Устройство защиты от потери питания на подстанциях предприятий с технологическим резервированием


 


Владельцы патента RU 2496210:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)

Изобретение может быть использовано в технике релейной защиты и автоматики. Технический результат заключается в повышении устойчивости технологических систем за счет ускорения действия защиты и снижения времени простоя технологических агрегатов. Для этого заявленное устройство содержит блок контроля направления мощности, пусковой блок минимальной частоты, первый логический блок, первый таймер, первый исполнительный блок, блок контроля минимального напряжения, второй таймер, второй исполнительный блок, третий таймер, второй логический блок, первый и второй блоки контроля состояния выключателей электродвигателей, третий логический блок и третий исполнительный блок. Первый исполнительный блок является выходом первой ступени защиты от потери питания и действует на отключение выключателя ввода потерявшей питание секции шин распределительного устройства напряжением 6(10) кВ и на гашение поля синхронных электродвигателей. Второй исполнительный блок является выходом второй ступени защиты и действует на отключение синхронных электродвигателей на секции шин, потерявшей питание. Третий исполнительный блок действует на отключение одного электродвигателя в случае, когда на одной секции шин распределительного устройства подстанции работают два электродвигателя. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты и автоматики на подстанциях промышленных предприятий с технологическим резервированием.

Известна двухступенчатая защита минимального напряжения, содержащая: пусковые блоки (реле напряжения), реле времени и выходное (промежуточное) реле. Первая ступень с выдержкой времени первой ступени действует либо на отключение неответственных электродвигателей, либо на отключение ввода потерявшей питание секции шин распределительного устройства и на гашение поля синхронных электродвигателей. Вторая ступень действует на отключение электродвигателей потерявшей питание секции шин с последующим включением электродвигателей резервных технологических агрегатов и предназначена для сохранения технологического режима при длительном перерыве электроснабжения /Чернобровов Н.Н., Семенов В.А. "Релейная защита энергетических систем", 1998 г., стр.715, рис.19.12/.

Известно устройство защиты от потери питания, которое содержит: блок контроля направления мощности, пусковой блок минимальной частоты, логический блок, блок контроля минимального напряжения, первый таймер, первый исполнительный блок, второй таймер, второй исполнительный блок /Шабад М.А. «Релейная защита на электроподстанциях, питающих синхронные электродвигатели», Библиотека электромонтера, вып.565. Л.: Энергоатомиздат, 1984 г., стр.53-54, рис.19/.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство защиты от потери питания, которое содержит: блок контроля направления мощности, входы которого подключены к току ввода секции шин распределительного устройства и напряжению секции шин распределительного устройства, к вышеуказанному напряжению подключены также входы пускового блока минимальной частоты и блока контроля минимального напряжения, выход которого подключен к первому таймеру, выхода блока контроля направления мощности и пускового блока минимальной частоты подключены к входам логического блока, который выдает сигнал на второй и третий таймеры, логический элемент ИЛИ, подключенный к выходам первого и третьего таймеров, подает сигнал на первый исполнительный блок, второй исполнительный блок подключен к выходу второго таймера /Патент на изобретение №2342755 «Устройство зашиты от потери питания/.

Выход первого выходного блока является выходом защиты минимальной частоты от потери питания с контролем направления активной мощности и действует на отключение выключателя ввода потерявшей питание секции шин распределительного устройства и на гашение поля синхронных электродвигателей. Выход второго выходного блока является выходом двух защит: защиты минимального напряжения и второй ступени защиты минимальной частоты и действует на отключение синхронных электродвигателей, потерявших питание.

Недостатком этих устройств является ограниченное быстродействие включения резервного электродвигателя при потере питания от основного источника, в случае, если в работе было два синхронных электродвигателя, питающихся от одной секции шин, что увеличивает время простоя технологических агрегатов и может привести к значительному технологическому ущербу у ответственных потребителей.

