Система бесперебойного электроснабжения Советский патент 1987 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к электроэнергетике,, а именно к устройствам для обеспечения бесперебойного энергоснабжения токоприемников ответственных потребителей переменного тока, имеющих непрерывную технологию про - изводства.

Цель изобретения - повышение экономичности и надежности электроснабжения .

На чертеже приведена система бесперебойного электроснабжения.

Система бесперебойного электроснабжения токоприемников ответственных потребителей от сети переменного тока состоит из электросети 1, коммутационного аппарата 2, статического выключателя 35 сборных шин 4 с подключенными к ним токоприемниками 5 ответственных потребителей и буферной установки в виде асинхрони- зированной синхронной машины (АСМ) 6 с независимой системой 7 возбуждения и инерционным маховиком 8 на валу, системы 9 автоматического регу- лирования и управления.

Независимая система возбуждения содержит расположенный на валу ротора АМС.6 вспомогательный генератор 10, питающий силовую часть тиристор- ного преобразователя I1 частоты, включенного в роторную цепь АСМ 6.

Система 9 автоматического регули рования и управления содержит преоб-- разующе-командньш блок 12, имеющий четыре входыных канала регулирования и выходные каналы управления преобразователем 11 частоты, количество которых определяется числом фаз обмоток ротора АСМ, выполненный по принципу регулятора преобразователя частоты., позволяющий выполнить функции управления и регулирования АСМ в соответствии с заданными величинами; регулятор 13 скольжения, первый вход которого подключен к задатчику 14 частоты, второй вход подключен к датчику вращения вала ротора 15, третий вход присоединен к задатчину 16 скольжения, а выход через переключающий элемент 17 подключен к первому каналу регулирования преобразую- ще-командного блока 12, построенный согласно блок-схеме регулятора скорости вращения вала электродвигателя, регулятор 18 реактивной мощности, на первый вход которого подключен датчик 19 напряжения, на второй - датчик 20 тока, на третий - задатчик 21 реактивной мощности, а выход через переключающий элемент 22 подключен к второму кангшу регулирования преоб- разующе-командного блока 12, сравнивающий заданную и фактическую величину реактивной мощности; регулятор 23 напряжения, к первому входу которого

присоеди 1ен задатчкк 24 величины напряжения, к второму - датчик 19 напряжения, а выход Через переключающий элемент 25 подключен к треть- ему каналу регулирования блока 12,

производяп ий сравнение заданной и фактической величины напряжения; регулятор 26 частоты., к первому входу которого присоединен задатчик 14 частоты, к второму входу - датчик 27

частоты тока, к третьему входу подключен датчик угловой скорости вращения вала ротора 15, а выход через переключающий элемр.нт 28 присоединен к четвертому каналу регулирования

преобразующе-командного блока 12, построенный по блок-схеме регулятора углов.ой скорости вращения вала ротора электрической машины; блок 29 контроля параметров напряжения

сети с подключенными к первому входу датчиком 27 частоты, к второму входу - датчиком 19 напряжения, к третьему входу - задатчиком 24 напряжения, к четвертому входу - задатчиком 14 частоты, к пятому входу - датчиком 30 частоты, -к шестому входу - датчиком 31 напряжения, а к первому выходу присоединены управляющий вход переключающего элемента

25,28, к второму выходу - управляющий вход, переключающего элемента 1 7 , 22: к третьему выходу - управляющий вход статического выключателя 3,по- строенньй по блок-схемам устройств

.автоматического повторного включения линии с двухсторонним питанием и ожиданием синхронизма и точной автоматической синхронизации, обеспечивающий выполнение логических

операций сравнения заданных параметров сети с фактическими, контроль за совпадением фаз напряжения при синхронизации АСМ 6 с электросетью 1 и реализации выполнения команды на

включение-отключение статического выключателя и переключающих элементов и контроль за совпадением фаз напряжений.при синхронизации АСМ 6 с электросетью 1.

Система бесперобонного тока работает следующим образом.

В нормальном режиме электроснабжение токоприемников 5 ответственных потребителей осуществляется от электросети 1 через коммутационный аппарат 2, статический выключатель 3, сборные шины 4, АСМ 6, статорные обмотки которой подключены к сборным шинам 4, роторные обмотки получают питание через преобразователь 11 частоты от вспомогательного генератора 10, работает в режиме асинхронного компенсатора, а маховиком 8 запасается кинетическая энергия.

