Способ автоматического включения резерва Российский патент 2020 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к процессам аварийного или резервного электроснабжения, и может быть использовано для автоматического включения резерва питания.

Известен способ контроля успешного автоматического включения резерва двухтрансформаторной подстанции, при котором фиксируют броски тока и измеряют время между ними. С момента исчезновения напряжения на шинах трансформатора основного источника питания начинают отсчет времени, равный времени выдержки автоматического включения секционного выключателя шин. В момент окончания этого времени на шинах основного источника питания контролируют появление напряжения и, если оно появляется в конце отсчета времени, то устанавливают факт отключения основного источника питания и автоматического включения резерва шин двухтрансформаторной подстанции (патент RU 2551379, H02GJ 13/00).

Данный способ устанавливает факт включения секционного выключателя резервного источника питания. Однако в случаях, если он не включился, не предпринимаются никакие действия по переводу потребителей с основного источника питания на резервный, и эффект, в плане обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей, отсутствует.

Известен способ автоматического включения резерва, выбранный в качестве прототипа, при котором измеряют напряжение U_Ш на шинах потребителей, подключенных с помощью выключателя ввода питания к рабочему источнику питания, постоянно контролируют положение выключателя ввода питания с помощью первого реле его положения и сравнивают напряжение U_Ш с заданной эталонной величиной напряжения U_Э, и если величина напряжения U_Ш менее либо равна заданной эталонной величине напряжения U_Э, то подают сигнал на отключение выключателя ввода питания, после его отключения с помощью первого реле положения ввода питания включают секционный выключатель. Сразу после момента включения секционного выключателя измеряют ток I₁ в его фазах, сравнивают его с заданной эталонной величиной тока I_Э, и если величина тока I₁ более либо равна заданной эталонной величине тока I_Э, то через выдержку времени t₁ подают сигнал на отключение секционного выключателя; если величина тока I₁ менее заданной эталонной величины тока I_Э, то переключают выдержку времени на t₂, большую чем выдержка времени t₁, и продолжают измерять ток I₁ в его фазах, если через время, более времени t₂, после включения секционного выключателя окажется, что величина тока I₁ более либо равна заданной эталонной величине тока I_Э, то через время t₂ после момента увеличения тока I₁ в фазах секционного выключателя до I_Э подают сигнал на отключение секционного выключателя (Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: учебник для вузов / В.А. Андреев. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. Шк., 2006. - С. 359).

Данный способ не достаточно эффективен, так как не обеспечивает надежное переключение потребителей, потерявших питание, на резервный источник, поскольку при отказах секционного выключателя или самого устройства, реализующего процесс автоматического включения резерва, потребители теряют питание, в результате ущерб может быть значительным.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в создании способа автоматического включения резерва повышенной эффективности, обеспечивающего надежное переключение потребителей, потерявших питание, на резервный источник.

Решение этой технической проблемы достигается тем, что в способе автоматического включения резерва подключают второй секционный выключатель,

измеряют напряжение U_Ш на шинах потребителей, подключенных с помощью выключателя ввода питания к рабочему источнику питания, постоянно контролируют положение выключателя ввода питания с помощью первого реле его положения и сравнивают напряжение U_Ш на шинах потребителей с заданной эталонной величиной напряжения U_Э, и если величина напряжения U_Ш менее либо равна заданной эталонной величины напряжения U_Э, то подают сигнал на отключение выключателя ввода питания, после его отключения с помощью первого реле положения выключателя ввода питания включают первый секционный выключатель, сразу после момента включения первого секционного выключателя измеряют ток I₁ в его фазах, сравнивают его с заданной эталонной величиной тока I_Э, и если величина тока I₁ более либо равна заданной эталонной величине тока I_Э, то через выдержку времени t₁ подают сигнал на отключение первого секционного выключателя, если величина тока I₁ менее заданной эталонной величины тока I_Э, то переключают выдержку времени на t₂, большую выдержки времени t₁, и продолжают измерять ток I₁ в его фазах, далее, если через время более времени t₂, после включения первого секционного выключателя окажется, что величина тока I₁ более либо равна заданной эталонной величине тока I_Э, то через время t₂ после момента увеличения тока I₁ в фазах первого секционного выключателя до I_Э подают сигнал на отключение первого секционного выключателя, согласно изобретению вводят второй секционный выключатель в горячий резерв. Дополнительно с измерением напряжения U_Ш измеряют ток на выключателе ввода питания I_ВП и характеризующий потерю питания потребителями угол ϕ между напряжением U_Ш и током I_ВП, и дополнительно контролируют положение выключателя ввода питания с помощью второго реле его положения, и, если значения тока I_ВП и угла ϕ выходят за заданные пределы, то подают сигнал на отключение выключателя ввода питания. После его отключения с помощью первого реле положения или второго реле положения выключателя ввода питания включают первый секционный выключатель, если после подачи сигналов на отключение выключателя ввода питания он отключился, а первый секционный выключатель включился, то дополнительно одновременно с измерением тока I₁ на первом секционном выключателе определяют сопротивление Z₁ отношением

