Быстродействующее автоматическое включение резерва

 

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 источников. Устройство содержит две секции шин, соединенные секционным выключателем , параллельно котором у 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 до начала процесса по изменению частоты напряжения, направлению активной мощности на каждой секции шин, а также разности частот на обеих секциях. 11 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s Н 02 J 9/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О

ОО (21) 4727169/07 (22) 07.08.89 (46) 23,03,92, Бюл, М 11 (71) Краснодарский политехнический институт (72) Б.А. Коробейников, А.И. Ищенко и Е.А. Беседин (53) 621,316.925(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1330701, кл. Н 02 J 3/40, 1985.

Авторское свидетельство СССР

No 1359854, кл. Н 02 J 9/06, 1985. (54) БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕЕ АВТОМАТИЧЕСКОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЗЕРВА (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам автоматического включения резерва (ABP) 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 (ABP) 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 — времен» Ы» 1721708 А1 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 К3 и неуспешном самозапуске, не формирует — при К3 на шинах и успешном самозапуске, Возможность успешности самозапуска определяется 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 К1; на фиг. 8— временные диаграммы сигналов органа контроля режима 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 К1; на фиг, 11—

1721708

2Г

40

c„0 временные диаграммы сигналов устройства быстродействующего ABP в нормальном режиме и при успешном самозапуске электродвигателей.

Устройство быстродействующего ABP (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 nepsoro 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 вхо1721708 четвертого 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 четвертый логический элемент ИЛИ 67, пятый логический элемент ИЛИ 68, RS-триггер 69 и второй интегратор 70. Второй вывод 58 замыкающего контакта первого переключающего элемента соединен с первым входом

ИЛИ 68, Выход четвертого логического элемента ИЛИ 67 соединен с R-входом RS-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 Ui(t),.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 U<(t) изменяется по амплитуде в К раз (величина К определяется настройкой устройства) и на выходе формируется сигнал KU<(t). В первом дифференциаторе 36 сигнал U<(t) дифференцируется и на выходе формируется сигнал Ui(t) р, где р — дифференциальный оператор (фиг.

5а, где 71 — зависимость изменения во времени сигнала U>(t)p, а 72 — зависимость изменения во времени сигнала К01(т) в нормальном режиме работы). Полученные сигналы Ui(t)p и К01(т) поступают на первый и второй входы нуль-органа 39 разности входных сигналов соответственно, В момент времени t1 совпадения сигналов Ui(t)p и KU>(t) по амплитуде на выходе нуль-органа

22 разности входных сигналов формируется короткий импульс Vzg, который поступает на первый вход блока 40 формирования прямоугольных импульсов. B блоке 37 формирования импульса в момент максимума контролируемого сигнала в момент времени тг, когда сигнал U<(t) достигает своего максимума, формируется короткий импульс V>, 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 V>-2, ширина которого определяется разностью моментов времени с и t<. Для нормального режима работы указанная разность при помощи коэффициента

К устанавливается минимальной, в связи с чем ширина импульса V>-z также минимальна (фиг. 56, где 73 — зависимость изменения во времени сигнала V1-2 в нормальном режиме), Сигнал V<-г поступает на вход первого интегратора 41, где интегрируется, Полученный в результате интегрирова1721708 ла 01(t) неизменна, поэтому сигнал чц будет ния сигнал V1-2/р сравнивается в третьем м элементе 42 с по оговым сигна- иметь постоянную величину (фиг, а,, а, 10 11 81 лом Vëç причем В нормальном Режиме ра б а а при О 0 82

V — мала, величина изменения во времени сигнала 1(t), а боты ширина импульса 1-2 мала, ния во в емени сигнала сигнала V1-2/ также мала, имеет место со- 5 зависимость изменения во вр сигнала 1-2 р также

