RU2017307C1

RU2017307C1 - Device for automatic switching-on of users' stand-by power supply

Info

Publication number: RU2017307C1
Application number: SU925058404A
Authority: RU
Inventors: Э.К. Федоров
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения
Priority date: 1992-08-11
Filing date: 1992-08-11
Publication date: 1994-07-30

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: device is intended for automatic switching-on of stand-by power supply of users with synchronous motors. With emergence of asymmetric short-circuits in supply line due to asymmetry of interphase voltages responding element operates depending on signals across outputs of miniselector and maxiselector. Settings of these selectors for minimal relative operation voltages for unbalanced and balanced drops of voltages of main source are monitored by voltage dividers. EFFECT: enhanced sensitivity and speed of response for automatic switching-on of stand-by power supply. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам автоматического включения резервного (АВР) питания потребителей с синхронными двигателями. The invention relates to electrical engineering, and in particular to devices for automatically switching on backup (ATS) power consumers with synchronous motors.

Известны реле минимального и максимального напряжения для устройства АВР типа РН-54 и РН-53, содержащие преобразователь переменного напряжения в постоянное и реагирующий орган, выполненный в виде электромагнитного реле [1]. Эти реле имеют большое потребление по цепям переменного напряжения из-за ограниченной чувствительности реагирующего органа, выполненного в виде электромагнитного реле, а также ограниченное быстродействие. Known minimum and maximum voltage relays for an ABP device of type RN-54 and RN-53, containing an AC to DC converter and a reacting organ, made in the form of an electromagnetic relay [1]. These relays have a high consumption on alternating voltage circuits due to the limited sensitivity of the reacting organ, made in the form of an electromagnetic relay, as well as limited speed.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и принятым за прототип является устройство для АВР-питания потребителей с синхронными двигателями (CD), содержащее несколько (два или три) реле минимального напряжения, включающих преобразователь переменного напряжения в постоянное и реагирующий орган, входами подключенных к фазам напряжения секции шин основного источника питания, реле максимального напряжения, включающее преобразователь переменного напряжения в постоянное и реагирующий орган, входом подключенное к напряжению секции шин резервного источника питания, причем выходы реле минимального и максимального напряжения через последовательно включенные их контакты и блок управления подключены к вводному и секционному выключателям [2]. Closest to the invention in technical essence and adopted as a prototype is a device for the ATS power supply of consumers with synchronous motors (CD), containing several (two or three) undervoltage relays, including an AC / DC converter and a reacting organ, inputs connected to phases the voltage section of the busbars of the main power source, the maximum voltage relay, which includes an AC / DC converter and a reacting organ connected to the voltage busbar power supply, and the outputs of the minimum and maximum voltage relays through their contacts in series and the control unit are connected to the input and section switches [2].

Недостатками этих устройств являются ограниченные чувствительность и быстродействие при возникновении несимметричных КЗ (однофазных, двухфазных на землю) в питающей линии, подключенной к секции шин через рабочие трансформаторы со схемой соединения, например, звезда-треугольник, которые могут сопровождаться незначительным снижением напряжений на контролируемой секции шин подстанции. Например, при однофазных КЗ в сетях 110-220 кВ, которые составляют примерно 75-85% всех случаев КЗ, два линейных напряжения изменяются весьма незначительно (до 10%), а третье напряжение снижается существенно - примерно на 50-70%. The disadvantages of these devices are limited sensitivity and speed when asymmetrical short-circuit occurs (single-phase, two-phase to ground) in the supply line connected to the bus section through working transformers with a connection circuit, for example, star-delta, which may be accompanied by a slight decrease in voltage on the monitored bus section substations. For example, with single-phase short-circuit in 110-220 kV networks, which make up approximately 75-85% of all short-circuit cases, two linear voltages change very slightly (up to 10%), and the third voltage decreases significantly - by about 50-70%.

