СПОСОБ ДЛЯ СВОБОДНОГО ОТ НАЛОЖЕНИЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ И ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ИСТОЧНИКОВ, РЕАЛИЗУЮЩИЙ ТАКОЙ СПОСОБ Российский патент 2023 года по МПК H02J9/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу переключения подачи электрической мощности электрораспределительной сети с первого источника на второй источник. Изобретение также относится к инвертору источника, предназначенному, чтобы инструктировать, по меньшей мере, одному первому переключателю и одному второму переключателю соединение, без наложения, источников электрической мощности с силовой распределительной линией.

Предшествующий уровень техники

Доступность электроэнергии является важной, например, для отраслей промышленности с непрерывным поточным производством. Действительно, отключение подачи электрической мощности может приводить в результате к перебоям, которые могут приводить в результате к останову производственной линии. Для того, чтобы обеспечивать надежное электропитание и избегать таких последствий, используется устройство, которое, в общем, называется "инвертором источника": как только первый источник мощности проявляет риск отключения, например, вследствие перегрева MV/LV-трансформатора, инвертор источника переключает входящую подачу электрической мощности на второй источник мощности. Этот второй источник является выводом резервного трансформатора электроустановки или резервной электрической линии или даже автономного генератора. Переключение источника подачи электрической мощности с первого источника на второй источник требует синхронизации первого источника и второго источника, т.е., амплитуда и фаза первого источника и второго источника должны быть идентичными, или в пределах некоторых ограничений, во время переключения. Однако, даже в этом случае, могут возникать значительные перебои, когда моторы соединяются с линией электропитания. Действительно, когда электропитание электрического мотора теряется, механическая инерция мотора и его нагрузка, также как остаточная магнитная индукция ротора, приводят мотор в генераторный режим работы, который имеет тенденцию компенсировать потерянный источник. Скорость вращения мотора уменьшается довольно быстро как функция резистивного крутящего момента, который противодействует объединенной инерции мотора и нагрузке. Частота и фаза напряжения, подаваемого посредством мотора, отклоняется от частоты и фазы сети. Пополнение из источника энергии с другой частотой и/или фазой вызывает перенапряжения, избыточные интенсивности и механическое дергание, которые могут воздействовать на мотор или электроустановку. Эффекты дополнительно усугубляются, когда несколько моторов питаются посредством одного и того же источника питания. Следовательно, является критичным, чтобы источник был переключен настолько быстро, насколько возможно, предпочтительно в течение предварительно определенной продолжительности переключения, которая является достаточно длительной, так что переходные явления, ассоциированные с отсоединением источника, могут быть устранены или в значительной степени уменьшены, и достаточно короткой, так что один или более мотор(ов) не имеют времени слишком сильно замедляться. Продолжительность переключения в несколько десятков миллисекунд является оптимальной для промышленного силового оборудования, содержащего моторы.

Документ US 2014/001860 A1 описывает способ переключения источников, содержащий измерение электрических параметров, затем вычисление отклонений напряжения и фазы между напряжением резервного источника и напряжением, генерируемым мотором. Этот способ требует измерений электрических параметров напряжения и фазы и выдает инструкции переключения для отклонения фазы, которое может быть до 90°. Такое отклонение фазы может быть источником значительных перебоев относительно работы моторов высокой мощности.

Документ EP 1014534 A1 описывает инвертор источника, приспособленный для переключения источников в минимальном интервале времени, и для этого реализует быстрые переключатели. Система не принимает во внимание времена размыкания и замыкания переключателей, которые могут приводить к "замкнутому" переходному режиму, т.е., неработоспособный основной источник и резервный источник кратковременно соединяются вместе на время, необходимое для переключения источников, что может быть источником избыточных интенсивностей в некоторых частях электрической цепи. Кроме того, стоимость быстрого переключателя гораздо выше стоимости стандартного переключателя, и продолжительность переключения источников, даже если она является низкой, не может быть ограничена только несколькими десятками миллисекунд.

Задачей изобретения является способ и устройство для инвертирования источников для нагрузок, таких как моторы высокой мощности, предоставляющие возможность обеспечения быстрого переключения с неработоспособного источника на резервный источник или наоборот, когда неработоспособный источник восстанавливает свои номинальные свойства.

Сущность изобретения

Изобретение относится к способу для переключения, в течение предварительно определенной продолжительности переключения, источника электропитания электрораспределительной линии с первого источника на второй источник, без наложения двух источников, причем первому переключателю, который соединяется, с одной стороны, с первым источником и, с другой стороны, с распределительной линией, выдают инструкцию замыкаться или размыкаться для того, чтобы соединять или отсоединять первый источник с/от распределительной линии, второму переключателю, который соединяется, с одной стороны, со вторым источником и, с другой стороны, с распределительной линией, выдают инструкцию замыкаться или размыкаться для того, чтобы соединять или отсоединять второй источник с/от упомянутой распределительной линии,

так что:

- либо первое время задержки применяется перед инструкцией для размыкания первого переключателя;

- либо второе время задержки применяется перед инструкцией для замыкания второго переключателя;

первое время задержки или второе время задержки вычисляется так, что временной интервал между отсоединением первого источника и соединением второго источника равен продолжительности переключения.

Преимущественно, способ содержит этап вычисления:

- среднего значения первой продолжительности операции для соединения первого источника с распределительной линией;

- среднего значения второй продолжительности операции для соединения второго источника с распределительной линией;

- среднего значения третьей продолжительности операции для отсоединения первого источника от распределительной линии; и

- среднего значения четвертой продолжительности операции для отсоединения второго источника от распределительной линии.

