Пусковое устройство для автоматического ввода резервного питания потребителей Советский патент 1984 года по МПК H02J9/06 

2. Устройство по п, 1, о т л ичающееся тем, что в качестве формирователей импульсов применены формирователи импульсов длительностью до полупериода, а в качестве исполнительных органов отключения вводимых выключателей.и включения секциснHOio выключателя применены симисторы.

1. ПУСКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВВОДА РЕЗЕРВНОГО . . ПИТАНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ, содержащее схему сравнения .фаз напряжения основного и резервного источников и конечные схемы И, выходы которых соединены с исполнительными органами отключения выключателей рабочих вводов и включения секционного выключателя , отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности работы, в него введены орган блокировки по току, состоящий из двух формирователей импульсов тока и одной логической схемы И, блок суммирования, содержащий две схемы И-НЕ и одну схему И, блок регули- ; ровки допустимого сдвига фаз, блок превышения сдвига фаз, содержащий семь логических схем И-НЕ и два триггера, блок формирования выходного импульса, состоящий из логической схемы И-НЕ, элемента згщержки на один импульс, элемента с заданной длительностью выходного импульса, инвертора выходного импульса, причем формирователи импульсов тока блокировки по току входами подключены к трансформаторам тока в каждой из контролируемых секций, а выходами - к входу схемы И .органа блокировки по току, выход которой подсоединен к одним из входов : первой схемы И-НЕ и второй схемы И-НЕ блока суммирования, выходы которых через схему И блока суммирования подсоединены к входу блока регулировки допустимого сдвига фаз, выход которого соединен с входами первой и второй схем И-НЕ блока превышения ., сдвига фаз, двумя вторыми входами подключенных к выходам формирователей импульсов контролируемых напряжений, а выходами - к входам третьей и четвертой схем И-НЕ, а также к одним из входов пятой и шестой схем И-НЕ блока превышения сдвига фаз, выходы третьей и четвертой схем И-НЕ § блока превышения сдвига фаз соединены с вторыми входами пятой и шестой схем И-НЕ, а также с входами седьмой схемы И-НЕ данного блока, выход пятой схемы И-НЕ подсоединен к прямому входу первого триггера и к обратному входу второго триггера :блока превышения сдига фаз, выход шестой схемы И-НЕ соединён с обратным входом первого триггера и обCD ратным входом второго триггера блока сл превышения сдвига фаз, выходы первого триггера блока превышения сдвисо га фаз соединены с одними из входов Ot) конечных схем И, а выход второго триггера данного блока соединен с одним из входов схемы И-НЕ блока формирования выходного импульса, . второй вход которой подсоединен к, выходу блока суммирования,а выход через переключатель соединен с входом элемента задержки на один импульс, соединенного выходом через переключатель с входом элемента с заданной длительностью выходного импульса, выход которого соединен с одними из входов конечных схем И, а также через инвертор с третьими входами первой и второй схем И-НЕ блока превышения сдвига Фаз.

Изобретение относится к схемам электроснабжения промышленных предприятий и может быть использовано в качестве быстродействующего пуско вого органа для автоматического включения резерва (АВР) различных потребителей, не терпящих перерывов в электроснабжении. Перерывы в элект1юснабжении нарушают устойчивость некоторых нагруженных двигателей. Нарушение динамической устойчивости синхронных двигателей, например типа СТД, СТМ, использу- . в качестве приводов копрессо ров на заводах химической, нефтеперерабатьшакядей и других отраслях промышленности, приводит к нарушению технологических процессов. Для обеспечения устойчивости работы потребителей необходимо сократить время перерыва электроснабжения при различных нарушениях питания.

Известно устройство для автоматического включения резервного питания, содержашего синхронные двигатели, путем определения направления активной мощности основного источника питания, а также угла между векторами напряжений основного и резервного источников. ,

Устройство состоит из первого фазочувствительного блока, подключенного к напряжениям основного и резервного источников питания через трансформаторы напряжения, второго фазочувствительного блока, реагирукяцего на направление активной мощности основного источника и подключенного к трансформатору напряжения и трансформатору тока основного источника питания, блока сравнения, к входам которого подсоединены выходы двух фазочувствительных блоков, блока автоматического включения резерва, подключенного к выходу блок сравнения 1.

