RU2459339C1 - Device of protection against loss of power at substations with frequency-controlled electric drives - Google Patents
Device of protection against loss of power at substations with frequency-controlled electric drives Download PDFInfo
- Publication number
- RU2459339C1 RU2459339C1 RU2011129487/07A RU2011129487A RU2459339C1 RU 2459339 C1 RU2459339 C1 RU 2459339C1 RU 2011129487/07 A RU2011129487/07 A RU 2011129487/07A RU 2011129487 A RU2011129487 A RU 2011129487A RU 2459339 C1 RU2459339 C1 RU 2459339C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- frequency
- power
- control unit
- output
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Multiple Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты.The invention relates to electrical engineering, in particular to a relay protection technique.
Известна двухступенчатая защита минимального напряжения, содержащая пусковые блоки (реле напряжения), реле времени и выходное (промежуточное) реле. Первая ступень с выдержкой времени первой ступени действует либо на отключение неответственных электродвигателей либо на отключение ввода потерявшей питание секции шин распределительного устройства и на гашение поля синхронных электродвигателей. Вторая ступень действует на отключение электродвигателей потерявшей питание секции шин с последующим включением электродвигателей резервных технологических агрегатов и предназначена для сохранения технологического режима при длительном перерыве электроснабжения /Чернобровов Н.Н., Семенов В.А. «Релейная защита энергетических систем», 1998 г., стр.715, рис.19.12/.Known two-stage protection of the minimum voltage, containing starting blocks (voltage relay), time relay and output (intermediate) relay. The first stage with a time delay of the first stage acts either to turn off non-responsible electric motors or to turn off the input of the busbar section of the switchgear that has lost power and to suppress the field of synchronous electric motors. The second stage acts to turn off the electric motors of the bus section that has lost power and then turn on the electric motors of the backup technological units and is designed to maintain the technological mode during a long interruption in power supply / Chernobrov NN, Semenov V.A. “Relay protection of energy systems”, 1998, p. 715, fig. 19.12 /.
Известна двухступенчатая защиты от потери питания, которая содержит блок направления мощности, пусковой блок минимальной частоты, логический блок, блок минимального напряжения, первый таймер, первый исполнительный блок, второй таймер, второй исполнительный блок /Шабад М.А. «Релейная защита на электроподстанциях, питающих синхронные электродвигатели», Библиотека электромонтера, вып.565. - Л.: Энергоатомиздат,1984 г., стр.53-54, рис.19/. Выход первого выходного блока является выходом защиты минимальной частоты от потери питания с контролем направления активной мощности и действует на отключение выключателя ввода потерявшей питание секции шин распределительного устройства и на гашение поля синхронных электродвигателей. Выход второго выходного блока является выходом защиты минимального напряжения, действует на отключение синхронных электродвигателей, потерявших питание, и предназначен для сохранения технологического режима при длительном перерыве электроснабжения.Known two-stage protection against power loss, which contains the power direction block, the starting block of the minimum frequency, the logic block, the block of the minimum voltage, the first timer, the first execution unit, the second timer, the second execution unit / Shabad M.A. “Relay protection at power substations supplying synchronous electric motors”, Electrician Library, issue 566. - L .: Energoatomizdat, 1984, p. 53-54, Fig. 19 /. The output of the first output unit is the output of the minimum frequency protection against power loss with active power direction control and acts to turn off the input switch of the busbar section of the switchgear that has lost power and to suppress the field of synchronous motors. The output of the second output unit is the output of the minimum voltage protection, acts to turn off synchronous motors that have lost power, and is designed to maintain the technological mode during a long interruption in power supply.
Недостатками этих устройств является ограниченное быстродействие на подстанциях с высоковольтными синхронными электродвигателями, что увеличивает время простоя технологических агрегатов и может привести к значительному технологическому ущербу у ответственных потребителей.The disadvantages of these devices are the limited performance at substations with high-voltage synchronous electric motors, which increases the downtime of technological units and can lead to significant technological damage to responsible consumers.
Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство защиты от потери питания, которое содержит блок контроля направления мощности, пусковой блок минимальной частоты, логический блок, блок контроля минимального напряжения, первый таймер, первый исполнительный блок, второй таймер, второй исполнительный блок /Патент №2342755 Устройство защиты от потери питания / Шабанов В.А., Алексеев В Ю.. Опубликован 27.12.2008. Бюл. №38/.Closest to the proposed technical solution is a power loss protection device that contains a power direction control unit, a minimum frequency start-up block, a logic unit, a minimum voltage control unit, a first timer, a first actuator unit, a second timer, a second actuator unit / Patent No. 2342755 Device for protection against power loss / Shabanov V.A., Alekseev V.Yu. Published on 12.27.2008. Bull. No. 38 /.
