Устройство для автоматического ввода резервного источника переменного напряжения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВВОДА РЕЗЕРВНОГО ИСТОЧНИКА ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее два формирователя прямоугольных импульсов и блок анализа аварий, отличающееся тем, что, с целью повышения его быстродействия и надежности , оно снабжено блоком функциональных операций, генератором стабильной частоты, блоком сравнения и блоком измерения скорости изменения угла, к первым входам формирователей прямоугольных импульсов подключены датчики контролируемых напряжений , а к вторым их входам - выходы генератора стабильной частоты, блок , функциональных операций состоит из двух элементов НЕ, трех элементов И, элемента ИЛИ и элемента ИЛИ-НЕ, причем к первому входу блока функционйльных операций через первый элемент НЕ подключены первый элемент И,первые входы второго и третьего элементов И и первый вход элемента ИЛИ-НЕj к второму входу блока функциональных операций подключены через второй элемент НЕ второй вход второго элемента И, вторые входы первого и третьего элементов И и второй вход элемента ИЛИ-НЕ, третий вход третьего элемента И подключен к третьему входу блока функциональных операций , к выходам первого и второго элементов И подключен первый элемент ИЛИ, выход которого является первым выходом блока функциональных операций , а выходы элементов ИЛИ-НЕ. и третьего элемента И являются соответ ственно вторым и третьим выходами блока функциональных операций;блок сравнения состоит из триггерного распределителя , входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока сравнения, а к выходу подс ключен первый вход счетно-сравнивающего элемента, выходы которого являются первым и вторым выходами блока сравнения соответственно, к второму входу блока сравнения подключен второй вход счетно-сравниваю ,щего элемента, третий вход которого, является третьим входом блока срав-/ нения; блок измерения скорости изменения угла состоит из элемента оперативной памяти, вход которого 05. является входом блока измерения г скорости изменения угла, к которому О) подключен один вход дешифратора,второй вход которого соединен с выходом элемента оперативной памяти, ;а выход, является выходом блока измерения скорости изменения угла; блоканализа аварий состоит из логических элементов ИЛИ, ИЛИ-НЕ и двух цепочек последовательно соединенных логических элементов И,элемента памяти и логического элемента И-НЕ, выходы которых являются первым и вторым выходами блока анализа аварий, первым и вторым

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1010696

g(51) Н 02 J 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ л"— .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСВ ВУ (2 1) 3226690/24-07 (22) 08.10.80 (46) 07.04.83. Бюл. М 13 (72) М.И.Стальная, С.А.Банкин, С.А.Коновалов и Э.Ф.Шевляков (71} Алтайский политехнический институт им. И.И.Ползунова (53) 621 ° 316.925 {088.8} (56) 1. Авторское свидетельство СССР

OÃ 708463,кл. Н 02 J 9/06, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

11 663023, кл. Н 02 J 9/06,,1977. (54) {57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВВОДА РЕЗЕРВНОГО ИСТОЧНИКА ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее два формирователя прямоугольных иипульсов и блок анализа аварий, о т л и— ч а ю щ е е с я теи, что, с целью повышения его быстродействия и надежности, оно снабжено блоком функциональных операций, генераторои стабильной частоты, блокои сравнения и блоком измерения скорости изменения угла, к первым входам формирователей прямоугольных импульсов подключены датчики контролируемых напряжений, а к вторым их входам — выходы генератора стабильной частоты, блок функциональных операций состоит из двух элементов НЕ, трех элементов И, элемента ИЛИ и элемента ИЛИ-НЕ, причем к первому входу блока функциональных операций через первый элемент

НЕ подключены первый элемент И, первые входы второго и третьего элеиентов

И и первый вход элемента ИЛИ-НЕ, к второму входу блока функциональных операций подключены через второй элемент НЕ второй вход второго элемента И, вторые входы первого и третьего элементов И и второй вход элемента ИЛИ-НЕ, третий вход третьего элемента И подключен к третьему входу блока функциональных опера" ций, к выходам первого и второго элементов И подключен первый элемент

ИЛИ, выход которого является первым выходом блока функциональных операций, а выходы элементов ИЛИ-НЕ и третьего элемента И являются соответственно вторым и третьим выходами блока функциональных операций;блок сравнения состоит из триггерного распределителя, входы которого являются соответственно первыи и вторыи входами блока сравнения, а к выходу под- а

