RU2534036C1

RU2534036C1 - Automatic transfer switch

Info

Publication number: RU2534036C1
Application number: RU2013120841/07A
Authority: RU
Inventors: Виталий Юрьевич Ковалев; Алексей Федорович Писарев; Николай Владимирович Тингаев; Григорий Викторович Цепилов
Original assignee: Николай Владимирович Тингаев
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2014-11-27
Also published as: RU2013120841A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: automatic transfer switch containing two power supply inputs and two busbar sections equipped with a reversible isolated resonant DC-DC converter connected between the busbar sections as a direct-current sectionalizing automatic transfer switch.

EFFECT: reducing quality of equipment with mechanical switching, improving of operating speed of the transfer switch, improving energy indicators of direct control current.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на понижающих подстанциях, имеющих систему оперативного постоянного тока с двумя и более секциями шин для питания полезных нагрузок. При этом каждая секция имеет ввод питания и коммутационные аппараты отходящих линий, а между секциями установлен коммутационный аппарат ввода резерва со схемой автоматического управления.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in step-down substations having an operational direct current system with two or more bus sections for supplying payloads. In addition, each section has a power input and switching devices for outgoing lines, and a switching input device with an automatic control circuit is installed between the sections.

Известен блок автоматического включения резерва электропитания устройств железнодорожной автоматики и телемеханики (полезная модель РФ №111364, H02J 9/06, H02B 1/00, 14.09.2011), который включает в себя вводы фидеров электроснабжения, к каждому из них подключены внутренние устройства защиты от импульсных и коммутационных помех и перенапряжений, которые связаны с устройствами контроля качества электроэнергии для каждого ввода электроснабжения и устройством коммутации вводов, со схемой логики управления коммутацией вводов электроснабжения, которая, в свою очередь, управляет работой устройства коммутации вводов электроснабжения, схемой индикации состояния блока, которая подключена к устройству передачи диагностической информации в системы диспетчерского контроля.A known unit for automatically turning on the power reserve of railway automation and telemechanics devices (utility model of the Russian Federation No. 111364, H02J 9/06, H02B 1/00, 09/14/2011), which includes inputs of power supply feeders, internal protection devices from pulsed and switching interference and overvoltage, which are associated with power quality control devices for each power supply input and input switching device, with the circuit of the switching logic of power supply inputs, which, turn, controls the operation of the switching power supply device inputs, the block status display circuit, which is connected to a device transmitting diagnostic information to supervisory control systems.

Однако известное устройство предназначено для организации электропитания устройств низковольтных потребителей электроэнергии от однофазных источников переменного тока.However, the known device is intended for the organization of power supply to devices of low-voltage consumers of electricity from single-phase AC sources.

Известно устройство автоматического ввода резерва (патент на изобретение РФ №2261523, H02P 7/36, 01.09.2003 г.). Устройство содержит ключи, соединяющие нагрузку с двумя электросетями, датчики напряжения, входами подключенные к сетям, поляризованное реле, катушки которого соединены с выходами датчиков напряжения, а контактные выходы реле подключены к управляющим входам ключей.A device for automatic input of a reserve is known (patent for the invention of the Russian Federation No. 2261523, H02P 7/36, 09/01/2003). The device contains keys connecting the load to two electrical networks, voltage sensors connected to the inputs by a network, a polarized relay, the coils of which are connected to the outputs of the voltage sensors, and the relay contact outputs are connected to the control inputs of the keys.

Недостатком известного устройства является механическая коммутация с помощью поляризованного реле со свойственным электромеханическим устройствам низким быстродействием и возможностью «залипания» или подгорания контактов. Кроме того, напряжения вводов должны быть одинаковы.A disadvantage of the known device is mechanical switching using a polarized relay with inherent electromechanical devices low speed and the possibility of "sticking" or burning contacts. In addition, the voltage of the inputs must be the same.

Целью изобретения является расширение области практического применения устройства, уменьшение количества аппаратов с механической коммутацией, повышение быстродействия ввода резерва, улучшение энергетических показателей.The aim of the invention is to expand the field of practical application of the device, reducing the number of devices with mechanical switching, increasing the speed of input reserve, improving energy performance.

Указанная цель достигается тем, что в устройство автоматического включения резерва, содержащее два ввода электропитания, дополнительно введен обратимый изолированный DC-DC преобразователь в качестве секционного АВР постоянного тока.This goal is achieved by the fact that a reversible isolated DC-DC converter is introduced as a sectional DC automatic transfer switch into a device for automatically switching on a reserve containing two power inputs.

Работу устройства поясняет схема на фиг.1.The operation of the device is illustrated by the circuit in figure 1.

Перед началом функционирования выполняется настройка устройства, при которой в память блока автоматического управления устройства вводятся допустимые отклонения контролируемых напряжений U1 и U2. Настройки, тревожные события и связанные с ними измерения также сохраняются в памяти. Настройка блока управления может производиться как со встроенной клавиатуры, так и дистанционно.Before the start of operation, the device is configured, in which the admissible deviations of the controlled voltages U1 and U2 are entered into the memory of the automatic control unit of the device. Settings, alarms and associated measurements are also stored. The control unit can be configured both from the built-in keyboard and remotely.