и сравнивают его с эталонной величиной Z_Э, и если Z₁ менее либо равно Z_Э, то через выдержку времени t₁ подают сигнал на отключение первого секционного выключателя, если Z₁ более Z_Э, то переключают выдержку времени на t₂. Далее, если после включения первого секционного выключателя окажется, что Z₁ менее либо равно Z_Э, то через время t₂ после момента уменьшения отношения Z₁ до Z_Э подают сигнал на отключение первого секционного выключателя, если после подачи сигналов на отключение выключателя ввода питания он отключился, и есть сигнал от первого или второго реле положения выключателя ввода питания, и первый секционный выключатель не включился, то включают второй секционный выключатель. Далее, сразу после момента включения второго секционного выключателя дополнительно измеряют ток I₂ в его фазах и определяют сопротивление Z₂ отношением

сравнивают ток I₂ с заданной эталонной величиной тока I_Э, и отношение Z₂ сравнивают с эталонной величиной Z_Э, и если величина тока I₂ более либо равна заданной эталонной величине тока I_Э, или Z₂ менее либо равно Z_Э, то через выдержку времени t₁ подают сигнал на отключение второго секционного выключателя, если величина тока I₂ менее заданной эталонной величины тока I_Э, и Z₂ более Z_Э, то переключают выдержку времени на t₂, далее, если после включения второго секционного выключателя окажется, что величина тока I₂ более либо равна заданной эталонной величине тока I_Э, или Z₂ менее либо равно Z_Э, то через время t₂ после момента увеличения тока I₂ в фазах второго секционного выключателя до I_Э или уменьшения Z₂ до Z_Э подают сигнал на отключение второго секционного выключателя.

Повышение эффективности включения резерва питания обусловлено вводом второго секционного выключателя, измерение величин тока на выключателе ввода питания I_ВП, угла ϕ между напряжением U_Ш и током I_ВП, тока I₁ на первом и I₂ на втором секционных выключателях соответственно, а также за счет подачи дополнительных сигналов на отключение секционных выключателей.

На приведенном чертеже представлено устройство, реализующее способ автоматического включения резерва.

Способ автоматического включения резерва может быть реализован с помощью устройства, которое содержит первый и второй блок измерений 1 (БИ1), 2 (БИ2), первый и второй блок логики 3 (БЛ1), 4 (БЛ2), блок релейной защиты первого и второго секционного выключателя 5 (БРЗ1), 6 (БРЗ2), выключатель ввода питания 7 (ВВП), блок команды включения секционных выключателей 8 (БКВСВ), первый и второй секционные выключатели 9 (СВ1), 10 (СВ2). Первый выход блока измерений 1 (БИ1) подключен на вход первого блока логики 3 (БЛ1), второй выход первого блока логики 3 (БЛ1) подключен к входам второго блока логики 4 (БЛ2), блокам релейной защиты первого и второго секционного выключателя 5 (БРЗ1), 6 (БРЗ2). Выход второго блока измерений 2 (БИ2) подключен к второму входу второго блока логики 4 (БЛ2). Выходы первого блока логики 3 (БЛ1) и второго блока логики 4 (БЛ2) подключены к цепям отключения выключателя ввода питания 7 (ВВП). Выход блока выключателя ввода питания 7 (ВВП) подключен к первому входу блока команды включения секционных выключателей 8 (БКВСВ), два выхода которого подключены к цепям первого секционного выключателя 9 (СВ1) и второго секционного выключателя 10 (СВ2). Выход первого секционного выключателя 9 (СВ1) подключен ко второму входу блока команды включения секционных выключателей 8 (БКВСВ). К второму входу блока релейной защиты первого секционного выключателя 5 (БРЗ1) трансформаторы тока первого секционного выключателя, а ко второму входу релейной защиты второго секционного выключателя блока 6 (БРЗ2) подключены трансформаторы тока второго секционного выключателя. Выходы блоков релейной защиты первого и второго секционных выключателей 5 (БРЗ1), 6 (БРЗ2) подключены к цепям отключения первого и второго секционных выключателей 9 (СВ1), 10 (СВ2) соответственно.