В этом режиме управления АСМ 6 осуществляется по заданной величине скольжения вала ротора и реактивной мощности статора.

Поддержание заданного скольжения вала ротора обеспечивается регулятором 13 скольжения, на первый вход которого поступает сигнал с задатчика 14 частоты, на второй вход - с датчика угловой скорости вращения вала ротора 15 сигнал, соответствующий фактической угловой скорости вращения ротора, а на третий вход - с задатчика скольжения 16 сигнал, соответствующий заданной величине скольжения.

Регулятор 13 скольжения определяет фактическую величину и знак скольжения, сравнивает его с заданной величиной, если величина и знак фактического скольжения отличается от заданного, то выполняет корректировку и формирует на выходе сигнал регулирования, который через открытый переключающий элемент 17 поступает на первый канал регулирования преоб- разующе-командного блока 12.

Регулирование величины реактивной мощности статора АСМ 6, выдаваемой в электросеть 1, осуществляется регулятором 18 реактивной мощности.

На первый вход регулятора 18 реактивной мощности с датчика 19 напряжения поступает сигнал, соответствующий, фактической величине напряжения на шинах 4, на второй вход с датчика 20 тока поступает сигнал, соответствующий фактической величине тока статора АСМ 6, на третий вход с задатчика 21 реактивной мощности поступает сигнал, соответствующий заданной величине реактивной мощности.

8

Регулятор 8 реактивной мощности определяет фактическую величину ре - активной мощности статора АСМ 6,

сравнивает ее с заданной величиной реактивной мощности, если величина фактической реактивной мощности отличается от заданной, то выполняет корретировку и формирует на выходе

сигнал регулирования, который через открытьй переключающий элемент 22 поступает на второй канал регулирования преобразующе-командного бло- кя 12.

Преобразующе-командный блок 12 преобразует поступающие на первый и второй каналы регулирования сигналы с регулятора 13 скольжения и регулятора 18 реактивной мощности в

сигналы частоты скольжения вала ротора, формирует на выходе такой сигнал управления преобразователем 11 частоты, который определяет частоту, амплитуду, фазу напряжений на его

выходе, а следовательно, и токов ротора.

Это позволяет создать обмотками ротора вращающееся относительно его в нужном направлении круговое

поле с требуемой по режиму работы амплитудой, частотой и фазой, обеспечивающих заданное скольжения вала ротора и величину реактивной мощности статора АСМ 6, выдаваемую в

электросеть 1.

Одновременно блок 29 контроля па- . раметров сети постоянно. сравнивает поступающий на шестой вход с датчика 31 напряжения сигнал, соответствующий факт гческому значению величины напряжения электросети 1, с сигналом, поступающим на третий вход с задатчика 24 напряжения, и поступающий на пятый вход с датчика 30 частоты сигнал, соответствующий фактическому значению величины частоты напряжения электросети 1, с сигналом, поступающим на четвертый вход с задатчика 14 частоты.

При несоответствии сигналов со

стороны электросети 1 сигналом задатчика 14 частоты и задатчика 24 напряжения или при полном прекращении питания со стороны электросети 1

блок 29 контроля параметров сети формирует сигнал на первом выходе на открытие перек.1тючающих элементов 17 и 22, а на третьем выходе на отключение статичес; ого выключателя 3.

5

При воздействии сигнала закрывается переключающий элемент 17, в результате прекращается подача сигна- . ла регулирования на первьп канал ре- гулирования преобразующе-командного блока 12 с регулятора 13 скольже- кия, и закрывается переключающий элемент 22, прекращающий подачу сигнала регулирования на второй кан;1л регулирования преобразующе-командного блока 12 с регулятора 18 реактивной мощности.

Одновременно открывается переключающий элемент 25, через который на третий канал регулирования преобразующе-командного блока 12 поступает сигнал регулирования с регулятора 23 напряжения, и открывается переключающий элемент 28, обеспечивающий подачу сигнала регулирования на четвертый канал регулирований преобразующе-командного блока 12 с регулятора 26 частоты.

