 5/10/15/20 × TN |
| Зона нечувствительности по мощности | ±2 % от меньшего генератора |
| Зона нечувствительности по частоте | ±0,1 Гц |
| Температурный дрейф уставок (на 10 °C) | ≤ ±0,2 % |
| Нормальная работа при THD напряжения | не более 15 % |
| Нормальная работа при THD тока | не более 40 % |
| Выходные реле | |
| Макс. коммутируемое напряжение AC | 240 В |
| Макс. коммутируемое напряжение DC | 30 В |
| Максимальный ток выходных реле | 7 А |
| Управление частотой больше/меньше | 2 сухих контакта |
| Выходы (Старт P>80 / Стоп P<20) | 2 сухих контакта |
| Реле статуса (твердотельное, I < 100 мА) | 1 шт. |
| Питание и подключение | |
| Напряжение питания DC | 24 В |
| Потребляемая мощность | не более 10 Вт |
| Сечение слаботочных проводов | 0,5 – 2,5 мм² |
| Сечение силовых проводов | 0,5 – 10 мм² |
| Конструкция и условия эксплуатации | |
| Степень защиты корпуса (ГОСТ 14254) | IP40 |
| Степень защиты клемм (ГОСТ 14254) | IP20 |
| Электромагнитная совместимость | IEC/EN 61000-6-1/2/3/4 |
| Габаритные размеры (В × Г × Ш) | 100 × 41 × 178 мм |
| Масса | не более 0,55 кг |
Конструкция щитового модуля шириной 178 мм и высотой 100 мм позволяет устанавливать устройство в стандартные распределительные щиты как при новом строительстве, так и при модернизации существующих ГРЩ.
Схема подключения ValtaVen-ALSU
Типовая схема подключения устройства распределения активной нагрузки к ГРЩ включает несколько групп цепей: измерительные, управляющие и информационные.
Измерительные цепи
К устройству подключаются два измерительных входа. Вход напряжения — измерение трёхфазного напряжения генератора, подключение напрямую в сетях до 690 В или через измерительные трансформаторы напряжения в сетях выше 690 В. Вход тока — измерение фазных токов генератора через трансформаторы тока. Сечение кабелей измерительных цепей — от 0,5 до 2,5 мм².
Цепи управления
Устройство имеет следующие выходные контакты для управления первичным оборудованием:
- «ЧАСТ+» и «ЧАСТ−» — две пары сухих контактов, выдающих импульсы на регулятор оборотов приводного двигателя или на дискретные входы ЭБУ. Контакты замыкаются на время, пропорциональное величине рассогласования по мощности.
- «Старт P>80» / «Стоп P<20» — две пары сухих контактов для сигнализации о достижении пороговых значений активной мощности — например, для запуска дополнительного ДГА при росте нагрузки.
- «СТАТУС» — твердотельное реле с током коммутации до 100 мА для передачи сигнала готовности устройства в систему верхнего уровня (АСУ ТП, БСУ, системы сигнализации).
Цифровая линия связи между блоками
Все блоки ValtaVen-ALSU, установленные на параллельно работающих ДГА электростанции, должны быть объединены цифровой линией связи. Это необходимо для обмена данными об активной мощности каждого генератора и вычисления средней нагрузки системы. Реализация — через RS-485 интерфейс по топологии «шина».
Дискретный вход
Дискретный вход «Разгрузка» предназначен для команды плавного снижения нагрузки генератора перед его отключением от шин. Подключение — сухим контактом от внешних источников сигнала.
Цепи питания
Питание устройства — от штатного источника постоянного тока 24 В. Потребляемая мощность не превышает 10 Вт.
Цифровые интерфейсы
- RS-485 — для подключения к контроллерам АСУ ТП по протоколу Modbus RTU. Топология «шина», возможность объединения нескольких устройств ValtaVen в один сегмент.
- Ethernet — для интеграции в корпоративные и промышленные сети передачи данных (поддержка Modbus TCP), удалённого мониторинга и диагностики.