Преимущественно, первое время задержки применяется перед инструкцией размыкания первого переключателя, когда вторая продолжительность операции для соединения второго источника больше суммы третьей продолжительности операции для отсоединения первого источника и продолжительности переключения.

Предпочтительно, первое время задержки является равным второй продолжительности операции для соединения второго источника, меньше суммы третьей продолжительности операции для отсоединения первого источника и продолжительности переключения.

Преимущественно, второе время задержки применяется перед инструкцией замыкания второго переключателя, когда вторая продолжительность операции для соединения второго источника меньше суммы третьей продолжительности операции для отсоединения первого источника и продолжительности переключения.

Предпочтительно, второе время задержки является равным сумме третьей продолжительности операции для отсоединения первого источника и продолжительности переключения, меньше второй продолжительности операции для соединения второго источника.

Предпочтительно, продолжительность переключения находится между 10 мс и 50 мс.

Предпочтительно, окно наблюдения предварительно определенной продолжительности наблюдения открывается в то же самое время, что и инструкция замыкания второго переключателя.

Предпочтительно, размыкание второго переключателя инструктируется, когда указатель замыкания второго переключателя не предоставляется в течение интервала наблюдения.

Предпочтительно, указатель замыкания второго переключателя предоставляется во время выполнения перемещения для замыкания контактов упомянутого второго переключателя.

Согласно первому варианту указатель замыкания второго переключателя предоставляется, когда контакты упомянутого второго переключателя замыкаются.

Согласно второму варианту, указатель замыкания второго переключателя предоставляется, когда контакты упомянутого второго переключателя больше не являются разомкнутыми.

Дополнительной задачей изобретения является инвертор источника, выполненный с возможностью инструктировать по меньшей мере одному первому переключателю и одному второму переключателю переключать, без наложения, подачу электрической мощности сети энергоснабжения с первого источника на второй источник,

причем первый переключатель содержит по меньшей мере:

- один первый замыкающий актуатор для инструктирования операции замыкания первого переключателя;

- один первый размыкающий актуатор для инструктирования операции размыкания первого переключателя; и

- один первый датчик для подачи первого сигнала, указывающего замыкание первого переключателя,

причем второй переключатель содержит по меньшей мере:

- один второй замыкающий актуатор для инструктирования операции замыкания второго переключателя;

- один второй размыкающий актуатор для инструктирования операции размыкания второго переключателя; и

- один второй датчик для подачи второго сигнала, указывающего замыкание второго переключателя,

причем инвертор источника содержит:

- по меньшей мере одно первое соединение, соединенное с первым датчиком для приема первого сигнала, указывающего замыкание первого переключателя, и одно второе соединение для приема второго сигнала, указывающего замыкание второго переключателя;

- по меньшей мере одно третье соединение для инструктирования первому размыкающему актуатору и одно четвертое соединение для инструктирования второму размыкающему актуатору;

- по меньшей мере одно пятое соединение для инструктирования первому замыкающему актуатору и одно шестое соединение для инструктирования второму замыкающему актуатору; и

- блок обработки для реализации способа соединения, как ранее описано.

Предпочтительно, первый и второй замыкающие актуаторы первого и второго переключателей активируются посредством постоянного напряжения, и инвертор источника передает постоянное напряжение через пятое и шестое соединения для соответствующего инструктирования первому и второму замыкающим актуаторам первого и второго переключателя.

Предпочтительно, первый и второй размыкающие актуаторы первого и второго переключателей активируются посредством постоянного напряжения, и инвертор источника передает постоянное напряжение через третье и четвертое соединения для соответствующего инструктирования первому и второму размыкающим актуаторам первого и второго переключателя.

Изобретение также относится к электрическому переключателю, выполненному с возможностью управления посредством инвертора источника, как ранее описано, причем упомянутый переключатель содержит:

- по меньшей мере одну расположенную выше по потоку соединительную клемму, предназначенную для соединения с источником, подающим электрическую мощность;

- по меньшей мере одну расположенную ниже по потоку соединительную клемму, предназначенную для соединения с распределительной линией электропитания;

- электрические контакты для установления или прерывания циркуляции мощности по меньшей мере между верхней по потоку клеммой и нижней по потоку клеммой;

- размыкающий актуатор для активации механизма для размыкания электрических контактов;

- замыкающий актуатор для активации механизма для замыкания электрических контактов;

причем упомянутый переключатель является таким, что активация механизма для размыкания электрических контактов действует на механизм для замыкания контактов для того, чтобы прерывать замыкающее перемещение упомянутых контактов.

Краткое описание чертежей

Дополнительные преимущества и отличительные признаки станут более четко понятными из последующего описания конкретных вариантов осуществления изобретения, которые предоставляются в качестве неограничивающих примеров, и со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:

- фиг. 1 является схематичным представлением первой конфигурации электрической установки, предоставляющей возможность переключения с первого источника на второй источник посредством двух переключателей;

- фиг. 2 является схематичным представлением варианта конфигурации электрической установки, предоставляющей возможность переключения источников;

- фиг. 3A-3G показывают временные диаграммы для инструктирования переключателей, для внешнего вида сигналов и для состояний источников в первом случае безотказного переключения источника питания;

- фиг. 4A-4G показывают временные диаграммы для инструктирования переключателей, для внешнего вида сигналов и для состояний источников во втором случае безотказного переключения подачи мощности;

- фиг. 5A-5G показывают временные диаграммы для инструктирования переключателей, для внешнего вида сигналов и для состояний источников в случае переключения подачи мощности, в котором предварительно определенная продолжительность переключения не может быть соблюдена;