V в нормальном режиме). При неизменном

Отношение Ч,-2<Ч1-2/р и сигнал Чз на выхо- и в н г 25 не формируется сигнале ЧГ1 на выходе третьего дифферен-де порогового элемента не б ет авен н лю, (иг. 5в, где 74 — зависимость изменения во циатора 46 сигнал Чи удет р у — / в но мальном ре- поэтому на выходе четвертого логического л V б ет атс тстважиме абаты, а 75 — уровень порогового 10 элемента И 47 сигнал 7 уд у жиме ра аты, а вать, также будет отсутствовать сигнал Чи

B арийном режиме при снижении ча- на выходе д р р о новиб ато а 55, при этом на ав сть моментов вре- выходе первого логическа о г элемента HE 54 статы сиГнала 01А разность м л Ч1 (фиг. 7В, г, 8в, г, при — ° вел ичи вается за счет появитсяя сигнал,4 (фиг. в, г, MGHM т2 т1 увеличив т < та, г е 83 — зависимость изменения во уменьшения по амплитуде сигнала 01(т)р и 1Ь t то, гд олее раннего на ступления момента време- времени.игнал ц, ла V 84 — зависимость измет величения периодов нения во времени сигнала I4 р.

V в на мальном ни t1, а также за счет увелич — авечь по oroaoro сигнала сигналов KU1(t) и U1(t)p, При этом ширина режиме, а 85 — ypnaGHI nop а V — также увеличивается (фиг. 6а, VrA}. Ha второй вход органа контроля режиб, где 76 — зависимость изменения во вре- 20 ма системы и мени сигнала «t)p, — з

U Г, 77 — ависимость изме- органа 17 контроля направления мощности нения во времени сигнала 1(t), а

KU () 78 — (фиг. 1). первый вход которого через элемент

* 7

ПАМЯТЬ 14 соединен с Выхода,"4 QGTRNKB зависимость изменения во Времени сигнала ,1, С величением напряжения, а BTopo!I ВхОд соединен с ВыV1 2 в аварилнам режиме), С увелич ширины сигнала V1-2 сигнал Ч",- /р также 25 ходом датчика 1! тока. Элемент! ; в рогова- предназначен для обеспечения рабатаспавозрастает и становится больше порогового сигнала V1-2(фиг. в, где

V (ф .6 79-зависимость сабнасти Органа 17 контроля направления изменения во времени сигнала 1-2, р в

"Ч - p ава- мощности Г1ри Глубоких сниж8ниях напряжиме). На выходе третьего пора- жения, В нормальном режлме мощность нарийном режиме). а вых

" че ез атчик 1 така от источника к гового элемента 42 формируется сигнал V5,>О правлена чер д |ч г à V — / >Чпз (фиг, секцли 3 шин, сигнала Ч1а на Выходе органа в момент времени тз, когда 1-z p пз (Фиг, ля нап авления мощности не бубг, 10б, где 80 — зависимость изменения ва 17 контроля направления мощности не ув емени сигнала 5 в аварий

V- арийнам режиме), дет, При отсутс;Вии сигналов Чи и Vto сигО,-... . Г э -Ч а ыха 48 Я гам логичаскага поступающий на первый выход пускового н, 12, / = . -,: .а.

35 элемента И 48 также атсутс",Вует, Однако

Органа 13. р, — - " " . г 49 и т=етьега 5 . :лагичеY - а пу-ковога органа 24 и Вре- ia Выходах Второ а

Устроиства пуск иаграммы аботы ега лак б -. б o склх элементов НЕ буруиметь места сигнаполностью соответствуют устройс1ву и вре- лы в и 9, = . О а .,:о... е скавОГО ор четвертаГО ЛОГическоГО элемен Га И 50 .зудет менным диаграммам работы пускового р- .:: . - - - м -- = a e. гана 13, При этом аналогами сигналов U",(t) и 40 сигнал Ч11(фиг, 7д, е, ж, ад, е, ж, 1.в, .В п1и:< t, г.8 86 — =авислмасть изменения

KU1(t) являются соответственно слгналы Uz(t)p при ..o, гд — --ь и К02(т), Аналогами сигналов V1 и Ч являются ва Времени игна, =" а, В и сигнала Ч, 87- зависимость изалы V3-4 v V3- р. Анало- менения Во времени сигнала 1",, а 88 — за/

