Устройство для автоматического ввода резервного питания Советский патент 1985 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к устройст вам для автоматического переключения с основного на резервньй источник пи тания потребителей,имеющих синхронны двигатели. Известно устройство для автоматического включения резервного питания потребителей для подстанций с двигательной нагрузкой, содержащее избирательные органы,фазоповоротную цепоч ку, инвертор, логические элементы, пусковой и исполнительные органы Л В этом устройстве отключение вводного выключателя происходит при достижении определенного, наперед за данного угла рассогласования векторов напряжений источников, а включение секционного выключателя происходит после достижения угла рассогласования 270 эл.град, что рассчитано на работу автоматических устройств только с быстродействующими (вакуумными) выключателями. Наиболее близким к изобретению яв ляется устройство для автоматического включения резерва синхронных двигателей, содержащее блок измерения угла рассргласования фаз напряжения резервного источника питания и ЭДС двигателя, блок измерения скорости изменения угла рассогласования, датчик сброса мощности, блок памяти активной мощности предшествующего режима, решающий блок, блок быстродействующего отключения и блок управления, выход которого соединен с соленоидами управления выключателей На вход блока измерения угла рассогласования поступает напряжение резервного источника и ЭДС двигателя, а на вход датчика сброса ток и напряжение питающего ввода и ток двигателя. На выходе датчика сбр са формируются сигналы активной мощности двигателя и питающего ввода, которые подключены к входу блока быстродействующего отключения блоку памяти и решающему блоку, другие входы которого соединены с блоком измерения угла рассогласования, блоком измерения скорости изме рения угла, блоком памяти и блоком быстродействующего отключения, а вы ход соединен с блоком управления, д гой вход которого соединен с блоком быстродействующего отключения. В известном устройстве формирова ние сигнала ускорения угла рассогласования для решающего блока производится по сбросу мощности. Также по сбросу мощности формируется сигнал для блока быстродействующего отключения 23 . Однако при перерывах питания не всегда наблюдается сброс мощности синхронных двигателей. В начальный момент, при определенном сочетании подключенной нагрузки, мощность может повышаться, что не дает однозначного решения о протекающем процессе, особенно, если подключена пульсирующая нагрузка. Повышение мощности может продолжаться в течение 180 эл. град угла рассогласования, а это приведет к недопустимой задержке переключения питания и неуспешному самоэапуску двигателей. Целью изобретения являтся повьшение быстродействия, надежности функционирования, и помехоустойчивости устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для автоматического ввода резервного питания, содержащем блоки измерения величины угла, скорости и ускорения угла рассогласования фаз напряжения контролируемых источников питания, блокфиксации угла рассогласования, соединенные с решающим блоком, блок быстродействующего отключения и блок управления, выход которого соединен с соленоидами управления выключателей, в качестве блока быстродействующего отключения применена схема сравнения, введен ключ, а блок измерения угла рассогласования содержит формирователь сигналов рассогласования одноименныхфаз источников, первый и второй формирователи сигналов рассогласования разноименных фаз источников, выход формирователя сигналов рассогласования одноименных фаз источников соединен с блоком измерения скорости изменения угла рассогласования, выход которого соединен с.управляющим входом ключа, выходы первого и второго формирователей соединены с блоком фиксации угла рассогласования и схемой сравнения,выход которой соединен через ключ с блоком управления . Кроме того, формирователи сигналов угла рассогласования содержат трехфазный выпрямительный мост с разделительными диодами, включенны3

