Устройство для автоматического включения резервного питания

 

Изобретение относится к противоаварийной автоматике энергосистем, в частности к устройствам для автоматического включения резервного питания потребителей, и может быть использовано для взаимного резервирования источников питания на подстанциях с двигательной нагрузкой - крупными синхронными и асинхронными электродвигателями, используемыми на производствах с непрерывным технологическим процессом. Цель изобретения - повышение надежности за счет повышения точности измерения угла между напряжениями первого и второго источников питания, а также повышение помехозащищенности устройства. Устройство содержит первый 1 и второй 2 избирательные органы и пусковой орган 3, каждый из которых содержит три фазочувствительных блока, сумматор, фильтр и пороговый элемент. Угол поворота системы векторов напряжения одного источника питания относительно системы векторов напряжения другого источника при потере питания одного из источников оценивается в каждом из измерительных и пусковом органах по изменению среднего арифметического модулей углов между соответствующими тремя парами напряжений первого и второго источников питания. Моменты отключения вводного выключателя и включения секционного выключателя определяются уставками пороговых элементов 10, 21, 22 и логическим блокам 4, выходы исполнительных органов 26 - 28 которого являются выходами устройства. 4 ил.

СОВХОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 51)5 Н 02 J 9/06.й (1 л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ м.J (иг) Иб

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР, (21) 4357241/24-07 (22) 04. 01.88 (46) 07.07.90. Бюл. Г 25 (71) Горьковское отделение Государственного проектного института "Электропроект" (72) С ° П.Никифоров и В.С.фишман (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 877710, кл. Н 02 1 9/06, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЗЕРВНОГО ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к противоаварийной автоматике энергосистем, в частности к устройствам для- автоматического включения резервного питания потребителей, и может быть использовано для взаимного резервирования источников питания на подстанциях с двигательной нагрузкой — крупными синхронными и асинхронными. электродвигателями, используемыми на производствах с непрерывным технологическим процессом. Цель изобретения повышение надежности за счет повы2 шения точности измерения угла между напряжениями первого и второго источников питания, а также повышение помехозащищенности устройства ° Устройство содержит первый 1 и второй 2 избирательные органы и пусковой орган 3, каждый из которых содержит три фазочувствительных блока, сумматор, фильтр и пороговый элемент. Угол поворота системы векторов напряжения одного источника питания относительно системы векторов напряжения другого источника при потере питания одного из источников оценивается в каждом из измерительных и пусковом органах по изменению среднего арифметического модулей углов между соответствующими тремя парами напряжений первого и второго источников питания. Моменты отключения вводного выключателя и включения секционного выключателя определяются уставками пороговых элементов 10, 21, 22 и логическим блоком 4, выходы исполнительных органов 26 - 28 которого являются выходами устройства. 4 ил. з 1576985 4

Изобретение относится к противоаварийной автоматике энергосистем, в частности к устройствам для автоматического включения резервного, питания потребителей, и может быть использовано для взаимного резервирования источников питания на подстанциях с двигательной нагрузкой крупными синхронными и асинхронными электродвигателями, используемыми на производствах с непрерывным технологическим процессом.

Цель изобретения — повышение наДежности за счет повышения точности измерения угла между напряжениями первого и второго источников питания, а также повышение помехозащищенности устройства.

На Фиг, 1 представлена структурная схема устройства для автоматичесКого включения резервного питания, на фиг. 2 - пример реализации схемы пускового органа, на фиг. 3 - пример реализации схемы логического блока; на фиг. 4 — диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит первый избирательный орган 1, второй избирательный орган 2, пусковой орган 3 и логический блок 4. Пусковой орган.3 содержит первый, второй, и третий фазочувствительные блоки 5

7, выходы которых подключены к входам сумматора 8. Выход сумматора 8 подключен через фильтр 9 к входу пороГового элемента. 10, Избирательные органы 1 и 2 выполнены аналогично пусковому органу 3 на Фазочувствительных блоках 11 - 13 и 14 - 16, сумматорах 17 и 18, Фильтрах 19 и 20, пороговых элементах 21 и 22. Подключение фаз источников питания к устройству осуществляется через измерительные трансформаторы напряжения (не показаны), фазировка приведена на фиг. 1. Фазочувствительные блоки 5—

7 пускового органа 3 (фиг. 2) выполнены на логических элементах И и резисторах. На входы этих логических элементов подаются прямоугольные импульсы, длительность которых соответствует величине положительных и отрицательных полупериодов входных напряжений. Эти импульсы формируются на транзисторных оптронах, что обеспечивает гальваническую развязку устройства от измерительных цепей.

