Автоматизированный учебно-лабораторный комплекс автоматического ввода резерва с дизель-генератором Российский патент 2024 года по МПК G09B23/18 

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано при осуществлении учебной и научно-исследовательской деятельности в учебных заведениях.

Известен лабораторный стенд для изучения работы распределительной сети системы электроснабжения содержащий устройство стабилизации напряжения в виде источника бесперебойного питания с двойным преобразованием энергии, модель силового трансформатора, модель линии электропередачи, модель электрической нагрузки, вольтметр (RU 143384, МПК G09B 23/18, опубл. 20.07.2014).

К недостаткам известного технического решения относятся отсутствие возможности моделирования системы автоматического ввода резерва, регистрации параметров режима работы электрической сети, с последующей цифровой обработкой.

Известен типовой комплект учебного оборудования «Электроснабжение промышленных предприятий», выполненный в настольном исполнении в виде вертикальной стойки. В состав стенда входят: автотрансформатор, измерительный модуль, ваттметр, трансформатор тока и трансформатор напряжения, реле тока и реле напряжения, тепловое реле и автоматические выключатели, модель линии электропередачи, модуль нагрузки, мультиметр и двухуровневая рама. Исполнение настольное, ручное ЭПП-НР. Режим доступа: https://labstand.ru/catalog/elektrosnabzhenie/tipovoj-komplekt-uchebnogo-oborudovaniya-elektrosnabzhenie-promyshlennyh-predpriyatij-ispolnenie-nastolnoe-ruchnoe-epp-nr. - Загл. с экрана).

К недостаткам известного технического решения относятся отсутствие возможности моделирования системы автоматического ввода резерва на базе программируемых логических реле, функций мониторинга состояния коммутационных аппаратов и их удаленного управления.

Известен учебный лабораторный стенд для изучения технических средств автоматизации и основ управления технологическими процессами, предназначенный для проведения практических и лабораторных занятий по монтажу, наладке и программированию средств автоматизации, изучению основ управления технологическими процессами. В состав лабораторного стенда входят программируемый логический контроллер, модуль аналогового ввода, модуль дискретного ввода/вывода, датчик температуры, охлаждающее оборудование, программируемое цифровое реле, устройство задания сигналов, твердотельное реле, физическая модель технологического объекта со встроенным датчиком температуры, сенсорная панель оператора, персональный компьютер, блок питания, выключатель автоматический (RU 206052, МПК G05B 15/00, опубл. 18.08.2021).

К недостаткам известного технического решения относятся отсутствие возможности моделирования систем автоматического ввода резерва с дизель-генератором, отсутствие автоматических выключателей с электроприводом для реализации функции переключения в автоматическом режиме.

Технический результат заключается в повышении эффективности учебной и научно-исследовательской деятельности за счет моделирования систем автоматического ввода резерва с дизель-генератором, на базе программируемых логических реле.

Сущность изобретения заключается в том, что автоматизированный учебно-лабораторный комплекс автоматического ввода резерва с дизель-генератором содержит персональный компьютер и сенсорную панель оператора. Введены блоки ввода и, блок дизель-генераторной установки, блоки нагрузки, блоки автоматических выключателей с электроприводом, блок автоматического ввода резерва с секционированием и автоматическим переключением на дизель-генератор, выносной блок нагрузки, блок источника бесперебойного питани, блок коннектор, блок датчиков тока, блок датчиков напряжения и блок однофазного источника питания. Блок автоматического ввода резерва с секционированием и автоматическим переключением на дизель-генератор соединен с блоком источника бесперебойного питания, сенсорной панелью оператора, блоками автоматических выключателей с электроприводом, а также с блоками ввода, блоком дизель-генераторной установки, имеющими связь с выносным блоком нагрузки через блоки автоматических выключателей с электроприводом и блоки нагрузки. Блоки нагрузки связаны между собой с помощью блока автоматического выключателя с электроприводом. К блоку однофазного источника питания подключены сенсорная панель оператора, а также блок датчиков тока, блок датчиков напряжения, подключенные к блоку ввода, персональный компьютер, который связан с блоком датчиков тока и блоком датчиков напряжения через блок коннектор.

