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

Изобретение относится к электротехнике, в частности к схемам электроснабжения промышленных предприятий, и может быть использовано в устройствах автоматического включения резервного питания потребителей, имеющих синхронные электродвигатели, не допускающие перерывов в электроснабжении и нарушения динамической устойчивости.

Цель изобретения - обеспечение динамической устойчивости синхронных двигателей за счет повышения точности синхронного включения, обеспечение синхронного включения тихоходных двигателей, исключение возможности включения резервного источника на короткое замыкание, а также

обеспечение работоспособно.сти устрой-20 ленные на отходящих линиях и на ввог

ства при потере питания от любого из источников питания .

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства автоматического вкттчения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой; на фиг. 2 - график, поясняющий работу устройства.

Устройство содержит секции шин 1 и 2 потребителей, запитанные от разных источников через вводные выключатели 3 и 4, секционные выключатели 5 и 6, один из которых является быстродействующим и после включения второго секционного выключателя отключается, отходящие линии 7, 8, фа- зочувствительный орган 9 с двумя выходами 9, фиксирующий потерю питания от основного источника, первый 10 и второй 11 трансформаторы напряжения, установленные на каждой секции шин, блок 12 управления вводными выключателями, блок 13 управления секционными выключателями, реле 14 и 15. направления мощности, установленные на каждом вводе, первый 16 и второй 17 блоки запрета на ввод резервного iпитания, блок 18 синхронного включений, преобразователь 19 импульсов, запоминающий блок 20, измерительный блок 21, блоки 22-27 распознавания короткого замыкания, установленные на каждой отходящей линии и на каждо вводе, регулируемьй элемент 28 задержки, элемент 29 задержки. Трансформаторы 30 и 31 тока, к которым подключены токовые входы реле 14 и 15, установлены на питающих линиях.

Нагрузкой линии 7 и 8 являются синхронные и асинхронные двигатели 32. Фазочувствительный орган 9 реагирует на величину сдвига по фазе между напряжениями сети и ЭДС выбегающих электродвигателей больше допустимого, при превьщгении которого на одном из его выходов появляется сигнал. Преобразователь 19 импульсов предназначен, для обеспечения помехоустойчивости устройства, он.не реагирует на одиночные импульсы, и только при поступлении на его вход второго импульса из серии импульсов, имеющих определенный период следования, на выходе преобразователя появляется сигнал. Блоки распознавания короткого замыкания (к.з.) 22-21 установ5

0

дах, настраиваются на величину тока к.з. той линии, где они установлены .

Блоки 16 и 17 запрета на ввод резервного питания определяют место возникновения к.з.

При возникновении к.з. на любом из отходящих фидеров на выходе блока 16 или 17 появляется сигнал запрета на ввод резервного питания, который снимается после отключения- соответствующим выключателем отходящей линии с к.з. на ней; это обеспечивается вторым элементом задержки, величина

5 которой выбирается несколько большей, чем время, необходимое для отключения к.з.

При возникновении к.з. на секции шин на выходе блока 16 или 17 появля0 ется сигнал запрета на ввод резервного питания с задержкой, позволяющей подать команду на отключение вводного -выключателя и осуществить запрет на включение секционного выключателя;

5 это обеспечивается первым элементом задержки, величина которой выбирается несколько большей, чем сумма времени отключения вводного выключателя и интервала времени от момента воз0 никновения к.з. до появления сигнала на выходе преобразователя импульсов.

При возникновении к.з. на питающей линии на выходе реле направления мощности появляется сигнал, осуществляю5 щий блокировку, и на выходе .блока 16 или 17 сигнал запрета на ввод резервного питания не появляется.

Устройство автоматического включения резервного питания потребителей

с двигательной нагрузкой работает следующим образом.

Перед вводом устройства в работу снимают характеристики групповых выбегов электродвигателей, подключенны к секции, путем отключения вводного выключателя для наибольшей скорости торможения двигателей и для наименьшей скорости торможения двигателей (фиг. 2), определяют по ним значения углов расхождения по фазе cf ..

мам

и

к

в определенный момент времени

п

выбираемый из соотношения

t,

+t

от KX.efr

где t - время от момента исчезновения питания до момента появления сигнала на выходе преобразователя 19 импульсов; откА В8 время отклонения вводного

выключателя.

По характеристикам выбега определяют времена t ниц в момент достижения углами / значения 360 ° соответственно для наибольшей и наименьшей скоростей торможения двигателей. Затем рассчитывают коэффициент К, характеризующий скорость торможения выбегающих двигателей

г t макс

(/- с

макс мин

Ctg о/

И рассчитывают выдержку времени Лt перед подачей команды на включение секционного выключателя от момента времени t для наибольшей скорости торможения двигателей.