Обусловлен этот недостаток следующим. На предприятиях с крупными электродвигателями, например на нефтеперекачивающих станциях, широкое распространение получила схема подстанции с четырьмя электродвигателями, подключенными по два на каждой секции шин. При потере питания секции шин с двумя подключенными к ней электродвигателями, время самозапуска электродвигателей при восстановлении электроснабжения, а следовательно, и восстановления технологического процесса, может существенно увеличиться по сравнению с самозапуском одного двигателя. Объясняется это тем, что одновременный самозапуск двух крупных электродвигателей приводит к значительному увеличению тока в элементах питающей сети, глубокой посадке напряжения на шинах подстанции и снижению вращающего момента электродвигателей. При этом одновременный самозапуск двух крупных электродвигателей может оказаться невозможным и происходит отключение обоих электродвигателей токовыми защитами от затянувшегося самозапуска (пуска). По факту отключения одного из электродвигателей от токовой защиты срабатывает устройство автоматического включения технологического резерва и запускается электродвигатель резервного насосного агрегата. При этом в технологическом процессе вместо двух электродвигателей будут участвовать только один. Второй электродвигатель запускается персоналом вручную после проверки причин отключения его от токовых защит. При этом восстановление технологического процесса затягивается.

Задачей изобретения является увеличение быстродействия пуска резервного насосного агрегата и обеспечение самозапуска электродвигателя, потерявшего питание, и, как следствие, повышение быстродействия полного восстановления технологического режима в случае, когда на одной секции шин работают два электродвигателя.

Задача решается тем, что устройство, включающее блок контроля направления мощности, входы которого подключены к току ввода секции шин распределительного устройства и напряжению секции шин распределительного устройства, к вышеуказанному напряжению подключены также входы пускового блока минимальной частоты и блока контроля минимального напряжения, выходы блока контроля направления мощности и пускового блока минимальной частоты подключены к входам первого логического элемента И, выход которого подключен к входам первого и третьего таймеров, выход первого таймера подключен к входу исполнительного блока отключения ввода, а выход третьего таймера подключен к первому входу логического элемента ИЛИ, к второму входу которого через второй таймер подключен выход блока контроля минимального напряжения, а выход первого логического элемента ИЛИ подключен к блоку отключения всех электродвигателей, согласно изобретению дополнительно содержит два блока контроля положения выключателей электродвигателей, второй логический элемент И, исполнительный блок отключения одного из электродвигателей, причем к первому и второму входам второго логического элемента И подключены выходы первого и второго блоков контроля положения выключателей, к третьему входу второго логического элемента И подключен выход первого таймера, а выход второго логического элемента И подключен к входу исполнительного блока отключения одного из электродвигателей.

На фигуре представлена блок схема предлагаемого устройства. Устройство содержит: блок 1 контроля направления мощности; блок 2 минимальной частоты; блок 3 контроля минимального напряжения; 4 - первый логический элемент И; первый таймер 5 с выдержкой времени t1; второй таймер 6 с выдержкой времени t2; третий таймер 7 с выдержкой времени t3; логический элемент ИЛИ 8; исполнительный блок 9 отключения ввода; блок 10 отключения выключателей электродвигателей; блоки 11, 12 контроля состояния выключателей электродвигателей; 13 - второй логический элемент И; исполнительный блок 14 отключения одного электродвигателя.

Входы блока 1 контроля направления мощности подключены к напряжению секции шин распределительного устройства и току ввода секции шин распределительного устройства, вход блока 2 минимальной частоты подключен к напряжению секции шин распределительного устройства, вход блока 3 контроля минимального напряжения подключен к напряжению секции шин распределительного устройства.

Устройство работает следующим образом.

Исходное состояние схемы следующее. К секции шин распределительного устройства подключены два электродвигателя, и на выходах блоков 11 и 12 контроля состояния выключателей электродвигателей формируются сигналы, которые поступают на первый и второй входы второго логического элемента И 13.

