Быстродействующее автоматическое включение резерва

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 Н 02 3 9/О РЕТЕНИЯ КО К АВТ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ И. Ище ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ(71) Краснодарский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР %1330701, кл. Н 02 3 3/40, 1985.Авторское свидетельство СССР йв 1359854, кл. Н 02 3 9/06, 1985.(54) БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕЕ АВТОМАТИЧЕСКОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЗЕРВА(57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам автоматического включения резерва (АВР) при наличии подпитки защищаемых шин асинхронными двигателями. Цель - повышение надежности защиты от перерывов питания электропотребителей, питаемых от двух независимых Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам автоматического включения резерва (АВР) при наличии подпитки защищаемых шин синхронными двигателями,Целью изобретения является повышение надежности защиты от перерывов питания электропотребителей, питаемых от двух независимых источников.На фиг, 1 представлена структурная схема устройства быстродействующего автоматического включения резерва; на фиг. 2 - структурная схема пускового органа; на фиг, 3 - структурная схема органа контроля режима системы; на фиг. 4 - структурная схема блока разности частот; на фиг. 5 - временЫ, 172170 источников, Устройство содержит две секции шин, соединенные секционным выключателем, параллельно которому включен тиристорный коммутатор, на каждой секции шин расположены орган контроля снижения напряжения, орган контроля режима системы, орган выдержки времени, датчик тока, орган контроля направления мощности, элемент Память, трехвходовый элемент И, а также общие для двух секций блок разности частот, фазочувствительный орган,два пороговых элемента, два элемента ИЛИ и третий элемент И. Устройство формирует сигнал на АВР при внешних КЗ и неуспешном самозапуске, не формирует - при КЗ на шинах и успешном самозапуске, Возможность успешности самозапуска определяется Я до начала процесса по изменению частоты напряжения, направлению активной мощности на каждой секции шин, а также разности частот на обеих секциях. 11 ил. ные диаграммы сигналов пускового органа в нормальном режиме; на фиг, 6 - временные диаграммы сигналов пускового органа в аварийном режиме; на фиг, 7 - временные диаграммы сигналов органа контроля режима системы в нормальном режиме и при коротком замыкании в точке К 1; на фиг. 8 - временные диаграммы сигналов органа контроля оежима системы в нормальном режиме и при успешном самозапуске электродвигателей; на фиг. 9 - временные диаграммы сигналов блока разности частот в аварийном режиме; на фиг. 10 - временные диаграммы сигналов устройства быстродействующего АВР в нормальном режиме и при коротком замыкании в точке К 1; на фиг, 11 -20 1721708 19 45 50 угольных импульсов, второй вход которого соединен с выходом блока формирования импульса в момент максимума контролируемого сигнала, выход через первый интегратор соединен с входом третьего порогового элемента, выход которого является первым выводом пускового органа, выход блока формирования импульса в момент максимума контролируемого сигнала является вторым выходом пускового органа, орган контроля режима системы каждой секции шин содержит второй и третий дифференциаторы, выпрямитель, сглаживающий фильтр, четвертый пороговый элемент, четвертый, пятый и шестой логические элементы И, третий логический элемент ИЛИ, первый, второй и третий логические элементы НЕ, одновибратор, при этом вход второго дифференциатора является первым входом органа контроля режима системы, а выход через последовательно соединенные выпрямитель и сглаживающий фильтр соединен с входом третьего дифференциатора, выход которого соединен с входом четвертого порогового элемента, первым входом пятого логического элемента И и также связан через второй логический элемент НЕ с первым входом четвертого логического элемента И, второй вход пятого логического элемента И является вторым входом соответствующего органа контроля режима системы и через третий логический элемент НЕ соединен с вторым входом четвертого логического элемента И, а выход - с вторым входом третьего логического элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом четвертого логического элемента И, а выход - с вторым входом шестого логического элемента И, выход которого является выходом органа контроля режима системы, а его первый вход через первый логический элемент Н Е связан с выходом одновибратора, вход которого соединен с выходом четвертого порогового элемента, блок разности частот содержит электронный переключающий блок, выполненный из двух 5 переключающих элементов, каждый из которых имеет управляющий вход и содержит замыкающий и размыкающий контакты, первые выводы которых объединены, четвертый и пятый элементы ИЛИ, ВЯ-триггер, 10 второй интегратор, причем управляющийвход первого переключающего элемента является первым входом блока разности частот, управляющий вход второго переключающего элемента является его третьим 15 входом, объединенные первые выводы замыкающего и размыкающего контактов пе рвого переключающего элемента образуют его второй вход, а объединенные первые выводы замыкающего и размыкающего кон тактов второго переключающего элементаобразуют