- фиг. 6 показывает, в форме блок-схемы последовательности операций, способ для инструктирования двум переключателям для того, чтобы переключать подачу электрической мощности с первого источника на второй источник;

- фиг. 7 показывает блок-схему инвертора источника, показывающую входные/выходные соединения для реализации способа для инструктирования двум переключателям;

- фиг. 8 показывает электрический переключатель в форме обзорной диаграммы для показа работы механизма для размыкания и замыкания электрических контактов.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Фиг. 1 является традиционным схематичным представлением электроустановки, содержащей инвертор источника. Первый источник 1 подает электрическую мощность к одной или более нагрузкам 8, 9. Первый источник может быть, например, распределительной сетью электропитания или выводом MV/LV-трансформатора. Первый тип 8 нагрузки состоит из объекта оборудования или набора из нескольких объектов электрического оборудования. Второй тип 9 нагрузки состоит из моторов. Первый переключатель 4, соединенный выше по потоку от первого источника 1 и ниже по потоку от распределительной линии 7, например, шины электропитания, инструктируется для того, чтобы замыкаться или размыкаться, с тем, чтобы соединять или отсоединять первый источник 1 с/от распределительной линии 7. Нагрузки 8, 9 соединяются с распределительной линией 7. Первый переключатель 4 предпочтительно является прерывателем цепи, но также может быть контактором или реле. Переключатель 4 содержит контакты 41 для установления или прерывания соединения между первым источником 1 и распределительной линией 7 и содержит актуаторы для инструктирования размыкания и замыкания контактов 41.

В случае запланированной недоступности или преднамеренного действия размыкания первого источника 1, например, следом за перегрузкой выше по потоку от установки, второй источник 2 электрической мощности используется для продолжения питания нагрузок 8, 9. Этот второй источник может быть, например, местным генератором, таким как электрогенератор, второй электрической линией или даже выводом резервного трансформатора электроустановки. Второй переключатель 5, соединенный выше по потоку от второго источника 2 и ниже по потоку от распределительной линии 7, инструктируется для того, чтобы замыкаться или размыкаться, с тем, чтобы соединять или разъединять второй источник 2 с/от упомянутой распределительной линии 7. В случае, когда второй переключатель 5 замыкается для того, чтобы соединять второй источник 2 с распределительной линией 7, первый переключатель 4 размыкается, так что не существует взаимодействия между первым источником 1 и вторым источником 2, в частности, когда первый источник 1 становится недоступным снова. Второй переключатель 5 предпочтительно является аналогичным первому переключателю 4. В качестве варианта, как показано на фиг. 2, показаны две электрические сети, которые являются разделенными во время нормальной работы. Первая сеть, содержащая первый источник 1, питает первый и второй типы 8, 9 нагрузки, а вторая сеть, содержащая второй источник 2, питает третий и четвертый типы 10, 11 нагрузки. Третий переключатель 6 предоставляет возможность второму источнику соединяться с третьим и четвертым типами 10, 11 нагрузки. Второй переключатель 5 предоставляет возможность двум фрагментам распределительной линии 7, 7b соединяться для того, чтобы питать все нагрузки, когда один из источников является неработоспособным. Способ согласно изобретению может быть применен к любой конфигурации сети распределения электрической мощности, пока два источника энергии должны переключаться в коротком и воспроизводимом периоде времени, без наложения источников.

Для того, чтобы избегать какого-либо перебоя от одного источника к другому, первый переключатель 4 размыкается прежде, чем второй переключатель 5 замыкается, для того, чтобы предотвращать любую циркуляцию тока, даже короткую, между первым источником 1 и вторым источником 2. Эта последовательность предоставляет возможность переключения источника, которое называется "без наложения", т.е., первый источник и второй источник никогда одновременно не соединяются вместе с распределительной линией 7. Кроме того, способ согласно изобретению гарантирует предварительно определенное время Tt переключения, т.е., контакты переключателя 5 замыкаются после продолжительности Tt переключения следом за размыканием контактов первого переключателя 4. Таким образом, моторы, соединенные с распределительной линией 7, не будут испытывать прерывание в их электропитании, которое больше продолжительности Tt переключения. Оптимизируя эту продолжительность переключения, моторы испытывают минимальные перебои во время переключения источника. Однако, если продолжительность Tt переключения не может быть соблюдена, тогда операции переключения источника отменяются. Действительно, последовательности отложенного перезапуска моторов являются, как правило, менее критичными по сравнению с чрезмерно длительным переключением источников.

Операции для переключения источников также должны быть настолько короткими, насколько возможно, для того, чтобы выполнять переключение, прежде чем неработоспособный источник был полностью потерян. При условии, как правило, длительной продолжительности операции, например, когда переключатели являются прерывателями цепи высокой мощности, размыкание первого переключателя 4 инструктируется в то же самое время, что и замыкание второго переключателя 5. Для того, чтобы эффективно рассчитать операции, принимая во внимание продолжительности, которые являются необходимыми для различных операций, и в соответствии с продолжительностью Tt переключения, способ содержит предшествующий этап измерения среднего значения продолжительностей операций переключателей. Продолжительность срабатывания соответствует прошедшему времени между моментом, в который инструкция предоставляется, и моментом, в который контакты инструктируемого переключателя находятся в состоянии, требуемого инструкцией. Продолжительность срабатывания равна порядка нескольких десятков миллисекунд для переключателей. Для одного и того же переключателя, продолжительность срабатывания для размыкания электрических контактов отличается от продолжительности срабатывания для размыкания упомянутых электрических контактов. В целом, продолжительность операции размыкания меньше продолжительности операции замыкания. Кроме того, продолжительность заданной операции подвержена изменчивости, которая относится к механической работе переключателя, выполняющего упомянутую операцию. Для того, чтобы ограничивать эту изменчивость, способ изобретения содержит этап 100 вычисления среднего значения первой продолжительности Tmc1 операции для соединения первого источника с распределительной линией 7, среднего значения второй продолжительности Tmc2 операции для соединения второго источника с распределительной линией 7, среднего значения третьей продолжительности Tmd1 операции для отсоединения первого источника от распределительной линии 7 и среднего значения четвертой продолжительности Tmd2 операции для отсоединения второго источника от распределительной линии 7. Вычисление среднего значения продолжительности операции выполняется, когда электроустановка выключена, или когда нагрузки 8, 9 не подсоединены. Упомянутая операция повторяется несколько раз для того, чтобы получать несколько измерений. Результат вычисления среднего значения измерений записывается способом для того, чтобы приниматься во внимание в остальной части способа соединения. Также возможно использовать продолжительность, которая наиболее часто измеряется во время последовательности операций.

