Устройство для автоматического включения источника гарантированного электропитания Советский патент 1987 года по МПК H02J9/06 

ет во всех режимах неисправность сис- темь возбуждения ОСИ 5, Сигнал подается на вход реле отключения 20 генераторного автомата 4, Одновременное увеличение напряжения на шинах ГЭ 3 и уменьшение напряжения ротора генератора при вклю 1енном выключателе 2 . свидетельствуют об увеличении напрк1

Изобретение относится к системам гарантированного электропитания ответственных потребителей.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства гарантированного электропитания и качества напряжения на шинах гарантированного питания.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для автоматического включения источника гарантированного питания; на фиг. 2 - структу ная схема блока логики.

Устройство состоит из основкого источника 1 питания, подключенного через выключатель 2 к шинам источника 3 гарантированного питания. К ЭТИМ же шинам через генераторньй автомат 4 подключена обратимая ctfflxpoH най машина 5 с инерционным маховиком 6, связанная через разобщительную муфту 7 с первичным двигателем 8. С валом первичного двигателя 8 механически соединен датчик 9 частоты вращения, выход которого подключен ко входу реле 10 номинальной частоты вращения первичного двигателя 8. Выход реле 10 подключен ко входу Х4 блока 11 логики. Параллельно системе возбуждения (ротору генератора) обратимой синхронной мамины 5 подключены датчик 12 максимального напряжения ротора генератора и датчик 13 минимального напряжения ротора генератора .Выходы датчиков 12 и 13 подключены ко входам соответственно Х6 и XI блока 11 логики. К шинам источ-- ника гарантированного питания подключены входы реле 14 максимального напряжения, реле 15 минимального напряжения и реле 16 частоты. Выхо8882 женин ОИП 1. Сигнал поступает на вход реле отключения 21 выключателя 2 ОИП 1. Одновременное увеличение напряжения на шинах ГЭ 3 и напряжения ротора генератора в режиме Дежурство 1 означает неисправность системы возбуждения ОСМ 5. 2 ил.

0

5

5

0

0

ды реле максимального 14 и минимального 15 напряжений на шинах источника 3 гарантированного питания и дополнительный выход реле 16 частоты подключены соответственно ко входам ХЗ, Х2 и Х7 блока 11 логики.

К вводу основного источника 1 питания через согласующие устройства 17 (например, трансформаторы тока) подключены входы реле 18 направления мощности и реле 19 тока. Дополнительный выход реле 18 направления мощности подключен ко входу Х5 блока 11 логики. Выходы Y1, Y2, Y3 и Y4 блока 11 логики подключены соответственно ко входам реле 20 отключения генераторного автомата 4, реле 21 отключения выключателя 2 основного источника 1 питания, реле 22 пуска первичного двигателя 8,. реле 23 пуска резервного источника гарантированного питания, причем замыкающие контакты реле 21 отключения выключателя 2 включены последовательно между полог жительной шиной источника оперативного питания и обмоткой отключающего электромагнита 24 выключателя, 2, а замыкающие контакты реле 20 отключения генераторного автомата 4 включены последовательно между положительной шиной источника оперативного питания и обмоткой отключающего электромагнита 25 генераторного автомата 4, Отрицательная шина источника оперативного питания подключена к другим выводам обмотки отключающих электромагнитов 24 и. 25 непосредственно. Параллельно контактам реле 21 отключения выключателя 2 включены замыкающие контакты реле 16 частоты, размыкающие блок-контакты 26 выключателя 2, пос

ледовательно соединенные замыкающие, контакты реле.18 направления мощности и замыкающие контакты реле 19 тока, причем параллельно контактам реле 19 тока включены замыкающие ко такты датчика 12 максимального напржения ротора генератора. Дополнительно введенные замыкающие блок-контак- . ты 27 выключателя 2 и замыкающие блок-контакты 28 генераторного автомата 4 включены соответственно межд положительной шиной источника опера- тивного питания и входами Х8 и Х9 блока 11 логики.

На фиг, 2 в качестве примера приведена структурная схема блока,11 логики устройства для автоматическог включения источник-а гарантированного электропитания. Блок 11 логики обеспечивает автоматическое- управление источником гараятированного питания.