При потере питания от внешнего источника электроснабжения синхронные электродвигатели переходят в генераторный режим и создают напряжение на секции шин, потерявшей питание. При этом изменяется направление активной мощности, которое контролируется блоком 1, и вследствие самоторможения и снижения скорости вращения электродвигателей начинается снижение частоты и напряжения на потерявшей питание секции шин. При достижении уставки по частоте срабатывает блок 2 минимальной частоты. Первый логический элемент И 4, подключенный к выходам блоков 1 и 2, выдает сигнал на таймеры 5 и 7. Начинается отсчет времени t1 и t3. При прохождении времени t1 подается сигнал на исполнительный блок 9 и на второй логический элемент И 13. Исполнительный блок 9 действует на отключение вводного выключателя секции шин. Одновременно, так как на всех входах второго логического элемента И 13 появляются логические сигналы, срабатывает второй логический элемент И 13 и происходит отключение одного из двух электродвигателей, потерявших питание. Выбор одного из двух электродвигателей, который следует отключить, производится автоматикой, либо предустановлен вручную. По факту отключения выключателя этого электродвигателя запускается схема технологического резервирования, которая без выдержки времени запускает электродвигатель резервного агрегата.

Выключатель другого из двух электродвигателей не отключается, и электродвигатель остается подключенным к секции шин, потерявшей питание.

По факту отключения выключателя ввода от исполнительного блока 9 запускается устройство автоматического включения резерва (АВР). При снижении напряжения на потерявшей питание секции шин до допустимого значения схема АВР срабатывает и с выдержкой времени действует на включение секционного выключателя. При включении секционного выключателя напряжение питания на потерявшей питание секции шин восстанавливается и не отключенный электродвигатель оказывается в режиме самозапуска. Самозапуск одного электродвигателя, как правило, происходит успешно, и технологический режим приводимого им насоса восстанавливается. Таким образом, технологический процесс перекачки восстанавливается.

В случае отказа секционного выключателя или гашения поля не отключенного синхронного электродвигателя, от таймеров 6 или 7 через логический блок ИЛИ 8 подается сигнал на блок 10, действующий на отключение этого электродвигателя.

Время простоя технологических агрегатов при двух электродвигателях на одной секции шин определяется выдержкой времени таймера 5, а также временем снижения напряжения на потерявшей питание секции шин до допустимого для АВР значения и временем срабатывания АВР.

В известном устройстве таймер 5 через исполнительный блок 9 действует на отключение только вводного выключателя секции шин и на гашение поля синхронных электродвигателей, но ввиду отсутствия второго логического элемента И 13 и исполнительного блока 14 не действует на отключение выключателя потерявшего питание электродвигателя. При снижении напряжения на потерявшей питание секции шин до допустимого значения схема АВР срабатывает и действует на включение секционного выключателя. При включении секционного выключателя напряжение питания на потерявшей питание секции шин восстанавливается и оба терявших питание электродвигателя оказываются в режиме самозапуска. Одновременный самозапуск двух крупных электродвигателей приводит к значительному увеличению тока в элементах питающей сети, глубокой посадке напряжения на шинах подстанции и снижению вращающего момента электродвигателей. Во многих случаях одновременный самозапуск двух крупных электродвигателей оказывается невозможным или затянутым по времени. При этом повышенные токи длительно протекают по обмоткам статора и может сработать защита электродвигателей от затянувшегося пуска (самозапуска). После срабатывания защиты от затянувшегося самозапуска оба электродвигателя отключаются от сети.

По факту отключения одного из электродвигателей от токовой защиты срабатывает устройство технологического резервирования и запускается электродвигатель резервного агрегата. Второй отключенный электродвигатель запускается персоналом вручную после проверки причин отключения его от токовых защит. При этом восстановление технологического процесса затягивается на неопределенное время.

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемое устройство увеличивает быстродействие включения резервного агрегата и обеспечивает успешность самозапуска электродвигателя, потерявшего питание, и, как следствие, снижается время полного восстановления технологического процесса в случае, когда на одной секции шин распределительного устройства подстанции работают два электродвигателя.