его четвертый вход, второй вывод замыкающего контакта первого переключающего элемента соединен с первым входом четвертого логического элемента ИЛИ, вто рой вывод замыкающего контакта второгопереключающего элемента соединен с вторым входом четвертого логического элемента ИЛИ, второй вывод размыкающего контакта первого переключающего элемен та соединен с первым входом пятого логического элемента ИЛИ, второй вывод размыкающего контакта второго переключающего элемента соединен с вторым входом пятого логического элемента ИЛИ, 35 выход четвертого логического элементаИЛИ соединен с В-входом ВЯ-триггера, а выход пятого логического элемента ИЛИ соединен с Я-входом ВЯ-триггера, выход которого соединен с входом второго 40 интегратора, выход которого являетсявыходом блока разности частот.1721708 Составитель Н.ПантелееваТехред М.Моргентал Корректор М,Демчик Пек оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина аказ 959 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/55 10 15 20 2:,35 40 временные диаграммы сигналов устройства быстродействующего АВР в нормальном режиме и при успешном самозапуске электродвигателей.Устройство быстродействующего АВР (фиг. 1) содержит датчики 1 и 2 тока, установленные на вводах 3 и 4 питания секций шин соответственно, от которых питаются синхронные двигатели 5 и 6 соответственно, К секциям 3 и 4 шин также подключены датчики 7 и 8 напряжения соответственно. Питание секций шин осуществляется через вводные выключатели 9 и 10 соответственно, Между секциями шин параллельно включены секционный выключатель 11 и тиристорный коммутатор 12, Выход датчика 7 напряжения соединен с входами пускового органа 13, элемента ПАМЯТЬ 14, а также с первыми входами фазочувствительного органа 15 и органа контроля режима системы 16. Выход элемента ПАМЯТЬ 14 соединен с первым входом органа 17 контроля направления мощности, второй вход которого соединен с выходом датчика 1 тока, а выход - с вторым входом органа контроля режима системы 16, Выход последнего соединен с вторым входом первого логического элемента И 18, а его первый вход соединен с первым выходом пускового органа 13, третий вход - с выходом первого порогового элемента 19, а выход через первый орган 20 выдержки времени связан с цепями отключения вводного выключателя 9 и с первым входом первого логического элемента ИЛИ 21, Выход блок-контактов вводного выключателя 9 соединен с первым входом второго логического элемента ИЛИ 22. Аналогично, выход датчика 8 напряжения соединен с входами элемента ПАМЯТЬ 23, второго пускового органа 24, с первым входом органа контроля режима системы 25 и вторым входом фазочувствительного органа 15. Выход элемента ПАМЯТЬ 23 соединен с первым входом органа 26 контроля направления мощности, второй вход которого соединен с выходом датчика 2 тока, а выход - с вторым входом органа контроля режима системы 25, Выход последнего соединен с вторым входом второго логического элемента И 27, первый вход которого соединен с первым выходом пускового органа 24, третий вход - с выходом первого порогового элемента 19, а выход через второй орган 26 выдержки времени связан с цепями отключения вводного выключателя 10 и с вторым входом первого логического элемента ИЛИ 21, Выход блок-контактов вводного выключателя 10 соединен с вторым входом второго логического элемента ИЛИ 22. Устройство также содержит блок 29 разности частот, первый 30 и четвертый 31 входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами пускового органа 13, а третий 32 и второй 33 входы соединены соответственно с первым и вторым выходами пускового органа 24, Выход блока 29 разности частот соединен с входом первого порогового элемента 19. Фазочувствительный орган 15 своим выходом через второй пороговый элемент 34 соединен с третьим входом третьего логического элемента И 35, первый вход которого соединен с выходом первого логического элемента ИЛИ 21, а второй вход - с выходом первого логического элемента ИЛИ 22, Выход третьего логического элемента И 35 соединен с цепями управления тиристорным коммутатором 12 и секционным выключателем 11, которые включены параллельно между секциями 3 и 4 шин,Пусковой орган 13 содержит (фиг. 2) первый дифференциатор 36, блок 37 формирования импульса в момент максимума контролируемого сигнала, пропорциональный блок 38, входы которых объединены и образуют вход пускового органа 13, Выход первого дифференциатора 36 подключен к второму входу нуль-органа 39 разности входных сигналов, а выход пропорционального блока 38 подключен к первому входу нуль-органа 39 разности входных сигналов, Выход последнего подключен к первому входу блока 40 формирования прямоугольных импульсов, к второму входу которого подключен выход блока 37 формирования импульса в момент максимума контролируемого сигнала, Блок 40 формирования прямоугольных импульсов через первый интегратор 41 связан с входом третьего порогового элемента 42. выход которого является одновременно первым выходом пускового органа 13, Выход блока 37 формирования импульса в момент максимума контролируемого сигнала одновременно является вторым выходом пускового органа 13,Первый орган контроля режима системы 16 содержит фиг, 3) второй дифференциатор 43, вход которого одновременно является первым входом органа контроля режима системы 16. Выход второго дифференциатора 43 через выпрямитель 44 связан с входом сглаживающего