УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ПОТЕРИ ПИТАНИЯ Российский патент 2011 года по МПК H02H3/24 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/.

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, 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 /Патент на изобретение №2342755 «Устройство защиты 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.

Недостатками 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. Особенно опасен этот недостаток в условиях, когда вследствие торможения электродвигателей, потерявших питание, давление в трубопроводе на входе приводимых ими во вращение насосов превышает максимально допустимое значение, что может привести к отключению всей насосной станции по максимальному давлению и прекращению технологического процесса перекачки.

Обусловлен этот недостаток следующим. При потере питания от одного из внешних источников защита минимальной частоты 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 и отказе гашения магнитного поля время действия защиты минимального напряжения в известном устройстве по /Чернобровов Н.Н., Семенов В.А. «Релейная защита энергетических систем», 1998 г., стр.715, рис.19.12/ может увеличиться настолько, что длительный простой потерявших питание технологических агрегатов приведет к потере устойчивости и расстройству технологического режима потребителя в целом. Для повышения быстродействия в этих случаях в наиболее близком известном устройстве (Патент на изобретение №2342755 «Устройство зашиты от потери питания») предназначена вторая ступень защиты минимальной частоты. Однако она действует на отключение электродвигателей со значительной выдержкой времени, которая выбирается по условиям селективности и принимается в диапазоне 5-7 с. При потере питания электродвигателей давление в трубопроводе на входе приводимых ими во вращение насосов быстро повышается и может превысить максимально допустимое значение. Повышенное давление присутствует в трубопроводе до выхода на режим резервного насосного агрегата, пуск которого производится только после отключения потерявших питание электродвигателей. За это время может сработать защита насосной станции по максимальному давлению и может произойти отключение всей насосной станции с полным расстройством технологического режима перекачки. При этом возможна длительная остановка всего технологического процесса перекачки по трубопроводу. Защита трубопровода по максимальному давлению работает с выдержкой времени. Поэтому для исключения случаев отключения насосной станции по максимальному давлению необходимо ускорить отключение электродвигателей в режимах, когда давление превышает максимально допустимое значение.

Задачей изобретения является повышение быстродействия отключения электродвигателей, потерявших питание в режимах, когда давление в трубопроводе превышает максимально допустимое значение.

Задача решается тем, что в устройстве, включающем 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, согласно изобретению выходы блока контроля направления мощности и пускового блока минимальной частоты подключены к входам первого логического блока И, выход которого подключен к входам второго и третьего таймеров и к первому входу второго логического элемента И, логический элемент ИЛИ, подключенный к выходам первого, третьего и четвертого таймеров, подает сигнал на первый исполнительный блок, второй исполнительный блок подключен к выходу второго таймера, выход блока контроля давления в трубопроводе подключен к второму входу второго логического элемента И, выход которого подключен к входу четвертого таймера.

На чертеже показано устройство защиты от потери питания. Устройство содержит: 1 - блок контроля направления мощности; 2 - блок минимальной частоты; 3 - блок контроля минимального напряжения; 4 и 9 - логические блоки И; 5-7 и 10 - таймеры с выдержками времени t1-t3 и t4, соответственно; 8 - блок контроля давления; 11 - логический элемент ИЛИ; 12 и 13 - первый и второй 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, блок контроля давления 8 контролирует давление на приеме насосного агрегата, приводимого во вращение двигателем, потерявшим питание.

Устройство работает следующим образом. При потере питания от внешнего источника электроснабжения синхронные двигатели переходят в генераторный режим. При этом начинается снижение частоты вращения электродвигателя и насосного агрегата, а также снижение частоты и напряжения на секции шин и изменяется направление активной мощности, которое контролируется блоком 1. Снижение частоты на секции шин контролируется блоком 2. Снижение напряжения на секции шин контролируется блоком 3. При снижении частоты вращения насосного агрегата происходит повышение давления на его приеме, которое контролируется блоком 8.

При достижении уставки по частоте срабатывает блок минимальной частоты 2. Логический блок 4, подключенный к выходам блоков 1 и 2, выдает сигнал на таймеры 5 и 6. Начинается отсчет времени t₁ и t₂. При прохождении времени t₁ исполнительный блок 12 действует на отключение вводного выключателя секции шин и на гашение поля синхронных электродвигателей. С выдержкой времени t₂ таймер 7 через логический блок 11 ИЛИ подает сигнал на исполнительный блок 13, который действует на отключение потерявших питание СД. По факту отключения СД запускается схема автоматики и включает электродвигатель резервного технологического агрегата. Технологический процесс восстанавливается. В случае успешного гашения поля синхронного электродвигателя происходит снижение напряжения на секции шин, блок контроля частоты 2 или блок контроля направления мощности 1 могут вернуться в исходное (несработанное) состояние и таймер 6 может вернуться в исходное состояние до истечения времени t₂. В этом случае вследствие снижения напряжения на шинах запускается блок контроля минимального напряжения 3 и выдает сигнал на таймер 7. Таймер 7 с выдержкой времени t₃ через логический элемент ИЛИ 11 подает сигнал на исполнительный блок 13, который действует на отключение работающих СД. По факту отключения СД запускается схема автоматики и включает электродвигатель резервного технологического агрегата. Технологический процесс восстанавливается

В случае, если давление на приеме насосного агрегата превысит максимально допустимое значение, сработает защита трубопровода по максимальному давлению. В известном устройстве из-за значительных выдержек времени t₂ и t₃ таймеров 6 и 7 это может привести к отключению всей насосной станции по максимальному давлению и к нарушению технологического процесса перекачки.

В предлагаемом устройстве в случае, если давление в трубопроводе превысит максимально допустимое значение, сработает блок контроля давления 8 и через логическую схему 9 И запустит таймер 10. Таймер 10 с выдержкой времени t₄ через логический блок 11 ИЛИ подает сигнал на исполнительный блок 13, который действует на отключение потерявших питание СД. По факту отключения СД запускается схема автоматики и включает электродвигатель резервного технологического агрегата. Давление в трубопроводе снижается и технологический процесс восстанавливается. Выдержка времени t₄ таймера 10 принимается меньше уставки времени, с которой защита трубопровода по максимальному давлению действует на отключение насосной станции.

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемое устройство повышает быстродействие отключения электродвигателей, потерявших питание, в режимах, когда давление в трубопроводе превышает максимально допустимое значение, что снижает вероятность отключения насосной станции по максимальному давлению и время простоя технологических агрегатов и технологический ущерб у ответственных потребителей.

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 повышения надежности действия защиты и снижения времени простоя технологических агрегатов. Устройство содержит: блок контроля давления, блок контроля направления мощности, пусковой блок минимальной частоты, первый логический блок, первое реле времени, первый исполнительный блок, блок контроля минимального напряжения, второе реле времени, второй исполнительный блок, второй логический блок, третье реле времени, третий логический блок, четвертое реле времени. 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, отличающееся тем, что выходы блока контроля направления мощности и пускового блока минимальной частоты подключены к входам первого логического блока И, выход которого подключен к входам второго и третьего таймеров и к первому входу второго логического элемента И, логический элемент ИЛИ, подключенный к выходам первого, третьего и четвертого таймеров, подает сигнал на первый исполнительный блок, второй исполнительный блок подключен к выходу второго таймера, выход блока контроля давления в трубопроводе подключен к второму входу второго логического элемента И, выход которого подключен к входу четвертого таймера.