Устройство для синфазного автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой Советский патент 1987 года по МПК H02J9/06 

мент ПАМЯТЬ 35, с выхода которого сигнал, соответствующий фиксированному углур поступает на вход элемента IM- МЯТЬ 36 и через элемент И1Ш 14 на вход блока измерения временного интервала 17. Поступивший в блок 26 сигнал дает разрешение на отключение ввода первой секции, в блоке 16 заканчивается измерение временного интервала, включается блок 20 памяти,

1

Изобретение относится к устройствам автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой, участвующей в непрерывных технологических процессах.

Целью изобретения является повышение надежности работы при несимметричных и несинхронных режимах в электрических сетях, а также повышение точности измерения углов расхождения |векторов напряжения между источниками питания.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграммы, пoяcняюш e его работу.

Устройство содержит формирователи 1-3 сигналов угла рассогласования фазочувствительного блока 4, органы 5-7 сравнения и последовательно соединенные с ними формирователи 8-10 уровня соответственно, блоки 11 и 12 фиксации углов, элементы ИЛИ 13-15, блоки 16 и 17 измерения временного интервала и последовательно соединенные с ними блоки 18 и 19 преобразования временного интервала соответственно, причем первые входы блоков 16 и 17 подключены к выходу элемента ИЛИ 13, второй вход блока 16 подключен к .выходу элемента ИЛИ 15, а второй вход блока 17 - к выходу элемента ИЛИ 14, блок 20 памяти, первый вход которого подключен к выходу блока 19, второй вход - к вькоду элемента ИЛИ 15, блок 21 суммирования и сравнения времени с временем включения выключателя резервного источника, первый вход которого подключен к выходу блока 20, а второй вход - к выходу блока 18, блоки 22 и 23 заппроисходит с гммирование выходных напряжений, блоков 18 и 20 и сравнение результирующего напряжения в блоке 21 с напряжением, пропорциональным времени включения выключателя резервного питания. При снижении результирующего напряжения н:жсе порога уставки срабатывает вькодной орган 25 и выдается разрешение в блок 26 на включение резервного питания, 2 ил.

рета, выполненные в виде элементов НЕ, блок 24 контроля синхронизма,выполненный в виде компаратора, вход которого подключен к выходу блока 17,

выходной орган 25, вход которого подключен к вькоду блока 21, блок 26 управления выключателями, первый вход которого подключен к выходу органа 25,

Формирователи 1-3 сигналов угла рассогласования выполнены в виде трехфазного моста с разделительными диодами, включенными между анодными и катодными группами венти.пей в каждом

плече моста,. Формирователи подключе- шл к фазам обоих источников следующим образом к катодной группе вентилей - первый источник; к анодной группе вентилей - второй источник,

причем в формирователе 1 сопряжены одноименные фазы источников, в формирователе

фазы первого источника

25

с фазами второго источника в последовательности А-В, В-С, С-АЗ в формирователе 3 - последовательность А-С, В-А, С-В Вькод формирователя 1 подключен к первым входам органов 5 и 7 сравнения, выход формирователя 2 - к первому входу органа 6 сравнения и -.второму входу органа 5 сравнения, выход формирователя 3 - к вторым входам органов 6 и 7 сравнения.

Амплитуда вькодного сигнала форми- 35 рователей зависит от угла меж,ду векторами сопрягаемых напряжений в плечах моста и равна напряжению одного источ;ника при нулево( угле и сумме амплитуд напряжений обоих источников 40 при угле 180 эл. град.