фильтра 45, выход которого соединен с входом третьего дифференциатора 46, Выход последнего соединен с входом четвертого порогового элемента 47, первым входом пятого логического элемента И 48 и через второй логический элемент НЕ 49 соединен с первым входом четвертого логического элемента И 50. Второй вход пятого логического элемента И 48 одновременно является вторым вхочетвертого логического элемента ИЛИ 67, 50 второй вывод 60 размыкающего контакта первого переключающего элемента соединен с первым входом пятого логического элемента ИЛИ 68. Второй вывод 63 замыкающего контакта второго переключающего 55 элемента соединен с вторым входом четвертого логического элемента ИЛИ 67, а второй вывод 65 размыкающего контакта второго переключающего элемента соединен с вторым входом пятого логического элемента дом органа контроля режима системы 16 и через третий логический элемент НЕ 51 соединен с вторым входом четвертого логического элемента И 50. Выходы четвертого 50 и пятого 48 логических элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами третьего логического элемента ИЛИ 52, выход которого соединен с вторым входом шестого логического элемента И 53, выход которого одновременно является выходом органа контроля режима системы .16, а первый вход элемента ИЛИ 52 соединен с выходом первого логического элемента Н Е 54, При этом вход первого логического элемента НЕ 54 соединен с выходом одновибратора 55, вход которого соединен с выходом четвертого порогового элемента 47.Конструкция пускового органа 24 полностью соответствует конструкции пускового органа 13, Конструкция органа контроля режима системы 25 полностью соответствует конструкции органа контроля режима системы 16.Блок 29 разности частот (фиг. 4) содержит электронный переключающий блок 56, выполненный из двух переключающих элементов. Первый переключающий элемент содержит замыкающий контакт 57 - 58, размыкающий контакт 59 - 60 и управляющий вход 61, при этом управляющий вход 61 используется в качестве первого входа 30 блока 29 разности частот, а первые выводы 57 и 59 замыкающего и размыкающего контактов объединены и образуют второй вход 33 блока 29. Аналогично, второй переключающий элемент содержит замыкающий контакт 62 - 63, размыкающий контакт 64 - 65, управляющий вход 66, который использует.- ся в качестве третьего входа 32 блока 29, а первые выводы 62 и 64 замыкающего и размыкающего контактов, объединены и образуют четвертый вход 31 блока 29. Блок 29 разности частот также содержит четвертыйлогический элемент ИЛИ 67, пятый логический элемент ИЛИ 68, ВЯ-триггер 69 и второй интегратор 70. Второй вывод 58 замыкающего контакта первого переключающего элемента соединен с первым входом 5 10 15 20304045 ИЛИ 68, Выход четвертого логического элемента ИЛИ 67 соединен с В-входом ЯЯ-триггера 69, Я-вход которого соединен с выходом пятого логического элемента ИЛИ 68, а выход - с входом второго интегратора 70, выход которого одновременно является выходом блока 29 разности частот,Блоки устройства. могут быть получены на основе существующей элементной базы,Устройство работает следующим образом.Вначале рассмотрим работу первого пускового органа 13 (фиг. 2) в нормальном и аварийном режимах. В нормальном режиме работы сигнал напряжения Оф),.снимаемый с датчика 7 напряжения секции 3 шин, поступает на вход пускового органа 13, где он разветвляется в блок 37 формирования импульса в момент максимума контролируемого сигнала, первый дифференциатор 36 и пропорциональный блок 38. В пропорциональном блоке 38 сигнал 01(т) изменяется по амплитуде в К раз (величина К определяется настройкой устройства) и на выходе формируется сигнал КОф), В первомдифференциаторе 36 сигнал О 1(т) дифференцируется и на выходе формируется сигнал Оф) р, где р - дифференциальный оператор (фиг, 5 а, где 71 - зависимость изменения во времени сигнала Оф)р, а 72 - зависимость изменения во времени сигнала КОф) в нормальном режиме работы). Полученные сигналы О 1(т)р и КОф) поступают на первый и второй входы нуль-органа 39 разности входных сигналов соответственно, В момент времени 11 совпадения сигналов Оф)р и КО 1(т) по амплитуде на выходе нуль-органа 22 разности входных сигналов формируется короткий импульс Чб, который поступает на первый вход блока 40 формирования прямоугольных импульсов. В блоке 37 формирования импульса в момент максимума контролируемого сигнала в момент времени тг, когда сигнал О 1(т) достигает своего максимума, формируется короткий импульс Ч 1, который затем поступает на второй вход блока 40 формирования прямоугольных импульсов и на второй выход пускового органа 13, На выходе блока 40 формируется прямоугольный импульс Ч 1-2, ширина которого определяется разностью моментов времени 2 и т 1. Для нормального режима работы указанная разность при помощи коэффициента К устанавливается минимальной, в связи с чем ширина импульса Ч 1-2 также минимальна (фиг. 56, где 73 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 1-2 в нормальном режиме), Сигнал Ч 1-г поступает на вход первого интегратора 41, где интегрируется, Полученный в результате интегрировала Оф) неизменна, поэтому сигнал Чи будетния сигнал Ч 1-2/р сравнивается в третьемм элементе 42 с по оговым сигна- иметь постоянную величину (фиг, а а,10 11 81лом Чпз причем В нормальном Режиме оа- б а а при О - О 82Ч - мала, величина изменения во времени сигнала , аботы ширина импульса 1-2 мала,ния во в емени сигналасигнала Ч 1-2/ также мала, имеет место со зависимость изменения во врсигнала 1-2 р такжеЧ в нормальном режиме), При неизменномотношение Ч 1-2 Ч 1-2/р и сигнал Чз на выхо- и в нг 25 не формируется сигнале Чп на выходе третьего дифференде порогового элемента неб ет авен н лю,( иг. 5 в, где 74 - зависимость изменения во циатора 46 сигнал Чи удет р у- / в но мальном ре- поэтому на выходе четвертого логическогол Ч б ет отс тстаожиме аботы, а 75 - уровень порогового 10 элемента И 47 сигнал 7 уд у.