Устройство для питания цепей постоянного оперативного тока подстанций Советский патент 1992 года по МПК G05F1/46 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам для питания аппаратуры релейной защиты, автоматики,и сигнализации по основному авт, св. № 1654800.

Целью изобретения является повышение эффективности функционирования путем Исключения повышения выходного напряжения при параллельной работе нескольких устройств питания.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг, 2-4 - схемы блоков управления тиристорами, защиты от повышения напряжения и сигнализации несимметричного режима, соответственно.

Устройство содержит выходной трансформатор 1, первичные обмотки которого предназначены для подключения к сети переменного тока, шесть тиристоров 2-7, первый блок 8 управления тиристорами, содержащий блоки 9 формирования пилообразного напряжения, компараторы 10, формирователи 11 импульсов включения тиристоров, делитель 12 выходного напряжения, фильтр 13 низкой частоты, первый источник 14 опорного напряжения и дифференциальный усилитель 15, три диода 16- 18, второй блок 19 управления тиристорами, блок 20 защиты от повышения выходного напряжения и блок 21 сигнализации несимметричных режимов, три резистора 22-24 и диод 25.

Второй блок 19 управления тиристорами содержит три разделительных диода 26- 28 и узел 29, состоящий из трех диодов 30-32, резисторов 33 и 34, стабилитрона 35г кнопки 36 с замыкающим контактом, конденсатора 37, ключевого элемента 38. Блок 20 защиты от повышения выходного нал ряжения содержит первое 39 и второе 40 реле, первый 41 и второй 42 замыкающие контакты реле 3,8, размыкающий контакт 43, первый 44, второй 45 и третий 46 замыкающие контакты реле 40, второй источник 47 опорного напряжения и первый индикатор 48. Блок 21 сигнализации несимметричных режимов содержит полосно-пропускающий фильтр 49, пороговый элемент 50, элемент 51 времени с задержкой на срабатывание и второй индикатор 52.

В устройство вновь введены третий выходной вывод 53, дополнительные диоды 54

и 55, дополнительный резистор 56, дополнительный ключевой элемент 57, а второй блок 19управления тиристорами снабжен блокирующим входом. Выходные выводы устройства58и59.

Устройство работает следующим образом.

Стабилизация выходного напряжения обеспечивается первым блоком 8 управления тиристорами, осуществляющим независимое фазо-импульсное управление тиристорами 5-7 катодной группы выпрямительного моста. Линейно-изменяющиеся напряжения, синфазные с сортветствующими междуфазными входными напряжениями, с выходов блоков 9 формирования пилообразного напряжения поступают на рабочие входы соответствующих компараторов 10. Выходное напряжение устройства

с делителя 12 после сг лаживания с по.

мощью фильтра 13 низкой частоты поступает на второй вход дифференциального усилителя 15, на первый вход которого с источника 14 поступает опорное налряжение. С выхода усилителя 15 сигнал рассогласования между выходным напряжением блока и опорным поступает на тормозные входы компараторов 10.

В моменты превышения рабочим сигналом тормозного компараторы 10 срабатывают, запуская блоки 11 формирования импульсов включения соответствующих тиристоров 5-7. При номинальном значении входного напряжения регулировкой выхода

блока 15 устанавливается такой угол включения тиристоров 5-7, при котором выходное напряжение.равно номинальному значению.

В случае отклонения входного напряжения от номинального значения происходит соответствующее изменение сигнала рассогласования, смещающее момент срабатывания компараторов 10 и фазу импульсов включения тиристоров 5-7 таким образом,

что выходное напряжение устройства остается неизменным. Резисторы 22-24 выбраны так, что тиристоры 2-4 включаются при небольшем положительном потенциале анода относительно катода, т.е. работают в режиме, близком к режиму работы диодов.

В нормальном режиме второй блок 19 управления тиристорами работает параллельно с первым блоком 8, В моменты срабатывания первого ключевого элемента 38 предварительно заряженный конденсатор 37 разряжается через него и разделитель ные диоды 26-28 на управляющие электроды тиристоров 5-7, открывая те из них;, на анодах которых напряжение к этому моменг ту было положительным по отношению к катодам. Этот процесс повторяется с пepVh- одом, определяемым значениями емкости конденсатора 37 и сопротивлений рёзистО - ров 33 и 34.