313

Каждый из блоков 11 и 12 фиксации углов состоит из одновибраторов 27 и 28 с прямыми динамическими входами и прямыми инверсными выходами, элементов Н 29-31, элемента НЕ 32, RS- триггеров 33 и 34 и элементов ПАМЯТЬ 35 и 36, Инверсные выходы формирователей 8 и 10 уровня подключены к входам одновибраторов 28, первым входам элементов И 31 и S-входам триггеров 34 блоков 11 и 12 фиксации углов соответственно. Прямой выход формирователя 9 уровня подключен к входу одно- вибратора 27 и второму входу элемента И 30 блока 11 фиксации углов и пер вому входу элемента И 29 блока 12 фиксации углов. Инверсный выход формирователя 9 уровня подключен к входу одновибратора 27 и элементу И 30 блока 12 фиксации углов и входу элемен- та И 29 блока 11 фиксации углов. Второй вход элемента И 29 подключен к прямому -выходу одновибратора 27, а выход - к входу триггера 33, первый вход элемента И 30 подключен к инверсному выходу одновибратора 27, а выход - к R-входу триггера 33, выход которого подключен к первому входу элемента ПАМЯТЬ 35 и элементу ИЛИ 13, R-вход триггера 34 одного блока фик- сации углов подключен через элемент НЕ 32 к выходу элемента И 30 другого блока фиксации углов, а выход - к второму входу элемента ПАМЯТЬ 35, выход которого подключен к первому входу элемента ПАМЯТЬ 36 и элементу ИЛИ 14, Третий вход элемента ПАМЯТЬ 35 подключен к выходу блока 24 контроля синхронизма, второй вход элемента И 31 - к инверсному выходу одновиб- ратора 28, а выход - к второму входу элемента ПАМЯТЬ 36, выход которого подключен к блоку 26 управления выключателями и элементу ИЛИ 15, а также через блок 22 (23) запрета к тре- тьему входу элемента ПАМЯТЬ 36 другого блока фиксации углов. Выходы элементов ИЛИ 13-15 являются выходами сигналов фиксированных углов 8, , Sj и S, блоков 11 и 12 фиксации , причем о, с. О 2. t Oj .

Длительность выходных импульсов одновибраторов 27 и 28 зависит от выбранных значений S, , о и о и сое- тавляет, например, для фиксированньос углов 30, 60 и 90 эл,град, 1,66 мс, что соответствует 30 эл,град.

11 4

В качестве блока 26 управления выключателями используются стандартные элементы, в качестве блоков 16 и 17 - интеграторы на операционных усилителях, преобразующие временные интервалы в пропорциональные напряжения. Коэффициенты преобразования блоков 18 и 19 зависят от выбранных значений 5 0 и S и угла синфазной подачи резервного питания.

Блок 20 памяти предназначен для запоминания величины выходного напряжения блока 19 в момент достижения углом третьего заданного значения 5,, Если угол нагрузки Оц равен нулю, то указанное выходное напряжение блока 19 равно нулю, что обеспечивается соответствующим выбором коэффициентов преобразования. При 0 , отличном от нуля, выходное напряжение блока 19 пропорционально величине этого угла.

Устройство работает следующим образом,

В нормальном режиме (фиг, 2, ос ) угол между векторами напряжения обоих источников питания близок к нулю,на выходе формирователя 1 сигналов угла рассогласования, где сопряжены одноименные фазы источников, уровень сигнала и, минимальньп1 (фиг, 2б), на выходе формирователей 2 и 3 сигналов угла рассогласования, где сопряжены разноименные фазы источников, уровень сигнала имеет промежуточное значение, соответствующее ±120-градусному сдвигу сопряженных векторов, а амплитуды сигналов и и U смещены между собой на 60 эл,град, (фиг, 2а, б). На выходе формирователей 8 и 10 уровня сформированы логические нулевые сигналы (фиг, 2г), а на обоих выходах формирователя 9 уровня - дискретные сигналы с частотой следования и

длительностью Zf f л частоС

та сети (фиг, 2в), На S-входы триггеров 33 поступают сигналы логического нуля (фиг, 2е), так как на входах элементов И 29 импульсы, поступающие с прямых выходов одновибраторов 27 (фиг, 2д) и формирователя 9 уровня, не совпадают. На выходе элементов И 30 формируются импульсы (фиг. 2ж),которые поступают на R-входы триггеров 33 и 34 и устанавливают на их выходе сигнал логического нуля, Одновибрато- ры 28 не запускаются, так как на их входах нет управляющих импульсов. На

10

ыходе элементов И 31 и элементов ПА- ТЬ 36 сформированы сигналы логичесого нуля. Устройство не срабатывает.

