УНИВЕРСАЛЬНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2002 года по МПК H02J3/04 

Изобретение относится к системам распределения электроэнергии и резервного электроснабжения, а более конкретно к универсальным системам электроснабжения (УСЭС) подвижных объектов, в частности радиоэлектронных комплексов, функционирующих в удалении от стационарных электрических сетей.

Известны системы электроснабжения, содержащие основные и резервные источники электроэнергии, соединенные через распределительные устройства и кабельные линии с передвижными объектами, каждый из которых содержит основные и вспомогательные потребители электроэнергии, соединенные с коммутационными аппаратами потребителей и блоком автоматического управления коммутационными аппаратами потребителей, электроустановку отбора мощности, основной и резервный силовые вводы [1, 2].

Недостатки известных систем состоят в низкой надежности электроснабжения и значительном расходовании моторесурса транспортных двигателей за счет необходимости включения в работу для электропитания потребителей электроустановок на каждом объекте при отсутствии резервного централизованного источника электроэнергии.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является автономная система электроснабжения передвижных объектов [3], содержащая основной и резервный источники электроэнергии, выносные распределительные устройства, основные и резервные кабельные линии, передвижные объекты, каждый из которых содержит основной, резервный и транзитный силовые вводы, транзитные кабельные линии, четыре коммутационных аппарата во входных цепях, переключатель с двумя коммутационными аппаратами и блоком управления ими, два автомата защиты силовых цепей, два коммутационных аппарата основных и вспомогательных потребителей, блок управления коммутационными аппаратами, блок контроля входного напряжения, электроустановку с приводом генератора от двигателя транспортного средства передвижного объекта, блок коммутации каналов, блок приема и передачи команд управления, кабельный ввод передвижного объекта, линию связи, посредством которой передвижной объект соединяется с устройством централизованного автоматизированного управления, к которому подключаются две линии связи от основного и резервного источников электроэнергии.

Известная автономная система обеспечивает несколько режимов работы, основными из которых являются:
1) централизованное электроснабжение по двухлучевой схеме от основного и резервного источников электроэнергии;
2) децентрализованное электроснабжение по двухлучевой схеме от основного источника и электроустановки отбора мощности передвижного объекта;
3) централизованное электроснабжение по однолучевой схеме.

Основной недостаток известной автономной системы электроснабжения, выбранной в качестве прототипа [3], заключается в том, что в ней предусмотрено электропитание основных и вспомогательных потребителей только от переменного тока с определенной величиной питающего напряжения и при резких колебаниях напряжения источников электроснабжения возникают перебои в питании потребителей, т.е. в ней не обеспечивается достаточная для подвижных объектов надежность электропитания потребителей и отсутствует возможность гарантированного их электропитания.

Целью изобретения является обеспечение бесперебойности электропитания потребителей от различного рода токов и величины напряжений в условиях резких изменений напряжения источников электроэнергии при различных режимах работы потребителей.

Поставленная цель достигается тем, что в универсальную систему электроснабжения подвижных объектов, содержащую основной и резервный силовые вводы, соединенные через основную и резервную кабельные линии и выносные распределительные устройства с основным и резервным источниками электроэнергии, транзитные силовые вводы, к которым подключены транзитные кабельные линии для передачи электроэнергии к аналогичным объектам, четыре коммутационных аппарата во входных силовых цепях, блок контроля входного напряжения первого канала, выход которого соединен со входом блока управления коммутационными аппаратами силовых вводов, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены к управляемым входам соответственно первого, второго, третьего и четвертого коммутационных аппаратов силовых вводов, выходы третьего и четвертого коммутационных аппаратов подключены ко входам транзитных силовых вводов, электроустановку отбора мощности, переключатель с двумя коммутационными аппаратами и блоком управления ими, выходы которого подключены ко входам коммутационных аппаратов переключателя, первые выводы замыкающих контактов которых соединены между собой и подключены к выходу электроустановки, два автомата защиты силовых цепей, при этом вход первого автомата защиты соединен параллельно со входом третьего коммутационного аппарата силового ввода и со вторым выводом первого коммутационного аппарата переключателя, второй вывод второго коммутационного аппарата которого подключен параллельно ко входам второго автомата защиты и четвертого коммутационного аппарата силового ввода, кабельный ввод, к которому подключена линия связи от пункта централизованного управления системой электроснабжения или внешнего источника электроэнергии, введены второй блок контроля входного напряжения, дополнительно два коммутационных аппарата силовых вводов и два блока контроля выходного напряжения во входных цепях, блок автоматической коммутации каналов, блок индикации, выпрямитель, блок контроля нагрузки постоянного тока, блок распределения нагрузки постоянного тока, резервный источник постоянного тока, блок контроля входного напряжения переменного тока вспомогательных потребителей, блок распределения нагрузки переменного тока вспомогательных потребителей.

Причем вход и выход второго блока контроля входного напряжения подключены соответственно к выходу резервного силового ввода и ко входу второго коммутационного аппарата, управляющий выход второго блока контроля входного напряжения подключен к первому дополнительному входу блока управления коммутационными аппаратами силовых вводов, выход первого блока контроля выходного напряжения соединен со входами третьего коммутационного аппарата силового ввода, первого автомата защиты и со вторым выводом замыкающих контактов первого коммутационного аппарата переключателя, выход второго блока контроля выходного напряжения соединен со входами четвертого коммутационного аппарата силового ввода, второго автомата защиты и с вторым выводом замыкающих контактов второго коммутационного аппарата переключателя, вход и выход первого дополнительно введенного коммутационного аппарата силового ввода подключен между выходами первого блока контроля входного напряжения и первого блока контроля выходного напряжения, а вход и выход второго дополнительно введенного коммутационного аппарата силового ввода подключен между выходами второго блока контроля входного напряжения и второго блока контроля выходного напряжения, управляемые входы дополнительно введенных коммутационных аппаратов соединены соответственно с пятым и шестым выходами блока управления коммутационными аппаратами силовых вводов соответственно.