Постоянная времени заряда конденсатора 37 выбирается таким образом, при номинальном входном напряжении и выведенном из работы первом блоке 8 управления выходное напряжение устройства- составляло примерно 0,95 от, номинального,- Это необходимо для того, чтобы обеспечить стабилизацию выходного напряжения в: заданных пределах не только при снижений но и при повышении входного напряжения

на 10-15%. , ;v О --....

При подключении устройства к сети наг пряжение на его выходке устанавливается на уррвне 0,95 от номинального преимущественно за счет быстродействующего второго блока 19.управления в течение не более половины периода питающего напряжения, . что следует из принципа действия этого блока. При этом импульсы управления с выхода первого блока 8 управления могут приходить несколько позже за счет инерционности источника питания электронных элементов,блока 8 и фильтра 13 низкой частоты.

После окончания переходного процесса в блоке 8 управление тиристорами 5-7 переходит к нему, так как вырабатываемые им, импульсы несколько опережают по времени импульсы от блока 29, в результате чего, выходное напряжение устройства устанавливается равным номинальному. U случае повреждения первого блока 8 управления, приводящего к прекращению выработки управляющих импульсов, нормальное выходное напряжение поддерживается вторым блоком 19 управления.

Повреждение блока 8 выявляется путём тестового контроля с помощью кнопки :36 в блоке 19,, замыкающий контакт которой шунтирует конденсатор 37, блокируя работу . второго блока 19 управления. В этом случае уровень, выходного напряжения устройства определяется только работой первого;6лока 8 управления,, что позволяет судить ф его исправности. При поврежденных в первом блоке 8 управления, приводящих к смещению фазы импульсов включения в сторону опережения и увеличению выходногр напряжения выше допустимого значения, срабатывает первое реле 39 в блоке 20 защиты от повышения выходного напряжения.

Напряжение срабатывания первого 39 и 5 второго 40 реле принимается равным наибольшему кратковременно допустимому значению выходного напряжения, при этом возврат обоих реле происходит при напряжении, меньшем номинального. При сраба0 тывании реле 39; его первый замыкающий контакт 41 подает питание на обмотку второго реле 40 и на первый индикатор 48, а второй замыкающий контакт 42 через раз- мыкагющий контакт 43 второго реле 40 под5 ключает выход второго источника 47 опорного напряжения к первому выходу блока 20 и далее к тормозным входам компараторов 10 первого блока 8 управления, запрещая формирование импульсов управ0 ления тиристорами в формирователях 11. Управление тиристорами 5-7 в этом случае осуществляется от второго блока 19 управления.. .

Если в результате этого напряжение на

5 выходе устройства без замедления снизится до номинального, то срабатывания второго реле 39 не произойдет. Если повышение; напряжения на выходе устройства обусловлено потерей запирающих свойств в пря0 мом направлении одного из тиристоров 5-7, то после срабатывания первого реле 39 в блоке 20 и прекращения работы первого блока 8 управления снижения выходного напряжения устройства до номинального зна5 чения не произойдет, так как два других исправных тиристора будут включаться независимо от уровня выходного напряжения вторым блоком 19 управления. Это приведет к срабатыванию второго реле 40 в блоке

0 20, которое своим размыкающим контактом 43 снимает сигнал, блокирующий работу первого блока 8 управления, а зам ыкающи- ми контактами 44-46 обеспечивает выключение тиристоров 2-4 путем шунтирования

5 их управляющих электродов.

Теперь выходное напряжение устройства формируется полностью открытым поврежденным тиристором (например, 5).

0 управляемыми тиристорами 6 и 7 и нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора 1 через диод 25. В этом случае наибольшее возможное напряжение на выходе устройства (при полностью открытых тири5 сторах 6 и 7) не превысит 1,17 номинального. Фактически же тиристоры 6 и 7 будут управляться с углом, определяемым первым блоком 8 управления, таким образом, что выходное напряжение установится на уровне, близком к номинальному.

