Способ автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой

(5) 4 Н 02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ентьековный ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ- (56) авторское свидетельство СССР Р 594558, кл. Н 02 3 9/06, 1976,Авторское свидетельство СССР В 928528, кл. Н 02 Л 9/06, 1980. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЗЕРВНОГО ПИТАНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ С ДВИГАТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКОЙ(57) Изобретение относится к способам автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой и, в частности может быть использовано в противоаварийной автоматике потребителей с синхронными двигателями и двумя источниками питания. Цель - повышение качества напряжения в процессе включения резервного источника питания. Измерениескорости и ускорения скольжения,сравнение ускорения скольжения с заданной величиной, сдвиг по Лазе всторону отставания напряжения основного источника на угол, пропорцио"нальный скорости скольжения, сдвигапо Фазе в сторону опережения напряжения резервного источника на угол,пропорциональный ускорению скольженияи включение резервного источника вмомент совпадения сдвинутых по Фазенапряжений позволяет повысить качество напряжения в процессе включениярезервного источника питания путемвыбора момента включения резервнОгоисточника питания, исключающего возникновение провалов напряжения, бросков тока и момента. 3 ил.Изобретение относится к способам автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой и может быть использовано в противоаварийной автоматике потреби".елей с синхронными двигателями и двумя источниками питания.Цель изобретения - повышение качества напряжения в процессе включения резервного источника питания,Введение операций измерения скорости и ускорения скольжения для оценки, величины ускорения скольжения необходимо для принятия обоснованного решения об отключении основного источника питания. Действительно при потере питания от основного источника питания остаточное напряжение поддерживается за счет так называемого выбега роторов синхронных двигателей, При этом как величина, так и частота остаточного напряжения уменьшаются, а следовательно, растут скорость и ускорение скольжения.01520 Факт роста величины ускоренияскольжения служит основанием дпя принятия решения об отключении основного источника.Введение операций сдвига по фазе 30 в сторону отставания напряжения основного источника и в сторону опережения напряжения резервного источника и включения в момент совпадения сдвинутых по фазе напряжений резервного источника необходимо для исключения бросков тока и появления сверхмоментов в момент включения. В связи с тем, что время включения выключателя ре - зервного источника конечно, команда щ на его включение должна быть подана с опережением, Угол опережения выбирается пропорциональным скорости скольжения (напряжение основного источника сдвигается в сторону отстава- д 5ния на угол, пропорциональный скорости скольжения) и пропорциональным ускорению скольжения (напряжение резервного источника сдвигается в сторону опережения на угол, пропорцио нальный ускорению скольжения).Момент опережения команды на включение выбирается таким, чтобы угол междунапряжениями основного и ре- зервного источников питания к моменту 55 контактов выключателя резервного источника питания был равен нулю. Этим будут сведены на нет возмущения, обычобычно возникающие в системе электроснабжения при синхронизации пвух напряжений, что приведет к повышению качества напряжения. Кроме того, достигается и ускорение процесса переводапитания с основного источника на резервный. У прототипа при выборе момента отключения основного и включения резервного источника питания используется информация, получаемая при анализе параметров напряжения биения. При этом команда на включение не может быть подана в первом и даже во втором периоде биений, При использовании предлагаемого способа для получения информации о скорости и ускорении скольжения нет необходимости в использовании напряжения биений и команду на включение резервного источника можно сформировать даже в первом периоде биений.Введение операций измерения скорости и ускорения скольжения, сравнения ускорения скольжения с заданной вели. чиной, сдвига по фазе в сторону от - ставания напряжения основного источника на угол, пропорциональный скорости скольжения, сдвига по фазе в сторону опережения напряжения резервного источника на угол, пропорциональный ускорению скольжения, и включения резервного источника в момент совпадения сдвинутых по фазе напряжений позволяет повысить качество напряжения в процессе включения резервного источника питания путем выбора момента включения резервного источника питания, исключающего возникновение провалов напряжения, бросков тока и момента. Качество напряжения повышается также и в связи с тем, что ускоряется процесс отключения неисправного основного источника питания и быстрее подключается резервный источник питания, т.