Сравнение ValtaVen-ALSU с зарубежными аналогами
Прямой функциональный аналог ValtaVen-ALSU на российском рынке — устройство распределения активной мощности DEIF LSU-114DG датского производителя DEIF A/S. Это устройство много лет применялось на российских промышленных и судовых объектах. Также к функциональным аналогам можно отнести продукцию SELCO (датский бренд группы DEIF), Schneider Electric, Siemens.
| Категория | ValtaVen-ALSU | DEIF LSU-114DG / зарубежные аналоги |
|---|---|---|
| Производство | Россия | Дания / ЕС |
| Software | Российское ПО (Реестр Минцифры) | Зарубежное ПО |
| Микроконтроллер | Комдив-МК (Россия) | Импортный |
| Реестр РФ №719 | Внесено | Не входит |
| Допуск к госзакупкам и тендерам ОПК | Есть | Ограничен / отсутствует |
| Стоимость | Конкурентная (значительно ниже) | Высокая |
| Сроки поставки | Короткие, склад в РФ | Длительные, риски логистики |
| Гарантия | Расширенная | Стандартная производителя |
| Сервис на территории РФ | Прямой от производителя | Ограничен |
| Языки интерфейса и документации | Русский | Английский (русский — частично) |
| Корпус и форм-фактор | 100 × 178 × 48 мм, IP40/IP20 | Аналогичный щитовой формат |
| Цифровые интерфейсы | RS-485, Ethernet | RS-485, Ethernet (зависит от модели) |
Ключевые причины выбора ValtaVen-ALSU
В условиях текущей геополитической обстановки и санкционных ограничений зарубежные производители щитовой автоматики либо ушли с российского рынка, либо существенно усложнили условия поставок. Это создаёт три критических риска для эксплуатирующих организаций:
1. Срыв сроков ввода объектов в эксплуатацию из-за невозможности своевременной поставки зарубежных компонентов.
2. Отсутствие сервисной поддержки при выходе устройств из строя в процессе эксплуатации.
3. Невозможность участия в государственных и оборонных тендерах, которые требуют применения продукции из Реестра российской промышленной продукции (ПП РФ №719).
ValtaVen-ALSU решает все три проблемы: производство и склад на территории России, прямая сервисная поддержка от производителя ГК Технодар, наличие в Реестре №719 и Реестре российского ПО.
Преимущества ValtaVen-ALSU
Помимо собственно функционального соответствия зарубежным аналогам, ValtaVen-ALSU имеет ряд существенных преимуществ:
- Конкурентная цена. Стоимость устройства значительно ниже сопоставимых зарубежных моделей при сохранении технического уровня.
- Расширенные гарантийные обязательства. Условия гарантии от ГК Технодар превышают стандартные условия зарубежных производителей.
- Российская элементная база. Микроконтроллер Комдив-МК, российские печатные платы, отечественный корпус. Это обеспечивает независимость от санкционных ограничений на поставку компонентов.
- Российское ПО в Реестре Минцифры. Встроенное программное обеспечение зарегистрировано в Едином реестре российских программ для ЭВМ и баз данных.
- Допуск к гостендерам. Внесение в Реестр российской промышленной продукции (ПП РФ №719 от 17.07.2015) обеспечивает соответствие требованиям государственных и муниципальных закупок, а также закупок субъектов 223-ФЗ.
- Цифровые интерфейсы по умолчанию. RS-485 и Ethernet входят в базовую комплектацию.
- Короткие сроки поставки. Производство на территории РФ исключает зависимость от международной логистики.
- Локальный сервис и техподдержка. Прямая связь с инженерами производителя, документация и техподдержка на русском языке.
Часто задаваемые вопросы
Поддерживается ли работа с электронными блоками управления двигателем (ЭБУ)?
Да. Релейные выходы управления частотой через сухие контакты совместимы как с механическими регуляторами оборотов, так и с современными ЭБУ, имеющими дискретные входы для команд «частота больше» / «частота меньше».