В ключен первый вход счетно-сравнивающего элемента, выходы которого являются первым и вторым выходами блока сравненил соответственно. к второму входу блока сравнения подключен второй вход счетно-сравниваю.щего элемента, третий вход которого в является третьим входом блока сравнения; блок измерения скорости изменения угла состоит из элемента < р оперативной памяти, вход которого р является входом блока измерения скорости изменения угла, к которому подключен один вход дешифратора,второй вход которого соединен с выходом элемента оперативной памяти,;а выход, является выходом блока измерения скорости изменения угла; блок анализа аварий состоит из логических элемен- В тов ИЛИ, ИЛИ-HE и двух цепочек последовательно соединенных логических элементов И, элемента памяти и логического элемента И-НЕ, выходы которых являются первым и вторым выходами блока анализа аварий, первым и вторым

1010ь 6 входами которого являются входы элемента ИЛИ, третьим и четвертым - входы первого и второго элементов И соответственно, пятым и шестым входа ми — входы элемента ИЛИ-НЕ, причем выход элемента ИЛИ подключен к вторым входам элементов И, к вторым входам элементов памяти, выход элемента ИЛИ-ME соединен с третьими входами элементов памяти, четвертые входы которых соединены с выходами элементов памяти параллельной цепочки; первый и второй входы блока функциональных операций подключены соответственно к выходам первого и второго формирователей прямоугольных импульсов, третий вход блока функциональных операций подключен к выходу. генератора стабильной частоты, а вы1

Изобретения относится к противоаварийной автоматике электроснабже:. ния и может быть использовано в качестве быс родействующего органа для автоматического ввода резерва (ABP ) различных потребителей, не допус- кающих перерывов в электроснабжении, .особенно на подстанциях с синхронной, нагрузкой.

Известно устройство для автомати, ческого включения резервного источника питания, реализующее известный способ автоматического включения питания потребителей, состоящее из фазочувствительного блока, подключенного через трансформаторы напряжения к резервному и основному источникам питания, частотного блока, подключенного через трансформатор напряжения к основному блоку, блока сравнения, к входам которого подключены фазочувствительный и частотный блоки, а выход соединен с блоком автоматического включения резерва (! ).

Известное устройство обладает невысоким быстродействием, так как Bbtход из строя основного источника определяется по достижению углом между векторами напряжений основного и резервного источников питания 120-150 ходы блока функциональных операций подключены соответственно к трем входам блока сравнения, первый выход которого соединен через блок измерения скорости изменения угла с первым входом блока анализа аварий, к второму входу которого подключен второй выход блока сравнения, к третьему и четвертому входам - соответственно выходы первого и второго формирователей прямоугольных импульсов, пятый и шестой входы предназначены для подключения к выходам защит первой и второй секций шин, а выходы блока анализа аварий предназначены для подключения к цепям отключения,выключателей питания первой и второй секций шин.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для автоматического ввода резервного источника переменного напряжения, имеющее анализатор величин контролируемых напряжений, два блока анализа напряжений и частоты источников $2 ).

Известное устройство в качестве параметров оценки работы источника питания использует напряжение и частоту, которые медленно изменяются при повреждении источника, что снижает его быстродействие.

Кроме того, надежность устройства понижена за счет использования для формирования прямоугольных импульсов в анализаторе частоты ждущего бло" кинг-генератора, который в результате скачка входного напряжения, изменения температуры и других параметров может перейти в режим автогенерации.

Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического ввода резервного источника переменного напряжения, содержащее два формирователя прямоугольных импульсов и блок анализа аварий, снабжено блоком функциональных операций, генератооом стабильной частоты, блоком с

g c>

Q!

3 1010696 ф сравнения и блоком измерения ско- рого являются входы элемента ИЛИ, рости изменения угла, к первым входам третьим и четвертым - входы первОго формирователей прямоугольных импуль- и второго элементов И соответственно, сов подключены датчики контролируемых пятым и шестым входами — входы эленапряжений, а к вторым их входам — 5 мента ИЛИ-НЕ, причем выход элемента выходы генератора стабильной частоты: ИЛИ подключен к вторым входам элеблок функциональных операций состоит ментов И, к вторым входам элементов из двух элементов НЕ, трех элементов памяти, выход элемента ИЛИ-НЕ соеИ, элемента ИЛИ и элемента ИЛИ-НЕ, динен с третьими входами элементов причем к первому входу блока функци- to памяти, четвертые входы которых ональных операций через первый эле - соединены с выходами элементов ламент НЕ подключены первый элемент И, мяти параллельной цепочки, первый первые входы второго и третьего экие- и второй входы блока функциональных ментов И и первый вход элемента операций подключены соответственно