жиме ра оты, авать, также будет отсутствовать сигнал Ч 14В арийном режиме при снижении ча- на выходе д р ро новиб ато а 55, при этом наавсть моментов вре- выходе первого логическо ог элемента НЕ 54стоты сиГнала О 1 А) Разность мл Ч 1 фиг, 7 В, г, 8 в, г, при-величиаается за счет появитсяя сигнал 14,Фиг, в, г,мени т 2 т 1 увеличивтто, г е 83 - зависимость изменения воуменьшения по амплитуде сигнала Оф)р и 1 Ь т то, гдолее раннего на ступления момента време- времени.игнал ц,ла Ч 84 - зависимость измет величения периодов нения во времени сигнала 4 р.Ч а но мальномни т 1, а также за счет увелич- Оаечь по Огового сигналасигналов КО 1(т) и Оф)р, При этом ширина режиме, а 85 - уровень пора Ч - также увеличивается (фиг, ба, Чп 4), Ка второй вход органа контроля режиб, где 76 - зависимость изменения во вре ма системы имени сигнала 1,т)р, - зО, 77 - ависимость изме- органа 17 контроля направления мощностинения во времени сигнала 1 аКО ) 78 - фиг, 1). первый вход которого через элемент7ПАМЯТЬ 14 с 08 динен с выходом датчиказависимость изменения ао времени сигнала), С величанием напряжения, а Второй вход соединен с аы 1 - 2 Вар йном рме), С уа 811 ичширины сигнала Ч 1-2 сигнал Ч 1-2/р также 25 ходом датчика 1 тока. Элемент ; врогово- предназначен для Обеспечения работосповозрастает и становится больше пороговогосигналаЧ 1-2 фиг. в, гдеЧ Ф . 6 79 - зависимость собности оогана 17 контроля направленияизменения ао времени сигнала 1-2, р в"Ч - .1 р ааа- мощности при глубоких снижениях напряжиме). На выходе третьего поро- жения, В нормальном режиме мощность нарийном режиме). а вых" че езатчик 1 тока от источника кгового элемента 42 формируется сигнал ЧВ,0 праалена чер д чГ а Ч - / Чпз фИГ, СЕКЦЛИ 3 ШИН, СИГНаЛа Ч 1 О На ВЫХОДЕ ОРГаиаВ МОМЕНТ ВРЕМЕНИ ТЗ, КОГда 1-2 Р пз,фиг,ля нап ааления мощности не бубг, 10 б, где 80 - зависимость изменения Во 17 контроля направления мощности не ув емени сигнала 5 в аварийЧ- арийном режиме), дет, При отсутствии сигналоа Чии Ч 18 сигпо т. г -.л Ч на выходе пятого логи,аскогопоступающиЙ на первый выход пускового н:12, /, -а.35 элемента И 48 также отсутс 1 аует, ОднакоОргана 13.р , - - " " г 49 и т-етьего 5: логичеУ - о пу кового Органа 24 и аре- на выходах второ О - ;Устроиство пускиаграммы аботы его локб, б год ских элементоа НЕ буХриметь мес 1 а сигнаполностью соответствуют устройству и вре- лы В и 9, с . О а .,:о 8скОВОГО Ор- четаертОГО ПОГическОГО элемента И 50.зудетменным диаграммам Работы пускового Р- . агана 13, При этом аналогами сигналов О 1(1) и 40 сигнал Ч 11 фиг, 7 д, е, ж, од, а, ж, 1.ааи 1 и11, Г. 8 86 зависимость измененияКОф) являются соответственно слгналы Щт)р при - .о, гд - ьи КО 2(т), Аналогами сигналов Ч 1 и Ч 2 являются во времени игна, а ,О,а и сигнала Ч 1, 87- зависимость изалы Чз Чзр, Анало- менения во времени сигнала Ч 12, а 88 - за.ЧЧ сигн л Ч аисимость изменения ао временл сигналагом сигнала Чв является сигнал б,Далее рассмотрим работу органа конт в нормальном ражи. 8), При этом будут иметь16 фиг. 3) соВместно место сиГналы Ч 1 з на выходе Гретьего ЛОГичероля режима системы 6 (фиг.,)с органом 17 контроля направл ения мощно- ского элемент- ИЛИ 52 и Ч 15 на выходе шестости, Сигнал Оф) от д 1, С " О Г) от датчика 7 напряжения;о логического элемента И 53, выход которогопоступает на первый вход органар "на контроля является выходом органа контроля режима сирежима системы 0 и далее на ахллна вход второго 50 стемы 16 фиг, 7 з, л. 8 з, и, 10 г,11 г при та, гдедифференциатора 43. а вьход43. Н ход последне - зависимость изменения ао времени сигго формируется сигнал Оф)р. т тО т) . "-От сигнал нала Ч 1 з, 90 - зависимость изменения ао ьрепоступает на вход выпрямителя8 Г 44 на Выхо- мани сиГнала Ч 15 В нормальном Р 8 жиме).де которого Формируется сигнал1рсигнал О 1 т)рВ аварийном Режиме при коротком закоторый поступает на входод сглаживаю мыкании в точке К 1 имеет место подпитыщего фильтра 5, на выходе45, ходе которого ааюший эффект От синхроннь,х двигателейЧ авный постоян (Фиг. 1, где 91 - направление така подпитформируется сигнал ц, равный по тной составляющей сигнала 1 1,)ра 1 Оф)ри и ро- кл синхронных двигателей и ри коротком запорциональный частоте сигналасигнала О 1(т), В мыкании в тоске К 1), Прл этом за счетнормальном режиме ра оты чб 1 частота сигна- автоматической регуллровки возбукдениясинхронных двигателей сигнал Оф) по амплитуде уменьшается значительно меньше, чем по частоте. Направление мощности через датчик 1 тока изменится на противоположное и на выходе органа 17 контроля направления мощности появится сигнал Ч 1 о. Частота сигнала Оф) изменяется по экспоненциальному закону с постоянной времени, определяемой совокупностью синхронных двигателей 5, при этом по экспоненциальному закону будет снижаться и сигнал Чл (фиг. 7 а, б, д, 10 в, прис