При потере питания, например, от ервого источника (исчезновение питащего напряжения на первой секции) ачинается свободньш выбег электровигательной нагрузки, изменяется гол S между векторами напряжений заиморезервируемьпс секций. Угол межу векторами напряжений и уровень выодного сигнала в формирователе 2 сигналов угла рассогласования уменьшаются, а в формирователе 3 угол и уровень сигнала увеличиваются. этом скважность сигналов на прямом выходе формирователя 9 уровня уменьшается, а на инверсном увеличивается.

При достижении угла 5, 30 (фиг.2.,

перестают совпадать импульсы 20 на входе элемента И 30 блока 12 фиксации углов, снимается запрещающий сигнал с R-входа триггера 33 блока 12 (фиг. 2ж) и формируется сигнал логической единицы через элемент НЕ 32 на R-входе триггера 33 блока 11, начинают совпадать импульсы на входе элемента И 29 и поступает сигнал на S-вход триггера 33 блока 12 (фиг.2е). С выхода переключивиюгося триггера 33 блока 12 поступает сигнал логической единицы (фиг. 2л), соответствующий зафиксированному углу 5, , на вход элемента ПАМЯТЬ 35 и через элемент ИЛИ 13 на входы блоков 16 и I, в которых начинается отсчет временного интервала, В блоке 11 фиксации угла о, не происходит, так как сигналы на информационных входах триггера 33 не изменились.

f5

зо

25

30

При достижении угла 8 60 (фиг,2, otj ) на выходе формирователя 8 уровня сигнал переключается с логического нуля на логическую единицу, на выходах формирователя 9 импульсы исчезают (фиг. 2в), при этом одновибраторы 27 перестают запускаться (фиг. 2д), на выходе формирователя 10 уровня появляются импульсы (фиг. 2г), и одно- вибратор 28 блока 12 фиксации углов запускается (фиг, 2и). Изменившееся состояние выходных сигналов формирователей уровня приводит к следующему изменению состояний сигнат в на элементах блока 12 фиксации углов: триггер 33 находится в режиме сохранения предыдущей информации с логической единицей на выходе, запрещающий сигнал с R-входа триггера 34 сни:j

40

45

50

55

мается (фиг. 2з), а на S-вход поступают импульсные сигналы (фиг. 2г), триггер 34 переключается, включается элемент ПАМЯТЬ 35, так как на всех его входах присутствуют единичные логические сигналы, и с выхода элемента ЕЬШЯТЬ 35 сигнал логической единицы (фиг. 2м) 5 соответств тощий фиксиро- вaннo y углу Sj , поступает на вход элемента ПАМЯТЬ 36 и через элемент ИЛИ 14 на вход блока 17. При этом заканчивается измерение временного интервала в этом блоке. В блоке 11 фиксации угла 0, не происходит, так как на R-входе триггера 34 присутствует сигнал логической единицы.

При достижении угла § ,

90

(фиг. 2, (X-OQ ) сигналы на элементах блока 12 фиксации углов изменяются следующим образом: начинают совпадать импульсы, поступающие с выхода формирователя 10 уровня (фиг. 2г) и одно- вибратора 28 (фиг. 2и) на вход элемента И 31, на выходе которого форми- руются единичные логические импульсы (фиг, 2к), включается элемент ПАМЯТЬ 36, так как на всех его входах присутствуют единичные логические сигна- тл, С выхода элемента ПАМЯТЬ 36 поступает сигнал (фиг. 2н), соответствуна

ющий зафиксированному углу S вход блока 26 управления выключателями, через блок 22 запрета на вход элемента ПАМЯТЬ 36 блока 11 фиксации

углов и через элемент ИЛИ 15 на вход блока 16 измерения временного интервала и вход блока 20 памяти. Поступивший в блок 26 сигнал дает разрешение на отключение ввода первой секции, в блоке 16 заканчивается измерение временного интервала, включается блок 20 памяти, происходит суммирование выходных напряжений блоков 18 и 20 и сравнение результирующего напряжения в блоке 21 с напряжением, пропорциональным времени включения выключателя резервного питания. При снижении результирующего напряжения ниже порога уставки срабатывает выходной орган 25 и выдается разрешение в блок 26 на включение выключателя резервного питания.