Блок 11 логики состоит из шести элементов ИЛИ 29-34, четьфех элементов И 35-38 и двух элементов 39 и 40 задержки.

Входы элемента ИЛИ 29 через входы Х2 и Х7 блока 11 логики подключены к выходу реле 15 минимального напряжения и на шинах источника 3 гаран- тированного питания и к дополнительному выходу реле 16 частоты.

Входь: элемента ИЛИ 30 через входы Х6, Х5, Х2 и Х7 блока 11 логики подключены: к выходу датчика 12 максимального напряжения ротора генерато- paj к дополнительному выходу реле 18 направления мощности, к выходу реле 15 минимального напряжения на шинах источника 3 гарантированного питания, к дополнительному выходу реле 16 частоты.

Входы элемента И 38 подключены: к выходу элемента ИЛИ 30, к .выходу реле 10 номинальной частоты вращения первичного двигателя 8 через вход Х4 блока 11 логики/ к положи- тельной шине источника оперативного питания через замыкакнцие блок-контакты 28 генераторного автомата 4 через вход Х9 блока 11 логики.

Входы элемента И 35 через вхо;ул XI, Х2 и Х9 блока 11 логики подключены: к выходу датчика 13 минимального напрязцения ротора генератора} к выходу реле 15 минимального напряжения на шинах источника 3 гарантированного питания, к положительной .шине источника оперативного питания

0

о

чере.3 замыкающие блок-контакты 28 генераторного автомата 4.

Входы элемента И 36 через входы Xl, ХЗ и Х8 блока 11 логики подключены: к выходу датчика 13 минимального напряжения ротора генератора; к выходу реле 14 максимального напряжения на шинах источника 3 гарантированного питания; к положительной шине источника оперативного питания через зa ыкaющиe блок-контакты 27 выключателя 2.

Входы элемента И 37 через входы 5 ХЗ, Х4. Х6, Х8 и Х9 блока t 1 логики подключены: к выходу реле 14 максимального напряжения на шинах источ- ник.а 3 гаран тированного питания к выходу реле 10 номинальной частоты вращения первичного двигателя 8J к выходу датчика 12 максимального напряжения ротора генератора} к положительной шине источника оперативного питания через замыкающие блок-кон- 25 такты 27 выключателя 2; к положительной шине источника оперативного питания через замыкающие блок-контакты 28 генераторного автомата 4.

Вход элемента 39 задержки подключен к выходу элемента ИЛИ 29. Вход элемента 40 задержки подключен к выходу элемента И 37.

. Входы элемента ИЛИ 31 подключены: к выходу элемента 39 задержки, к выходу элемента И 36, к выходу элемента И 38,

Выход элемента ИЛИ 31 подключен (выход Y3 блока 11 логики) ко входу реле 22 пуска первичного двигателя В,

Входы элемента ИЛИ 32 подключены к к выходу элемента И 35 и к выходу элемента 40 задержки.

Выход элемента ИЛИ 32 (выход Y4 блока 11 логики) подключен ко входу g реле 23 пуска резервного источника гарантированного питания..

Входы элемента ИЛИ 33 подключены к выходу элемента И 38 и к выходу элемента И 36.

Выход элемента ИЛИ 33 подключен (выход Y2 блока 11 логики) ко входу реле 21 отключения выключателя 2.

Входы элемента ИЛИ 34 подключены. к выходу элемента И 35 и к выходу Эле- g мента задержки 40.

Выход элемента ИЛИ 34 подключен . (выход Y1 блока 11 логики) ко входу реле 20 отключения генераторного автомата 4.

