Быстродействующее устройство автоматического переключения источников питания Советский патент 1992 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах автоматического переключения нагрузки с одного источника питания на другой.

Цель изобретения -улучшение качества напряжения, подаваемого потребителям, и повышение надежности их электроснабжения/

На фиг. 1 приведена структурная схема быстродействующего устройства автоматического переключения источников питания; на фиг. 2 - функциональная схема логического блока устройства; на фиг. 3 - таблица истинности логического блока устройства.

Устройство содержит подключенную к источникам 1 и 2 питания (ИП) через датчики 3 и 4 тока и блоки 5 и 6 силовых тиристоров (СТ), имеющих встроенную систему контроля отказов СТ типа пробой, секцию 7 шин гарантированного питания (ШГП) с клеммами для подключения нагрузки, датчики 8, 9

и 10 напряжения, контролирующих напряжение соответственно на ИП1, ИП2 и секции ШГП7, датчик 11 сравнения напряжения, подключенный к датчикам 8 и 9 напряжения, и логический блок 12, управляющий через блоки 13 и 14 управления СТ блоками СТ 5 и 6.

Логический блок 12 содержит пять элементов НЕ 15-19, четы ре элемента И 20-23, восемь элементов ИЛИ 24-31, два элемента ИЛИ-НЕ 32, 33 и четыре кнопки 34-37 разблокирования логического блока 12 после устранения отказов блоков СТ 5 и 6.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Секция ШГП7 получает питание через блок СТ5 от ИП1 или через блок СТ6 от ИП2 Выбор ИП, к которому подключается секция ШГП 7, осуществляется логическим блоком 12 на основании информации, получаемой отдатчиков 8,9 и 10 напряжения, датчика 11

XI

сравнения напряжения, датчиков 3 и 4 тока и встроенных систем контроля отказов СТ типа пробой блоков СТ 5 и 6.

Контроль напряжения на ИП1 и 2 осуществляется с помощью датчиков 8 и 9 напряжения, которые выдают на выходах сигнал логической единицы, если контролируемое напряжение находится в допустимых пределах. Если контролируемое напряжение любой из фаз выходит за пределы допуска ( Ли 10%), то на выходе датчиков 8 и 9 напряжения формируется сигнал логического нуля с задержкой времени Ati, необходимой для того, чтобы не происходило переключение при кратковременных бросках напряжения.

Контроль напряжения на секции ШГП 7 осуществляется с помощью датчика 10 напряжения, который работает аналогично датчикам 8 и 9 напряжения. Пределы допуска отклонения напряжения, при которых происходит срабатывание датчика 10 напряжения, установлены на несколько процентов больше, чем у датчиков 8 и 9 напряжения, а задержка времени выработки сигнала логического нуля составляет At2 Ati, причем разница At2 - Ati зависит от быстродействия логического элемента НЕ 17 (см. фиг. 2) и необходима для устранения ложного срабатывания системы контроля отказов СТ типа обрыв, выполненной на элементах И 21, 22 и ИЛИ 27, 28.

Датчик 11 сравнения напряжения, подключенный к датчикам 8 и 9 напряжения, имеет два выхода и производит сравнение напряжений ИП1 и 2. Датчик 11 сравнения напряжения вырабатывает сигнал логической единицы на выходе 11,1 (см. фиг. 2) и сигнал логического нуля на выходе 11.2, если отклонение напряжения от номинального значения ИП1 меньше, а ИП2 больше и разница между напряжением ИП1 и 2 больше определенного, наперед заданного значения Аи . Значение Ли рассчитывается и устанавливается индивидуально для каждой сети. Если же отклонение напряжения от номинального значения ИП1 больше, а ИП2 меньше и разница между напряжением ИП1 и 2 также больше AU1 , то сигналы на выходах 11.1 и 11.2 меняются на обратные. В случае, если разница между напряжениями ИП1 и 2 меньше AU , то на обоих выходах датчика 11 сравнения напряжения вырабатываются сигналы логического нуля. Появление на обоих выходах датчика 11 сравнения напряжения сигналов логической единицы недопустимо.

Датчики 3 и 4 тока производят контроль тока в каждой фазе ИП1 и 2. Датчики 3 и 4

выдают на первых выходах 3.1 и 4.1 сигнал логического нуля при токе во всех фазах меньше минимального тока нагрузки, а сигнал логической единицы в остальных случа- ях с задержкой времени Ats А1г, причем At3 - At2 At2 - Ati. Задержка времени А я также необходима для устранения ложного срабатывания системы контроля отказов СТ. На вторых выходах 3.2 и 4.2 сигнал логической единицы вырабатывается, если ток в любой из фаз превысит минимальное значение тока короткого замыкания, а сигнал логического нуля вырабатывается в остальных случаях.

