Быстродействующее устройство автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой

 

В устройство, содержащее фазочувствительный блок 1 с тремя пороговыми выходами 12,13,14, два блока 2 и 3 измерения временного интервала, два блока 4 и 5 преобразования временного интервала, блок памяти 6, блок суммирования и сравнения времени 7. выходной орган 8 и блок управления выключателями 9, введена блокировка по углу. Блокировка подключена к первому 12 и третьему 13 пороговым выходам фазочувствительного блока 1 и содержит последовательно соединенные инвертор 15, триггер 16, логический элемент И-НЕ , логический элемент И 18. Выходы 10 и 11 фазочувствительного блока 1 подключены к секции потребителей с двигательной нагрузкой и к источнику резервного питания. Переключение на резервное питание производится синфазное остаточным напряжением двигателей при срабатывании блока суммирования 7 и отсутствии блокирующих сигналов. Если срабатывание блока суммирования 7 происходит при недопустимом значении угла, то срабатывание выходного органа 8 произойдет после снятия блокирующих сигналов с входов логического элемента И 18.2 ил. е

СОЮЗ ОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (зм Н 02 J 9/06

ГОСУДЛРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4

4 (Л

О

О (21) 4910027/07 (22) 12.02.91 (46) 15.11.92. Бюл. № 42 (71) Донецкий политехнический институт (72) Н.В.Гребченко и B.Ô.Ñèâîêîáûëåíêî (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 877710, кл. Н 02 J 9/06, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 11001199554477, кл. Н 02 J 9/06, 1983, (54) БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЗЕРВНОГО ПИТАНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ С

ДВИГАТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКОЙ (57) В устройство, содержащее фазочувствительный блок 1 с тремя пороговыми выходами 12,13 14, два блока 2 и 3 измерения временного интервала, два блока 4 и 5 преобразования временного интервала, блок памяти 6, блок суммирования и сравнения времени 7, выходной орган 8 и блок управ„„5U„„1775799 А1 ления выключателями 9, введена блокировка по углу, Блокировка подключена к первому 12 и третьему 13 пороговым выходам фазочувствительного блока 1 и содержит последовательно соединенные инвертор 15, триггер 16, логический элемент И-НЕ 17, логический элемент И 18. Выходы 10 и 11 фаэочувствительного блока 1 подключены к секции потребителей с двигательной нагрузкой и к источнику резервного питания.

Переключение на резервное питание производится синфазно с остаточным напряжением двигателей при срабатывании блока суммирования 7 и отсутствии блокирующих сигналов. Если срабатывание блока суммирования 7 происходит при недопустимом значении угла, то срабатывание выходного у органа 8 произойдет после снятия блокирующих сигналов с входов логического элемента И 18.2 ил.

3775799

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

Известно устройство для автоматического включения резервного питания потребителей для подстанций с двигательной нагрузкой, содержащее пусковой и избирательные фаэочувствительные органы, которое выбирает момент включения резервного питания путем отсчета заданной выдержки времени после достижения углом д между векторами напряжений основного и резервного источников питания значения 270О, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для синфазного автоматического включе. ния резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой, содержащее фаэочувствительный блок с двумя входами для подключения к секции потребителей с двигательной нагрузкой и к источнику резервного питания и с.тремя пороговыми выходами, первый и второй из которых подключены к двум входам первого блока измерения временного интервала с блоком преобразования временного интервала на выходе, а первый и третий — к двум входам второго блока измерения временного интервала, выход которого соединен с входом второго блока преобразования временного интервала, а его выход подключен к блоку памяти, второй вход которого подключен к второму пороговому выходу фазочувствительного блока, причем выход блока памяти и выход первого блока преобразования временного интервала соединены с входами блока суммирования и сравнения времени с временем включения выключателя резервного источника питания, выход блока суммирования и сравнения времени подключен к входу выходного органа с блоком управления выключателями на выходе.

При потере питания устройство фиксирует увеличение угла д между векторами

ЭДС двигателей и напряжения сети и опре. деляет момент синфазной подачи резервного питания с учетом времени включения выключателя резервного питания. Благодаря тому, что в устройстве учитывается начальный угол нагрузки двигателя дн и степень зависимости момента сопротивления от частоты вращения, оно имеет доста. точно высокую точность синфазной подачи резервного питания, Момент синфазной подачи в устройстве определяется на основании измерения временных интервалов

55 этот диапазон можно предотвратить несинфазное включение из-за погрешности устройства путем введения блокировки по углу.

