Автоматический переключатель сети переменного тока Советский патент 1988 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам, обеспечивающим переключение ответственных потребителей электроэнергетических систем (ЭЭС) с основной сети на резервную при отклонении напряжения от зацанных значений, и может быть использовано в автономных ЭЭС, например, судовых.

Цель изобретения - повьппение на- надежности.

На чертеже изображена функциональная схема автоматического переключателя сети переменного тока.

Устройство состоит из шести однофазных трансформаторов 1-6, подключенных соответственно к основной и резервной сетям. Выходы трансформаторов 1-6 соединены с входами шести соответствунщих двухполупериодных выпрямителей 7-12. Выходы выпрямителей 7-9 связаны с входами двухуровневых кo mapaтopoв 13-18 напряжения основной сети. Выходы выпрямителей 10- 12 соединены с входами соответствующей группы двухуровневых компараторов 19-21 напряжения резервной сети. Выходы последних связаны с трехвхо- довой схемой И 22. Первая 23 и вторая 2А трехвходовые схемы ИЛИ соединены с выходами двухуровневых компараторов 13, 15, 17 и 14, 16, 18 напряжения соответственно. Выходы схем 23 и 24 связаны через реле 25 и

26времени с одним из входов первой

27и второй 28 схем И, вторые входы которых подключены через второе реле 29 времени к выходу трехвходовой схемы И 22. Выходы первой схемы И 27 и второй схемы И 28 подключены к входам третьей схемы ИЛИ 30. Выход последней связан с одним из входов исполнительного реле 31, другой вход которого соединен через первое реле 32 времени и инвертор 33 с выходом первой трехвходовой схемы ИЛИ 23. Реле 25, 26, 29 и 32 времени имеют регулируемые уставки времени.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемое напряжение основной и резервной сетей поступает на входы однофазных трансформаторов 1- 3 и 4-6 напряжения, выходные напряжения которых поступают на выпрямители 7-9 и 10-12. Вьтрямители 7-12 снабжены фильтра чи низкой частоты, обеспечивающими сглаживание пульсирующего напряжения. Сглаженное напряжение от выпрямителей 7-12 поступает на входы двухуровневых компараторов

с напряжения основной 13-18 и резервной 19-21 сетей.

В нормальном режиме работы устройства имполнительное реле 31 обеспечивает через переключающий контактор

0 подключение потребителей к основной сети (приоритет основной сети). При этом напряжение в основной сети находится в допустимых пределах, а на выходах двухуровневых комператоров

5 13-18 напряжения присутствует сигнал, соответствукнций О. Такой же сигнал имеется и на входах трехвходовых схем ИЛИ 23 и 24. Реле 25 и 26 времени при этом не запускаются, а реле

0 32 времени запускается сигналом логической 1 от инвертора 33.

На входе схем И 27 и 28 и на их выходах также имеется сигнал, соответствующий , следовательно, на

5 первый вход исполнительного реле 31. через третью схему ИЛИ 30 управляющий сигнал не поступает. На второй вход исполнительного реле 31 поступает сигнал 1 от первого реле 32

0 времени после заданн ой вьщержки времени, подтверждающий подключение потребителей к основной сети или изменяющий состояние переключающего контактора, обеспечивая перевод потребителей с резервной сети на основную, если последние по условиям работы в ЭЭС были подключены на резервную сеть.

При медленных изменениях режима

- |ЭЭС устройство работает следующим образом.

При отклонении напряжения в основной сети (либо в одной из фаз, либо в трех фазах) срабатывают двухуровневые компараторы 13, 15, 17 напряжения и сигнал 1 с их выходов, пройдя через трехвходовую схему ИЛИ 23, запускает реле 25 времени и обнуляет реле 32 времени. Исполнительное реле 31 при этом не изменяет своего состо0 яния до тех пор, пока на его первый вход не поступает управляющий сигна;л.

По истечении заданного времени, если параметры напряжения основной 5 сети не возвращаются к допустимым пределам, сигнал 1 с выхода реле 25 времени поступает на первый вход схемы И 27. На ее второй вход приходит аналогичный сигнал от реле 29

5

5

времени, если в резервной сети параметры напряжения в каждой фазе соответствуют допустимым. При этом двухуровневые компараторы 19-21 резервной сети выдают сигнал 1, инверсный по отношению к выходным сигналам двухуровневых компараторов основной сети, и через трехвходовую схему И

22 запускают реле 29 времени. Если в одной из фаз резервной сети напряжение не соответствует заданным пределам, то на выходе соответствующего компаратора напряжения появляется сигнал О и реле 29 времени не запускается. Вьщержки времени реле 25 и 29 выбраны одинаковыми, соответствующими нормативной вьщержке времени для медленных изменений в ЭЭС,

С выхода схемы И 27 сигнал 1 че рез третью схему ИЛИ 30 приходит на первьй вход исполнительного реле 31, которое воздействует на переключающий контактор и производит переключение потребителей с основной сети на резервную При восстановлении напряжения основной сети компараторы 13, 15 и 17 напряжения изменяют состояние выхода на обратное, что приводит к обнулению реле 25 времени и запуску реле 32 времени, выдержка времени которого устанавливается большей максимального времени переходного процесса в ЭЭС. Тем самым исключается обратный перевод нагрузки с резервной сети на основную в моменты переходных процессов в системе.