Факт повреждения схемы устройства, приведшего к повышению выходного напряжения, сигнализируется с помощью первого индикатора 48, подключаемого параллельно обмотке второго реле 40. При повреждении одного из каналов управления тиристорами 5-7 или выходе из строя одного из них путем обрыва в цепи управляющего электрода, а также hpn обрыве одной из фаз питающей сети среднее значение выходного напряжения устройства не изменится в результате действия первого блока 8 управления, однако произойдет изменение гармонического состава в выходном напряжении за счет появления составляющей с удвоенной частотой сети (второй гармоники).

В блоке 21 сигнализации несимметрии вторая гармоника из выходного напряжения устройства выделяется полосно-пропу- скающим фильтром 49., С выхода фильтра 49 напряжение поступает на вход порогового элемента 50, который срабатывает, если напряжение на его входе выше установленного порога. Сигнал высокого уровня с выхода 50 поступает на элемент 5V времени. Если длительность несимметрии превысит время задержки сигнала в элементе 51. то на выходе последнего появится сигнал высокого уровня, который приведет к срабатыванию второго индикатора 52.

При параллельном соединении нескольких предлагаемых устройств по первому и третьему, выходным выводам или при параллельной работе с другими типами источников постоянного напряжения на третьем выходном выводе мгновенные значения напряжения могут периодически превышать мгновенные значения напряжения на втором выходном зажиме. Это может быть обусловлено сдвигом фаз напряжений, питающих другие устройства, более высоким уровнем их выходного напряжения, схемой выпрямления и пр. В интервалы,- времени, когда напряжение на третьем выводе 53 устройства выше, чем на первом, разность этих напряжений выделяется на резисторе 56. При этом диод 54 заперт обратным напряжением. С резистора 56 напряжение поступает на управляющие входы ключевого элемента 57 через диод 55 и приводит кего срабэтыванию.

При срабатывании ключевого элемента 57 сопротибление между его выходом и входом, подключенными соответственно к блокирующему входу и выходу питания второго блока 19 управления, снижается до нуля, шунтируя накоротко конденсатор 37, Это приводит к выходу из работы второго блока

19 управления в указанные интервалы времени, в результате чего напряжение на третьем выходном выводе устройства устанавливается равным номинальному за счет стабилизирующего действия первого блока

8 управления тиристорами.

Устройство предназначено для применения на понижающих подстанциях 10- 220 кВ и распределительных пунктах 6-35 кВ для питания аппаратуры релейной защиты и автоматики, а также цепей сигнализа- ции и коммутационных аппаратов. Экономическая эффективность изобретения заключается в повышении качества выходного напряжения при параллельной

работе.

Формула изобретения

1.Устройство для питания цепей постоянного оперативного тока подстанций по

авт. св. Ms 1654800, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения эффективности функционирования путем исключения повышения выходного напряжения при параллельной работе нескольких устройств

питания, в него введены два дополнительных диода, дополнительный резистор, дополнительный ключевой элемент с двумя управляющими входами, третий выходной вывод для подключения положительных полюсов соединяемых параллельно устройств питания, а второй блок управления снабжен блокирующим входом, причем к первому выходному .вы воду подключены первый вывод дополнительного резистора, анод первого дополнительного диода, вход и первый управляющий вход дополнительного ключевого элемента, а к третьему выходному выводу - второй вывод дополнительного резистора, катод первого дополнительного

диода и анод второго дополнительного диода, катод которого соединен с вторым управляющим входом дополнительного ключевого элемента, выход которого подключен к блокирующему входу второго блока управления. .

2.Устройство по п. 1,отличающееся тем, что вход ключевого элемента второго блока управления использован в качестве

его блокирующего входа.

Шз

Изобретение относится к вторичным ис гочникам питания аппаратуры релейной защиты. Целью изобретения является повышение эффективности функционирования путем исключения повышения выходного напряжения при параллельной работе нескольких устройств питания. В интервал ы времени, когда напряжение на выводе 53 выше, чем на выводе 58. разность этих на