Способ автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой

 

Изобретение относится к способам автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой и, в частности может быть использовано в противоаварийной автоматике потребителей с синхронными двигателями и двумя источниками питания . Цель - повышение качества напряжения в процессе включения резервного источника питания. Измерение скорости и ускорения скольжения, сравнение ускорения скольжения с заданной величиной, сдвиг по фазе в сторону отставания -напряжения основного источника на угол, пропорциональный скорости скольжения, сдвига по фазе в сторону опережения напряжения резервного источника на угол, пропорциональный ускорению скольжения и включение резервного источника в момент совпадения сдвинутых по фазе напряжений позволяет повысить качество напряжения в процессе включения резервного источника питания путем выбор а момента включения резервного источника питания, исключающего возникновение провалов напряжения, бросков тока и момента. 3 ил. с (Л ГчЭ ;о О5 со

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (58 4 H 02 Л 9/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (71) 3905216! 24-07 (22) 03.06.85 (46) 15.03.87. Бюл. P- 10 (72) Н.И. Григоров, R.Т. Кононов, С.А. Петраков, В.И. Терентьев, В.Б. Толубко и А.Е. Церковный (53) 621.3.062(088.8)

- (56) Авторское свидетельство СССР

9 594558, кл. Н 02 J 9/06, 1976.

Авторское свидетельство СССР

Ф 928528, кл. H 02 J 99//0066, 1980. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВКЛЮЧЕНИЯ

РЕЗЕРВНОГО ПИТАНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ С

ДВИГАТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКОЙ (57) Изобретение относится к способам автоматическоro включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой и, в частности может быть использовано в противоаварийной автоматике потребителей с синхронными двигателями и двумя источниками пи80 1297169 А 1 тания. Цель — повышение качества напряжения в процессе включения резервного источника питания. Измерение скорости и ускорения скольжения, сравнение ускорения скольжения с за-. данной величиной, сдвиг по фазе в сторону отставания напряжения основного источника на угол, пропорциональный скорости скольжения, сдвига по фазе в сторону опережения напряжения резервного источника на угол, пропорциональный ускорению скольжения и включение резервного источника в момент совпадения сдвинутых по фазе напряжений позволяет повысить качество напряжения в процессе включения резервного источника питания путем выбора момента включения резервнОго источника питания, исключающего возникновение провалов напряжения, бросков тока и момента. 3 ил.

12 7i69

Изобретение относится к способам автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой и может быть использовано в противоаварийной автоматике потреби".елей с синхронными двигателями и двумя источниками питания.

Цель изобретения — повышение качестна напряжения в процессе включения резервного источника питания.

Введение операций измерения скорости и ускорения скольжения для оценки, величины ускорения скольжения необходимо для принятия обоснованного решения об отключении основного источника питания. Действительно„ при потере питания от основного источника питания остаточное напряжение поддерживается за счет так называемого выбега роторов синхронных двигателей. При этом как величина, так и частота остаточного напряжения уменьшаются, а следовательно, растут скорость и ускорение скольжения. !

t0

f5

Факт роста величины ускорения скольжения служит основанием дпя принятия решения об отключении основного источника.

Введение операций сдвига по фазе 30 в сторону отставания напряжения основного источника и в сторону опережения напряжения резервного источника и включения в момент совпадения сдвинутых по фазе напряжений резервного источника необходимо для исключения бросков тока и появления сверхмомен— тов в момент включения. В связи с тем, что время включения выключателя ре— зервного источника конечно, команда щ на его включение должна быть подана с опережением. Угол опережения выбирается пропорциональным скорости скольжения (напряжение основного источника сдвигается в сторону отстава- 5 ния на угол, пропорциональный скорости скольжения) и пропорциональным ускорению скольжения (напряжение резервного источника сдвигается в сторону опережения на угол, пропорцио- 50 нальный ускорению скольжения).

Момент опережения команды на включение выбирается таким, чтобы угол между напряжениями основного и ре- зервного источников питания к моменту 55 контактов выключателя резервного источника питания был равен нулю. Этим будут сведены на нет возмущения, обычобычно возникающие в системе электроснабжения при синхронизации пвух напряжений, что приведет к повышению качества напряжения. Кроме того, достигается и ускорение процесса перевода питания с основного источника на резервный. У прототипа при выборе момента отключения основного и включе— ния резервного источника питания используется информация, получаемая при анализе параметров напряжения биения.

При этом команда а включение не может быть подана в первом и даже во втором периоде биений. При использовании предлагаемого способа для получения информации о скорости и ускорении скольжения нет необходимости в использовании напряжения биений и команду на включение резервного источника можно сформировать даже в первом периоде биений.

