Устройство быстродействующего автоматического включения резерва

(51)5 ГОсУДАРстВенный кОМитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР. ИЯМПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . электроснабжения асинхронных двигателей путем повышения быстродействия и из, бирательности срабатывания. Устройствоническийинсти- содержит две секции шин, соединейныхсекционным выключателем, на каждой секА.И.Ищенко и ции шин - орган контроля снижения напря-,жения, орган контроля режима системы,орган выдержки времени, датчики тока иво СССРнапряжения, орган контроля направления1980. мощности, элемент ПАМЯТЬ, трехвходовойРелеййая эащи- логический элемент И, а также орган разнояжением выше 1 сти напряжений, два логических элемента1987, с.182-183, ИЛИ, третий логический элемент И, параллельно секционному выключателю включенРОДЕЙСТВУЮ-, тиристорный коммутатор. Устройство сраО ВКЛЮЧЕНИЯ батывает при внешних коротких замыкани- Зях (к.з.) и неуспешном самозапуске, нек электротехни- срабатывает при к.з. на шинах и успешномкому включению самозапуске; Возможность успешности сапитки защищае- . йозапуска определяется до начала процесигателями. Цель са. 8 ил,ие надежности(54) УСТРОЙСТВО БЫСТЩЕГО АВТОМАТИЧЕСКОГРЕЗЕРВА(57) Изобретение относитсяке, а именно к автоматичесрезерва при наличии подмых шин асинхронными дв.,изобретения- повышенвава О Изобретение относится к электротехни- .ния напряжения; на фиг.3- структурная схе . ке, а именно к устройствам автоматическогома органа контроля режима системы; на 1 А) включения резерва (АВР) при наличии.под-: фиг,4- временные диаграммы сигналов орпитки защищаемых шин асинхронными . гана контроля снижения напряжения для двигателями, . нормального и аварийного режимов; наЦелью изобретения является повыше-: . фиг.5 - временные диаграммы сигналов орние надежности электроснабжения асинх- . гана контроля режима системы в нормальронных электродвигателей путем ном режиме.и при коротком замыкании в повышения быстродействия и избиратель- точке К 1; на фиг.6 - временные диаграммы ности срабатывания. сигналов органа контроля режима системыНа фиг.1 представлена структурная схе- в условиях успешного самозапуска электрома устройства, быстродействующего автома- двигателей; на фиг,7 - временные диаграмтического включения резерва; на фиг,2 - ;. мы . сигналов устройства структурная схема органа контроля сниже-быстродействующегоАВР в нормальном ре 11709462 Фиг. 8 Составитель Н.Пантелееваедактор А.Лежнина Техред М.Моргентал, Корректор Н.Ревс Заказ 4 дЗ Тираж Подписн ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откр 113035, Москва;.Ж, Раушская наб., 4/5тиям при ГКНТ СССР твенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 Прожиме и при коротком замыкании в точке К 1; на фиг.8 - временные диаграммы сигналов устройства быстродействующего АВР в условиях успешного самозапуска электродвигателей.Устройство быстродействующего АВР содержит датчики 1 и 2 тока (фиг.1), установленные на,вводе питания секций 3 и 4 шин соответственно, Питание данных секций шин осуществляется через вводные выключатели 5 и 6. Между этими секциями параллельно включены секционный выключатель 7 и тиристорный коммутатор 8. К секциям 3 и 4 шин подключены датчики 9 и 10 напряжения, а также асинхронные двигательные нагрузки 11 и 12. Выход датчика 9 напряжения соединен с входами элемента ПАМЯТЬ 13 и органа 14 контроля снижения напряжения секции 3 шин, Аналогично выход датчика 10 напряжения. соединен с вхбдами элемента ПАМЯТЬ 15 и органа 16 контроля снижения напряжения секции 4 шин. Выходы элементов ПАМЯТЬ 13 и .15 соответственно соединены с вторыми входами органов 17 и 18 контроля направления мощности, приэтом первые входы последних соединены с выходами датчиков 1 и 2 тока соответственно, Выход органа.14 контроля снискания напряжения соединен с входом первого порогового элемента 19, первым входом органа 20 контроля режима системы и первым входом органа 21 разности напря. жений. Выход органа 17 контроля направления мощности соединен с вторым входом органа 20 контроля режима системы секции 3 шин. Аналогично выход органа 16 контроля снижения напряжения соединен с входом второго порогового элемента 22, первым входом органа 23 контроля режима системы и вторым входом органа 21 разности напряжений, Выход органа 18 контроля направления мощности соединен с вторым входом органа 23 контроля режима системы, Выход органа 21 разности напряжений соединен с входом третьего порогового элемента 24. Выходы первого порогового элемента 19, органа 20 контроля режима системы и третьего порогового элемента 24 соединены соответственно с первым. вторым, третьим входами первого трехвходового логического элемента И 25. Выходы второго порогового элемента 22, органа 23 контроля режима системы и третьего порогового элемента 24 соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами второго трехвходового логического элемента.