Устройство для автоматического ввода резервного источника переменного напряжения

.1 9/ И ИЗОБ Н АВТОРСКОМУ идетепьст ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛдЫ ИЗОБ ЧТЕНИЙ И ОТНРЦТИИ(56) 1. Авторское свидетельство СССРН 708 М 3, . Н 02 З 9/О, 1978.2. Авторское свидетельство "ССР11 663023, кл. Н 02 1 9/06, 1977.(5)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВВОДА РЕЗЕРВНОГО ИСТОЧНИКА ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее дваФормирователя прямоугольных иипульсов и блок анализа аварий, о т л и -ч а ю щ е е с я теи, что, с цельюповышения его быстродействия и надежности, оно снабжено блоком Функциональных операций, генераторои стабильной частоты, блокои сравненияи блоком измерения скорости изменения угла, к первым входам формирователей прямоугольных импульсов подключены датчики контролируемых напряжений, а к вторым их входам - выходыгенератора стабильной частоты, блокФункциональных операций состоит издвух элементов НЕ, трех элементов И,элемента ИЛИ и элемента ИЛИ-НЕ, причем к первому входу блока функциональных операций через первый элементНЕ подключены первый элемент И, первыевходы второго и третьего элеиентовИ и первый вход элемента ИЛИ-НЕ, квторому входу бпока функциональныхопераций подключены через второйэлемент НЕ второй вход второго элемента И, вторые входы первого и ЯУ 101 0696 третьего элементов И и второй вход элемента ИЛИ-НЕ, третий вход третьего элемента И подключен к третьему входу блока функциональных опера" ций, к выходам первого и второго элементов И подключен первый элемент ИЛИ, выход которого является первым выходом блока Функциональных операций, а выходы элементов ИЛИ-НЕ и третьего элемента И являются соответственно вторым и третьим выходами блока функциональных операций;блок сравнения состоит из триггерного распределителя, входы которого являются соответственно первыи и вторым входами блока сравнения, а к выходу под- с 2В ключен первый вход счетно-сравнивающего элемента, выходы которого являются первым и вторым выходами блока сравненил соответственно. к второму входу блока сравнения подключен второй вход счетно-сравнивающего элемента, третий вход которого в й является третьим входом блока сравнения; блок измерения скорости изменения угла состоит из элементаакр оперативной памяти, вход которого р является входом блока измерения скооости изменения угла, к которому подключен один вход дещифратора,второй вход котооого соединен с выходом элемента оперативной памятиа выход, является выходом блока измерения скорости изменения угла; блок анализа аварий состоит из логических элемен- Вф тов ИЛИ, ИЛИ-НЕ и двух цепочек последовательно соединенных логических элементов И, элемента памяти и логического элемента И-НЕ, выходы которых являются первым и вторым выходами блока анализа аварий, первым и вторым. асюс шйж ост ааитель с. 1 аител ь кин,Власеко ехДед 1,ьойтра оык К 99 Й 1 ТираР 61ВМИИПИ Государствами"о комитета СССРоо делам ияобр:.:агний и открьтий113035, Москва, Я.-г,:о;,-кая ;аб д Филиал ППП Патент" г Ужгород, ул, Проект 31 фй -. пС 11. , 11 .н л Од.пп.1 Г 1 с 1 пе 1д 7 ь:с. о1010 ь 96 входами которого являются входы элемента ИЛИ, третьим и четвертым - входы первого и второго элементов И соответственно, пятым и шестым входами - входы элемента ИЛИ-НЕ, причемвыход элемента ИЛИ подключен к вторым входам элементов И, к вторымвходам элементов памяти, выход элемента ИЛИ-НГ соединен с третьимивходами элементов памяти, четвертыевходы которых соединены с выходамиэлементов памяти параллельной цепочки; первый и второй входы блока Функциональных операций подключены соответственно к выходам первого и второго Формирователей прямоугольных импульсов, третий вход блока функциональных операций подключен к выходугенератора стабильной частоты, а вы 1Изобретения относится к противо- аварийной автоматике электроснабже: ния и может быть использовано в качестве быс родействующего органа для автоматического ввода резерва АВР ) различных потребителей, не допус- кающих перерывов в электроснабжении, особенно на подстанциях с синхронной, нагрузкой.