де t

Вкл. ев t „

МЯКС

8КА. С6

-t

Р

время включения секционного выключателя; время измерения величины 45 (f в измерительном блоке 21 (не превьшхает 10 мс).

55

Полученнь е значения К, и 4t помещают в запоминающий блок 20.

Операции, связанные с получением характеристик групповых выбегов двигателей для наибольшей и наименьшей скоростей торможения и вычислением значений К, сС. и (jt, производят перед вводом устройства в работу. Наибольшую и наименьшую ско.рости торможения двигателей выбирают из реально существуюлщх для данной сек

х

3616764

ции шин по условиям загрузки, состава двигателей и режима их работы.

При потере питания от основного источника в момент времени t (в случае ошибочного отключения питающей линии в голове или возникновения на ней к.з.) на запитанной от него секции шин действует ЭДС выбегающих синхронных и асинхронных электродвигателей. Фазочувствительный орган 9

о

каждые 10 мс производит сравнение по фазе между контролируемыми напряжениями и при превьшении углом сдвига по фазе заданного значения, которое выбирается минимально возможным, на- 5-10°,

10

15

пример,

на его выходе появля20

25

30

35

АО

45

ется серия импульсов, период следования которых 10 мс. С приходом вто- jioro импульса этой серии, на выходе преобразователя 19 импульсов в момент времени t появляется сигнал, который при отсутствии импульсов с выхода блоков 16 и 17 запрета на ввод резервного питания подает команд5 на отключение вводного выключателя потерявшей питание секции шин. Величина t не превьш1ает 20 мс.

Через время t, gg вводной выключатель отключается.

После отключения вводного выключателя блоком 18 синхронного включения производится определение момента подачи команды на включение секционного выключателя следующим образом.

Сигнал с выхода преобразователя 19 импульсов поступает в блок 29 задержки. По достижении времени t , (t у- t + +t р gg) вьщается сигнал в измерительный блок 21, в котором производится измерение величины угла cf расхождения по фазе между напряжениями сети и ЭДС выбегающих электродвигателей, причем на измерение затрачивается время t р.

По сигналам с блока задержки в запоминающий блок 20 и измерительный блок 21 с выходов блоков 20 и 21 на входы блока 18 синхронного включения поступают значения и 4t. Блок 18 синхронного включения производит расчет вьщержки времени 4t ц перед подачей команды на включение секционного выключателя от момента времени

tu+tp:

4t

r(° MC,.

Полученная в результате расчета величина выдержки времени &t обеспечивается регулируемым элементом 28 задержки. Сигнал с выхода регулируемого элемента 28 задержки при отсутствии импульсов с выхода устройст 16 и 17 запрета на ввод резервного питания подает команду на включение секционных выключателей 5 и 6

При вычислении ( ,кс «) учитывается знак. т.е. если of „ 7

ч 1

маи ;

т.е. торможение двигателей происходит быстрее, чем это было при снятии характеристики выбега, полученная разность имеет зйак минус и выдержка времени 4t( уменьшается. Включение секционного выключателя происходит в момент времени t, , когда . Если же (, f..

угол о jou . йсли же о и v ако Т.е. торможение двигателей происходит медленнее, чем это было при снятии характеристики выбега, выдержка времени it увеличивается. Включение секционного выключателя происхо-

М2

когда угол

дит в момент времени t равен 360 .

Время, затрачиваемое блоком 18 синхронного включения на вычисление значения 4tj, не гфевьшает 1 мс, поэтому при расчете величины йt оно не учитывается.

Формула изобретения

1. Устройство автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой, содержащее секции шин потребителей, предназначенные для подключения к разным источникам через вводные выключатели, секционные выключатели, отходящие линии с подключенными к ним синхронными и асинхронными двигателями, фазочувствительный орган с двумя выходами, фиксирующий потерю питания от основного источника трансформаторы напряжения, установленные на каждой секции шин, блоки управления выключ;ателями, два реле направления мощности, каждое из которых подключено к трансформатору тока, установленному на вводе, и к трансформатору .напряжения, блоки за прета на .ввод резервного питания, блок синхронного включения, отличающееся тем, что, с целью обеспечения динамической устойчивости синхронных электродвигателей

за счет повышения точности синхронного включения, обеспечения синхронного включения тихоходных электродвигателей исключения возможности включения резервного источника на короткое замыкание, а также обеспечения работоспособности устройства при потере питания от любого из источников, в него дополнительно введены преобразователь импульсов, запоминающий

блок, измерительньш блок, блоки распознавания короткого замыкания, установленные на каждой отходящей линии и на каждом вводе, регулируемый

