Устройство для питания цепей постоянного оперативного тока подстанций Советский патент 1991 года по МПК G05F1/46 

о ел

4ь

00

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для питания аппаратуры релейной защиты, автоматики и сигнализации понижающих подстанций 110-220 кВ.

Цапь изобретения - повышение надежности и быстродействия.

На фиг.1 приведена схема устройства; на фиг.2 - примеры конкретного выполнения второго блока управления и блока защиты от повышения напряжения соответственно.

Устройство (фигг1) содержит входной трансформатор 1, первичные обмотки которого предназначены для подключения к сети переменного тока, шесть тиристоров 2-7, диод 8, три резистора 9-11, первый 12 и второй 13 выходные выводы устройства, пер-- вый блок 14 управления тиристорами 5-7 с шестью входами 15-20 соответственно, из которых три вывода 15-17 питания переменным напряжением, два вывода 18 и 19 питания постоянным напряжением, один вывод 20 блокирования блока 14 управления, и тремя управляющими выходами 21-23 служащими для управления тиристорами 5-7, второй блок 24 управления тиристорами 5-7 с тремя входами 25-27 питания переменного напряжения, тремя управляющими выходами 28-30 на управление тиристорами 5-7, выводом 31 для подключения питания, и блок 32 зашиты от повышения напряжения с двумя входами 33 и 34 постоянного напряжения, шестью выходами 35-40 на запирание тиристоров 2-4 и седьмым выходом 41 на блокирование работы первого блока 14 управления.

Аноды первого 2, второго 3 и третьего 4 тиристоров соединены с первыми выводами резисторов 9-11, с вторым выходным выводом 13 устройства, выводом 18 первого блока 14 управления и с вторым входом 34 блока 32 защиты от повышения напряжения и с анодом диода 8, катод которого подключен к нулевому выводу соединенных в звезду вторичных обмоток входного трансформатора 1, первый, второй и третий фазные выводы которого соединены с катодами соответственно первого 2, второго 3 и третьего 4 тиристоров, с анодами соответственно четвертого 5, пятого 6 и шестого 7 тиристоров соответственно, с первым 15, вторым 16 и третьим 17 входами

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

первого блока 14 управления, -соответственно с первым 25, вторым 26 и третьим 27 входами второго блока 24 ( управления и соответственно с четвертым 38, пятым 39 и шестым 40 выходами блока 32 защиты от повышения напряжения, первый 35, второй 36 и третий 37 выходы которого подключены к управляющим электродам соответственно первого 2, второго 3 и третьего 4 тиристоров, а также к вторым выводам соответственно первого 9, второго 10 и третьего 11 резисторов.

Катоды четвертого 5, пятого 6 и шестого 7 тиристоров соединены с первым выходным выводом 12 устройства, с первым входом 33 блока 32 защиты о т повышения напряжения, с четвертым выходом 31 второго блока 24 управления и с пятым входом 19 первого блока 14 управления, шестой вход 20 которого подключен к седьмому ° выходу 41 блока 32 зашиты от повышения напряжения. Первые, вторые и третьи выходы первого 14 и второго 24 блоков управления (т.е. 21 и 28, 22 и 29, 23 и 30) и подключены к управляющим электродам соответственно четвертого 5, пятого 6 и шестого 7 тиристоров.

Второй блок 24 управления может быть выполнен например, по схеме на фиг.2, которая содержит параметрический стабилизатор, включающий трехфазный однополупериодный выпрямитель на диодах 42-44, резисторе 45 и стабилитроне 46, формирователь пилообразного напряжения на резисторе 47 и конденсаторе 48, ключевой элемент 49, кнопку 50 опробования и три разделительных диода 51-53 на выходе.

t

Блок 32 зашиты от повышения выходного напряжения может быть выполнен, например, по схеме на фиг.З, содержащей первое 54 и второе 55 реле, первый 56 и второй 57 замыкающие контакты реле 54, размыкающий контакт 58 и три тамыкающих контакта 59-61 реле 55, источник 62 опорного напряжения и индикатор 63.

Входной трансформатор 1 служит для согласования уровней входного и выходного напряжений, а также для гальванического разделения первичных цепей и цепей постоянного оперативного тока.

Стабилизация среднего Значения выпрямленного напряжения обеспечивается

первым блоком 14 управления путем им пупьсно-фазового управления тиристорами катодной группы выпрямительного моста, собранного на тиристорах 2-7.

Диод 8 предназначен для поддержания номинального выходного напряжения устройства в случае, если один из тиристоров (5, 6 или 7) катодной группы моста в результате повреждения становится неуправляемым диодом0 При этом срабатывает блок 32 защиты от повышения напряжения и запирает тиристоры 2-4.

Резисторы 9-11 служат для обеспечения работы тиристоров 2-4 в режиме малых углов управления, т.е. близком к режиму диодов.

