Устройство гарантированного электроснабжения


 


Владельцы патента RU 2481688:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" (RU)

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности электроснабжения. Устройство содержит резервный дизель-генератор, блок развязки с энергосистемой, состоящий из выпрямителя, соединенного последовательно через шины постоянного тока с инвертором, и подключенный к шине постоянного тока источник бесперебойного питания или аккумуляторную батарею, выключатели для подключения автономной электростанции, аккумуляторной батареи и дизель-генератора к шине переменного тока, средства автоматического отключения потребителей, запитанных от шины переменного тока, систему управления, подключенную к газопоршневой электростанции, дизель-генератору и источнику бесперебойного питания; газопоршневая автономная электростанция подключена к шине переменного тока через блок развязки с энергосистемой. Устройство снабжено тиристорными устройствами автоматического ввода резерва, одно из которых подключено параллельно выключателю для подключения автономной электростанции к шине переменного тока, а другое - параллельно выключателю для подключения дизель-генератора к шине переменного тока, и тиристорным коммутатором, подключенным параллельно выключателю для подключения аккумуляторной батареи к шине переменного тока, выходы системы управления подключены к входам тиристорных устройств автоматического ввода резерва и тиристорного коммутатора. 1 ил.

 

Изобретение относится к области энергообеспечения и электроэнергетики и может быть использовано для гарантированного электроснабжения ответственных потребителей как при наличии, так и отсутствии централизованной системы электроснабжения. Устройство может быть использовано при энергоснабжении территориально-рассредоточенных объектов минерально-сырьевого комплекса, удаленных от централизованных систем электроснабжения.

Известно устройство бесперебойного электроснабжения ответственных потребителей (патент RU 2321936, д. пр. 20.11.2006), подключенное к трехфазной сети, содержащее генератор, трехфазный выпрямитель, инвертор, шины постоянного и переменного тока. Выпрямитель и инвертор последовательно соединены через шины постоянного тока и образуют блок развязки с энергосистемой, который своим выходом параллельно с генератором подключен к шине переменного тока, от которой запитаны через средства автоматического отключения неответственные и напрямую ответственные потребители электроснабжения. Мощность ответственных потребителей не должна превышать мощность генератора, суммарная мощность всех потребителей не должна превышать мощность генератора на величину более 50%, а мощности выпрямителя и инвертора должны быть не ниже мощности ответственных потребителей, при этом средства автоматического отключения неответственных потребителей образуют несколько ступеней частотной разгрузки.

Недостатками устройства являются зависимость от внешнего электроснабжения и непрерывность работы генератора.

Известно устройство для аварийного электроснабжения ответственного потребителя (патент RU 2013843, д. пр. 09.07.1991), в котором решение задачи регулирования напряжения в процессе выбега осуществляется подключением дополнительных батарей конденсаторов с помощью тиристорных ключей, для чего в устройство введены нуль-органы, трансформатор напряжения, фазосдвигающие блоки, одновибраторы и логические элементы И. Каждая фаза батареи дополнительных конденсаторов разделена на секции, а каждая секция конденсаторов снабжена логическим элементом И и тиристорным ключом. Это обеспечивает отсутствие коммутационных перенапряжений при подключении секций дополнительных конденсаторов.

Недостатками устройства являются зависимость от внешнего электроснабжения, непрерывность работы генератора и большое количество конденсаторов.

Известна система бесперебойного электропитания (патент RU 2071626, д. пр. 10.08.1994), содержащая n-однофазных синхронных источников переменного тока, которые через однонаправленный элемент переменного тока подключены к нагрузке. Каждый однонаправленный элемент выполнен в виде четырех однонаправленных электрических ключей двух типов. Каждые два разнотипных ключа соединены параллельно и включены между одним из полюсов источника и нагрузкой, их управляющие входы подключены к другому полюсу источника. При этом исключается обратная передача энергии от нагрузки к источнику при отключении одного из источников и его выходе из строя.

Недостатком устройства является наличие нескольких источников переменного тока.

Известно устройство гарантированного электроснабжения ответственных потребителей (патент RU 2410816, д. пр. 10.03.2009), принятое за прототип, подключенное к газопоршневой автономной электростанции, содержащее резервный дизель-генератор, блок развязки с энергосистемой, состоящей из выпрямителя, соединенного через шины постоянного тока с инвертором, источника бесперебойного питания или аккумуляторной батареи, и выключатель, использующийся для подключения автономной электростанции или аккумуляторной батареи к шине переменного тока; выключатель, использующийся для подключения дизель-генератора, средства автоматического отключения отключаемых потребителей электроснабжения различной степени ответственности и напрямую ответственных потребителей и систему управления, предназначенную для согласования работы газопоршневой электростанции, дизель-генератора и источника бесперебойного питания, которая своими управляющими действиями воздействует на источник бесперебойного питания, и дизель-генератор.