Выходы первого и второго автоматов защиты подключены соответственно к первому и второму входам блока автоматической коммутации каналов, первый выход которого соединен со входом выпрямителя, выход которого через блок контроля нагрузки постоянного тока подключен ко входу блока распределения нагрузки постоянного тока, к первому и второму выходам которого подключены соответственно основные потребители с гарантированным и негарантированным электропитанием, второй вход блока распределения нагрузки постоянного тока соединен с резервным источником постоянного тока, второй выход блока автоматической коммутации каналов через блок контроля входного напряжения потребителей подключен ко входу блока распределения нагрузки переменного тока, к первому и второму выходам которого подключены вспомогательные потребители трехфазного и однофазного переменного тока, а информационные выходы первого и второго блоков контроля выходного напряжения, дополнительный информационный выход электроустановки отбора мощности, информационные выходы выпрямителя, блока контроля нагрузки и блока распределения нагрузки постоянного тока, блока контроля входного напряжения потребителей и блока распределения нагрузки переменного тока вспомогательных потребителей подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому, пятому, шестому, седьмому и восьмому информационным входам блока автоматической коммутации каналов, первый, второй, третий, четвертый и пятый управляющие выходы которого подключены ко второму дополнительному входу блока управления коммутационными аппаратами силовых вводов, ко входам блока управления коммутационными аппаратами переключателя, блока индикации, блока распределения нагрузки постоянного тока и блока распределения нагрузки переменного тока вспомогательных потребителей, вход-выход блока автоматической коммутации каналов соединен со вторым входом-выходом кабельного ввода.

Блок автоматической коммутации каналов содержит два блока контроля мощности, два коммутационных аппарата потребителей и блок автоматического управления ими, блок мнемосхем, табло отображения, формирователь команд управления, блок приема данных, блок передачи и приема информации, вход и выход которого подключен к первому выходу и входу линейного адаптера, причем выходы первого и второго блоков контроля мощности соединены со входами первого и второго коммутационных аппаратов потребителей соответственно, второй транзитный вход первого коммутационного аппарата соединен с выходом второго блока контроля мощности, а второй транзитный вход второго коммутационного аппарата подключен к выходу первого блока контроля мощности, управляемые входы первого и второго коммутационных аппаратов подключены к соответствующим выходам блока автоматического управления коммутационными аппаратами потребителей, информационные выходы первого и второго блоков контроля мощности соединены с первым и вторым информационными входами блока приема данных, выходы блока мнемосхем подключены ко входам формирователя команд управления, первый, второй и третий управляющие выходы которого соединены со входами блока автоматического управления коммутационными аппаратами потребителей, блока мнемосхем и блока приема и передачи информации.

Информационные входы табло отображения соединены с выходами блока приема данных, выходы которого подключены ко вторым входам формирователя команд управления, при этом входы первого и второго блоков контроля мощности являются первым и вторым входами блока автоматической коммутации каналов, первым и вторым выходами которого являются соответственно выходы первого и второго коммутационных аппаратов потребителей, а четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой выходы формирователя команд управления являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым и пятым управляющими выходами блока автоматической коммутации каналов, первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым и восьмым информационными входами которого являются соответственно третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый информационные входы блока приема данных, второй вход-выход линейного адаптера является входом-выходом блока автоматической коммутации каналов.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая универсальная система электроснабжения подвижных объектов отличается наличием новых блоков: второго блока контроля входного напряжения, дополнительно введенных двух коммутационных аппаратов силовых вводов, двух блоков контроля выходного напряжения во входных цепях, блока индикации, выпрямителя, блока контроля нагрузки постоянного тока, блока распределения нагрузки постоянного тока, резервного источника постоянного тока, блока контроля входного напряжения переменного тока, блока распределения нагрузки переменного тока вспомогательных потребителей и блока автоматической коммутации каналов, включающего два блока контроля мощности, два коммутационных аппарата потребителей и блок автоматического управления ими, блок мнемосхем, табло отображения, формирователь команд управления, блок приема данных, блок приема и передачи информации и линейный адаптер, а также их связями с остальными элементами схемы.

Таким образом, заявляемая система соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что введенные в предлагаемую систему электроснабжения блоки широко известны [4, 5].

Однако при их введении в указанной связи с остальными элементами схемы в заявляемую универсальную систему электроснабжения подвижных объектов вышеуказанные блоки проявляют новые свойства, что приводит к повышению бесперебойности электроснабжения потребителей за счет обеспечения возможности электропитания их от различного рода источников напряжения переменного и постоянного тока в различном сочетании: внешняя сеть переменного тока, электроустановка отбора мощности от двигателя транспортного средства подвижного объекта и резервный источник постоянного тока, например аккумуляторная батарея, подключение которых для электропитания потребителей осуществляется автоматически. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена структурная схема универсальной системы электроснабжения подвижных объектов, а на фиг.2 - структурная схема блока автоматической коммутации каналов.