Фиг. 3A-3G показывают временные диаграммы для инструктирования переключателям в первом случае переключения подачи питания во время номинальной работы, т.е., безотказно. Фиг. 3G является временной диаграммой, показывающей наличие первого источника 1 и его потерю в течение продолжительности Tt перевода, затем появление второго источника 2 электропитания. В этом примере, и как показано на фиг. 3B и 3C, сумма третьей продолжительности Tmd1 операции для отсоединения первого источника 1, т.е., размыкания первого переключателя 4, и продолжительности Tt перевода меньше второй продолжительности Tmc2 операции для соединения второго источника 2, т.е. для замыкания второго переключателя 5. В случае, как показано на фиг. 3A, первое время Tr1 задержки применяется перед операцией отсоединения первого источника 1, т.е. перед инструкцией для первого переключателя 4. В то же самое время, как показано на фиг. 3C, операция для соединения второго источника 2, которая является самой длительной, начинается во время t=0. Таким образом, когда третья продолжительность Tmd1 операции для отсоединения первого источника 1 заканчивается, продолжительность Tt переключения проходит прежде, чем операция для соединения второго источника 2 полностью выполняется. Подача электрической мощности распределительной линии 7 была правильно переключена, без наложения, с первого источника 1 на второй источник 2. Фиг. 3A, 3B, 3C и 3G показывают, что:

Tr1+Tmd1+Tt=Tmc2.

Третья продолжительность Tmd1 операции для отсоединения первого источника 1 измеряется, вторая продолжительность Tmc2 операции для соединения второго источника 2 также измеряется, продолжительность Tt перевода выбирается, следовательно, легко вычислить значение первого времени Tr1 задержки:

Tr1=Tmc2-(Tmd1+Tt).

Для применения первое время Tr1 задержки должно быть положительным. Следовательно, необходимо следующее:

Tmc2-(Tmd1+Tt) > 0,

и, следовательно:

Tmc2>(Tmd1+Tt).

Ясно, когда Tmc2=(Tmd1+Tt), первое время Tr1 задержки равно нулю, и, следовательно, операция для отсоединения первого источника 1 запускается в то же самое время, что и операция для присоединения второго источника 2.

Аналогичная операция применяется, когда вторая продолжительность Tmc2 операции для соединения второго источника 2 меньше суммы третьей продолжительности Tmd1 операции для отсоединения первого источника 1 и продолжительности Tt переключения. В этом случае, второе время Tr2 задержки применяется перед операцией для соединения второго источника 2 посредством замыкания второго переключателя 5. Эта конфигурация показана посредством временных диаграмм на фиг. 4A, 4B, 4C и 4G. Ясно, что:

Tmd1+Tt=Tr2+Tmc2,

из которого легко вывести, что: Tr2=(Tmd1+Tt)-Tmc2.

Для того, чтобы иметь возможность применения, второе время Tr2 задержки должно быть положительным, и, следовательно:

(Tmd1+Tt)>Tmc2.

Подводя итог, когда Tmc2>(Tmd1+Tt), то первое время Tr1 задержки должно быть применено перед началом операции для отсоединения первого источника 1, которая соответствует размыканию первого переключателя 4. Когда Tmc2<(Tmd1+Tt), тогда второе время Tr2 задержки должно быть применено перед началом операции для соединения второго источника 2 посредством замыкания второго переключателя 5. Таким образом, интервал времени между отсоединением первого источника 1, соответствующим размыканию первого переключателя 4, и соединением второго источника 2, соответствующим замыканию второго переключателя 5, является равным продолжительности Tt переключения. Когда Tmc2=(Tmd1+Tt), время задержки не применяется, операция для отсоединения первого источника 1 инструктируется в то же время, что и операция для соединения второго источника 2.

Выбранная продолжительность Tt переключения предпочтительно находится между 10 миллисекундами и 50 миллисекундами.

Способ содержит возможность отмены переключения источников в случае, когда продолжительность переключения не может быть соблюдена. Действительно является важным, что второй источник 2 не соединяется, если продолжительность переключения больше предварительно определенной продолжительности Tt переключения. Действительно, сверх упомянутой предварительно определенной продолжительности переключения, отклонение частоты и фазы между вторым источником 2 и клеммами моторов 9, соединенными с распределительной линией 7, может становиться чрезмерным, и, в таких условиях, соединение моторов 9 со вторым источником 2 рискует вызывать опасные чрезмерные интенсивности. Чтобы избежать этого, наблюдается указатель If замыкания второго переключателя. Этот указатель предоставляется вторым переключателем 5, чтобы указывать состояние, которое является благоприятным для замыкания. Указатель If замыкания второго переключателя 5 доставляется, когда механизм для замыкания контактов второго переключателя выполняет операцию замыкания. Предпочтительно, вспомогательный контакт прерывателя цепи, называемый "готовым к замыканию", также обозначенный с помощью аббревиатуры "RC", используется для предоставления указателя замыкания. Другие типы вспомогательных контактов могут быть использованы, чтобы предоставлять указатель замыкания:

- вспомогательный позиционный контакт "обычно замкнутого" типа, также обозначенный с помощью аббревиатуры "NC", предоставляет указатель, когда контакты переключателя замкнуты; или

- вспомогательный позиционный контакт "обычно разомкнутого" типа, также обозначенный с помощью аббревиатуры "NO", предоставляет указатель, как только контакты переключателя больше не являются разомкнутыми.