ИЛИ-НЕ, к второму входу блока функ- >5 к выходам первого и второго формироциональных операций подключен чеоез вателей прямоугольных импульсов, второй элемент HE второй вход второ» третий вход блока функциональных го элемента И, вторые входы первого операций подключен к выходу генераи третьего элементов И и второй вход тора стабильной частоты, а выходы элемента ИЛИ-НЕ, третий вход третье- g0 блока функциональных операций го элемента И подключен к третьему соответственно к трем входам блока входу блока функциональных операций, сравнения, первый выход которого сок выходам первого и второго элементов единен через блок измерения скорости

И подключен первый элемент ИЛИ, вы- изменения угла с первым входом блока ход которого является первым вы- g5 анализа аварий, к второму входу котоходом блока функциональных операций, рого подключен второй выход блока а выходы элементов ИЛИ-НЕ и третьего сравнения, к третьему и четвертому элемента И являются соответственно входам соответственно выходы первовторым и третьим выходами блока функ- го и второго формирователей прямоциональных операций, блок сравнения 30 угольных импульсов, пятыи и шестои состоит из триггерного распределите- входы предназначены для подключения ля, входы которого являются соответ- к выходам защит первым и второи секственно первым и вторым входами блока ций шин, а выходы блока анализа авасравнения, а к выходу подключен пер- рий предназначены для подключения к вый вход счетно-сравнивающего эле- цепям отключения выключателей питания

35 мента, выходы которого являются первои и второи секции шин. первыми и вторым выходами блока сравнения соответственно,к второму На фиг.1 представлена структурная входу блока сравнения подключен вто- схема предлагаемого устройства; на рой вход счетно-сравнивающего эле- фиг.2 — схема блока анализа аварии;

40 мента, третий вход которого является на Фиг.3 — схема блока функциональтретьим входом блока сравнения; блок ных операций; на фиг.4 - схема блока изМерения скорости изменения у ла сравнения; на фиг.5 — схема блока состоит из элемента оперативной па- измерения скорости изменения угла; мяти, вход которого RBllRBTGR входом на фиг,б- диаграммы, поясняющие .45 блока измерения скорости изменения работу блока функциональных операугла,к которому подключен один вход ций а - трехфазное напряжение ре" дешифратора, второй вход .которого зервного источника; б — трехфазное соединен с выходом элемента оператив- напряжение основного источника; ной памяти, а выход является выходом в - последовательность импульсов блока измерения скорости изменения

50 на выходе первого формирователя пряугла, блока анализа аварий состоит моугольных импульсов (,Х1}; г — послеиз логических элементов ИЛИ, ИЛИ-НЕ довательность импульсов на выходе и двух цепочек последовательно сое- . второго формирователя импульсов Х, диненных логических элементов И, эле- д - последовательность импульсов ломента памяти и логического элемента 55 гической функции Х„-X (. Kîíúþíêöèÿ);

И-НЕ, выходы которых являются первыми е — последовательность импульсов и вторым выходами блока анализа ава- логической функции Х1 Х Ч, где Ч рий, первым и вторыми входами кото- последовательность импульсов с час1010696

5 г«той 3-5 кГц, сформи-;.ова...«.; бло-ком функциональных операций из «-«а- пряжения генератора эталонной частоты и синхронизированных передним фронтом имг«ульсов логической функции Х., М, ; ж - последовательность импульсов логической функции Х + Х jстрелка

Пирса); з — последовательность импульсов логической функции Х„+ М, (неравнозначность/. .о

Устройство содержит два формироьа" теля 1 и 2 прямоугольных импуг«ьсов, предназначенных для формирования прямоугольных импульсов длительностью

30 эл.град. в момент прохождения каж- «5 дой фазой напряжения первой и второй секции через нуль. Выходы фор««««рoвателей 1 и 2 прямоугольных импульсов подключены к блоку 3 функциональных операций. устройство имеет такж- гене= .ратор «« стабильной частоты 100 «;Гц,,,первый выход которого подключен к выходам формирователей 1 и 2 прямоугольных импульсов, а второй к блоку 3 фун«сциональных ог«ерзций. З

Устройство снабжено также блоком 5 сравнения, с тремя входами ко.«орого соединен блок 3 функцио««аль«:ы:;.

«операций, блоком 6 измерен"я скорости изменения угла блоKoi / а..а.=из=. .ц

«аварий : первому входу котово:О по«« кл«очен блок 6 измерения скopocr!-i изменения угла„ к второму -- б.;ic,<

5 сравнения, а к треть".I«ó и:-.=.гаертому входам - фор««ироватег«««««и 2 прямоугольных импульсов.