Универсальная система электроснабжения подвижных объектов (фиг.1) содержит выносные распределительные устройства 1 и 2, основную 3 и резервную 4 кабельные линии, основной 5 и резервный 6 силовые вводы, транзитные 7 и 8 силовые вводы, транзитные 9 и 10 кабельные линии, первый 11 и второй 12 блоки контроля входного напряжения во входных цепях, первый 13, второй 14, третий 15, четвертый 16, пятый 17 и шестой 18 коммутационные аппараты во входных силовых цепях, блок управления 19 коммутационными аппаратами 13, 14, 15, 16, 17 и 18 во входных силовых цепях, первый 20 и второй 21 блоки контроля выходного напряжения во входных цепях, первый 22 и второй 23 автоматы защиты силовых цепей, переключатель 24 с коммутационными аппаратами 26 и 27 и блоком управления 25 названными аппаратами, электроустановку 28 отбора мощности с приводом генератора от двигателя транспортного средства подвижного объекта, блок 29 автоматической коммутации каналов, блок индикации 30, выпрямитель 31, блок контроля 32 нагрузки постоянного тока, блок распределения 33 нагрузки постоянного тока, основные потребители с гарантированным 34 и негарантированным 35 электропитанием, резервный источник 36 постоянного тока, блок контроля 37 входного напряжения переменного тока вспомогательных потребителей, блок распределения 38 нагрузки переменного тока, вспомогательные потребители трехфазного 39 и однофазного 40 переменного тока, кабельный ввод 41, линию связи 42, посредством которой подвижный объект соединяется с пунктом централизованного автоматизированного управления системой электроснабжения или с внешним источником электроэнергии, а к выносным распределительным устройствам 1 и 2 подключены соответственно основной 43 и резервный 44 источники электроэнергии.

Блок 29 автоматической коммутации каналов (фиг.2) содержит последовательно соединенные первый блок 45 контроля мощности и первый коммутационный аппарат 46 потребителей, второй блок 47 контроля мощности и второй коммутационный аппарат 48 потребителей, блок автоматического управления 49 коммутационными аппаратами 46 и 48 потребителей, блок мнемосхем 50, табло отображения 51, формирователь 52 команд управления, блок приема 53 данных о состоянии элементов системы электроснабжения, блок приема и передачи 54 информации, линейный адаптер 55. При этом ко входам первого 45 и второго 47 блоков контроля мощности подключены соответственно выходы первого 22 и второго 23 автоматов защиты, выход первого блока 45 контроля мощности соединен параллельно с первым входом первого коммутационного аппарата 46 и со вторым транзитным входом второго коммутационного аппарата 48, а выход второго блока 47 контроля мощности подключен параллельно к первому входу второго коммутационного аппарата 48 и ко второму транзитному входу первого коммутационного аппарата 46. К управляемым входам первого 46 и второго 48 коммутационных аппаратов потребителей подключены выходы блока 49 автоматического управления коммутационными аппаратами потребителей, вход которого соединен с первым управляющим выходом формирователя 52 команд управления, второй и третий управляющие выходы которого подключены ко входам блока 50 мнемосхем и блока приема и передачи 54 информации. Четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой управляющие выходы формирователя 52 команд управления подключены соответственно ко второму дополнительному входу блока 19 управления коммутационными аппаратами силовых вводов, ко входам блока 25 управления коммутационными аппаратами переключателя, блока индикации 30, блока 33 распределения нагрузки постоянного тока и блока 38 распределения нагрузки переменного тока вспомогательных потребителей.

Ближайшие к подвижным объектам основные 43 и резервные 44 источники электроэнергии через выносные распределительные устройства 1 и 2, основную 3 и резервную 4 кабельные линии подключены к основному 5 и резервному 6 силовым вводам.

Далее напряжение переменного тока с выхода основного силового ввода 5 через первый блок контроля 11 входного напряжения во входной цепи (канал 1), первый коммутационный аппарат 13, первый блок контроля 20 выходного напряжения во входных цепях, первый 22 автомат защиты силовых цепей и блок 29 автоматической коммутации каналов подается на вход выпрямителя 31. С выхода выпрямителя 31 напряжение постоянного тока через блок 32 контроля нагрузки постоянного тока подается на первый вход блока 33 распределения нагрузки постоянного тока, к первому и второму выходам которого подключены соответственно входы основных потребителей с гарантированным 34 и негарантированным 35 электропитанием. Выход резервного источника 36 постоянного тока подключен ко второму входу блока 33 распределения нагрузки постоянного тока.

Выход резервного силового ввода 6 (канал 2) через второй блок 12 контроля входного напряжения во входных цепях, второй коммутационный аппарат 14 силового ввода, второй блок 21 контроля выходного напряжения во входных цепях, второй автомат защиты 23, блок 29 автоматической коммутации каналов, блок контроля 37 входного напряжения переменного тока подключен ко входу блока распределения 38 нагрузки переменного тока вспомогательных потребителей, к первому и второму выходам которого подключены соответственно входы вспомогательных потребителей трехфазного 39 и однофазного 40 переменного тока.