элемент задержки, элемент задержки, причем первые и вторые входы измерительного блока и фазочувствительного органа соединены между собой и подключены соответственно к выходам первого и второго

трансформаторов напряжения, а пер- вый и второй выходы фазочувствительного органа подключены соответственно к первому и второму входам преобразователя импульсов, первый и BTOT рой выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления вводными выключателями, а также с первым и вторым входами элемента задержки, первый и

второй выходы которого соединены со- ртветственно с управляющим входом измерительного блока и входом запоми- наннцего блока, а их выходы подключены к первому и второму входам блока синхронного включения, выход которого через регулируемый элемент задержки соединен с первым входом блока управления секционными выключателями, второй и третий вxoдьi которого соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока управления вводньми выключателями и с выходами первого и второго блоков запрета на ввод резервного питания, установленных на каждой секции шин, причем первые, вторые и третьи входы каждого из них подключены соответственно к выходам блоков распознавания короткого замыкания, установленных на отходящих линиях, к вьпсоду блока распознавания короткого замыкания, установленного на вводе, и к выходу реле направления мощности, причем блок синхронного включения реализует функ- цию

(« v-.,

/

где jt - выдержка времени перед подачей команды на включение секционного выключателя; мсхкс угол расхождения на момент к1змерения для максимально нагруженной секции; с/ - угол расхождения по фазе между напряжением сети и ЭДС выбегающих электродвигателей на момент измерени К - коэффициент, характеризующий скорость торможения выбегающих двигателей; At - вьщержка времени перед подачей команды на включение секционного выключателя от момента времени измерения для максимально нагруженно секции,.

величина уставки фазочувствительного органа выбирается минимально допустимой по условию обеспечения помехоустойчивости, а измерение величин с/ мйк и с/ ,, производится в одно и то же вре

. после

отключения вводного выклюмячателя.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок запрета на ввод резервного питания содержит первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы задержки, элемент И, инвертор ц триггер, выход которого подключен к выходу блока запрета на ввод резервного питания, а вход соединен с выходом элемента И, первый вход которого через инвертор подключен к третьему входу блока запрета на ввод резервного питания, второй вход блока запрета на ввод ре

0. с 5

0

5

0

5

зервного питания через первый элемент задержки подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом второго элемента задержки и с выходом второго элемента ИЛИ, входы которого подключен) к первьт входам блока запрета на ввод резервного питания, выход первого элемента ИЛИ соединен вторьм входом элемента И, а выход второго элемента задержки соединен с R-входом триггера.

3. Устройство по П.1, о т л и - тем, что блок упч а ю щ е е с я

равления вводными выключателями содержит первый и второй элементы И, первые входы которых подключены соответственно к первому и второму-входзл блока управления вводными выютючате- лями, вторые входы элементов И соединены между собой и подключены к третьему входу блока управления вводными выключателями, четвертый вход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены соответственно к первому и второму выходам блока управления вводными выключателями.

4. Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок управления секционными выключателями содержит элемент И, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока управления секционными выключателями, а выход подключен к выходу блока з правления секционными выключателями.

iJ

30

П26 Й70 5

. . n

7 17 IV

f

J2

32

27

9

. n

IV

f

5 AS г

32

32

Изобретение относится к электротехнике, в частности к схемам электроснабжения промышленных -предприятий, и может быть использовано в устройствах автоматического включения резервного питания потребителей,имеющих синхронные электродв.игатели, не допускающие перерывов в электроснабжении и нарушения динамической устойчивости. Цель - обеспечение динамической устойчивости синхронных двигателей за счет повьппения точности синхронного включения, обеспечение синхронного включения тихоходных двигателей, исключение возможности включения резервного источника на к.з., а также обеспечение работоспособности устройства при потере питания от любого источника питания. При возникнове-: НИИ к.з. на любом из отходящих фидеров на выходе блока запрета появляется сигнал запрета на ввод резервного питания, который снимается после отключения соответствующим выключателем отходящей линии с к.з. на ней. При возникновении к.з. на питающей линии на выходе реле направления мощности появляется сигнал, осуществляющий блокировку, и на выходе блока запрета сигнал запрета на ввод резервного питания не появляется. Перед вводом устройства в работу производят операции, связанные с получением характеристик групповых выбегов двигателей для наибольшей и наименьшей скоростей торможения и вычислением значений угла расхождения по фазе, и выдержку времени. 3 з.п. ф-лы, 2 ил. « СО О) У 05

IB

19

16

17

72

29

28

13

9иг. 1

макс

мин

t Matte tnu/f

(pus. г