Недостатком устройства является опасность увеличения угла фазового рассогласования между одноименными напряжениями на выходе источника бесперебойного питания и дизель-генератора.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении синхронизированного переключения различных источников электрической энергии с допустимым углом фазового рассогласования между их выходными напряжениями.

Технический результат изобретения достигается тем, что устройство гарантированного электроснабжения, подключенное к газопоршневой автономной электростанции, содержащее резервный дизель-генератор, блок развязки с энергосистемой, состоящий из выпрямителя, соединенного последовательно через шины постоянного тока с инвертором, и подключенный к шине постоянного тока источник бесперебойного питания или аккумуляторную батарею, выключатель для подключения автономной электростанции к шине переменного тока, выключатель для подключения аккумуляторной батареи к шине переменного тока, выключатель для подключения дизель-генератора к шине переменного тока, средства автоматического отключения полностью и частично отключаемых, а также неотключаемых потребителей, систему управления, подключенную к газопоршневой электростанции, дизель-генератору и источнику бесперебойного питания; шину переменного тока, от которой запитаны через средства автоматического отключения электроснабжения полностью и частично отключаемые, а также неотключаемые потребители, причем газопоршневая автономная электростанция подключена к шине переменного тока через блок развязки с энергосистемой, а источник бесперебойного питания или аккумуляторная батарея подключены к шине постоянного тока, расположенной между выходом выпрямителя и входом инвертора, снабжено тиристорными устройствами автоматического ввода резерва, одно из которых подключено параллельно выключателю для подключения автономной электростанции к шине переменного тока, а другое подключено параллельно выключателю для подключения дизель-генератора к шине переменного тока, и тиристорным коммутатором, подключенным параллельно выключателю для подключения аккумуляторной батареи к шине переменного тока, причем выходы системы управления подключены к входам тиристорных устройств автоматического ввода резерва и тиристорного коммутатора.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом, представленным на фиг.1, где показана структура устройства. На фиг.1: 1 - газопоршневая автономная электростанция; 2 - резервный дизель-генератор; 3 - блок развязки с энергосистемой; 4 - инвертор; 5 - источник бесперебойного питания или аккумулятор; 6 - выпрямитель; 7 - выключатель для подключения выпрямителя к шине переменного тока; 8 -выключатель для подключения автономной электростанции к шине переменного тока; 9 - тиристорное устройство автоматического ввода резерва; 10 - выключатель для подключения аккумуляторной батареи к шине переменного тока; 11 - тиристорный коммутатор; 12 - средства автоматического отключения полностью отключаемых потребителей; 13 - полностью отключаемые потребители; 14 - средства автоматического отключения частично отключаемых потребителей; 15 - частично отключаемые потребители; 16 - система управления; 17 - выключатель, использующийся для подключения дизель-генератора; 18 - тиристорное устройство автоматического ввода резерва; 19 - неотключаемые потребители; 20 - шины переменного тока; 21 - шины постоянного тока.

Газопоршневая автономная электростанция 1 подключена к блоку 3 развязки с энергосистемой, который состоит из инвертора 4, источника бесперебойного питания или аккумулятора 5, выпрямителя 6, выключателя 7 для подключения выпрямителя к шине переменного тока, и шин постоянного тока 21. Блок 3 развязки с энергосистемой посредством выключателя 8 для подключения автономной электростанции к шине переменного тока и выключателя 10 для подключения аккумуляторной батареи к шине переменного тока соединен с шинами переменного тока 20. Параллельно выключателю 8 подключено тиристорное устройство автоматического ввода резерва 9, а параллельно выключателю 10 подключен тиристорный коммутатор 11. К шинам переменного тока 20 с помощью средств 12 автоматического отключения полностью отключаемых потребителей подключены полностью отключаемые потребители 13 (первая ступень автоматической разгрузки) и с помощью средств 14 автоматического отключения частично отключаемых потребителей подключены частично отключаемые потребители 15 (вторая ступень автоматической разгрузки). К шинам переменного тока 20 непосредственно подключены неотключаемые потребители 19 и посредством выключателя 17 для подключения дизель-генератора подключен дизель-генератор 2. Параллельно выключателю 17 подключено тиристорное устройство автоматического ввода резерва 18. Система управления 16 соединена со средствами 12 автоматического отключения полностью отключаемых потребителей, средствами 14 автоматического отключения частично отключаемых потребителей, источником бесперебойного питания 5, тиристорными устройствами автоматического ввода резерва 9 и 18, тиристорным коммутатором 11, газопоршневой автономной электростанцией 1, дизель-генератором 2.