Блок / анализа аварий состоит из логических элементов ИЛИ 8, ИЛИ-HE

9 и двух цепочек последовательно соединенных логическ«их элемен)-ов, каждая из которых содержит элемент

И 10 (11 ), элемент 12 (13 «:".амят«« и логический элемент И-КЕ 1г«,15,выходы которых являются первым ": вто-. рь«м выходами блока 7 анализа авар« .й«.« .«. .":: 45 первым и вторым входами которого являются входы элемента ИЛИ 8, третьим и четвертым - входы перво«-о и второго элементов И 10, 11 соответстзенно, пятым и шестым входами — входы элемен«т

«те.ИЛИ-НЕ 9,причем выход элемента ИЛИ . 8 подключен к вторым входам элементов

И 10, 11,, к вторым входам элементов

12 и 13 памяти, выход злемен«а ИЛИ-НЕ

9 соединен с третьими входами элемен-гГтов 12 и 13 памяти, четвертые вхо. ды которых соединены с выходами зл...— ..ментов 12 и 13 памяти параллельной цепочки.

В«,,к 3 функциональных операций

-Q«,òo.-«ò из двух элементов HE 16 и

1« ., грех элементов И 18, 19 и 20, зт«емента ИЛИ 21 и элемента ИЛИ-HE 22, приме«: к первому входу блока 4 Функ«.«ио«-.-. .-ьнь,х Операций через первый элемент HE 16 подключен первый элемент

И :8, первый вход второго и гре1ьего элементов И 19, 20 и ервый вход элемента ИЛИ-HE 22, к второму входу блока функциональных операций 3 подключен через второй элемент НЕ 17, второй вход второго элемента И 19, вторые входы первого и третьего элементов

И 18., 20 и второй вход элемента

ИЛИ-HE 22, третий вход третьего элемента И 20 подкл«очен к третьему входу бло :, †; функционаЛЬных операций 3, к Bbl):op:и первого и второго злеменГсв и 1uii -. подключен элемент ЛЛИ 21 выход кс- орого является первым вы.= ходом блока 3 функциональных операций., а ьыходы элементов ИЛИ-КЕ 22 и третьего элемента И 20 являются

СОО« вет ---венно вторым и третьим выходами блока 3 фу««кциональнь«х onepav è:."

Влок ); ",)двнения сосч Сит из триг

ep!.-:"... o распределителя 23, .входы ко О,po. . = .««ëÿ«) I ся сООтве гств .", o пер вым и вторым входами блока - ".-„-авнения .. K выходу подкл«очен первый

:., д с етно-сравнивающего элемента

= b!x )pI=! кОтОрогО являются первым вторы««входо««блока 5 сравнен;-,v. соотнет:«твенно, к второму входу бло .а:;равнения подключен второй вход

"-:=ii:-: -- сравнивающего элемента "-««, ...;:-т-«« вход которого является тре;ь.:.,:;:.: —:дом блока 5 сравнения.

Ьлок 6 измерения скорости изменен».,: угла состоит из элемента 25 операт вной памяти, вход которого являBTcR входом блока 6 измерения cKQ

par,òè изменения угла,к которому подключен один вход дешифратора 26, втаоой вход которого соединен с выходом элемента 25 оперативной памяти„ а выход является выходом блока 6 измерения скорости изменения угла.

У : трой«ство работает следующим Образом.

При возникновении аварийной ситуации, наг;ример, при ошибочном п-.ключении или Обрыве на питающем вводе, удапеннoм коротком замыкании, начина--гся -.boáoäíûé выбег электродвигате25

3$

7. 1О1О6 лей на подстанции. При этом изменяется частота ы величина напряжения основного источника питания и угол между векторами напряжения основного и резервного источников.фазное напряжение основного и Резервного источников питания поступает на соответствующий формирователь 1 и 2 прямоугольных импульсов, выдающий на выходе прямоугольный импульс дли- )0

Фу тельностью 30. Сформированные прямо. угольные импульсы поступают в блок

3 функциональных операций, который преобразует их в следующие функции алгебры логики: 35

Конъюнкцию X< X> V {@sr.6e) - тратий выход - (фиг 3 }l

Функцию стралка Пирса Xq + Xg (фиг.бж ) — второй выход (фиг.3);

Функцию неравнозначности Х1+ Х2 20 (фиг. бз ) - первый выход (фиг ° 3 }

Пакет импульсов последовательности Х 1 Х2 Ч с третьего выхода блока 3 функциональных операций поступает на блок 5 сравнения, выполненный в виде триггерного распределителя 23, где каждый импульс пакета переключает один очередной триггер. Переключение триггеров прекращается с приходом из блока

3 функциональных операций импульса последовательности Х „ + Х2.