Выход первого выходного блока является выходом защиты минимальной частоты от потери питания с контролем направления активной мощности и действует на отключение выключателя ввода потерявшей питание секции шин распределительного устройства. Выход второго выходного блока является выходом второй ступени защиты от потери питания и действует на отключение синхронных электродвигателей, потерявших питание.The output of the first output unit is the output of the minimum frequency protection against power loss with control of the direction of active power and acts to trip the input switch of the bus section of the switchgear that has lost power. The output of the second output unit is the output of the second stage of protection against power loss and acts to turn off synchronous motors that have lost power.
Недостатком этого устройства является ограниченное быстродействие на подстанциях с частотным регулированием скорости вращения высоковольтных синхронных электродвигателей, что увеличивает время простоя технологических агрегатов и может привести к значительному технологическому ущербу у ответственных потребителей.The disadvantage of this device is the limited performance in substations with frequency regulation of the rotation speed of high-voltage synchronous electric motors, which increases the downtime of technological units and can lead to significant technological damage to responsible consumers.
Обусловлен этот недостаток следующим. В режимах потери питания синхронные двигатели, потерявшие питание, переходят в генераторный режим. Однако синхронные двигатели, которые подключены к питающим шинам через преобразователь частоты, вследствие односторонней проводимости преобразователя частоты не создают напряжения на шинах, потерявших питание. При этом пусковые реле частоты защиты от потери питания могут отказывать. Так, реле частоты типа ИВЧ-3 отказывает при U<0,6UНОМ, реле типа РЧ-1 - при U<0,2UНОМ /А.В.Беляев «Противоаварийное управление в узлах нагрузки с синхронными электродвигателями большой мощности». - М.: НТФ «Энергопрогресс», 2004 г., с.16/. В таких режимах действуют реле минимального напряжения. Однако первая ступень защиты минимального напряжения для отстройки от времени срабатывания токовых защит отходящих присоединений выполняется с выдержкой времени. Так, на нефтеперекачивающих станциях (НПС) выдержка времени первой ступени защиты минимального напряжения (ЗМН) составляет 0,5 с.This disadvantage is due to the following. In power loss modes, synchronous motors that have lost power go into generator mode. However, synchronous motors that are connected to the supply buses through the frequency converter, due to the one-sided conductivity of the frequency converter, do not create voltage on the buses that have lost power. In this case, the starting relay of the frequency of protection against power loss may fail. So, the frequency relay type IVCh-3 fails at U <0.6U NOM , the relay type RF-1 fails at U <0.2U NOM / A.V. Belyaev "Emergency control at load nodes with high-power synchronous motors." - M.: NTF "Energoprogress", 2004, p.16 /. In such modes, the undervoltage relay operates. However, the first stage of protection of the minimum voltage for the detuning from the response time of the current protection of the outgoing connections is delayed. So, at oil pumping stations (NPS), the time delay of the first stage of minimum voltage protection (ZMN) is 0.5 s.
Задачей изобретения является повышение быстродействия отключения вводного выключателя секции шин, потерявшей питание.The objective of the invention is to increase the speed of shutdown of the input switch of the bus section, which has lost power.
Задача решается тем, что устройство защиты от потери питания на подстанциях с частотно-регулируемыми электроприводами, включающее блок контроля направления мощности, входы которого подключены к току ввода секции шин распределительного устройства и напряжению секции шин распределительного устройства, к вышеуказанному напряжению подключены также входы пускового блока минимальной частоты и блока контроля минимального напряжения, выходы блока контроля направления мощности и пускового блока минимальной частоты подключены к входам первого логического блока И, выход которого подключен к первому таймеру, выход блока контроля минимального напряжения подключен к второму таймеру и к первому входу второго логического блока И, к вышеуказанному току ввода секции шин распределительного устройства подключен также вход блока контроля минимального тока, выход которого подключен к второму входу второго логического блока И, причем выходы первого и второго таймеров и второго логического блока И подключены к входам логического блока ИЛИ, выход которого подключен в входу исполнительного блока.The problem is solved in that the power loss protection device at substations with variable frequency drives, including a power direction control unit, the inputs of which are connected to the input current of the busbar section of the switchgear and the voltage of the busbar section of the switchgear, also the inputs of the starting block of the minimum the frequency and the undervoltage monitoring unit, the outputs of the power direction control unit and the minimum frequency starting unit are connected to the of the logical AND block, the output of which is connected to the first timer, the output of the undervoltage control unit is connected to the second timer and to the first input of the second logical unit And, the input of the undercurrent control unit is also connected to the above input current of the bus section of the switchgear, the output of which is connected to the second input of the second logical block AND, and the outputs of the first and second timers and the second logical block AND are connected to the inputs of the logical block OR, the output of which is connected to the input nogo unit.