При потере питания от второго источника аналогичнгэ1м образом работает

блок 11 фиксации углов, вьщавая разрешение на отключение выключателя второго вводада

Точность фиксации углов в устройстве гговышена за счет увеличения дис713

кратности сигналов, участвующих в фа ном измерении, в три раза, так как момент достижения заданного фиксированного угла выявляется быстрее, при этом абсолютньй уровень входных нап- ряжений в формирователях угла рассог ласования не влияет на точность измерений вследствие того, что сравниваются одни и те же напряжения в органах сравнения.

При несинхронности питающих источников изменение угла сдвига фаз происходит медленнее, чем при выбеге, например приращение на 180 зл.град. источников с разностью ч астот О, 2 Гц происходит за 2,5 с, В этом случае на выходе интегратора блока 17 измерения временного интервала уровень сигнала превышает порог срабатьшания

первый вход которого подключен к выходу второго блока преобразования временного интервала, блок суммирования и сравнения времени с временем включения выключателя резервного источника питания, первый вход которого подключен к выходу первого блока преобразования временного интервала, второй вход - к вьЕходу блока памяти, а выход через выходной ор- ган - к блоку управления выключателями, о тлич ающе е с я тем, что, с целью повышения надежности работы при несимметричных и несинхрон- ньпс режимах в электрических сетях, а также повьшения точности измерения углов расхождения векторов напряжения между источниками питания, в него введены последовательно соединенные перкомпаратора блока 24 контроля синхро-20 вый, второй и третий органы сравнения

низма, последний переключается и блокирует элементы ПАМЯТЬ 35, при этом блокируется работа всего устройства. В случае восстановления напряжения, после кратковременного перерыва,25 в произвольный момент времени и при / произвольном угле рассогласования векторов напряжения источников устс первым, вторым и третьим формирователями уровня соответственно, три элемента ИЛИ, блок контроля синхронизма, дна блока запрета, первый и второй блоки фиксации углов, каждый из которых состоит из первого и второго одновибра- торов, трех элементов И, элемента НЕ, двух RS-триггеров, .двух элементов ПАМЯТЬ, причем первый вход первого элес первым, вторым и третьим формирователями уровня соответственно, три элемента ИЛИ, блок контроля синхронизма, дна блока запрета, первый и второй блоки фиксации углов, каждый из которых состоит из первого и второго одновибра- торов, трех элементов И, элемента НЕ, двух RS-триггеров, .двух элементов ПАМЯТЬ, причем первый вход первого элеройство начинает цикл измерения углов

е 30 эл. град, в силу того, что долж-30 мента И подключен к прямому выходу на соблюдаться последовательность первого одновибратора, а вьход - к | 3 S-входу первого триггера, выход котоПри несимметричных режимах в пита- рого подключен к первому входу перво- ющей сети или неисправностях в цепях го элемента ПАМЯТЬ и через первый датчиков напряжения, например при 35 элемент ИЛИ - к первым входам блоков перегорании предохранителя в цепи трансформатора напряжения, устройство не работает, так как нет изменения фазового сдвига векторов напряжения

не соблюдается.пос- 40

во времени, т.е

ледовательность S - S,

измерения временного интервала, первый вход второго элемента И подключен к инверсном выходу первого одно- вибратора, а выход - к R-входу первого триггера и через элемент НЕ к R- входу второго триггера другого блока фиксации углов, первый вход третьего элемента И подключен к инверсному выходу второго одновибратора5 а выход - к первому входу второго элемен - та ПАМЯТЬ, второй вход первого элемента ПАМЯТЬ подключен к выходу второго триггера, а выход - к второму входу второго элемента ПАМЯТЬ и через второй элемент ИЛИ к второму входу второго блока измерения временного интервала, выход второго элемента ПАМЯТЬ подключен к входу блока управления выключателямиJ через блок запрета к третьему входу .второго элемента ПАМЯТЬ другого блока фиксации углов и через третий элемент ИЛИ к второму входу первого блока измерения временФормула изобретения

Устройство для синфазного автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой, содержащее фазочувствитель- ный блок с входами для подключения к двум взаиморезервируемым секциям потребителей, последовательно соединенные первый блок измерения временного интервала с первым блоком преобразования временного интервала, второй блок измерения временного интервала с вторым блоком преобразования временного интервала, блок памяти