И 26. Выход первого логического элемента И 25 соединен с входом органа 27 выдержки времени, выход которого соединен с первым входом первого логическогоэлемента ИЛИ 28 и с цепью отключения вводного вйключателя 5, Выход второго:логического элемента И 26 соединен с входом органа 29 выдержки времени, выход которого соединен с вторым входом первого логического элемента ИЛИ 28 и с цепью отключения вводного выключателя 6, Выход первого логического элемента ИЛИ 28 соединен с первым входом третьего логического элемента И 30, второй вход которого соединен с выходом второго логического элемента ИЛИ 31, а выход - с цепями включения секционного выключателя 7 и тири 10 сторного коммутатора 8. При этом первый и извлечения квадратйого корня. Выход по-.следнего является выходом органа 14 контроля снижения напряжения. 30 Орган 20 контроля режима системы (фиг.З)содержит второй дифференциатор 38, входкоторого одновременно является первымвходом органа 20 контроля режима систе-мы, а выход соединен с входом четвертогопорогового элемента 39, первым входом четвертого логического элемента И 40 и че 40 реэ первый логический элемент НЕ 41 с первым входом пятого логического элемента И 42. Второй вход четвертого логического элемента И 40 является вторым входом органа 45 20 контроля режима системы и через второйлогический элемент НЕ 43 связан с вторым входом пятого логического элемента И 42.При этом выходы четвертого 40 и пятого 42 логических элементов И.соединены соответ 50 ственно с первым и вторым входами третьего логического элемента ИЛИ 44. Выход последнего соединен с вторым входом шестого логического элемента И 45, выход которого одновременно является выходом органа 55 20 контроля режима системы, а первый вход соединен с выходом третьего логического элемента НЕ 46.Вход третьего логического элемента НЕ 46 соединен с выходом одновибратора 47, вход которого соединен с выходом четвертого порогового элемента 39. 15 второй входы второго логического элемента.ИЛИ 31 соединены с блок-контактами вводных выключателей 5 и 6 соответственно.Орган 14 контроля снижения напряжения (фиг.2) содержит пропорциональный 20 блок 32 и первый квадратор 33, выходы которых объединены,и образуют вход органа 14 контроля снижения напряжения. Выход пропорционального блока 32 соединен с входом первого дифференциатора 34, вы ход которого соединен с входами второго,квадратора 35. Выход последнего соединен с первым входом сумматора 36, второй вход которого соединен с выходом первого квадратора 33, а выход - с входом блока 371709462 Конструкция органа 16 контроля снижеогибающая амплитуды сигнала 01 (1); 53г зависимость изменения во времени сигнала 0 1(т); 54. - огибающая сигнала (К 0 1(т)р 32; 55 - зависимость изменения во времени сигнала К Оф)р) в нормальном режиме). На выходе сумматора 36 формируется сигнал Ч 1 г, равный по величине квадрату амплитуды сигнала Оф). Этот.сигнал поступает на вход блока 37 извлечения квадратного корня, на выходе которого формируется сигнал Ч 1. За-висимость изменения во времени сигнала % - есть зависимость изменения во времени.огибающей сигнала Оф). Сигнал Ч 1 по-: ступает в первый пороговый элемент 19, где сравнивается с пороговым сигналом Чп 1. В нормальном режиме Ч. Чп 1. ПОроговый элемент 19 срабатывает при Ч 1 с Чп 1, поэтому в нормальном режиме на его выходе сигнал Ч 12 отсутствует(фиг. 4 д, 5 а, ба, 7 б, 8 б при тто, где 56 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 1 в нормальном режиме; 57 - уровень порогового сигнала Чп 1).В аварийном режиме при исчезновении питания, либо при резкой посадке питающего напряжения уровень напряжения на секции 3 шин.снижается не скачком, а по экспоненциальному закону из-за подпитывающего эффекта двигательной нагрузки 11. При асинхронной двигательной нагрузкесскорость изменения амплитуды напряжения значительно больше скорости изменения его частоты, Поэтому на интервале времени работы устройства частоту напряжения с до статочной степенью точности можно считать неизменной (Фиг,4 а, 7 а при 1 то, где 58 - огибающая амплитуды сигнала Оф); 59 - зависимость изменения во времени сигнала 01(т) в аварийном режиме), При этом снижа- . ются и уровнисигналов К Оф), 01(т), К2 Оф)р,(К 01(т)р 1 (фиг.4 б,4 в,4 гприт Ь, где 60 - огибающая амплитуды сигнала К 01(1)р;61 - зависимость во времени сигнала К Оф)р; 62 - огибающая аыллигуды сигнала 01 ф 63, - зависимость измеНения во времени сигнала 01 (с); 64 - огибающая ампли 2туды сигнала (К Оф)р 12; 65 - зависимость изменения во времени сигнала (К Оф)р в аварийном режиме); Следовательно, сигнал Ч 1 также убывает по зкспоненциальному закону. В момент времени 11 сигнал Ч 1 снижается до уровня порогового сигнала Ч 1 в пороговом элементе 19 и на выходе последнего появляется сигнал Ч 12 (фиг.4 д, 4 е, 5 а, 7 б, 7 д при 1то, где 66 - . зависимость изменения во времени сигнала Чи в аварийном режиме)Работа органа 16 контроля снижения напряжения и временные диаграммы его работы аналогичны работе органа 14: контроля снижения напряжения и временным ния напряжения секции 4 шин полностью соответствует, конструкции органа 14 контроля снижения напряжения. Конструкция органа 23 контроля, режима системы секции 54 шин полностью соответствует конструкции органа 20 контроля режйма системы. Блоки устройства могут быть получены на оСнове существующей элементной базы: 10 квадраторы - на базе перемножителя с параллельным соединением его входов; пропорциональный блок - на основе операционного усилителя постоянного тока с резисторами на входе и в цепи обратной связи; дифференциатор - на основе операционного усилителя постоянного тока с резистором в цепи обратной связи,и конденсатором на входе; блок извлечения квадратного корня - на базе операционного усилителя постоянного тока с включением в цепь обратной связи перемножителя; пороговые элементы - на основе компаратора; органы выдержки времени- на базе интегрального таймера,Устройство работает следующим обра зом. Вначале рассмотрим работу первого ор; гана 14 контроля снижения напряжения(фиг,1 и 2) совместно.с первым пороговым элементом 19. В нормальном режиме работы ввЬдные выключатели 5 и 6 замкнуты., секционный выключатель 7 и тиристорный коммутатор 8 отключены. Сигнал Оф) с датчика 9 напряжения поступает на вход органа 14 контроля снижения напряжения, где 3035 разветвляется на вход пропорционального блока 32 и входы первого квадратора 33(Фиг.4 а, 7 а и 8 а при тто, где 48 - огибающая амплитуды сигнала 01(т); 49 - зависимость изменения во времени сигнала 01(т) 40 в нормальном, режиме). С выхода,пропорционального блока 32 сигнал К 01(1) поступает на вход дифференциатора 34 (К=ФО - коэф-. фициент усиления пропорционального блока), и на выходе последнего формируется 45 сигнал К О ф)р, который по амплитуде равен сигналу О 1(т) и опережает его по фазе,на 90 . (фиг.4 б при 1то, где 50 - огибающая амп.литуды сигнала К Оф)р;51 - зависимость . изменения во времени сигнала К 01(1)р в 50 . нормальном, режиме). Поступая на входы второго квадратора 35, сигнал К 01(1) в нем возводится в квадрат, и на выходе квадра- . тора Формируется сигнал К 01(г)р 3, поступающий на первый вход сумматора 36, В 55 первом квадраторе 33 возводится в квадрат сигнал 01(1); поступающий на его вхЬды, При этом на выходе квадратора формируется сигнал,01(т), поступающий на второй вход. сумматора 36 (фиг.4 в, 4 г при 11 о, где 52. -диаграммам его работы. При этом аналогом сигнала 01(т является сигнал 02(1), аналогами сигналов К 01(1) и К 01(1)р - сигналы К 02(т) и К 02(т)р соответственно; аналогами сигналов (К 01(1)р 1 и 01 (т) - сигналы (К 02(т)рЯ и0(1) соответственно 2 а аналогами сигналов .2Ч 1 и Ч 1 - сигналы Ч 2 и,Ч 2 соответственно,Далее рассмотрим работу органа 20 контроля режима системы секции шин 3 (фиг,1 и 3). Сигнал Ч 1 от органа 14 контроля снижения напряжения подается на первый вход органа 20 контроля режима системы, на второй вход которого поступает сигнал, Ч 5 с выхода органа 17 контроля направления мощности, В нормальном режиме изменение сигнала Ч 1 отсутствует и отсутствует сигнал Ч 5, так как направление мощности - от источника к потребителю. При неизменном сигнале Ч 1 на выходе второго дифференциатора 38 сигнал Ч 1 равен нулю.1Поэтому. на выходе четвертого логического элемента И 40 сигнал Чз отсутствует, При этом на.выходах первого 41 и второго 43 логических. элементов НЕ имеют место сигналы Ч 4 и Че. Следовательно, на выходе пятого логического элемента И 42 присутствует сигнал Чт(фиг,5 а, б, г, д, е при 1то, где 68 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 1; 69 - уровень порого 1,вого сигнала Чпз четвертого порогового элемента 39; 70 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 5; 72 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 7 в нормальном режиме), При этом на выходе третьего логического.элемента ИЛИ 44 появляется сигнал Ч 9 (фиг.5 ж при 1Ь, где 73- зависимость измененияво времени сигнала Ч 9 а нор.- мальном режиме). На выходе чегвертого порогового элемента 39 сигнал Чз отсутствует, так как данный пороговый элемент срабаты- вает при отрицательных значениях сигнала Ч 11, когда 1 Ч 11 Чпз 1, На выходе одновибратора 47 сигнал; Ч 1 о также отсутствует, а на выходе третьего логического элемента НЕ 46 сигнал Ч 1 о имеет место. При одновременном наличии сигналоа Ч 1 о и Ч 9 на выходе шестого логического элемента И 45 имеет место сигнал Ч 11 (фиг.5 а, з при 1. 1 о, где 74 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 1 о; 75 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 11 в нормальном режиме).При аварийном режиме, при коротком замыкании в точке К 1, ток через датчик 1 тока изменяет свое направление на противоположное а связи с подпиткой точки К 1 , асинхронными двигателями 11 (фиг.1, где 76 - направление подпиты вающего тока двигателей 11 при коротком замыкании а точке К 1); Одновременно по экспоненциальному закону снижается и сигнал Ч 1. Дифференциатор 38 выполнен инвертирующим, поэтому на его выходе появляется положительныйсигнал Ч 1 . На выходе органа 17 направле 1ния мощности появляется сигнал Ч 5 (фиг.5 а, б, в, г при с1 о, где 77 - зависимость изменения ао времени сигнала Ч 1; 78 - зависимость изменения во времени сигнала Чб а аварийном режиме). При этом сигналы 10 Ч 4 и Чв отсустауют, и на выходе пятого логического элемента. И 42 сигнал Ч 7 тактике отсу 1- сгаует, Однако на выходе четвертого логического элемента И 40 сигнал Ча имеет место (фиг,5 д, е при 1со, где 79 - зависимость15 изменения во времени сигнала Чз; 80 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 7 в аварийном режиме), Следовательно, присутствует сигнал Ч 9 на выходе третьего логического элемента ИЛИ 44 (фиг,5 ж, при 1Ъ, 20 где 81- зависимость изменения во временисигнала Чд а аварийном режиме). Сигнал Чз, на выходе четвертого порогового элемента 39 отсутствует, так как сигнал Ч 1 положи 1тельный, Поэтому отсутствует сигнал Ч 10 на 25 выходе одновибратора 47, а на выходетретьего логического элемента НЕ 46 сигнал Ч 1 о имеет место (фиг.5 в при 1то, где 82 -. зависимость изменения во времени сигналаЧ 1 о в аварийном режиме). Следовательно, ЗО при коротком замыкании а точке К 1 на выходе шестого логического элемента И 45 имеет место сигнал Ч 11(фиг,5 з при 1 1 о, где 83 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 11 в аварийном режиме).35 При коротком замыкании а точке К 2 насекции 3 шин работа блоков 38 39, 41,46 и 47 и временные диаграммы сигналов Ч 1, Ч 11, Чз, Ч 1 о,Ч 1 о аналогичны режиму короткого замыкания а точке К 1. Однако ток а точке 40 К 2 складывается из тока от системы элект-.роснабжения и тока подпитки асинхронных двигателей(фиг.1, где 84 - направление тока .от системы электроснабжения; 85 - направление тока подпитки асинхронных двигате лей при коротком замыкании в точке К 2).При:этом ток через датчик 1 тока направлен от системы к секции 3 шин, поэтому на выходе органа 17 направления мощности сигнал Чь в этом режиме отсутствует. На 50 выходе второго логического элемента НЕ 43имеет место, сигнал Чб. однако сигнал Ч 4 на выходе йервого логического элемента Н Е 41 отсутствует как и при короткбм замыканиив точке К 1, Поэтому отсутствует и сигнал Ч 755 на выходе пятого логического элемента И47, Кроме того, из-за отсутствия сигнала Ч 5 не будет сигнала Ч 8 на выходе четвертого логического элемента И 40. Следовательно, будут отсутствовать сигналы Чц на выходе третьего логического элемента ИЛИ 44 и Ч 11.17094 на выходе шестого логического элемента И 45.Рассмотрим. работу органа 20 контроля режима системы в режиме самозапуска электродвигателей 11 при кратковремен ных снижениях напряжения, Этот процесс состоит из двух этапов-снижения напряже-.ния и последующего его нарастания. На первом этапе при значительном снижении, либо исчезновении напряжения в сети на пряжение на секции 3 шин.уменьшается по экспоненциальному закону, так и при коротком замыкании в точке К 1. На этом этапе режим работы органа 20 контроля режима системы и его временные диаграммы анало гичны режиму работы и временным диаграммам при коротком замыкании в точке К 1 (фиг.6 а-з при тот . тз, где 86 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 1; 87 - зависимость изменения во времени сигна ла Ч 1; 88 - зависимость изменения во вре-.мени сигнала Ч 10, 89 - зависимость изменения во времени сигнала Чб; 90 - зависимость изменения во времени сигнала Чв; 91 - зависимость изменения во времени 25 сигнала Ч 7; 92 - зависимость изменения во, времени сигнала Ч 9; 93 - зависимость Изме. нения во времени сигнала Ч 11 в режиме самозапуска). При восстановлении в момент времени тз напряжения в сети на секции 3 30 шин оно нарастает не скачком, а по экспоненциальному закону. Приэтом по экспоненциальному закону нарастает и сигнал Ч 1 (фиг,6 а при 1 1 з), Это ведет к изменению знака сигнала Ч, на противоположный 35 (фиг.