е. приемники электрической энергии меньшее время получают электрическую энергию от неисправного ввода.Изобретение позволяет исключить несанкционированное отключение основного источника в случае, когда частоты напряжений основного и резервного источников неодинаковы. Его использование обеспечивает выбор оптимального по условиям синхронизации момента подачи команды на включение резервного источника питания, ускоряет процесс перевода источников питания, в результате повышается качество(1)25 с =оз -ы) - угловая скорость скольжения - время включения резервного источника питания.где Напряжение резервного источника питания Б сдвинуто по фазе в сторону опережения на угол к, величина которого равна: 5 уьЕ(2) 352 где б - ускорение скольжения. К моменту совпадения сдвинутых по1 Фазе напряжений Б и ц угол 8Если подать команду на включение выключателя резервного источника питания в момент совпадения напряжений1и, то за время замыкания контактов выключателяугол между напряжениями П, и У уменьшится от величины Р до нуля, в результате будут исключены возможные последствия несинфазного включения двух напряжений.устройство реализующее предлагае мый способ, содержит формирователи 1 и 2 импульсов, триггер 3, активный фильтр 4, состоящий из трех последовательно включенных интегрирующих усиэлектроэнергии и исключается появление возмущений (провалов напряжения, бросков тока и сверхмоментов), которые могут вызвать выход из строя оборудования, 5На Аиг. 1 изображена векторная диаграммапоказывающая сдвиг по Аазе напряжений основного и резервного ис - точников, на Аиг-.2 - схема устройства, реализующего предлагаемый способ, 10 на Аиг,3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.На Аиг.1 обозначены . напряжение И, и угловая частота а основного источника питания, напряжение У и угло вая частота ы резервного источника питания, сдвинутые по Фазе напряжения У Б основного и резервного источников питания.Напряжение основного источника пи тания О, сдвинуто по Фазе в сторону отставания на угол К , величина которого равна: 69 4лителей 5,6 и 7, первый 8 и второй 9 суммирующие операционные усилители, блок 10 сравнения, цепь 11 отключения выключателя основного источника, первый 12 и второй 13 одновибраторы, выходной триггер 14, релейный блок 15, размыкающие блок-контакты включателя основного источника 16 и цепь 17 включения выключателя резервного источника.На вход Аормирователя 1 импульсов подано напряжение основного источника Б, на вход Аормирователя 2 импульсов - напряжение резервного источника Ц,. На выходе этих Аормирователей сигналы , и У имеют вид импульсных последовательностей (фиг,3), жестко привязанных к нулевой Аазе соответствующих синусоид. Записывающий единицу вход триггера 3 присоединен к выходу Формирователя 1 импульсов, а записывающий нуль вход триггера 3 - к выходу формирователя 2 импульсов. Выход триггера 3 присоединен к входу активного Аильтра 4, а именно к первому входу первого интегрирующего операционного усилителя 5, к второму входу которого присоединен выход третьего интегрирующего операционного усилителя 7, к третьему входу усилителя 7 и к третьему входу усилителя 5 присоеди-нен выход второго интегрирующего операционного усилителя 6, а к четвертому входу усилителя 5 присоединен выход этого усилителя. На первый вход суммирующего операционного усилителя 8 подано напряжение Ы 233 пропорциональное Фазовому углу 2 й, а второй вход этого усилителя присоединен к выходу первого интегрирующего операционного усилителя 5. Первый вход блока 10 сравнения присоединен к выходу первого интегрирующего операционного усилителя 5, а на второй вход блока 10 сравнения подается напряжение, пропорциональное заданному значению ускорения скольжения. Выход блока 10 сравнения присоединен к цепи 11 отключения выключателя основного источника питания. Выход первого суммирующего операционного усилителя 8 присоединен к одному из входов первого одновибратора 12, второй вход которого присоединен к выходу формирователя 2 импульсов. Выход второго суммирующего операционного усилителя 9 присоединен к одному из входов второго одновибратора 13, второй вход которого присоединен к выходу формиро5 12971 вателя 1 импульсов. Выходы первого 12 и второго 13 одновибраторов присоединены к входам выходного триггера 14, выход которого присоединен к входу ре релейного блока 15, который срабатывает в момент переброса выходного напряжения на триггере 14 с максимального значения до минимального.Выход релейного блока 15 через размыкающие блок-контакты 1 б выключателя 1 О основного источника питания присоединен к цепи 17 включения выключателя резервного источника питания.Устройство работает следующим образом. 