Выход первого блока 11 контроля входного напряжения соединен также со входом пятого коммутационного аппарата 17, выход которого подключен к точке соединения выхода первого блока 20 контроля выходного напряжения и входа третьего коммутационного аппарата 15. Выход второго блока 12 контроля входного напряжения соединен также со входом шестого коммутационного аппарата 18, выход которого подключен к точке соединения выхода второго блока 21 контроля выходного напряжения и входа четвертого коммутационного аппарата 16. Управляющие выходы первого 11 и второго 12 блоков контроля входного напряжения соединены соответственно с первым и вторым дополнительным входами блока 19 управления коммутационными аппаратами во входных цепях, управляющие выходы которого подключены к соответствующим входам первого 13, второго 14, третьего 15, четвертого 16, пятого 17 и шестого 18 коммутационных аппаратов. Третий дополнительный вход блока 19 управления коммутационными аппаратами соединен с первым управляющим выходом блока 29 автоматической коммутации каналов. Выходы первого 13 и второго 14 коммутационных аппаратов подключены ко входам соответственно первого 20 и второго 21 блоков контроля выходного напряжения во входных силовых цепях. Информационные выходы первого 20 и второго 21 блоков контроля выходного напряжения, дополнительный информационный выход электроустановки 28, а также информационные выходы выпрямителя 31, блока 32 контроля нагрузки постоянного тока, блока 33 распределения нагрузки постоянного тока, блока 37 контроля входного напряжения переменного тока и блока распределения 38 нагрузки переменного тока вспомогательных потребителей подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому, пятому, шестому, седьмому и восьмому информационным входам блока 29 автоматической коммутации каналов.

Электроустановка отбора мощности 28 своим выходом подключается к точке соединения первых выводов замыкающих контактов первого 26 и второго 27 коммутационных аппаратов переключателя 24, блок управления 25 которого своим входом подключен ко второму управляющему выходу блока 29 автоматической коммутации каналов, третий, четвертый и пятый управляющие выходы которого подключены к соответствующим входам блока индикации 30, блока распределения 33 нагрузки постоянного тока и блока распределения 38 нагрузки переменного тока вспомогательных потребителей. К первому или второму каналам электропитания электроустановка 28 подключается через замыкающие контакты первого 26 и второго 27 коммутационных аппаратов переключателя 24.

Блоки 11 и 12 предназначены для контроля напряжения, поступающего через основной 5 (канал 1) и резервный 6 (канал 2) силовые вводы от основного 43 и резервного 44 источников электроэнергии. Если поступающее напряжение находится в пределах заданных норм, то блок 11 или 12 подает сигнал на блок управления 19, который включает в работу соответственно коммутационные аппараты 13 или 14. Последние замыканием своих контактов проключают силовые цепи на входы блоков контроля выходного напряжения 20 или 21, т.е. названные блоки 11, 12, 20 и 21 осуществляют контроль поступающего по каналу 1 или 2 переменного напряжения от основного или резервного источников электроэнергии. Они представляют собой известные обычные измерительные приборы [5]. Данные о результатах контроля величины выходного напряжения с выхода блоков 20 и 21 по информационным цепям поступают на входы блока 53 приема данных и далее они передаются на блок индикации 30, в котором отображается цифровое значение параметров системы электроснабжения.

Автоматы защиты 22 и 23 предназначены для токовой защиты силовых цепей (канал 1 и канал 2) при перегрузке и коротком замыкании в цепях питания основных и вспомогательных потребителей.

Переключатель 24 предназначен для коммутации выхода электроустановки 28 на первый (канал 1) или второй (канал 2) каналы электропитания потребителей, на транзитные силовые вводы 7 или 8 через коммутационные аппараты 15 или 16 для передачи электроэнергии к внешним потребителям при замкнутых контактах коммутационных аппаратов 26 или 27. Управление переключением коммутационных аппаратов 26 и 27 осуществляется блоком 25 под действием сигналов, поступающих с выхода блока 29 автоматической коммутации каналов.

Блок 29 автоматической коммутации каналов представляет собой многофункциональное устройство, предназначенное для приема и распределения электроэнергии от двух независимых трехфазных источников (основного - канал 1 и резервного - канал 2) электроэнергии переменного тока напряжением 380 В, передачи электроэнергии потребителям и коммутации силовых цепей. Он обеспечивает:
подключение двух каналов электроснабжения;
коммутацию источников электроэнергии к потребителям и на транзитный выход для передачи электроэнергии к внешнему потребителю;
включение и отключение выходов источников электроэнергии от потребителей;
автоматическое отключение вспомогательных потребителей и переключение напряжения со второго канала на первый при пропадании или снижении (повышении) напряжения ниже (выше) допустимого уровня;
аварийные блокировки переключения контакторов коммутационных аппаратов от ошибочного параллельного соединения различных источников электроэнергии при наличии на их выходах напряжения;
автоматическую защиту от перегрузки по току и перегреву;
выдачу сигналов исправной и аварийной работы на внешний пункт управления системой электроснабжения с индикацией на лицевой панели;
автоматический контроль наличия напряжения на входах и выходах коммутационных аппаратов и их состояния (замкнут-разомкнут);
автоматического сбора и обработки сигналов контроля о техническом состоянии элементов системы электроснабжения, формирования и передачи сигналов (команд) управления элементами силовой схемы и схемы индикации, а также диагностики системы и ее элементов;
обработку получаемой от блоков системы информации, формирование команд управления и сообщений для отображения на табло данных об аварийном состоянии системы и выработки рекомендаций по действию оператора в аварийных ситуациях;
включение контактов коммутационных аппаратов основного канала электроснабжения при нахождении электрических параметров канала в заданных пределах;
переключение контактов коммутационных аппаратов каналов электроснабжения при неправильном чередовании фаз.

Блок 29 обеспечивает также замыкание и размыкание контактов коммутационных аппаратов переключателя 24 и подключение выходов электроустановки 28 при наличии напряжения на ее выходе, передачу на блок 25 сигналов управления коммутационными аппаратами 26 и 27 переключателя 24 и прием через кабельный ввод 41 от внешнего пункта управления сигналов дистанционного включения (выключения) электроустановки 28.

