УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ПОТЕРИ ПИТАНИЯ Российский патент 2010 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты.

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/.

Недостатком этих устройств является ограниченное быстродействие отключения электродвигателей, потерявших питание, что увеличивает время простоя технологических агрегатов и может привести к значительному технологическому ущербу у ответственных потребителей.

Обусловлен этот недостаток следующим. При потере питания от одного из внешних источников защита минимальной частоты от потери питания с контролем направления активной мощности действует на отключение выключателя ввода потерявшей питание секции шин. Однако напряжение на потерявшей питание секции шин поддерживается продолжительное время вследствие перехода синхронных электродвигателей в генераторный режим. При переходе синхронных электродвигателей в генераторный режим время действие защиты минимального напряжения может увеличиться настолько, что длительный простой потерявших питание технологических агрегатов приведет к потере устойчивости и расстройству технологического режима потребителя в целом.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство защиты от потери питания, которое содержит: блок контроля направления мощности; блок минимальной частоты; блок контроля минимального напряжения; логический блок; таймеры с выдержками времени; логический элемент ИЛИ; исполнительные блоки /Патент №2342755. Устройство защиты от потери питания / Шабанов В.А., Алексеев В.Ю. БИ, 27.12.2008. - №38/.

Входы блока контроля направления мощности 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, выходы 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.

Недостатком этого устройства является ограниченное быстродействие отключения электродвигателей, потерявших питание, что увеличивает время простоя технологических агрегатов и может привести к значительному технологическому ущербу у ответственных потребителей.

Обусловлен этот недостаток следующим. Выдержка времени первого и третьего таймеров ЗПП-2 принимается несколько секунд. По нормативным документам «АК ОАО «Транснефть» она принимается от 5 с до 7 с. За это время скорость вращения СД или ток в обмотке возбуждения могут снизиться настолько, что остаточной ЭДС СД и, как следствие, остаточного напряжения на секции шин распределительного устройства будет недостаточно для удержания реле частоты в сработанном состоянии. В условиях снижения напряжения реле частоты могут отказывать. Так реле частоты типа ИВЧ-3 отказывает при U<0,6·U_ном, реле типа РЧ-1 - при U<0,2·U_ном. /А.В.Беляев «Противоаварийное управление в узлах нагрузки с синхронными электродвигателями большой мощности». - М.: НТФ «Энергопрогресс», 2004 г., с.16/.

Это может привести к возврату реле частоты и третьего таймера в исходное состояние. При этом отключение выключателей двигателей будет происходить от первого таймера, вход которого подключен к выходу блока контроля минимального напряжения. Так как блок контроля минимального напряжения срабатывает позже блока минимальной частоты, то действие защиты может увеличиться настолько, что длительный простой потерявших питание технологических агрегатов приведет к потере устойчивости и расстройству технологического режима потребителя в целом.

Задачей изобретения является повышение быстродействия отключения электродвигателей, потерявших питание.

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, выход которого подключен к первому таймеру, выходы блока контроля направления мощности и пускового блока минимальной частоты подключены к входам логического блока, который выдает сигнал на второй таймер, согласно изобретению логический блок выдает сигнал также на первый логический элемент ИЛИ, который подключен также к выходу блока контроля минимального напряжения и подает сигнал на третий таймер, второй логический элемент ИЛИ, подключенный к выходам первого и третьего таймеров, подает сигнал на первый исполнительный блок, второй исполнительный блок подключен к выходу второго таймера.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит: 1 - блок контроля направления мощности; 2 - блок минимальной частоты; 3 - блок контроля минимального напряжения; 4 - логический блок; 5, 6, 8 - таймеры с выдержками времени t2, t1, t3 соответственно; 7, 9 - логические элементы ИЛИ; 10, 11 - второй и первый исполнительные блоки.

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

Устройство работает следующим образом.

При потере питания от внешнего источника электроснабжения синхронные двигатели переходят в генераторный режим. При этом начинается снижение частоты и напряжения на секции шин и изменяется направление активной мощности, которое контролируется блоком 1. При достижении уставки по частоте срабатывает блок минимальной частоты 2. Логический блок 4, подключенный к выходам блоков 1 и 2, выдает сигнал на таймер 5 и логический элемент ИЛИ 7, который подает сигнал на таймер 8.