первый вход которого подключен к выходу второго блока преобразования временного интервала, блок суммирования и сравнения времени с временем включения выключателя резервного источника питания, первый вход которого подключен к выходу первого блока преобразования временного интервала, второй вход - к вьЕходу блока памяти, а выход через выходной ор- ган - к блоку управления выключателями, о тлич ающе е с я тем, что, с целью повышения надежности работы при несимметричных и несинхрон- ньпс режимах в электрических сетях, а также повьшения точности измерения углов расхождения векторов напряжения между источниками питания, в него введены последовательно соединенные первый, второй и третий органы сравнения

с первым, вторым и третьим формирователями уровня соответственно, три элемента ИЛИ, блок контроля синхронизма, дна блока запрета, первый и второй блоки фиксации углов, каждый из которых состоит из первого и второго одновибра- торов, трех элементов И, элемента НЕ, двух RS-триггеров, .двух элементов ПАМЯТЬ, причем первый вход первого элемента И подключен к прямому выходу первого одновибратора, а вьход - к S-входу первого триггера, выход которого подключен к первому входу перво- го элемента ПАМЯТЬ и через первый 5 элемент ИЛИ - к первым входам блоков

0

5

0

5

измерения временного интервала, первый вход второго элемента И подключен к инверсном выходу первого одно- вибратора, а выход - к R-входу первого триггера и через элемент НЕ к R- входу второго триггера другого блока фиксации углов, первый вход третьего элемента И подключен к инверсному выходу второго одновибратора5 а выход - к первому входу второго элемен - та ПАМЯТЬ, второй вход первого элемента ПАМЯТЬ подключен к выходу второго триггера, а выход - к второму входу второго элемента ПАМЯТЬ и через второй элемент ИЛИ к второму входу второго блока измерения временного интервала, выход второго элемента ПАМЯТЬ подключен к входу блока управления выключателямиJ через блок запрета к третьему входу .второго элемента ПАМЯТЬ другого блока фиксации углов и через третий элемент ИЛИ к второму входу первого блока измерения времен9130

ного интервала и второму входу блока памяти, а фазочувствительный блок состоит из трех формирователей сигналов угла рассогласования векторов напряжения источников, каждый из которых выполнен в виде трехфазного моста с разделительными диодами, включенными между анодными и катодными rpynnat-tw вентилей в каждом плече .моста„ при этом к анодам разделительных диодов подключены фазы одного источника, а к катодам - фазы другого источника причем в нервом формирователе сигналов угла рассогласования сопряжены одноименные фазы источниковj во вто- ром и третьем - разноименные фазы источников, входы первого органа сравнения подключены к выходам первого и второго формирователей угла рассогласования, входы второго органа сравнения подключены к выходам второго и третьего формирователей сигналов угла рассогласования5 входы третьего органа сравнения подключены к выходам первого и третьего формирователей сиг110

налов угла рассогласования, выходы первого и третьего формирователей уровня подключены к входу второго од- новибратора, второму входу третьего элемента И и 5)входу второго триггера первого и второго блоков фиксации углов соответственно, прямой выход второго формирователя уровня подключен к входу первого одновибратора и второ му входу второго элемента И первого блока фиксации углов и втором-у входу iiepBoro элемента И второго блока фик- сав,ии углов, а инверсньм выход второго формирователя подключен к первого одновибратора и второму входу второго элемента И второго блока фик сации углов и втopoм, входу первого элемента И первого блока фиксации углов, а блок, контроля синхронизма выполнен в виде компаратора, вход которого подкл.ючен к выходу второго блока измерения временного интервала, а выход к третьим входам первьгк элементов ПАМЯТЬ блоков фиксаций угла.

Изобретение относится к устройствам автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой, участвующей в непрерывных технологических процессах. Цель - повьшение надежности работы при несимметричных и несинхронных режимах в электрических сетях, а также повьшение точности измерения углов расхождения векторов напряжения между источниками питания. При потере питания от первого источника начинается свободный выбег электродвигательной нагрузки, изменяется угол между векторами напряжений взаиморезервируемых секций. Угол между векторами напряжений и уровень выходного сигнала в формирователе сигналов угла рассогласования 2 уменьшаются, а в формирователе 3 увеличиваются. Изменившееся состояние выходных сигналов формирователей уровня приводит к переключению триггера 34. Включается зле(Л г: