Устройство для автоматического включения резервного питания

/06, 1980,СКОГО ротивотем,автого пиыть и рвиров станци крупныи. электа прооги вния т повыСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГННТ СССР(57) Изобретение относится каварийной автоматике энергосв частности к устройствам дляматического включения резервтания потребителей, и можетпользовано для взаимного резния источников питания на поях с двигательной нагрузкойми синхронными и асинхроннымродвигателями, используемымиизводствах с непрерывным техческим процессом. Цель изобрповышение надежности за сче шения точности измерения угла междунапряжениями первого и второго источников питания, а также повышение помехозащищенности устройстваУстройство содержит первый 1 и второй 2избирательные органы и пусковой орган 3, каждый из которых содержиттри фазочувствительных блока, сумматор, фильтр и пороговый элемент, Уголповорота системы векторов напряженияодного источника питания относительно системы векторов напряжения другого источника при потере питанияодного из источников оценивается вкаждом из измерительных и пусковоморганах по изменению среднего арифметического модулей углов между соответствующими тремя парами напряженийпервого и второго источников питания. Моменты отключения вводноговыключателя и включения секционноговыключателя определяются уставкамипороговых элементов 10, 21, 22 и логическим блоком 4, выходы исполнительных органов 26 - 28 которого яляются выходами устройства. 4 ил.10 5 Изобретение относится к противо- аварийной автоматике энергосистем, в частности к устройствам для автоматического включения резервного питания потребителей, и может быть использовано для взаимного резервирования источников питания на подстанциях с двигательной нагрузкой крупными синхронными и асинхронными электродвигателями, используемыми на производствах с непрерывным технологическим процессом.Цель изобретения - повышение наДежности за счет повышения точности измерения угла между напряжениями первого и второго источников питания, а также повышение помехозащищенности устройства.На Фиг, 1 представлена структурная схема устройства для автоматичесКого включения резервного питания, на Фиг. 2 - пример реализации схемы пускового органа, на Фиг. 3 - пример реализации схемы логического блока; на Фиг. 1 - диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство (Фиг. 1) содержит первый избирательный орган 1, второй избирательный орган 2, пусковой орган 3 и логический блок 1. Пусковой орган 3 содержит первый, второй, и третий Фазочувствительные блоки 5 7, выходы которых подключены к входам сумматора 8. Выход сумматора 8 подключен через Фильтр 9 к входу пороГового элемента, 10, Избирательные органы 1 и 2 выполнены аналогично пусковому органу 3 на Фазочувствительных блоках 11 - 13 и 1 ч - 16, сумматорах 17 и 18, Фильтрах 19 и 20, пороговых элементах 21 и 22. Подключение Фаз источников питания к устройству осуществляется через измерительные трансФорматоры напряжения (не показаны), Фазировка приведена на Фиг. 1, Фазочувствительные блоки 5 - 7 пускового органа 3 (Фиг. 2) выполнены на логических элементах И и резисторах. На входы этих логических злементов подаются прямоугольные импульсы, длительность которых соответствует величине положительных и отрицательных полупериодов входных напряжений. Эти импульсы Формируются на транзисторных оптронах, что обеспечивает гальваническую развязку устройства от измерительных цепей, Амплитуда импульсов определяется величиной напряжения питания устрой 20 25 30 35 40 45 50 55 ства Б . Сумматор 8 и пороговый элемент 10 выполнены на операционных усилителях. В качестве Фильтра 9 применен конденсатор в цепи обратной связи операционного усилителя сумматора 8 Элементы 1122 избирательных органов 1 и 2 аналогичны соответствующим элементам пускового органа 3, причем выход каждого из оптронов Фазочувствительных блоков является общим для трех Фазочувствительных блоков (входящих в состав избирательных органов 1 и 2 и пускового органа 3)Логический блок ч (Фиг. 3) содержит первый и второй логические элементы И 23 и 21, первые входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго избирательных