Амплитуда импульсов определяется величиной напряжения питания устройства U . Сумматор 8 и пороговый элемент 10 выполнены на операционных усилителях. В качестве фильтра 9 применен конденсатор в цепи обратной связи операционного усилителя сумматора 8,. Элементы 11...22 избирательных органов 1 и 2 аналогичны соответствующим элементам пускового органа 3, причем выход каждого из оптронов Фазочувствительных блоков является общим для трех фазочувствительных блоков (входящих в состав избирательных органов 1 и 2 и пускового органа 3) °

Логический блок 4 (фиг. 3) содер:жит первый и второй логические элементы И 23 и 24, первые входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго избирательных органов 1 и 2, третий логический элемент

И 25, первый, второй и третий исполнительные органы 26 - 28, элемент

ЗАДЕРЖКА 29, вход которого подключен к выходу пускового органа 3, и логический элемент ИЛИ 30 с инверсными входами. Выходы первого и второго исполнительных органов 26 и 27, являющиеся соответственно первыми выходами устройства, предназначены для подключения к отключающим элементам вводных выключателей (BBl и ВВ2) соответственно первого и второго ис" точников питания. Выход третьего исполнительного органа 28 является вторым выходом устройства и предназначен для подключения к включающемуся элементу секционного выключателя (СВ), подключенного между первым и вторым источниками питания. Каждый из исполнительных органов 26 — 28 (Фиг. 3) выполнен на последовательно соединенных тиристоре и электромагнитном реле. Элемент ЗАДЕРЖКА 29 выполнен по схеме на появление нулевого логического входного сигнала.

Устройство работает следующим образом.

Фазочувствительный блок 5 пускового органа 3 измеряет величину модуля угла У, между векторами напряжения первой пары одноименных фаз соответственно первого и второго источников питания, фазочувствительные блоки

6 и 7 - величину модуля углов д и

d между векторами напряжений соот3 ветственно второй и третьей пар одноименных фаз первого и второго источников. Импульсы выходного тока блоков 5 - 7 суммируются в сумматоре

5 1576985 6

8, а фильтр 9 выделяет из суммы этих — ные напряжения IJ„,, U„„, U„«сооттоков постоянную составляющую. В ветственно пускового, первого и втонормальном -режиме импульсы на вхо- рого избирательных органов равны нудах каждого из логических элементов лю (фиг. 4) ., Эти нулевые логические

И каждого из блоков 5 - 7 находятся сигналы поступают на первые входы 1 в противофазе, и сигнал на выходах первого и второго логических элеменблоков 5 - 7 равен нулю. Соответст- тов И 23 и 24 (фиг. 3) логического венно равен нулю и сигнал на выходе блока 4 и запрец|ают включение первосумматора 8. H диапазоне углов d,, 10 го и второго исполнительных органов д,. d> от минус 180 до плюс 180 26 и 27. Тиристоры этих органов выкпостоянная составляющая пропорцио- лючены, и сигналы логической единицы нальна среднему арифметическому с их анодов поступают на инверсные модулей этих углов. Поэтому выходная входы логического элемента ИЛИ 30, характеристика измерительной части 1 который своим нулевым логическим выпускового органа 3 (кривая U ôèã.4) ходным сигналом запрещает включение также пропорциональна этому среднему третьего логического элемента И 25 арифметическому. При всех видах не- и третьего исполнительного органа симметричных к.з. в питающей и рас- 28 несмотря на то, что на другой вход пределительной сетях и других нару- 20 элемента И 25 приходит сигнал логишениях симметрии векторов напряже- чечкой единицы с выхода элемента ЗА- ний источников питания величина ДЕРЖКА 29. Отключающие входы вводных угла d близка к величине угла пово- выключателей ВВ1, ВВ2 и включающий рота вектора напряжения прямой пос- вход секционного выключателя СВ ледовательности, которая наиболее 25 обесточены. Исполнительные органы правильно отражает поворот всей сис- 26 — 28 питаются через размыкающий темы векторов напряжений трехфазных блок-контакт 31 СВ и подготовлены источников питания. к включению.