Ч сигн л V . висимасть изменения ва временл сигнала гoM сигнала Ч5 является сигнал

Далее рассмотрим работу органа конт- 45 s нормальном режи, .8), При зтам будут иметь

1 16 (фиг. 3) совместна место сигналы Ч1з на Выходе rpGI-ьега лагичераля режима системы 6 (фиг.,>) с органом 17 контроля направл ения мощно- ского элемента ИЛИ 52 I; Ч15 на Выходе шестасти, СиГнал 01А От д, С " U (t) от датчика 7 напряжения -o лагическага элемента И 53, Выход катарага поступает на первый вход органа р "на контроля является выходом органа контроля режлма сирежима системы 0 и далее íà Вх

në на вход второго 50 стемы 16 (фиг, 7з, л. Зз, и, 10г,11г при t

43. Н ход последне- 89 -- зависимость изменения ва Времени c!rго формируется сигнал 01(t)p. т т

0 (t) . "- От сигнал нала /1; 90 — зависимость изменения ва ьрепоступает на вход выпрямителя

8 Г 44 HB Выха- мани сиГнала Ч15 В HopviG.I HQN режиме). де которога формируется сигнал 1()р сигнал 01(t)p I В аварийном режиме при коротком закоторый поступает на вход од сглаживаю- 55 мыкании В тачке К1 имеет место подпитыщего фильтра 5, на выходе

45, ходе которого ваюший эффект От синхронных двигателей

V авный постоян- 5 (фиг. 1, где 91 — направление така падпитформируется сигнал ц, равный по т ной составляющей сигнала 1()р а 0ф)РI и пра- ки синхронных Двигателей при коротком запорциональный частоте сигнала сигнала U1(t), 8 мыкании в та яке K1}, Прл этом за счет нормальном режиме ра оты ч б частота сигна- автоматической регуллравкл вазбу>кдения

1721708

10 синхронных двигателей сигнал U1(t) 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

V1o. Частота сигнала U 1(t) изменяется по экспоненциальному закону с постоянной времени, определяемой совокупностью синхронных двигателей 5, при этом по экспоненциальному закону будет снижаться и сигнал Чл (фиг. 7а, б, д, 10 в, при t> to, где 92— зависимость изменения во времени сигнала

U1(t), 93 — зависимость изменения во времени сигнала Vn, а 94 — зависимость изменения во времени сигнала Ч1О при коротком замыкании в точке К1). Сигнал Vft на выходе третьего дифференциатора 46 в момент времени to возрастает скачком, а затем убывает по экспоненциальному закону. Данный дифференциатор выполняется инвертирующим, поэтому на его выходе при снижении частоты появится положительный сигнал

Vf). Четвертый пороговый элемент47срабаты вает тогда, когда сигнал Чц будет отрицательным и I vf1 > vn4 I. В данном случае он не сработает, поэтому сигналы Чт и V1o будут отсутствовать, а сигнал V<4 будет иметь место, как и в нормальном режиме. При наличии сигналов Чи и Ч1О сигналы Чз и Vg будет отсутствовать на выходах второго 49 и третьего 51 логических элементов НЕ, поэтому и на выходе четвертого логического элемента И 50 сигнал Ч11 будет отсутствовать, а на выходе пятого логического элемента И 48 сигнал V>z будет иметь место (фиг. 7в, г, е, ж, приt>to, где 95 — зависимость изменения во времени сигнала Чц, 96 — зависимость изменения во времени сигнала

V>4, а 98 — зависимость изменения во времени сигнала Ч11 при коротком замыкании в точке К1). В результате будут иметь место сигналы Ч з на выходе третьего логического элемента ИЛИ 52 и Чп на выходе шестого логического элемента И 53 и на выходе органа контроля режима системы 16 (фиг. 7з, и, 10г, при t>to, где 99 — зависимость изменения во времени сигнала Ч з, а 100 — зависимость изменения во времени сигнала Ч15 при коротком замыкании в точке К1).