Сигнал с триггерного распределителя является разрешающим д 1я работы счетно-сравнивающего элемента 24. и

При увеличении угла между векторами основной и резервной секций, уменьшаетсл длительность совпаде:,ния импульсов, сформированных формирователями 1 и 2 прямоугольных импульсов, значит, уменьшается число . импульсов последовательности

Х Х V, укладывающихся за время их

1 2 совпадения, а также число переключаемых в блоке 5 сравнения триггеров.

Увеличение угла между векторами напряжений основного и резервного

O источников питания до 27 является критическим и говорит об аварии ос.новного источника.В блоке 5 сравнения, на счетно-сравнивающем элементе

24, этому углу соответствует определенное число переключенных триггеров,, Если пакет импульсов последователь96 8 ности Х Х2 V пРиходЯщий в блок 5 сравненйя, производит переключение соответствующего числа триггеров, то блок 5 сравнения (фиг.Ц со . счетно-сравнивающего элемента 24 выдает сигнал аварии по второму выходу в блок 7 аналиаа аварии. Импульс последовательности Х 1 + Х2, приходящий с блока 3 функциональных операций устанавливает счетно-сравнивающий элемент 24 блока 5 сравнения в исходное состояние.

Устройство работает таким образом, если на подстанции находятся двигатели с постоянной инерцией Я," больше 2,9 с, а значит, скорость изменения угла между векторами напряжений основного и резервного источников питания при аварии меньше крити- ческой. В этом случае блок 7 анализа выдает сигнал на переключение с основного на резервный источник питания по сигналу с блока 5 сравнения при превышении углом между векторами напряжений основного и резервного источника питания критической величины.

Если на подстанции находятся двигатели с постоянной инерцией меньше

2,9 с, то угол между векторами напряжений основного и резервного источников питания не превышает критической величины. блок 5 сравнения не выдает сигнала на переключение в блок

7 анализа аварий, а образует сигнал по первому выходу (фиг.4 ), пропорциональный длительности пакета импульсов последовательности X>X>V, и выдает его через первый выход в блок 6 измерения скорости изменения угла, который запоминает длительность пакета в элементе 25, а затем сравнивает ее в элементе 26 с длительностью вновь пришед1его пакета.

Если разность длительностей превышает уставку, то блок 6 измерения скорости изменения угла с выхода элемента

26 выдает сигнал аварии в блок 7 анализа аварий на выход.

При нормальной работе источников питания импульсы, сформированные формирователями 1 и 2 прямоугольных импульсов, совпадают, блок 5 сравнения и блок 6 измерения скорости изменения угла не выдают сигналов в блок 7 аварий.

Блок 7 анализа аварий осуществляет связь с релейной защитой, исключая

1010 ложное переключение при к,;о <ом замыкании на отходящих линиях, а также определяет аварийный источник питания.

Импульс, сформированный формирователем прямоугольных импульсов иэ потяжения аварийногоисточника,поступает вблок 7аналиэа аварийвторым,после импульса, сформированного из напряжения неповрежденногоисточника питания. .Предлагаемое устройство позволяет повысить быстродействие и надежность

696 10 тем, что в качестве параметра оценки работы источников г.еременного напряже..ия используют величину угла между ве:торами напряжений основного и резер;.зногG источников и скорость его изменения. Слежение эа скоростью изменения угла позволяет ввестм резервный источник питания до того, как двигателей с постоянной инерцией С меньше 2 с выйдет из зоны успешной синхронизации.

1010696

10 L 96 -,, 11 )l

, „

1, (

Г l

Р (У.-+ у- у ф4л;

1010б9б

Состааител;:. c.. 1аителькин

Редактор A.Âëàñå-,:ко Техред -"l,Êîæòópà Корректор Е,Рококо

Заказ 2499! 11 Тира)у 611 Подписное

ВМИИПИ Государстаоин .о,<омитета f;CCÃ по делам ияобр:. :еиий и открьтий

113035, Москва, 4-3:, уы-.ка.":-.:<аб., д. 4/5

Филиал ППП Патент"„ г У> город. ул, Проектная, 4