Быстродействующее устройство автоматического переключения источников питания

 

Сущность изобретения: устройство содержит секцию шин гарантированного питания , подключенную через два блока силовых тиристоров к двум источникам питания , напряжение на которых контролируется двумя датчиками напряжения, два датчика тока, датчик сравнения напряжения , обеспечивающий подключение потребителей к источнику питания с напряжением, наиболее близким к номинальному , что улучшает качество электроэнергии у потребителей, третий датчик напряжения, контролирующий напряжение на секции шин гарантированного питания, и логический блок, который на основании входных сигналов отдатчиков вырабатывает логические сигналы управления блоками силовых тиристоров и выявляет их отказы что повышает надежность электроснабжения потребителей. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 J 9/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ) 1 ь,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ (21) 4773260/07 (22) 25,12.89 (46) 15.06.92. Бюл. М 22 (71) Киевский институт инженеров гражданской авиации им. 60-летия СССР (72) Ю.К.Величко и А.B.Ïîíîìàðåíêî (53) 621.316.925(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 316154, кл. Н 02 J 9/06, 1968.

Авторское свидетельство СССР

N 526985, кл. Н 02 J 9/06, 1976. (54) БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ (57) Сущность изобретения: устройство содержит секцию шин гарантированного питания, подключенную через два блока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах автоматического переключения нагрузки с одного источника питания на другой.

Цель изобретения — улучшение качества напряжения, подаваемого потребителям, и повышение надежности их электроснабжения,.

На фиг. 1 приведена структурная схема быстродействующего устройства автомати-. ческого переключения источников питания; на фиг. 2 — функциональная схема логического блока устройства; на фиг. 3 — таблица истинности логического блока устройства.

Устройство содержит подключенную к источникам 1 и 2 питания (ИП) через датчики

3 и 4 тока и блоки 5 и 6 силовых тиристоров (СТ), имеющих встроенную систему контроля отказов СТ типа пробой, секцию 7 шин гарантированного питания (ШГП) с клеммами для подключения нагрузки, датчики 8, 9

„„SU „„1741226 А1 силовых тиристоров к двум источникам питания, напряжение на которых контролируется двумя датчиками напряжения, два датчика тока, датчик сравнения напряжения, обеспечивающий подключение потребителей к источнику питания с напряжением, наиболее близким к номинальному, что улучшает качество электроэнергии у потребителей, третий датчик напряжения, контролирующий напряжение на секции шин гарантированного питания, и логический блок, который на основании входных сигналов отдатчиков вырабатывает логические сигналы управления блоками силовых тиристоров и выявляет их отказы, что повышает надежность электроснабжения потребителей. 3 ил. и 10 напряжения, контролирующих напряжение соответственно на ИП1, ИП2 и секции Ш ГП7, датчик 11 сравнения напряжения, подключенный к датчикам 8 и

9 напряжения, и логический блок 12, управляющий через блоки 13 и 14 управления СТ блоками СТ 5 и 6.

Логический блок 12 содержит пять элементов НЕ 15 — 19, четыре элемента И 20-23, восемь элементов ИЛИ 24-31, два элемента

ИЛИ-НЕ 32; 33 и четыре кнопки 34 — 37 разблокирования логического блока 12 после устранения отказов блоков СТ 5 и 6.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Секция ШГП7 получает питание через блок СТ5 от ИП1 или через блок СТ6 от ИП2.

Выбор ИП, к которому подключается секция

ШГП 7, осуществляется логическим блоком

12 на основании информации, получаемой от датчиков 8, 9 и 10 напряжения, датчика 11

1741226 сравнения напряжения, датчиков 3 и 4 тока и встроенных систем контроля отказов СТ типа пробой блоков СТ 5 и 6..

Контроль напряжения на ИП1 и 2 осуществляется с помощью датчиков 8 и 9 напряжения, которые выдают на выходах сигнал логической единицы, если контролируемое напряжение находится в допустимых пределах. Если контролируемое напряжение любой из фаз выходит за пределы допуска (Л0 > 10 ), то на выходе датчиков 8 и 9 напряжения формируется сигнал логического нуля с задержкой времени Ж1, необходимой для того, чтобы не происходило переключение при кратковременных бросках напряжения, Контроль напряжения на секции ШГП 7 осуществляется с помощью датчика 10 напряжения, который работает аналогично датчикам 8 и 9 напряжения, Пределы допуска отклонения напряжения, при которых происходит срабатывание датчика 10 напряжения, установлены на несколько процентов больше, чем у датчиков 8 и 9 напряжения, а задержка времени выработки сигнала логического нуля составляет htz

>Л t<, причем разница Atz — h, t1 зависит от быстродействия логического элемента НЕ

17 (см. фиг. 2) и необходима для устранения ложного срабатывания системы контроля отказов СТ типа обрыв, выполненной на элементах И 21, 22 и ИЛИ 27, 28.