На чертеже представлена структурная схема автоматизированного учебно-лабораторного комплекса автоматического ввода резерва с дизель-генератором.

Автоматизированный учебно-лабораторный комплекс автоматического ввода резерва с дизель-генератором содержит блок ввода 1, блок ввода 2 и блок дизель-генераторной установки 3, которые соединены с блоками нагрузки 4 через блоки автоматических выключателей с электроприводом 5. А также блок автоматического ввода резерва с секционированием и автоматическим переключением на дизель-генератор 6 соединенный с блоками ввода 1 и 2, блоком дизель-генераторной установки 3. Блоки нагрузки 4 связаны между собой с помощью блока автоматического выключателя с электроприводом 5 и соединены с выносным блоком нагрузки 7. Блок автоматического ввода резерва с секционированием и автоматическим переключением на дизель-генератор 6 соединен с блоком источника бесперебойного питания 8, сенсорной панелью оператора 9 и блоками автоматических выключателей 5. Блок коннектор 10 связан с блоком ввода 1 через блок датчиков тока 11 и блок датчиков напряжения 12, подключенных к блоку однофазного источника питания 13, а также с персональным компьютером 14. Блок однофазного источника питания 13 соединен с сенсорной панелью оператора 9.

Все блоки автоматизированного учебно-лабораторного комплекса автоматического ввода резерва с дизель-генератором, соединенные между собой соединительными проводами, расположены в отдельных корпусах и установлены на двухуровневой раме, позволяющей производить установку и снятие отдельных блоков 1-13 без применения специальных инструментов.

Блоки ввода 1 и 2 предназначены для питания автоматизированного учебно-лабораторного комплекса автоматического ввода резерва с дизель-генератором трехфазным переменным напряжением 400 В, максимальная токовая нагрузка электроприемников которого составляет 16 А. Имеет защиту от перегрузок, устройство защитного отключения ток срабатывания которого составляет 30 мА. Позволяет моделировать обрыв одной или нескольких фаз и отображать параметры режима электрической сети в каждой фазе отдельно - ток, напряжение и частоту.

Блок дизель-генераторной установки 3 предназначен для питания автоматизированного учебно-лабораторного комплекса автоматического ввода резерва с дизель-генератором трехфазным переменным напряжением 400 В, максимальная токовая нагрузка электроприемников которого составляет 16 А. Имеет защиту от перегрузок, устройство защитного отключения, ток срабатывания которого составляет 30 мА, переключатель ручного и автоматического режима пуска, кнопки управления, переключатель для моделирования аварийной остановки. Позволяет моделировать автономный источник питания (дизель-генераторную установку), режим работы при обрыве одной или нескольких фаз, режим аварийной остановки, отображать параметры режима работы электрической сети для каждой фазы отдельно (ток, напряжение и частоту) при помощи встроенных модульных вольтметров.

Блоки нагрузки 4 предназначены для подключения электрической нагрузки к автоматизированному учебно-лабораторному комплексу автоматического ввода резерва с дизель-генератором и контроля параметров режима ее работы.

Блоки автоматических выключателей с электроприводом 5 номинальный ток которых составляет 16 А, предназначены для проведения оперативных переключений (включения и отключения) в ручном и автоматическом режимах электрических цепей в трехфазных электрических сетях.

Блок автоматического ввода резерва с секционированием и автоматическим переключением на дизель-генератор 6 предназначен для моделирования основных функций систем автоматического ввода резерва. Осуществляет функции контроля напряжения источников питания электрической сети, положения коммутационных аппаратов и их управления в ручном и автоматическом режимах.

Выносной блок нагрузки 7 представляет собой модель потребителя электрической энергии общей мощностью до 12 кВт.