5

0

0

Источник гарантированного питания может находиться в следующ:-пс режимах работы:

Резерв (генераторный автомат 4 выключен, обратимая синхронная машин 5 и первичный двигатель 8 остановлены) ,

Работа (выключатель 2 основного источника 1 питания отключен, генераторный автомат 4 включен-, разобщител ная муфта 7 включена, первичный двигатель 8 работает, вращая обратимую синхронную машину 5, работающую в режиме генератора),

Дежурство I (выключатель 2 осно ного источника 1 пктания включен, генераторный автомат 4 включен, обратимая синхронная машина 5 работает в режиме компенсатора, вращая маховик 6, разобщительная муфта 7 отклю- чена, первичный двигатель 8 остановлен) ;

Дежурство II (выключатель 2 основного источника 1 питания отключен генераторный автомат 4 включен, ре- эервный источник гарантированного питания находится в режиме Работа обратимая синхронная маш1ша 5 работает в режиме компенсатора, вращая маховик 6, разобщительная 7 отколочена, первичньй двигатель 8 остановлен) .

Блок 11 логики обеспечивает автоматическое управление источишсом гарантированного питания по следующему алгоритму.

Автоматическое включение источник гарантированного питания из режима Резерв в режим Работа осуществляется по сигналам реле 15 минимально- го напряжения на шинах источника 3 гарантированного питания (снижение напряжения на шинах источника 3 гарантированного питания).

Автоматическое включение источни- ка гарантированного питания из режима Дежурство I в режим Работа осуществляется по сигналам: реле 15 минимального напряжения на шинах источника 3 гарантированного питан:ия (снижение напряжения на шинах источника 3 гарантированного питания), реле 16 частоты (снижение частоты на шинах источника 3 гарантированного питания), датчика 12 максимально- го напряжения ротора генератора (при перегрузке системы возбуждения), реле 18 направления Мощности (реверс мощности в системе).

Автоматическое включение источника гарантированного питания из режима Дежурство II в -режим Работа осуществляется по сигналам: реле 15 ми- нимального напряжения на шинах источника 3 гарантированного питания). (снижение напряжения на шинах источника 3 гарантированного питания / реле 16 частоты (снижение частоты на шинах источника 3 гарантированного питания), датчика 12 максимального напряжения ротора генератора (при перегрузке системы возбуждения).

Автоматическое отключениё выключа- теля 2 основного источника 1 питания производится по сигналам: реле 15. минимального напряжения на шинах источника 3 гарантированного питания (снижение напряжения на шинах,источника 3 гарантированного питания), реле 16 частоты (снижение частоты на шинах источника 3 гарантированного питания) реле 14 максимального напряжения на шинах источника 3 гарантированного питания и датчика 13 минимального напряжения ротора генератора (одновременное увеличение напряжения на шинах источника 3 гарантированного питания и снижение напряжения возбуждения обратимой синхронной машины 5) .

Автоматическое отключение источника гарантированного питания (отключение генератора автомата 4) при авариях производится по следующим сигналам: .реле 15 минимального напряжения на шинах источника 3 гарантиро- ванного питания и датчика 13 минимального напряжения ротора генератора (одновременное сниз1;ение напряжения на шинах источника 3 гарантированного питания и напряжения возбуждения обратимой синхронной машины 5 - авария системы возбуткдения), реле 14 максимального напряжения на шинах неточника 3 гарантированного питания и датчика 12 максимального напряжения ротора генератора (одновременное увеличение напряжения на шинах источника 3 гарантировайного питания и напряжения возбуждения обратимой синхронной машины 5 - авария системы, возбуждения).

Автоматическое включение резервного источника гарантированного питания одновременно с отключением генератор- ного автомата 4 при авариях источника гарантированного питания.

/13

Устройство для автоматического включения источника гарантированного питания работает следующим образом.

В нормальном режиме работы источника гарантированного питания энерги на шины источника 3 гарантированного питания поступает от основного источника 1 питания. Обратимая синхронная машина 5, потребляя энергию, не- обходимую для поддержания требуемого энергетического уровня инерционного маховика 6, работает в двигательном режиме, вращая маховик 6. Разобщительная муфта 7 отключена и первич- ный двигатель находится в готовности к пуску.

В случае возникновения аномальнот го режима в работе источника гаран

тированного питания или основного ис-2о ного двигателя 8 от реле 10 номинальточника 1 питания устройство работает следующим образом.

При пониженном напряжении или частоты на шинах источника 3 гарантированного питания сигналы реле 15 минимального напряжения и реле 16 частоты поступ ают на входы Х2, Х7 блока 11 логики.