Недостаток данного устройства зак лючается в том, что при отключении основного источника в ряде случаев сохраняется направление активной мощности за счет ее перетока при выбеге от электродвигателей с больши ми инерционными постоянными к -электродвигателям с меньшими инерционными постоянными, это приводит к задержке

срабатывания автоматического вклочения резервного питания по1ребителей.

Наиболее близким по технической . сущности к предлагаемому является пусковое устройство для автоматического ввода резервного питания потребителей, состоящее кз двух блоков сравнения частоты и исполкительного блока, соединенного с выходами блоков сравнения частоты, вход одного из которых предназначен для подключения к основному источнику питания, а другого - к резервному источнику питания. Указанные блоки сравнения частоты вторыми выходами подключены соответственно к резервному и основному источникам питания, каждый из них содержит фазосдвигакхций элемент, формирователь управляющих импульсов, тиристор, реагирующий орган. Исполнительный блок состоит из тиристора и реле t 2.

Известное устройство характеризуется недостаточным быстродействием необходимым для уменьшения тока включения секционного выключателя, обусловленным наличием фазосдвигающего устройства и реле. Наличие реле уменьшает надежность работы устройства. Кроме того, при любом коротком замыкании на секции будет происходит выбег синхронных двигателей, в результате устройство АВР сработает и даст сигнал на включение секционного выключателя, чем создаст короткое замыкание на здоровой системе шин. Устройство обладает недостаточной помехоустойчивостью к сильным внешним электромагнитным импульсам,

Цель изобретения - повышение быстродействия к надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем что в пусковое устройство для автоматического ввода резервного питания потребителей, содержащее схему сравнения фаз напряжений основного и резервного источников и конечные схемы И, выходы которых cce JИнeны с исполнительными органами отключения выключателей рабочих вводов и включения секционного вык/почателя, введены орган блокировки по току, состоящий из двух формирователей импульсов тока и одной логической схемы И, блок суммирования, содержагдий две схемы И-НЕ и однг схему блок регулировки допустимого сдвиг фаз, блок превышения сдвига фаз, содержащий семь логических схем , И-НЕ и два триггера, блок формирования выходного импульса, состоящий из логической схемы И-НЕ, элем та задержки на один, импульс, элеме та с заданной длительностью выходного импульса, инвертора выходного импульса, причем формирователи импул сов тока органа блокировки по току входами подключены к трансформатор тока в каждой из контролируемых се ций , а выходами - к входу схемы И органа блокировки по току, выход которой подсоединен к одним из вход первой схемы И-НЕ и второй схемы И блока суммирования, выходы которых через схему И блока суммирования подсоединены к входу блока регулиро ки допустимого сдвига фаз, выход к торого соединен с первыми входами первой и второй схем И-НЕ блока пр вышения сдвига фаз, двумя вторыми входами подключенных к выходам форм рователей импульсов контролируемых напряжений, а выходами - к входам третьей и четвертой схем И-НЕ, а также к одним из входов пятой и шестой схем И-НЕ блока превышения сдвига фаз, выходы третьей и четвер той схем И-НЕ блока прев лшения сдви га фаз соединены с вторыми входами пятой и шестой схем И-НЕ, а также с входами седьмой схемы И-НЕ данного блока, выход пятой схемы И-НЕ подсо единен к прямому входу первого триг гера и к обратному входу Второго триггера блока превышения сдвига фаз, выход шестой схемы И-НЕ соединен с обратным входом первого триггера и с обратным входом второго триггера блока превышения сдвига фаз, выходы первого триггера блока превышения сдвига фаз соединены с одними из входов конечных схем И, а выход второго триггера данного блока соединен с одним из входов схемы И-НЕ блока формирования выход ного импульса, второй вход которой подсоединен к выходу блока суммирования, а выход через переключатель со единен с входом элемента задержки на один импульс, соединенного выходом через переключатель с входом элемента с заданной длительностью выходного импульса, выход которого соединен с одними из входов конечных схем И, а также через инвертор с третьими входами первой и второй схем И-НЕ блока превышения сдвига Фаз. Кроме того, в качестве формирователей импульсов применены формирователи импульсов длительностью до полупериода, а в качестве исполнительных органов отключения вводных этл:.гючателей к вкп1счения секционного выключателя применены симисторы. Ма фиг. 1 депа структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема подключения устройства ; истсчк ;1кам. Устройство содержит формирователи 1 н 2 импульсоЕ длительностью до полупериода, входы которых подключены через трансформаторы 3 и 4 напряжений на линейное напряжение ввода основного и резервного питания, а выходы - к входам схемы 5 сравнения фаз напряжений резервного и резервируемых источников. Одними из входов схемы 5 сравнения фаз являются входы блока б суммирования, который содержит в себе логические И-НЕ 7 и 3 и схему И 9. Орган 10 блокировки по току включает в себя два формирователя 11 и 12 импульсов тока, представляющие собой пороговые устройства, схему И 13, выход которой подключен к входам схем И-НЕ 7 и 8. Входы формирователей 11 и 12 импульсов тока подключены к трансформаторам 14 и 15 тока соответствующих вводов. Выход схемы И 9 подключен к входу блока 16 регулировки допустимого сдвига фаз и к одному из входов блока 17 формирова- . ния выходного импульса. Выход блока 16 регулировки допустимого сдвига фаз подсоединен к входам схемы 18 блока превышения сдвига фаз, которая содержит логические схемы И-НЕ 19-25 и триггеры 26 и 27. Триггер 26 своими выходами соединен с конечными схемами И 28 и 29, а триггер 27 - с одним из входов блока 17 формирования выходного импульса, который включает.в себя логическую схему И-НЕ 30, выход которой через переключатель в 31 подключен к элементу 32 задержки на один импульс, подк.пюченному . выходом через переключатель S 33 к входу элемента 34 с заданной длительностью выходного импульса выход которого подсоединен к конечным схемам 28 и 29, а также через инвертор 35 к схемам И-НЕ 19 и 20. Переключатели s 31 и S 3,3 служат для отключения элемента задержки на один импульс. Выходы конечных схем И 2В и 29 соединены с исполнительными органами отключения выключателей соответствующего ввода 36, 37 и включения секционного выключателя 38. Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы сек-, ции шин потребителя, имеющего синхронные дви-гатели, подключены выключателями 39 и 40 ввода к источникам питания и работают раздельно, секционный выключатель 38 отключен. Напряжения и и и равны или близки