Данное изобретение позволяет повысить устойчивость технологических систем и может найти широкое применение в технике релейной защиты и автоматики.

Устройство защиты от потери питания на подстанциях предприятий с технологическим резервированием, включающее блок контроля направления мощности, входы которого подключены к току ввода секции шин распределительного устройства и напряжению секции шин распределительного устройства, к вышеуказанному напряжению подключены также входы пускового блока минимальной частоты и блока контроля минимального напряжения, выходы блока контроля направления мощности и пускового блока минимальной частоты подключены к входам первого логического элемента И, выход которого подключен к входам первого и третьего таймеров, выход первого таймера подключен к входу исполнительного блока отключения ввода, а выход третьего таймера подключен к первому входу логического элемента ИЛИ, к второму входу которого через второй таймер подключен выход блока контроля минимального напряжения, а выход первого логического элемента ИЛИ подключен к блоку отключения всех электродвигателей, отличающееся тем, что дополнительно содержит два блока контроля положения выключателей электродвигателей, второй логический элемент И, исполнительный блок отключения одного из электродвигателей, причем к первому и второму входам второго логического элемента И подключены выходы первого и второго блоков контроля положения выключателей, к третьему входу второго логического элемента И подключен выход первого таймера, а выход второго логического элемента И подключен к входу исполнительного блока отключения одного из электродвигателей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении ресурсосберегающих систем электроснабжения общепромышленных объектов. .

Изобретение относится к силовой электронике, в частности к системам вторичного энергоснабжения. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания потребителей, не допускающих перерывов в работе. .

Изобретение относится к схемам аварийного энергоснабжения электропрйемников противоаварийных (в первую очередь противопожарных); систем опасного промышленного объекта, а именно к способам аварийного электроснабжения электроприемников автоматических установок пожаротушения, систем оповещения и управления эвакуацией персонала с аппаратурой аварийного видеоконтроля и других систем опасного промышленного объекта, необходимых для активной (с потреблением энергии) борьбы с такими пожарами и взрывами, к которым может привести полное аварийное нарушение электроснабжения объекта.
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в электрических сетях любого уровня. .