Она выполняется на основании измерения изменения угла дот первого заданного значения д> до второго д2 и от первого д> до третьего дэ . Благодаря имеющейся в устройстве коррекции, оно обеспечивает требуемую точность по углу включения резервного питания даже при резких изменениях скорости нарастания угла д, происходящих в промежутке времени от момента достижения углом значения д> до мо"0 мента достижения углом значения дэ. После завершения измерений временных интервалов, т.е. после достижения углом значения дэ, работа устройства основана на том предположении, что дальнейшее изменеwe угла происходит равноускоренно. Дей"5 ствительно, в большинстве случаев нарушений электроснабжения резкие изменения скорости нарастания угла д могут происходить до момента достижения углом значения дэ. Такие изменения скорости угла д могут иметь место при отключениях коротких замыканий на питающих линиях, при отключении неответственных двигателей и др.

Однако в некоторых случаях такие изменения скорости угла д могут произойти после превышения углом значения дэ. Это приведет к возникновению большой ошибки в. устройстве и подаче резервного питания при большом значении угла д или даже в противофазе с остаточным напряжением на двигателях. Такое включение представляет опасность для двигателей из — эа возникающих в них недопустимых значений токов и механических моментов. Кроме того, самозапуск двигателей в большинстве случаев будет неуспешным из-за возникновения тормозных моментов в начальный период самозапуска. Указанные погрешности в работе устройства, как правило, будут воэни40 кать при отключениях близких коротких замыканий или неответственных двигателей, сопровождающихся значительным изменением скорости угла д.

Известно, что включение резервного питания может быть осуществлено не только строго синфазно, но и при отклонении угла включения от д ин в определенном допустимом диапазоне Лддоп, ограниченном значениями vs a д1до„и д д,>„(д)д,>„(д„,, 50 д2доя >д ин). Значения Акоп и дздод опре-. деляются на основании предварительных расчетов или экспериментально из условий допустимости токов и моментов двигателей и успешности их самоэапуска, Используя

1775799

55 текущего значения угла д в момент срабатывания блока суммирования и сравнения времени со временем включения выключателя резервного источника питания. Если при этом измеренное значение угла больше

1 1 допустимого значения д1доп ()Non < д1дод) и меньше допустимого значения (gyp (5ppp < д2доп), то сигнал от блока суммирования не блокируется и поступает в выходной орган, который обеспечивает переключение на резервное питание. Если же блок суммирования и сравнения времени срабатывает до момента достижения углом значения д1дап, что свидетельствует о возникновении недопустимой погрешности в определении момента синфазного включения резервного питания, то сигнал от блока суммирования блокируется до момента достижения углом значения д дап и только после превышения углом этого значения сигнал поступит на срабатывание выходного органа, Таким образом в течение некото.рого времени сигнал будет заблокирован, благодаря чему включение резервного питания произойдет при допустимом значении у гпа д.

Значения д1доп и д2доп определяются путем уменьшения соответственно значений д1д п и д дрп на величинУ изменениЯ угла д за время включения выключателя резервного питания ьака при максимально возможной скорости изменения угла д1дов =4н+ т(1Лоп — 1вкв) =g+ 1 оп -- 4 )2

Э а ° 2 д г( а и1 где а = — — максимально возможное ускоКз

Та рение, зависящее от максимального коэффициента загрузки двигателя К> и от номинального значения механической постоянной времени агрегата Та, tizpp — время от начала выбега двигателя до момента достижения углом значения .д1доп

Аналогичным образом, исходя из требуемого значения д2доп, определяется значен ие д2доп.

Цель изобретения — повышение надежности работы путем уменьшения погрешности и предотвращения несинфазного включения резервного питания.

