Устройство для автоматического ввода резервного источника переменного напряжения Советский патент 1983 года по МПК H02J9/00 

входами которого являются входы элемента ИЛИ, третьим и четвертым - входы первого и второго элементов И соответственно, пятым и шестым входами - входы элемента ИЛИ-НЕ, причем выход элемента ИЛИ подключен к вторым входам элементов И, к вторым входам элементов памяти, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с третьими входами элементов памяти, четвертые входы которых соединены с выходами элементов памяти параллельной цепочки; первый и второй входы блока функциональных операций подключены соответственно к выходам первого и второго формирователей прямоугольных импульсов, третий вход блока функциональных операций подключен к выходугенератора стабильной частоты, а выходы блока функциональных операций подключены соответственно к трем входам блока сравнения, первый выход которого соединен через блок измерения скорости изменения угла с первым входом блока анализа аварий, к второму входу которого подключен второй выход блока сравнения, к третьему и четвертому входам - соответственно выходы первого и второго формирователей прямоугольных импульсов, пятый и шестой входы предназначены для подключения к выходам защит первой и второй секций шин, а выходы блока анализа аварий предназначены для подключения к цепям отключения .выклю- чателей питания первой и второй секций шин.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВВОДА РЕЗЕРВНОГО ИСТОЧНИКА ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее два формирователя прямоугольных импульсов и блок анализа аварий, отличающееся тем, что, с целью повышения его быстродействия и надежности, оно снабжено блоком функциональных операций, генератором стабильной частоты, блоком сравнения и блоком измерения скорости изменения угла, к первым входам формирователей прямоугольных импульсов подключены датчики контролируемых напряжений, а к вторым их входам - выходы генератора стабильной частоты, блок , функциональных операций состоит из двух элементов НЕ, трех элементов И, элемента ИЛИ и элемента ИЛИ-НЕ, причем к первому входу блока функционйльных операций через первый элемент НЕ подключены первый элемент И,первые входы второго и третьего элементов И и первый вход элемента ИЛИ-НЕj к второму входу блока функциональных операций подключены через второй элемент НЕ второй вход второго элемента И, вторые входы первого и третьего элементов И и второй вход элемента ИЛИ-НЕ, третий вход третьего элемента И подключен к третьему входу блока функциональных операций , к выходам первого и второго элементов И подключен первый элемент ИЛИ, выход которого является первым выходом блока функциональных операций, а выходы элементов ИЛИ-НЕ. и третьего элемента И являются соответ ственно вторым и третьим выходами блока функциональных операций;блок сравнения состоит из триггерного распределителя, входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока сравнения, а к выходу под- с ключен первый вход счетно-сравнивающего элемента, выходы которого являются первым и вторым выходами блока сравнения соответственно, к второму входу блока сравнения подключен второй вход счетно-сравниваю,щего элемента, третий вход которого, является третьим входом блока срав-/ нения; блок измерения скорости изменения угла состоит из элемента оперативной памяти, вход которого 05. является входом блока измерения г скорости изменения угла, к которому О) подключен один вход дешифратора,второй вход которого соединен с выходом элемента оперативной памяти, ;а выход, является выходом блока измерения скорости изменения угла; блоканализа аварий состоит из логических элементов ИЛИ, ИЛИ-НЕ и двух цепочек последовательно соединенных логических элементов И,элемента памяти и логического элемента И-НЕ, выходы которых являются первым и вторым выходами блока анализа аварий, первым и вторым

Изобретения относится к противоаварийной автоматике электроснабжения и может быть использовано в качестве быстродействующего органа для автоматического ввода резерва iABP) различных потребителей, не допускающих перерывов в электроснабжении, .особенно на подстанциях с синхронной нагрузкой.

Известно устройство для автоматического включения резервного источника питания, реализующее известный способ автоматического включения питания потребителей, состоящее из фазочу ствительного блока, подключенного через трансформаторы напряжения к резервному и основному источникам питания, частотного блока, подключенного через трансформатор напряжения к основному блоку, блока срав нения, к входам которого подключены фазочувствительный и частотный блоки а выход соединен с блоком автоматического включения резерва О

Известное Устройство обладает невысоким быстродействием, так как выход из строя основного источника определяется по достижению углом между векторами напряжений основного и резервного источников питания 120-150°.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для автоматического ввода резервного источника переменного напряжения, имеющее анализатор величин контролируемых напряжений, дв-а блока анализа напряжений и частоты источников С-

Известное устройство в качестве

параметров оценки работы источника питания использует напряжение и частоту, которые медленно изменяются при повреждении источника, что снижает его быстродействие.

Кроме того, надежность устройства понижена за счет использования для формирования прямоугольных импульсоа в анализаторе частоты ждущего бло- кинг-генератора, который в результате скачка входного напряжения, изменения температуры и других параметров может перейти в режим автогенерации.

Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического ввода резервного источника переменного напряжения, содержащее два формирователя прямоугольных импульсов

и блок анализа аварий, снабжено блоком функциональных операций, генератором стабильной частоты, блоком 310 сравнения, и блоком измерения скорости изменения угла, к первым входа формирователей прямоугольных импульсов подключены датчики контролируемы напряжений, а к вторым их входам выходы генератора стабильной ча.стоты блок функциональных операций состоит из двух элементов НЕ, трех элементов И, элемента ИЛИ и элемента ИЛИ-НЕ, причем к первому входу блока функциональных операций через первый эле мент НЕ подключены первый элемент И, первые входы второго и третьего э51ементов И и первый вход элемента ИЛИ-НЕ, к второму входу блока функ циональных операций подключен чеоез второй элемент НЕ второй вход второго элемента И, вторые входы первого и третьего элементов И и второй вход элемента ИЛИ-НЕ, третий вход третьего элемента И подключен к третьему входу блока функциональных операций, к выходам первого и второго элементо И подключен первый элемент ИЛИ, выход которого является первым выходом блока функциональных операций, а выходы элементов ИЛИ-НЕ и третьего элемента И являются соответственно вторым и третьим выходами блока функ циональных операций, блок сравнения состоит из триггерного распределителя, входы которого являются соответственно первым и вторым входами блок сравнения, а к выходу подключен первый вход счетно-сравнивающего эле мента, выходы которого являются перйыми и вторым выходами блока сравнения соответственно,к второму входу блока сравнения подключен второй вход счетно-сравнивающего элемента, третий вход которого является третьим входом блока сравнения; блок измерения скорости изменения у-ла состоит из элемента оперативной памяти, вход которого является входом блока измерения скорости изменения угла,к которому подключен один вход дешифратора, второй вход .которого соединен с выходом элемента оператив ной памяти, а выход является выходом блока измерения скорости изменения угла, блока анализа аварий состоит из логических элементов ИЛИ, ИЛИ-НЕ и двух цепочек последовательно соединенных логических элементов И, эле мента памяти и логического элемента И-НЕ, выходы которых являются первым и вторым выходами блока анализа аварий , первым и вторыми входами кото64 . рого являются входы элемента ИЛИ, третьим и четвертым - входы первого и второго элементов И соответственно, пятым и шестым входами - входы элемента ИЛИ-НЕ, причем выход элемента ИЛИ подключен к вторым входам элементов И, к вторым входам элементов памяти, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с третьими входами элементов памяти, четвертые входы которых соединены с выходами элементов памяти параллельной цепочки, первый и второй входы блока функциональных операций подключены соответственно к выходам первого и второго формирователей прямоугольных импульсов, третий вход блока функциональных операций подключен к выходу генератора стабильной частоты, а выходы блока функциональных операций соответственно к трем входам блока сравнения, первый выход которого соединен через блок измерения скорости изменения угла с первым входом блока анализа аварий, к второму входу которого подключен второй выход блока сравнения, к третьемуи четвертому входам соответственно выходы первого и второго формирователей прямоугольных импульсов, пятый и шестой входы предназначены для подключения к выходам защит первым и второй секций шин, а выходы блока анализа аварий предназначены для подключения к цепям отключения выключателей питания первой и второй секции шин. На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - схема блока анализа аварий; на фиг.З - схема блока функциональных операций; на фиг.| - схема блока сравнения; на фиг.5 - схема блока измерения скорости изменения угла; на фиг.6- диаграммы, поясняющие работу блока функциональ.ных операций: а - трехфазное напряжение резервного источника; б - трехфазное напряжение основного источника; в - последовательность импульсов на выходе первого формирователя прямоугольных импульсов (,Х); г - последовательность импульсов на выходе второго формирователя импульсов д - последовательность импульсов логической функции () е - последовательность импульсов логической функции Х , где V последовательность импульсов с частотой 3S кГц, сформирова. ,:;,.( блоком функциональных операций из напряжения генератора эталонной частоты и синхронизированных передним фронтои импульсов логической функции X,, X,-,; , Ж - последовательность импульсов логической функции X 2 (стрелка Пирса); 3 - последовательность импульсов логической функции Х.-г Х (неравнозначность).S

Устройство содержит два формирователя 1 и 2 прямоугольных импульсов, предназначенных для формирования прямоугольных импульсов длительностью 30 эл.град. в момент прохожд.ения каж-15 дои фазой напряжения первой и второй Секции через нуль. Выходы формирователей 1 и 2 прямоугольных импульсов подключены к блоку 3 функциональных операций.Устройство имеет также гене 20 ратор k стабильной частоты 100 кГц, первый выход которого подключен к выходам формирователей 1 и 2 прямоугольных импульсов, а второй к блоку 3 функциональных операций. 2S Устройство таюке блоком 5 сравнения, с тре1чя входами которого соединен блок 3 функциональных операций, блоком б измерэн/ я скорости изменения yглa блoкo 1 7 анализа :ш аварий/к первому входу которого под клгачен блок S измерения скорости Изменения угла, к второму - блс.- 5 сравнения, а к третьч°му и -втвертому нходам - формирователи 1 и 2 « прямоугольных импульсов.

Блок 7 анализа аварий состоит из логических элементов ИЛИ 8, ИЛИ-НЕ 9 и двух цепочек последовательно соединенных логических элементов, jj каждая из которых содержит элемент И to 1,11), элемент 12 1131г,амяти и логический элемент И-НЕ 1 (15),выходы которых являются первым /, вторым выходами блока 7 анализа аварий ,; j первым и вторым входами которого являются входы элемента ИЛИ 8, третьим и четвертым - входы первого и второго элементов И 10, 11 соответственно; пятым и шестым входами - входы элемен- , те .ИЛИ-НЕ 9, причем выход элемента ИЛИ

8подключен к вторым входам элементов И 10, 11, к вторым входам элементов 12 и 13 памяти, выход элемента ИЛИ-НЕ

9соединен с третьими входами элеиентов 12 и 13 памяти, четвертые входы которых соединены с выходами зле ментов 12 и 13 памяти параллельной цепочки.

Б.п:)к 3 функциональных операций .состоит из двух элементов НЕ 16 и 17; трех элементов И 18, 19 и 20, элемента ИЛИ 21 и элемента ИЛИ-НЕ 22 причег- к первому входу блока k функциональных операций через первый элемент НЕ 1б подключен первый элемент И l8j первый вход второго и трет.ьего элементов И 19, 20 и первый вход элемента ИЛИ-НЕ 22, к второму входу блока функциональных операций 3 подключен через второй элемент НЕ 17, второй вход второго элемента И 19, вторые аходы первого и третьего элементов И 18, 20 и второй вход элемента ИЛИ-НР 22, третий вход третьего эле мента И 20 подключен к третьему входу блока функциональных операций 3, к выходам первого и второго элементов И 18,19 подключен элемент ИЛИ 21 выход которого является первым выходом блока 3 функциональных операций, а выходы элементов ИЛИ--НЕ 22 и третьего элемента И 20 являются соответстзенно вторым и третьим выходами блока 3 функциональных операци .

Блок 3 сравнения состоит из тригf epHcro распределителя 23, входы ко юрогс; яЕ ляютсн соотзетстВ н:-:о первым и зторьгм входами блокз 5 сравнения J я к выходу подключен первый ахс-д счетно-сравнивающего элемента /ч, йыходы которого являются первым и вторым входом блока 5 сравнен;-,я соотБет:,,ТЕ.енно, к второму входу блока ;j :;раанения подключен второй вход сч;тно-сразнивающего элемента , трйтий зход которого является третьим Еходом блока 5 сравнения.

Ьлок 6 измерения скорости изменеHi.ys угпа состоит из элемента 25 оперативкой памяти, вход которого является входом блока 6 измерения скорасти изменения угла,к которому подключен один вход дешифратора 26, второй вход которого соединен с выходом элемента 25 оперативной памяти, а выход является выходом блока 6 измерения скорости изменения угле.

Устройство работает следуклцин образом.