бб при ттз). Сигнал Ч 5 при тЬ также отсутствует, так как на втором этапе самозапуска происходит потребление энергии из сети (фиг.бг и ри т,тз). Следовательно, на выходе четвертого логического 40 элемента И 40 при отсутствии сигнала Ч 5 и отрицательном сигнале Ч 1 (что соответст 1вует логическому нулю) сигнал Чв отсутствует(фиг.бд при т1 з), Однако имеют место сигналы Ч 4 и Чв на выходах первого 41 и 45 второго 43 логических элементов НЕ соответственно. Поэтому будут иметь место сигналы Ч 7 на выходе пятого логического элемента И 42 и Чд на выходе третьего логического элемента ИЛИ 44 (фиг.бе, ж при т50 1 о). При этом появление сигнала Ч 11 на выходе шестого логического элемента И 45 зависит от появления сигнала Ч 10. При возможности успешного самозапуска уровень сигнала Ч 1 в отрицательной области в мо мент времени тз превышает по модулю пороговый сигнал в четвертом пороговом элементе 39. На выходе последнего в этот момент времени появляется сигнал Чз, который исчезает, в момент времени тп при Ч 1 6 3 1062Чпз . ПРи значениЯх сигнала Ч 1,1 близких к значению порогового сигнала Чпз, интервал времени тз, и) очень мал и недостаточен для согласованной работы с другими блоками устройства. Поэтому в.одновибраторе 47 импульс сигнала Чз расширяется до необходимой длительности 1 з, тп) ПО ЗаДНЕМУ фРОНтУ, ОбРаЗУЯ СИГНад. Ч 10. В третьем логическом элементе Н Е 46 формируется сигнал 710, противоположный сигналу Ч 10 (фиг.6 в при ттз), который на интервале времени (тз, ь) равен нулю. Поэтому и сигнал Ч 11 на выходе шестого логйческого элемента 45 на этом же интервале времени отсутствует(фиг,бз при ттз).В случае, если скорость нарастания напряжения при самозапуске меньше допустимой, возможны перегрев и выход из строя силового оборудования. Величина порогового сигнала выбирается из этих соображений, При неуспешном самозапуске в отрицательной области сигнал Ч 1Чпэ, поэтому на выходе четвертого порогового элемента 39 при т1 з сигнал Чз отсутствует, также отсутствует и сигнал Ч 10, Сигнал Ч 10 имеет место и на выходе шестого логического элемента И 45 при ттз присутст- .вует сигнал Ч 11.Работа органа 23 контроля режима системы аналогична работе органа 20 контроля режима системы, При этом аналогами сигналов Ч 1 и Ч 5 являются сигналы Ч 2 и Ч 15 соответственно, а аналогом сигнала Ч 1.1 - сигнал Ч 21. Временные диаграммы органа 23 контроля режима системы полностью соответствуют временным диаграммам органа 20 контроля режима системы, При этом аналогами сигналов Ч 1, Чз и Чпз являютсясоответственно сигналы Ч 2, Ч 1 з и Чп 1 з, аналогами сигналов Ч 4 и Чв - сигналы Ч 14 и Ч 1 в соответственно, аналогами сигналов Чт и Чв - сигналы Ч 17 и Ч 1 а соответственно, аналогами сигналов Ч 10 и Ч 10 - сигналы Ч 20 и 920 соответственно, аналогом сигнала Ч 9 - сигнал Ч 19.Рассмотрим совместную работу отдельных блоков устройства в вышеописанных, режимах. Для секции 3 шин в нормальном режиме работы на выходе органа 14 контроля снижения напряжения сигнал Ч 1 имеет постоянную величину и превышает значение порогового сигнала Чп 1( фиг, 7 б и ри;т .то) Поэтому на выходе первого пороговогоэлемента.19 сигнал Ч 12 отсутствует(фиг.7 д прито), Аналогично для секции 4 шин сигнал. Ч 2 на выходе органа 16 контроля снижения напряжениябудет также неизменным и по величине больше поРогового значениЯ Чп 2, й на выхоДе второго порогового элемента 22 сигнал Чл также будетотсутствовать. Величины сигналов Ч 1и Ч 2 вычитаются в органе 21 разности йа- ИЛИ 28 (фиг;7 з при тто, где 99 - зависипряжений, при этом их разность близка к мость изменения во времени сигнала Ч 25 в нулю, Поэтому в третьем пороговом элемен- аварийном режиме). На выходе последнего те 24 сигнал Ч 2 з = 1 Ч 1- Ч 2 меньше поро- появится сигнал Чу, поступающий на пергового сигнала Чп 2 з и на выходе этого 5 вый вход третьего логического элемента И элемента сигнал Ч 24 будет отсутствовать 30. При это с отключением выключателя Бс (фиг.7 в, г при ссо, где 94 - уровень порого-. его блок-контактов поступит сигнал Ча 1 наваго сигнала Чп 2 з; 95 - зависимость изме- первый вход второго логического элемента нениявовременисигналаЧ 2 звнормальном ИЛИ 31, на выходе которого, будет сигнал режиме). На выходе органов 20 и 23 контро Ча, поступающий на второй вход третьего ля режима системы в нормальном режиме логического элемента И 30. На выходе поимеют место сигналы Ч 11 и Ч 21 соответст- следнего появится сигнал Чдвр, поступаювенно. Таким образом, в нормальном режи- щий на входы цепей управления мена входах первого логического элемента секционного выключателя 7 и тиристорного И 25 из сигналов Ч 12, Ч 11, Ч 24 присутствует 15 коммутатора 8. Тиристорный коммутатор 8 только сигнал Ч 11,.