Блок 50 мнемосхем блока 29 автоматической коммутации каналов предназначен для визуального контроля режимов работы системы электроснабжения и ручного управления системой при отказах автоматики и возникновении аварийных ситуаций в ней. Для этого в его составе имеются органы управления в виде кнопочных и рычажных переключателей, а также элементы индикации, расположенные на лицевой панели блока.

Табло отображения 51 предназначен для приема данных о состоянии элементов системы электроснабжения и отображения буквенно-цифровой информации об аварийном состоянии системы, рекомендаций оператору о действиях в аварийных ситуациях.

Блок 52 предназначен для формирования и выдачи команд управления для запуска исполнительных элементов - коммутационных аппаратов 13, 14, 15, 16, 17 и 18 (через блок 19) при появлении напряжения во входных силовых цепях коммутационных аппаратов 26 и 26 переключателя 24 через блок 25, коммутационных аппаратов, находящихся в блоках 33 и 38, обеспечивающих подключение (отключение) потребителей и защиту цепей от перегрузки, коммутационных аппаратов 46 и 48, осуществляющих автоматическое переключение каналов электроснабжения с помощью блока 49, а также включения элементов индикации на блоках 30, 50 и передачи через блоки 54 и 55 данных о состоянии элементов системы на внешний пункт управления системой электроснабжения.

Блок 53 предназначен для приема и обработки данных о техническом состоянии системы электроснабжения и ее элементов. Он включает в себя модули микропроцессора и математического акселератора, представляющие собой известные элементы из семейства модулей для системы ЭВМ "Багет" [4].

Блок 54 представляет собой устройство сопряжения, которое предназначено для согласования по уровням сигналов выходных цепей блока 53 с физической линией и передачи данных о состоянии элементов системы электроснабжения через линейный адаптер 55 на электронную вычислительную машину внешнего пункта управления системой электроснабжения. Линейный адаптер 55 предназначен для обмена данными по физическим линиям и каналам связи с внешним пунктом управления системой электроснабжения. Он обеспечивает передачу данных о состоянии элементов системы, сигналов и команд управления, в том числе команд для дистанционного включения (выключения) электроустановки отбора мощности 28 подвижного объекта.

Блок индикации 30 предназначен для отображения параметров системы электроснабжения (величины тока, напряжения, мощности, частоты переменного тока и др. ) в цифровом виде, поступающих с выхода блоков контроля 20, 21, 37, 45 и 47 через блок 53. Управление блоком 30 индикации осуществляется по сигналам, поступающим с выхода формирователя 52 блока 29 автоматической коммутации каналов.

Выпрямитель 31 предназначен для преобразования переменного трехфазного тока с линейным напряжением 380 В в напряжение постоянного тока 27 В для питания основных потребителей постоянным током. Он обеспечивает автоматическое включение при подаче на его вход с выхода автомата защиты через блок 29 переменного тока, преобразование напряжения переменного тока в постоянное указанной выше величины, защиту от перегрузки без отключения потребителей посредством ограничителя тока непрерывного действия и выдачу по информационному выходу на блок 53 сигналов исправной и аварийной работы.

Блок 32 осуществляет контроль нагрузки (величины напряжения и тока), поступающей с выхода выпрямителя на вход блока 33 распределения нагрузки постоянного тока основных потребителей и выдачу по информационному выходу на вход блока 53 данных контроля нагрузки.

Блок 33 предназначен для приема с выхода выпрямителя 31 через блок 32 напряжения постоянного тока 27 В, распределения его и коммутации силовых цепей с помощью имеющихся в его составе коммутационных аппаратов на входы основных потребителей. Он обеспечивает прием, коммутацию и распределение электроэнергии постоянного тока напряжением 27 В, коммутацию выхода основного 31 и резервного 36 источников электроэнергии на нагрузку (потребители с гарантированным и негарантированным электропитанием 34 и 35), а также автоматическое переключение входа потребителей 34 с гарантированным электропитанием на выход резервного источника 36 постоянного тока при пропадании основного источника и обратное переключение с резервного источника на основной при восстановлении нормального питания. Блок 33 обеспечивает также защиту цепей от короткого замыкания и перегрузок, автоматический контроль наличия напряжения на входах и выходах, состояния коммутационных аппаратов, выдачу в блок 53 сигналов исправной и аварийной работы.

Блок 37 предназначен для контроля величины потребляемого напряжения переменного тока, поступающего с выхода автомата защиты через блок 29 на вход блока 38 распределения нагрузки переменного тока. Он обеспечивает автоматический контроль наличия и величины напряжения и выдачу по информационному выходу на вход блока 53 данных о результатах контроля, на основании которых происходит запуск блока 49 управления коммутационными аппаратами 46 и 48.

Блок 38 предназначен для приема и распределения электроэнергии переменного тока напряжением 380/220 В по потребителям, защиты от токов короткого замыкания и перегрузок. Он обеспечивает автоматическое включение питания потребителей при подаче на его вход напряжения переменного тока и выдачу на блок 53 по информационному выходу сигналов исправной и аварийной работы.