На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.
Устройство содержит 1 - блок контроля направления мощности; 2 - пусковой блок минимальной частоты; 3 - блок контроля минимального напряжения; 4 - блок контроля минимального тока; 5, 6 - таймеры с выдержками времени t1 и t2; 7, 8 - логические блоки И; 9 - логический блок ИЛИ; 10 - исполнительный блок.The device contains 1 - power direction control unit; 2 - the starting block of the minimum frequency; 3 - control unit of the minimum voltage; 4 - control unit of the minimum current; 5, 6 - timers with time delays t1 and t2; 7, 8 - logical blocks And; 9 - logical block OR; 10 - executive unit.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
В зависимости от режимов работы технологических установок каждый из электродвигателей может быть подключен к секции шин либо через преобразователь частоты (если требуется регулирование его частоты вращения) либо непосредственно, то есть без преобразователя частоты, если по условиям технологического режима регулирование частоты вращения двигателя не требуется. При потере питания от внешнего источника электроснабжения синхронные двигатели переходят в генераторный режим, генерируют ЭДС в обмотке статора и создают напряжение на выводах обмотки статора. Это напряжение называют остаточным. Если синхронный двигатель подключен к секции шин непосредственно, без преобразователя частоты, то остаточное напряжение создается и на секции шин. При этом в случае если часть синхронных двигателей подключена к секции шин распределительного устройства непосредственно, без преобразователя частоты, начинается снижение частоты и напряжения на секции шин и изменяется направление активной мощности, которое контролируется блоком 1. При достижении уставки по частоте срабатывает блок минимальной частоты 2. Логический блок 7, подключенный к выходам блоков 1 и 2, выдает сигнал на таймер 5. Начинается отсчет времени t1. При прохождении времени t1 исполнительный блок 10 действует на отключение вводного выключателя секции шин. Если потеря питания произошла вследствие короткого замыкания в питающей электрической сети, то пусковой блок минимальной частоты 2 может отказать. В таких режимах потери питания срабатывает блок контроля минимального напряжения 3 и через таймер 6 с выдержкой времени t2 действует на отключение вводного выключателя секции шин.Depending on the operating conditions of technological installations, each of the electric motors can be connected to the bus section either through a frequency converter (if regulation of its speed is required) or directly, that is, without a frequency converter, if, under the conditions of the technological mode, regulation of the engine speed is not required. In case of loss of power from an external source of power supply, synchronous motors go into generator mode, generate EMF in the stator winding and create voltage at the terminals of the stator winding. This voltage is called residual. If the synchronous motor is connected directly to the busbar section without a frequency converter, residual voltage is also created on the busbar section. In this case, if part of the synchronous motors is connected directly to the busbar section of the switchgear without a frequency converter, the frequency and voltage decrease on the busbar sections begins and the direction of active power changes, which is controlled by unit 1. When the frequency setting is reached, the minimum frequency unit 2 is triggered. Logic block 7, connected to the outputs of blocks 1 and 2, gives a signal to timer 5. The time t 1 starts. With the passage of time t 1, the Executive unit 10 acts to turn off the input switch of the bus section. If the power loss has occurred due to a short circuit in the power supply network, the starting unit of minimum frequency 2 may fail. In such modes of power loss, the undervoltage control unit 3 is triggered and, through a timer 6 with a time delay t2, acts to turn off the input switch of the bus section.