Повышение чувствительности реле минимального напряжения в известном устройстве (например, до 0,9 U_ном) не допустимо из-за необходимости отстройки от снижений напряжений в сети (например, при длительном пуске СД, питаемых от рабочих трансформаторов с расщепленной обмоткой). При длительном существовании несимметричных КЗ у СД существенно увеличивается внутренний угол, приближаясь к критическому значению, и после отключения КЗ в цепи питания СД почти сразу же могут выпасть из синхронизма, а последующее даже быстродействующее АВР не может сохранить его устойчивую работу. Последнее вызывает необходимость гашения поля у данных двигателей и замедленное АВР для исключения их противофазного включения, что существенно увеличивает ущерб у потребителей с синхронной двигательной нагрузкой.An increase in the sensitivity of the undervoltage relay in a known device (for example, to 0.9 U _nom ) is not permissible due to the need to tune out the voltage drops in the network (for example, during long-term start-up of LEDs fed from split-winding working transformers). With the long-term existence of asymmetrical short circuits, the internal angle of a LED increases significantly, approaching a critical value, and after a short circuit is disconnected, the LED in the power supply circuit can fall out of synchronism almost immediately, and the subsequent even high-speed ATS cannot maintain its stable operation. The latter makes it necessary to dampen the field of these engines and a slowed-down AVR to exclude their antiphase switching, which significantly increases the damage for consumers with synchronous motor load.

Цель изобретения - повышение чувствительности и быстродействия устройства. The purpose of the invention is to increase the sensitivity and speed of the device.

Это достигается тем, что устройство АВР питания потребителей с двигательной нагрузкой, содержащее первый, второй и третий преобразователи переменного напряжения в постоянное, входы которых подключены к фазам напряжения секции шин основного источника питания, четвертый преобразователь переменного напряжения в постоянное, входы которого подключены к напряжению секции шин резервного источника питания, реагирующий орган, выход которого подключен через блок управления к вводному и секционному выключателям, дополнительно содержит максиселектор, миниселектор, первый и второй делители напряжения и разделительный диод, причем входы максиселектора и миниселектора подключены к выходам первого, второго и третьего преобразователей напряжения, первый вход реагирующего органа подключен к выходу миниселектора, второй вход реагирующего органа подключен к выходу максиселектора через первый делитель напряжения, а выход четвертого преобразователя напряжения подключен к входу первого делителя напряжения через последовательно включенные второй делитель напряжения и разделительный диод. This is achieved by the fact that the device ABP power supply consumers with motor load, containing the first, second and third AC to DC converters, the inputs of which are connected to the voltage phases of the bus section of the main power source, the fourth AC to DC converter, the inputs of which are connected to the voltage section tires of the backup power source, the reacting organ, the output of which is connected through the control unit to the input and section switches, additionally contains a max. an selector, a mini selector, a first and second voltage divider, and an isolation diode, wherein the inputs of the max selector and mini selector are connected to the outputs of the first, second and third voltage converters, the first input of the reacting organ is connected to the output of the mini selector, the second input of the reacting organ is connected to the output of the max selector through the first voltage divider and the output of the fourth voltage converter is connected to the input of the first voltage divider through a second voltage divider and a splitter connected in series ny diode.

Сущность изобретения заключается в ведении максиселектора, миниселектора, первого и второго делителей напряжения и разделительного диода, включенных так, что повышается чувствительность к несимметричным КЗ при достаточном загрублении к симметричному снижению напряжений в сети в нормальных (например, в пусковых) режимах питания СД. The essence of the invention is to maintain a max selector, mini selector, first and second voltage dividers and an isolation diode, which are switched on so that sensitivity to asymmetrical short circuits is increased with sufficient coarsening to a symmetrical decrease in voltage in the network in normal (for example, in starting) power supply modes of LEDs.