При коротком замыкании в точке К2 на секции 3 шин сигнал V>o 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 К2), Сигналы Чц и Vt4 будут такими же, как и при коротком замыкании в точке К1. При этом сигнал Чз на выходе

55 того порогового элемента 47 в интервале времени (t4; tg) имеет место сигнал Ч7, При небольших превышениях сигнала Чц порогового сигнала Vn4 по модулю ширина импульса Чт будет очень малой и недостаточной для согласованной работы органа контроля режима системы с другими блоками устройства, поэтому в одновибраторе 55 сигнал Чт расширяется по заднему фронту до ширины (т4, to), достаточной для нормальной работы устройства, образуя при этом сигнал V<4. В первом логическом элементе HE 54 формируется сигнал V>4, противоположный сигналу V<4 и равный нулю на интервале времени (t4, а) (фиг. Зб, г, при t>t4, где 105 — зависимость изменения во времени сигнала Чц, а 106 — зависимость изменения во времени сигнала Ч14 при самозапуске). При нарастании частоты в мовторого логического элемента НЕ 49 будет отсутствовать, а сигнал Vg на выходе третьего логического элемента Н Е 51 будет иметь место, поэтому сигналы как Ч11 на выходе

5 четвертого логического элемента И 50, так и . Vn на выходе пятого логического элемента

И 48 при отсутствии сигналов Чв и Ч1О также будут отсутствовать, следовательно, не будет сигналов V1g на выходе третьего логиче10 ского элемента ИЛИ 52, на выходе шестого логического элемента И 53 и на выходе органа контроля режима системы 16.

Далее рассмотрим работу органа контроля режима системы 16 в режиме са15 мозапуска электродвигателей 5 при кратковременных 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 первом этапе при кратковременном исчезновении питания сети имеет место подпитывающий эффект синхронных двигателей, как и при коротком замыкании в точке К1. 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 К1 (фиг. 8а — и, при tot4, где 103 — зависимость

35 изменения во времени сигнала U<(t), 104— зависимость изменения во времени сигнала

Чц при самозапуске). При нарастании сигнала Vf> его производная в момент времени т4 принимает отрицательное значение. Если

40 при этом I Vf< > Чп4 I, то самозапуск прогнозируется как успешный и на выходе четвер1721708 мент времени t4 сигнал V1o становится равен нулю, так как с этого момента направление мощности — от системы к секции 3 шин, Отрицательное значение сигнала Чц является логическим нулем с момента времени

t4. Поэтому при t>t4 сигнал Ч12 на входе пятого логического элемента И 48 будет отсутствовать, а сигналы V8, Vg на входах и V11 на выходе четвертого логического элемента

И 50 не равны нулю, тогда при t>t4 имеет место сигнал V13 на выходе третьего логического элемента ИЛИ 52 (фиг. 8д — з, 11в, при т>т4, где 107 — зависимость изменения во времени сигнала V1o, 108 — зависимость изменения во времени сигнала Ч12, 109— зависимость изменения во времени сигнала

V11, а 110 — зависимость изменения во времени сигнала V13 при самозапуске). Тогда сигнал Ч1В на выходе шестого логического элемента, И 53 отсутствует при t4t4, где 111 — зависимость изменения во времени сигнала Ч15 при самозапуске).

Если в момент времени t4 I Чц < Чл4 I, та сигнал Чт на выходе четвертого порогового элемента 47 при с>т4 будет отсутствовать, и ри этом будет отсутствовать и сигнал

V14 на выходе однавибратора 55, а на выходе первого логического элемента НЕ 54 Gyдет иметь место сигнал Ч14 при т>Т4, следовательно, на выходе шестого логического элемента И 53 и на выходе органа контроля режима системы 16 при т>t4 будет иметь место сигнал V1g.