Изобретение относится к электроснабжению электропотрсбителей, в частности средств железнодорожной автоматики и телемеханики, оснащенных системами дистанционного отключения источников электропитания, в которых используются автономные резервные источники бесперебойного электропитания на напряжение, опасное для жизни человека. Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение электрической опасности резервного источника питания при его техническом обслуживании и при возникновении чрезвычайных пожарных ситуаций. Устройство содержит установленную на посту аккумуляторную батарею, разделенную на секции с безопасным напряжением для жизни человека, на посту электрической централизации установлены многоконтактный элемент, рабочие контакты которого включены между секциями аккумуляторной батареи, ручной разъединитель и датчик пожарной сигнализации, соединенный каналом связи с сигнальным прибором оповещения, установленным на пульте управления дежурного по станции, на котором размещен прибор управления дистанционным отключением многоконтактного элемента, нормально замкнутый выходной контакт которого последовательно с нормально замкнутым выходным контактом ручного разъединителя включен в цепь питания электромагнита многоконтактного элемента. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности. Система (50) источника бесперебойного питания включает в себя схему (52) преобразователя питания, сконфигурированную с возможностью преобразования входного питания переменного тока в первое питание постоянного тока и второго питания постоянного тока в первое питание постоянного тока, комплект (56) аккумуляторных батарей, сконфигурированный с возможностью обеспечения второго питания постоянного тока, механизм (54) переключения питания, соединенный со схемой (52) преобразователя питания и с комплектом (56) аккумуляторных батарей, который избирательно перемещается между разомкнутым положением и замкнутым положением, причем механизм (54) переключения питания соединяет комплект (56) аккумуляторных батарей со схемой (52) преобразователя питания в замкнутом положении и изолирует комплект (56) аккумуляторных батарей от схемы (52) преобразователя питания в разомкнутом положении, и схему (62) управления, сконфигурированную с возможностью обеспечения сигнала управления, при этом механизм (54) переключения питания включает в себя электропривод (60), соединенный со схемой (62) управления, причем электропривод (60) реагирует на сигнал управления изменением положения механизма (54) переключения питания из разомкнутого положения в замкнутое. 6 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к силовой электронике, в частности к системам вторичного электропитания. Технический результат заключается в повышении стабильности выходного напряжения постоянного тока и надежности функционирования предлагаемого интеллектуального преобразователя напряжения при эксплуатации в широком диапазоне температур окружающей среды, включая минусовые. Для этого заявленное устройство содержит основную и резервную сеть переменного тока 3~50 Гц, 380 В, первый, второй и третий коммутатор, первый, второй и третий фильтр, первый и второй выпрямитель, первый и второй датчик тока, инвертор, трансформатор, группу потребителей стабилизированного напряжения постоянного тока, блок питания, блок драйверов силовых ключей, датчик температуры, датчик напряжения, микроконтроллер, пульт управления и индикации, блок вентиляторов и внешнюю систему дистанционного контроля и управления, в устройство введен ограничитель пускового тока, а микроконтроллер выполнен с возможностью контроля значения напряжения первой и второй сети переменного тока 3~50 Гц, 380 В, контроля значения тока на входе инвертора, контроля срабатывания в блоке защиты и блоке драйверов силовых ключей по превышению тока в открытых тиристорах инвертора, контроля значения напряжения и тока потребления группой потребителей стабилизированного напряжения постоянного тока и с возможностью для управления первым, вторым и третьим коммутатором, управления блоком драйверов силовых ключей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам противоаварийной автоматики системы электроснабжения, и может быть использовано в схемах для питания потребителей постоянного и переменного тока группы А-1 первой категории надежности электроснабжения, не допускающих перерыва питания. Технический результат заключается в повышении надежности устройства, а также в обеспечении качества напряжения на шинах потребителей постоянного и переменного тока при переключении электроснабжения с рабочего источника на резервный и при кратковременных нарушениях на вводах сети. Для этого заявленное устройство содержит два трехфазных трансформаторно-выпрямительных устройства, выполненных по многомостовой схеме выпрямления (выпрямительные мосты), при этом многомостовая схема выпрямления содержит трехобмоточный трансформатор с двумя вторичными обмотками, соединенными по схемам «звезда» и «треугольник», которые своими входами подключены к двум вводам основной и резервной трехфазной сети постоянно, молекулярный накопитель энергии, трехфазный инвертор и трехфазные тиристорные ключи, а благодаря тиристорным ключам обеспечивается синхронизация трехфазных инверторов при включении (отключении) неисправного трехфазного инвертора от шин переменного тока. 2 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение независимого управления выходными розетками. Источник (12) бесперебойного питания включает в себя вход (18), сконфигурированный для подключения к источнику (14) питания переменного тока, источник (20) питания постоянного тока, выход (22), сконфигурированный для приема питания, по меньшей мере, от одного из источника (14) питания переменного тока и источника (20) питания постоянного тока, первую переключаемую выходную розетку (24), подключенную к выходу (22) и сконфигурированную для подключения к первой электрической нагрузке (16), и вторую выходную розетку (26), подключенную к выходу (22) и сконфигурированную для подключения ко второй электрической нагрузке (16). Источник бесперебойного питания также включает в себя блок (34) управления, сконфигурированный для обеспечения первой конфигурации, связанной с первой переключаемой выходной розеткой (24), причем первая конфигурация используется блоком управления (34) для управления подключением первой переключаемой выходной розетки (24) к выходу (22) независимо от второй выходной розетки (26). 