Предлагаемая система характеризуется несколькими режимами работы, главными из которых являются:
1) раздельное питание потребителей электроэнергии подвижного объекта по основному (первому) и резервному (второму) каналам электроснабжения (двухканальная система). При этом питание основных потребителей осуществляется по первому каналу электроснабжения напряжением постоянного тока, преобразованным из напряжения переменного тока первого канала с помощью выпрямителя, а питание вспомогательных потребителей обеспечивается по второму каналу от источника переменного тока;
2) одновременное питание потребителей электроэнергии по любому из двух каналов электроснабжения (одноканальная система);
3) питание потребителей электроэнергии от внешнего источника электроэнергии и от электроустановки отбора мощности. При этом питание основных потребителей может осуществляться по первому или второму каналу, а вспомогательных потребителей - от электроустановки отбора мощности и наоборот;
4) питание внешних потребителей путем транзитной передачи электроэнергии на другие подвижные объекты;
5) гарантированное питание потребителей электроэнергии от резервного источника постоянного тока. Этот режим работы обеспечивается в дополнение к первому на время, необходимое для восстановления основного источника электроэнергии, при наличии в подвижных объектах потребителей, не допускающих длительных перерывов в электропитании.

Первый из названных режимов обеспечивается при наличии напряжения на силовых вводах 5 и б подвижных объектов при условии, что отклонение напряжения на основном вводе 5 не выходит за допустимые пределы. При этом осуществляется раздельное питание основных 34, 35 и вспомогательных 39, 40 потребителей соответственно по кабельным линиям 3 и 4 от основного 43 и резервного 44 источников электроэнергии, а электроустановка 28 является ненагруженным резервом. В данном режиме находятся в замкнутом положении контакты коммутационных аппаратов 13 (по каналу 1) и 14 (по каналу 2). При отклонении напряжения на основном вводе 5 за допустимые пределы происходит автоматическое срабатывание блока управления 49 коммутационными аппаратами 46 и 48 под действием сигнала, вырабатываемого формирователем команд управления 52 блока 29 автоматической коммутации каналов на основании данных, поступающих от блока контроля входного напряжения 11 через блок 53. При этом происходит размыкание первой группы контактов первого 46 и второго 48 коммутационных аппаратов и замыкание второй группы контактов указанных коммутационных аппаратов 46 и 48. Замыканием второй группы контактов коммутационного аппарата 46 осуществляется подключение выхода второго блока 47 контроля мощности на второй транзитный вход аппарата 46 и происходит переключение питания основных потребителей 34 и 35 на канал 2, а размыканием первой группы контактов коммутационного аппарата 48 отключаются вспомогательные потребители 39 и 40 от канала 2. Однако при этом сохраняется возможность электропитания вспомогательных потребителей 39 и 40 от электроустановки 28 отбора мощности через замкнутые контакты (вторая группа) коммутационного аппарата 48, ко второму транзитному входу которого подключается в этом случае выход первого блока 45 контроля мощности. При восстановлении первого канала электроснабжения переключением контактов коммутационного аппарата 46 происходит автоматический возврат питания основных потребителей.

Второй режим электроснабжения обеспечивается при наличии только одного основного 43 (канал 1) или резервного 44 (канал 2) источника электроэнергии и электроустановки 28 отбора мощности подвижного объекта. При этом осуществляется централизованное питание основных потребителей 34 и 35 от источника 43 по указанной выше схеме и питание вспомогательных потребителей 39 и 40 от работающей электроустановки 28 отбора мощности с приводом генератора от двигателя транспортного средства подвижного объекта, запуск которой обеспечивается дистанционно по команде с блока 29 или с внешнего пункта управления через линию связи 42 и дополнительный кабельный ввод 41. Принятая блоком 55 команда через блоки 54, 53 и 52 поступает на блок управления 25 переключателя 24, под действием которой срабатывает коммутационный аппарат 27 и своими замкнутыми контактами подает напряжение с выхода электроустановки 28 в канал 2. При поступлении на вход блока 37 напряжения соответствующего уровня он запускает в работу блок управления 49, который, срабатывая, включает коммутационный аппарат 48. Своими замкнутыми контактами (первая группа) коммутационный аппарат 48 осуществляет подключение выхода блока 37 контроля входного напряжения на вход блока 38 распределения нагрузки переменного тока и обеспечивает питание вспомогательных потребителей 39 и 40 от электроустановки 28.

Третий режим электроснабжения возникает при наличии только одного внешнего источника электроэнергии и электроустановки отбора мощности подвижного объекта. При таком варианте электропитание потребителей может быть осуществлено в любом сочетании, например основные потребители могут быть подключены к первому (или второму) каналу, а вспомогательные - к электроустановке 28 отбора мощности. Однако и в этом режиме, в отличие от прототипа, обеспечивается достаточно высокая надежность электроснабжения основных потребителей, поскольку в этом случае сохраняется возможность автоматического перехода с основного канала на резервный, так как в качестве резервного источника теперь используется электроустановка отбора мощности.

Четвертый режим является вспомогательным и используется в том случае, когда нагрузка потребителей данного подвижного объекта является небольшой и излишек мощности может быть передан через транзитные силовые вводы на другой подвижный объект.

Пятый режим, в дополнение к основным режимам, предусмотрен для случая, когда в составе подвижного объекта имеются основные потребители, не допускающие перерывов в электроснабжении. В этом случае к силовым цепям потребителей с гарантированным электропитанием через коммутационный аппарат в блоке 33 распределения нагрузки подключается параллельно (в буфере) резервный источник 36 постоянного тока, например аккумуляторная батарея. Когда основной источник электропитания подключен к основным потребителям, тогда аккумуляторная батарея находится в режиме подзаряда, а при пропадании основного источника потребители с гарантированным электропитанием переключаются автоматически на питание от резервного источника 36 постоянного тока (от аккумуляторной батареи).

Для реализации того или иного режима работы системы электроснабжения в ней обеспечивается сбор данных о состоянии системы и ее элементов блоком 29, в котором с помощью блока 53, имеющего в своем составе модуль микропроцессора, осуществляется обработка полученных данных. На основе результатов обработки данных подготавливаются рекомендации дежурному оператору по выбору наиболее оптимального варианта схемы системы электроснабжения для каждой ситуации, существующей на данный момент времени.