Блок источника бесперебойного питания 8, максимальной мощностью 360 Вт, подключен к электрической сети переменного напряжения 220 В. Предназначен для сохранения работоспособности блока автоматического ввода резерва с секционированием и автоматическим переключением на дизель-генератор 6 в случае отключения напряжения на блоках ввода 1 и 2.

Сенсорная панель оператора 9 предназначена для контроля и мониторинга состояния системы автоматического ввода резерва и ее удаленного управления.

Блок коннектор 10 предназначен для обеспечения удобного доступа к входам/выходам платы ввода/вывода USB 6009.

Блок датчиков тока11 предназначен для электронного преобразования тока от 0 до 10 А в пропорциональный выходной ток в соотношении 1:1000.

Блок датчиков напряжения 12 предназначен для электронного преобразования входного тока, пропорционального приложенному напряжению от 0 до 500 В, в пропорциональный выходной ток в соотношении 2500:1000.

Блок однофазного источника питания 13 предназначен для питания блоков автоматизированного учебно-лабораторного комплекса автоматического ввода резерва с дизель-генератором переменным напряжением 220 В.

Персональный компьютер 14 предназначен для фиксации и последующей обработки результатов экспериментов с помощью платы USB 6009.

Автоматизированный учебно-лабораторный комплекс автоматического ввода резерва с дизель-генератором работает следующим образом.

В нормальном режиме работы электрической сети, блок автоматического ввода резерва с секционированием и автоматическим переключением на дизель-генератор 6 контролирует напряжение, на блоках ввода 1 и 2, в заданном интервале. При наличии напряжения осуществляет включение блоков автоматических выключателей с электроприводом 5 связанных с 1 и 2, в автоматическом режиме. После чего на выносной блок нагрузки 7 через блоки нагрузки 4 подается напряжение. В аварийном режиме, при отключении блока ввода 1 или блока ввода 2, блок автоматического ввода резерва с секционированием и автоматическим переключением на дизель-генератор 6 подает команду на отключение блока автоматического выключателя с электроприводом 5, связанного с отключенным блоком ввода 1 или блоком ввода 2. После подает команду на включение блока автоматического выключателя с электроприводом 5, связанного с блоками нагрузки 4. После восстановления нормального режима работы электрической сети блок автоматического ввода резерва с секционированием и автоматическим переключением на дизель-генератор 6 подает команды на переключение блоков автоматических выключателей с электроприводом 5 в обратной последовательности. При отключении обоих блоков ввода 1 и 2, блок источника бесперебойного питания 8 обеспечивает электрической энергией блок автоматического ввода резерва с секционированием и автоматическим переключением на дизель-генератор 6, который подает команду на отключение связанных с ними блоков автоматических выключателей с электроприводом 5. Затем подает команду на включение блока дизель-генераторной установки 3, при наличии напряжения на котором происходит включение блока автоматического выключателя с электроприводом 5 связанного с ним, затем включение блока автоматического выключателя с электроприводом 5 связанного с блоками нагрузки 4. Работа электрической сети в режиме, при котором питание выносного блока нагрузки 7 осуществляется от блока дизель-генераторной установки 3, происходит до появления напряжения на каком-либо из блоков ввода 1 или 2. После этого блок автоматического ввода резерва с секционированием и автоматическим переключением на дизель-генератор 6 подает команду на отключение блока автоматического выключателя с электроприводом 5, дальнейшая работа аналогична аварийному режиму. Во всех режимах работы существует возможность перехода на ручное управление системой автоматического ввода резерва при помощи кнопок управления, расположенных на лицевой стороне блока автоматического ввода резерва с секционированием и автоматическим переключением на дизель-генератор 6 и возможность удаленного управления системой с помощью сенсорной панели оператора 9. Визуальный контроль состояния системы автоматического ввода резерва осуществляется по средствам световой индикации блока автоматического ввода резерва с секционированием и автоматическим переключением на дизель-генератор 6 и мнемосхемы на экране сенсорной панели оператора 9. На входные клеммы блока коннектор 10 поступают сигналы синусоидальной формы пропорциональные величинам токов и напряжения, протекающих в контролируемой электрической сети, полученных с помощью блока датчиков тока 11 и блока датчиков напряжения 12 подключенных к блоку ввода 1. Затем результаты измерений сигналов передаются на персональный компьютер 14, где производится фиксация и последующая обработка результатов измерений. Для работы сенсорной панели оператора 9, блока датчиков тока 11, блока датчиков напряжения 12 и персонального компьютера 14 необходимо подать переменное напряжение 220 В от блока однофазного источника питания 13.