а на входах второго логи- включится сразу на время, необходимое для ческого элемента И 26 из сигналов Ч 21, Ч 22, включения секционного выключателя 7, по, Ч 24 присутствует только сигнал Ч 21. Поэтому сле включения которого тиристорный комсигналы Ч 25 и Ч 26 отсутствуют. При этом не мутатор 8 отключится.будет и сигналов Чу 1, Чу 2, Чу., ЧО 1, ЧО 2, Ча, 20 Если при исчезновении напряжения на Чдар, поэтомутиристорный коммутатор 8 и секции 3 шин снизится и напряжение на секционный выключатель не сработают. секции 4 шин, то включение АВР неэффекПри коротком замыкании в точке К 1 сиг- . тивно. В этом случае при снижении сигналанал Ч 1 на выходе органа 14 контроля сниже- Ч 1 будет снижатся и сигнал Ч 2. Их разность ния напряжения устойчиво снижается и в 25 по модулю. равная величине сигнала Ч 2 з; момент времени т 1 становится меньше по- будет недостаточна для срабатывания рогового сигнала Чп 1 (фиг.7 бпри 1то). В третьего порогового элемента 24, и сигнал этот момент времени на выходе первого по- Ч 24 на его выходе будет отсутствовать. При рогового элемента 19 появляетсясигнал Ч 12 этом не будет и сигналов Ч 25, Чу 1, Чу, ЧО 1, (фиг.7 д при тто); На выходе органа 20 30 Ча, Чдвр и АВР не сработает,контроля режима системы в данном режиме При коротком замыкании в точке К 2 присутствует сигнал Ч 11 (фиг.7 е при 11 о). включение АВР недопустимо. В данном реПри сохранении уровня сигнала 0 сигнал жиме сигнал Ч 11 йа выходе органа 20 контЧ 2 на выходе органа 16 контроля снижения роля режима системы отсутствует. Поэтому напряжения будет неизменен, поэтому раз не будет сигналов Ч 25, Чу 1, Чу. Вводной выность сигналовЧ 2 - Ч 11, равная сигналуключатель 5 будет отключен устройствами Ч 2 з, при снижении сигнала Ч 1 будет экспо- релейной защиты секции 3 шин. При этом ненциальновозрастать,ивмоментвремени появятся сигналы ЧО 1 и Ча, однако, из-за 12 уровень сигнала Ч 2 з на выходе органа 21 отсутствия сигнала Чу на выходе третьего разности напряжений превысит уровень по логического элемента И 30 сигнал Чдвр не роговогосигнала Чп 2 з. В этот момент време- появится, АВР не сработает.ни на выходе третьего порогового элемента При кратковременных снижениях на-.24 появится сигнал Ч 24 (фиг,7 в, г при 1 Ь, пряжения амплитуда сигнала 01(т) на секции где 96- зависимость изменения во времени 3 шин сначала экспоненциально убывает, а сигнала Ч 2 з; 97- зависимость изменения во 45 затем экспоненциально возрастает: на первремени сигнала Ч 24 в аварийном режиме). вом этапе - из-за подпитывающего эффекта Следовательно, в момент времени с 2 на всех асинхронных двигателей 11, а на втором трех входах первого логического элемента этапе. - из-за самозапуска (фиг,8 а при фто, И 25 будут иметь место сигналы соответст- где 100 - огибающая амплитуды сигнала веНно Ч 12, Ч 11, Ч 24, и на выходе этой схемы 50 Оф); 101 - зависимость изменения во врепоявитсясигналЧ 25(фиг.7 жприй 1 о,где 98 мени сигнала 0 при самозапуске). При -зависимостьизменения во времени сигна- этом сигнал Ч 1 также сначала экспоненцила Ч 25 в аварийном режиме). Сигнал Чу 1 на ально убывает, а затем экспоненциально выходе органа 27 выдержки времени поя- возрстает. Сигнал.Ч 2 з, наоборот, сначала вится черезвьгдержкувремени Ьс. равную 55 экспоненциально возрастает, а затем экс 1 у - Ф 2 1 и обесйечивающую воэможность поненциально убывает (фиг.8 б, в при 1 ь, самозапуска электродвигателей. Этот сиг- где 102 - зависимость изменения во временал поступит в цепи управления вводным ни сигнала Ч 2 з в режиме самозапуска), Сигвыключателем 5, отключая его, а также на нал Ч 1 на выходе органа 14 контроля первый вход первого логического элемента снижения напряжения в момент времени т 1г1709462 налов Чу 1 и Ча 1 - соответственно сигналы ;ЧУ 2 и ЧО 2.Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обладает 5 большей надежностью за счет большей избирательности срабатывания и быстродействия и более .эффективно защищаетзлектропотребители в переходных режимахО Процесс работы органа 14 контролясни;кения напряжения 14 и второго дифференциатора 38 органа 20 контроля режимасистемы математически описывается следующим образом, В нормальном режиме сиг, нал 01(1) изменяется по синусоидальномузакону и имеет неизменную амплитуду Ов,01(1) = Оп,вз 1 п вт, (1)где в - угловая частота сигнала напряже-.