Аналогично работают и измеритель- При потере питания первого источные части первого и второго избира- gg ника (момент t фиг. 4), двигатели, тельных органов 1 и 2 с той лишь раз- потерявшие питание, начинают тормоницей, что они измеряют углы между зиться, что приводит к отставанию векторами напряжений первого источни- векторов напряжений первого источник О ка питания и опережаюцими их на 60 ка питания от соответствующих векто(а в случае второго избирательного ров напряжений второго источника пищ

35 на входах рами напряжений второго источника поРоговых элементов 10 и 21 ра растут, питания, а их выходные характеристи- при достижении уставки порогового ки (кривые U и U фиг. 4) смещены элемента 21 (момент „) на выходе относительно характеристики измери- 40 пеРвого избирательного органа 1 появтельной части пускового органа 3 ляется единичный логический сигнал на углы соответственно минус 60 и U ... подготавливающий к включению плюс 60 (на фиг. 4 положительным первый логический элемент И 23 значениям углов соответствует отста- (фиг. 3) логического блока 4. вание векторов напряжений первого 45 При отставании векторов напряжений источника питания от второго, а отри- первого источника питания на угол цательным - отставание векторов нап- = 90 (момент t<, фиг. 4), который ря>кении второго источника питания от равен уставке порогового элемента первого). 10 (фиг ° 2), на выходе пускового орВ нормальном режиме двигатели, 5 гана 3 появляется единичный логичесподключенные к первому и второму ис- кии сигнал U„,,,который включает по точникам питания, питаются от своего второму .входу первый логический элеисточника, а углы d,, d, d близ- мент И 23 (Фиг. 3) и тиристор первоки к нулю, Напряжения U, U,, U из- го исполнительного органа 26. Этот мерительных частей пускового органа, тиристор при помощи реле отключает

3, первого и второго избирательных вводной выключатель BBl и при помощи органов 1 и 2 не превышают по вели- второго логического элемента И 24 чине уставок пороговых элементов блокирует отключение вводного выклю10, 21 и 22 соответственно, и выход- чателя ВВ2, а также через логический

1576985 элемент ИЛИ 30 подготавливает к вклю ч

1 чению третий логическии элемент

И 25. Включения логического эдемента

И 25 в момент а (фиг. 4) не происходит, так как в этот момент времени на другой его вход через элемент

ЗАДЕРЖКА (фиг. 3) поступает (без выдержки времени) запрещающий логический сигнал U„, с выхода пускового органа 3 (фиг. 2) .

При дальнейшем увеличении угла напряжение U (фиг. 4) начинает уменьШаться, В момент времени tz это при4одит к появлению на первом входе

hepaoro логического элемента И 23 (фиг. 3) нулевого логического сигнала U, Однако это не вызывает

Иа( отключения первого исполнительного органа 26, так как его включенное состояние "запомнил" тиристор испол нительного органа 26. В момент времени t< (фиг. 4) пусковой орган 3 (фиг. 2) возвращается в исходное состояние, и его нулевой логический 25 выходной сигнал запускает элемент

ЗАДЕР)1КА 29 (фиг. 3), который через время d t = t + — t 4 (Фиг. 4) подает единичный логический сигнал через третий логический элемент И 25 З0 (фиг. 3) на включение третьего исполнительного органа 28, который подает включающий сигнал на секционный выключатель СВ. Величина выдержки времени dt выбрана такой, что в сумме с собственным временем включения

СВ 8t > = t — t g (фиг. 4) она соответствует повороту векторов напряжений на угол от 270 до 360 эл,град., что обеспечивает синфазную подачу 40 резервного питания через один оборот роторов двигателей, потерявших питание относительно резервного источника питания.

После включения СВ в момент времени tq его блок-контакт 31 (фиг. 3) размыкается и отключает питание исполнительных органов 26 - 28 °

При выбеге двигателей на к.з. выходные характеристики двух из трех фазочувствительных блоков пускового органа 3 смец аются в противоположные стороны от выходной характеристики

UÁ, показанной на фиг. 4, а выходная характеристика третьего фазочувстви55 тельного блока совпадает с нею.

Поэтому выходная характеристика

U измерительной части пускового органа, которая является суммарной, не искажается при к.з. за исключением небольших участков (величина которых не больше величины самих угловых искажений), лежащих в окрестностях точек d = О, J = 180, Р= 360, которые находятся далеко от рабочих точек устройства, где д"= 90 и

d = 270 . Так же ведут себя при к.з. выходные характеристики U è U измерительных частей первого и второго избирательных органов.