Блок-схема предлагаемого устройства приведена на фиг.1; пример реализации преобразователей переменного напряжения в постоянное, миниселектора, максиселектора и делителей напряжения на фиг.2, где 1 - источник питания на высокой стороне питающего напряжения, 2 и 3 - первый и второй головные выключатели на питающих линиях, 4 и 5 - первая и вторая питающие линии, 6 и 7 - первый и второй рабочие трансформаторы напряжения, 8 и 9 - первый и второй вводные выключатели, 10 - секционный выключатель, 11 и 12 - первая и вторая секции шин, 13 и 14 - первый и второй измерительные трансформаторы напряжения, 15, 16, 17 и 19 - первый, второй, третий и четвертый преобразователи переменного напряжения в постоянное, 18 - блок управления, 20 - блок выделения минимальной величины - миниселектор, 21 - блок выделения максимальной величины - максиселектор, 22 и 23 - первый и второй делители напряжения, 24 - разделительный диод, 25 - реагирующий орган, выполненный, например, на операционных усилителях, 26 - потребители (СД). A block diagram of the proposed device is shown in figure 1; an example of the implementation of AC to DC converters, mini selector, max selector and voltage dividers in figure 2, where 1 is the power source on the high side of the supply voltage, 2 and 3 are the first and second head switches on the supply lines, 4 and 5 are the first and second supply lines, 6 and 7 - the first and second working voltage transformers, 8 and 9 - the first and second input switches, 10 - section switch, 11 and 12 - the first and second bus sections, 13 and 14 - the first and second measuring voltage transformers, 15, 16, 17 and 19 - first, WTO swarm, the third and fourth AC to DC converters, 18 - a control unit, 20 - a minimum selection unit - a mini selector, 21 - a maximum selection unit - a max selector, 22 and 23 - the first and second voltage dividers, 24 - a diode isolation, 25 - a reacting body, made, for example, on operational amplifiers, 26 - consumers (DM).

Первый 15, второй 16 и третий 17 преобразователи подключены к напряжениям фаз АВ, ВС и СА секции шин 11 основного источника питания, четвертый преобразователь 19 подключен к напряжению фаз АВ секции шин 12 резервного источника питания. Входы максиселектора 21 и миниселектора 20 подключены к выходам первого 15, второго 16 и третьего 17 преобразователей. Первый вход реагирующего органа 25 подключен к выходу миниселектора 20, второй вход реагирующего органа - к выходу максиселектора 21 через первый делитель 22 напряжения. Выход четвертого преобразователя 19 подключен к входу первого делителя 22 напряжения через последовательно включенные второй делитель 23 напряжения и разделительный диод 24. The first 15, second 16 and third 17 converters are connected to the voltages of the phases AB, BC and CA section of the busbars 11 of the main power source, the fourth converter 19 is connected to the phase voltage of the AV section of the buses 12 of the backup power source. The inputs of the max selector 21 and the mini selector 20 are connected to the outputs of the first 15, second 16 and third 17 converters. The first input of the reacting organ 25 is connected to the output of the mini selector 20, the second input of the reacting organ is connected to the output of the max selector 21 through the first voltage divider 22. The output of the fourth converter 19 is connected to the input of the first voltage divider 22 through the second voltage divider 23 and the diode 24 connected in series.

В нормальном режиме выключатели 2, 3, 8, 9 включены, а выключатель 10 отключен. При этом на выходах преобразователей 15, 16, 17, 19 формируются напряжения постоянного тока примерно одинаковой величины. На выходах блоков 20 и 21 выделяются напряжения, пропорциональные соответственно минимальной U_мин и максимальной U_макс из трех междуфазных величин напряжения основного источника, поэтому в симметричном режиме эти напряжения примерно равны друг другу. На выходе первого делителя 22 напряжения имеется при этом напряжение, определяемое уставкой делителя 22 и равное, например, 0,9 U_макс, которое меньше минимального напряжения U_мин, а реагирующий орган 25 находится в несработанном состоянии.In normal mode, switches 2, 3, 8, 9 are turned on, and switch 10 is turned off. Moreover, at the outputs of the converters 15, 16, 17, 19, DC voltages of approximately the same magnitude are formed. At the outputs of blocks 20 and 21, voltages are allocated that are proportional to the minimum U _min and maximum U _max , respectively, from the three interfacial voltage values of the main source, therefore, in the symmetric mode, these voltages are approximately equal to each other. At the output of the first voltage divider 22, there is a voltage determined by the setting of the divider 22 and equal, for example, 0.9 U _max , which is less than the minimum voltage U _min , and the reacting organ 25 is in an unused state.

При возникновении несимметричного КЗ в питающей линии 4 хотя бы одно из междуфазных напряжений уменьшается, поэтому напряжение U_мин на выходе блока 20, пропорциональное этому напряжению, также уменьшается и становится меньше напряжения на выходе блока 22 (например, U_мин < 0,9 U_макс). При этом реагирующий орган 25 срабатывает и через блок 18 управления отключает выключатель 8 и включает выключатель 10, переключая таким образом потребители 26 на резервный источник питания.When an asymmetrical short circuit occurs in the supply line 4, at least one of the phase-to-phase voltages decreases, therefore, the voltage U _min at the output of block 20, which is proportional to this voltage, also decreases and becomes less than the voltage at the output of block 22 (for example, U _min <0.9 U _max ) When this reacting body 25 is activated and through the control unit 18 turns off the switch 8 and turns on the switch 10, thus switching consumers 26 to a backup power source.

