Устройство для синфазного автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой

 

Изобретение относится к устройствам автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой, участвующей в непрерывных технологических процессах . Цель - повьшение надежности работы при несимметричных и несинхронных режимах в электрических сетях, а также повьшение точности измерения углов расхождения векторов напряжения между источниками питания. При потере питания от первого источника начинается свободный выбег электродвигательной нагрузки, изменяется угол между векторами напряжений взаиморезервируемых секций. Угол между векторами напряжений и уровень выходного сигнала в формирователе сигналов угла рассогласования 2 уменьшаются, а в формирователе 3 увеличиваются. Изменившееся состояние выходных сигналов формирователей уровня приводит к переключению триггера 34. Включается зле (Л г:

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1У БЛИН (19) 01) А1 (51) 4 Н 02 J 9 06

Зги; л ills и 4 Oi

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Р ,) г .1

Фиг. !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3840359/24-07 (22) 11.01.85 (46) ?3.04.87. Бюл. № 15 (71) Невинномысское производственное объединение "Азот" (72) П.A.Ñóâîðîâ, А.Г.Дмитриенко и Л.М.Гурфинкель (53) 621.316.925(088.8) (56) Сивокобыпенко В.Ф., Гребченко Н.В. Быстродействующее устройство ввода резерва для ответственных потребителей с двигательной нагрузкой.—

Электричество, 1981, № 1.

Авторское свидетельство СССР № 1019547, кл. H 02 J 9/Об, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНФАЗНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЗЕРВНОГО ПИТАНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ С ДВИГАТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКОЙ (57) Изобретение относится к устройствам автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой, участвующей в непрерывных технологических процессах. Цель — повышение надежности работы при несимметричных и несинхронных режимах в электрических сетях, а также повышение точности измерения углов расхождения векторов напряжения между источниками питания. При потере питания от первого источника начинается свободный выбег электродвигательной нагрузки, изменяется угол между векторами напряжений взаиморезервируемых секций. Угол между векторами напряжений и уровень выходного сигнала в формирователе сигналов угла а е рассогласования 2 уменьшаются, а в формирователе 3 увеличиваются. Изменившееся состояние выходных сигналов формирователей уровня приводит к пере- С включению триггера 34. Включается эле—

13058 мент ПАМЯТЬ 35, с выхода которого сигнал, соответствующий фиксированному углу, поступает на вход элемента ПАМЯТЬ 36 и через элемент ИЛИ 14 на вход блока измерения временного интервала 17, Поступивший в блок 26 сигнал дает разрешение на отключение ввода первой секции, в блоке 16 заканчивается измерение временного интервала, включается блок 20 памяти, .происходит суммирование выходных напряжений блоков 18 и 20 и сравнение результирующего напряжения в блоке 21 с напряжением, пропорциональным време— ни включения выключателя резервного питания. При снижении результирующего напряжения ниже порога уставки сраба— тывает выходной орган 25 и выдается разрешение в блок 26 на включение резервного питания. 2 ил, 1

Изобретение относится к устройствам автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой, участвующей в непрерывных технологических процессах.

Целью изобретения является повышение надежности работы при несимметричных и несинхронных режимах в электрических сетях, а также повышение точности измерения углов расхождения . О ректоров напряжения между источниками питания.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства на фиг, 2 диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит формирователи

1-3 сигналов угла рассогласования фазочувствительного блока 4, органы

5-7 сравнения и последовательно -оединенные с ними формирователи 8-10 уровня соответственно, блоки 11 и 12 фиксации углов, элементы ИЛИ 13=15, блоки 16 и 17 измерения временного интервала и последовательно соединечные с ними блоки 18 и 19 преобразования временного интервала соответственно, причем первые входы блоков

16 и 17 подключены к выходу элемента

ИЛИ 13 второй вход блока 16 подключен к выходу элемента ИЛИ 15, а второй вход блока 17 — к выходу элемента ИЛИ 14, блок 20 памяти, первый вход которого подключен к выходу блока 19, второй вход — к выходу элемента ИЛИ 15, блок 21 суммирования и 35 сравнения времени с временем включения выключателя резервного источника, первый вход которого подключен к выходу блока 20, а второй вход— к выходу блока 18, блоки 22 и 23 зап- 40 рета, выполненные в виде элементов