по фазе, но разность фаз не превышает допустимого значения, различие обуславливаться колебаниями нагрузки в связи с изменением условий технологического процесса. Ток, протекающий на секциях, не превышает порога срабатывания форми рователей 11 и 12 импульсов тока, подключенных к трансформаторам 14 и 15. тока соответственно, и на их вь(ходе присутствует сигнал с уровне логической единицы. На выходе схемы И 13 также сигнал с уровнем логической единицы, соответственно на схемы И-НЕ 7 и 8, которые играют роль клапанов, подается разрешение прохождению импульсов от форгмирователе 1 и 2 импульсов, подключенных к трансформаторам 3 и 4 напряжения. Сигналы при прохождении через схемы И-:НЕ 7 и 8 инвертируются. На выходе схемы И 9 образуются импульсы, передний фронт которых соответствует заднему фронту опережающего импульса, а задний фронт - переднему фрон ту отстающего. Эти импульсы поступают йа вход блока 16 регулировки допустимого сдвига фаз, который представляет собой мультивибратор, работающий в ждущем.режиме {с его помощью можно задавать допустимый сдвиг фаз между напряжениями секций исходя из режима нагрузки двигателей ). На выходе блока 16 образуются импульсы, соответствующие допустимому сдвигу фаз. Схемы И-НЕ 19 и 20 образуют импульсы, которые проходя схемы И-НЕ 21 и 22 г инвертируются, на выходе схемы И-НЕ 23 образуются импульсы с промежутками, равными сдвигу фаз напряжений U,, и схемы И-НЕ 24 - сигнал с уровнем логической единицы, на выходе схемы И-НЕ 25 - импульсы с промежутками, равными разности между допустимым сдвигом фаз и присутствующим на рабочих вводах. Триггер 26 определяет на какой из секций происходит изменение фазы (в данном случае напряжение Uj немного отстает по фазе от напряжения 0 ) и подает сигнал с уровнем.постоянно логической единицы на одяу из конечных схем И 28 иди 29, а на схему И 29. Триггер 27 определяет присутствие сдвига фаз больше допустимого. В данном случае он выдает импульсы, равные сдвигу фаз напряжений Uv, .и и2- Схема 30 производит логическую операцию И-НЕ с импуль-. сами от триггера 27 и схемы И 9, и на ее выходе образуется сигнал с уровнем постоянной логической единицы. В результате этого не срабатывают элемент 32 задержки на один импульс и элемент 34 с заданно длительностью выходного импульса, так как они сра:батывают только при