то, где 92 - зависимость изменения во времени сигнала О 1(1), 93 - зависимость изменения во времени сигнала Чл, а 94 - зависимость изменения во времени сигнала Чю при коротком замыкании в точке К 1). Сигнал Чи на выходе третьего дифференциатора 46 в момент времени то возрастает скачком, а затем убывает по экспоненциальному закону, Данный дифференциатор выполняется инвертирующим, поэтому на его выходе при снижении частоты появится положительный сигнал ФЧц. Четвертый пороговый элемент 47 срабатывает тогда, когда сигнал Ч будет отрицательным и ЧпЧп 4. В данном случае он не сработает, поэтому сигналы Ч 7 и Ч 1 О будут отсутствовать, а сигнал Ч 14 будет иметь место, как и в нормальном режиме, При наличии сигналов Чи и Ч 1 о сигналы Чз и Ч 9 будет отсутствовать на выходах второго 49 и третьего 51 логических элементов НЕ, поэтому и на выходе четвертого логического элемента И 50 сигнал Ч 11 будет отсутствовать, а на выходе пятого логического элемента И 48 сигнал Ч 12 будет иметь место (фиг. 7 в, г, е, ж, и ри 1 то, где 95 - зависимость изменения во времени сигнала Чц, 96 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 14, а 98 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 11 при коротком замыкании в точке К 1), В результате будут иметь место сигналы Ч 1 з на выходе третьего логического элемента ИЛИ 52 и Ч 16 на выходе шестого логического элемента И 53 и на выходе органа контроля режима системы 16 (фиг. 7 з, и, 10 г, при то, где 99 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 1 з, а 100 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 15 при коротком замыкании в точке К 1).При коротком замыкании в точке К 2 на секции 3 шин сигнал Ч 1 о будет отсутствовать, так как направление мощности через датчик 1 тока не изменится (фиг. 1, где 101 - направление тока подпитки от системы, а 102 - направление тока подпитки от синхронных двигателей при коротком замыкании в точке К 2), Сигналы Чи и Ч 14 будут такими же, как и при коротком замыкании в точке К 1. При этом сигнал Чз на выходетого порогового элемента 47 в интервале времени Ч; сБ имеет место сигнал Ч 7, При небольших превышениях сигнала Чц порогового сигнала ЧП 4 по модулю ширина им 45 пульса Ч 7 будет очень малой и недостаточной для согласованной работы органа контроля режима системы с другими блоками устройства, поэтому в одновибра 50 55 торе 55 сигнал Ч 7 расширяется по заднемуфронту до ширины 14, т 6), достаточной для нормальной работы устройства, образуя при этом сигнал Ч 14. В первом логическомэлементе НЕ 54 формируется сигнал Ч 14, противоположный сигналу Ч 14 и равный нулю на интервале времени т 4, 161 (фиг. Зб, г, при 1 т 4, где 105 - зависимость изменения во времени сигнала Чц, а 106 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 14 при самозапуске). При нарастании частоты в мовторого логического элемента НЕ 49 будет отсутствовать, а сигнал Ч 9 на выходе третьего логического элемента Н Е 51 будет иметь место, поэтому сигналы как Ч 11 на выходе 5 четвертого логического элемента И 50, так и. Ч 12 на выходе пятого логического элементаИ 48 при отсутствии сигналовЧв и Ч 1 о также будут отсутствовать, следовательно, не будет сигналов Ч 16 на выходе третьего логиче ского элемента ИЛИ 52, на выходе шестогологического элемента И 53 и на выходе органа контроля режима системы 16,Далее рассмотрим работу органа контроля режима системы 16 в режимеса мозапуска электродвигателей 5 прикратковременных перерывах питания и работу органа 17 контроля направления мощности при данном процессе. Этот процесс состоит из двух этапов: снижения частоты и 20 последующего ее нарастания, На первомэтапе при кратковременном исчезновении питания сети имеет место подпитывающий эффект синхронных двигателей, как и при коротком замыкании в точке К 1. На этом 25 этапе режим работы органа контроля режима системы 16 и его временные диаграммы аналогичны режиму работы и временным диаграммам при коротком замыкании в точке К 1 (фиг, 8 а - и, при тосв). При восстанов лении в момент времени 4 питания сетичастота на секции 3 шин нарастает по экспоненциальному закону. При этом по экспоненциальному закону нарастает и сигнал Чц (фиг. 6 а, при тц, где 103 - зависимость 35 изменения во времени сигнала Оф), 104 -зависимость изменения во времени сигнала Чц при самозапуске). При нарастании сигнала Чп его производная в момент времени М принимает отрицательное значение. Если 40 и ри этомЧцЧп 4 , то самозапуск и рогнозируется как успешный и на выходе четвермент времени т 4 сигнал Ч 1 о становится равен нулю, так как с этого момента направление мощности - от системы к секции 3 шин, Отрицательное значение сигнала Чи является логическим нулем с момента времени т 4. Поэтому при т 14 сигнал Ч 12 на входе пятого логического элемента И 48 будет отсутствовать, а сигналы Чв, Чд на входах и Ч 11 на выходе четвертого логического элемента И 50 не равны нулю, тогда при Ст 4 имеет место сигнал Ч 1 з на выходе третьего логического элемента ИЛИ 52 (фиг. 8 д - з, 11 в, при тт 4, где 107 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 1 о, 108 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 12, 109 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 11, а 110 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 1 з при самозапуске), Тогда сигнал Ч 16 на выходе шестого логического элемента, И 53 отсутствует при Т 4 тТ 6 (фиг, 8 и, 11 г, при ТТ 4, где 111 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 16 при само- запуске),Если в момент времени 14 ЧцЧп 4 , то сигнал Чт на выходе четвертого порогового элемента 47 при ст 4 будет отсутствовать, и ри этом будет отсутствовать и сигнал Ч 14 на выходе одновибратора 55, а на выходе первого логического элемента НЕ 54 будет иметь место синал Ч 14 при тт 4, следовательно, на выходе шестого логического элемента И 53 и на выходе органа контроля режима системы 16 и ри тт 4 будет иметь место сигнал Ч 16.