НЕ, блок 24 контроля синхронизма,выполненный в виде компаратора, вход которого подключен к выходу блока 17, выходной орган 25, вход которого подключен к выходу блока ?1, блок 26 управления выключателями, первый вход которого подключен к выходу органа 25, Формирователи 1-3 сигналов угла рассогласования выполнены в виде трехфазного моста с разделительными диодами, включенными между анодными и катодными группами вентилей в каждом плече моста,. Формирователи подключены к фазам обоих источников следуюшим образом,. к катодной группе вен-.илей — первый источник, к анодной группе вентилей — второй источник, причем в формирова еле 1 сопряжены одноименные фазы источников, в формирователе 2 — фазы первого источника с фазами второго источника в последовательности А В, В С, С А, в фармиро вателе 3 — последовательность А-С, В-А,, Ñ-B. Выход формирователя 1 под-ключен к первым входам органов 5 и 7 сравнения, выход формирователя 2 — к первому входу органа 6 сравнения и второму входу органа 5 сравнения, выход формирователя 3 — к вторым входам органов 6 и 7 сравнения.

Амплитуда выходного сигнала формирователей зависит 0Т угла между векторами сопрягаемых напряжений в плечах .юста и равна напряжению одного ис".оч.ника при нулевом угле и сумме амплитуд напряжений обоих источников при угле 180 эл, град, 3 13058

Каждый из блоков 11 и 12 фиксации углов состоит из одновибраторов 27 и 28 с прямыми динамическими входами и прямыми инверсными выходами, элементов И 29-31, элемента НЕ 32, RSтриггеров ЗЗ и 34 и элементов ПАМЯТЬ

35 и 36. Инверсные выходы формирователей 8 и 10 уровня подключены к входам одновибраторов 28, первым входам элементов И. 31 и S-входам триггеров 0

34 блоков 11 и 12 фиксации углов соответственно. Прямой выход формирователя 9 уровня подключен к входу одновибратора 27 и второму входу элемента И 30 блока 11 фиксации углов и пер-5 вому входу элемента И 29 блока 12 фиксации углов. Инверсный выход фор-. мирователя 9 уровня подключен к входу одновибратора 27 и элементу И 30 блока 12 фиксации углов и входу элемен- . 0 та И 29 блока 11 фиксации углов. Второй вход элемента И 29 подключен к прямому выхоцу одновибратора 27, а выход — к входу триггера 33, первый вход элемента И 30 подключен к инвер-.25 сному выходу одновибратора 27, а выход — к R-входу триггера 33, выход которого подключен к первому входу элемента ПАМЯТЬ 35 и элементу ИЛИ 13, R-вход триггера 34 одного блока фик- 30 сации углов подключен через элемент

НЕ 32 к выходу элемента И 30 другого блока фиксации углов, а выход — к второму входу элемента ПАМЯТЬ 35, выход которого подключен к первому вхо-35 ду элемента ПАМЯТЬ 36 и элементу ИЛИ

14. Третий вход элемента ПАМЯТЬ 35 подключен к выходу блока 24 контроля синхронизма, второй вход элемента

И 31 — к инверсному выходу одновиб- 40 ратора 28, а выход — к второму входу элемента ПАМЯТЬ 36, выход которого подключен к блоку 26 управления выключателями и элементу ИЛИ 15, а также через блок 22 (23) запрета к тре- 45 тьему входу элемента ПАМЯТЬ 36 другого блока фиксации углов. Выходы эле.— ментов ИЛИ 13-15 являются выходами сигналов фиксированных углов 8,, о и Е блоков !1 и 12 фиксации углов, 50 причем с,- hz 3, Длительность выходных импульсов одновибраторов 27 и 28 зависит от выбранных значений 8,, Е и 8э и составляет, например, для фиксированных углов 30, 60 и 90 эл.град. 1,66 мс, что соответствует ЗО эл.град.