Включение блоков СТ 5 и 6 осуществляется через блоки 13 и 14 управления СТ сигналом логической единицы, вырабатываемой логическим блоком 12 на основании сигналов от датчиков. Сигнал логического

нуля на выходе логического блока 12 является сигналом на отключение блоков СТ 5 и 6. Блоки 13 и 14 управления СТ имеют электрическую блокировку одновременного включения блоков СТ 5 и 6.

Рассмотрим работу логического блока

12 (см. фиг. 2) в различных режимах работы сети.

Допустим, что на ИП1 и 2 номинальное напряжение. Допустим также, что секция

ШГП7 получает питание от ИП1 через блок СТ5.

При отклонении напряжения от номинального значения на ИП1 более, чем на AU по сравнению с ИП2, на элемент НЕ 16

поступит сигнал логической единицы ( 1) и соответственно на первый вход элемента ИЛИ 24 (нумеризация входов логических элементов дона сверху вниз) поступит сигнал логического ноля (О). На выходе элемента ИЛИ 24 выработается О (на втором входе элемента ИЛИ 24 О, если блок СТ 6 исправлен), который поступает на третий вход элемента И 20. На выходе последнего также О, который через элемент ИЛИ 25

поступит на блок управления СТ 13. Как только силовые тиристоры всех фаз блока СТ 5 отключаются, на входе элемента НЕ 19 появится О и соответственно на втором входе элемента И 23 будет 1. На остальных

входах элемента И 23 также 1 и поэтому на его выходе вырабатывается 1, На выходе элемента ИЛИ 31 будет 1 и блок СТ 6 включится. Секция ШГП7 получит питание отИП2.

Рассмотрим один из аварийных режимов работы устройства.

Допустим питание секции ШГП7 осуществлялось от ИП1 и произошел отказ типа обрыв силовых тиристоров в одной из фаз

блока СТ5. Через время A t2 на вход элемента НЕ 17 поступит О и соответственно на втором входе элемента И 21 появится 1.

На первом и третьем входах элемента И 21 также 1 и поэтому на выходе элементов И 21 и ИЛИ 26 будет 1, которая поступит в систему сигнализации, а также заблокирует элемент ИЛИ 26 и поступит на элемент ИЛИ-НЕ 32. На четвертом входе элемента И 20 будет О, и блок СТ 5 отключится, а блок СТ 6 включится. Питание секции ШГП7 будет осуществляться от ИП2 при любом отклонении его напряжения от номинального значения в пределах ± AU. Сигнал на включение блока СТ 5 не будет поступать до тех пор, пока оператор после устранения неисправности не сбросит 1 со второго входа элемента ИЛИ 26 кнопкой 34. При этом на третьем входе элемента И 21 будет О, так как блок СТ 5 отключен, и поэтому на первом входе элемента ИЛ И 26 также будет О. После нажатия кнопки 34 на выходе элемента ИЛИ 26 установится О, сигнал аварии сбросится, логический блок 12 разблокируется и продолжит работу в нормальном режиме, v

Все нормальные и аварийные режимы работы устройства представлены с помощью таблицы истинности логического блока 12 (см. фиг. 3).

В таблице приведены логические сигналы, поступающие на входы логического блока 12 и получаемые с его выходов. Таблица составлена для двух исходных режимов, когда включен блок СТ 6 или когда включен блок СТ 5 и качество напряжений на ИП1 и 2 одинаково. Логические сигналы для этих режимов приведены в строках 1 и 7. В остальных строках приведены логические сигналы, получаемые после переключений при различных изменениях исходного режима, которые указаны в графе Режимы работы. В режиме Короткое замыкание у потребителя сигналы приведены до момента отключения тока короткого замыкания защитой на фидере потребителя. После срабатывания защиты система вернется в исходный режим. Номера входов и выходов логического блока 12 указаны на фиг. 2.

Технически логический блок 12 может быть реализован путем применения в качестве логических элементов цифровых микросхем, например, серии К155.

Таким образом по сравнению с прототипом предлагаемое устройство обладает рядом преимуществ. Во-первых, увеличена надежность электроснабжения и качество электроэнергии у потребителей за счет применения дополнительного датчика напряжения и датчика сравнения напряжения, что позволяет подключать нагрузку к источнику питания с лучшими показателями качества напряжения. Во-вторых, увеличена надежность работы самого устройства за счет применения системы контроля блока силовых тиристоров и элементов, управляющих ими, что повышает надежность электроснабжения потребителя.