переходе сигнала с уровня логической единицы на уровень логического нуля, т.е. от импульсов. На выходе элемента 34 присутствует сигнал с уровнем постоянного логическод о нуля, который дает запрет для прохождения сигнала на схему И 29, на выходе которой сигнал с уровнем логического .нуля, и .исполняющие органы 36 и 37 не сраб.атывают „ С инвертора 35 на элементы И-НЕ 19 и20 поступает сигнал с уровнем логической единицы, разрешая .прохождение импульсов.

При повреждении происходит выбег двигателей данной секции, .при этом сразу возникает превышение разности фаз между и.| и ЭДС 2 д допустимым значением. На выходе схемы И-НЕ 23 присутствуют импульсы, а на выхопе схемы И-НЕ 24 - сигнал с уровнем логической единицы. Триггер 26 переключается или остается в прежнем положении исходя из предшествующего режима и подает сигнал логической еди.ницы .на конечную схему И 28 или сигнал логического нуля. На выходе схемы И-НЕ 25 образуется сигнал логической единицы. Триггер 27 переключается в устойчивое состояние и на выходе появляется сигнал логической единицы, который поступая на .схему И-Н.Е 30, дает разрешение на прохождение импульсов от схемы И 9, импульсы при этом инвертируются. Срабатывает эле мент 32 задержки на один импульс, .затем от второго .импульса срабатывает элемент 34 с заданной длительностью выходного сигнала, который выдает импульс длительностью 0,50,6 с, которого достаточно для отключения вводного выключателя и . включения секционного выключателя. Этот импульс поступает на конечные схемы И 28 и 29, чем формирует на выходе сх.емы И 29 импульс той же длительности, который подается на исполнительные органы 37 и 38. С инвертора 35 поступает инвертируемый импульс той же длительности на схемы И-КЕ 19 и 20 и запрещает прохождение импульсов, т.е. происходит блокировка от .срабатывания отключения неповрежденного ввода при росте угла между векторами ЭДС и и , больше чем 90°. При переключении переключателей S 31 и S 33 элемент .32 задержки на один импульс отключается , а импульсы с выхода схемы И-НЕ 30 поступают непосредственно на вход элемента 34 с заданной длительностью выходного импульса, который срабатывает- от первого импульса, чем уменьшается помехоустойчивость устройства, но увеличивается быстродействие.

При коротком замыкании на секции, 5 например в точке К-1, ток резко

возрастает до величины гораздо большей, чем величина максимального ток до короткого замыкания, т.е. будет больше rfopora срабатывания формирователей 11 и 12 импульсов тока. Формирователь 12 импульсов тока вьщает сигнал с уровнем логического нуля. На выходе схемы И 13 появляется сигнал с уровнем логического нуля, который дает загфет для прохождения импульсов через схемы И-НЕ 7 и 8, чем блокирует от срабатывания все устройство. Секционный выключатель остается выключенным. Возврат устройства в исходное состояние происходит после восстановления нормального электроснабжения секции и окончания выходного импульса. При отсутствии обоих напряжений пусковое устройство не работает. Устройство не реагирует на общесистемное снижение частоты.

Изобретение позволяет повысить быстродействие и надежность автоматического ввода резерва потребителей, содержащее синхронные двигатели. Время срабатывания устройства с выведенным от работы блокбм задержки на один импульс равно 0,001 с и определяется длительностью одного импульса напряжения. При введенном в работу блоке задержки на один импульс время срабатывания соответственно увелиг чится на .длительность одного периода и будет равно 0,021 с. Повышение надежности работы устройства обусловливается тем, что оно не срабатывает и при коротком замыкании на одной из секций, и при сдвиге фа контролируемых напряжений меньше допустимого. Кроме того, устройство при введенном в работу блоке задержки на один импульс обладает повышенной помехоустойчивостью к воздействию сильных электромагнитных импульсов. Устройство выполнено на логических микросхемах, обладает небольшими габаритами.