По истечении указанного времени при отсутствии переходного процесса в основной сети на второй вход исполнительного реле 31 приходит сигнал 1, изменяющий состояние контактора, что соответствует переключению потребителей с резервной сети на основную.

Быстрые динамические процессы в ЭЭС (эксплуатационные и аварийные) характеризуются ра нообразными по величине провалами и выбросами напряжения, а также различными длительностями этих процессов. Причем отклонения напряжения в аварийных режимах могут быть соизмеримы с отклонениями напряжения обеих сетей для эксплуатационных режимов. Перевод нагрузки с одной сети на другую в процессе эксплуатации ухудшает качество электроэнергии. Для обеспечения надежной работы устройства и исключения пере

10

15

25

30

-2о 3816544

ключения потребителей при быстрых динамических процессах устройство производит анализ величин отклонений напряжения и их длительностей в каждой фазе обеих сетей. Переключение потребителей с одной сети на другую происходит только при допустимых по условиям эксплуатации ответственных потребителей параметрах напряжения в сетях, причем только после окончания динамического режима в ЭЭС.

При быстрых динамических процессах в ЭЭС устройство работает следующим образом.

При импульсной, повторно-кратковременной нагрузке в эксплуатационных или аварийных режимах работы ЭЭС в основной сети контроль напряжения определяется двухуровневыми компараторами 1А, 16, 18 напряжения и второй трехвходовой схемой 1ШИ 24. Отклонение напряжения в основной сети уставки любого из указанных компараторов напряжения приводит к запуску реле 26 времени, изменению состояния элементов И 28, ИЛИ 30 и исполнительного реле 31, соответственно, при допустимых параметрах напряжения в в резервной сети, т.е. при наличии

1 на втором входе схемы И 28. I

Время выдержки реле 26 времени

настраивается на максимально возможное время быстрого эксплуатацион35 ного режима в ЭЭС. Уставки компараторов 14, 16, 18 напряжения при этом выбираются на уровне предельно допустимых отклонений напряжения в данных эксплуатационных режимах работы ЭЭС.

40 Если за время вьщержки времени реле 26 времени параметры напряжения ОС возвращаются в допустимую зону, то реле 26 времени обнуляется и перевода потребителей с основной сети на

45 резервную не происходит. Обратный перевод потребителей с резервной сети на основную происходит как и при

медленных изменениях режима работы

ЭЭС.

50

Формула изобретения

Автоматический переключатель сети переменного тока, содержащий три 55 трансформатора основной сети, три

трансформатора резервно1Ч сети, исполнительное реле, первое и второе реле времени, инвертор, подключенньй через первое реле времени к одному

из входов исполнительного реле и трехвходовую схему И, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он дополнительно снабжен шестью двухполупериодными вьтрямителями, каждый из которых соединен с одним из трансформаторов, шест-ью двухуровневыми компараторами напряжения, связанными попарно своими входами с выходами вьтрямителей, подключенных к трансформаторам основ ной сети, тремя двухуровневыми компараторами напряжения, связанными своими входами с выходами выпрямителей, подключенных к трансформаторам резервной сети, двумя трехвходовыми схемами ИЛИ, первая из которых соединена с выходами трех двухуровневых компараторов напряжения разных фаз

/} вС

/} ВС

основной сети, а вторая - с тремя другими, третьим и четвертым реле времени, подключенными к выходам со- ответствующих трехвходовых схем ИЛИ, двумя двухвходовыми схемами И, первые входы которых соединены с выходами третьего и четвертого реле времени, и третьей схемой ИЛИ, причем

входы последней подключены к выходам двухвходовых схем И, а ее выход связан с другим входом исполнительного реле, вторые входы двухвходовых схем И соединены через второе реле времени с

выходом трехвходовой схемы И, входы

которой связаны с выходами трех двухуровневых компараторов напряжения резервной сети, а вход инвертора связан с выходом первой трехвходовой схемы ИЛИ.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам, обеспечивающим переключение ответственных потребителей электроэнергетических систем (ЭЭС) с основной сети на резервную при отклонении напряжения от заданных значений, и может быть использовано в автономных ЭЭС (например, судовых). Целью изобретения является повьппение надежности. Устройство контролирует нахождение напряжения основной и резервной сетей в зоне допустимых значений в течение заданного времени, причем для основной сети различаются зона допустимых значений для медленных изменений режима ЭЭС и зона для быстрых изменений. Устройство работает с приоритетом основной сети по отношению к резервной и подключает потребителя к основной сети, если напряжение находится в заданных пределах в течение заданного времени. При выходе напряжения основной сети из зоны допустимых значений на время, большее заданного, и при наличии напряжения в заданных пределах резервной сети устройство переключает потребителя с основной сети на резервную. Контроль напряжения каждой фазы осуществляется каналом, состоящим из трансформатора напряжения, вьтрньдате- ля с фильтром и двухуровневого компаратора. Контроль напряжения в основной и резервной сетях осуществляется по сигналам компараторов с помощью элементов И, ИЛИ, НЕ. 1 ил. с s (Л 00 а СП 4