Если какой-либо синхронный двигатель подключен к секции шин через преобразователь частоты, то вследствие односторонней проводимости преобразователя частоты такой двигатель не создает остаточного напряжения на секции шин. Если все двигатели подключены к секции шин через преобразователи частоты, то в режимах потери питания остаточное напряжение на секции шин будет отсутствовать. При этом блок минимальной частоты не работает. В этом случае в известном устройстве срабатывает блок контроля минимального напряжения 3 и через таймер 6 с выдержкой времени t2 действует на отключение вводного выключателя секции шин. Блок минимального напряжения 3 срабатывает также при коротких замыканиях на линиях, отходящих от шин распределительного устройства. Однако при таких коротких замыканиях отключение вводного выключателя не желательно, так как это приведет к нарушению электроснабжения всех потребителей, подключенных к секции шин. При таких коротких замыканиях устройства релейной защиты той линии, на которой произошло короткое замыкание, должны отключать выключатель этой линии. Для того чтобы вводной выключатель секции шин не отключился раньше, чем релейная защита отходящей линии, на которой произошло короткое замыкание, отключит выключатель линии, выдержка времени t2 таймера 6 принимается больше выдержки времени устройств релейной защиты всех отходящих линий. Это приводит к увеличению времени действия известной защиты от потери питания (ЗПП) и к увеличению времени перерыва электроснабжения.If any synchronous motor is connected to the bus section through the frequency converter, then due to the one-sided conductivity of the frequency converter, such a motor does not create residual voltage on the bus section. If all motors are connected to the bus section via frequency converters, then in the power loss modes, there will be no residual voltage on the bus sections. In this case, the minimum frequency unit does not work. In this case, in the known device, the undervoltage control unit 3 is triggered and, through a timer 6 with a time delay t2, acts to turn off the input switch of the bus section. The undervoltage block 3 is also triggered by short circuits on lines extending from the busbars of the switchgear. However, with such short circuits, opening the input circuit breaker is not desirable, as this will lead to a disruption in the power supply to all consumers connected to the bus section. With such short circuits, the relay protection devices of the line on which the short circuit occurred must open the circuit breaker of this line. In order to prevent the input switch of the bus section before the relay protection of the outgoing line, on which a short circuit occurred, the line switch will open, the time delay t2 of timer 6 is taken to be more than the time delay of the relay protection devices of all outgoing lines. This leads to an increase in the duration of the known protection against power loss (ZPP) and to an increase in the interruption time of power supply.
В предлагаемом устройстве в режимах потери питания, когда все синхронные двигатели подключены к секции шин через преобразователи частоты, срабатывает блок контроля минимального тока 4. И если исчезновение тока ввода происходит одновременно с исчезновением напряжения на секции шин распределительного устройства и срабатывает блок минимального напряжения 3, то на выходе второго логического блока И 8 появляется сигнал и защита от потери питания без выдержки времени отключает вводной выключатель секции шин распределительного устройства. Таким образом, блок минимального тока 4, блок контроля минимального напряжения 3 и логический блок И 8 образуют быстродействующую ступень защиты от потери питания. Если исчезновение тока ввода секции шин распределительного устройства происходит без снижения напряжения, например, вследствие отключения высоковольтных электродвигателей от секции шин, то блок контроля минимального напряжения 3 не работает и на выходе логического блока 8 сигнал не появляется. Блок контроля минимального напряжения 3 в данном случае выполняет функцию блокировки по напряжению быстродействующей ступени защиты от потери питания.In the proposed device in power loss modes, when all synchronous motors are connected to the bus section through frequency converters, the undercurrent monitoring unit 4 is triggered. And if the input current disappears at the same time as the voltage disappears on the busbar sections of the switchgear and the undervoltage unit 3 is triggered, then at the output of the second logical block And 8, a signal appears and protection against power loss without a time delay turns off the input switch of the bus section of the switchgear. Thus, the undercurrent block 4, the undervoltage control unit 3, and the AND 8 logic block form a high-speed stage of protection against power loss. If the disappearance of the input current of the busbar section of the switchgear occurs without voltage reduction, for example, due to disconnection of high-voltage electric motors from the busbar section, the undervoltage control unit 3 does not work and the signal does not appear at the output of logic unit 8. The undervoltage control unit 3 in this case performs the function of blocking the voltage of the high-speed stage of protection against power loss.
По факту отключения выключателя ввода происходит пуск устройства автоматического включения резерва (АВР). В результате время пуска АВР при использовании предлагаемой защиты от потери питания будет меньше, чем при использовании известного устройства, на величину выдержки времени t2 таймера 6. Длительный перерыв электроснабжения и длительный простой потерявших питание технологических агрегатов при использовании известного устройства может привести к потере устойчивости и расстройству технологического режима потребителя в целом.Upon the fact that the input switch is turned off, the automatic reserve enable device (ATS) is started. As a result, the start-up time of the ATS when using the proposed protection against power loss will be shorter than when using the known device by the amount of time delay t2 of timer 6. A long interruption of power supply and long idle time of the technological units that have lost power when using the known device can lead to loss of stability and frustration technological mode of the consumer as a whole.
Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство повышает быстродействие отключения водного выключателя секции шин, потерявшей питание, что снижает время простоя технологических агрегатов и технологический ущерб у ответственных потребителей.Thus, in comparison with the prototype, the proposed device improves the shutdown speed of the water switch of the tire section, which has lost power, which reduces the downtime of technological units and technological damage from responsible consumers.
Данное изобретение позволяет повысить устойчивость технологических систем и может найти широкое применение в технике релейной защиты и автоматике.This invention improves the stability of technological systems and can be widely used in relay protection technology and automation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011129487/07A RU2459339C1 (en) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Device of protection against loss of power at substations with frequency-controlled electric drives |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011129487/07A RU2459339C1 (en) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Device of protection against loss of power at substations with frequency-controlled electric drives |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2459339C1 true RU2459339C1 (en) | 2012-08-20 |
Family
ID=46936837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011129487/07A RU2459339C1 (en) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Device of protection against loss of power at substations with frequency-controlled electric drives |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2459339C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2035110C1 (en) * | 1992-09-01 | 1995-05-10 | Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения | Device for protection of power supply users of substation with motor load |
| US5502340A (en) * | 1991-09-20 | 1996-03-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Measuring process for obtaining a switching command in a rapid changeover device |
| RU2342755C1 (en) * | 2007-10-29 | 2008-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Device for protection against loss of power supply |
| RU2400905C1 (en) * | 2009-09-14 | 2010-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Power supply loss protection device |
| RU2421860C1 (en) * | 2010-04-28 | 2011-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Power loss protection device |
-
2011
- 2011-07-15 RU RU2011129487/07A patent/RU2459339C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5502340A (en) * | 1991-09-20 | 1996-03-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Measuring process for obtaining a switching command in a rapid changeover device |
| RU2035110C1 (en) * | 1992-09-01 | 1995-05-10 | Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения | Device for protection of power supply users of substation with motor load |
| RU2342755C1 (en) * | 2007-10-29 | 2008-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Device for protection against loss of power supply |
| RU2400905C1 (en) * | 2009-09-14 | 2010-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Power supply loss protection device |
| RU2421860C1 (en) * | 2010-04-28 | 2011-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Power loss protection device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3197042B1 (en) | Wind power generation system | |
| US9502881B2 (en) | Switchgear for controlling the energy supply of an electric motor connected thereto | |
| KR102129682B1 (en) | Ship havning system of generator re-strarting using ess and spdt | |
| RU2400905C1 (en) | Power supply loss protection device | |
| CN112514192A (en) | AC/DC converter | |
| CN112567131A (en) | Wind turbine power consumption control | |
| RU2342755C1 (en) | Device for protection against loss of power supply | |
| RU2450404C1 (en) | Power loss protection device | |
| RU188256U1 (en) | Power supply control device for an industrial energy district with distributed generation sources during a short circuit on a redundant section of substation buses | |
| RU2463695C1 (en) | Method for control of actuation failure of circuit breaker of automatic load transfer station in ring network | |
| RU2459339C1 (en) | Device of protection against loss of power at substations with frequency-controlled electric drives | |
| CN208548846U (en) | A kind of low frequency sub-gate circuit | |
| RU2421860C1 (en) | Power loss protection device | |
| RU2460198C1 (en) | Power supply loss protection device | |
| EP3654480A1 (en) | Power conditioner, power system, and reactive power supressing method for power system | |
| US20150300305A1 (en) | Motor starter | |
| RU2692758C1 (en) | Method of power supply control for industrial power district with sources of distributed generation at short-circuit on reserved section of substation buses | |
| RU2459332C1 (en) | Device of protection against loss of power at substations with frequency-controlled synchronous motors | |
| RU2496210C1 (en) | Device for protection against power loss at substations of enterprises with process standby | |
| RU2686081C1 (en) | Device for adaptive current cutoff of electric motors | |
| RU2573603C1 (en) | Power loss protection device | |
| RU2654208C1 (en) | Current protection device of electric motors | |
| Anwar et al. | Soft restarting of industrial power network using inverter-controlled energy storage system | |
| RU2699758C1 (en) | Device for current protection of electric motors with interlocking of one unit of current relays | |
| RU114237U1 (en) | DEVICE FOR PROTECTING CONSUMERS FROM VOLTAGE DROPS BY USING A SYNCHRONOUS ELECTRIC DRIVE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20130207 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180716 |