Дальнейшее прохождение сигналов зависит от режима работы источника гарантированного питания.

Если источник гарантированного питания находится в режиме Резерв, то понижение напряжения или частоты на шинах источника 3 питания свидетельствует об исчезновении напряжения основного источника 1 питания. Сигналы о снижении напряжения или частоты через входы Х2, Х7 блока 11-логики подаются на входы .элемента ИЛИ 29 с выхода которого сигнал через элемент задержки 39, обеспечивающий необходимую задержку по времени прохождения сигнала, поступает на вхбд элемента ИЛИ 31, с выхода которого (выход Y3 блока 11 логики) он поступает на вход реле .пуска 22 первичного двигателя 8.

Если источник гарантированного питания находится в режиме Дежурство I, то сигналы о снижении напряжения или частоты на шинах источника 3 гарантированного питания, а также сигналы реле 18 направления мощности и датчика 12 максимального напряжения ротора генератора свидетельствует об исчезновении напряжения основного источника 1 питания и реверсе мощности в системе. Сигналы о снижении нап30

ной частоты враще1Й1я) поступает на -входы элементов ИЛИ 31 и 33. С выхода элемента ИЛИ 31 (выход Y3 блока 11 логики) сигнал поступает на вход ре- 25 ле 22 пуска первичного двигателя В. С выхода элемента ИЛИ 33 (выход Y2 блока 11 логики) сигнал поступает на вход реле 21 отключения выключателя 2 основного источника 1 питания.

Если источник гарантированного питания находился в режиме Дежурство II) (с работающим резервньм .источником гарантированного питания), то порядок прохождения сигналов осгарантированного тается таким же, как и при дежурстве

с основным источником 1 питания (режим Дежурство I).

Одновременное снижение напряжения на шинах источника 3 гарантированного питания и напряжения ротора генератора означает во всех режимах неисправность системы возбуждения мой синхронной машины 5. Сигналы с нижения напряжения ротора генераторе ра и напряжения на шинах источника 3 гарантированного питания с выхода датчика 13 минимального напряжения ротора генератора и с выхода реле 15 минимального напряжения на шинах ис-, точника гарантированного питания через входы Х1 и Х2 блока 11 логики поступают на входы элемента И 35. При наличии сигнала с блок-контактов 28 генераторного автомата 4, поступающего через вход Х9 блока 11 логики на вход элемента И 35, выходной сигнал элемента И 35 поступает на входы элементов ИЛИ 32 и 34. С выхода элемента ИЛИ 32 (выход Y4 блока40

50

55

ряжания или частоты, а также сигнал реверса мощности с выхода реле 18 направления мощности и сигнал с датчика 12 максимального напряжения ротора генератора через входы Х2, Х7, Х5 и Х6 соответственно поступают на входы элемента ИЛИ 30. С выхода элемента ИЛИ 30 сигнал поступает на вхо элемента И 38. На другие два входа элемента И 38 через входы Х4 и Х9 блока 11 логики поступают: сигнал с выхода реле 10 номинальной частоты вращения и сигнал с блок-контактов 28 генераторного автомата 4.

Выходной сигнал элемента И 38 (при наличии сигнала о блок-контактов 28 генераторного автомата и отсутствии сигнала о вращении первич

30

ре

40

ре

50

ре

55

10

11 логики) сигнал поступает на вход реле 23 пуска резервного источника гарантиррванного питания. С выхода элемента ИЛИ 34 (выход Y1 блока 11 логики) сигнал подается на вход реле 20 отключен-ия генераторного автомата 4.

Одновременное увеличение напряжения на шинах источника 3 гарантированного питания и уменьшение напряжения ротора генератора при включенном выключателе 2 основного источника 1 питания свидетельствует об увеличении напряжения основного источника 1 питания . Сигналы уменьшения напряжения ротора генератора и увеличения напряжения на шинах источника 3 гарантированного питания с выхода датчика 13 минимального напряжения ротора 20 генератора и с вькода реле 14 максимального напряжения на шинах источника 3 гарантированного питания через входы Х1 и ХЗ блока 11 логики поступают на входы элемента И 36, При наличии сигнала с блок-контактов 27

выключателя 2, поступающего через вход Х8 блока 11 логики на вход элемента И 36, ВЫХОДНОЙ сигнал элемента И 36 поступает на входы элементов ИЛИ 31 и 33. С выхода элемента ИЖ 31 (выход Y3 блока 11 логики) сигнал поступает на вход пуска первичного двигателя 8, С выхода элемента ИЛИ 33 (выход Y2 блока 11

логики) сигнал поступает на вход реле 21 отключения выключателя 2 основного источника 1 питания.