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах резервного или бесперебойного питания сети постоянного тока, преимущественно работающей от нестабильных источников электропитания, напряжение которых может меняться в широких пределах. Технический результат заключается в расширении динамического диапазона работы устройства при повышении степени оптимизации режимов работы его элементов. Импульсный источник питания содержит блок широтно-импульсного модулятора, ключевой транзистор преобразователя напряжения, аккумуляторную батарею, два аналого-цифровых преобразователя, три модуля сравнения и три источника порогового напряжения, модуль выбора частоты широтно-импульсного модулятора, модуль формирования команды о прекращении заряда или разряда аккумулятора, датчик тока, реле с нормально разомкнутым контактом, соединенные между собой так, как указано в материалах заявки. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам безопасности транспортных средств. Технический результат - улучшение электромагнитной совместимости и уменьшение помех радиоприему. В заявке описаны способ и блок управления для приведения в действие средств безопасности для транспортного средства, причем для преобразования напряжения используется по меньшей мере один ключевой преобразователь. Для по меньшей мере одного ключевого преобразователя предусмотрена схема воздействия, причем ключевой преобразователь расположен на интегральной схеме. Схема воздействия определяет тепловую нагрузку интегральной схемы в зависимости от по меньшей мере одного физического параметра для интегральной схемы. В зависимости от этой тепловой нагрузки изменяют времена нарастания и/или спада по меньшей мере одного выходного сигнала ключевого преобразователя. 2 н. и 6 з.п.ф-лы 5 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах БП и обратных преобразователях Технический результат - повышение надежности и эффективности для пользователей и поставщиков. Способ и устройство для обеспечения решения по несовместимости между системами бесперебойного питания (БП) несинусоидального колебания и нагрузками с активной коррекцией коэффициента мощности (ККМ) включает в себя этапы, на которых: генерируют несинусоидальное сигнальное колебание (к примеру, колебание напряжения), подлежащее доставке в нагрузку, со скважностью широтно-импульсной модуляции (ШИМ); дискретизируют это несинусоидальное колебание для накопления выходных сигнальных отсчетов и регулируют скважность для управления несинусоидальным сигнальным колебанием в зависимости от выходных сигнальных отсчетов, чтобы доставлять в нагрузку желаемую сигнальную характеристику (к примеру, среднеквадратичный сигнальный уровень). В вариантах осуществления изобретения выходная скважность регулируется по-разному в случаях, соответственно, нарастающего и падающего потребления мощности нагрузкой. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 14 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - обеспечение последовательного или параллельного питания нескольких потребителей постоянного и переменного тока различных напряжений без применения дополнительного трансформаторного оборудования. Система бесперебойного энергоснабжения содержит, по меньшей мере, одну аккумуляторную батарею, систему питания потребителей, блок управления, блок стартерного режима, блок параллельной работы с сетью и прочими устройствами, систему заряда батареи, включающую блок зарядных устройств, коммутационный блок по постоянному току, связанный через конверторный блок и блок зарядных устройств с аккумуляторной батареей, и коммутационный блок по переменному току, связанный через блок зарядных устройств с аккумуляторной батареей; система питания потребителей включает коммутационный блок нагрузки постоянного тока, связанный через конверторный блок с аккумуляторной батареей, и коммутационный блок нагрузки переменного тока, связанный через инверторный блок с аккумуляторной батареей; блок управления взаимосвязан с блоком зарядных устройств, инверторным блоком, каждой аккумуляторной батареей и каждым конверторным блоком. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в качестве устройства симметрирования напряжений кабеля при обрыве любой его фазы. Технический результат заключается в повышении быстродействия устройства. Для этого заявленное устройство содержит первую, вторую, третью клеммы фаз кабеля и четвертую клемму нулевого провода, три конденсатора, три дросселя, выходные клеммы, первое, второе и третье реле напряжения, каждое из которых снабжено одним размыкающим и двумя замыкающими контактами, указанные дроссели соответствующих фаз включены между соответствующих фаз кабеля и одноименными выходными клеммами, введены три идентичных параллельных коммутатора тока и три идентичных последовательных коммутатора тока. 1 ил.
Наверх