Второй блок 24 управления тиристорами вырабатывает импульсы для включения тиристоров 5-7, обеспечивая в нормальном режиме питания устройства номинальное значение выходного напряжения, а также быстрый выход устройства в номинальный режим при подключении к сети переменного напряжения .

Блок 32 защиты от повышения выходного напряжения в зависимости от вида повреждения, вызвавшего повышение выходного напряжения, производит соответствующие переключения в цепях управления тиристорами 2-7, чем обеспечивает восстановление номинального выходного напряжения при номинальном напряжении на входе устройства.

Во втором блоке 24 управления по схеме фиг.2 ключевой элемент 49 переходит в открытое состояние, когда напряжение на его входе превышает заданное значение, и удерживается в открытом состоянии до снижения входного напряжения ниже порога запирания, причем порог запирания много ниже порога открывания,

Устройство работает следующим образом.

Стабилизация выходного напряжения обеспечивается первым блоком 14 управления тиристорами, осуществляющим независимое фазо-импульсное управление тиристорами 5-7 катодной группы выпрямительного моста.

Фаза управляющих импульсов изменяется в зависимости от уровня сигнала рассогласования, формируемого как разность выходного напряжения устройства, поступающего на входы

18 и 19 блока 14 управления, и опорного.

При номинальном значении входного напряжания регулировкой в блоке 14 устанавливается такой угол включения тиристоров 5-7, при котором выходное напряжение равно номинальному значению.

Q В случае отклонения входного напряжения от номинального значения происходит соответствующее изменение сигнала рассогласования, смещающее фазу импульсов включения тиристоров

5 5-7 таким образом, что выходное напряжение устройства остается неизменным .

Резисторы 9-11 выбраны так, что тиристоры 2-4 включаются при неболь0 шом положительном потенциале анода относительно катода, т.е. работают в режиме, близком к режиму работы диодов.

В нормальном режиме второй блок

5 24 управления тиристорам работает параллельно с первым блоком 14. В моменты срабатывания ключевого элемента 49 (фиг.2) предварительно заряженный конденсатор 48 через него

о и разделительные диоды 51-53 разряжается на управляющие электроды тиристоров 5-7, открывая те из них, на анодах которых напряжение к этому моменту было положительным по отношению к катодам. Этот процесс повторяется с периодом, определяемым значениями емкости конденсатора 48 и сопротивлений резисторов 45 и 47.

Постоянная времени заряда конденсатора 48 выбирается таким образом, при номинальном входном напряжении и выведенном из работы первом блоке 14 управления выходное напряжение устройства равнялось номинальному или составляло примерно 0,95 от номинального. Это необходимо для того, чтобы обеспечить стабилизацию выходного напряжения в заданных пределах не только при снижении, но и при повышении входного напряжения на 10-15%

При подключении устройства к сети напряжение на его выходе устанавливается на уровне номинального преимущественно за счет быстродействующего второго блока 24 управления в течение не более половины периода питающего напряжения, что следует из принципа этого блока. При этом импуль5

0

5

0

5

сы управления с выхода первого блока 14 управления могут приходить несколько позже ввиду инерционности источника писания электронных элементов блока и цепей сглаживания напряжения обратной связи с входов 18 и 19.

После окончания переходного процесса в блоке 14 управление тиристорами 5-7 переходит к нему, так как вырабатываемые импульсы несколько опережают по времени импульсы, формируемые блоком 24, в результате чего выходное напряжение устройства устанавливается равным номинальному.

В случае повреждения первого блока 14 управления, приводящего к превращению выработки управляющих импульсов, нормальное выходное напряжение поддерживается вторым блоком 24 управления.

Факт такого повреждения блока 14 выявляется путем тестового контроля, производимого с помощью кнопки 50 (фиг.2), замыкающий контакт которой шунтирует конденсатор 48, блокируя работу второго блока 14 управления, В этом случае уровень выходного напряжения устройства определяется только работой первого блока 14 управления, что позволяет судить о его неисправности.

При повреждениях в первом блоке 14 управления, приводящих к смещению фазы импульсов включения в сторону опережения и увеличения выходного напряжения выше допустимого значения срабатывает первое реле 54 в блоке защиты от повышения выходного напряжения (фиг.З).

Напряжение срабатывания первого 54 и второго 55 реле принимается равным наибольшему кратковременному допустимому значению выходного напряжения, при этом возврат обоих реле происходит при напряжении, меньшем номинального.

При срабатывании реле 54 его первый замыкающий контакт 56 подает питание на обмотку второго реле 55 и на индикатор 63, а второй замыкающий контакт 57 через размыкающий контакт 58 второго реле 55 подключает выход 62 опорного напряжения к выходу 41 блока 32 и далее к тормозному выходу 20 первого Блока 14 управления, запрещая формирование импульсов управления тиристорами 5-7. Уп

5

0

5

0

5

0

5

0

5

равление тиристорами 5-7 в этом слу-1 чае осуществляется от второго блока 24 управления.