Известно устройство для автомати, ческого включения резервного источника питания, реализующее известный способ автоматического включения питания потребителей, состоящее из Фазочувствительного блока, подключенного через трансформаторы напряжения к резервному и основному источникам питания, частотного блока, подключенного через трансформатор напряжения к основному блоку, блока сравнения, к входам которого подключены фазочувствительный и частотный блоки, а выход соединен с блоком автоматического включения резерва 11,ВИзвестное устройство обладает невысоким быстродействием, так как выход из строя основного источника определяется по достижению углом между векторами напряжений основного и резервного источников питания 120-50 ходы блока функциональных операцийподключены соответственно к трем входам блока сравнения, первый выходкоторого соединен через блок измерения скорости изменения угла с первым входом блока анализа аварий,к второму входу которого подключенвторой выход блока сравнения, ктретьему и четвертому входам - соответственно выходы первого и второгоформирователей прямоугольных импульсов, пятый и шестой входы предназначены для подключения к выходамзащит первой и второй секцийшин, а выходы блока анализааварий предназначены для подключения к цепям отключения ,выключателей питания первой и второйсекций шин,2Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяустройство для автоматического ввода резервного источника переменного напряжения, имеющее анализатор величин контролируемых напряжений, два блока анализа напряжений и частоты источников 2 1.Известное устройетво в качестве параметров оценки работы источника питания использует напряжение и частоту, которые медленно изменяются при повреждении источника, что снижает его быстродействие.Кроме того, надежность устройства понижена за счет использования для Формирования прямоугольных импульсов в анализаторе частоты ждущего бло" кинг-генератора, который в результате скачка входного напряжения, изменения температуры и других параметров может перейти в режим автогенерации.Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности устройства.Поставленная цель достигается тем, что устоойство для автоматического ввода резервного источника переменного напряжения, содержащее два формирователя прямоугольных импульсов и блок анализа аварий, снабжено блоком Функциональных операций, генератооом стабильной частоты, блоком3 1010696 ф сравнения и блоком измерения ско- рого являются входы элемента ИЛИ, рости изменения угла, к первым входам третьим и четвертым - входы первОго формирователей прямоугольных импуль- и второго элементов И соответственно, сов подключены датчики контролируемых пятым и шестым входами - входы эленапряжений, а к вторым их входам - 5 мента ИЛИ-НЕ, поичем выход элемента выходы генератора стабильной частоты: ИЛИ подключен к вторым входам элеблок Функциональных операций состоит ментов И, к вторым входам элементов из двух элементов НЕ, трех элементов памяти, выход элемента ИЛИ-НЕ сое- И, элемента ИЛИ и элемента ИЛИ-НЕ, динен с третьими входами элементов причем к первому входу блока функци памяти, четвертые входы которых ональных операций через первый эле - соединены с выходами элементов ламент НЕ подключены первый элемент И, мяти параллельной цепочки, первый первые входы второго и третьего экие- и второй входы блока функциональных ментов И и первый вход элемента операций подключены соответственно ИЛИ-НЕ, к второму входу блока функ к выходам первого и второго формироциональных операций подключен чеоез вателей прямоугольных