В качестве первого блока измерений 1 (БИ1) может быть использовано реле напряжения, получающее информацию от трансформаторов напряжения. В качестве второго блока измерений 2 (БИ2) может быть использовано реле тока РТ-40, получающее информацию от трансформаторов тока. Первый блок логики 3 (БЛ1) и второй блок логики 4 (БЛ2), блок релейной защиты первого секционного выключателя 5 (БРЗ1) и блок релейной защиты второго секционного выключателя 6 (БРЗ2), блок команды включения секционных выключателей 8 (БКВСВ) могут быть выполнены на микроконтроллере AT89S53.

Способ автоматического включения резерва осуществляется следующим образом. При потере питания на шинах потребителей, подключенных с помощью выключателя ввода питания 7 (ВВП) к рабочему источнику питания (на чертеже не указан), измеряют напряжение на шинах потребителей U_Ш с помощью первого блока измерений 1 (БИ1). В первом блоке логики 3 (БЛ1) сравнивают напряжение U_Ш с заданной эталонной величиной напряжения U_Э. Если величина напряжения U_Ш менее либо равна заданной эталонной величине напряжения U_Э, то с первого блока логики 3 (БЛ1) через контакты первого реле положения выключателя ввода питания подают сигнал на отключение выключателя ввода питания 7 (ВВП). Одновременно с измерением напряжения U_Ш измеряют ток проходящий через выключатель ввода питания 7 (ВВП) I_ВП с помощью второго блока измерений 2 (БИ2) и характеризующий потерю питания потребителями угол ϕ между напряжением U_Ш и током I_ВП с помощью первого блока измерений 1 (БИ1) и второго блока измерений 2 (БИ2). И если значения тока I_ВП и угла ϕ выходят за заданные пределы, то со второго блока логики 4 (БЛ2) через контакты второго реле положения выключателя ввода питания подают сигнал на отключение выключателя 7 (ВВП) ввода питания.

Затем после отключения выключателя 7 (ВВП) ввода питания через контакты первого и второго реле его положения блок команды включения секционных выключателей 8 (БКВСВ) подает сигнал на включение первого секционного выключателя 9 (СВ1).

Если после подачи сигналов на отключение выключателя ввода питания 7 (ВВП) он отключился, а первый секционный выключатель 9 (СВ1) включился, то сразу после момента включения первого секционного выключателя 9 (СВ1) измеряют ток I₁ в его фазах, сравнивают его с заданной эталонной величиной тока I_Э в блоке релейной защиты первого секционного выключателя 5 (БРЗ1). И если величина тока I₁ более либо равна заданной эталонной величине тока I_Э, то через выдержку времени t₁ с блока релейной защиты первого секционного выключателя 5 (БРЗ1 подают сигнал на отключение первого секционного выключателя 9 (СВ1). Если величина тока I₁ менее заданной эталонной величины тока I_Э, то посредством блока 5 (БРЗ1) переключают выдержку времени на t₂, большую выдержки времени t₁, и продолжают измерять ток I₁ в его фазах. Далее, если через время, более времени t₂, после включения первого секционного выключателя 9 (СВ1) окажется, что величина тока I₁ более либо равна заданной эталонной величине тока I_Э, то через время t₂ после момента увеличения тока I₁ в фазах первого секционного выключателя 9 (СВ1) до I_Э с блока 5 (БРЗ1) подают сигнал на отключение первого секционного выключателя 9 (СВ1). Одновременно с измерением тока I₁ на первом секционном выключателе 9 (СВ1) в блоке 5 (БРЗ1) определяют сопротивление Z₁ отношением Z₁ = U_Ш/I₁, и сравнивают его с эталонной величиной сопротивления Z_Э, и если Z₁ менее либо равно Z_Э то через выдержку времени t₁ с блока 5 (БРЗ1) подают сигнал на отключение первого секционного выключателя 9 (СВ1). Если Z₁ более Z_Э, то в блоке 5 (БРЗ1) переключают выдержку времени на t₂. Далее, если через время t₂ после включения первого секционного выключателя 9 (СВ1) окажется, что Z₁ менее либо равно Z_Э, то с блока 5 (БРЗ1) подают сигнал на отключение первого секционного выключателя 9 (СВ1).