"Готовый к замыканию" контакт предоставляет указатель If замыкания прежде других типов вспомогательных контактов, что обеспечивает предпочтительное использование.

В первом сценарии указатель If замыкания предоставляется после предварительно определенного интервала следом за инструкцией замыкания второго переключателя. Для того, чтобы быть уверенным, что продолжительность Tt переключения может быть соблюдена, окно наблюдения открывается, на продолжительность Tob наблюдения, в то же время, что и инструкция замыкания второго переключателя 5, как показано на фиг. 3D и 4D. Когда указатель If замыкания предоставляется в течение продолжительности Tob наблюдения, операция замыкания второго переключателя может продолжаться. Когда указатель If замыкания второго переключателя 5 не предоставляется в течение продолжительности Tob окна времени наблюдения, тогда существует вероятность проблемы замыкания второго переключателя 5, и размыкание второго переключателя 5 инструктируется, с тем, чтобы не соединять второй источник 2, согласно второму сценарию. Установка и моторы 9, таким образом, защищаются от чрезмерных интенсивностей и перебоев, ассоциированных с продолжительностью переключения, которая больше предварительно определенной продолжительности Tt переключения. Второй сценарий показан посредством временных диаграмм, показанных на фиг. 5A-5G, на которых Tmc2>(Tmd1+Tt). Операция для соединения второго источника 2 начинается во время t=0, как показано на фиг. 5C. Окно Tob наблюдения продолжительности открывается в то же время, что и инструкция замыкания второго переключателя, как показано на фиг. 5D. Указатель If замыкания предоставляется за пределами окна наблюдения. Второй переключатель 5, следовательно, затратил больше времени, чем ожидалось, чтобы выполнить операцию замыкания, это является ненормальной ситуацией, т.е. неисправностью. Операция для размыкания второго переключателя 5 выполняется, как показано на временной диаграмме на фиг. 5F, приводя в результате к отказу от операции для замыкания второго переключателя 5, как показано на фиг. 5C. Следовательно, первый источник 1 отсоединяется, но другой источник не соединяется с распределительной линией 7, как показано на фиг. 5G. Способ работает таким же образом, когда указатель If замыкания не предоставляется.

Первый сценарий показан посредством временных диаграмм, показанных на фиг. 4A-4G, на которых Tmc2<(Tmd1+Tt). Второе время Tr2 задержки начинается перед операцией для соединения второго источника 2, как показано на фиг. 4B и 4C, и, таким же образом, что и для второго сценария, окно Tob наблюдения продолжительности открывается в то же время, что и инструкция замыкания второго переключателя, как показано на фиг. 4D. Указатель If замыкания доставляется в течение продолжительности Tob для открытия окна наблюдения, как показано на фиг. 4D и 4E, операция для замыкания второго переключателя может продолжаться, как показано на фиг. 4C. Временная диаграмма на фиг. 4G показывает отсоединение первого источника 1, затем период переключения источника, за которым следует соединение второго источника 2. Временная диаграмма на фиг. 4F показывает, что отмена соединения второго источника 2 не была завершена.

Способ для переключения подачи электрической мощности электрической распределительной линии 7 с первого источника 1 на второй источник 2, без наложения, показан в форме блок-схемы последовательности операций на фиг. 6. Способ содержит этап 100 измерения продолжительностей Tmc1, Tmc2, Tmd1, Tmd2 операций для соединения и отсоединения первого и второго источника. Этот этап 100 измерения выполняется, когда электрическая установка вводится в эксплуатацию и может выполняться периодически для того, чтобы обновлять измерения и принимать во внимание износ оборудования. Способ продолжается двумя фазами, которые инициируются одновременно, и которые работают в одно и то же время. Первая фаза 200 соединения второго источника 2 с распределительной линией 7, которая соответствует операции для замыкания второго переключателя 5, упомянутая первая фаза проводится в то же время, что и вторая фаза 300 для отсоединения первого источника 3 от распределительной линии 7, которая соответствует операции размыкания первого переключателя 4.

Первая фаза 200 соединения второго источника 2 начинается с этапа 210 испытания того, действительно ли Tmc2 меньше суммы (Tmd1+Tt). Если так, операция для соединения второго источника 2 является более быстрой по сравнению с операцией для отсоединения первого источника 1, к которой добавляется время Tt переключения, тогда способ переходит к этапу 220 расчета времени для продолжительности Tr2, равной (Tmd1+Tt) -Tmc2. Если нет, способ продолжается на этапе 230, соответствующем началу операции для соединения второго источника 2, и этапе 240, выполняемом в то же самое время, что и этап 230, соответствующем открытию окна наблюдения. Во время этапов 250 и 260 способ наблюдает, предоставляется ли указатель If замыкания в течение продолжительности Tob для открытия окна наблюдения. Если так, способ заканчивается этапом 290, соответствующим переключению источника, которое было правильно завершено. Если указатель If замыкания не был предоставлен в течение продолжительности Tob для открытия окна наблюдения, способ инструктирует операцию для отсоединения второго источника 2 во время этапа 270, и способ заканчивается этапом 280, соответствующим отмененному переключению источников.