11 4

В качестве блока 26 управления выключателями используются стандартные элементы, в качестве блоков 16 и 17— интеграторы на операционных усилителях, преобразующие временные интервалы в пропорциональные напряжения. Коэффициенты преобразования блоков 18 и 19 зависят от выбранных значений и 3 и угла синфазной подачи резервного питания.

Блок 20 памяти предназначен для запоминания величины выходного напряжения блока 19 в момент достижения углом третьего заданного значения 3,.

Если угол нагрузки 3„ равен нулю, то укаэанное выходное напряжение блока

19 равно нулю, что обеспечивается соответствующ«м выбором коэффициентов преобразования. При 8ц, отличном от нуля, выходное напряжение блока 19 пропорционально величине этого угла, Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме (фиг. 2, oL ) угол между векторами напряжения обоих источников питания близок к нулю,на выходе формирователя 1 сигналов угла рассогласования, где сопряжены одноименные фазы источников, уровень сигнала U минимальный (фиг. 2б), на выходе формирователей 2 и 3 сигналов угла рассогласования, где сопряжены разноименные фазы источников, уровень сигнала имеет промежуточное значение, соответствующее + 120-градусному сдвигу сопряженных векторов, а амплитуды сигналов U « U смещены между собой на 60 эл.град, (фиг. 2а, б). На выходе формирователей 8 и 10 уровня сформированы логические нулевые сигналы (фиг. 2г), а на обоих выходах формирователя 9 уровня — дискретные сигналы с частотой следования ÇfÄ и

1 длительностью --- где f — частоб с с та сети (фиг. 2в) . На S-входы триггеров 33 поступают сигналы логического нуля (фиг. 2е), так как на входах элементов И 29 импульсы, поступающие с прямых выходов одновибраторов 27 (фиг. 2д) и формирователя 9 уровня, не совпадают. На выходе элементов И

30 формируются импульсы (фиг. 2ж),которые поступают на R-входы триггеров

33 и 34 и устанавливают на их выходе сигнал логического нуля. Одновибраторы 28 не запускаются, так как на их входах нет управляющих импульсов. На

5 13058 выходе элементов И 31 и элементов IIA МЯТЬ 36 сформированы сигналы логического нуля. Устройство не срабатывает, При потере питания, например, от первого источника (исчезновение питающего напряжения на первой секции) начинается свободный выбег электродвигательной нагрузки, изменяется угол о между векторами напряжений взаиморезервируемых секций. Угол меж- 10 ду векторами напряжений и уровень выходного сигнала в формирователе 2 сигналов угла рассогласования уменьшаются, а в формирователе 3 угол и уровень сигнала увеличиваются. Ври этом скважность сигналов на прямом выходе формирователя 9 уровня уменьшается, а на инверсном увеличивается. о

При достижении угла в, = 30 (фиг.2 о ) перестают совпадать импульсы 20 на входе элемента И 30 блока 12 фиксации углов, снимается запрещающии сигнал с R-входа триггера 33 блока 12 (фиг. 2ж) и формируется сигнал логической единицы через элемент НЕ 32 25 на R-входе триггера 33 блока 11, начинают совпадать импульсы на входе элемента И 29 и поступает сигнал на

S-вход триггера 33 блока 12 (фиг,2е).

С выхода переключившегося триггера 30

33 блока 12 поступает сигнал логической единицы (фиг, 2л), соответствующий зафиксированному углу h на вход элемента ПАМЯТЬ 35 и через эле— мент ИЛИ 13 на входы блоков 16 и 17, в которых начинается отсчет временного интервала. В блоке 11 фиксации угла О, не происходит, так как сигналы на информационных входах триггера 33 не изменились. Щ о

При достижении угла 8 =60 (фиг.2, Ж ) на выходе формирователя 8 уров— кя сигнал переключается с логического нуля на логическую единицу, ка выходах формирователя 9 импульсы исчеза- 45 ют (фиг. 2в), при этом одновибраторы

