Контроллер устройства автоматического ввода резерва Российский патент 2024 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к устройствам питания электросетей и распределения электрической энергии, точнее к схемам аварийного или резервного энергоснабжения с автоматическим переключением от нормального источника к резервному.

Используемые в настоящем описании термины и сокращения будут иметь следующие толкования:

- АВР – автоматический ввод резерва: реализуется устройством для переключения питания объекта при обесточивании или недопустимом изменении параметров нормального (основного) источника, далее называемого сетью, на резервное;

- безотказность – согласно ГОСТ 27.002-89, свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки. В настоящем описании под безотказностью понимается как способность контроллера выполнять свои функции в условиях помех и с максимальным быстродействием, так и низкая вероятность отказов по техническим причинам;

- быстродействие (контроллера) – в данном описании показатель, оцениваемый временем с момента пропадания или недопустимого изменения напряжения сети до выдачи контроллером команд исполнительному блоку на переключение и ввод резерва;

- ДВС – двигатель внутреннего сгорания (дизельный, бензиновый, газовый), служащий для привода электрогенератора – источника резервной электроэнергии;

- исполнительный блок – устройство, по цифровому сигналу от процессора генерирующее управляющий сигнал для ключей, контакторов, инвертора, источников резервной электроэнергии или устройства связи;

- источник питания – электрическое оборудование, предназначенное для производства, аккумулирования электрической энергии или изменения её характеристик (ГОСТ 30331.1-2013, п. 20.26);

- источник резервной электроэнергии (далее для краткости – резерв) – резервная электросеть, либо электрогенератор, независимо от вида его привода, либо аккумуляторная батарея с инвертором, либо источник возобновляемой энергии, используемые для питания потребителей в случае отключения основной сети;

- контроллер – устройство управления системой АВР, включающее измерительные, коммутационные, логические элементы, в том числе программируемые (процессоры), средства индикации и управления, а также источники питания собственных нужд;

- нагрузка – то же, что и потребитель;

- процессор – устройство, выполняющее функции преобразования вводимой и выводимой информации, часть аппаратного обеспечения предложенного контроллера;

- резервное напряжение (в трёхфазной сети – резервные напряжения) – напряжение на выходе включённого источника резервной электроэнергии;

- сетевое напряжение (в трёхфазной сети – сетевые напряжения) – напряжение сети, которую требуется резервировать, далее называемой основной сетью или просто сетью;

- собственные нужды – комплекс электрического оборудования контроллера, обеспечивающий бесперебойную работу его основных элементов и управление внешними цепями;

- удалённое устройство – расположенное на удалении от устройства АВР средство связи (Wi-Fi или Ethernet) для получения данных от контроллера и передачи команд контроллеру.

Устройства АВР применяются в системах электропитания ответственных потребителей, в первую очередь от ненадёжных электросетей. Таким сетям, как правило, не только свойственна большая вероятность внезапного отключения, но они ещё и являются источниками помех, в частности коммутационных перенапряжений. Иногда и нагрузка может являться источником коммутационных перенапряжений. Поэтому контроллеры устройств для аварийного энергоснабжения должны обладать стойкостью к такого рода воздействиям. Ещё одним из важнейших показателей качества контроллеров является время реакции контроллера на неблагоприятные условия сети. От него требуется обнаружить выход параметров сети за допустимые пределы и подать команды на отключение сети и включение резерва. И всё это в кратчайшее время.

Системы управления современными устройствами АВР состоят из силовой части и устройства управления (контроллера). Силовая часть, служащая для управления потоками энергии от основного и резервного источников электропитания, включает коммутационную аппаратуру и элементы измерения параметров указанных потоков. Контроллеры обычно выполняются на базе одного или нескольких программируемых логических устройств, которые далее будут называться процессорами.

Известно устройство сезонного регулирования электроснабжения, содержащее систему управления, которая включает коммутационную аппаратуру силовых цепей и устройств управления (контроллер), содержащий блоки управления несколькими коммутационными аппаратами, блок приёма и передачи данных, с отдельным от него источником бесперебойного питания собственных нужд, осуществляющий операции по контролю тока и напряжения в силовых цепях, а также формирование команд для коммутационной аппаратуры на включение и отключение основного и резервного источников электроснабжения [RU2785276]. Сведений о мерах по обеспечению помехозащищённости контроллера, соединённого с аппаратурой, коммутирующей силовые цепи, патентное описание не содержит.