В нормальном режиме на выходе второго делителя 23 напряжения имеется напряжение, определяемое уставкой делителя 23 и равное, например, 0,7 U_ном при номинальном напряжении резервного источника. При возникновении трехфазного КЗ в питающей линии 4 основное напряжение на секции шин 11 уменьшается до величины, меньше 0,7 от резервного напряжения. Так как при этом максимальное напряжение, выделяемое на выходе блока 21, становится меньше напряжения, выделяемого на выходе блока 23, то разделительный диод 24 открывается, а на втором входе реагирующего органа 25 устанавливается опорное напряжение, равное 0,7 от резервного напряжения. Так как при этом напряжение U_мин на выходе блока 20 также уменьшается до значения U_мин < 0,7 U_рез, то реагирующий орган 25 срабатывает и через блок 18 управления переключает потребитель на резервный источник питания.In normal mode, the output of the second voltage divider 23 has a voltage determined by the setting of the divider 23 and equal, for example, 0.7 U _nom at the rated voltage of the backup source. When a three-phase short circuit occurs in the supply line 4, the main voltage on the busbar sections 11 decreases to a value less than 0.7 of the backup voltage. Since in this case the maximum voltage released at the output of block 21 becomes less than the voltage released at the output of block 23, the isolation diode 24 opens, and at the second input of the reacting organ 25, the reference voltage is set equal to 0.7 of the backup voltage. Since in this case, the voltage U _min at the output of block 20 also decreases to U _min <0.7 U _res , the reacting organ 25 is activated and the consumer switches to the backup power source through the control unit 18.

Установки по минимальным относительным напряжениям срабатывания для несимметричных и симметричных снижений напряжений основного источника могут легко регулироваться в блоках 22 и 23. The settings for the minimum relative operating voltages for asymmetric and symmetric voltage reductions of the main source can be easily adjusted in blocks 22 and 23.

Особенность устройства заключается в том, что оно отстроено от симметричных снижений напряжений на секции шин основного источника относительно резервного источника (например, до величины 0,7 U_ном) и при этом имеет повышенную чувствительность к несимметричным КЗ, так как может реагировать на величину несимметрии, например, более 10%. Предложение повышает чувствительность и быстродействие устройства для АВР при возникновении несимметричных КЗ. Кроме того, предлагаемое устройство проще известного устройства, так как содержит уменьшенное количество реагирующих органов (в 3-4 раза). Все это повышает надежность электроснабжения СД и существенно уменьшает технологический ущерб у потребителей.The device’s peculiarity lies in the fact that it is tuned from symmetrical voltage drops on the busbar sections of the main source relative to the backup source (for example, up to 0.7 U _nom ) and at the same time has an increased sensitivity to asymmetrical short circuits, since it can respond to the asymmetry value, for example, more than 10%. The proposal increases the sensitivity and speed of the device for ATS in the event of asymmetrical short-circuit. In addition, the proposed device is simpler than the known device, as it contains a reduced number of reacting organs (3-4 times). All this increases the reliability of power supply of LEDs and significantly reduces technological damage to consumers.

Claims

DEVICE FOR AUTOMATIC TURNING THE RESERVE POWER SUPPLY OF CONSUMERS with synchronous motors, containing the first, second and third AC / DC converters, the inputs of which are connected to the voltage phases of the bus section of the main power supply, the fourth AC / DC converter, the inputs of which are connected to the voltage of the reserve bus section a power source, a reactive organ, the output of which is connected through the control unit to the input and section switches, characterized by m, that it is equipped with a max selector, mini selector, first and second voltage dividers and a diode, and the inputs of the max selector and mini selector are connected to the outputs of the first, second and third voltage converters, the first input of the reacting organ is connected to the output of the mini selector, the second input to the output of the max selector through the first voltage divider, and the output of the fourth voltage converter is connected to the input of the first voltage divider through series-connected second voltage divider and section diode.