При этом под воздействием сигнала управления, формируемого на третьем выходе блоком 29 контроля параметров сети,отключается статический выклю- чате. уь 3 и отделяет от электросети 1 сборные щины 4 с присоединенными к ним токоприемниками 5 ответственных потребителей и последние получают питание от АСМ 6, переведенной в режим генератора и использующей запасенную кинетическую энергию инерционного маховика 8.

В этом автоматном режиме управение АСМ 6 осуществляется по заданной величине напряжения и частоты его на шинах 4.

Поддержание заданной величины напряжения на шинах 4 обеспечивается регулятором 23 напряжения, на первый вход которого поступает с за- датчика 24 напряжения сигнал, соответствующий заданной величине напряжения, на второй вход поступает с датчика 19 напряжения сигнал, соответствующий фактической величине напряжения на шинах 4.

Регулятор 23 напряжения сравнивает актическую велргчину напряжения с аданной величиной, если она отлича- TCjf от заданной, то выполняет кор- ектировку и формирует на выходе игнал регулирования, который через ткрытый переключающий элемент 25 оступает на третий канал регулирова ия преобразующе-командного блока 12.

25

34268

Регулирование величины частоты напряжения статор; осуществляется регулятором 26 частоты, на первый g вход которого с задатчика 14 частоты поступает сиг-нал, соответствующий заданной величине частоты, на второй вход поступает с датчика 27 частоты сигнал, соответствующий факти10 ческому значению частоты напряжения на шинах 4, на третий вход поступает с датчика угловой скорости вращения - Bajta ротора 15 , соответствующий фактическому значению угловой

15 скорости вращения вала ротора.

Регулятор 26 частоты формирует на выходе такой сигн;1л управления, чтобы его величина была пропорциональна разности сигналов фактической

20 угловой скорости вращения вала ротора и заданной величине частоты, при этом постоянно сравнивает соответствие фактического значения частоты на шинах 4 с заданным, при необходимости кооректирует выходной сигнал, который через открытый переключающий элемент 28 поступает на четвертый канал регулирования преобразующе-командного блока 12.

30 Преобразующе-командный блок 12 преобразует поступающие на третий и четвертый каналы регулирования сигналы с регулятора 23 напряжения и регулятора 26 частоты в сигналы час35 тоты скольжения вала ротора и формирует на выходе такой сигнал управ- ления преобразователем 11 частоты, который определяет частоту, амплитуду напряжения и тока на выходе преоб40 разователя 11 частоты, подключенного к роторным обмоткам АСМ 6.

Это позволяет создать обмотками ротора вращающееся относительно его . в нужном направле ши круговое поле с

45 требуемой по режиму работы амплитудой, частотой и фазой, обеспечивающих заданное значение напряжения и частоты на шинах 4. Благодаря особенности присущей АСМ заданное постоян50 ство частоты тока статора обеспечивается независимо от угловой скорости вращения вала ротора путем соответствующего изменения частоты тока возбуждения ротора.

55 Таким образом, обеспечивается электроснабжение - окоприемников 5 ответственных потребителей электроэнергией требуемого качества от АСМ 6, работающ.ей в генераторном режиме.

Восстановление напряжения со стороны электросети 1 фиксирует блок 29 контроля параметров сети, который постоянно сравнивает поступающий на шестой вход с датчика 31 напряжения сигнал,, соответствующий фактическому значению напряжения электросети 1, с сигналом, поступающим на третий вход с задатчика 24 напряжения и поступающий на второй вход с датчика 19 напряжения сигнал, соответствующий фактическому значению напряжения сети на шинах 4, а поступающий на пятый вход с датчика 30

частоты сигнал, соответствующий фактическому значению величины частоты напряжения электросети 1, сравнивает с сигналом,поступающим на четвертый вход с задатчика 14 частоты, и поступающим на первый вход с -датчика 27 частоты сигналом, соответствующим фактическому значению величины частоты напряжения сети на шинах 4.