Датчик 11 сравнения напряжения, подключенный к датчикам 8 и 9 напряжения, имеет два выхода и производит сравнение напряжений ИП1 и 2, Датчик 11 сравнения напряжения вырабатывает сигнал логической единицы на выходе 11,1 (см. фиг. 2) и сигнал логического нуля на выходе 11,2, если отклонение напряжения от номинального значения ИП1 меньше, а ИП2 больше и разница между напряжением ИП1 и 2 больше определенного, наперед заданного значения Л0, Значение Л U рассчитывается и устанавливается индивидуально для каждой сети, Если же отклонение напряжения от номинального значения ИП1 больше, а

ИП2 меньше и разница между напряжением

ИП1 и 2 также больше Л0, то сигналы на ! выходах 11.1 и 11,2 меняются на обратные.

В случае, если разница между напряжениями ИП1 и 2 меньше Л U, то на обоих выхо1 дах датчика 11 сравнения напряжения вырабатываются сигналы логического нуля.

Появление на обоих выходах датчика 11 сравнения напряжения сигналов логической единицы недопустимо.

Датчики 3 и 4 тока производят контроль тока в каждой фазе ИП1 и 2. Датчики 3 и 4

55 выдают на первых выходах "3,1" и "4.1" сигнал логического нуля при токе во всех фазах меньше минимального тока нагрузки, а сигнал логической единицы в остальных случаях с задержкой времени Лтз > At<, причем

Жз - Ь = Л тг — At>, Задержка времени At,. также необходима для устранения ложного срабатывания системы контроля отказов

СТ. На вторых выходах 3.2 и 4.2 сигнал логической единицы вырабатывается, если ток в любой из фаз превысит минимальное значение тока короткого замыкания, а сигнал логического нуля вырабатывается в остальных случаях, Включение блоков СТ 5 и 6 осуществляется через блоки 13 и 14 управления СТ сигналом логической единицы, вырабатываемой логическим блоком 12 на основании сигналов от датчиков, Сигнал логического нуля на выходе логического блока 12 является сигналом на отключение блоков СТ 5 и

6, Блоки 13 и 14управления СТ имеют электрическую блокировку одновременного включения блоков СТ 5 и 6.

Рассмотрим работу логического блока

12 (см. фиг, 2) в различных режимах работы сети.

Допустим, что на ИП1 и 2 номинальное напряжение. Допустим также, что секция

ШГП7 получает питание от ИП1 через блок

СТ5;

При отклонении напряжения от номинального значения на ИП1 более, чем на

bU по сравнению с ИП2, на элемент НЕ 16 поступит сигнал логической единицы ("1") и соответственно на первый вход элемента

ИЛИ 24 (нумеризация входов логических элементов дона сверху вниз) поступит сигнал логического ноля ("0"). На выходе элемента ИЛИ 24 выработается "0" (на втором входе элемента ИЛИ 24 "0", если блок СТ 6 исправлен), который поступает на третий вход элемента И 20. На выходе последнего также "0", который через элемент ИЛИ 25 поступит на блок управления СТ 13. Как только силовые тиристоры всех фаз блока

СТ 5 отключаются, на входе элемента НЕ 19 появится "0" и соответственно на втором входе элемента И 23 будет "1", На остальных входах элемента И 23 также "1" и поэтому на его выходе вырабатывается "1", На выходе элемента ИЛИ 31 будет "1" и блок СТ б включится. Секция ШГП7 получит питание от ИП2, Рассмотрим один из аварийных режимов работы устройства.

Допустим питание секции ШГП7 осуществлялось бт ИП1 и произошел отказ типа обрыв силовых тиристоров в одной из фаз

1741226

20 блока СТ 5. Через время Л tz на вход элемента НЕ 17 поступит "0" и соответственно на втором входе элемента И 21 появится "1".

На первом и третьем входах элемента И

21 также "1" и поэтому на выходе элементов

И 21 и ИЛИ 26 будет "1", которая поступит в систему сигнализации, а также заблокирует элемент ИЛИ 26 и поступит на элемент

ИЛИ-НЕ 32. На четвертом входе элемента И

20 будет "0", и блок СТ 5 отключится, а блок

СТ 6 включится. Питание секции ШГП7 будет осуществляться от ИП2 при любом отклонении его напряжения от номинального значения в пределах +. Л0. Сигнал на включение блока СТ 5 не будет поступать до тех пор, пока оператор после устранения неисправности не сбросит "1" со второго входа элемента ИЛИ 26 кнопкой 34, При этом на третьем входе элемента И 21 будет "0", так как блок СТ 5 отключен, и поэтому на первом входе элемента ИЛИ 26также будет "0".

После нажатия кнопки 34 на выходе элемента ИЛИ 26 установится "0", сигнал аварии сбросится, логический блок 12 разблокируется и продолжит работу в нормальном режиме.

Все нормальные и аварийные режимы работы устройства представлены с помощью таблицы истинности логического блока 12 {см. фиг, 3).

В таблице приведены логические сигналы, поступающие на входы логического блока 12 и получаемые с его выходов. Таблица составлена для двух исходных режимов, когда включен блок СТ 6 или когда включен блок СТ 5 и качество напряжений на ИП1 и

2 одинаково, Логические сигналы для этих режимов. приведены в строках 1 и 7. В остальных строках приведены логические сигналы, получаемые после переключений при различных изменениях исходного режима, которые указаны в графе "Режимы работы".