Поставленная цель достигается тем, что в быстродействующее устройство автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой, включающее фазочувствительный блок с двумя входами для подключения к секции потребителей с двигательной нагрузкой и к источнику резервного питания и с тремя

35 пороговыми выходами, первый и второй иэ которых подключены к двум входам первого блока измерения временного интервала с блоком преобразования временного интервала на выходе, а первый и третий — к двум входам второго блока измерения временного интервала, выход которого соединен с входом второго блока преобразования временного интервала, а его выход подключен к блоку памяти, второй вход которого подключен к второму пороговому выходу фаэочувствительного блока, причем выход блока памяти и выход первого блока преобразования временного интервала соединены с входами блока суммирования и сравнения времени с временем включения выключателя резервного источника питания, а также содержащее выходной орган с блоком управления выключателями на выходе, дополнительно введены последовательно соединенные инвертор, триггер, логический элемент И-НЕ и логический элемент И, причем выход логического элемента И соединен со входом выходного органа, второй вход логического элемента И соединен с выходом блока суммирования и сравнения времени со временем включения выключателя резервного источника питания, третий вход логического элемента И соединен с выходом инвертора, вход которого соединен с третьим пороговым выходом фазочувствительного блока, а второй вход триггера и второй вход логического элемента И вЂ” НЕ соединены с первым пороговым выходом фазочувствительного блока.

На фиг.1 приведена функциональная схема быстродействующего устройства автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой; на фиг.2а — диаграмма работы блоков устройства при потере питания и отсутствии погрешности устройства; на фиг.2б — диаграмма работы блоков устройства при преждевременном срабатывании блока суммирования и сравнения времени со временем включения выключателя резервного источника питания. На фиг.2 пунктиром показаны сигналы, проявляющиеся в том случае, если не произойдет подачи резервного питания при дсин.

Устройство содержит фаэочувствительный блок I с пороговыми выходами, два блока 2 и 3 измерения временного интервала, два блока 4 и 5 преобразования временного интервала, блок 6 памяти, блок 7 суммирования и сравнения времени со временем включения выключателя резервного источника питания, выходной орган 8, блок

9 управления выключателями, причем фазо1775799 чувствительный блок 1 имеет входы 10 и 11 в пропорциональные напряжения. Коэффии три пороговых. выхода 12, 13, 14. Устрой- циенты преобразования блоков 4 и 5 завиство также содержит инвертор 15, триггер сят от выбранных значений д1, дг, дз и

16, логический элемент И вЂ” НЕ 17 и логиче- угла синфазной подачи резервного питания ский элемент И 18. 5 8« . Блок 6 памяти запоминает величину

Входы первого блока 2 измерения вре- выходного напряжения блока 5 в момент менного интервала с первым блоком 4 пре- достижения углом третьего заданного знаобразования временного интервала на чения . дз. Благодаря этому величина укавыходе подключены к первому 12 и второму занного напряжения блока 5 является

14 пороговым выходам фазочувствительно- t0 функцией величины угла нагрузки двигатего блока 1. Входы второго блока 3 измере- лей и степени зависимости моментов сопрония временного интервала с вторым блоком тивления их механизмов от частоты

5 преобразования временного интервала на вращения и используется в качестве напря.выходе подключены к пороговым выходам жения коррекции. В блоке 7 производится

12 и 13 фазочувствительного блока 1. Выход 15 суммирование выходных напряжений блопервого блока 4 преобразования временно- ков 4 и 6 и сравнение результирующего наго интервала соединен с входом блока 7 пряжения с напряжением уставки, суммирования и сравнения времени со вре- пропорциональным времени включения менем включения выключателя резервного выключателя резервного источника питаисточника питания, выход которого соеди- 20 ния. В момент превышения напряжением нен с входом логического элемента И 18. Уставки результирующего напряжения на при этом второй вход блока 7 соединен с . выходе блока 7 появляется сигнал. выходом блока 6 памяти, первый вход кото- Инвертор 15, триггер 16, логический рого подключен к пороговому выходу 14 фа- элемент И вЂ” НЕ 17 и логический элемент И 18 зочувствительного блока 1, а второй — к 25 образуют орган блокировки по углу. В Норвыходублока5преобразования временного мальном режиме д (0>, поэтому на выхоинтервала. Первый пороговый выход 12 фа- дах 12, 13 и 14 будет присутствовать низкий зочувствительного блока 1 соединен также уровень сигнала, а на выходе триггера 16 и с входом логического элемента И-НЕ 17 и выходелогического элемента И-НЕ 17 — вывходом триггера 16, второй вход котоРого 30 сокий уровень сигнала. При этом выходной соединен со вторым входом логического орган несрабатывает,т.к.сигнал на выходе элемента И 18 и подключен к выходу инвер блока суммирования 7 отсутствует и будет тора 15,. вход которого соединен с порого- сформирован только после последовательвым выходом 13. Выход триггера 16 ного прохождения углом д трех заданных соединен со вторым входом логического 35 значений д1,д2,дз. элемента И-НЕ 17, выход которого подклю- При потере питания двигателей угол д чен к тРетьемУ входУ логического элемента увеличивается и последовательно пройдет