импульсов, второй элемент НЕ второй вход второ третий вход блока Функциональных го элемента И, вторые входы первого операций подключен к выходу генераи третьего элементов И и второй вход тора стабильной частоты, а выходы элемента ИЛИ-НЕ, третий вход третье блока функциональных опеоаций го элемента И подключен к третьему соответственно к трем входам блока входу блока функциональных операций, сравнения, первый выход которого сок выходам первого и второго элементов единен через блок измерения скорости И подключен первый элемент ИЛИ, вы- изменения угла с первым входом блока ход которого является первым вы анализа аварий, к второму входу кото- ходом блока Функциональных операций, рого подключен второй выход блока а выходы элементов ИЛИ-НЕ и третьего сравнения, к третьему и четвертому элемента И являются соответственно входам соответственно выходы перво- вторым и третьим выходами блока Функ- го и второго формирователей прямоч ч циональных операций, блок сравнения 30 угольных импульсов, пятыи и шестои состоит из триггерного распределите- входы предназначены для подключения ля, входы которого являются соответ-к выходам защит первым и второи сек. ственно пеовым и вторым входами блока ций шин, а выходы блока анализа авасравнения, а к выходу подключен пер- рий предназначены для подключения к вый вход счетно-сравнивающего эле- цепям отключения выключателей питания35ч ч ч мента, выходы которого являются первои и второи секции шин, первыми и вторым выходами блокасравнения соответственно,к второму На Фиг.1 представлена структурная входу блока сравнения подключен вто- схема предлагаемого устройства; нач рой вход счетно-сравнивающего эле- Фиг.2 - схема блока анализа аварии;40мента, третий вход которого является на фиг.3 - схема блока Функциональтретьим входом блока сравнения; блок ных операций; на фиг. - схема блока изМерения скорости изменения ула сравнения; на фиг.5 - схема блока состоит из элемента оперативной па- измерения скорости изменения угла; мяти, вход которого является входом на фиг,б- диаграммы, поясняющие.45блока измерения скорости измененияработу блока функциональных опера- угла,к которому подключен один вход ций: а - трехфазное напряжение ре" дешифратора, второй вход .которого зервного источника; б - трехфазное соединен с выходом элемента оператив- напряжение основного источника; ной памяти, а выход является выходом в - последовательность импульсов блока измерения скорости изменения50на выходе первого формирователя пряугла, блока анализа аварий состоит моугольных импульсов Х 1); г - послеиз логических элементов ИЛИ, ИЛИ-НЕ довательность импульсов на выходе и двух цепочек последовательно сое- второго формирователя импульсов Х 2, диненных логических элементов И, эле- д - последовательность импульсов ломента памяти и логического элемента 55 гической Функции Х-.Х(.конъюнкция); И-НЕ, выходы которых являются первыми е - последовательность импульсов и вторым выходами блока анализа ава- логической функции Х 1 Х Ч, где Ч рий, первым и вторыми входами кото- последовательность импульсов с час1010696 5отой 3-5 КГц, сфооми-;ова. ; блоком Функциональных операций из на-пряжения генератора эталонной цастотыи синхронизированных передним Фронтомимгульсов логической Функции Х М,;ж - последовательность импульсовлогической Функции Х + Х1 стрелкаПирса ); з - последовательность импульсов логицеской Функции Х+ Х,неравнозначность, 1 цУстройство содержит два Формироьа"теля 1 и 2 прямоугольных импульсов,предназначенных для Формированияпрямоугольных импульсов длительностью30 зл.