Какие протоколы передачи данных поддерживает устройство?
По интерфейсам RS-485 и Ethernet поддерживается протокол Modbus в реализациях RTU и TCP — это стандарт промышленной автоматизации, совместимый с большинством АСУ ТП и SCADA-систем.
Можно ли применять ValtaVen-ALSU в судовой энергетике?
Да, устройство разрабатывалось в том числе для применения на судах с электродвижением и судах с традиционной судовой энергетической установкой.
Каков срок поставки ValtaVen-ALSU?
Сроки поставки уточняются по запросу и зависят от количества устройств в заказе. За счёт производства и складирования на территории РФ типовые сроки существенно короче, чем при импорте зарубежных аналогов.
Предоставляется ли проектная и эксплуатационная документация?
Да, в комплект поставки входит паспорт и руководство по эксплуатации на русском языке. По запросу предоставляются типовые схемы подключения, чертежи для проектной документации, а также техническое описание для согласования с экспертизой.
Сколько устройств ValtaVen-ALSU нужно на электростанцию с несколькими генераторами?
Стандартный подход — одно устройство на каждый генераторный агрегат, работающий в составе параллельной группы. На электростанции из четырёх генераторов устанавливается четыре устройства ValtaVen-ALSU. Все блоки объединяются цифровой линией связи для обмена данными о мощности.
В каком режиме работает ValtaVen-ALSU при параллельной работе ДГА?
Устройство работает в изохронном режиме — таком режиме регулирования, при котором обеспечивается высокая точность распределения нагрузки при поддержании номинальной частоты 40–70 Гц. В отличие от статического режима, изохронный даёт более стабильное напряжение и частоту в сети.
Что делает функция разгрузки и зачем она нужна?
Функция разгрузки обеспечивает плавное снятие активной нагрузки с генератора перед его отключением от шин. По команде через дискретный вход устройство постепенно снижает задание мощности до значений, близких к нулю. Это исключает рывки и перетоки мощности на остальные параллельно работающие генераторы и продлевает ресурс коммутационных аппаратов.
Какие требования предъявляются к согласованности характеристик параллельно работающих ДГА?
Для корректной работы устройств распределения активной нагрузки параллельно работающие генераторы должны иметь близкие характеристики регуляторов оборотов своих приводных двигателей. Если один генератор имеет быстрый электронный регулятор, а второй — медленный механический, скорость их реакции на команды устройства будет разной, что осложнит точное распределение нагрузки. На практике это редкая ситуация, поскольку электростанция обычно строится на однотипных ДГА.
Какие пуско-наладочные работы требуются перед вводом ValtaVen-ALSU в эксплуатацию?
Перед пуском устройства необходимо проверить правильность подключения измерительных цепей напряжения и тока (с учётом коэффициентов трансформации ТТ и ТН), настроить параметры регулирования (уставки времени включения, зоны пропорциональности, периода импульсов) под характеристики конкретного регулятора оборотов. Для систем с несколькими ДГА выполняется проверка цифровой линии связи между блоками. Эти работы выполняются специалистами при пуско-наладке электростанции.
Заключение
ValtaVen-ALSU — это полнофункциональное российское решение для применения в промышленной и судовой энергетике. Сочетание технических характеристик уровня лучших зарубежных аналогов, конкурентной цены, коротких сроков поставки и наличия в Реестре российской промышленной продукции делает ValtaVen-ALSU оптимальным выбором как для нового строительства, так и для проектов модернизации с заменой импортной щитовой автоматики.
Если перед вами стоит задача замены DEIF LSU-114DG или другого зарубежного устройство распределения активной нагрузки, либо вы проектируете новый объект — специалисты ГК Технодар готовы провести подбор оборудования под ваши условия и сформировать коммерческое предложение в течение 2 рабочих дней.
Запросить коммерческое предложение и техническую документацию:
8 (800) 250-00-16
info@technodar.group
