Устройство защиты от потери питания потребителей для подстанций с двигательной нагрузкой

 

Область использования: может быть использовано в устройствах защиты от потери питания. Сущность изобретения: за счет введения блока выявления первоочередности срабатывания, выполненного на основе триггера-арбитра, подключенного к выходам блока запрета и элемента выдержки времени, первый выход блока выявления первоочередности срабатывания подключен к входу второго исполнительного блока, а второй выход - к входу блока управления при АПВ. Достигается избирательность при высоком быстродействии устройства. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты от потери питания потребителей с синхронными двигателями.

Известны устройства для защиты от потери питания потребителей с синхронными двигателями, содержащие блок контроля направления мощности основного источника, подключенный через последовательно включенные блок запрета и блок управления к выключателю основного ввода и к секционному выключателю, блок контроля угла между напряжениями секций шин основного и резервного источников, выход которого подключен к входу блока запрета [1] Эти устройства имеют повышенное быстродействие при потере питания. Однако они не могут селективно выявлять как КЗ в питающей линии, так и КЗ на секции шин.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство защиты от потери питания потребителей для подстанции с двигательной нагрузкой, содержащее блок контроля направления мощности основного источника, подключенный через последовательно включенные блок запрета, один элемент выдержки времени, промежуточное и исполнительное реле и блок управления при АПВ к выключателю основного ввода и к секционному выключателю, блок контроля частоты (реле частоты) напряжения секции шин основного источника, блок контроля минимального напряжения секции шин основного источника, подключенный через промежуточные реле, другой элемент выдержки времени и элемент ИЛИ к исполнительному реле [2] Это устройство может выявлять не только потерю питания, но и трехфазные КЗ. Однако оно имеет при этом ограниченное быстродействие, т.к. при выбеге синхронных двигателей частота напряжения изменяется сравнительно медленно. Так как защита по минимальному напряжению является не направленной, то она имеет ограниченную избирательность и быстродействие. Все это вызывает необходимость гашения поля у синхронных двигателей и замедленное АВР или АПВ для исключения их противофазного включения, что существенно увеличивает ущерб у потребителей с двигательной нагрузкой.

Целью изобретения является повышение избирательности при высоком быстродействии устройства.

Достигается это тем, что в известном устройстве, содержащем блок контроля направления мощности основного источника, подключенный к блоку запрета, выход которого подключен к первому исполнительному блоку, предназначенному для отключения выключателя основного ввода, блок контроля угла между одноименными напряжениями секций шин основного и резервного источников, блок контроля минимального напряжения секции шин основного источника, к выходу которого подключен элемент выдержки времени, логический элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходам блока контроля угла и блока контроля минимального напряжения, а выход к входу блока запрета, второй исполнительный блок, предназначенный для включения секционного выключателя, блок управления при АПВ (или замедленном АВР), предназначенный для отключения выключателя основного ввода с последующим его АПВ (или замедленном АВР), дополнительно введен блок выявления первоочередности срабатывания на основе триггера абитра, причем первый и второй входы блока выявления первоочередности срабатывания подключены к выходам блока запрета и элемента выдержки времени соответственно, первый выход блока выявления первоочередности срабатывания подключен к входу второго исполнительного блока, а второй выход к входу блока управления при АПВ (или замедленном АВР).

Сущность предложения заключается в том, что за счет введения блока выявления первоочередности срабатывания на основе триггера арбитра и включения его определенным образом, достигается избирательность при высоком быстродействии устройства.

На чертеже приведена структурная схема.

Она содержит: 1- источник питания на высокой стороне питающего напряжения; 2, 3 первый и второй головные выключатели на питающих линиях; 4, 5- первая и вторая питающие линии; 6, 7 первый и второй рабочие трансформаторы напряжения; 8 измерительный трансформатор тока; 9, 10 выключатели основного и резервного вводов 11 секционный выключатель; 12, 13 секции шин основного и резервного источников; 14, 15 первый и второй измерительные трансформаторы напряжения; 16 блок контроля направления мощности основного источника; 17 блок контроля минимального напряжения секции шин основного источника; 18 блок контроля угла между одноименными напряжениями секций шин основного и резервного источников 19 логический элемент ИЛИ 20 блок запрета 21 элемент выдержки времени; 22 блок выявления первоочередности срабатывания на основе триггера-арбитра (выполненный, например, из четырех логических элементов 2И-НЕ, причем первые два элемента образуют собственно триггер-арбитр с инвертированием выходного сигнала, а другие два являются инверторами сигналов); 23, 24- первый и второй исполнительные блоки (выполненные, например на тиристорах), предназначенные для отключения выключателя основного завода и включения секционного выключателя, соответственно; 25- блок управления при АПВ (или замедленном АВР, выполненный с использованием реле автоматического повторного включения);26- потребители (синхронные и асинхронные двигатели).

Входы блока контроля направления мощности 16 подключены к напряжению секции шин 12 основного источника и току основного ввода, вход блока контроля минимального напряжения 17 подключен к напряжению секции шин 12 основного источника, входы блока контроля угла 18 подключены к одноименным напряжениям секций шин основного и резервного источников, входы элемента ИЛИ 19 подключены к выходам блока контроля угла 18 и блока контроля минимального напряжения 17, входы блока запрета 20 подключены к выходам элемента ИЛИ 19 и блока контроля направления мощности 16, а выход к входу первого исполнительного блока 23, предназначенного для отключения выключателя основного ввода 9, первый вход блока выявления первоочередности срабатывания 22 подключен непосредственно к выходу блока запрета 20, а второй вход через элемент выдержки времени 21 к выходу блока контроля минимального напряжения 17, первый выход блока выявления первоочередности срабатывания 22 подключен к входу второго исполнительного блока 24, предназначенного для включения секционного выключателя 11, а второй выход к входу блока управления при АПВ 25 (или замедленном АВР).