град, в момент прохождения каждой Фазой напряжения первой и второйсекции через нуль, Выходы Формрователей 1 и 2 прямоугольных импульсовподклюцены к блоку 3 Функциональныхопераций. устройство имеет также генераторстабильной частоты 100 кГц,первый Выход которого подклюцен квыходам Формирователей 1 и 2 прямоугольных импульсов, а второйк блоку 3 Функциональных огерзций, БУстройство снабжено также блоком 5сравнения, с тремя входами которогосоединен блок 3 Функциональыхсераций, блоком 6 измерен"я скорости изменения угла,блоком / аализа ",маварий к первому входу котооод:. подключен блок 6 измерения скоростииэменения угла к второму - блок5 сравнения, а к третьем и .твертому Входам Формирователи и 2прямоугольньх импульсов.Блок 7 анализа аварий состоит излогических элементов ИЛИ 8, ИЛИ-НЕ9 и двух цепоцек последовательносоединенных логицесклх элемдн.ов,каждая из которых содержит эле,ентИ 10 11 ), элемент 12 1,13 :" амяти илогический элемент И-НЕ 1 ц ,1-5 ",выходы которых являются первым ": вторьм выходами блока 7 анализа аваря,45первым и Вторым входами которого являются входы элемента ИЛИ 8, третьими четвертым - входы перво-о и Второго элементов И 10, 11 соответственно,пятым и шестым входами - входы злементе,ИЛИ-НЕ 9,причем выход элемента ИЛИ:, 8 подключен к вторым входам элементовИ 10, 11 к вторым входам элементов12 и 13 памяти, выход злемена ИЛИ-НЕ9 соединен с третьими входами элеме-.:гтов 12 и 13 памяти, четвертые входы которых соединены с Выходами зл -ментов 12 и 13 памяти параллельнойцепоцки,ЬВк 3 Функциональных Операцийо;тонт из двух элементов НЕ 16 и1; трех элементов И 18, 19 и 20,зтемента ИЛИ 2 и элемента ИЛИ-НЕ 22,приме к первому Входу блокафункциона.-ьнь,х операций через первый элемент НЕ 16 подключен первый элементИ 8, первый вход второго игре 1;ьего элементов И 19, 20 ипервый вход элемента ИЛИ-НЕ 22,к Второму входу блока функцио"нальных операций 3 подключенчерез Второй элемент НЕ 17, второйВход второго элемента И 19, вторыеВходы первого и третьего элементовИ 18., 20 и второй вход элементаИЛИ-НЕ 22, третий Вход третьего элемента И 20 подклюцен к третьему входу блока Функциональных операций 3,к Вьход., первого и Второго злеменсв Й 18:9 подключен элемент 1 ЛИ 21,выход кс Орого является первым вы:ходом блока 3 Функциональных операций., а ьыходы элементов ИЛИ-НЕ 22и третьего элемента И 20 являютсясоответ Венно вторым и третьим Выходами блока 3 Функциональных операци".Блок 5 сравнения состоит из тригдр:- о распределителя 23, ,Входы коор )гс яаляюся соотВе Гствдн 0 перВым и вторым Входами бло": " "-авнения. . к выходу подключен первый., ь, дь х )д кОтОрого я Вляются первымВторым входом блока 5 сравнен;,ясоотеттвенно, к второму Входу бло;а :;равнения подключен второй вход;:тй вход которого является тре;ь,.-дом блока 5 сравнения,Ьлок 6 измерения скорости изменен.н угла состоит из элемента 25 оперативнОй памяти Вход которого является входом блока 6 измерения ско-рости изменения угла,к которому подключен один вход дешифратора 26, Второй вход которого соединен с выходомэлемента 25 оперативной памяти аВыход является выходом блока 6 измерения скорости изменения угла,У:.Тройство работает следующим образом.При возникновении аварийной ситуации, наг:ример, при ошибочном отключении илл обрыве на питающем вводе, удапенном коротком замыкании, нацинад вся свободный выбег электродвигате25 30 35 40 7 10106 лей на подстанции. При этом изменяется частота и величина напряжения основного источника питания и угол между векторами напряжения основного и резервного источников,фазное напряжение основного и Резервного источников питания поступает на соответствующий формирователь 1 и 2 прямоугольных импульсов, выдающий на выходе прямоугольный импульс длиотельностью 30. Сформированные прямо. угольные импульсы поступают в блок 3 функциональных операций, который преобразует их в следующие Функции алгебры логики: 15конъюнкцию хт х 1 ь(Фиг.ба) - тратий выход -фиг. 3 ;Функцию стралка Пирса Хк ь Хо фиг.бж) - второй выход фиг.3;Функцию неравнознацности Х 1+ Х 2 20 1,фиг.