Устройство и временные диаграммы органа контроля режима системы 25 совместно с органом 36 контроля направления мощности полностью аналогичны устройству и временным диаграммам органа контроля режима системы 16 совместно с органом 17 контроля направления мощности,. при этом аналогами сигналов Оф) и Оф)р являются сигналы О 2(т) и О 2 фр соответственно, аналогами сигналовОф) и Чц являются сигналы 1 О 2 Гт)и Ча соответственно, аналогами сигналов Чи и Ч 7 являются сигналы Ч 12 и Ч 16 соответственно, аналогами сигналов Чв и Чд являются соответственно сигналы Ч 17 и Ч 16, аналогами сигналов Ч 1 о и Чц ЯВлЯютсй сиГналы Ч 1 д и Ч 20 соответств 8 нно, аналогами сигналов Ч 12 и Чз являются сигналы Чз и Ч 22 соответственно, аналогами сиГналоВ Ч 14 и Ч 14 ЯВлйютсЯ сиГналы Ч 23 и Ч 2 з соответственно, аналогом сигнала Ч 16 является сигнал Ч 24.Далее рассмотрим работу блока 29 разности частот,В нормальном режиме работы контакты 57 - 58 и 62 - 63 электронного переключающего блока 56 блока 29 разности частот фиг. 4) разомкнуты и сигналы с второго 33 и четвертого 31 входов блока 29 разности частот не поступают на соответствующие входы четвертого логичесого элемента ИЛИ 67, в связи с чем на В-входе КЯ-триггера 69 также нет сигнала, При этом контакты 59 - 60 и 64- 65 замкнуты и сигналы Ч 1 и Чз, соответственно с четвертого 31 и второго 33 входов блока 29 поступают через данные контакты на входы пятого логического элемента ИЛИ 68, На выходе последнего формируется сигнал, поступающий на Я-вход ВЯ-триггера 69, триггер находится в нулевом состоянии и сигнал Ч 26 на выходе отсутствует. Следовательно, не будет в нормальном режиме сигнала Ч 26 на выходе второго интегратора 70 и на выходе блока 29 разности частот,При аварийном режиме на секции 3 20 шин появляется сигнал Ч 6 на первом входе30 блока 29 разности частот, при этом происходит замыкание контакта 57-58 и размыкание контакта 59 - 60, В этом случае сигнал Чз с второго входа 33 блока 29 разности 25 частот поступает через контакты 57 - 58 навход четвертого логического элемента ИЛИ 67, В результате срабатывания последнего сигнал с его входа поступает на Р-вход ВЯ- триггера 69 блока 29, триггер запускается и ЗО на 8 о выходе формируется в момент времеНИ +22 МакСимума Сигнала О 2,.) перЕДний фронт импульса Ч 26, В момент времени 1-1 максимума сигнала Оф) на четвертый вход 31 блока 29 поступа 8 т импульс Ч 1, который 35 ч 8 р 8 з котакты 62-63 поступает нэ вход пятого логического элемента ИЛИ 68, сигнал с выхода которого поступает на Б-вход ВЯ- триггера 69 и переводит его в нулевое состояние, Ограничивая ширину импульса Ч 26 40 инт 8 рвалом вр 8 мени х 2-2, т(фиг, 9 а, б,Где 112 - зависимость изменения ВО Времени сигнала О 2 а 113 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 26). Сигнал Ч 26 интегрируется во втором интеграторе 70, а 45 сигнал Ч 26 на вь,ходе последнего сравнивается с пороговым сигналом в парном пороговом элементе 19. По мере увеличения разности частот сигналов Оф) и Оф) увеличивается и уровень сигнала Ч 26, В некото рый момент времени 17 Он превышаетпОРОговый сигнал ЧЛ 1 в пеРвом поРоговом элементе 19, и на Выходе последнего формируется сигнал Ч 27 В интервале Времени п, тз 1(фиг. 98, 9 г, где 114 - уровень порого вого сигнала ЧЯ"1 15 - зависимость изменения ВО времени сигнала Ч 26, а 116 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 2 т). Постоянная обратного интегрирования второго интегратора 70 выбирается достаточно малой, чтобы сигнал Ч 26 стал ра10 15 вен нулю к моменту появления следующего сигнала Ч 25.Аналогично работает блок 29 разности частот при аварийном режиме на секции 4 шин. В этом случае сигнал Ч 8 поступает на третий вход 32 блока 29 разности частот, при этом замыкается контакт 62 - 63 и размыкается контакт 64-65. В этом случае запуск ВЯ-триггера 69 будет осуществляться при поступлении сигнала Ч 1 с четвертого входа 31 через контакты 62-63 на вход четвертого логического элемента ИЛИ 67, а перевод его в нулевое состояние - при поступлении сигнала Чз с второго входа 33 через контакты 59 - 60 на вход пятого логического элемента ИЛИ 68. Временные диаграммы работы блока 29 разности частот при аварийном режиме на секции 4 шин полностью соответствуют временным диаграммам работы при аварийном режиме на секции 3 шин, при этом аналогом сигнала О 1(с) является сигнал О 2(1) и наоборот,Блок 29 разности частот не сработает, если частота будет изменяться одновременно на обеих секциях 3 и 4 шин, так как в этом случае и ри уменьшении частоты ширина импульса Ч 25 изменяется мало,Наконец, рассмотрим совместную работу отдельных блоков устройства секции 3 шин для рассмотренных нормального и аварийных режимов. В нормальном режиме сигнал Оф) имеет нормальную частоту, поэтому сигнал Ч 5 на первом выходе пускового органа 13 отсутствует. На выходе органа 17 контроля направления мощности сигнал Ч 10 отсутствует, а сигнал Ч 15 на выходе органа контроля режима системы 16 имеет место (фиг. 10 а - г, 11 а - г, при 110). На входах первого логического элемента И 18 из трех сигналов будет присутствовать только сигнал Ч 15, так как сигнал Ч 27 также будет отсутствовать в нормальном режиме, поэтому на выходе первого логического элемента И 18 сигнал Ч 28 будет отсутствовать, следовательно, не будет также сигналов Чю, Чу, Ча 1, Ча, Чдвр, и устройство не сработает.