органов 1 и 2, третий логический элемент И 25, первый, второй и третий исполнительные органы 26 - 28, элемент ЗАДЕРЖКА 29, вход которого подключен к выходу пускового органа 3, и логический элемент ИЛИ 30 с инверсными входами. Выходы первого и второго исполнительных органов 26 и 27, являющиеся соответственно первыми выходами устройства, предназначены для подключения к отключающим элементам вводных выключателей (ВВ и ВВ 2) соответственно первого и второго ис" точников питания, Выход третьего исполнительного органа 28 является вторым выходом устройства и предназначен для подключения к включающему( элементу секционного выключателя (СВ), подключенного между первым и вторым источниками питания, Каждый из исполнительных органов 26 - 28 (Фиг. 3) выполнен на последовательно соединенных тиристоре и электромагнитном реле. Элемент ЗАДЕРЖКА 29 выполнен по схеме на появление нулевого логического входного сигнала,Устройство работает следующим образом.Фазочувствительный блок 5 пускового органа 3 измеряет величину модуля угла У, между векторами напряжения первой пары одноименных Фаз соответственно первого и второго источников питания, Фазочувствительные блоки 6 и 7 - величину модуля углов д и Ф между векторами напряжений соот-.3ветственно второй и третьей пар одноименных Фаз первого и второго источников. Импульсы выходного тока блоков 5 - 7 суммируются в сумматоре5 1576985 68, а фильтр 9 выделяет из суммы этих - ные напряжения П Б, У, сооттоков постоянную составляющую, В ветственно пускового, первого и втонормальном .режиме импульсы на вхо- рого избирательных органов равны нудах каждого из логических элементов лю (фиг. 4)., Эти нулевые логическиеИ каждого из блоков 5 - 7 находятся сигналы поступают на первые входыв противофазе, и сигнал на выходах первого и второго логических элеменблоков 5 - 7 равен нулю. Соответст- тов И 23 и 24 (фиг. 3) логическоговенно равен нулю и сигнал на выходе блока 4 и запрещают включение первосумматора 8, В диапазоне углов д" 10 го и второго исполнительных органовд,. сР от минус 180 до плюс 180 26 и 27. Тиристоры этих органов выкпостоянная составляющая пропорцио- лючены, и сигналы логической единицынальна среднему арифметическому с их анодов поступают на инверсныемодулей этих углов. Поэтому выходная входы логического элемента ИЛИ 30,характеристика измерительной части 15 который своим нулевым логическим выпускового органа 3 (кривая У,фиг,4) ходным сигналом запрещает включениетакже пропорциональна этому среднему третьего логического элемента И 25арифметическому, При всех видах не- и третьего исполнительного органасимметричных к.з. в питающей и рас несмотря на то, что на другой входпределительной сетях и других нару элемента И 25 приходит сигнал логишениях симметрии векторов напряже- чечкой единицы с выхода элемента ЗА-ний источников питания величина ДЕРЖКА 29. Отключающие входы вводныхугла с близка к величине угла пово- выключателей В В 1, В В 2 и включающийрота вектора напряжения прямой пос- вход секционного выключателя СВледовательности, которая наиболее 25 обесточены, Исполнительные органыправильно отражает поворот всей сис - 28 питаются через размыкающийтемы векторов напряжений трехфазных блок-контакт 31 СВ и подготовленыисточников питания. к включению.Аналогично работают и измеритель- При потере питания первого источные части первого и второго избира- Э 0 ника (момент, фиг. 4), двигатели,тельных органов 1 и 2 с той лишь раз- потерявшие питание, начинают тормоницей, что они измеряют углы между зиться, что приводит к отставаниювекторами напряжений первого источни- векторов напряжений первого источник Ока питания и опережающими их на 60 ка питания от соответствующих векто(а в случае второго избирательного ров напряжений второго источника пи"органа 2 - отстающими на 60 ) векто- тания . Напряжения У и Б, а35на входахрами напряжений второго источника пороговых элементов 10 и 21 рарастут,питания, а их выходные характеристи- при достижении уставки пороговогоки (кривые п, и ц, фиг. 4) смещены элемента 21 (момент е) на выходеотносительно характеристики измери первого избирательного органа 1 появтельной части пускового органа 3 ляется единичный логический сигнална углы соответственно минус 60 и Бподготавливающий к включениюплюс 60 (на фиг. 4 положительным первый логический элемент И 23значениям углов соответствует отста- (фиг. 3) логического блокавание векторов напряжений первого 45 При отставании векторов напряженийисточника питания от второго, а отри- первого источника питания на уголцательным - отставание векторов нап= 90 (момент , фиг. 4), которыйчрякении второго источника питания от равен уставке порогового элементапервого). 