Вторая фаза 300 отсоединения первого источника 3 от распределительной линии 7 начинается с этапа 310 испытания того, действительно ли Tmc2 больше суммы (Tmd1+Tt). Если так, способ переходит к этапу 320 расчета времени для продолжительности Tr1, равной Tmc2-(Tmd1+Tt), затем переходит к этапу 330 в конце времени Tr1 задержки. Если нет, способ продолжается непосредственно на этапе 330, соответствующем началу операции для отсоединения первого источника 1.

В случае, когда Tmc2=(Tmd1+Tt), первая фаза 200 соединения второго источника 2 работает без перехода к этапу 220 расчета времени для продолжительности Tr2, а вторая фаза 300 работает в то же самое время без перехода к этапу 320 расчета времени для продолжительности Tr1.

Способ, который является предметом изучения изобретения, следовательно, предоставляет возможность переключения подачи электрической мощности распределительной линии 7 с первого источника 1 на второй источник 2, в течение предварительно определенной и управляемой продолжительности Tt переключения, независимо от времени, требуемого для работы переключателей. В случае, когда продолжительность Tt переключения не может быть соблюдена, тогда переключение источников отменяется. Очевидно, ранее описанный способ может быть перевернут для того, чтобы переключать подачу электрической мощности электрораспределительной сети со второго источника на первый источник, или даже переключать подачу электрической мощности между двумя фрагментами распределительной линии 7, 7b, как показано на фиг. 2, или любой другой конфигурации электрической сети.

Процедура проверки размыкания первого переключателя 4 может быть выполнена во время упомянутой операции отсоединения. Однако, если первый источник 1 не отсоединяется, источник переключается с наложением. С синхронизируемыми первым источником и вторым источником любые перебои, испытываемые нагрузками, соединенными с линией подачи питания, будут ограничены. Однако, защита должна быть реализована для ограничения взаимного влияния двух источников.

Изобретение также относится к инвертору 60 источника, предназначенному, чтобы инструктировать по меньшей мере одному первому переключателю 4 и одному второму переключателю 5 соединение, без наложения, по меньшей мере двух источников 1, 2 электрической мощности с силовой распределительной линией 7. Фиг. 7 показывает блок-схему такого инвертора источника. Упомянутый инвертор содержит:

- по меньшей мере одно первое соединение 57a, соединенное с первым датчиком 54a для приема первого сигнала If, указывающего замыкание первого переключателя 4, и одно второе соединение 57b для приема второго сигнала Ifb, указывающего замыкание второго переключателя 5;

- по меньшей мере одно третье соединение 56a для инструктирования первому размыкающему актуатору 52a первого переключателя 4 и одно четвертое соединение 56b для инструктирования второму размыкающему актуатору 52b второго переключателя 5;

- по меньшей мере одно пятое соединение 55a для инструктирования первому замыкающему актуатору 51a первого переключателя 4 и одно шестое соединение 55b для инструктирования второму замыкающему актуатору 51b второго переключателя 5; и

- блок 61 обработки для реализации способа соединения, как ранее описано.

Инвертор 60 источника необязательно может содержать человеко-машинный интерфейс 62, предназначенный, чтобы предоставлять данные, например, относящиеся к состоянию переключателей, выполнять измерения средних значений продолжительности операции или предоставлять возможность оператору начинать способ переключения источника.

Инструкция для активации актуатора посредством переменного напряжения привносит случайную задержку, связанную с фазовым углом переменного напряжения во время инструкции. Такая задержка, которая включается в продолжительность операции для соединения или отсоединения первого или второго источника, будет привносить нежелательную изменчивость в первую, вторую, третью и четвертую продолжительности Tmd1, Tmd2, Tmc1, Tmc2 операций. Активация посредством постоянного напряжения устраняет эту изменчивость. Предпочтительно, первый размыкающий актуатор 52a первого переключателя 4, второй размыкающий актуатор 52b второго переключателя 5, первый замыкающий актуатор 51a первого переключателя 4 и второй замыкающий актуатор 51b второго переключателя 5 активизируются посредством постоянного напряжения. Инвертор 60 источника передает постоянное напряжение через пятое соединение 55a для того, чтобы инструктировать первому замыкающему актуатору 51a первого переключателя 4, инвертор 60 источника передает постоянное напряжение по шестому соединению 55b для того, чтобы инструктировать второму замыкающему актуатору 51b второго переключателя 5. Инвертор 60 источника также передает постоянное напряжение по третьему соединению 56a для того, чтобы инструктировать первому размыкающему актуатору 52a первого переключателя 4, и инвертор 60 источника также передает постоянное напряжение по четвертому соединению 56b для того, чтобы инструктировать второму размыкающему актуатору 52b второго переключателя 5.

Первый электрический переключатель 4, который предназначается для инструктирования посредством инвертора 60 источника, содержит, по меньшей мере:

- одну верхнюю по потоку соединительную клемму 12, предназначенную для соединения с первым источником 4 или с линией электропитания;

- одну нижнюю по потоку соединительную клемму 13, предназначенную для соединения с распределительной линией 7 электропитания;

- электрические контакты 41 для установления или прерывания циркуляции мощности по меньшей мере между верхней по потоку клеммой 12 и нижней по потоку клеммой 13;

- размыкающий актуатор 52a для активации механизма 42 для размыкания электрических контактов 41;

- замыкающий актуатор 51a для активации механизма 46 для замыкания электрических контактов 41.