При коротком замыкании в точке К 1 частота сигнала О 1(т) начнет уменьшаться, а частота сигнала О 2(с) сохранится прежней, тогда в момент времени тз появится сигнал ч 5 на первом выходе пускового органа 13. С момента времени 10 начала снижения частоты изменится направление мощности через датчик 1 тока и с этого момента времени будет иметь место сигнал Ч 10 на выходе органа 17 контроля направления мощности, при этом в данном режиме будет иметь место сигнал Ч 15 на выходе органа контроля режима системы 16. Кроме того,. когда разность частот сигналов Оф) и Оф) достигнет 20 25 30 35 40 45 50 55 заданной, то на выходе первого порогового элемента 19 появится сигнал У 27 в интервале времени 17, Щ, будут иметь место все три сигнала на входах первого логического элемента И 18, поэтому на выходе в этом же интервале времени будет сформирован сигнал Ч 28 (фиг. 10 а - е, при 1 то, где 117 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 28 при коротком замыкании в точке К 1), Тогда на выходе первого органа 20 выдержки времени в момент времени.Ъ появится сигнал ЧУ 1 через выдержку времени Лс=а - гу после появления сигнала Ч 28 (фиг. 10 ж, где 118 - зависимость изменения во время сигнала Чч 1). Орган выдержки времени предназначен для отстройки от кратковременных снижений напряжения, когда возможен самозапуск, и для согласования работыданного устройства с другими быстродействующими устройствами, Сигнал Чу 1 подает команду на отключение вводного выключателя 9 и также поступает на первый вход первого логического элемента ИЛИ 21, После отключения вводного выключателя 9 на первый вход второго логического элемента ИЛИ 22 поступает сигнал Ча 1 с блок-контактов вводного выключателя 9, тогда на первый и второй входы третьего логического элемента И 35 поступают сигналы Чу и Ч 0 соответственно. Фазочувствительный орган 15 сравнивает сигналы Оф) и О 2(т) по фазе и на выходе его формируется сигнал Чзо, пропорциональный разности фаз этих сигналов, Второй пороговый элемент 34 срабатывает, когда разность фаз становится меньше заданной величины, т,е, ЧЗ 0 Чя 2, ПрИ ЭТОМ На трЕтИй ВХОД трЕтЬЕГО логического элемента И 35 поступает сигнал Ч, что обеспечивает синхронизацию включения АВР. При наличии сигналов на всех трех входах на выходе третьего логического элемента И 35 формируется сигнал ЧА 8 р на включение тиристорного коммутатора 12 и секционного выключателя 11.При коротком замыкании в точке К 2 отличие от предыдущего режима состоит в том, что будут отсутствовать сигналы Ч 10 и Ч 15, следовательно, не будет сигналов Ч 28, Чу 1, Чч, Ч 01, Ча, Чдвр, и устройство не включится, так как в этом режиме включение АВР недопустимо. При этом вводной выключатель 9 будет отключен устройствами токовой защиты секции 3 шин.При кратковременном исчезновении питания секции 3 шин и самозапуске электродвигателей 5 на первом этапе снижения частоты имеют место те же сигналы, что и при коротком замыкании в точке К 1 (фиг, 11, при тос 14, где 119 - зависимость изменения во времени сигнала Ч 5, 120 - зависимость изменения во времени сигнала Чг 7, а 121 - зависимость изменения во времени сигнала Чгв при самозапуске). Если этап снижения частоты (ц, 14) меньше выдержки . времени Л 1 первого органа 20 выдержки времени, то работа устройства с момента времени 14 на этапе увеличения частоты зависит от успешности самозапуска, Если самозапуск прогнозируется как успешный, то на интервале времени (т 4, 161 сигнал Ч 1 в будет отсутствовать, поэтому при 114 не будет сигналов Чгв, Чл, Ча 1, ЧУ, Ча, ЧдвР, и устройство не сработает. Интервал времени ц, тв) выбирается таким, чтобы до наступления момента времени м исчез сигнал Ч 5 в момент времени 11 о и сигнал Чг 7 в момент времени св при увеличении частоты (фиг. 11, при т 14)Если самозапуск прогнозируется как неуспешный, то сигнал Ч 1 в будет и на интервале времени (т 4, 1 в). Тогда сигнал Чгв будет иметь ширину(17, тв 1, если твт 1 о, либо (17, т 1 о 3, если 11 о тв, тогда через выдержку времени Ьпосле наступления момента времени ц появится сигнал Чя, а также сигналы Ча 1, Чу, Ча, ЧдВР, и устройство сработает.Если на эгапе снижения частоты интервал времени (т 7, 141 Лт, то процесс снижения частоты принимается длительным, а не кратковременным, и устройство работает, как в режиме короткого замыкания в точке К 1.Работа блоков 23 - 28 секции 4 шин аналогична работе блоков 13, 14, 16 - 18, 20 секции 3 шин, при атом на временных диаграммах и на схеме аналогом сигнала О 1(т) является сигнал Ог(т) и наоборот, аналогами сигналов Ч 5 и Ч 1 о являются сигналы Чю и Ч 19 соответственно, аналогами сигналов Ч 15 и Чгв являются сигналы Чг 4 и Чгя соответственно, аналогами сигналов Чу 1 и Ча 1 являются сигналы Чуг и Чаг соответственно,Таким образом, изобретение по сравнению с прототипом обладает большей надежностью за счет избирательности срабатывания, большего быстродействия и более эффективно защищает электропотребителя в переходных режимах.