Известно устройство автоматического переключения источников питания, содержащее коммутационную аппаратуру и управляющее устройство (контроллер) в составе: модуль управления коммутационной аппаратурой, модули измерения параметров напряжения входных фидеров, центральный процессор, соединённый с указанными модулями и нейросетевым контроллером электропитания [RU78579]. Надёжность известного устройства невелика из-за возможности попадания в центральный процессор сетевых помех через непосредственно подключённые к нему модули.

Известен энергообеспечивающий комплекс, включающий основные и резервные (инверторный блок, ДВС) источники энергии, коммутационную аппаратуру, управляемые контроллером, соединённым по каналу связи с удалённым устройством [RU113886]. Непосредственная связь контроллера с удалённым устройством может привести к задержкам переключения на резервное электропитание из-за того, что использование защищённых протоколов, например при отправке e-mail с отчётом, забирает огромное количество процессорного времени — 3–4 секунды. Если, например, при отправке e-mail напряжение резко увеличится до 300 В, а контроллер в этот момент отправляет письмо, то он не успеет среагировать на это событие.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является контроллер (интеллектуальная система управления) гибридной (ветер, cолнце, ДВС, сеть) системы электропитания осветительного устройства, соединённый с источниками сигналов о состоянии системы электропитания и внешней среды (всего 21датчик), содержащий блоки контроля напряжений, зарядки аккумуляторов, управления коммутационной аппаратурой устройства АВР, а также запуском ДВС или инвертора и функциональные интеллектуальные средства, которые могут быть распределены по нескольким процессорам [RU2663192]. Контроллер может быть соединён с удалённым устройством через компьютер с модемом для передачи данных о состоянии системы. Конкретных сведений о схемном или хотя бы структурном исполнении контроллера описание указанного патента не содержит, хотя ясно, что он включает источники питания, в том числе и бесперебойного, собственных нужд контроллера.

При измерении напряжений, работе коммутационной аппаратуры, питании от внешней сети, в особенности ненадёжной, – той, для которой система АВР как раз и необходима, возможно воздействие помех на чувствительные интеллектуальные средства, способных привести к сбоям или даже их повреждению. Помехи могут проникнуть в контроллер также из-за наводок на провода, соединяющие его с удалёнными датчиками. Включение датчиков в состав контроллера снижает его помехозащищённость. Однако о конкретных мерах повышения помехозащищённости и, следовательно, безотказности контроллера и системы АВР в целом описание указанного патента ничего не говорит. Для указанного назначения быстродействие контроллера и скорость включения резерва не имеют первостепенного значения. Возможно, поэтому сведений о специальных мерах для повышения быстродействия контроллера описание указанного патента не содержит.

Недостатками известной системы в случае её применения в устройствах АВР ответственных потребителей является её невысокая безотказность, обусловленная недостаточной помехозащищённостью и высокой вероятностью несвоевременного переключения на источник резервного питания в случае, если необходимость в нём возникнет в момент сеанса связи.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение безотказности и быстродействия контроллера и управляемого им устройства АВР.

Указанный технический результат достигается тем, что известный контроллер устройства автоматического ввода резерва (АВР), содержащий процессоры и блоки контроля напряжений, зарядки аккумулятора, управления коммутационной аппаратурой устройства АВР, устройства питания собственных нужд контроллера, а также средства связи с пользователем, содержит процессор измерения напряжений основной сети и резерва, процессор контроля цепей питания собственных нужд, процессор управления источником бесперебойного питания собственных нужд, процессор связи, каждый из которых соединён через шину данных с центральным процессором, причём процессор измерения напряжений основной сети и резерва гальванически развязан от остальных элементов контроллера; при этом центральный процессор подключён к коммутационной аппаратуре устройства АВР и устройству включения резервного источника для переключения потребителя на питание от резервного источника; к входу центрального процессора подключён делитель напряжения, посредством которого центральный процессор контролирует напряжение на аккумуляторе инвертора; центральный процессор управляет переключением источника бесперебойного питания собственных нужд на работу от аккумулятора инвертора или от дополнительной аккумуляторной батареи; кроме того, центральный процессор контролирует напряжение, частоту, ток в цепи потребителя, отправляет данные в процессор связи и принимает через него команды, отправляет информацию на устройство визуального отображения информации о текущем состоянии контроллера; процессор измерения напряжений основной сети и резерва постоянно измеряет входные среднеквадратичные значения напряжения и частоту на входах от основной сети, резервного источника и выходах контакторов, через оптоэлектронную развязку по шине данных передаёт эти сведения в центральный процессор; процессор контроля цепей питания собственных нужд, который управляет внутренним питанием устройства, защищает устройство от пониженного и повышенного напряжения на внутренних шинах питания; будучи запитанным от отдельного преобразователя, он включается первым, проверяет напряжения на выходе блоков питания, если всё в норме, замыкает ключ на выходе соответствующего блока и подаёт питание на общую шину питания, управляет вспомогательными преобразователями питания собственных нужд, а также контролирует выход DC/DC преобразователя; процессор управления источником бесперебойного питания собственных нужд подключён к DC/DC преобразователю с возможностью переключения питания на дополнительную аккумуляторную батарею, контролирует напряжение дополнительной аккумуляторной батареи, даёт команду на включение её зарядки и управляет ею; процессор связи получает данные по шине данных от центрального процессора, из полученных данных формирует пакеты данных для отправки пользователю, а также принимает данные для передачи в центральный процессор.