Аналогично работает устройство для автоматического включения резервного питания и при потере питания второго источника.

При исчезновении напряжений любого из источников питания на входе устройства, что может иметь место, например, при трехфазных металлических к.з. в распределительной сети, при перегорании предохранителей на входе устройства, формирователи на оптронах (фиг. 2) не включаются, ток на выходе фазочувствительных блоков 5-7, 11-16 (фиг. 1) равен нулю, напряжения на входах пороговых элементов 10, 21 и 22 также равны нулю, и они не срабатывают, что предотвращает переключение двигателей на резервный источник питания при к.з ° в -распределительной сети, а также переключение двигателей на неисправный или неконтролируемый источник.

Устройство позволяет уменьшить погрешности в измерении угла, при котором происходит отключение вводного выключателя в случае несимметричных к.з., что позволяет исключить ложное срабатывание устройства, а также уменьшить погрешности при измерении угла после отключения вводного выключателя, вызванные возникl новением апериодической составляю1 щей при резком восстановлении напряжения, это позволяет ускорить измерение угла и выполнить это измерение до момента достижения углом заданной уста вки.

Формула изобретения

Устройство для автоматического включения резервного питания, содержащее первый и второй избирательный органы, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго логических элементов

1 5 7<>. l85

3(35

И, пусковой орган, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго логических элементов И и с входом элемента ЗАДЕРЖКА, выходы первого и второго логических элементов

И соединены с входами соответственно первого и второго исполнительных органов, выходы которых предназначены для подключения к отключающим элементам вводных выключателей секций шин соответственно первого и второго источников питания, выход первого исполнительного органа соединен с первым входом логического элемента

ИЛИ и цепью блокировки с третьим входом второго .погического элемента

И, выход второго исполнительного органа соединен с вторым входом логического элемента ИЛИ и цепью блокировки с третьим входом первого логического элемента I), выход логического элемента ИЛИ соединен с первым входом третьего логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента ЗАДЕРЖКА, а выход соединен с входом третьего исполнительного органа, выход которого предназначен для подключения к включающему элементу секционного выключателя, каждый из избирательных органов и пусковой орган содержит фазочувствительный блок и последовательно соединенные фильтр и пороговый элемент, причем входы фазочувствительного блока использованы как входы соответствующих органов и предназначены для подключения к выводам первого и второго источников питания, а выходы пороговых элементов использованы как выходы соответствующих органов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности за счет повышения точности измерения угла. между напряжениями первого и второго источников питания, а также повышения помехозащищенности -устройства, в пусковой и каждый избирательный -орган дополнительно введены второй и третий фазочувствительные блоки и сумматор, выходы первого, второго и третьего фазочувствительных блоков подключены, к входам сумматора, выход которого подключен к входу фильтра, первый и второй входы первого фазочувствительного блока пускового органа предназначены для подключения к выводам первой пары одноименных фаз соответственно первого и второго источников питания, первый и второй входы второго фазочувствительного блока пускового органа — к выводам второй пары одноименных фаз соответственно первого и второго источников питания, первый и второй входы третьего фазочувствительного блока пускового органа — к выводам третьей пары одноименных фаз соответственно первого и второго источников питания, первые входы первого, второго и третьего фазочувствительных блоков первого и второго избирательных органов подключены к первым входам соответственно первого, второго и третьего фазочувствительных блоков пускового органа, второй вход первого фазочувствительного блока первого избирательного органа подключен к второму входу второго фазочувствительного блока пускового органа и второму вхо" ду третьего фазочувствительного бло" ка второго избирательного органа, второй вход фазочувствительного блока первого избирательного органа подключен к второму входу третьего фазочувствительного блока пускового органа и второму входу первого фазочувствительного блока второго изби" рательного органа, второй вход третьего фазочувствительного блока первого избирательного органа подключен к второму входу первого фазочувствительного блока пускового органа и второму входу второго фазочувствительного блока второго избирательного органа. и

И

Уаа

gczAz

Составитель В.Сидоров

Редактор Е.Папп TåõðeÀ Л.Олийнык Корректор Т.Малец

Заказ 1851 Тираж 422 Подписное

ВКИИПИ Государственна и ими e iiv изооретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Прсизводственно-издательский комбинат "Патент", г . Ужгород, ул. Гагарина, 101