Процесс работы второго дифференциатора 43, выпрямительного моста 44, сглаживающего фильтра 45 и тоетьего дифференциатора 46 органа контроля режима системы 16 описывается следующим образом. Сигнал Оф) в нормальном режиме имеет постоянную частоту и амплитуду, описывается выражениемгде Оп - амплитуда сигнала О 1(т);ю - угловая частота сигнала Оф),й 3 =2 л т (2)где 1 - частота сигнала О 1(т),5 Во втором дифференциаторе 43 сигналО 1 дифференцируется и на выходе егоформируется сигнал Оф)р, равный ОФ)р= вОп созщ т, (3) 10В выпрямительном мосту 44 сигналОф)р выпрямляется и на выходе формируется модульэтого сигнала 15О 1р 1= вОп, созв(4) Ч=2 Р(5) 25 где Р - амплитуда выпрямленного сигнала Чц= 2 вО Л=-А в, 30 А 2 Отгде А=За рассматриваемый период временичастота сигнала изменяется значительно быстрее, чем его амплитуда за счет действия 35 автоматического регулирования возбуждения синхронных двигателей, следовательно, можно принять А в -сопзт,40тогдаЧп= А в=А 2 лг =В т, (Я) 20 а 4 Г где В= А 2 л = -2 к. - 4 Оп 1, (9) 7.следовательно, величина сигнала Чц изменяется пропорционально частоте сигнала О 1(т),50 В нормальном режиме частота 1 неизменна, тогда- В";о =-О.б(10)с 1 т55 В аварийном режиме частота изменяется по экспоненциальному закону В сглаживающем фильтре 45 из сигналаОф)ротфильтровывается его постоянная составляющая, равная при двухполупериод ном выпрямлении(14) 30 где 1 о - частота сигнала в нормальном режиме;Т - постоянная времени уменьшения частоты,тогда производная сигнала Ч 1 равна При самозапуске электродвигателей счастотой 1 сз увеличение частоты происходиттакже по экспоненциальному закону и производная сигнала Чп равна Следовательно, при переходе от режима снижения частоты к режиму ее нарастания сигнал Чц изменяет свой знак на1 противоположный. На величину сигнала Чц при самозапуске существенно влияет постоянная времени Т нарастания частоты,Процесс работы одноименных блоков органа контроля режима системы 25 математически описывается аналогично, при этом аналогом сигнала Оф) и Оф)р являются сигналы 0 и Оф)р соответственно, аналогом сигнала Оф)рявляется сигнал 021)р и аналогами сигналов Чи и Чи являются сигналы Ча и Ча соответственно,Формула изобретения Быстродействующее автоматическое включение резерва, содержащее две секции шин с синхронной двигательной нагрузкой, связанных через секционный выключатель, к каждой из которых подключен вводной выключатель, датчик напряжения, фазочувствительный орган, отл и ч а ю ще ес я тем, что, с целью повышения надежности защиты от перерывов питания электропотребителей, питаемых от двух независимых источников, дополнительно введены на каждой секции шин пусковой орган с одним входом и двумя выходами, датчик тока, включенный на соответствующий ввод, орган контроля направления мощности с двумя входами с одним выходом, элемент ПАМЯТЬ, орган контроля режима системы с двумя входами и одним выходом, первый и 35 40 45 50 55 соответственно второй трехвходовой логический элемент И, первый и соответственно второй органы выдержки времени, а также два пороговых элемента, блок разности частот с четырьмя входами и одним выходом, два логических элемента ИЛИ, третий трехвходовой логический элемент И, тиристорный .коммутатор, включенный параллельно секционному выключателю, при этом на каждой секции шин входы пускового органа,элемента ПАМЯТЬ, первые входы органа контроля режима системы и фазочувствительного органа объединены и подключены к выходу соответствующего датчика напряжения, выход элемента ПАМЯТЬ соединен с первым входом органа направления мощности, второй вход которого соединен с выходом соответствующего датчика тока, а выход - с вторым входом органа контроля режима системы, выход которого соединен с вторым входом первого логического элемента И, первый вход которого соединен с первым выходом соответствующего пускового органа, третий вход через первый пороговый элемент подключен к выходу блока разности частот, а выход через соответствующий орган выдержки времени. - с цепьюотключения соответствующего вводного выключателя и входом первого логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с цепями включения секционного выключателя и тиристорного коммутатора, его тоетий вход через второй пороговый элемент соединен с выходом фазочувствительного органа, а второй вход - с выходом второго логического элемента ИЛИ, входы которого соединены с блок-контактами соответствующих вводных выключателей, первый и третий входы блока разности частот соединены с первыми выходами соответствующего пускового органа, четвертый и второй входы - соответственно с их вторыми выходами, причем пусковой орган каждой секции шин содержит первый диффеоенциатор, блок формирования импульса в момент максимума контролируемого сигнала, пропорциональный блок, нуль-орган, блок формирования прямоугольных импульсов, интегратор, третий пороговый элемент, при этом входы первого дифференциатора, пропорционального блока и блока формирования импульса в момент максимума контролируемого сигнала обьединены и образуют вход пускового органа, а выходы пропорционального блока и первого дифференциатора соединены соответственно с первым и вторым входами нуль-органа, выход которого соединен с первым входом блока формирования прямо