НИЯ 01и=2 л 1, (2)где т - частота сигнала 01 фПоступая на вход органа 14 контроляснижения напряжения и на вход его пропорционального блока 32, сигнал изменяется 5 по амплитуде в К раз, а затем дифференцируется в первом дифференциаторе 34. Приэтом сигнал К 01(т) на выходе первого,дифференциатораК 01(т)р= КщОа созв, Р)Коэффициент К выбирается таким, чтобыК ау= 1, (4)Тогда имеемК 01(1) р = Оп соз сот, (5)Этот сигнал возводится в квадрат вовтором квадраторе 35, на выходе которогосигналГК 01(1)р)2: 02 соз 2 1, (6)На выходе первого квадратора 33 сигнал Оф) равен:01(1)=0 а З 1 П СОт Р)Сигналы К 01(с)р)2 и 01 (1) имеют синусоидальную форму с частотой в 2 раза большей, чем частота сигнала 01(т). При этом(фиг.4 в,г)01 (1)макс = К О 1(1) р макс = Оа01 (1)мин К 01(1)р мин = О (8)По фазе эти сигналь 1 Сдвинут междусобой на 180 о. Они складываются в сумматоре 36, и их сумма равна го самозапуска исчезает в момент времени1 з (фиг;8 г, д, е при 1 о, где 103 - эависимость изменения во времени сигнала Ч 24; 20 30 сработать, и АВ Р не выключается. В против-ном случае, при времени снижения напряжения больше заданного, на выходе органа27 выдержки времени появляется сигнал Чу 1,и АВР срабатывает, как и в случае короткого 35замыкания в точке К 1,Если самозапуск определяется как неуспешный, то сигнал Ч 11 на интервале времени 1 З, 14) не исчезает, и ширина импульсаЧ 2 з определяется интервалом времени 12, 40 45 режимах полностью соответствуют времен-.ным диаграммам блоков секции 3 шин, При 50 снижается ниже уровня порогового сигнала Чп 1, а при последующем увеличении сигнара Ч 1 последний превышает уровень порогового сигнала Чп 1 в момент времени В, поэтому сигнал Ч 12 на выходе первого порогового элемента 19 имеет место в интервале времени И, В). Аналогично сигнал Ч 2 з превышает пороговый сигнал Чп 2 з в момнет времени 12 и снижается ниже этого порогового сигнала в момент времени т 4. При этом на выходе третьего порогового элемента 24 сииал Ч 24 имеет место в интервале времени 12, ь).Сигнал У 11 в случае возможности успешно-. 104 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 12; 105 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 11 при самозапуске), Следовательно, на выходе первого логического зЛемента И 25 сигнал Ч 25 появляется на интервале времени 12, ез), когда одновременно имеют место сигналы Ч 12, Ч 11, Ч 24(фиг.8 ж при т 1 о, где 106 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 25 при самозапуске), при этом чем дольше снижение напряжения 01(1), тем шире интервал време-. ни 12, тз). Если ширина этого интервала меньше выдержки времени органа 27 выдержки времени, то последний не успевает И 1. При сохранении уровня сигнала 02(1) этот интервал времени будет достаточен для срабатывания органа 27 выдержки времени и включения АВР, что облегчает условия самозапуска двигателей 11 секции 3 шин. Временные диаграммы работы блоков секции 4 шин во всех рассмотренных вышеэтом аналогом короткого замыкания в точке, К 1 является короткое замыкание перед вводным выключателем 6, а аналогом короткого замыкания в точке К 2 - короткое замыкание на секции 4 шин. Аналогами сигналбв Ч 1 и Чп 1 являются сигналы Ч 2 и Чп 2 соответственно; аналогами сигналов Ч 12 и Ч 11 - соответственно сигналы Ч 22 и Ч 21, аналогом сигнала Ч 1 - сигнал Ч 2, и наоборот, аналогом сигнала Ч 25 - сигнал Ч 26, аналогами сиг-. Ч 1 = О з 1 п 2 в + Й соз 2 в т =Я(з 1 п 2 а+соз 2 м 1) =,Й. (9)На выходе блока 37 извлечения квадратного корня сигнал,Ч 1 =/02 =О, (10) В аварийном режиме амплитуда сигнала Оф) изменяется по экспоненциальномузакону и сигнал О 1(т) описывается выражением1Оф) = 8Ц, з 1 п сот, (11) где Т - постоянная времени затухания сигналаОф) по амплитуде.При этом на выходе первого дифферен циатора 34 сигнал равен".кор - - опте еьв+квцпе сова,(12)тДля цепей с асинхронными двигателями затухание амплитуды напряжения происходит значительно быстрее уменьшения его частоты, поэтому на рассматрйваемом интервале времени частоту напряжения с достаточной степенью точности можно считать постоянной, тогдаК а= сопзс,0, . (13) 631(с)р --- Оре зЬ Сй+3 ве.сав йМ,(И)фитВыразим постоянную времени через активное и реактивное.сопротивления цепи;(16)В системах электроснабжения ВХ.Поэтому в выражении (14) первым слагаемым можно пренебречь без существенных погрешностей. ТогдайКО(т)р = Це.Е СОЗ Сж, (17)При возведении этого сигнала в квадрат на выходе второго квадратора 35 получаем сигналКОф)р = ОВе е "соз 2 йв, (18) На выходе первого квадратора 33 сигналуО 3(1) =. О е зп 2 вс .(19) При сложении этих сигналов в сумматоре 36 суммарный сигналЧ 1 =Жесоз йк.+ОВе зРйй= :О е соз йй + з 1 и йй) = ОЬ е(20)На выходе блока 37 извлечения квадратного корня сигналч 1 юО 3,ет =.Оп,е, (21)ФТаким образом, сигнал Ч 1 характеризует изменение во времени огибающей амплитуды сигнала 01(1).(24) 25 Следовательно, при переходе от процесса снижения напряжения к его нарастанию производная сигнала Ч 1 изменяет свой знак на противоположный. При этом на величину сигнала решающим образом влияет 30 постоянная времени Т нарастания напряжения ОФ).