Если после подачи сигналов на отключение выключателя ввода питания 7 (ВВП) он отключился, и есть сигнал от первого или второго реле положения выключателя ввода питания и первый секционный выключатель 9 (СВ1) не включился, то с помощью блока команды включения секционных выключателей 8 (БКВСВ) включают второй секционный выключатель 10 (СВ2). Далее, сразу после момента включения второго секционного выключателя 10 (СВ2) дополнительно измеряют ток I₂ в его фазах и определяют сопротивление Z₂ отношением Z₂ = U/I₂, сравнивают ток I₂ с заданной эталонной величиной тока I_Э и отношение Z₂ с эталонной величиной сопротивления Z_Э в блоке релейной защиты второго секционного выключателя 6 (БРЗ2). И если величина тока I₂ более либо равна заданной эталонной величине тока I_Э, или Z₂ менее либо равно Z_Э, то через выдержку времени t₁ с блока 6 (БРЗ2) подают сигнал на отключение второго секционного выключателя 10 (СВ2). Если величина тока I₂ менее заданной эталонной величине тока I_Э, и Z₂ более Z_Э, то в блоке 6 (БРЗ2) переключают выдержку времени на t₂. Далее, если через время t₂ после включения второго секционного выключателя 10 (СВ2) окажется, что величина тока I₂ более либо равна заданной эталонной величине тока I_Э, или Z₂ менее либо равно Z_Э, то через время t₂ после момента увеличения тока I₂ в фазах второго секционного выключателя 10 (СВ2) до I_Э или уменьшения Z₂ до Z_Э с блока 6 (БРЗ2) подают сигнал на отключение второго секционного выключателя 10 (СВ2).

Таким образом, заявляемый способ позволяет обеспечить надежное переключение потребителей, потерявших питание, на резервный источник.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в повышении надежности переключения потребителей, потерявших питание, на резервный источник. Согласно способу автоматического включения резерва, измеряют напряжение U_Ш на шинах потребителей и ток I_ВП на выключателе ввода питания (ВВП), подключенных с помощью ВВП к рабочему источнику питания. Постоянно контролируют положение ВВП с помощью первого и второго реле его положения. Определяют характеризующий потерю питания потребителями угол ϕ между напряжением U_Ш и током I_ВП. Сравнивают напряжение U_Ш, ток I_ВП и угол ϕ с заданными величинами и, если они превышают их, подают сигнал на отключение ВВП. Затем включают первый секционный выключатель (СВ), измеряют ток I₁ в его фазах и определяют сопротивление отношением Z₁ = U_Ш/I₁. Сравнивают ток I₁ с заданной величиной тока I_Э и сопротивление Z₂ с величиной сопротивления Z_Э, и, если величина тока I₂ более либо равна заданной величине тока I_Э, или Z₂ менее либо равно Z_Э, то через выдержку времени t₁ подают сигнал на отключение первого СВ. Если величина тока I₂ менее заданной величины тока I_Э, и Z₂ более Z_Э, то переключают выдержку времени на t₂ более t₁. Если через время более времени t₂ после включения первого СВ выключателя окажется, что величина тока I₁ более либо равна заданной величине тока I_Э или Z₁ менее либо равно Z_Э, то через время t₂ после момента увеличения тока I₁ в фазах первого СВ до I_Э или уменьшения Z₁ до Z_Э подают сигнал на отключение первого СВ. Дополнительно вводят второй СВ в горячий резерв. Если после подачи сигналов на отключение ВВП он отключился и есть сигнал от первого или второго реле положения ВВП и первый СВ не включился, то включают второй СВ. Далее, сразу после момента включения второго СВ дополнительно измеряют ток I₂ в его фазах и определяют сопротивление отношением Z₂ = U_Ш/I₂. Сравнивают ток I₂ с заданной величиной тока I_Э и отношение Z₂ с величиной сопротивления Z_Э, и, если величина тока I₂ более либо равна заданной величине тока I_Э, или Z₂ менее либо равно Z_Э, то через выдержку времени t₁ подают сигнал на отключение второго СВ. Если величина тока I₂ менее заданной величины тока I_Э, и Z₂ более Z_Э, то переключают выдержку времени на t₂. Далее, если после включения второго СВ окажется, что величина тока I₂ более либо равна заданной величине тока I_Э, или Z₂ менее либо равно Z_Э, то через время t₂ после момента увеличения тока I₂ в фазах второго СВ до I_Э или уменьшения Z₂ до Z_Э подают сигнал на отключение второго СВ. 1 ил.