Одновременное увеличение напряжения на шинах источника 3 гарантированного питания и напряжения ротора генератора в режиме Дежурство I означает неисправность системы возбуждения обратимой синхронной машины.

Сигналы увеличения напряжения ротора генератора и напряжения на шинах источника 3 гарантированного питания с выхода датчика 12 максималы него напряжения ротора генератора и с выхода реле 14 максимального напряжения на шинах источника 3 гарантированного питания через входы Х6 и ХЗ блока 11 логики поступают на входы элемента И 37. На другие входы элемента И 37 через входы Х4, Х8, Х9 блока 11 логики поступают сигналы с выхода реле 10 номинальной частоты йращения первичного двигателя 8J сиг15

25

30

35

40

45

50

55

нал с блок-контактов 27 выключателя 2 основного источника 1 питания и сигнал с блок-контактов 28 генераторного автомата 4.

Выходной сигнал элемента И 37 (при наличии сигналов с блок-контактов 27 и 28 и отсутствии сигнала о вращении первичного двигателя 8 от реле 10 номинальной частоты вращения) пос- тупает на вход элемента 40 задержки, обеспечивающего необходимую задержку по времени прохождения сигнала. С выхода элемента 40 задержки сигнал поступает на входы элементов ИЛИ 32 и 34. С выхода элемента ИЛИ 32 (выход Y4 блока 11 логики) сигнал поступает на вход реле 23 пуска резервного источника гарантированного питания. С выхода элемента ИЛИ 34 (выход Y1 блока 11 логики) сигнал поступает на вход реле 20 отключения генераторного автомата 4,

Таким образом блок 11 логики реализует функции:

Y1 Y4 Х1-Х2-Х9 + (ХЗ-Х4 Х6

X Х8 Х9 + ) ;

Y2 Х4-Х9(Х2 + Х5 + Х6 .+ Х7) + + XI -ХЗ-ХВ-,

Y3 (Х2 + Х7 + Т ) + Х1-ХЗ-Х8 + + Х4 Х9(Х2 + Х5 + Х6 + Х7), где i, - выдержка времени.

Предлагаемое изобретение значительно расширяет область контролиРУемых режимов, позволяет осуществить логический поиск источника анормального режима работы и сформировать команду на его устранение, обеспечивает большую селективность защиты, а

также включение источников гарантированного питания на параллельную работу между собой и основным источником питания, контроль за состоянием источников гарантированного питания и

основного источника питания в. режимах параллельной работы, что, по сравнению с известным устройством, повьша- ет надежность защиты и позволяет ре- щить задачу Повышения общей надежности функционирования системы гарантированного питания по всех режимах работы источников гарантированного питания и основного источника питания.

55

Формула изобретения

Устройство для автоматического включения источника гарантированного

электропитания, состоящее из обратимой синхронной машины с маховиком, подключенной через шины гарантированного питания к основному источнику питания, первичного двигателя, связанного с обратимой синхронной машиной через разобщительную муфту, отключающего электромагнита и размыкающих блок-контактов выключателя основ-i о между положительной шиной источника

ного источника питания, реле направления мощности и реле тока, подключенных к вводу основного источника питания, причем контакты токового ре-.