ми между анодными и катодными группами вентилей в каждом плече моста, причем к аноду и катоду каждого разделительного диода подключены фазы разных источников, а .к выходу моста подключены последовательно соединенные стабилитрон и резистор, тока соединения которых.является выходной цепью.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок 1 измерния угла рассогласования фаз напряжения контролируемых источников питания . состоящий из трех трехфазньпс формирователей 2-4 сигналов рассогласования, каждьй из которых подключен к фазам обоих источников, блок 5 измерения скорости изменения угла рассогласования, вход которого подключен к формирователю 2, блок 6 фиксации угла рассогласования, подключенньй к выходам формирователей 3 и 4, блок 7 измерения ускорения угла рассогласования, подключенный к выходу блока 5, блок 8 быстродействующего отключения,входы которого подключены к формирователям 3 и 4, ключ 9, управляющий вход которого подключен к выходу блока 5, а основной вход - к блоку 8, реша:ющий блок 10, входы которого подключены к формирователю 2, блоку 5 измерения скорости, блоку 7 измерения ускорения и блоку 6 фиксации .угла рассогласования, а выход соединен с первым входом блока 11 управления, второй вход блока 1,1 управления соединен с ключом 9. Выход блока 11 управления соединен с соленоидами вводных и секционных выключателей.

Формирователи 2-4 содержат трехфазньй мост с разделительными диодами, включенными между анодными и катодными группами вентилей в каждом плече моста, а к выходу моста подключены последовательно соединенные резистор и стабилитрон, порог открытия которого вьше возможного напряжения источника. Напряжение снимаемое с резистора, и являет:ся сигналом угла рассогласования. Формирователи подключены к фазам обоих источников следукмдим образом: к катодной группе вентилей - первый источник, к анодной группе вентилей - второй источник.

362554

причем на формирователе 2 в каждом плече сопряжены одноименные фазы, на формирователе 3 сопряжены фазы первого источника с фазами второго 5 источника в последовательности А-В, В-С, С-А на формирователе 4 последовательность А-С, В-А,С-В.

Устройство работает следующим образом.

10 Выходной сигнал формирователей 2-4 пропорционален геометрической разности ве-кторов напряжений обоих источников и за счет введения стабилитрона он отсутствует, если угол

5 между ними равен нулю, и не превышает напряжения одного источника, если угол между векторами равен 180 эл. град.

В нормальном режиме вводные выключатели включены, секционньй выключатель отключен. На выходе формирователя 2 выходной сигнал отсутствует, так как угол рассогласования между источниками близок к нулю. На выходе

5 формирователей 3 и 4 имеются выходные сигналы, одинаковые по величине, так как угол между векторами напряжений в обоих формирователях составляет 120 эл. град. Устройство не

Q срабатывает. В случае исчезновения питающего напряжения на первой секции двигатели этой секции начинают выбегать, угол между векторами напряжений на формирователе 3 уменьшается, на формирователе 4 увеличивается и, следовательно, выходной сигнал формирователя 3 становится меньше сигнала формирователя 4.

В схеме сравнения блока 8 быстродействующего отключения сигналы с формирователей 3 и 4 сравниваются и -вырабатывается сигнал на отключение первого ввода. При наличии на управляющем входе ключа 9 разрешающего

5 сигнала сигнал на отключение поступает в - блок 11 управления.

В случае исчезновения питающего напряжения на второй секции выходной сигнал формирователя 3 становится

o больше сигнала формирователя 4, при этом поступает сигнал на отключение второго ввода.

Преобладание положительного сигнала на одном из формирователей 3,4

5 наблюдается до расхождения векторов напряжений источников на 180 эл.град. При дальнейшем расхождении векторов от 180 до 360 эл. град, знак разности сигналов на формирователях 3 и 4 меняется, но сигнала на отключение ввода не поступает,так как меняется знак производной в блоке 5 измерения скорости изменения угла рассогласования, откуда поступает сигнална управляюедай вход ключа 9 топвко при положительном значении пр жзводной. В этом случае устраняется ложная работа устройства при восстановлении напряжения с произвольным углом рассогласования. Быстродействие блока 8 достигаетс за,счет автоматической отсройки от начального угла рассогласования. При опережающем начальном угле рассоглас вания вектора напряжения данного источника по отношению к резервному питанию 13 начале выбега от блока 5 измерения скорости не поступает разрешения на управлякщий вход ключа 9 до тех пор, пока угол не станет равны нулю, после чего, при дальнейшем изменении угла в сторону отставания, происходит отключение ввода без задержки. При отстакицем угле рассогласования данного источника ввод отключается сразу после начала выбега. В обоих случаях исключается врем необходимое для достижения определен ного, наперед заданного, угла рассогласования, обусловленного надежностью работы устройства. Контроль напряжений всех фаз источников в формирователях повышает помехоустойчивость блока быстродейст вукнцего отключения при всех возможных несгашетричных режимах и изменениях питающего напряжения по величи не, так как не возникает разности меяф1у сигналами на формирователях . 3 и 4. Крсше того, в устройстве осуществляется ввтоиатический контроль наличия натфяжения на резервной секции, таГк как при отсутствии напряженик сигнал на выходе всех формирователей равен нулю. Сигнал на формирователях отсутствует и при коротком заьслканин на источнике питания. Успешное действие автоматики ввода резервного литания при наличии синхронных двигателей может быть обеспечено, если питание будет восстановлено при первом расхождении векторов напряжения контролируемых источников на 360 эл.град. Это условие реализуется в решающем блоке 10 по выражению 360 (i, где BO - величина угла рассогласования фаз напряжения контролируемых источников на момент фиксации угла блоком 6 (поступает с формирователя 2), VQ - скорость изменения угла рассогласования на момент фиксации угла (поступает с блока 5), - ускорение угла рассог. ласования на момент фиксации угла (поступает с блока 7)J в собственное время включения секционною выключателя J tj - время задержки подачи сигнала на включение секционного выключателя. При исчезновении питающего напряжения на одной из секций и достижении заданного угла рассогласования, блок 6 фиксации угла дает разрешение на работу решающего блока 10. В решающем блоке запоминаются напряжения, пропорциональные углу, скорости изменения угла и ускорению на момент фиксации угла, определяется время задержки подачи сигнала на включение секционного выключателя, по истечении которого вьщается сигнал в блок 11 управления. Блок 11 управления вьщает сигнал на включение секционного выключателя, если на входе есть сигнал от блока 8 быстродействукяцего отключения.. При. зтрм исключается время на ожидание срабатывания выключателя ввода.

1. УСТРОЙСТВО Щ1Я АВТОМАТИЧЕСКОГО ВВОДА РЕЗЕРВНОГО ПИТАНИЯ , содержащее блоки измерения величины угла, скорости и ускорения угла рассогласования фаз напрйжения контролируемых источников питани, блок фиксации угла рассогласования, соединенные с решающим блоком, блок быстродействукицего отключения и блок управления, выход которого соединен с соленоидами управления выключателей, отличающееся Teivi. что, с целью повышения быстродействия и надежности функционирования, в качестве блока быстродействующего отключения применена схема сравнения, : введен ключ,а блок измерения угла рас ff fmsiMi : ЙУЛО13 : -. аммкишА согласования содержит формирователь сигналов рассогласования одноименных фаз источников, первьй и второй формирователи сигналов рассогласования разноименных фаз источников, выход формирователя сигналов рассогласования одноименных фаз источников соединен с блоком измерения скорости изменения угла рассогласования, выход которого соединён с управляющим входом ключа, выходы первого и второго формирователей соединены с блоком ксации угла рассогласрва ния и схемой сравнения, выход которой соединен через ключ с блоком управления.. 2. Устройство но П.1, отличающееся тем, что, с целью повьшения помехоустойчивости, формирователи сигналов угла рассогласования содержат трехфазный выпрямитель- . ньй мост с разделительными диодами, включенньо в1 меящу анодными и катодными группами вентилей в каждом плече моста, причем к аноду и катоду каждого разделительного диода подключены фазы разных источников, а к выходу моста подаслючены последовательно соединенные стабилитрон и резистор, точка соединения которых является выходной цепью.