Фиг. 8 показывает такой электрический переключатель в форме обзорной диаграммы, показывающей конкретную компоновку механизмов для размыкания 42 и замыкания 46 электрических контактов: активация механизма 42 для размыкания электрических контактов воздействует на механизм 46 для замыкания контактов для того, чтобы прерывать операцию для замыкания упомянутых контактов. Этот отличительный признак предоставляет возможность выполнения этапа 270 отсоединения второго источника 2, при условии, что указатель If замыкания не был предоставлен в течение продолжительности Tob открытия окна наблюдения, тогда как операция для соединения со вторым источником 2 была ранее предпринята на этапе 230.

Размыкающий механизм 42 работает, следуя принципу первого коленно-рычажного соединения: он содержит первую часть 42b, которая может двигаться вокруг первого вала 42a, который может двигаться в первом кронштейне. Первый конец упомянутой первой части 42b поддерживает первое сочленение 42c со второй частью 42d, которая может двигаться вокруг второго вала 42e, который может двигаться во втором кронштейне. Замыкающий механизм 46 работает, следуя принципу второго коленно-рычажного соединения: третья часть 46a, которая может двигаться вокруг третьего вала 46b, поддерживает электрические контакты 41 на одном из своих концов, при этом другой конец поддерживает второе сочленение 46c с первой частью 42b. Первый замыкающий актуатор 51a воздействует на третью часть поблизости от второго сочленения 46c, в направлении, указанном стрелкой, для того, чтобы добиваться замыкания электрических контактов 41. Первый размыкающий актуатор 52a воздействует на первую подвижную часть и вторую подвижную часть поблизости от первого сочленения 42c. Активация первого размыкающего актуатора 52a вызывает поворот третьей части 46a в направлении размыкания контактов 41. Пружина 43 удерживает первое и второе коленно-рычажное соединение в устойчивом положении в отсутствие инструкции размыкания или замыкания контактов. Умелая компоновка первого и второго коленно-рычажного соединения, таким образом, предоставляет возможность устранения операции для замыкания контактов 41, когда операция для отсоединения второго источника 2 инструктируется во время этапа 270. Размыкающий механизм 42 и замыкающий механизм 46, как описано ранее, являются предпочтительными вариантами осуществления; однако, другие механические принципы, предоставляющие возможность устранения замыкания контактов 41 через инструкцию размыкания, могут быть использованы.

Способ перевода энергии и инвертор источника, которые являются предметом изучения изобретения, могут быть использованы в сетях, содержащих однофазные или трехфазные источники, без какого-либо ограничения, ассоциированного с частотой источников или с мощностью нагрузок, которые должны снабжаться мощностью. Способ перевода энергии и инвертор источника, которые являются предметом изучения изобретения, более конкретно, приспосабливаются для переключения подачи электрической мощности электрической распределительной линии, на которой соединены моторы, с первого источника на второй источник, без наложения одного источника на другой, и, в то же время, гарантируя короткую и управляемую продолжительность переключения. Традиционные переключатели, такие как прерыватели цепи питания, могут быть использованы, без требования особых свойств быстрого срабатывания. В таких условиях, инвертор источника создается с помощью стандартных, экономически конкурентных, изделий, для которых доступность дополнительных запасных частей гарантируется. Эти преимущества стимулируют промышленное использование такого инвертора источника для массового производства.

Предложенное изобретение относится к способу для переключения, в течение предварительно определенной продолжительности переключения, подачи электрической мощности электрической распределительной линии (7) с первого источника (1) на второй источник (2), без наложения двух источников. Изобретение также относится к инвертору источника, реализующему такой способ. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ переключения электрораспределительной линии (7) с первого источника (1) мощности на второй источник (2) мощности в течение предварительно определенной продолжительности (Tt) переключения и без наложения двух источников, причем первому переключателю (4), который соединяется с одной стороны с первым источником (1) и с другой стороны с распределительной линией (7), выдают инструкцию замыкаться или размыкаться для того, чтобы соединять или отсоединять первый источник (1) с/от распределительной линии (7), второму переключателю (5), который соединяется с одной стороны со вторым источником (2) и с другой стороны с распределительной линией (7), выдают инструкцию замыкаться или размыкаться для того, чтобы соединять или отсоединять второй источник (2) с/от упомянутой распределительной линии (7),

причем этот способ характеризуется тем, что:

- либо первое время (Tr1) задержки применяется перед инструкцией для размыкания первого переключателя (4);

- либо второе время (Tr2) задержки применяется перед инструкцией для замыкания второго переключателя (5);

причем первое время (Tr1) задержки или второе время (Tr2) задержки вычисляется так, что временной интервал между отсоединением первого источника (1) и соединением второго источника (2) равен продолжительности (Tt) переключения.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что он содержит этап, на котором вычисляют:

- среднее значение первой продолжительности (Tmc1) операции для соединения первого источника (1) с распределительной линией (7);

- среднее значение второй продолжительности (Tmc2) операции для соединения второго источника (2) с распределительной линией (7);

- среднее значение третьей продолжительности (Tmd1) операции для отсоединения первого источника (1) от распределительной линии (7); и

- среднее значение четвертой продолжительности (Tmd2) операции для отсоединения второго источника (2) от распределительной линии (7).

3. Способ по предшествующему пункту, характеризующийся тем, что первое время (Tr1) задержки применяется перед инструкцией размыкать первый переключатель (4), когда вторая продолжительность (Tmc2) операции для соединения второго источника (2) больше суммы третьей продолжительности (Tmd1) операции для отсоединения первого источника и продолжительности (Tt) переключения.