Кроме того, контроллер содержит устройство питания коммутационной аппаратуры устройства АВР от основной сети или резерва.

Кроме того, контроллер содержит устройство питания коммутационной аппаратуры устройства АВР пониженным напряжением.

Кроме того, устройство питания коммутационной аппаратуры устройства АВР пониженным напряжением содержит два источника питания, вход одного из которых подключён к основной сети, а вход другого – к резервной.

Кроме того, источники питания собственных нужд выполнены в виде преобразователей, входы которых подключены к выходам источников питания коммутационной аппаратуры АВР через ключи, управляемые процессором контроля цепей питания собственных нужд с возможностью подключения к внешнему аккумулятору.

Кроме того, контроллер дополнительно содержит устройство визуального отображения информации о текущем состоянии контроллера, получаемой от центрального процессора.

Кроме того, процессор измерения напряжений основной сети и резерва выполнен с возможностью обработки сигналов от датчиков тока в цепи потребителя.

Благодаря распределению функциональных интеллектуальных средств по нескольким процессорам обеспечивается высокая стойкость контроллера к воздействию внешних помех, высокое быстродействие и отсутствие отказов по техническим причинам внутреннего порядка.

Так, дополнение центрального процессора четырьмя вспомогательными процессорами разгружает его от выполнения текущих функций по обеспечению внешней связи и собственных нужд, повышая тем самым его быстродействие, то есть скорость реакции контроллера на изменения в цепях сети и резерва и, как следствие, сохранность электрооборудования потребителя. Кроме того, это отделяет его от возможных источников помех, повышая тем самым безотказность.

Введение в состав контроллера процессора контроля цепей питания собственных нужд (супервизора), непрерывно отслеживающего состояние этих цепей, полностью разгружает центральный процессор от этой функции, повышая тем самым его быстродействие и, кроме того, повышает безотказность всего контроллера, повышая качество его энергообеспечения. Специализация данного процессора только на контроле питания обеспечивает мгновенную его реакцию на неисправности внутреннего питания.

Введение в состав контроллера процессора управления источником бесперебойного питания собственных нужд также разгружает центральный процессор от рутинных операций, повышая его быстродействие.

Введение в состав контроллера процессора связи, разгружая центральный процессор, повышает не только быстродействие контроллера, но и его безотказность, поскольку независимо от сеанса связи центральный процессор оказывается постоянно готовым к мгновенной реакции на изменения параметров сети.

Отделение от остальных элементов посредством гальванической развязки наиболее подверженного воздействию помех процессора измерения сетевых напряжений повышает помехозащищённость контроллера, то есть его безотказность.

Благодаря возможности измерения процессором напряжений основной сети и резерва среднеквадратичного значения напряжения повышается помехозащищённость и безотказность контроллера, поскольку это исключает ложные срабатывания АВР из-за случайных кратковременных пиковых скачков напряжения или отклонения формы напряжения сети от синусоидальной. Возможность измерения амплитудного значения напряжения сети и соответствующие реакции на отклонения от допустимых значений при этом могут быть сохранены.

Благодаря выполнению процессора измерения напряжений основной сети и резерва с возможностью обработки сигналов от датчиков тока в цепи потребителя повышается безотказность процессора и надёжность управляемого им устройства АВР, поскольку появляется возможность выявлять отключившихся потребителей путём сравнения мощностей, потребляемых до и после АВР.