По сравнению с известными решениями автоматизированный учебно-лабораторный комплекс автоматического ввода резерва с дизель-генератором позволяет повысить эффективность учебной и научно-исследовательской деятельности, за счет моделирования систем автоматического ввода резерва на базе программируемых логических реле, в электрических сетях с автономными источниками питания (дизель-генераторными), путем введения блока дизель-генераторная установка, блока коннектор, блока датчиков тока, блока датчиков напряжения, блока однофазного источника питания, блока источника бесперебойного питания, блоков нагрузки, выносного блока нагрузки, блоков автоматических выключателей с электроприводом, блока автоматического ввода резерва с секционированием и автоматическим переключением на дизель-генератор, блоков ввода.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано при осуществлении учебной и научно-исследовательской деятельности в учебных заведениях. Автоматизированный учебно-лабораторный комплекс автоматического ввода резерва с дизель-генератором содержит персональный компьютер и сенсорную панель оператора. Введены блоки ввода и блок дизель-генераторной установки, блоки нагрузки, блоки автоматических выключателей с электроприводом, блок автоматического ввода резерва с секционированием и автоматическим переключением на дизель-генератор, выносной блок нагрузки, блок источника бесперебойного питания, блок коннектор, блок датчиков тока, блок датчиков напряжения и блок однофазного источника питания. Блок автоматического ввода резерва с секционированием и автоматическим переключением на дизель-генератор соединен с блоком источника бесперебойного питания, сенсорной панелью оператора, блоками автоматических выключателей с электроприводом, а также с блоками ввода, блоком дизель-генераторной установки, имеющими связь с выносным блоком нагрузки через блоки автоматических выключателей с электроприводом и блоки нагрузки. Блоки нагрузки связаны между собой с помощью блока автоматического выключателя с электроприводом. К блоку однофазного источника питания подключены сенсорная панель оператора, а также блок датчиков тока, блок датчиков напряжения, подключенные к блоку ввода, персональный компьютер, который связан с блоком датчиков тока и блоком датчиков напряжения через блок коннектор. Изобретение позволяет повысить эффективность учебной и научно-исследовательской деятельности за счет моделирования систем автоматического ввода резерва на базе программируемых логических реле, в электрических сетях с автономными источниками питания (дизель-генераторными). 1 ил.

Автоматизированный учебно-лабораторный комплекс автоматического ввода резерва с дизель-генератором, содержащий персональный компьютер и сенсорную панель оператора, отличающийся тем, что введены блоки ввода, блок дизель-генераторной установки, блоки нагрузки, блоки автоматических выключателей с электроприводом, блок автоматического ввода резерва с секционированием и автоматическим переключением на дизель-генератор, выносной блок нагрузки, блок источника бесперебойного питания, блок коннектор, блок датчиков тока, блок датчиков напряжения и блок однофазного источника питания, блок автоматического ввода резерва с секционированием и автоматическим переключением на дизель-генератор соединен с блоком источника бесперебойного питания, сенсорной панелью оператора, блоками автоматических выключателей с электроприводом, а также с блоками ввода и блоком дизель-генераторной установки, имеющими связь с выносным блоком нагрузки через блоки автоматических выключателей с электроприводом и блоки нагрузки, которые связаны между собой с помощью блока автоматического выключателя с электроприводом, в свою очередь к блоку однофазного источника питания подключены сенсорная панель оператора, а также блок датчиков тока и блок датчиков напряжения, которые подключены к одному блоку ввода, и персональный компьютер, связанный с блоком датчиков тока и блоком датчиков напряжения через блок коннектор.