Начинается отсчет времени t₂ и t₃. При прохождении времени t₂ исполнительный блок 10 действует на отключение вводного выключателя секции шин и на гашение поля синхронных электродвигателей. В случае успешного гашения поля СД (синхронного электродвигателя) происходит снижение напряжения на секции шин, запускается блок контроля минимального напряжения и выдает сигнал на таймер 6 с выдержкой времени t₁. Логический элемент ИЛИ 9, подключенный к выходам таймеров 6 и 8, подает сигнал на исполнительный блок 11, который действует на отключение работающих СД. По факту отключения СД запускается схема автоматики и включает электродвигатель резервного технологического агрегата.

За время с момента срабатывания блока минимальной частоты 2 до срабатывания таймера 8 с выдержкой времени t₃ скорость вращения СД или ток в обмотке возбуждения могут снизиться настолько, что остаточной ЭДС СД и, как следствие, остаточного напряжения на секции шин распределительного устройства будет недостаточно для удержания блока минимальной частоты 2 в сработанном состоянии. При этом отключение выключателя двигателя будет происходить от таймера 6, вход которого подключен к выходу блока контроля минимального напряжения 3. Так как блок контроля минимального напряжения 3 срабатывает позже блока минимальной частоты 2, то таймер 6 запускается позже таймера 8, и действие зашиты может увеличиться настолько, что длительный простой потерявших питание технологических агрегатов приведет к потере устойчивости и расстройству технологического режима потребителя в целом.

В предлагаемом устройстве в случае снижения напряжения на секции шин сработает блок минимального напряжения 3 и через логический элемент ИЛИ 7 подаст сигнал на вход первого таймер 8, не давая ему вернуться в исходное состояние, вход которого подключен к выходу логического элемента ИЛИ 7. С выдержкой времени t₃ таймер 8 через логический блок ИЛИ 9 подает сигнал на исполнительный блок 11, который действует на отключение потерявших питание СД. По факту отключения СД запускается схема автоматики и включает электродвигатель резервного технологического агрегата. Технологический процесс восстанавливается.

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемое устройство в случае возврата в исходное состояние блока минимальной частоты позволяет удерживать в сработанном состоянии таймер, подключенный к блоку минимальной частоты, и отключать потерявшие питание электродвигатели с выдержкой времени этого таймера, выбранной по условию сохранения технологического режима. В известном устройстве при возврате в исходное состояние блока минимальной частоты отключение электродвигателей происходит за большее время, равное сумме времени снижения напряжения до срабатывания блока минимального напряжения и выдержки времени таймера, подключенного к блоку минимального напряжения. При этом действие защиты может увеличиться настолько, что длительный простой потерявших питание технологических агрегатов приведет к потере устойчивости и расстройству технологического режима потребителя в целом.

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемое устройство повышает быстродействие отключения электродвигателей, потерявших питание, что снижает время простоя технологических агрегатов и технологический ущерб у ответственных потребителей.

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

Изобретение может быть использовано в технике релейной защиты и автоматики. Технический результат - повышение устойчивости технологических систем за счет ускорения действия защиты, снижения времени простоя технологических агрегатов и повышения быстродействия отключения электродвигателей, потерявших питание. Устройство содержит блок контроля направления мощности, пусковой блок минимальной частоты, логический блок, первый - третий таймеры, первый и второй логические элемент ИЛИ, первый и второй исполнительные блоки и блок контроля минимального напряжения. 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. 1 ил.

Устройство защиты от потери питания, 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, выход которого подключен к первому таймеру, выходы блока контроля направления мощности и пускового блока минимальной частоты подключены к входам логического блока, который выдает сигнал на второй таймер, отличающееся тем, что логический блок выдает сигнал также на первый логический элемент ИЛИ, который подключен также к выходу блока контроля минимального напряжения и подает сигнал на третий таймер, второй логический элемент ИЛИ, подключенный к выходам первого и третьего таймеров, подает сигнал на первый исполнительный блок, второй исполнительный блок подключен к выходу второго таймера.