27 перестают запускаться (фиг. 2д), на выходе формирователя 10 уровня появляются импульсы (фиг ° 2г), и одновибратор 28 блока 12 фиксации углов 50 запускается (фиг. 2и). Изменившееся состояние выходных сигналов формирователей уровня приводит к следующему изменению состояний сигкаг рв ка элементах блока 12 фиксации углов: 55 триггер 33 находится в режиме сохранения предыдущей информации с логической единицей на выходе, запрещающий сигнал с R-входа триггера 34 сни11 6 мается (фиг. 2з), à íà S-вход поступают импульсные сигналы (фиг. 2г), триггер 34 переключается, включается элемент ПАМЯТЬ 35, так как на всех его входах присутствуют единичные логические сигналы, и с выхода элемента

ПАМЯТЬ 35 сигнал логической единицы (фиг. 2м), соответствующий фиксированному углу 8z, поступает на вход элемента ПАМЯТЬ 36 и через элемент

ИЛИ 14 на вход блока 17. При этом заканчивается измерение временного интервала в этом блоке. В блоке 11 фиксации угла О. не происходит, так как на R-входе триггера 34 присутствует с лгнал логической единицы. о

При достижении угла | =- 90

3 (фиг. 2, g. ) сигналы на элеиектах блока 12 фиксации углов изменяются следующим образом: начинают совпадать импульсы, поступающие с выхода формирователя 10 уровня (фиг. 2г) и одновибратора 28 (фиг. 2и) на вход элемента И 31, на выходе которого формируются единичные .логические импульсы (фиг. 2к), включается элемент ПАМЯТЬ

36, так как на всех его входах присутствуют единичные логические сигналь|, С выхода элемента ПАМЯТЬ 36 поступает сигнал (фиг. 2н), соответствующий зафиксированному углу 3, на вход блока 26 управления выключателями, через блок 22 запрета на вход элемента ПАМЯТЬ 36 блока 11 фиксации углов и через элемент ИЛИ 15 на вход блока 16 измерения временного интервала и вход блока 20 памяти, Поступивший в блок 26 сигнал дает разрешекие на отключение ввода первой секции, в блоке 16 заканчивается измерение временного интервала, включается блок 20 памяти, происходит суммирование выходных напряжений блоков 18 и

20 и сравнение результирующего напряжения в блоке 21 с напряжением, пропорциональнь м времени включения выключателя резервного питания. При снижении результирующего напряжения ниже порога уставки срабатывает выходной орган 25 и выдается разрешение в блок 26 ка включение выключателя резервного питания.

При потере питания от в-орого источника аналогичным образом работает блок 1 1 фиксации углов, выдавая разрешение на отключение выключателя второго ввода, Точность фиксации углов в устройстве повышена за счет увеличения дисизобретения

Формула

Устройство для синфазного автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой, содержащее фазочувствительный блок с входами для подключения к двум взаиморезервируемым секциям потребителей, последовательно соециненные первый блок измерения временного интервала с первым блоком преобразования временного интервала, второй блок измерения временного интервала с вторым блоком преобразования временного интервала, блок памя7 13058 кретности сигналов, участвующих в фазном измерении, в три раза, так как момент достижения заданного фиксированного угла выявляется быстрее, при этом абсолютный уровень входных напряжений в формирователях угла рассогласования не влияет на точность измерений вследствие того, что сравниваются одни и те же напряжения в органах сравнения. f0

При несинхронности питающих источников изменение угла сдвига фаз происходит медленнее, чем при выбеге, например приращение на 180 эл.град. источников с разностью частот 0,2 Гц 15 происходит за 2,5 с. В этом случае на выходе интегратора блока 17 измерения временного интервала уровень сигнала превышает порог срабатывания компаратора блока 24 контроля синхро-20 низма, последний переключается и блокирует элементы ПАМЯТЬ 35, при этом блокируется работа всего устройства.

В случае восстановления напряжения, после кратковременного перерыва, 25 в произвольный момент времени и при произвольном угле рассогласования векторов напряжения источников устройство начинает цикл измерения углов с 30 эл. град, в силу того, что долж-30 на соблюдаться последовательность

4- 4.