Введение блока 29 автоматической коммутации каналов, имеющего в своем составе два блока 45 и 47 контроля мощности, два коммутационных аппарата 46 и 48 потребителей, блок 49 автоматического управления коммутационными аппаратами, блок мнемосхем 50, табло отображения 51, формирователь 52 команд управления, блок 53 приема данных, блок приема и передачи информации 54 и линейный адаптер 55, блока 30 индикации, выпрямителя 31, блока 32 контроля нагрузки постоянного тока, блока 33 распределения нагрузки постоянного тока, резервного источника 36 постоянного тока, блока 37 контроля входного напряжения переменного тока, блока 38 распределения нагрузки переменного тока вспомогательных потребителей и изменение схемы соединений элементов системы позволяют обеспечить выбор и установку необходимого режима работы системы, автоматическое переключение каналов электроснабжения с основного на резервный при выходе из строя основного и автоматический возврат на электропитание потребителей по основному каналу при его восстановлении, что способствует повышению бесперебойности электропитания потребителей, защите силовых цепей от повышенного напряжения и короткого замыкания в силовых цепях и повышению надежности электроснабжения подвижных объектов.

Введение же второго блока 12 контроля входного напряжения, коммутационных аппаратов 17 и 18, блоков 20 и 21 контроля выходного напряжения позволяет осуществлять автоматический контроль наличия напряжения на входах и выходах силовых цепей, обеспечивает автоматическое изменение чередования фаз и защиту от ошибочного параллельного соединения различных источников электроэнергии к одним и тем же цепям при наличии напряжения на их выходах.

Положительный эффект заключается в повышении надежности электропитания потребителей подвижного объекта в условиях резких перепадов напряжения источников электроэнергии при различных режимах работы потребителей. Испытания изготовленного макета предлагаемой системы электроснабжения показали, что в ней, по сравнению с прототипом, время восстановления системы сокращается примерно вдвое, а время перехода с одного режима работы системы на другой уменьшается с 10 до 3 мин при исключении перерывов в электропитании потребителей за счет введения гарантированного источника постоянного тока и обеспечении времени перехода с основного канала электроснабжения на резервный не более 20 мс, что подтвердило техническую реализуемость предлагаемой системы и возможность достижения поставленной цели.

Особенностью предлагаемой системы электроснабжения является также и то, что за счет введенных блоков в ней обеспечивается возможность автоматического слежения за состоянием элементов системы и при возникновении аварийных ситуаций они автоматически устраняются, а за счет контроля и измерения параметров системы и выработки рекомендаций по каждой ситуации существенно снижается вероятность принятия ошибочного решения оператором, что также способствует повышению надежности и обеспечению бесперебойности электропитания потребителей подвижного объекта.

Источники информации
1. Авторское свидетельство 681501, кл. Н 02 J 3/04, 1977.

2. Авторское свидетельство 843090, кл. Н 02 J 3/04, 1981.

3. Патент Российской Федерации 2125331, кл. Н 02 J 3/04, 1999.

4. Семейство ЭВМ "Багет", М., КБ "Корунд-М", а/я 10.

5. Доморецкий О. А. Энергетика военных установок связи. М., Воениздат, 1974, с. 174-197.