Способ автоматического включения резерва, при котором измеряют напряжение U_Ш на шинах потребителей, подключенных с помощью выключателя ввода питания к рабочему источнику питания, постоянно контролируют положение выключателя ввода питания с помощью первого реле его положения и сравнивают напряжение U_Ш на шинах потребителей с заданной эталонной величиной напряжения U_Э, и если величина напряжения U_Ш менее либо равна заданной эталонной величине напряжения U_Э, то подают сигнал на отключение выключателя ввода питания, после его отключения с помощью первого реле положения выключателя ввода питания включают секционный выключатель, сразу после момента включения секционного выключателя измеряют ток I₁ в его фазах, сравнивают его с заданной эталонной величиной тока I_Э, и если величина тока I₁ более либо равна заданной эталонной величине тока I_Э, то через выдержку времени t₁ подают сигнал на отключение секционного выключателя, если величина тока I₁ менее заданной эталонной величины тока I_Э, то переключают выдержку времени на t₂, большую выдержки времени t₁, и продолжают измерять ток I₁ в его фазах, далее, если через время, более времени t₂, после включения секционного выключателя окажется, что величина тока I₁ более либо равна заданной эталонной величине тока I_Э, то через время t₂ после момента увеличения тока I₁ в фазах первого секционного выключателя до I_Э подают сигнал на отключение секционного выключателя, отличающийся тем, что вводят второй секционный выключатель в горячий резерв, дополнительно с измерением напряжения U_Ш измеряют ток на выключателе ввода питания I_ВП и характеризующий потерю питания потребителями угол ϕ между напряжением U_Ш и током I_ВП, и дополнительно контролируют положение выключателя ввода питания с помощью второго реле его положения, и, если значения тока I_ВП и угла ϕ выходят за заданные пределы, то подают сигнал на отключение выключателя ввода питания, после его отключения с помощью первого реле положения и второго реле положения выключателя ввода питания включают первый секционный выключатель, если после подачи сигналов на отключение выключателя ввода питания он отключился, а первый секционный выключатель включился, то дополнительно одновременно с измерением тока I₁ на первом секционном выключателе определяют сопротивление отношением

Z₁ = U_Ш/I₁,

и сравнивают его с эталонной величиной сопротивления Z_Э, и если Z₁ менее либо равно Z_Э, то через выдержку времени t₁ подают сигнал на отключение первого секционного выключателя, если Z₁ более Z_Э, то переключают выдержку времени на t₂, далее, если через время t₂ после включения первого секционного выключателя окажется, что Z₁ менее либо равно Z_Э, то через время t₂ после момента уменьшения отношения Z₁ до Z₃ подают сигнал на отключение первого секционного выключателя, если после подачи сигналов на отключение выключателя ввода питания он отключился, и есть сигнал от первого или второго реле положения выключателя ввода питания, и первый секционный выключатель не включен, то включают второй секционный выключатель, далее, сразу после момента включения второго секционного выключателя дополнительно измеряют ток I₂ в его фазах и определяют сопротивление отношением

Z₂ = U_Ш/I₂,

сравнивают ток I₂ с заданной эталонной величиной тока I_Э, и сопротивление Z₂ сравнивают с эталонной величиной сопротивления Z_Э, и если величина тока I₂ более либо равна заданной эталонной величине тока I_Э, или Z₂ менее либо равно Z_Э, то через выдержку времени t₁ подают сигнал на отключение второго секционного выключателя, если величина тока I₂ менее заданной эталонной величины тока I_Э, и Z₂ более Z_Э, то переключают выдержку времени на t₂, далее, если через время t₂ после включения второго секционного выключателя окажется, что величина тока I₂ более либо равна заданной эталонной величине тока I_Э, или Z₂ менее либо равно Z_Э, то через время t₂ после момента увеличения тока I₂ в фазах второго секционного выключателя до I_Э или уменьшения Z₂ до Z_Э подают сигнал на отключение второго секционного выключателя.