Введение операций измерения скорости и ускорения скольжения, сравнения ускорения скольжения с заданной величиной, сдвига по фазе в сторону от— ставания напряжения основного источника на угол, пропорциональный ско— рости скольжения, сдвига по фазе в сторону опережения напряжения резервного источника на угол, пропорциональный ускорению скольжения, и включения резервного источника в момент совпадения сдвинутых по фазе напряжений позволяет повысить качество напряжения в процессе включения резервного источника питания путем выбора момента включения резервного источника питания, исключающего возникновение провалов напряжения, бросков тока и момента. Качество напряжения повышается также и в связи с тем, что ускоряется процесс отключения неисправного основного источника питания и быстрее подключается резервный источник питания, т.е. приемники электрической энергии меньшее время получают электрическую энергию от неисправного ввода.

Изобретение позволяет исключить несанкционированное отключение основного источника в случае, когда частоты напряжений основного и резервного источников неодинаковы. Его использование обеспечивает выбор оптималь— ного по условиям синхронизации момента подачи команды на включение резервного источника питания, ускоряет процесс перевода источников питания, в результате повышается качество

12971 электроэнергии и исключается появле— ние возмущений (провалов напряжения, бросков тока и сверхмоментов), которые могут вызвать выход из строя оборудования. 5

На фиг. 1 изображена векторная диаграмма>показывающ>ая сдвиг по фазе напряжений основного и резервного ис— точников, на Лиг-.2 — схема устройства, реализующего предлагаемый способ, 10 на фиг.3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

На Лиг.1 обозначены - напряжение и угловая частота > основного источ> ника питания, напряжение U и угло- 15 вая частота ы резервного источника питания, сдвинутые по фазе напряжеI ния U,, U, основного и резервного источников питания.

Напряжение основного источника пи- 20 тания U, сдвинуто по фазе в сторону отставания на угол d., величина которого равна:

5 (1)

25 с>,= > -ۄ— угловая скорость скольжения, ,„„ — время включения резервного источника питания. где

Напряжение резервного источника питания U» сдвинуто по фазе в сторону опережения на угол d., величина которого равна: лр

E (2) 35

2 где E — ускорение скольжения.

К моменту совпадения сдвинутых по! 1 фазе напряжений U и U» угол 8

> между напряжениями U u U равен:

1».

8=>у +»>. = t + е -ш (3) Вкл 2

Если подать команду на включение

> выключателя резервного источника питания в момент совпадения напряжений

I I и », то за время замыкания контактов выключателя „„ угол между напряжениями U, и U. уменьшится от 50 величины 5 до нуля, в результате будут исключены возможные последствия несинфазного включения двух напряжений. устройство реализующее предлагае- >> мый способ, содержит формирователи

1 и 2 импульсов, триггер 3, активный фильтр 4, состоящий из трех последовательно включенных интегрирующих уси69 4 лителей 5,6 и 7, первый 8 и второй 9 суммирующие операционные усилители, блок 10 сравнения, цепь l1 отключения выключателя основного источника, первый 12 и второй 13 одновибраторы, выходной триггер 14, релейный блок 15, размыкающие блок-контакты включателя основного источника 16 и цепь 17 включения выключателя резервного источника.

На вход формирователя 1 импульсов подано напряжение основного источника на вход формирователя 2 импульсов — напряжение резервного источника

U . На выходе этих формирователей сигналы U„, и П„ имеют вид импульсных последовательностей (фиг.3), жестко привязанных к нулевой фазе соответствующих синусоид. Записывающий единицу вход триггера 3 присоединен к выходу формирователя 1 импульсов, а записывающий нуль вход триггера 3 — к выходу формирователя 2 импульсов. Выход триггера 3 присоединен к входу активного фильтра 4, а именно к первому входу первого интегрирующего операционного усилителя 5, к второму входу которого присоединен выход третьего интегрирующего операционного усилителя 7, к третьему входу усилителя 7 и к третьему входу усилителя 5 присоеди- нен выход второго интегрирующего операционного усилителя 6, а к четвертому входу усилителя 5 присоединен выход этого усилителя. На первый вход суммирующего операционного усилителя

8 подано напряжение U(27>J, пропорциональное фазовому углу ?3, а второй вход этого усилителя присоединен к выходу первого интегрирующего операционного усилителя 5. Первый вход блока 10 сравнения присоединен к выходу первого интегрирующего операционного усилителя 5, а на второй вход блока 10 сравнения подается напряжение, пропорциональное заданному значению ускорения скольжения. Выход блока 10 сравнения присоединен к цепи 11 отключения выключателя основного источника питания. Выход первого суммирующего операционного усилителя

8 присоединен к одному из входов первого одновибратора 12, второй вход которого присоединен к выходу формирователя 2 импульсов. Выход второго суммирующего операционного усилителя

9 присоединен к одному из входов второго одновибратора 13, второй вход которого присоединен к выходу формиро5 12971 вателя 1 импульсов. Выходы первого 12 и второго 13 одновибраторов присоединены к входам выходного триггера 14, выход которого присоединен к входу ре релейного блока 15, который срабатывает в момент переброса выходного напряжения на триггере 14 с максимального значения до минимального.