Процесс работы органа 16 контроляснижения напряжения и дифференциатора органа 23 контроля режима системы мате матически Описывается так же, как органа14 контроля снижения напряжения 14 и дифференциатора органа 20 контроля режима системы.Формула изобретения 40 Устройство быстродействующего автоматического включения резерва. содержащее две.секции шин, связанных через секционный выклк)чатель, к каждой из коте.рых подключен вводной выключатель, асий хранная двигательная нагрузка, датчие.тока и напряжения, органы контроля снижЕ- ния напряжения и контроля направления мощности, орган выдержки времени, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения 50 надежности электроснабжения асинхрон, ных двигателей путем повышения быстродействия и избирательности срабатывания, дополнительно введены на каждой секции шин орган контроля режима системы, зле мент ПАМЯТЬ,првый и второй пороговыеэлементы; первый и второй трехвходовые логические элейенгы И соответственно каждой секции:шин, а также орган разностинапряжений, третий пороговый элемент,два логических элемента ИЛИ, третий логиВо втором дифференциаторе 38 органа20 контроля режима системы определяетсяпроизводная сигнала Чь. В нормальном режиме производная сигнала Чь с учетом ин вертирования выходного сигнала равна:1 ЙМ(22)В аварийном режиме а также на этапе 10 снижения напряжения при самозапуке производная равна;Ч 1О е = - Ое, )О. (23) 15 . На втором этапе самозапуска электродвигателей при нарастании напряжения отнекоторого уровня Ое сигнал Ч 1 изменяетсяпо закономерности170946218 выключателю,при этом на каждой секции . нального блока и первого квадратора шин выход датчика напряжения соединен .обьединены и образуют вход органа снижес входом органа контроля снижения напря ния напряжения, выход пропорционального жения и через элемент ПАМЯТЪ с вторым блока через первый дифференциатор входом органа контроля направления мощ- соединен с входом второго квадратора, выности, первый входкоторогосоединенс вы- ход которого соединен с первым входом , ходом датчика тока, а выход - с вторым сумматора, второй - с входом блока иэвлевходом органа контроля режима си:темы, 10 чения квадратного корня, выход которого является выходом органа контроля снижепервый вход которого соединен с входам ния напряжения, причем каждый орган коноргана контроля снижения напряжения,который. соединенс первым входом троля режима системы содержит второй о.р г а н а р а 3 н о с т и н а и р я ж е- дифференциатор,четвертыйпороговыйзлен ий и через первый и второй 1 б мент, одновибратор, первый, второй и трепороговые, элементы - с первыми входами тий логические элементы НЕ, четвертый,первого и второго логических элементов И, пятый и шестой логические элементы И, тревыход органа контроля режима сиСтемы со- тий логический элемент ИЛИ, при этом вход единен с вторыми входами первого и вто- второгодифференциатора является первым рого логических элементов И, третийвход 20 входом органа контроля режима системы,которого соединен с выходом третьего по- выход соединен с входом четвертого поророгового элемента, а выход - с входом орга- гового элемента, первым входом четвертого на выдержки времени, выход которого логического элемента И и через первыйлосоединен с входом йервого логического эле- гический элемент НЕ с первым входом пятомента ИЛИ с цепью отключения соответст го логического элемента И, второй вход четвертого логического элемента И являетвующего вводного выключателя, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым ся вторым входом органа контроля режима входом третьего логического элемента И, системы и через второй логический элемент, второй вход которого соединен с выходом НЕ соединен с вторым входом пятого логивторого логического элемента ИЛИ, а выход 30 ческого элемента И, выход которого соеди - с цепями включения тиристорного комму.- нен с вторым входом третьего логического татора и секционного выключателя, входы элемента ИЛИ.первыйвходкоторогосоедивторого элемента ИЛИ соединены с блок- нен с выходом четвертого логического элемента И, а выход - с вторым входом шестого контактами соответствующих вводных вы ЗВ логического элемента И, выход которого явключателей, выход органа разности напряжений соединен с входом третьего по- ляется выходом органа контроля режима сирогового элемента, причем орган контролястемы, а первый вход через третий логический элемент НЕ соединен с выходом одновибратора, вход которого соединен с снижения напряжения каждой секции шин содержит первый. дифференциатор, пропорциональный блок, первый и второй квад 40 выходом четвертого порогового элемента. 17ческий элемент И, тиристорный коммута-раторы, сумматор иблок извлечения квад тор, включенный параллельно секционному ратного корня, при этом входы пропорцио