10 (фиг2), на выходе пускового орВ нормальном режиме двигатели, 5 гана 3 появляется единичный логичесподключенные к первому и второму ис- кии сигнал Бкоторый включает поточникам питания, питаются от своего второму .входу первый логический элеисточника, а углы У Ф, сиз близ- мент И 23 (фиг. 3) и тиристор первоки к нулю, Напряжения Б, Б Б из- го исполнительного органа 26. Этотмерительньх частеи у органа 5 тиристор при помощи реле отключает3, первого и второго избирательных вводной выключатель ВВ 1 и при помощиорганов 1 и 2 не превышают по вели- второго логического элемента И 24чине уставок пороговых элементов блокирует отключение вводного выклю 10, 21 и 22 соответственно, и выход- чателя ВВ 2, а также через логическийэлемент ИЛИ 30 подготавливает к включению третий логический элементИ 25, Включения логического эдементаИ 25 в момент(Фиг. 4) не происходит, так как в этот момент времени на другой его вход через элементЗАДЕР 3(КА (Фиг. 3) поступает (без выдержки времени) запрещающий логический сигнал 0, с выхода пусковогооргана 3 (фиг. 2) .При дальнейшем увеличении угланапряжение Б, (Фиг. 4) начинает уменьШаться, В момент времени з это приодит к появлению на первом входепервого логического элемента И 23(фиг. 3) нулевого логического,сигнала О , Однако это не вызываетИа 1отключения первого исполнительногооргана 26, так как его включенноесостояние "запомнил" тиристор исполнительного органа 26. В момент времени с (Фиг. 4) пусковой орган 3(фиг. 2) возвращается в исходное состояние, и его нулевой логический 25выходной сигнал запускает элементЗАДЕРЖКА 29 (Фиг. 3), который черезвремя д =- е 4 (Фиг. 4) подаетединичный логический сигнал черезтретий логический элемент И 25 З 0(фиг. 3) на включение третьего исполнительного органа 28, который подает включающий сигнал на секционныйвыключатель СВ, Величина выдержкивремени д е выбрана такой, что в сумме с собственным временем включенияСВ,а-- е- с(Фиг. 4) она соответствует повороту векторов напряжений на угол от 270 до 360 эл,град.,что обеспечивает синфазную подачу 40резервного питания через один оборотроторов двигателей, потерявших питание относительно резервного источника питания,После включения СВ в момент времени 6 его блок-контакт 31 (Фиг. 3)размыкается и отключает питание исполнительных органов 26 - 28При выбеге двигателей на к.з. выходные характеристики двух из трехфазочувствительных блоков пусковогооргана 3 смещаются в противоположныестороны от выходной характеристикиБ, показанной на Фиг. 4, а выходнаяхарактеристика третьего Фазочувстви 55тельного блока совпадает с неюПоэтому выходная характеристикаО измерительной части пускового органа, которая является суммарной, не искажается при к.з, за исключениемнебольших участков (величина которыхне больше величины самих угловыхискажений), лежащих в окрестностяхточек д= 0, сР = 180 , сР: 360,которые находятся далеко от рабочихточек устройства, где д"= 90 иЮ = 270 . Так же ведут себя при к.з.выходные характеристики 11 и Б измерительных частей первого и второгоизбирательных органов.Аналогично работает устройстводля автоматического включения резервного питания и при потере питаниявторого источника.При исчезновении напряжений любого из источников питания на входеустройства, что может иметь место,например, при трехфазных металлических к.з. в распределительной сети,при перегорании предохранителей навходе устройства, формирователина оптронах (фиг. 2) не включаются, ток на выходе Фазочувствительных блоков 5-7, 11-16 (Фиг. 1) равеннулю, напряжения на входах пороговыхэлементов 10, 21 и 22 также равнынулю, и они не срабатывают, что предотвращает переключение двигателейна резервный источник питания прик.