0 Формула изобретения

Быстродействующее устройство автоматического переключения источников питания, содержащее первый и второй блоки силовых тиристоров, включенных в фазах

5 первого и второго источников питания, два блока управления силовыми тиристорами. первый датчик тока и логический блок, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества напряжения, подаваемого потреби0 телям, и повышения надежности их электроснабжения, логический блок имеет одиннадцать входом и шесть выходов, первый датчик тока включен между первым источником питания и первым блоком силовых

5 тиристоров, а в устройство введены второй датчик тока, включенный между вторым источником питания и вторым блоком силовых тиристоров, первый и второй датчики напряжения, подключенные к первому и вто0 рому источникам питания, третий датчик напряжения, подключенный к секции шин гарантированного питания с клеммами для подключения нагрузки, и датчик сравнения напряжения, два входа которого подключе5 ны к выходам первого и второго датчиков напряжения, причем выходы первого, второго и третьего датчиков напряжения подключены соответственно к первому, второму и третьему входу логического бло0 ка, два выхода второго и два выхода первого датчиков тока подключены соответственно к четвертому, пятому, шестому и седьмому входам логического блока, два выхода датчика сравнения напряжения подключены к

5 восьмому и девятому входам логического блока, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму блоку управления силовыми тиристорами, выходы последних подключены со0 ответственно к первому и второму блокам силовых тиристоров, сигнальные выходы которых подключены к десятому и одиннадцатому входам логического блока, третий, четвертый, пятый и шестой выходы которого

5 соединены с клеммами для подключения системы, сигнализирующей о пробое и обрыве первого блока силовых тиристоров, пробое и обрыве второго блока силовых тиристоров соответственно, причем логический блок содержит пять элементов НЕ, четыре элемента И, восемь элементов ИЛИ, два элемента ИЛИ-НЕ и четыре кнопки деблокирования логического блока после устранения отказов блоков силовых тиристоров, причем первый вход логического блока соединен с первыми входами первого элемента И и первого элемента ИЛИ, второй вход логического блока соединен с первыми входами второго элемента И и второго элемента ИЛИ, третий вход логического блока соеди- нен со входом первого элемента НЕ, выход которого соединен со вторыми входами третьего и четвертого элементов И, четвертый вход логического блока соединен с третьим входом третьего элемента И и вхо- дом второго элемента НЕ, выход которого соединен со вторым входом второго элемента И, пятый и седьмой входы логического блока соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами логического блока, шестой вход логического блока соединен с третьим входом четвертого элемента И и входом третьего элемента НЕ, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, восьмой и девятый входы логического блока соединены со входами соответственно четвертого и пятого элементов НЕ, выходы которых соеди- йены с первыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых соединены с четвертыми входами соответственно первого и второго элементов И, десятый вход логического блока сое-

динен с первым входом пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом третьего элемента ИЛИ, третьим выходом логического блока и через первую кнопку со вторым входом третьего элемента ИЛИ, одиннадцатый вход логического блока соединен с первым входом шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом четвертого элемента ИЛИ, пятым выходом логического блока и через вторую кнопку со вторым входом шестого элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом седьмого элемента ИЛИ , выход которого соединен со вторыми входами первого элемента ИЛИ и первого элемента ИЛИ-НЕ, четвертым выходом логического блока и через третью кнопку со вторым входом седьмого элемента ИЛИ, выход четвертого элемента И соединен с первым входом восьмого элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторыми входами восьмого элемента ИЛИ и второго элемента ИЛИ-НЕ, шестым выходом логического блока и через четвертую кнопку со вторым входом восьмого элемента ИЛИ, первые входы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ соединены соответственно со вторым и первым выходами логического блока, а выходы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ соединены с третьими входами соответственно первого и второго элементов И, выходы которых соединены со вторыми выходами соответственно третьего и четвертого элементов ИЛИ.

Сущность изобретения: устройство содержит секцию шин гарантированного питания, подключенную через два блока силовых тиристоров к двум источникам питания, напряжение на которых контролируется двумя датчиками напряжения, два датчика тока, датчик сравнения напряжения, обеспечивающий подключение потребителей к источнику питания с напряжением, наиболее близким к номинальному, что улучшает качество электроэнергии у потребителей, третий датчик напряжения, контролирующий напряжение на секции шин гарантированного питания, и логический блок, который на основании входных сигналов отдатчиков вырабатывает логические сигналы управления блоками силовых тиристоров и выявляет их отказы что повышает надежность электроснабжения потребителей. 3 ил.

игл

ИП2

ел ел

ел о