При возникновении аварийной ситуации, например, при ошибочном отключении или обрыве на питающем вводе , удаленном коротком замыкании, начина Гся свободный выбег электродвигате7. лей на подстанции. При этом изменяется частота и величина напряжения основного источника .питания и угол между векторами напряжения основного и резервного источников.Фазное напряжение основного и Резервного источников питания поступает на соответствующий формирователь 1 и 2 прямоугольных импульсов, выдающий н выходе прямоугольный импульс длительностью 30. Сформированные прямо уголь.ные импульсы поступают в блок 3 функциональных операций, который преобразует их в следующие функции алгебры логики: Конъюнкцию Х Х2 V (фиг.бе) - тре тий выход - (фиг.З); Функцию стрелка Пирса Х- + Х .бж) - второй выход (фиг. Функцию неравнозначности X-j+ Х2 фиг.бз) - первый выход (фиг.З). Пакет импульсов последовательности X -J Х2 V с третьего выхода блока 3 функциональных операций поступает на блок 5 сравнения, выполненный в виде триггерного распре делителя 23, где каждый импульс пакета переключает один очередной триггер. Переключение триггеров прекращается с приходом из блока 3 функциональных операций импульса последовательности К.2Сигнал с триггерного распределителя является разрешающим Д11я работы счетно-сравнивающего элемента 2k. При увеличении угла между векторами основной и резервной секций, уменьшается длительность совпаде;Ния И1 «пульсов, сформированных форми ровэтелями 1 и 2 прямоугольных импульсов, значит, уменьшается число импульсов последовательности Хх, Х V, укладывающихся за время их совпадения, а также число переключаемых в блоке 5 сравнения триггеро Увеличение угла между векторами напряжений основного и резервного источников питания до 27 является критическим и говорит об аварии ос:новного источника.В блоке 5 сравне ния, на счетно-сравнивающем элемент 2k, этому углу соответствует опреде ленное число переключенных триггеро Если пакет импульсов последователь 68 ноети Х- 2 V, приходящий в блок 5 сравнения, производит переключение соответствующего числа триггеров, то блок 5 сравнения (фигД) со счетно-сравнивающего элемента 2k выдает сигнал аварии по второму выходу в блок 7 анализа аварии. Импульс последовательности X - + Х„, приходящий с блока 3 функциональных операций устанавливает счетно-сравнивающий элемент 2 блока 5 сравнения в исходное состояние. Устройство работает таким образом, если на подстанции находятся двигатели с постоянной инерцией Т,- больше 2,9 с, а значит, скорость ii3Meнения угла между векторами напряжений основного и резервного источников питания при аварии меньше критической . В этом случае блок 7 анализа выдает сигнал на переключение с основного на резервный источник питания по сигналу с блока 5 сравнения при превышении углом между векторами напряжений основного и резервного источника питания критической величины. Если на подстанции находятся двигатели с постоянной инерцией меньше 2,9 с, то угол между векторами напряжений основного и резервного источников питания не превышает критической величины.Блок 5 сравнения не выдает сигнала на переключение в блок 7 анализа аварий, а образует сигнал по первому выходу фиг.), пропорциональный длительности пакета импульсов последовательности , и выдает его через первый выход в блок 6 измерения, скорости изменения угла, который запоминает длительность пакета в элементе 25, а затем сравнивает ее в элементе 26 с длительностью вновь пpишeд:.Jeгo пакета. Если разность длительностей превышает уставку, то блок 6 измерения скорости изменения угла с выхода элемента 26 выдает сигнал аварии в блок 7 анализа аварий на выход. При нормальной работе источников питания импульсы, сформированные формирователями 1 и 2 прямоугольных импульсов, совпадают, блок 5 сравнения и блок 6 измерения скорости изменения угла не выдают сигналов в блок 7 аварий. Блок 7 анализа аварий осуществляет связь с релейной защитой, исключая

ложноа переключение npis ко,;о. ком заь«акании на отходящих линилх, а также определяет аварийный источник питания.

Импульс, сформированный формирователем прямоугольных импульсов из на- j пряжения аварийногоисточника,поступает вблок 7 анализа аварий вторым,после импульса,сформированного из напряжения неповрежденного источника питания.

Предлагаемое устройство позволяет tu повыситьбыс родействие и мадех ность

тем, МТС ь качестЕЗ параметра оценки работы источников переменного напряжеяик используют величину угла между векторами напряжений основного и резервного источников и скорость его изменения. Слежение за скоростью изменения угла позволяет ввести резервный источник питания до того, как двигателей с постоянной инерцией меньше 2 с выйдет из зоны успешной синхронизации. -J СдАб ff .rjjeffm

%r /Tfem fefAi.ifStv rf WCS.J

СбА.З

efjf.j

фуг.

/rff.7

(Dvf.f