бз ) - первый выход фиг3 ) Пакет импульсов последовательности Х 1 Х 2 Ч с третьего выхода блока 3 функциональных операций поступает на блок 5 сравнения, выполненный в виде триггерного распределителя 23, где каждый импульс пакета переключает один очередной триггер. Переключение триггеров прекращается с приходом из блока 3 Функциональных операций импульса последовательности Х+ Х 2,Сигнал с триггерного распределителя является разрешающим д)1 я работы счетно-сравнивающего элемента 24.и При увеличении угла между векторами основной и резервной секций, уменьшаетсл длительность совпаде;ния импульсов, сформированных Форми. роввтелями 1 и 2 прямоугольных импульсов, значит, уменьшается число, импульсов последовательности Х Х Ч, укладывающихся за время их 1 2совпадения, а также число переключаемых в блоке 5 сравнения триггеров. Увеличение угла между векторами напряжений основного и резервногоьуисточников питания до 27 является критическим и говорит об аварии основного источника.В блоке 5 сравнения, на счетно-сравнивающем элементе 55 24, этому углу соответствует определенное число переключенных триггеров, Если пакет импульсов последователь 96 8 ности Х 1 Х 2 Ч, приходящий в блок 5сравненйя, производит переключениесоответствующего числа триггеров,то блок 5 сравнения фиг.Ц сосчетно-сравнивающего элемента 24выдает сигнал аварии по второму выходу а блок 7 налиаа аварии. Иилульспоследовательности Х.1 + Х 2, приходящий с блока 3 Функциональных операций устанавливает счетно-сравнивающий элемент 24 блока 5 сравнения висходное состояние. Устройство работает таким образом, если на подстанции находятся двигатели с постоянной инерцией Ч," больше 2,9 с, а знацит, скорость изменения угла между векторами напряжений основного и резервного источников питания при аварии меньше крити-ческой. В этом случае блок 7 анализа выдает сигнал на переключение с основного на резервный источник питания по сигналу с блока 5 сравнения при превышении углом между векторами напряжений основного и резервного источника питания критической величины.Если на подстанции находятся двигатели с постоянной инерцией меньше 2,9 с, то угол между векторами напряжений основного и резервного источников питания не превышает критической величины. блок 5 сравнения не выдает сигнала на переключение в блок 7 анализа аварий, а образует сигнал по первому выходу 1,фиг.4 7, пропорциональный длительности пакета импульсов последовательности Х 1 Х 2 Ч, и выдает его через первый выход в блок 6 измерения скорости изменения угла, который запоминает длительность пакета в элементе 25, а затем сравнивает ее в элементе 26 с длительностью вновь пришедшего пакета. Если разность длительностей превышает уставку, то блок 6 измерения скорости изменения угла с выхода элемента 26 выдает сигнал аварии в блок 7 анализа аварий на выход.При нормальной работе источников питания импульсы, сформированные формирователями 1 и 2 прямоугольных импульсов, совпадают, блок 5 сравнения и блок 6 измерения скорости изменения угла не выдают сигналов в блок 7 аварий.Блок 7 анализа аварий осуществляет связь с релейной защитой, исключая1010 ложное переключение при к,;о ом замыкании на отходящих линиях, а также определяет аварийный источник питания.Импульс, сформированный формирователем прямоугольных импульсов иэ напряжения аварийногоисточника,поступает вблок 7 аналиэа аварийвторым,после импульса, сформированного из напряжения неповрежденного источника питания..Предлагаемое устройство позволяет б повысить быстродействие и надежность 696 10тем, что в качестве параметра оценки работы источников геременного напряже;с; я используют величину угла между векторами напряжений основного и резервного источников и скорость его изменения. Слежение эа скоростью изменения угла позволяет ввестм резервный источник питания до того, как двигателей с постоянной инерциейфб меньше 2с выйдет из зоны успешной синхронизации