Устройство гарантированного электроснабжения неотключаемых потребителей работает следующим образом. В нормальном режиме электроснабжение всех потребителей осуществляют газопоршневой автономной электростанцией 1. В аварийной ситуации во время запуска и выхода на номинальный режим дизель-генератора 2 электроснабжение неотключаемых потребителей осуществляют источником бесперебойного питания 5. Для ликвидации дефицита мощности дизель-генератора 2 осуществляется поочередное отключение потребителей в соответствии со ступенями разгрузки. Алгоритм переключения между тремя источниками электроснабжения и согласование их совместной работы заложен в системе управления 16.

При запуске дизель-генератора 2 и его последующем подключении к потребителям, которые получают питание от источника бесперебойного питания 5, возникает опасность увеличения угла фазового рассогласования между одноименными напряжениями UИБП на выходе источника бесперебойного питания 5 и UДГ дизель-генератора 2. Возможность подключения дизель-генератора 2 к шинам переменного тока 20 без возникновения сверхтоков существует, если угол фазового рассогласования между соответствующими напряжениями не превышает 30 электрических градусов. В противном случае происходит рост токов вплоть до двухкратного в случае подключения дизель-генератора 2 к шинам переменного тока 20 в момент нахождения фаз в противофазе, что приведет к срабатыванию средств релейной защиты и автоматики с возникновением перерыва электроснабжения, приводящего к нарушению технологического процесса.

Для подключения дизель-генератора 2 без рассогласования фаз между его выходным напряжением с выходным напряжением источника бесперебойного питания 5 параллельно выключателю 17 подключено тиристорное устройство автоматического ввода резерва 18.

Тиристорное устройство автоматического ввода резерва предназначено для сохранения в работе неотключаемых потребителей при возникновении аварийного режима - потери питающего напряжения на одном из вводов, путем максимально быстрого переключения на исправный ввод без возникновения сверхтоков. Оптимизация переходных процессов обеспечивается синхронизацией момента включения тиристорного устройства автоматического ввода резерва с углом расхождения фаз напряжений на клеммах генератора с напряжением на выходе источника бесперебойного питания диапазоне от 0 до 30 электрических градусов. Тиристорное устройства автоматического ввода резерва позволяет осуществлять синхронное переключение питаемой нагрузки на дизель-генератор с углом фазового рассогласования не более 30 электрических градусов, а также контролировать восстановление напряжения в основной сети с автоматическим переключением на нормальную схему электроснабжения после восстановления напряжения на неисправном вводе.

При восстановлении нормального режима электроснабжения от газопоршневой автономной электростанции 1 также существует опасность увеличения угла фазового рассогласования между одноименными напряжениями UГАЭ на выходе газопоршневой автономной электростанции 1 и UДГ дизель-генератора 2. Для предотвращения этого параллельно выключателю 8 подключено тиристорное устройство автоматического ввода резерва 9.

После ликвидации аварийного режима срабатывает тиристорный коммутатор 11, включенный параллельно выключателю 10, для исключения возможности перетока энергии от инвертора 4 в сеть.

Система управления 16 контролирует совместную работу тиристорных устройств автоматического ввода резерва 9 и 18 и тиристорного коммутатора 11 для обеспечения синхронизации ввода в работу различных источников электроснабжения.

Таким образом, устройство обеспечивает гарантированное электроснабжение неотключаемых потребителей с надлежащим уровнем синхронизации выходных напряжений различных источников электроэнергии.