И 18. Выход элемента И 18 подключен к заданные значения g> Дг и Дз. Выходное входувыходного органа8с блоком 9управ- напряжение блока 4 после достижения угления выключателями на выходе. 40 лом третьей заданнои уставки дз линейно

К первому входу 10 фазочувствительно- уменьшается таким образом, что при значего блока 1 подключено напряжение секции нии угла синфазной подачи резервного пипотРебителя с двигательной нагРУзкой, а ко тания d,„, оно дол но стать равным нул о втоРому входУ 11 подключено напРЯжение (при д = 0 и моменте сопротивления мехарезервного источника питания. На выходе 45 низма не зависящем от частоты вращения .

12 фазочувствительного блока 1 сигнал по- При достиже и углом значения д в блок 7 является при достижении углом д между векто ами подведенных напряжений перпропорциональное величине угла нагрузки вого заданного значения 6>, а на выходах „и учитывающее зависимостыломента сопротивления механизма от частоты вращетретьего Ъ Блок 2 измерения вРеменного ния, и результирующее напряжение в блоке интервала измеРЯет вРемЯ изменениЯ Угла .7 при достижении углом значения „равд. от пеРвого заданного з аче Я д1 до но нулю. При превышении напряжением устретьего дэ, Блок 3 измеРЯет sPeMA изме- тавки результирующего напряжения в блоке нениЯ Угла от первого A до втоРого задан- 7, на его выходе появляется сигнал высокого

55 ного значения д2,Для повышения точности уровня, который поступает на один из вхоРаботы в качестве блоков 2 и 3 используют- дов логического элемента g 18 Поступит ли сЯ интегРатоРы на операционных Усилите- этот сигнал на вход выходного органа 8,залЯх, пРеобРазующие вРеменные интеРвалы висит от текущего значения угла Д, т.е. от

1775799 наличия блокирующих сигналов на двух других входах элемента И 18.

При потере питания и д >д1 на выходе

12 появляется сигнал высокого уровня, триггер 16 переходит в режим хранения инфор- 5 мации и не изменяет своего состояния (на выходе высокий уровень сигнала), а на выходе логического элемента И-НЕ 17 г1оявляется сигнал низкого уровня, который будет запрещать прохождение сигнала высокого 10 уровня блока 7 (в случае его ошибочного появления) к выходному органу 8.

При дальнейшем увеличении угла и его превышении величины д2 на выходе 13 появляется сигнал высокого уровня, триггер 15

16 срабатывает, на его выходе появляется сигнал низкогО уровня и поэтому на выходе логического элемента И-НЕ 17 вновь появляется разрешающий сигнал высокогоуровня, В то же время на выходе инвертора 15 20 формируется сигнал низкого уровня, который в этом случае блокирует прохождение сигнала высокого уровня с выхода блока суммирования 7 к выходному органу 8.