Изобретение относится к системам распределения электроэнергии и резервного электроснабжения, а более конкретно - к универсальным системам электроснабжения (УСЭС) подвижных объектов, в частности радиоэлектронных комплексов, функционирующих в удалении от стационарных электрических сетей. Технический результат заключается в обеспечении бесперебойности электропитания потребителей от различного рода токов и величины напряжения в условиях резких изменений напряжения источников электроэнергии при различных режимах работы потребителей. Новым в универсальной системе электроснабжения является введение второго блока контроля входного напряжения, дополнительно двух коммутационных аппаратов силовых вводов, двух блоков контроля выходного напряжения во входных цепях, блока индикации, выпрямителя, блока контроля нагрузки постоянного тока, блока распределения нагрузки постоянного тока, резервного источника постоянного тока, блока контроля входного напряжения переменного тока, блока распределения нагрузки переменного тока вспомогательных потребителей и блока автоматической коммутации каналов, обеспечивающего выбор и установку необходимого режима работы системы и автоматическое переключение в соответствии с этим каналом электропитания, в том числе осуществляющего дистанционное включение и выключение электроустановки отбора мощности для питания потребителей как своего, так и других подвижных объектов. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Универсальная система электроснабжения подвижных объектов, содержащая основной и резервный силовые вводы, соединенные через основную и резервную кабельные линии и выносные распределительные устройства с основным и резервным источниками электроэнергии, транзитные силовые вводы, к которым подключены транзитные кабельные линии для передачи электроэнергии к аналогичным объектам, четыре коммутационных аппарата во входных силовых цепях, блок контроля входного напряжения первого канала, выход которого соединен со входом блока управления коммутационными аппаратами силовых вводов, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены к управляемым входам соответственно первого, второго, третьего и четвертого коммутационных аппаратов силовых вводов, выходы третьего и четвертого коммутационных аппаратов подключены ко входам транзитных силовых вводов, электроустановку отбора мощности, переключатель с двумя коммутационными аппаратами и блоком управления ими, выходы которого подключены к управляемым входам коммутационных аппаратов переключателя, первые выводы замыкающих контактов которых соединены между собой и подключены к выходу электроустановки, два автомата защиты силовых цепей, при этом вход первого автомата защиты соединен параллельно со входом третьего коммутационного аппарата силового ввода и со вторым выводом первого коммутационного аппарата переключателя, второй вывод второго коммутационного аппарата которого подключен параллельно ко входам второго автомата защиты и четвертого коммутационного аппарата силового ввода, кабельный ввод, к которому подключена линия связи от пункта централизованного управления системой электроснабжения или внешнего источника электроэнергии, отличающаяся тем, что в нее введены второй блок контроля входного напряжения, дополнительно два коммутационных аппарата силовых вводов и два блока контроля выходного напряжения во входных цепях, блок автоматической коммутации каналов, блок индикации, выпрямитель, блок контроля нагрузки постоянного тока, блок распределения нагрузки постоянного тока, резервный источник постоянного тока, блок контроля входного напряжения вспомогательных потребителей, блок распределения нагрузки переменного тока вспомогательных потребителей, причем вход и выход второго блока контроля входного напряжения подключены соответственно к выходу резервного силового ввода и ко входу второго коммутационного аппарата, управляющий выход второго блока контроля входного напряжения подключен к первому дополнительному входу блока управления коммутационными аппаратами силовых вводов, выход первого блока контроля выходного напряжения соединен со входами третьего коммутационного аппарата силового ввода, первого автомата защиты и со вторым выводом замыкающих контактов первого коммутационного аппарата переключателя, выход второго блока контроля выходного напряжения соединен со входами четвертого коммутационного аппарата силового ввода, второго автомата защиты и с вторым выводом замыкающих контактов второго коммутационного аппарата переключателя, вход и выход первого дополнительно введенного коммутационного аппарата силового ввода подключен между выходами первого блока контроля входного напряжения и первого блока контроля выходного напряжения, а вход и выход второго дополнительно введенного коммутационного аппарата силового ввода подключен между выходами второго блока контроля входного напряжения и второго блока контроля выходного напряжения, управляемые входы дополнительно введенных коммутационных аппаратов соединены соответственно с пятым и шестым выходами блока управления коммутационными аппаратами силовых вводов соответственно выходы первого и второго автоматов защиты подключены соответственно к первому и второму входам блока автоматической коммутации каналов, первый выход которого соединен со входом выпрямителя, выход которого через блок контроля нагрузки постоянного тока подключен ко входу блока распределения нагрузки постоянного тока, к первому и второму выходам которого подключены соответственно основные потребители с гарантированным и негарантированным электропитанием, второй вход блока распределения нагрузки постоянного тока соединен с резервным источником постоянного тока, второй выход блока автоматической коммутации каналов через блок контроля входного напряжения потребителей подключен ко входу блока распределения нагрузки переменного тока, к первому и второму выходам которого подключены вспомогательные потребители трехфазного и однофазного переменного тока, а информационные выходы первого и второго блоков контроля выходного напряжения, дополнительный информационный выход электроустановки отбора мощности, информационные выходы выпрямителя, блока контроля нагрузки и блока распределения нагрузки постоянного тока, блока контроля входного напряжения потребителей, блока распределения нагрузки переменного тока вспомогательных потребителей подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому, пятому, шестому, седьмому и восьмому информационным входам блока автоматической коммутации каналов, первый, второй, третий, четвертый и пятый управляющие выходы которого подключены ко второму дополнительному входу блока управления коммутационными аппаратами силовых вводов, ко входам блока управления коммутационными аппаратами переключателя, блока индикации, блока распределения нагрузки постоянного тока и блока распределения нагрузки переменного тока вспомогательных потребителей, вход-выход блока автоматической коммутации соединен со вторым входом-выходом кабельного ввода. 2. Система электроснабжения по п. 1, отличающаяся тем, что блок автоматической коммутации каналов, обеспечивающий выбор и установку необходимого режима работы системы и переключение в соответствии с этим каналов электропитания, содержит два блока контроля мощности, два коммутационных аппарата потребителей и блок автоматического управления ими, блок мнемосхем, табло отображения, формирователь команд управления, блок приема данных, блок передачи и приема информации, вход и выход которого подключен к первому выходу и входу линейного адаптера, причем выходы первого и второго блоков контроля мощности соединены со входами первого и второго коммутационных аппаратов потребителей, соответственно второй транзитный вход первого коммутационного аппарата соединен с выходом второго блока контроля мощности, а второй транзитный вход второго коммутационного аппарата подключен к выходу первого блока контроля мощности, управляемые входы первого и второго коммутационных аппаратов подключены к соответствующим выходам блока автоматического управления коммутационными аппаратами потребителей, информационные выходы первого и второго блоков контроля мощности соединены с первым и вторым информационными входами блока приема данных, выходы блока мнемосхем подключены ко входам формирователя команд управления, первый, второй и третий управляющие выходы которого соединены со входами блока автоматического управления коммутационными аппаратами потребителей, блока мнемосхем и блока приема и передачи информации, информационные входы табло отображения соединены со входами блока приема данных, выходы которого подключены ко вторым входам формирователя команд управления, при этом входы первого и второго блоков контроля мощности являются первым и вторым входами блока автоматической коммутации каналов, первым и вторым выходами которого являются соответственно выходы первого и второго коммутационных аппаратов потребителей, а четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой выходы формирователя команд управления являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым и пятым управляющими выходами блока автоматической коммутации каналов, первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым и восьмым информационными входами которого являются соответственно третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый информационные входы блока приема данных, вход-выход линейного адаптера является входом-выходом блока автоматической коммутации каналов.