5Импульсные последовательностипоступаюшие на входы тригР 1гера 3, образуют на его влыходе им - пульсную последовательность Н, среднее значение которой пропорционально 20 углу сдвига Фаз между напряжениями основного и резервного исочнков, Напряжение Ц, подается на вход цепи из трех последовательно включенных интегрирующих усилителей 5, б и 25 7, охваченных обратными связями так. что результирующая передаточная Функция соответствует звену третьего порядка вида Н 1= БГц1-,.)(6) Напряжения Н, и Б, подаются навходы управляемых одновибраторов 12 и 13, При этом импульсная последовательность Н сдвигается в одновибраторе 12 в сторону отставания на уголравный35 3 КГР 1 аР +ЬР +сР +1(7) Сдвиг импульсной последовательнос тью ц, в сторону отставания на уголл 2,ЭКВИВаЛЕНтЕН СДВИГУ ЭТОЙ ПОСЛЕДОВательности в сторону опережения на-ллуоп,с равныи 45В одновибраторе 13 импульсная последовательность Н сдвигается в сторону отставания на угол д равныйВыходной триггер 14 управ ляется по раздельным входам и импульсными последовательностями Б, и БВеличина среднего напряжения на выходе выходного триггера 14 контролируется релейным блоком, В момент скачкообразного изменения напряжения на выходе выходного триггера 14, что имеет место при совпадении сдвинутых по Фазе импульсных последовательностей Б,и Н релейный блок 15 подает команду где К - коэФФициент усиления,а,Ь,С- коэФФициенты при производных,ЙР= -- оператор диФФеренцирования..йСПоскольку звено, описываемое выражением (4), имеет вполне определенную полосу пропускания, зависящую отвыбора коэФФициентов а, Ь, с то егоможно рассматривать как активныйФильтр. Сигнал на выходе Фильтра пропорционален текущему углу сдвига Фазмежду напряжениями основного и резервного источников питания. Так каксигнал на выходе третьего интегрирующего операционного усилителя пропорционален углу сдвига Фаз, то сигнална его входе, т.е. на выходе5второго интегрирующего операционногоусилителя, пропорционален скоростискольжения о . Очевидно, что сигнал5Н 1 на входе второго интегрирующегооперационного усилителя, а значитсигнал на выходе первого интегрирующего операционного усилителя пропорционален ускорению скольжения, В случае, когда текущее значение ускорения скольжения Е появляется сигнал навьгходе блока 10 сравнения и производится выключение выключателя основного источника питания.В первом суммирующем операционном усилителе 8 производится вычисление величины напряжения, пропорционального ускорению скольжения, причем коэфФициентом пропорциональности служит величина половины квадрата времени включения , выключателя резервного источника питания, Напряжение Н наЫ вьгсоде этого усилителя определяется в соответствии с выражением:(г ) Во втором суммирующем операционном усилителе 9 производится вычисление величины напряжения, пропорционального скорости скольжения, причем коэфФициентом пропорциональности служит величина времени включения, включателя резервного источника питания. Напряжение Н, на выходе этого усилителя определяется в соответствии с выражением:на включение выключателя резервного источника питания. Команда проходит, если выключатель основного источника питания выключен и его блок-контакты 16 замкнуты. 5Все блоки предлагаемого устройства могут быть выполнены на базе интегральных микросхем любой серии, содержащей в своем составе операционные 10 усилители, триггеры и логические элементы И-НЕ, ИЧИ-НЕ.При изменении предлагаемого способа не требуются дополнительные изме рительные органы, контролирующие уровень напряжения биения, и достаточно ограничиться только замером фазовых и частотных параметров питающих напряжений. Кроме того, продлевается 20 срок работы источников питания, так как исключается их включение на параллельную работу с отступлениями от оптимальных условий синхронизма и повышается качество электроснабжения приемников электрической энергии,При включении резервного источника питания по предлагаемому способу в системе электроснабжения не будут возникать переходные процессы, свя- З 0 ванные с несинхронным включением источников питания.Формула изобретенияСпособ автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой, согласно которому сравнивают между собой напряжения основного и резервного источни. ков питания, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью повышения качества напряжения в процессе включения резервного источника питания, дополнительно измеряют скорость и ускорение скольжения напряжений основного и резервного источников питания, сравнивают ускорение скольжения с заданной величиной и при превышении ускорением скольжения заданной величины отключают основной источник питания, сдвигают по фазе в сторону отставания напряжение основного источника на угол, пропорциональный скорости скольжения, а напряжение резервного источника сдвигают в сторону опережения на угол, пропорциональный ускорению скольжения, и в момент совпадения сдвинутых по фазе напряжений включают резервный источник.рректор М.Демчик ираж 619о го коминийиоРаушск одписное 4/5 ород, ул. Проектная Производственно-полиграфическое предприятие аказ 790.58 Т ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 113035, Москва, Ж