Устройство гарантированного электроснабжения, подключенное к газопоршневой автономной электростанции, содержащее резервный дизель-генератор, блок развязки с энергосистемой, состоящий из выпрямителя, соединенного последовательно через шины постоянного тока с инвертором, и подключенный к шине постоянного тока источник бесперебойного питания или аккумуляторную батарею, выключатель для подключения автономной электростанции к шине переменного тока, выключатель для подключения аккумуляторной батареи к шине переменного тока, выключатель для подключения дизель-генератора к шине переменного тока, средства автоматического отключения полностью и частично отключаемых, а также неотключаемых потребителей, систему управления, подключенную к газопоршневой электростанции, дизель-генератору и источнику бесперебойного питания; шину переменного тока, от которой запитаны через средства автоматического отключения электроснабжения полностью и частично отключаемые, а также неотключаемые потребители, причем газопоршневая автономная электростанция подключена к шине переменного тока через блок развязки с энергосистемой, а источник бесперебойного питания или аккумуляторная батарея подключены к шине постоянного тока, расположенной между выходом выпрямителя и входом инвертора, отличающееся тем, что оно снабжено тиристорными устройствами автоматического ввода резерва, одно из которых подключено параллельно выключателю для подключения автономной электростанции к шине переменного тока, а другое подключено параллельно выключателю для подключения дизель-генератора к шине переменного тока, и тиристорным коммутатором, подключенным параллельно выключателю для подключения аккумуляторной батареи к шине переменного тока, причем выходы системы управления подключены к входам тиристорных устройств автоматического ввода резерва и тиристорного коммутатора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроснабжению потребителей, в частности средств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи, и может быть использовано в устройствах электропитания электрической централизации в качестве устройства автоматического включения резерва.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве источника бесперебойного питания на основе двухагрегатной станции в системах электроснабжения ответственных потребителей подвижных и стационарных объектов.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для гарантированного электроснабжения ответственных потребителей. .

Изобретение относится к электроснабжению потребителей первой категории, в частности средств железнодорожной автоматики и телемеханики. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания переменным напряжением компьютеров и систем на их основе, особенностью которых является необходимость защиты от утечки конфиденциальной информации.

Изобретение относится к области электроэнергетики и электротехники, а именно к устройствам для подвода и распределения электрической энергии линейным потребителям, и может быть использовано для электроснабжения управления и защиты линейных потребителей.

Изобретение относится к автономным системам электроснабжения. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания ответственных потребителей постоянного тока особой группы первой категории надежности электроснабжения, не допускающих перерыва питания

Изобретение относится к области электротехники, к управлению преобразователем, связанным, по меньшей мере, с одним из источников бесперебойного питания. Техническим результатом является устранение искажений из сигнала управления, улучшение работы преобразователя, снижение гармонических искажений и субгармонических колебаний из сигнала управления. В преобразователе частоты и стабилизации напряжения источника бесперебойного питания (ИБП) контролируют и управляют входным сигналом в преобразователе в одном или более из ИБП. Искажение, обусловленное, по меньшей мере, частично напряжением пульсации, может быть удалено из сигнала управления, который управляет входным током в преобразователь. Системы и способы, описанные в материалах настоящей заявки, обеспечивают простой эффективный способ для снижения или устранения одного или более из субгармонического колебания и суммарного гармонического искажения из входного тока преобразователя во время синхронного и асинхронного режимов работы. Преобразователь может включать в себя один или более из выпрямителя и инвертора. 4 н. и 29 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится, в основном, к зарядке аккумуляторных батарей источников бесперебойного питания. Технический результат заключается в обеспечении улучшенного распределения энергии в аккумуляторной батарее. Для этого заявленные системы и способы реализации источника бесперебойного питания, имеющего положительную шину постоянного тока, нейтральную шину постоянного тока и отрицательную шину постоянного тока, в одном варианте осуществления включают в себя как источник бесперебойного питания схему зарядного устройства аккумуляторной батареи, имеющую катушку индуктивности, первый выход зарядного устройства и второй выход зарядного устройства. Первый переключатель, соединенный с первым выводом катушки индуктивности, сконфигурирован с возможностью соединения положительной шины постоянного тока с первым выходом зарядного устройства. Второй переключатель, соединенный со вторым выводом катушки индуктивности, сконфигурирован с возможностью соединения отрицательной шины постоянного тока с катушкой индуктивности. Нейтральная шина постоянного тока может быть соединена со вторым выходом зарядного устройства. Схема зарядного устройства для аккумуляторной батареи может быть сконфигурирована с возможностью получения энергии, по меньшей мере, от одной из положительной шины постоянного тока и отрицательной шины постоянного тока для зарядки аккумуляторной батареи, соединенной с первым выходом зарядного устройства и вторым выходом зарядного устройства. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к источникам бесперебойного питания. Предложен способ управления выходными сигналами источника бесперебойного питания (ИБП), согласно которому формируют через ИБП выходные сигналы с формой различных типов, обеспечивая пользователям возможность переключения на требуемую форму сигнала мощности на выходе после перехода ИБП в режим питания от аккумулятора. Сигналы на выходе могут иметь прямоугольную или синусоидальную форму. Пользователям предоставлена возможность выбора сигнала мощности на выходе прямоугольной или синусоидальной формы, в зависимости от характеристик нагрузки. Технический результат - один ИБП обеспечивает высокий КПД и более длительное время разрядки, или лучшие выходные характеристики и низкий уровень шума, в зависимости от различных режимов нагрузки. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к области электроснабжения ответственных потребителей электроэнергии. К ответственным потребителям можно отнести потребителей, не допускающих разрыва синусоиды в момент включения резервного источника. Технический результат - расширение функциональных возможностей и обеспечение коммутации нагрузки в аварийном режиме без разрыва синусоиды, достигается тем, что система состоит из аккумуляторной батареи, электродвигателя постоянного тока, соединенного с валом генератора, трехфазного выпрямителя, имеет асинхронный генератор с ротором и специальные статорные обмотки с выводами для подключения нагрузки взятыми от середины этих обмоток, основные и дополнительные конденсаторы возбуждения, регулятор-стабилизатор напряжения, устройство контроля и регулирования частоты, регулирующий элемент, реле направления активной мощности, быстродействующий автоматический выключатель, питающую сеть. 1 ил.