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 U1(t) и 01(1)р являются сигналы U2(t) и U2(t)p соответственно, аналогами сигналов I U1(tjl и V11 являются сигналы 02(т) I и V>2 соответственно, аналогами сигналов Чи и Чу являются сигналы

V1z и Ч18 соответственно, аналогами сигналов Чв u Vg являются соответственна сигналы V17 и Ч1з, аналогами сигналов V10 и V11 являются сигналы V1g и V2o соответственна, аналогами сигналов Ч12 и V13 являются сигналы Ч21 и V22 соответственно, аналогами сигналов V14 и V14 являются сигналы Ч23 и

V23 cooTB8TcTBGHHo, аналогом сигнала Ч1в является сигнал Ч24.

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) 20

25 о0

55 разомкнуты и сигналы с второго 33 и четвертого 31 входов блока 29 разности частот не поступают на соответствующие входы четвертого логического элемента ИЛИ 67, в связи с чем на R-входе RS-триггера 69 также нет слгнала. При этом контакты 59 — 60 и 64—

65 замкнуты и сигналы V1 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 S-вход RS-триггера 69, триггер находится в нулевом состоянии и сигнал Чж на выходе отсутствует. Следовательно, не будет в нормальном режиме сигнала Ч28 на выходе второго интегратора 70 и на выходе блока 29 разности частот, При аварийном режиме на секции 3 шин появляется сигнал Чв на первом входе

30 блока 29 разности частот, при этом происходит замыкание контакта 57-58 и размыкание контакта 59 — 60, В этом случае сигнал

V3 с второго входа ЗЗ блока 29 разности частот поступает через контакты 57 — 58 на вход четвертого логического элемента ИЛИ

67, В результате срабатывания последнего сигнал с Gro входа поступает на R-вход RSтриггера 69 блока 29, триггер запускается и

HB его выходе формируется в момент Времени +22 максимума сигнала 02(.j переднлй фронт импульса Ч2в, В момент Времени t1-1 максимума сигнала U1(t} на четвертыЙ вход

31 блОка 29 поступает импульс Ч1, KDTopLIA через контакты 62-63 nocTynÿct нэ Вход пятага логического элемента Aft È 68, сигнал с выхода которого поступает на -Bxoq RSтриггера 69 и переводит ега в нулевое состояние, Ограничивая ширину импульса V28 инт8рвалам Вр8мени (12-2, 11-1) (фи", 9а, б.

Где 1 12 — заВИСИМОС1 ь Измен81- . 1A BO BpGMGни сиГнала U2(t). а 113 зависимОсть изменения ва Bpev GH!n сигнала Ч28). Сигнал Чж интегрируется ва втором Iiнтегратаре 70, а сип,ал V28 на выходе oocaeqHGro сравнивается с пора Овым си(налом В первом ЛОдО гавом элементе "«9. ПО мере увеличения разности частот сигналов 0ф) и U2(t) увеличива8тся и уровень сиГнала V26, В HGKoTQрый момент времени 17 Он превышает парОГОвый сиГнал ЧП1 В П8рВОм парОГОВам элементе 19, и на Выходе последнего формируется сигнал Ч27 B интервале временл (t7, t3)(фиг. 98, 9г, где 114 — уровень порогового сигнала ЧВ1, 15 — зависимость изменения ва времени сигнала V2!, а 116— зависимость лзменения ва времени сигнала Ч2т). Постоянная обратного интегрирования второго интегратора 70 выбирается достаточно малой, чтобы сигнал V28 стал ра13

1721708

10

15 вен нулю к моменту появления следующего сигнала Чж.

Аналогично работает блок 29 разности частот при аварийном режиме на секции 4 шин. В этом случае сигнал Vs поступает на третий вход 32 блока 29 разности частот, при этом замыкается контакт 62 — 63 и pasмыкается контакт 64-65. В этом случае запуск RS-триггера 69 будет осуществляться при поступлении сигнала V> 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

U<(t) является сигнал Uz(t) 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 Vzs изменяется мало, Наконец, рассмотрим совместную работу отдельных блоков устройства секции 3 шин для рассмотренных нормального и аварийных режимов. В нормальном режиме сигнал U>(t) имеет нормальную частоту, поэтому сигнал Vs на первом выходе пускового органа 13 отсутствует. На выходе органа 17 контроля направления мощности сигнал Ч1о отсутствует, а сигнал V1s на выходе органа контроля режима системы 16 имеет место (фиг. 10а — г, 11а — г, при t

Ч15, так как сигнал Ч27 также будет отсутствовать в нормальном режиме, поэтому на выходе первого логического элемента И 18 сигнал Vzs будет отсутствовать, следовательно, не будет также сигналов Vy>, Vy, Va1, Ча, VABp, и устройство не сработает.