Выход релейного блока 15 через размыкающие блок-контакты 16 выключателя 10 основного источн пса питания присоединен к цепи 17 включения выключателя резервного источника питания.

Устройство работает следующим образом. !5

Импульсные последовательности поступаюшие на входы тригР1 гера 3, образуют на его Выходе им— пульсную последовательность Б, среднее значение которой пропорционально 20 углу сдвига фаз между напряжениями

ОснОВнОГО и резервногО источников, Напряжение U, подается на вход цепи из трех последовательно Включенных интегрирующих усилителей 5, 6 и

7, охваченных обратными связями так. что результирующая передаточная функция соответствует звену третьего порядка вида

U = U(1- „,) (6) Напряжения U и Н подаются на входы управляемых одновибраторов 12 и 13. При этом импульсная последовательность U„ сдвигается в одновибраторе 12 в сторону отставания на угол равный

K

fi l аР +bP +СР +1 (4) 2.

5 6кл д =23

3 2 (7) Сдвиг импульсной последовательнос40 тью U, â сторону отставания на угол

aL. эквивалентен сдвигу этой последовательности В сторону опережения IR

-флл у1 Ол с раВныи

В одновибраторе 13 импульсная по— следовательность Н„сдвигается в сторону отставания на угол а,, равный

Выходной триггер 14 управяе ся IIOpaageJIhHblMBX0igaMHHMIIJльс ными последовательностями Б, и U, .

Величина среднего напряжения на выходе выходного триггера 14 контролируется релейным блоком. В момент скачкообразного изменения напряжения на выходе выходного триггера 14, что име— ет место при совпадении сдвинутых по фазе импульсных последовательностей Б, и U > релейный блок 15 подает команду где К вЂ” коэффициент усиления, а1,с в коэффициенты при производных, Й

Р= — оператор дифференцирования.

d1:

Поскольку звено, описываемое выражением (4), имеет вполне определен— ную полосу пропускания, зависящую От выбора коэффициентов а b, с„ то его можно рассматривать I

0 на его Входе, т.е. На выходе л второго интегрирующего операционного усилителя, пропорционален скорости скольжения оз . Очевидно, что сигнал

Н,на входе второго интегрирующего ь операционного усилителя, а значит сигнал на выходе первого интегрирующего операционного усилителя пропорционален ускорению скольжения. В случае, когда текущее значение ускорения скольжения F, появляется сигнал на вьгходе блока 10 сравнения и производится выключение выключателя основного источника питания.

В первом суммирующем операционном усилителе 8 производится вычисление величины напряжения, пропорционально—

ro ускорению скольжения, причем коэффициентом пропорциональности служит величина половины квадрата времени включения „, выключатеця резервного источника питания. Напряжение U на

Ы вьпсоде этого усилителя определяется в соответствии с выражением:

Q.

= U(2Trj- U(C, "j (5) Во втором суммирующем операционном усилителе 9 производится вычисление величины напряжения, пропорциональног o скорости скольжения. причем коэффициентом пропорциональности служит величина времени включения с,„ включателя резервного источника питания.

Напряжение U, на выходе этого усилителя определяется В соответствии с выражением:

1297 169 на включение выключателя резервного источника питания. Команда проходит, если выключатель основного источника питания выключен и его блок-контакты

16 замкнуты. 5

Все блоки предлагаемого устройства могут быть выполнены на базе интегральных микросхем любой серии, содержащей в своем составе операционные 10 усилители, триггеры и логические элементы И-НЕ, ИЧИ-НЕ.

При изменении предлагаемого способа не требуются дополнительные измерительные органы, контролирующие уровень напряжения биения, и достаточно ограничиться только замером фазовых и частотных параметров питающих напряжений. Кроме того, продлевается 20 срок работы источников питания, так как исключается их включение на параллельную работу с отступлениями от оптимальных условий синхронизма и повышается качество электроснабжения приемников электрической энергии.

При включении резервного источника питания по предлагаемому способу в системе электроснабжения не будут возникать переходные процессы, свяванные с несинхронным включением источников питания.

Формула изобретения

Способ автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой, согласно которому сравнивают между собой напряжения основного и резервного источников питания, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью повышения качества напряжения в процессе включения резервного источника питания, дополнительно измеряют скорость и ускорение скольжения напряжений основного и резервного источников питания, сравнивают ускорение скольжения с заданной величиной и при превьппении ускорением скольжения заданной величины отключают основной источник питания, сдвигают по фазе в сторону отставания напряжение основного источника на угол, пропорциональный скорости скольжения, а напряжение резервного источника сдвигают в сторону опережения на угол, пропорциональный ускорению скольжения, и в момент совпадения сдвинутых по фазе напряжений включают резервный источник.

1297169 и, 1/2Ф

Составитель Н. Пантелеева

Редактор А. Лежнина Техред А.Кравчук Корректор М.Демчик

Заказ 790/58 Тираж 619 ™ Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4