Изобретение относится к электрической системе запуска двигателя (18, 20, 22), содержащей выпрямитель (12) переменного тока в постоянный ток переменного напряжения в постоянное, питаемый от силовой сети (14) переменного тока, для получения первого постоянного напряжения Vdc, модуль (16) преобразования постоянного тока в переменный ток для получения переменного напряжения запуска двигателя при помощи первого постоянного напряжения Vdc, содержащий k параллельно установленных n-фазных инверторов (k>1), выдающих мощность, по меньшей мере, в два раза меньше максимальной мощности Pmax, требуемой для запуска двигателя, и две линии питания каждого из инверторов соединены с электронным защитным устройством, получающим первое постоянное напряжение Vdc, и n выходов каждого из инверторов выдают переменное напряжение запуска двигателя через n последовательно соединенных катушек индуктивности. Технический результат - сведение к минимуму массы оборудования, необходимого для обеспечения запуска двигателя. 9 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области электроэнергетики и электротехники, а именно к системам электроснабжения постоянным и переменным напряжением потребителей. Технический результат заключается в том, что во всем проектном диапазоне изменения параметров напряжения, которое питает систему и напряжение силового питания ОР СУЗ, обеспечивалось бы непрерывное снабжение потребителей электроэнергией. Система электроснабжения потребителей содержит основной и резервный каналы электроснабжения переменным напряжением, канал электроснабжения постоянным напряжением. Каждый канал электроснабжения переменным напряжением содержит источник питания переменным напряжением, выключатель автоматический ввода, устройство контроля сопротивления изоляции, устройства коммутации, параллельно подключенные, устройства управления устройствами коммутации, соединенные с устройствами коммутации, автоматический выключатель выходных цепей, соединенный с каждым из устройств коммутации данного канала. Система содержит устройство автоматического включения резерва, соединенное с каждым из устройств управления устройствами коммутации каждого канала. Система содержит субблок сигнализации, соединенный с каждым из каналов электроснабжения переменным напряжением и соединенный с устройством автоматического включения резерва. Субблок диагностики соединен с субблоком сигнализации. Система содержит электроприводы потребителей. Система спроектирована таким образом, чтобы в любых проектных режимах работы, а также в режимах проектных и вне проектных аварий, обеспечивалось бы надежное прекращение электроснабжения потребителей при одновременном получении инициативного сигнала по двум из двух имеющихся каналов ввода аварийного сигнала. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Система питания и способ предусматривают источник питания; одну или более нагрузок, которые получают питание от источника питания; цепь с добавочным напряжением для повышения напряжения на входе от первичного источника питания; конденсатор для накапливания повышенного напряжения от цепи с добавочным напряжением; и понижающую цепь для понижения напряжения от конденсатора и подачи пониженного напряжения на одну или более нагрузок, когда источник питания отсутствует. Технический результат - возможность уменьшить необходимую ёмкость накопительного конденсатора. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение раскрывает способ и систему для быстрого переключения между множеством резервных источников питания. Способ содержит формирование, на основе изменяющихся характеристик разности амплитуд и разности углов фаз напряжения шины, модели ускорения для их скорости изменения; выбор оптимального резервного источника питания из множества резервных источников питания путем прогнозирования их измененных значений и подключение нагрузки на шине к оптимальному резервному источнику питания. Система содержит модуль детектирования, модуль вычисления, модуль сравнения, модуль определения резервного источника питания и модуль переключения. Способ и система согласно изобретению обеспечивают технический результат - способны гарантировать надежное и оптимизированное быстрое подключение нагрузки в шине. 2н. и 12 з.п. ф-лы, 7ил.
Наверх