При коротком замыкании в точке К1 частота сигнала U1(т) начнет уменьшаться, а частота сигнала U7(t) сохранится прежней, тогда в момент времени тз появится сигнал

Vs на первом выходе пускового органа 13. С момента времени tp начала снижения частоты изменится направление мощности через датчик 1 тока и с этого момента времени будет иметь место сигнал Vs на выходе органа контроля режима системы 16. Кроме того,. когда разность частот сигналов U<(t) и Uz(t) достигнет

55 заданной, то на выходе первого порогового элемента 19 появится сигнал У27 в интервале времени Et7, ts), будут иметь место все три сигнала на входах первого логического элемента И 18, поэтому на выходе в этом же интервале времени будет сформирован сигнал Чгв (фиг. 10а — е, при t>tp, где 117 — зависимость изменения во времени сигнала Vzs при коротком замыкании в точке К1), Тогда на выходе первого органа 20 выдержки времени в момент времени.tg появится сигнал

Vy> через выдержку времени Лс= tg — t7 после появления сигнала Vzs (фиг. 10ж, где 118— зависимость изменения во время сигнала

Vy>). Орган выдержки времени предназначен для отстройки от кратковременных снижений напряжения, когда возможен самозапуск, и для согласования работыданного устройства с другими быстродействующими устройствами, Сигнал Vy> 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

Va> с блок-контактов вводного выключателя

9, тогда на первый и второй входы третьего логического элемента И 35 поступают сигналы Vv u Va соответственно. Фазочувствительный орган 15 сравнивает сигналы 01() и Uz(t) 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, Чзо<Чя2, при этом на третий вход третьего логического элемента И 35 поступает сигнал

Ч, что обеспечивает синхронизацию включения ABP. При наличии сигналов на всех трех входах на выходе третьего логического элемента И 35 формируется сигнал

VA8p на включение тиристорного коммутатора 12 и секционного выключателя 11.

При коротком замыкании в точке К2 отличие от предыдущего режима состоит в том, что будут отсутствовать сигналы V>p и

V>s, следовательно, не будет сигналов Vzs, Vv<, Чу, Va), Va, Удар, и устройство не включится, так как в этом режиме включение ABP 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 К1 (фиг, 11, при to

1721708

2F (5) Чц=

2в1Л

=- А (с), А — -сап зт, 40 тогда

Vf1=

U1(t) = 0 sin Йс, f= f0.Е, мость изменения во времени сигнала Ч27, а

121 — зависимость изменения во времени сигнала V28 при самозапуске). Если этап снижения частоты (t7, t4) меньше выдержки . времени Л t 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 (t4, taj сигнал V18 будет отсутствовать, поэтому при t>t4 не будет сигналов Ч28, VY1, VQ1, VY, VQ, VABP, и устройство не сработает. Интервал времени (t4, ta) выбирается таким, чтобы до наступления момента времени м исчез сигнал Ч8 в момент времени t10 и сигнал Ч27 в момент времени ta при увеличении частоты (фиг. 11, при t>t4)

Если самозапуск прогнозируется как неуспешный, то сигнал Ч18 будет и на интервале времени (t4 ta). Тогда сигнал Ч28 будет иметь ширину(т7, taj, если ta<110, либо (t7, t10), если t10< ta, тогда через выдержку времени

pt noc e наступления момента времени ц появится сигнал VY1, а также сигналы VQ1, Vy, VQ, ЧАВ Р, и устройство сработает.

Если на э.гапе снижения частоты интервал времени (т7, t4)> Л t, то процесс снижения частоты принимается длительным, а не кратковременным, и устройство работает, как в режиме короткого замыкания в точке К1.