В режиме "Короткое замыкание у потребителя" сигналы приведены до момента отключения тока короткого замыкания защитой на фидере потребителя. После срабатывания защиты система вернется в исходный режим. Номера входов и выходов логического блока 12 указаны на фиг. 2.

Технически логический блок 12 может быть реализован путем применения в качестве логических элементов цифровых микросхем, например, серии К155.

Таким образом по сравнению с прототипом предлагаемое устройство обладает рядом преимуществ. Во-первых, увеличена надежность электроснабжения и качество электроэнергии у потребителей за счет применения дополнительного датчика напря25

55 жения и датчика сравнения напряжения, что позволяет подключать нагрузку к источнику питания с лучшими показателями качества напряжения, Во-вторых, увеличена надежность работы самого устройства за счет применения системы контроля блока силовых тиристоров и элементов, управляющих ими, что повышает надежность электроснабжения потребителя.

Формула изобретения

Быстродействующее устройство автоматического переключения источников питания, содержащее первый и второй блоки силовых тиристоров, включенных в фазах первого и второго источников питания, два блока управления силовыми тиристорами. первый датчик тока и логический блок, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества напряжения, подаваемого потребителям, и повышения надежности их электроснабжения, логический блок имеет одиннадцать входом и шесть -выходов, первый датчик тока включен между первым источником питания и первым блоком силовых тиристоров, а в устройство введены второй датчик тока, включенный между вторым источником питания и вторым блоком силовых тиристоров, первый и второй датчики напряжения. подключенные к первому и второму источникам питания, третий датчик напряжения, подключенный к секции шин гарантированного питания с клеммами для подключения нагрузки, и датчик сравнения напряжения, два входа которого подключены к выходам первого и второго датчиков напряжения, причем выходы первого, второго и третьего датчиков напряжения подключены соответственно к первому, второму и третьему входу логического блока, два выхода второго и два выхода первого датчиков тока подключены соответственно к четвертому, пятому, шестому и седьмому входам логического блока, два выхода датчика сравнения напряжения подключены к восьмому и девятому входам логического блока, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому v второму блоку управления силовыми тиристорами, выходы последних подключены соответственно к первому и второму блокам силовых тиристоров, сигнальные выходы которых подключены к десятому и одиннадцатому входам логического блока, третий, четвертый, пятый и шестой выходы которого соединены с клеммами для подключения системы, сигнализирующей о пробое и обрыве первого блока силовых тиристоров, пробое и обрыве второго блока силовых тиристоров соответственно, причем логический блок содержит пять элементов НЕ, четыре элемен1741226 ипа та И, восемь элементов ИЛИ, два элемента

ИЛИ-НЕ и четыре кнопки деблокирования логического блока после устранения отказов блоков силовых тиристоров, причем первый вход логического блока соединен с первыми входами первого элемента И и первого элемента ИЛИ, второй вход логического блока соединен с первыми входами второго элемента И и второго элемента

ИЛИ, третий вход логического блока соединен со входом первого элемента НЕ, выход которого соединен со вторыми входами третьего и четвертого элементов И, четвертый вход логического блока соединен с третьим входом третьего элемента И и входом второго элемента НЕ, выход которого соединен со вторым входом второго элемента И, пятый и седьмой входы логического блока соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого элементов

ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами логического блока, шестой вход логического блока соединен с третьим входом четвертого элемента И и входом третьего элемента

НЕ, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, восьмой и девятый входы логического блока соединены со входами соответственно четвертого и пятого элементов НЕ, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых соединены с четвертыми входами соответственно первого и второго элементов И, десятый вход логического блока соединен с первым входом пятого элемента

ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом третьего элемента ИЛИ, третьим выходом логического блока и через первую

5 кнопку со вторым входом третьего элемента

ИЛИ, одиннадцатый вход логического блока соединен с первым входом шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом четвертого элемента ИЛИ, пятым

10 выходом логического блока и через вторую кнопку со вторым входом шестого элемента

ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом седьмого элемента

ИЛИ, выход которого соединен со вторыми

15 входами первого элемента ИЛИ и первого элемента ИЛИ-НЕ, четвертым выходом логического блока и через третью кнопку со вторым входом седьмого элемента ИЛИ, выход четвертого элемента И соединен с пер20 вым входом восьмого элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторыми входами восьмого элемента ИЛИ и в -орого элемента

ИЛИ-НЕ, шестым выходом логического блока и через четвертую кнопку со вторым вхо25 дом восьмого элемента ИЛИ, первые входы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ соединены соответственно со вторым и первым выходами логического блока, а выходы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ соедине30 ны с третьими входами соответственно первого и второго элементов И, выходы которых соединены со вторыми выходами соответственно третьего и четвертого элементов ИЛИ.

1741226

Т2. C ока ока

°

2.2

Фиг.2

1741226

ФигЗ

Составитель А. Шустов

Редактор В.Фельдман " Техред М.Моргентал Корректор С,Черни

Заказ 2090 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101

1Й