4. Способ по предшествующему пункту, характеризующийся тем, что первое время (Tr1) задержки равно второй продолжительности (Tmc2) операции для соединения второго источника (2), меньше суммы третьей продолжительности (Tmd1) операции для отсоединения первого источника (4) и продолжительности (Tt) переключения.

5. Способ по п. 2, характеризующийся тем, что второе время (Tr2) задержки применяется перед инструкцией замыкать второй переключатель (5), когда вторая продолжительность (Tmc2) операции для соединения второго источника меньше суммы третьей продолжительности (Tmd1) операции для отсоединения первого источника (1) и продолжительности (Tt) переключения.

6. Способ по предыдущему пункту, характеризующийся тем, что второе время (Tr2) задержки равно сумме третьей продолжительности (Tmd1) операции для отсоединения первого источника и продолжительности (Tt) переключения, меньше второй продолжительности (Tmc2) операции для соединения второго источника.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, характеризующийся тем, что продолжительность (Tt) переключения находится между 10 и 50 мс.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, характеризующийся тем, что окно наблюдения предварительно определенной продолжительности (Tob) наблюдения открывается в то же самое время, что и инструкция замыкать второй переключатель (5).

9. Способ по предшествующему пункту, характеризующийся тем, что размыкание второго переключателя (5) инструктируется, когда указатель (If) замыкания второго переключателя (5) не предоставляется в течение продолжительности (Tob) наблюдения.

10. Способ по предшествующему пункту, характеризующийся тем, что указатель (If) замыкания второго переключателя (5) предоставляется во время выполнения перемещения, чтобы замыкать контакты упомянутого второго переключателя (5).

11. Способ по п. 9, характеризующийся тем, что указатель замыкания второго переключателя (5) предоставляется, когда контакты упомянутого второго переключателя (5) замыкаются.

12. Способ по п. 9, характеризующийся тем, что указатель замыкания второго переключателя предоставляется, когда контакты упомянутого второго переключателя (5) больше не являются разомкнутыми.

13. Инвертор (60) источника, выполненный с возможностью выдавать инструкции по меньшей мере одному первому переключателю (4) и одному второму переключателю (5) для переключения распределительной линии (7) электропитания с первого источника (1) мощности на второй источник (2) мощности без наложения двух источников,

причем первый переключатель (4) содержит по меньшей мере:

- один первый замыкающий актуатор (51a) для инструктирования операции замыкания первого переключателя (4);

- один первый размыкающий актуатор (52a) для инструктирования операции размыкания первого переключателя (4); и

- один первый датчик (54a) для подачи первого сигнала (If), указывающего закрытие первого переключателя (4),

причем второй переключатель (5) содержит по меньшей мере:

- один второй замыкающий актуатор (51b) для инструктирования операции замыкания второго переключателя (5);

- один второй размыкающий актуатор (52b) для инструктирования операции размыкания второго переключателя (5); и

- один второй датчик (54b) для подачи второго сигнала (Ifb), указывающего замыкание второго переключателя (5),

причем инвертор источника характеризуется тем, что он содержит:

- по меньшей мере одно первое соединение (57a), соединенное с первым датчиком (54a) для приема первого сигнала (If), указывающего замыкание первого переключателя (4), и одно второе соединение (57b) для приема второго сигнала (Ifb), указывающего замыкание второго переключателя (5);

- по меньшей мере одно третье соединение (56a) для инструктирования первому размыкающему актуатору (52a) и одно четвертое соединение (56b) для инструктирования второму размыкающему актуатору (52b);

- по меньшей мере одно пятое соединение (55a) для инструктирования первому замыкающему актуатору (51a) и одно шестое соединение (55b) для инструктирования второму замыкающему актуатору (51b); и

- блок обработки для реализации способа соединения по пп. 1-12.

14. Инвертор (60) источника по предшествующему пункту, характеризующийся тем, что первый и второй замыкающие актуаторы (51a, 51b) первого и второго переключателей (4, 5) активизируются посредством постоянного напряжения, и тем, что инвертор (60) источника передает постоянное напряжение через пятое и шестое соединения (55a, 55b) для соответствующего инструктирования первому и второму замыкающим актуаторам (51a, 51b) первого и второго переключателя (4, 5).

15. Инвертор (60) источника по любому из пп. 13 или 14, характеризующийся тем, что первый и второй размыкающие актуаторы (52a, 52b) первого и второго переключателей (4, 5) активизируются посредством постоянного напряжения, и инвертор (60) источника передает постоянное напряжение через третье и четвертое соединения (56a, 56b) для соответствующего инструктирования первому и второму размыкающим актуаторам (52a, 52b) первого и второго переключателя (4, 5).

16. Электрический переключатель (4), выполненный с возможностью управления посредством инвертора (60) источника по любому из пп. 13-15, причем упомянутый переключатель содержит по меньшей мере:

- одну верхнюю по потоку соединительную клемму (12), предназначенную, чтобы соединяться с источником (1, 2), подающим электрическую мощность;

- одну нижнюю по потоку соединительную клемму (13), предназначенную для соединения с распределительной линией (7) электропитания;

- электрические контакты (41) для установления или прерывания циркуляции мощности по меньшей мере между верхней по потоку клеммой (12) и нижней по потоку клеммой (13);

- размыкающий актуатор (52a) для активации механизма (42) для размыкания электрических контактов (41);

- замыкающий актуатор (51a) для активации механизма (46) для замыкания электрических контактов (41);

причем упомянутый переключатель (4) характеризуется тем, что активация механизма (42) для размыкания электрических контактов (41) воздействует на механизм (46) для замыкания контактов для того, чтобы прерывать замыкающее перемещение упомянутых контактов (41).