Благодаря выполнению контроллера с возможностью подключения центрального процессора через делитель напряжения к аккумуляторной батарее источника резервной электроэнергии, будь то силовая батарея инвертора или стартёрная батарея ДВС, повышается безотказность как контроллера, так и управляемого им устройства АВР, поскольку это позволяет контролировать степень заряженности аккумулятора и своевременно подзаряжать его.

Благодаря включению в состав контроллера устройства питания коммутационной аппаратуры устройства АВР от основной сети или резерва упрощается конструктивное исполнение устройства АВР и создаётся возможность выбора напряжения питания коммутационной аппаратуры (например, обмоток электромагнитов контакторов).

Благодаря включению в состав контроллера устройства питания коммутационной аппаратуры устройства АВР пониженным напряжением повышается помехозащищённость контроллера, расширяются его функциональные возможности.

Благодаря тому, что устройство питания коммутационной аппаратуры АВР пониженным напряжением содержит два источника питания, вход одного из которых подключён к основной сети, а вход другого – к резервной, снижается уровень возможных при коммутации помех.

Благодаря тому, что устройства питания собственных нужд контроллера выполнены в виде преобразователей, подключённых к выходам источников питания коммутационной аппаратуры АВР через ключи, управляемые процессором контроля цепей питания собственных нужд с возможностью подключения к внешнему аккумулятору, практически исключается проникновение помех из сети к процессорам.

Благодаря тому, что преобразователь питания процессора контроля цепей питания собственных нужд обособлен от других потребителей, повышается помехозащищённость контроллера.

Благодаря введению в состав контроллера устройств визуального отображения информации (дисплея и светодиодов) о текущем состоянии контроллера, получаемой от центрального процессора, повышается безотказность контроллера и управляемого им устройства АВР, упрощается процесс программирования и отладки контроллера.

Благодаря тому, что процессор измерения напряжений основной сети и резерва выполнен с возможностью обработки сигналов от датчиков тока в цепи потребителя, повышается безотказность контроллера и управляемого им устройства АВР.

Существо изобретения поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема контроллера с физически существующими блоками и связями между ними. На чертеже представлены также некоторые элементы устройства АВР, а собственно контроллер с входящими в его состав элементами обведён штриховой линией. Цифровые и информационные связи между блоками показаны со стрелками, а связи, передающие энергию, показаны без стрелок.

Предложенный контроллер содержит центральный процессор 1, процессор 2 измерения сетевых и резервных напряжений и токов, процессор-супервизор 3 контроля цепей питания собственных нужд, процессор 4 управления источником бесперебойного питания собственных нужд, а также процессор связи 5, обозначенные также на чертеже буквами как ЦП, ПИ, П-СВ, ПИБП, ПС соответственно.

Исполнительные блоки и элементы, обеспечивающие работу контроллера, такие как внешняя и входящая в состав контроллера коммутационная аппаратура, визуальный дисплей, светодиоды, шины данных и шины питания, микросхема часов реального времени, преобразователи питания собственных нужд, на чертеже не показаны. Имеющиеся в контроллере аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, в том числе необходимые для управления внешними устройствами, подразумеваются входящими в состав процессоров, даже если они физически отделены от них, и потому на чертеже также не показаны.

Поскольку основным источником помех является сеть, процессор 2 соединён с шиной данных и через неё – с центральным процессором 1 через гальваническую оптоэлектронную развязку 6, предотвращающую передачу помех на шину данных. Программируемый центральный процессор 1 посредством шины данных соединён с процессором связи 5, средствами визуальной индикации (дисплей и светодиоды – на чертеже не показаны), процессором 4 источника бесперебойного питания собственных нужд, а также с исполнительными блоками управления коммутационной аппаратурой устройства АВР. В качестве примера такой аппаратуры на чертеже изображены магнитные пускатели (МП) (контакторы) 7 и 8 переключения потребителя с питания от основной сети на питание от резервного источника соответственно, а также устройство 9 включения резервного источника (запуска генератора). При этом схема управления контакторами предусматривает их питание как непосредственно от сети или резерва, так и пониженным напряжением от источников питания БП1 и БП2, обозначенных на чертеже позициями 10 (от сети) и 11 (от резервного источника),в зависимости от того, какие контакторы использованы в устройстве АВР. Пометки «220 В» и «24 В» на изображениях контакторов 7 и 8 как раз и означают возможность применения контакторов с управлением или приводом (катушками тягового магнита) как от сети (например 220 или 380 В), так и от источника питания с пониженным напряжением (например, 12, 24 или 48 В). Использование контакторов с пониженным напряжением управления или привода, снижая уровень помех в контроллере, повышает его помехозащищённость.