При соответствии всех велич 1н и вьтолнении условий синхронизации, позволяющих включить на -параллельную работу с электросетью АСМ 6, блок 29 контроля параметров сети отменяет на третьем выходе сигнал на отключение статр1ческого выключателя 3, на первом выходе сигнал на включение переключающих элементов 25 и 28, на втором выходе сигнал на отключение переключающих элементов 17 и 22,

При отмене блоком 29 контроля параметров сети на третьем выходе сигнала включается статический выключатель 3 и соединяет с электросетью 1 сборные шины 4,

Одновременно закрывается переключающий элемент 25, в результате прекращается подача сигнала регулирования на третий канал регулирования преоб- разующе-командного блока 12 с регулятора 23 напряжения, закрывается переключающий элемент 28, прекращающий подачу сигнала регулирования на четвертый канал регулирования преобра- зующе-командного блока 12 с регулятора 26 частоты. Прекращение поступления сигналов на третий и четвертый канал .регулирования преобразующе- командного блока 12 служит для него командой перевода управления АСМ 6 из режима асинхронного генератора в режим асинхронного компенсатора.

Также открывается переключающий элемент 17, через который на первый

5

0

5

канал регулирования прео.бразующе- командного блока 12 поступает сигнал регулирования с регулятора 1-3 скольжения и открывается переключающий элемент 22, обеспечивающий подачу сигнала регулирования на второй канал регулирования преобразующе -ко- мандного блока 12 с регулятора 18 мощности.

Таким образом, система бесперебойного электроснабжения токоприемников ответственных потребителей от сети переменного тока работает в исходном режиме. Электроснабжение токоприемников 5 ответственных потребителей . вновь осуществляется от электросети 1 через коммутационный аппарат 2, статический выключатель 3, сборные шины 4 с присоединенной к ним АСМ 6, работающей в режиме асинхронного компенсатора и выдающей в электросеть 1 заданную величину реактивной мощности.

Ф

ормула изобретения

Система бесперебойного электроснабжения , содержащая шины потребителей, соединенные с сетью переменного

0 тока через статический выключатель, к которым присоединена буферная установка в виде синхронной машины с независимым возбуждением и маховиком на валу, снабженной системой ав5 томатического управления и регулирования , отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и надежности электроснабжения, в буферной установке применена асинхрони0 зированная синхронная машина, в систему автоматического управления которой введены преобразующе-команд- ный блок системы возбуждения, включенные параллельно регулятор реак5 тивной мощности и регулятор величины напряжения с задатчиком величины напряжения, регулятор скольжения угловой скорости вращения вала ротора, параллельно которому включен регуляQ тор частоты напряжения статора с задатчиком частоты, а также переключающие элементы и блок контроля параметров напряжения сети, к входам которого подключены соответственно

5 -выходы датчика частоты тока, датчика напряжения шин потребителей, задатчика величины напряжения, задатчика частоты,, датчика частоты и дат- чика напряжения сети, первый выход

подключен к управляющему входу третьего переключаю1цего элемента, вторрй выход к управляю1ё1ему входу второго переключающего элемента, третий выход - к цепи управления статического выключателя, выход регулятора скольжения через первый переключающий элемент подключен к первому каналу регулирования преобразующе-командно- то блока, выход регулятора реактивной мощности через второй переклю

чающий элемент подк;тючен к второму каналу регулирования преобразующе- командного блока, выход регулятора напряжения через третий переключаю- п;ий элемент подключен к третьему каналу регулирования преобразующе- командного блока, выход регулятора частоты через четвертый переключающий элемент подключен к четвертому каналу регулирования преобразующе- командного блока.

Изобретение относится к электроэнергетике,, а именно к устройствам для обеспечения бесперебойного электроснабжения токоприемников ответственных потребителей переменного тока, имеющих непрерывную технологию производства. Цель - повьшение экономичности и надежности электроснабжения, В системе бесперебойного электроснабжения токоприемников ответственных потребителей от сети переменного тока, содержащей статический выключатель, шины токоприемников ответственных потребителей, буферную установку в виде электрической машины с независимым возбуждением и маховиком на лу, систему автоматического управления и регулирования, в качестве электрической машины в буферной установке применяется асинхронизирован- ная синхронная машина, в систему ав-с томатического управления которой параллельно регулятору реактивной мощности статора дополнительно включен регулятор величины напряжения статора, параллельно регулятору угловой скорости вращения вала ротора дополнительно включен регулятор частоты сети тока статора, а на выводах их установлены переключающие элементы для перевода с одного регулятора на другой. о (Л WJ со

ZS

Составитель Г,Дамская Редактор Т.Лазоренко Техред Л.Сердюкова Корректор А.Тяско

Заказ 3973/52 Тираж 617Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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