Если в результате этого напряжение на выходе устройства без замедления снизится до номинального, то срабатывания второго реле 55 в блоке 32 не произойдет.

Если повышение напряжения на выходе устройства обусловлено потерей запирающих свойств в прямом направлении одного из тиристоров 5-7 (например 5), то после срабатывания первого реле 54 в блоке 32 и прекращения работы первого блока 14 управления снижения выходного напряжения устройства до номинального значения не произойдет, так как два других исправных тиристора (6-7) будут включаться независимо от уровня выходного напряжения вторым блоком 24 управления. Это приводит к срабатыванию второго реле 55 в блоке 32, которое своим размыкающим контактом 58 снимает сигнал, блокирующий работу первого блока 14 управления, а замыкающими контактами 59-61 обеспечивает выключение тиристоров 2-4 путем шунтирования их управляющих электродов.

Теперь выходное напряжение устройства формируется полностью открытым поврежденным тиристором (например 5), управляемыми тиристорами 6 и 7 и нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора 1 через диод 8. В этом случае наибольшее возможное напряжение на выходе устройства (при полностью открытых тиристорах 6 и 7) не превысит 1,17 от номинального Фактически же тиристоры 6 и 7 будут управляться с углом, определяемым первым блоком 14 управления таким образом, что выходное напряжение установится на уровне,близком к номинальному

Факт повреждения схемы устройства, приведшего к повышению выходного напряжения, сигнализируется с помощью индикатора 63, подключаемого параллельно обмотке второго реле 55.

При повреждении одного из каналов управления тиристорами 5-7 или выходе из строя одного из них путем обрыва в цепи управляющего электрода, а также при обрыве одной из фаз питающей сети среднее значение выходного напряжения устройства не изменится в результате действия первого блока 14 управления.

Устройство предназначено для применения на понижающих подстанциях кВ и распределительных пунктах 6-35 кВ для питания аппаратуры релейной запиты и автоматики, а такж цепей сигнализации и коммутационных аппаратов. Формула изобретения

Устройство для питания цепей постоянного оперативного тока подстанций, содержащее трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого соединена в звезду и подключена к входным выводам, шесть тиристоров, аноды первого, второго и третьего тиристоров соединены с первыми выводами соответственно первого, второго и третьего резисторов и с анодом диода, катод которого подключен к нул евому выводу соединенных в звезду вторичных обмоток трехфазного трансформатора, первый, второй и третий фазные выводы которых соединены соответственно с катодами первого второго и третьего тиристоров, анодами четвертого, пятого и шестого тиристоров и с выводами питания переменным напряжением первого блока управления, выводы питания постоянным напряжением которого подключены к выходным выводам, а три выходных вывода - к управляющим электродам соответственно четвертого, пятого и шестого тиристоров, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия, в него введены второй блок управления и блок защиты от повышения напря

0

5

0

5

0

женил, причем второй блок управления выполнен в виде посгтгдовательно соединенных параметрического стабилизатора, формирователя пилы с кнопкой контроля исправного состояния, под- ключе иной параллельно его выходу, ключевого элемента и трех, соединенных анодами, разделительных диодов, катоды которых использованы в качестве выходов второго блока управления и подключены к управляющим электродам четвертого,пятого и шестого тиристоров, аноды которых подключены к соответствуют входам второго блока управления, соединенных с входами параметрического стабилизатора, а катоды объединены между собой и соединены с соответствующими выводами питания постоянным напряжением первого и второго блоков управления и с первым входным выводом блока защиты от повышения напряжения и подключены к первому выходному выводу, второй входной вывод блока защиты от повышения напряжения соединен с анодами первого, второго и третьего тиристоров и с вторым выходным выводом, первые три выхода блока защиты от повышения напряжения подключены к вторым выводам соответственно первого, второго и третьего резисторов и к управляющим электродам соответственно первого, второго и третьего :тиристоров, катоды которых соединены соответственно с вторыми тремя выхо-- дами блока защиты от повышения напряжения, блокирующий выход которого соединен с введенным входом блокирования первого блока управления.

Изобретение относится к вторичным источникам питания аппаратуры релейной защиты. Целью изобретения является повышение надежности и быстродействия. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее трехфазный трансформатор 1, нагруженный на тиристорный выпрямитель, управляемый блоком 14 управления, введены второй блок 24 управления с большим быстродействием и блок 32 защиты от повышения выходного напряжения. Блок 32 защиты переводит устройство во вспомогательный режим работы с ограничением выходного напряжения при появлении неисправности, „ вызывающей повышение напряжения.3 ил. а 8 (Л

Фиг. 2

Г

зз

I

SH

34

Фиг.З