При несимметричных режимах в питающей сети или неисправностях в цепях датчиков напряжения, например при 35 перегорании предохранителя в цепи трансформатора напряжения, устройство не работает, так как нет изменения фазового сдвига векторов напряжения во времени, т.е. не соблюдается пос- 40 ледовательность о, g

11 8 ти, первый вход которого подключен к выходу второго блока преобразования временно"o интервала, блок суммирования и сравнения времени с временем включения выключателя резервного источника питания, первый вход которого подключен к выходу первого блока преобразования временного интервала, второй вход — к выходу блока памяти, а выход через выходной орган — к блоку управления выключателями, о т л и ч а.ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы при несимметричных и несинхронных режимах в электрических сетях, а также повышения точности измерения углов расхождения векторов напряжения между источниками питания, в него введены последовательно соединенные первый, второй и третий органы сравнения с первым, вторым и третьим формирователями уровня соответственно, три элемента ИЛИ, блок контроля синхронизма, дна блока запрета, первый и второй блоки фиксации углов, каждый из которых состоит из первого и второго одновибраторов, трех элементов И, элемента НЕ, двух RS-триггеров, .двух элементов ПАNHTb причем первый вход первого элемента И подключен к прямому выходу первого одновибратора, а выход — к

S-входу первого триггера, выход которого подключен к первому входу первого элемента ПАМЯТЬ и через первый элемент ИЛИ вЂ” к первым входам блоков измерения временного интервала, первый вход второго элемента И подключен к инверсному выходу первого одновибратора, а выход — к R-входу первого триггера и через элемент НЕ к Квходу второго триггера другого блока фиксации углов, первый вход третьего элемента И подключен к инверсному выходу второго одновибратора, а выход — к первому входу второго элемен та ПАМЯТЬ, второй вход первого элемента ПАМЯТЬ подключен к выходу второго триггера, а выход — к второму входу второго элемента ПАМЯТЬ и через второй элемент ИЛИ к второму входу второго блока измерения временного интервала, выход второго элемента ПАМЯТЬ подключен к входу блока управлеI ния выключателями, через блок запре-. та к третьему входу .второго элемента

ПАМЯТЬ другого блока фиксации углов и через третий элемент ИЛИ к второму входу первого блока измерения времен2 S0 22»

20 ного интервала и второму вхоцу блока памяти, а фазочувствительный блок состоит из трех формирователей сигналов угла рассогласования векторов напря-. жения источников, каждый из которых выполнен в виде трехфазного моста с разделительными диодами, включенными между анодными и катодными группами вентилей в каждом плече моста. при этом к анодам разделительных диодов О подключены фазы одного источника, а к катодам — фазы другого источника, причем в первом формирователе сигналов угла рассогласования сопряжены одноименные фазы источников,, во вто- 5 ром и третьем — разноименные фазы источников, входы первого органа сравнения подключены к выходам первого и второго формирователей угла рассогласования, входы второго органа сравне- О ния подключены к выходам второго и третьего формирователей сигналов угла рассогласования, входы третьего органа сравнения подключены к выходам

325 первого и третьего формирователей сиг-налов угла рас.согласования, выходы первого и третьего формирователей уровня подключены к входу второго одновибратора, второму входу третьего элемента И и Б-входу второго триггера первого и второго блоков фиксации углов соответственно, прямой выход второго формирователя уровня подключен к входу первого одновибратора и второму входу второго элемента И первогс блока фиксации углов и второму входу первого элемента И BTopoI G блока фиксации углов, а инверсный выход второго формирователя подключен к входу первого одновибратора и второму входу второго элемента И второго блока фиксации углов и второму вхоцу первого элемента И первого блока фиксации углов, а блок контроля синхронизма выполнен в виде компаратора, вход которого подключен к выходу второго блока измерения временного интервала, а выхоц — к третьим входам первых элементов ПАМЯТЬ блоков фиксации угла .

1305811

Редактор О.Юрковецкая

Подписчое д е

Ж

Составитель Т.Георгиевская

Техред A,Êðàp÷óê Корректор А.Зимокосов

Заказ 1463/53 Тираж 619

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-ÇS, Раушская наб., д. - :!5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4