° Превышение углом д значения д1доп 25 приводит вновь к появлению низкого сигнала на выходе 13, что обеспечивает снятие блокировки на прохождение выходного сигнала блока 7. При этом триггер 16 снова переходит в режим хранения информации, 30 а на выходе элемента И-HE 17 остается высокий уровень сигнала, Блокирующие сигналы на входах элемента И 18 отсутствуют и срабатывание блока 7 приводит к возникновению сигнала высокого уровня на 35 выходе элемента И 18, срабатыванию выходного органа 8 и синфазному включению выключателя резервного питания, Имеющаяся в устройстве коррекции повышает точность синфазной подачи резерв- 40 ного питания при изменении угла нагрузки двигателей и скорости угла д. Если при потере питания во время выбега двигателей происходит резкое изменение скорости угла дидажесучетом коррекции блок7фор- 45 мирует выходной сигнал в момент времени, не соответствующий синфазному включению, то указанная блокировка по углу предотвращает несинфазное включение резервного питания, Устройство имеет до- 50 статочную точность работы в большинстве случаев, но, если все-таки ошибка в выборе момента времени блоком 7 возникла, то она, как правило, будет опережающей, т.е. блок

7 срабатывает при дс д1доп. В этом случае 55 сигнал с выхода блока 7 поступит на вход выходного органа 8только снятия блокиров- . ки в момент достижения углом значения

1 д1доп и резервное питание будет подано на двигатели при допустимом значении угла д.

Возникновение недопустимого запаздывания момента срабатывания блока 7 является маловероятным. Однако, если по какой-то причине оно все-таки возникло, то неправильное срабатывание выходного органа 8 и несинфазная подача резервного питания будут предотвращены благодаря тому, что при д> д2д на выходе элемента

И вЂ” НЕ 17 будет низкий уровень сигнала, а пРи д >д2+дсии — ниэкий УРОВЕнь на выхОде инвертора 15.

Блокировка по углу также допускает включение резервного питания при углах д > д1. Такое включение весьма благоприятно, т.к. соответствует быстродействующему синфазному включению без нарушения динамической устойчивости двигателей за время потери питания. Такое включение, как.правило может быть реализовано только при наличии быстродействующего выключателя резервного питания.

Выбор заданных значений угла

ä1, о2 и дз производится на основании полl < ученных значений д1.;оп и д2доп следующим образом:

А =д2доп син 1 дниакс

А = cMH 1+On 1

cw >

Применение быстродействующего устройства автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой позволит за счет применения в нем коррекции и блокировки по углу надежно обеспечить быстродействующее синфазное включение резервного питания при потере основного по различным причинам, в том числе и в случаях потери питания, сопровождающихся резким изменением скорости угла д, например при отключении коротких замыканий или неответственных двигателей.

В большинстве случаев устройство будет обеспечивать синфазное включение резервного питания с углом включения дсии, и только а некоторых режимах, при неблагоприятном соотношении факторов, включение будет существенно при значении угла д, входящем в допустимый диапазон углов включения. Но включение, обеспечиваемое в последнем случае, является допустимым

1775799

12 для двигателей и более благоприятно, чем несинфазное, d б prrrfyrrrrrlp

yrrr, ЛФгЮ

Фиа Я ф

Составитель Н.Гребченко

Техред М.Моргентал Корректор Е.Папп

Редактор

Заказ 4038 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Формула изобретения

Быстродействующее устройство автоматического включечия резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой, включающее фазочувствительный блок с двумя входами для подключения к секции потребителей с двигательной нагрузкой и к источнику резервного питания и с тремя пороговыми выходами, первый и второй из которых подключены к двум входам первого .блока измерения временного интервала с блоком преобразования временного интервала на выходе, а первый и третий — к двум входам второго блока измерения временного интервала, выход которого соединен с входом второго блока преобразования временного йнтервала, а его выход подключен

"к блоку памяти, второй вход которого подключен к второму пороговому выходу фазочувствительного блока. причем выход блока памяти и выход первого блока преобразования временного интервала соединены с входами блока суммирования и сравнения времени с временем включения выключателя резервного источника питания, а также содержащее выходной орган с блоком уп5 равления выключателями на выходе, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы путем уменьшения погрешности и предотвращения несинфазного включения резервного питания, в него

10 дополнительно введены последовательно соединенные инвертор, триггер, логический элемент И-HE и логический элемент И, причем выход логического элемента И соединен с входом выходного органа, второй вход ло15 гического элемента И соединен с выходом блока суммирования и сравнения времени со временем включения выключателя резервного источника питания, третий вход логического элемента И соединен с выходом

20 инвертора, вход которого соединен с третьим пороговым выходом фазочувствительного блока, а второй вход триггера и второй вход логического элемента И-HE соединены с первым пороговым выходом фазочувст25 вительного блока.