оперативного питания и обмоткой отключающего электромагнита генераторного автомата, вход реле отключения выключателя основного источника пита

ле включены между положительной шиной 15 ния подключен к выходу Y2 блока лоисточника оператвиного питания и контактами реле направления мощности, которые подключены к отключающему электромагниту включения основного

источника питания, датчика максималь-20 ромагнита выключателя основного источника питания, датчик частоты вращения первичного двигателя соединен с входом реле номинальной частоты вращения первичного двигателя, выход

25 которого подключен к входу Х4 блока логики, при этом выходы реле направления мощности, датчика максимального напряжения ротора генератора и реле частоты подсоединены соответствен30 но к входам Х5, Хб.и Х7 блока логики, причем выходы Y3 и Y4 блока логики подсоединены к входам реле пуска первичного двигателя и источника гарантированного питания, замыканщие блок35 контакты выключателя основного ис- точника питания и генераторного автомата включены между положительной шиной источника оперативного питания и входайи Х8 и Х9 блока логики, при

ного напряжения ротора генератора, подключенного параллельно системе возбуждения обратимой синхронной машины, выходной элемент которого включен между контактами токового реле и реле направления мощности, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы системы гарантированного пигания и качества напряжения на шинах гарантированного питания, введены датчик минимального напряжения ротора генератора, реле минимального и максимального напряжения на шинах гарантированного питания, реле отключения генераторного автомата, реле отключения выключателя основного источника питания, датчик : частоты вращения первичного двигателя, реле номинальной частоты вращения первичного двигателя, блок логи- 40 этом блок логики реализует функции

ки, замь1кающие блок-контакты выключателя основного источника питания и генераторного автомата, причем датчик, минимального напряжения ротора генератора подключен параллельно ротору обратимой синхронной машины, а его выход - к входу XI блока логики.

реле. минимального и максимального напряжения подключены к шинам гаран - тированного питания, а выходы - соответственно к входам Х2 и ХЗ блока логики, вход реле отключения генераторного автомата подключен к выходу Y1 блока логики, а замыкающие контакты реле включены последовательно

оперативного питания и обмоткой отключающего электромагнита генераторного автомата, вход реле отключения выключателя основного источника питагики, а его замыкающие контакты включены последовательно положительной шиной источника оперативного питания и обмоткой отключающего элект

Y4 Х1-Х2-Х9 + (ХЗ-Х4-Х6

Х8-Х9 ); Х4-Х9(Х2 + Х5 + Х6 + Х7) +

+ Х1-ХЗ-Х8;

(Х2 + Х7 + тг) + XI -ХЗ -ХЗ +

+ Х4 Х9)(Х2 + Х5 -I- Х6 + Х7), вьздержка времени.

Фаг. 2

Редактор Н.Егорова

Составитель Г,Дамская

Техред М.Ходанич Корректор В.Бутяга

Заказ 3494/54 Тираж 617Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

WIIV«« IIbl Vi «PK «..- ..«Н -.... ..«. i«. «««.«... ..« .WW.1W П «Wl -- У

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,4

Изобретение относится к системам гарантированного электропитания (ГЭ) ответственных потребителей. Цель - по- вьшение надежности работы устройства ГЭ и качества напряжения на шинах ГЭ. В нормальном режиме работы источника энергия на шины ГЭ 3 поступает от основного источника питания (ОИП) 1. Обратимая синхронная машина (ОСМ) 5 работает в двигательном режиме. Разобщительная муфта 7 отключена и первичный двигатель отключен. При пони. женин напряжения или частоты сигналы реле минимального напряжения 15 и реле частоты 16 поступают на входы блока логики 11. В режиме Резерв сигналы о снижении напряжения или частоты подаются на входы элемента ИЛИ 29 и через элемент задержки 39 поступают на реле пуска 22 первичного двигателя 8. В режиме Дежурство сигналы о снижении напряжения или частоты реверса мощности 18 и сигнал с датчика максимального напряжения 12 генератора через входы Х, X.J, Xj и Х блока логики и элемент ИЛИ 30 поступает на вход элемента И 38. На другие входы И. 38 посту-пает сигнал с выхода реле номинальной час- тоты вращения 10 и блок контактов 38 генераторного автомата 4. Выходной сигнал элемента И 38 через элемент ИЛИ 31 поступает на реле пуска 22 первичного двигателя 8. В других режимах порядок прохождения сигналов остается таким же. Одновременное снижение напряжения на шинах.ГЭ 3 и напряжения ротора генератора означаt (2 б OQ bO 00 00 00 1чЭ S w fut.1