Питание собственных нужд контроллера содержит преобразователи, подключённые к выходам источников питания 10 и 11 через ключи, управляемые процессором 3 контроля цепей питания собственных нужд с возможностью подключения к внешнему аккумулятору. Преобразователи и ключи на чертеже не показаны.

Входы процессора 2 соединены с линиями основной сети, резервного источника и нагрузки через делители напряжения (ДН) 12,13 и 14 соответственно. Эти линии могут быть трёхфазными, как показано на чертеже, или однофазными, в том числе и в сочетаниях «трёхфазная сеть – однофазный резерв» или «однофазная сеть – трёхфазный резерв». Конструктивное исполнение и схема контроллера в этих случаях остаются теми же самыми. Меняется только схема подключения внешних цепей.

При необходимости процессор 2 может контролировать и токи в линиях каждой из фаз, получая аналоговый сигнал от группы 15трансформаторов тока, располагаемых вне контроллера. Проникновение в контроллер помех из сети наиболее вероятно через этот процессор, что и объясняет применение гальванической развязки 6.

Для управления системой электропитания собственных нужд контроллера служит процессор-супервизор 3, в функции которого входит непрерывный контроль выходных параметров источников питания контроллера, включая основные источники питания БП1 и БП2 (постоянного тока), а также и других цепей, связанных с питанием собственных нужд. Питание процессора 3 осуществляется от отдельного независимого источника, выполненного в виде преобразователя с широким диапазоном входных напряжений, подключённого к выходам блоков питания 10 и 11 (на чертеже не показан).

Для разгрузки центрального процессора 1 от рутинных операций и повышения тем самым быстродействия и безотказности контроллера, обеспечения работы контроллера в промежуток времени между отключением основной сети и включением резерва контроллер содержит источник бесперебойного питания собственных нужд, включающий DC/DC преобразователь 16 и аккумулятор 17,а также процессор 4, функции которого состоят в измерении напряжения аккумулятора 17 и поддержании достаточного уровня их заряженности. Аккумулятор 17 может быть выполнен как в виде одной батареи (например, на 12 В), так и в виде соединённых последовательно двух (как в качестве примера показано на чертеже) или нескольких батарей, расположенных каждая в своём корпусе.

Система питания собственных нужд контроллера может содержать и другие DC/DC преобразователи, подключённые к выходам источников 10 и 11 через ключи, управляемые процессором-супервизором 3.

Батареи 17, как в качестве примера показано на чертеже, могут располагаться вне условно обведённого штриховой линией корпуса контроллера. Помехи, которые могут быть наведены на провода, соединяющие преобразователь 16 и батареи 17, никоим образом не достигают центрального процессора 1 и не влияют на его работу.

Процессор 4 также может быть запитан от батареи 18 посредством соответствующего переключения. При этом обе батареи развязаны друг от друга посредством диодов.

На случай если устройство АВР использует в качестве источника резервного электропитания аккумуляторную батарею 18 с инвертором (ИНВ) 19, схема контроллера предусматривает возможность контроля центральным процессором 1 степени заряженности батареи 18через делитель напряжения 20.

Оптимальность предложенной схемы контроллера с точки зрения безотказности и помехозащищённости была установлена опытным путём. Попытки упрощения схемы посредством исключения некоторых процессоров всегда приводили либо к задержке включения резерва из-за перегруженности центрального процессора 1 неосновными операциями, либо к снижению помехозащищённости, выявляемому по помехам в шинах данных. При питании от стабильной городской электросети упрощённая схема могла безотказно работать продолжительное время. Но при питании от сельских электросетей, не отличавшихся стабильностью и отсутствием помех, – как раз тех, где больше всего нужны устройства АВР, начинались отказы.

Функции обеспечения работы контроллера разделены между процессорами следующим образом.

Программируемый центральный процессор 1 обеспечивает основную функцию устройства. Управляя пускателями 7, 8 и устройством запуска резерва 9 он переключает потребителя на питание от резервного источника и включает этот источник. Посредством подключённого к делителям напряжения 12 и 13 процессора 2он контролирует напряжение на батареях инвертора или состояние ДВС(в зависимости от вида источника резервного питания). Контролируя посредством делителя 20 напряжение на батареях инвертора, он управляет переключением источника бесперебойного питания собственных нужд на работу от аккумуляторов 17 или 18. Также он контролирует напряжение, частоту и, если понадобится, ток в цепи потребителя, отправляет данные в процессор связи 5 и принимает через него команды, отправляет информацию на устройство визуального отображения информации о текущем состоянии контроллера(дисплей и светодиоды), входящее в состав контроллера (на чертеже не показано), получает и отправляет информацию о реальном времени в микросхему часов реального времени.

Процессор 2 измерения сетевых и резервных напряжений и токов постоянно измеряет входные напряжения и частоту на входах от внешней сети, резервного источника и выходах контакторов, через оптоэлектронную развязку по шине данных передаёт эти сведения в центральный процессор 1. Вычислительные мощности процессора 2 позволяют измерять также и токи в нагрузке, если это потребуется, посредством группы15трансформаторов тока. Кроме того, процессор 1, сравнивая напряжения сети или резерва с напряжением на нагрузке, контролирует состояние контактов контакторов 7 и 8. В случае отгорания или залипания одного из контактов, центральный процессор 1отрабатывает установленные алгоритмы в соответствии с ситуацией и сообщает об этом потребителю. В предпочтительном исполнении процессор 2 измеряет не амплитудные, а среднеквадратичные (действующее) значения напряжений, что повышает помехозащищённость контроллера.

Для контроля текущей степени заряженности аккумуляторной батареи 18 контроллер может содержать ещё один делитель напряжения 20, сигнал с которого поступает на центральный процессор 1, который принимает решение о необходимости подзарядки батареи посредством запуска резерва при отсутствии сетевого напряжения. Поскольку появление помех со стороны батареи 18 маловероятно, тем более при использовании схемы фильтрации помех, сигнал с делителя 20 может поступать на процессор и непосредственно, минуя процессор 2.

Процессор 3 – супервизор питания, управляет внутренним питанием устройства, защищает устройство от пониженного и повышенного напряжения на внутренних шинах питания. Будучи запитан от отдельного преобразователя, он включается первым, проверяет напряжения на выходе блоков питания 10 или 11, если всё в норме, замыкает ключ на выходе соответствующего блока и подаёт питание на общую шину питания, управляет вспомогательными преобразователями питания собственных нужд, а также контролирует выход преобразователя 16. В его функции также входит управление устройствами (ключами), необходимыми для коммутации нагрузок и источников питания. В случае выхода непрерывно измеряемых им параметров за допустимые пределы, он мгновенно обесточивает проблемный участок и включает визуальный сигнал «Авария». Сообщение об аварии также может быть передано через центральный процессор 1 и процессор связи 5 удалённому потребителю. Введение этого процессора в состав контроллера повышает безотказность контроллера, а также, разгружая центральный процессор 1, повышает тем самым быстродействие и безотказность контроллера.

Процессор 4 управления источником бесперебойного питания собственных нужд контролирует напряжение аккумуляторных батарей 17, даёт команду на включение их зарядки и управляет ею. Помимо этого, процессор 4 своевременно выключает контроллер при минимальном значении напряжения на батареях 17и отсутствии других источников питания. При полном или частичном, по одной из фаз, пропадании напряжения сети, а также при снижении его качества ниже допустимых пределов процессор 4 по команде от центрального процессора 1 мгновенно переключает питание собственных нужд контроллера на питание от DC-DC преобразователя 16 с тем, чтобы центральный процессор 1с входящими в его состав цифро-аналоговыми преобразователями мог подать или снять напряжение на пускатели 7 и 8.

Процессор связи 5 получает данные по шине данных от центрального процессора 1, из полученных данных формирует пакеты данных для отправки пользователю по сети Wi-Fi или Ethernet. А также получает информацию о реальном времени через протокол NTP и отправляет по шине данных центральному процессору.

Предложенный контроллер обеспечивает АВР для нагрузок любой электрической мощности при условии достаточности параметров внешней коммутационной аппаратуры(например, пускателей 7 и 8) и возможностей резервного источника питания.

Эксплуатационные испытания предложенного контроллера, проведённые в системе АВР потребителей мощностью до 24 кВт, питаемых от сравнительно слабой и нестабильной сельской электросети, показали полное отсутствие отказов в течение 24 месяцев непрерывной работы при средней частоте включения резерва 1 раз в месяц. Время переключения на резервное питание составляло 20 мс.

Изобретение относится к средствам автоматического ввода резерва (АВР). Технический результат - повышение помехозащищённости контроллера АВР. Для этого предложен контроллер устройства автоматического ввода резерва (АВР), в котором основная и вспомогательные функции разделены между пятью процессорами. Центральный процессор переключает сетевое питание на резервное, процессор измерения напряжений основной сети и резерва, подключённый к делителям напряжения, гальванически развязан от остальных элементов контроллера, процессор контроля цепей питания собственных нужд и процессор управления источником бесперебойного питания собственных нужд управляют и защищают цепи питания контроллера, а процессор связи обеспечивает обмен данными и приём команд от удалённого устройства. Такая схема разгружает центральный процессор от рутинных операций, повышая тем самым его быстродействие и безотказность. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Контроллер устройства автоматического ввода резерва (АВР), содержащий процессоры и блоки контроля напряжений, зарядки аккумулятора, управления коммутационной аппаратурой устройства АВР, устройства питания собственных нужд контроллера, а также средства связи с пользователем, отличающийся тем, что он содержит процессор измерения напряжений основной сети и резерва, процессор контроля цепей питания собственных нужд, процессор управления источником бесперебойного питания собственных нужд, процессор связи, каждый из которых соединён через шину данных с центральным процессором, причём процессор измерения напряжений основной сети и резерва гальванически развязан от остальных элементов контроллера, при этом центральный процессор подключён к коммутационной аппаратуре устройства АВР и устройству включения резервного источника для переключения потребителя на питание от резервного источника; к входу центрального процессора подключён делитель напряжения, посредством которого центральный процессор контролирует напряжение на аккумуляторе инвертора; центральный процессор управляет переключением источника бесперебойного питания собственных нужд на работу от аккумулятора инвертора или от дополнительной аккумуляторной батареи; кроме того, центральный процессор контролирует напряжение, частоту, ток в цепи потребителя, отправляет данные в процессор связи и принимает через него команды, отправляет информацию на устройство визуального отображения информации о текущем состоянии контроллера; процессор измерения напряжений основной сети и резерва постоянно измеряет входные среднеквадратичные значения напряжения и частоту на входах от основной сети, резервного источника и выходах контакторов, через оптоэлектронную развязку по шине данных передаёт эти сведения в центральный процессор; процессор контроля цепей питания собственных нужд, который управляет внутренним питанием устройства, защищает устройство от пониженного и повышенного напряжения на внутренних шинах питания; будучи запитанным от отдельного преобразователя, он включается первым, проверяет напряжения на выходе блоков питания, если всё в норме, замыкает ключ на выходе соответствующего блока и подаёт питание на общую шину питания, управляет вспомогательными преобразователями питания собственных нужд, а также контролирует выход DC/DC преобразователя; процессор управления источником бесперебойного питания собственных нужд подключён к DC/DC преобразователю с возможностью переключения питания на дополнительную аккумуляторную батарею, контролирует напряжение дополнительной аккумуляторной батареи, даёт команду на включение её зарядки и управляет ею; процессор связи получает данные по шине данных от центрального процессора, из полученных данных формирует пакеты данных для отправки пользователю, а также принимает данные для передачи в центральный процессор.

2. Контроллер по п. 1, отличающийся тем, что он содержит устройство питания коммутационной аппаратуры устройства АВР от основной сети или резерва.

3. Контроллер по п. 1, отличающийся тем, что он содержит устройство питания коммутационной аппаратуры устройства АВР пониженным напряжением.

4. Контроллер по п. 3, отличающийся тем, что устройство питания коммутационной аппаратуры устройства АВР пониженным напряжением содержит два источника питания, вход одного из которых подключён к основной сети, а вход другого – к резервной.

5. Контроллер по п. 4, отличающийся тем, что источники питания собственных нужд выполнены в виде преобразователей, входы которых подключены к выходам источников питания коммутационной аппаратуры АВР через ключи, управляемые процессором контроля цепей питания собственных нужд с возможностью подключения к внешнему аккумулятору.

6. Контроллер по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит устройство визуального отображения информации о текущем состоянии контроллера, получаемой от центрального процессора.

7. Контроллер по п. 1, отличающийся тем, что процессор измерения напряжений основной сети и резерва выполнен с возможностью обработки сигналов от датчиков тока в цепи потребителя.