В нормальном режиме выключатели 2, 3, 9 10 включены, а выключатель 11 отключен. При этом (при включенной нагрузке 26) блок 16 находится в сработанном состоянии (так как мощность направлена к шинам), а блоки 17-25 в несработанном состоянии.

При потере питания первой секции шин 12 (например, из-за ошибочного отключения выключателей 9 или 2) блок 16 возвращается в исходное состояние, синхронные двигатели 26, подключенные к этой секции, переходят в генераторный режим, частота генерируемого напряжения уменьшается, а угол между одноименными напряжениями первой и второй секции шин увеличивается (например, становится больше 10^о). При этом срабатывает блок контроля угла 18, и через блоки 19, 20 и 23 обеспечивается отключение первого ввода выключателем 9, а через блоки 22 и 24 включение резервного питания выключателем 11 в режиме быстродействующего АВР. При этом возможно одновременное АВР (по приведенной параллельной схеме), или же последовательно АВР (с дополнительным контролем от блок-контактов "Отключено" выключателя 9). При наличии быстродействующих (например, вакуумных или тиристорных) выключателей обеспечивается быстрое включение резервного питания, а синхронные двигатели 26 не теряют устойчивости. В случае необходимости работа блока 24 может также контролироваться от внешнего блока контроля синфазного включения, что исключает противофазное включение синхронных двигателей. После включения резервного питания блок 18 возвращается в исходное состояние, поэтому блоки 19, 20, 22-24 также возвращаются в исходное состояние.

При возникновении К. 3. в питающей линии (например, в точке 1) блок 16 возвращается в исходное состояние (так как мощность направлена от шин в сторону повреждения). При этом из-за снижения напряжения срабатывает блок 17 и через блоки 19, 20, 22-24 обеспечивается быстродействующее АВР, аналогично описанному выше. Так как в этом режиме рабочий сигнал (высокого уровня) приходит на первый вход блока выявления первоочередности срабатывания 22 раньше, чем на его второй вход, то первый элемент триггера-арбитра в блоке 22 переключается раньше его второго элемента, и в дальнейшем блокирует его возможное переключение из-за возможного появления сигнала на выходе элемента времени 21 с заданной выдержкой времени. При этом работа блока 22 по второму выходу запрещается. После включения резервного питания блок 17 возвращается в исходное состояние, поэтому блоки 19 24 также возвращаются в исходное состояние.

При возникновении К. 3. на секции шин 12 (например, в точке 2) блок 16 остается в сработанном состоянии (так как мощность направлена к шинам). При этом работа блока 20 запрещается, а сигнал на первом входе блока 22 первое время отсутствует. При этом из-за снижения напряжения срабатывает блок 17 и с выдержкой времени элемента 21 обеспечивается работа блока 22 по второму выходу и через блок 25 обеспечивается отключение выключателя 9 и его последующее включение в режиме АПВ. Если АВП ввода (например, на упрощенных подстанциях) не применяется, то может быть выполнено замедленное АВР с обязательным отключением выключателя 9. Выдержка времени элемента 21 должна выбираться из условия отстройки от К.3. на отходящих линиях, подключенных к секции шин 12. В случае необходимости работа блока 25 может также контролироваться с запретом от внешних реле защит отходящих линий или же с разрешением ее основной защиты вводного выключателя 9. При этом возможно существенное уменьшение выдержки времени элемента 21. Так как в этом режиме К.3. рабочий сигнал (высокого уровня) приходит на второй вход блока выявления первоочередности срабатывания 22 раньше, чем на его первый вход, то второй элемент триггера-арбитра в блок 22 переключается раньше его первого элемента, и в дальнейшем блокирует его возможное переключение из-за появления сигнала на выходе элемента запрета 20, после отключения выключателя 9 и возврата в исходное состояние блока контроля направления мощности 16. При этом работа блока 22 по первому выходу запрещается. Рабочий сигнал со второго выхода блока 22 может использоваться также для гашения поля у синхронных двигателей и для отключения менее ответственных потребителей. Указанное уменьшает токи подпитки К. 3. что благоприятно сказывается на успешном АПВ или замедленном АВР, а также исключает противофазное включение возбужденных синхронных двигателей при восстановлении их питания.

Таким образом предложение повышает избирательность защиты от потери питания при высоком быстродействии.

Все это повышает надежность электроснабжения синхронных электродвигателей и уменьшает технологический ущерб у ответственных потребителей.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ПОТЕРИ ПИТАНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ДЛЯ ПОДСТАНЦИЙ С ДВИГАТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКОЙ, содержащее блок контроля направления мощности основного источника, подключенный к блоку запрета, выход которого подключен к первому исполнительному блоку, предназначенному для отключения выключателя основного ввода, блок контроля угла между одноименными напряжениями секций шин основного и резервного источников, блок контроля минимального напряжения секции шин основного источника, к выходу которого подключен элемент выдержки времени, логический элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходам блока контроля угла и блока контроля минимального напряжения, а выход к входу блока запрета, второй исполнительный блок, предназначенный для включения секционного выключателя, блок управления при АПВ (или замедленном АВР), предназначенный для отключения выключателя основного ввода с последующим его АПВ (или замедленным АВР), отличающееся тем, что оно снабжено блоком выявления первоочередности срабатывания, выполненным на основе триггера-арбитра, причем первый и второй входы блока выявления первоочередности срабатывания подключены к выходам блока запрета и элемента выдержки времени соответственно, первый выход блока выявления первоочередности срабатывания подключен к входу второго исполнительного блока, а второй выход к входу блока управления при АПВ (или замедленном АВР).

РИСУНКИ

Рисунок 1