Блок управления в программируемом циклическом режиме поочередно измеряет U1, U2 и оценивает их на соответствие заданным значениям. Если напряжение U1 становится ниже допустимого значения, DC-DC преобразователь передает энергию от секции 2 в секцию 1. При этом блок управления отключает контактор K1 и формирует импульсы, поочередно включающие транзисторы модуля V2, оставляя транзисторы модуля V1 закрытыми. Высокочастотный трансформатор TR1 трансформирует напряжение с коэффициентом трансформации Кт=W1:W2, а диоды модуля V1 его выпрямляют. Напряжение на шинах секции 1 поддерживается на заданном уровне. Преобразователь работает в благоприятном двухтактном резонансном режиме, который сохраняется во всем диапазоне нагрузок и допустимых перегрузок. В резонансе участвуют последовательно соединенные емкость Cs и индуктивность рассеивания трансформатора Ls. Токи всех силовых элементов имеют синусоидальную форму без высших гармоник, а переключение транзисторов происходит при нуле тока. Благодаря этому преобразователь имеет высокую перегрузочную способность, необходимую для правильной работы защитных коммутационных аппаратов отходящих линий в пусковых режимах и при коротких замыканиях. Допустимые перегрузки ограничены по времени и отслеживаются с помощью датчиков тока DT1, DT2.The control unit in programmable cyclic mode alternately measures U1, U2 and evaluates them for compliance with the specified values. If the voltage U1 drops below the permissible value, the DC-DC converter transfers energy from section 2 to section 1. At the same time, the control unit disconnects the contactor K1 and generates pulses that alternately turn on the transistors of module V2, leaving the transistors of module V1 closed. The high-frequency transformer TR1 transforms the voltage with the transformation coefficient Kt = W1: W2, and the diodes of the module V1 rectify it. The voltage on the tires of section 1 is maintained at a given level. The converter operates in a favorable push-pull resonant mode, which is maintained over the entire range of loads and permissible overloads. The capacitance Cs and the dissipation inductance of the transformer Ls are involved in resonance. The currents of all power elements have a sinusoidal shape without higher harmonics, and the switching of transistors occurs at zero current. Due to this, the converter has a high overload capacity necessary for the correct operation of the protective switching devices of the outgoing lines in starting conditions and during short circuits. Permissible overloads are limited in time and monitored using current sensors DT1, DT2.

Аналогично, если напряжение U2 становится ниже допустимого значения, DC-DC преобразователь передает энергию от секции 1 в секцию 2. При этом блок управления отключает контактор K2 и формирует импульсы, поочередно включающие транзисторы модуля V1, оставляя транзисторы модуля V2 закрытыми. Высокочастотный трансформатор TR1 трансформирует напряжение с коэффициентом трансформации Кт=W2:W1, а диоды модуля V2 его выпрямляют. Таким образом, поддерживается заданное напряжение как на шинах секции 1, так и на шинах секции 2.Similarly, if the voltage U2 drops below the permissible value, the DC-DC converter transfers energy from section 1 to section 2. At the same time, the control unit disconnects the contactor K2 and generates pulses that alternately turn on the transistors of module V1, leaving the transistors of module V2 closed. The high-frequency transformer TR1 transforms the voltage with the transformation coefficient Kt = W2: W1, and the diodes of the module V2 rectify it. Thus, a given voltage is maintained both on the tires of section 1 and on the tires of section 2.

Для обеспечения питания блока автоматического управления служат DC-DC конверторы 220/±12 В, подключенные соответственно к шинам контролируемых секций.To provide power to the automatic control unit, DC-DC converters 220 / ± 12 V, connected respectively to the buses of the controlled sections, are used.

Устройство позволяет объединять секции с разными номинальными напряжениями, например 110 и 220 В, путем комплектации TR1 с нужным Кт. При объединении изолированных секций сохраняется их гальваническая развязка.The device allows you to combine sections with different rated voltages, for example 110 and 220 V, by picking TR1 with the desired CT. When combining isolated sections, their galvanic isolation is maintained.

Таким образом, изобретение в техническом и функциональном отношении значительно расширяет область практического применения устройства, уменьшает количество аппаратов с механической коммутацией, повышает быстродействие ввода резерва, улучшает энергетические показатели. Изобретение приобрело также большую надежность в работе, удобство и простоту эксплуатации.Thus, the invention technically and functionally significantly expands the field of practical application of the device, reduces the number of devices with mechanical switching, increases the speed of input reserve, improves energy performance. The invention also gained great reliability, convenience and ease of operation.

Claims

A device for automatically switching on a reserve, containing two power supply inputs, two bus sections with automatic connection switches, voltage sensors, characterized the fact that it is equipped with a reversible isolated resonant DC-DC converter as a sectional DC ABP connected between two bus sections, an automatic control unit, and the automatic control unit is powered by two DC-DC converters connected respectively to the buses of the controlled DC sections .