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 U1(t) является сигнал U2(t) и наоборот, аналогами

Сигналав Ч5 и V10 являЮтСя Сигналы 6 и V19 соответственно, аналогами сигналов V18 и

V28 являются сигналы V24 и V29 соответственно, аналогами сигналов Vy1 и VQ1 являются сигналы Vy2 и VQ2 соответственно, Таким образом, изобретение посравнению 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 третьего дифференциатора 46 органа контроля режима системы 16 описывается следующим образом. Сигнал U1(t) в нормальном режиме имеет постоянную частоту и амплитуду, описывается выражением

Гдв Um — аМПЛИтуда СИГНаЛа U1(t); ю — угловая частота сигнала 01(т), й) =2л f (2) где 1 — частота сигнала U1(t), 5 Во втором дифференциаторе 43 сигнал

01(т) дифференцируется и на выходе его формируется сигнал U1(t)p, равный

U1(t)p= в 0п, cos в т, (3)

В выпрямительном мосту 44 сигнал

U1(t)p выпрямляется и на выходе формируется модуль этого сигнала

15 I U1(t)p 1= eUmi сов в ti (4) В сглаживающем фильтре 45 из сигнала

I Оф)р I отфильтровывается его постоянная составляющая, равная при двухполупериод20 ном выпрямлении

25 где F — амплитуда выпрямленного сигнала

30 2Um где А=

За рассматриваемый период времени частота сигнала изменяется значительно быстрее, чем его амплитуда за счет действия

35 автоматического регулирования возбуждения синхронных двигателей, следовательно, можчо принять

А 01=А 2 (f=B f, (8) 20а

4Г где В= А 2 т= — — 2,7г=- 40„,, (9) 7. следовательно, величина сигнала Чц изменяется пропорционально частоте сигнала

U1(t), 50 В нормальном режиме частота f неизменна, тогда

Чи= — — B 4=-0. о (10) бт

55 В аварийном режиме частота изменяется по экспоненциальному закону

1721708

25 т= fÎ вЂ” (fQ — сз) 8 (13) В (о сз) Т (14) 30 где fo — частота сигнала в нормальном режиме;

Т вЂ” постоянная времени уменьшения частоты, тогда производная сигнала Vn равна

Т с т

Vqt= — B f e т е т

dt Т

При самозапуске электродвигателей с частотой fez увеличение частоты происходит также по экспоненциальному закону и производная сигнала Vn равна

Следовательно, при переходе от режима снижения частоты к режиму ее нарастания сигнал Чц изменяет свой знак на

1 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 0ф) и 0ф}р являются сигналы Uz(t) и Uz(t}p соответственно, аналогом сигнала l U<(t)p l является сигнал .IUz(t)pl и аналогами сигналов Чц и Чц 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, о т л и ч а ю щ е е с 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

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 цепью отключения 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 дифференциатор, блок формирования импульса в момент максимума контролируемого "èãíàëà, 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 прямо20

1721708

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 выводь| которых объединены, четвертый и пятый элементы ИЛИ, RS-триггер, 10 второй интегратор, причем управляющий вход 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 кон20 тактов второго переключающего элемента образуют его четвертый вход, второй вывод замыкающего контакта первого переключающего элемента соединен с первым входом четвертого логического элемента ИЛИ, вто25 рой вывод замыкающего контакта второго переключающего элемента соединен с вторым входом четвертого логического элемента ИЛИ, второй вывод размыкающего контакта первого переключающего элемен30 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 элемента

ИЛИ соединен с R-входом RS-триггера, а выход пятого логического элемента ИЛИ соединен с S-входом RS-триггера, выход которого соединен с входом второго

40 интегратора, выход которого является выходом блока разности частот.

1721708

1721708

V$

1721708 ег

k3

Фиг. 5

1721708

82

93

Фиг. 7 а о

«й

1721708

1721708

О 0

У27

У2Ь о 3 7 g 8 +ФО с

2zr. ii

Составитель Н.Пантелеева

Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Редактор С.Пекарь

Заказ 959 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101