зв -распределительной сети, атакже переключение двигателей на неисправный или неконтролируемый источник,Устройство позволяет уменьшитьпогрешности в измерении угла, прикотором происходит отключение вводного выключателя в случае несимметричных к,з что позволяет исключитьложное срабатывание устройства, атакже уменьшить погрешности при измерении угла после отключения вводного выключателя, вызванные возникновением апериодической составляющей при резком восстановлении напряжения, это позволяет ускорить измерение угла и выполнить это измерениедо момента достижения углом заданнойуставки.Формула изобретенияУстройство для автоматического включения резервного питания, содержащее первый и второй избирательный органы, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго логических элементов5 10 15 20 25 3( 35 40 45 И, пусковой орган, выход которогосоединен с вторыми входами первогои второго логицеских элементов И и свходом элемента ЗАДЕРЖКА, выходы первого и второго логических элементовИ соединены с входами соответственнопервого и второго исполнительных органов, выходы которых предназнаценыдля подключения к отключающим элементам вводных выключателей секций шинсоответственно первого и второгоисточников питания, выход первогоисполнительного органа соединен спервым входом логического элементаИЛИ и цепью блокировки с третьимвходом второго .погицеского элементаИ, выход второго исполнительногооргана соединен с вторым входом логического элемента ИЛИ и цепью блокировки с третьим входом первого логического элемента И, выход логического элемента ИЛИ соединен с первым входом третьего логическогоэлемента И, второй вход которогосоединен с выходом элемента ЗАДЕРЖКА,а выход соединен с входом третьегоисполнительного органа, выход которого предназначен для подключения квключающему элементу секционноговыключателя, каждый из избирательныхорганов и пусковой орган содержитфазочувствительный блок и последовательно соединенные Фильтр и пороговый элемент, причем входы Фазочувствительного блока использованы каквходы соответствующих органов и предназнацены для подключения к выводампервого и второго источников питания,а выходы пороговых элементов использованы как выходы соответствующихорганов, о т л и ц а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения надежности за счет повышения тоцности измерения угла между напряжениями первого и второго источников питания,а также повышения помехозащищенности .устройства, в пусковой и каждыйизбирательный -орган дополнительно введены второй и третий Фазочувствительные блоки и сумматор, выходыпервого, второго и третьего фазочувствительных блоков подключены. квходам сумматора, выход которогоподключен к входу Фильтра, первый ивторой входы первого Фазочувствительного блока пускового органа предназнацены для подклюцения к выводампервой пары одноименных Фаз соответственно первого и второго источниковпитания, первый и второй входы второго Фазоцувствительного блока пускового органа - к выводам второй парыодноименных фаз соответственно первого и второго источников питания,первый и второй входы третьего Фазочувствительного блока пускового органа - к выводам третьей пары одноименных Фаз соответственно первогои второго источников питания, первыевходы первого, второго и третьегофазочувствительных блоков первогои второго избирательных органов подключены к первым входам соответственно первого, второго и третьего фазочувствительных блоков пусковогооргана, второй вход первого Фазочувствительного блока первого избирательного органа подключен к второмувходу второго Фазочувствительногоблока пускового органа и второму вхо"ду третьего Фазоцувствительного бло"ка второго избирательного органа,второй вход Фазоцувствительного блока первого избирательного органаподклюцен к второму входу третьегофазочувствительного блока пусковогооргана и второму входу первого фазочувствительного блока второго изби"рательного органа, второй вход третьего Фазочувствительного блока первого избирательного органа подклюцен квторому входу первого Фазоцувствительного блока пускового органа и второму входу второго Фазоцувствительного блока второго избирательного органа.