Способ автоматического включения резервного питания потребителей, содержащих синхронные двигатели

где е - средняя скорость снижения частоты ЭДС синхронного двигателя, Гц/са. Ь, с И (1 - измеренные значения четырех первых временных интервалов, мкс1 - номер полупериода последнего измеренияе - скорректирован-Шее значеъше скорости сшдэкенггя частоты ЭДС синхронного двигателя, Гн/си - значение текущего времени от начала выбега двигателя, ст - временной интервал, соответствующий начальному углу бн, мксЕ - время, в течение которого угол б достигнет значения 90, с,проверяют вьшолнение условиягде св - собственное время включения резервного выключателя, со - среднеквадратичное отклонение времени св сгм - время вычисления значения г, с,и при вьшолнении данного условия вхопочаюг выключатель резервного гштания, в противном случае рассчитывают максимальное, мишшальное и среднее время, в течение которою угол б достигнет значения 36 Щ 9 О и 7 201902 а также время задержки вкшочения резервного выкшочателя по формуламТор (макс мин)/2 э 153 сритвм где смак, гм, и же, - соответственно максимальное, минимальное и среднее время, в течение которого угол б достигнет значения 36090 И 720190, с А 2 п-т-104 (п 1 для б 360190, п 2 Для б 72090) ч 1 с 120 Для приводных механизмов с постоянным моментом сопротивления и сдд 0011(АО,5), ч 20,011(А-0,5) для приводных механизмов с вентиляторной механической характеристикой 3 - время задержки включения резервного выключателя, с,проверяют выполнение условий мах ср 2 б с, 2 О и в случае их выполнения при 1 т 1 или п 2 осуществляют выдержку времени, равную 13, после чего включают резервный выключатель.Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для автоматического включения резервного питания потребителей, содержшцих синхронные электродвигатели.Известно устройство для автоматического ввода резервного питания, содержащее блоки измерения величины угла, скорости и ускорения угла рассогласования фаз напряжений контролируемых источников питания, а также решающий блок и блок управления 1.Известно также устройство для автоматического ввода резервного питания потребителей с синхронными двигателями, содержащее фазочувствительный блок, блок распознавания момен та включения резервного источника и блок управления 2.Известно таюке устройство для синхронного быстродействующем автоматического включения резервного питания потребителей для подстанций с двигательной нагрузкой, содержащее блок измерения угла между векторами контролируемых напряжений, блок фиксации заданного значения угла, блок задания времени включения резервного вьпопочателя и нелинейный блок, отрабатывающий угол опережения, соответствующий времени включения резервного вьшлючателя З.В известных устройствах, реализующих способ включения резервного питания основные блоки (распознавания, решающий и нелинейный) требуют предварительной настройки на конкретный состав электродвигателей и их приводных механизмов, участвующих в сам 0 запуске. Жесткие алгоритмы управления этими блоками не позволяют оперативно выбрать оптимальный вариант восстановления резервного питания до момента первой противофазы, послепервого или второго проворотов ротора эквивалентного двигателя, а также требуют применения быстродействующих выключателей, поскольку все они построены по известному способу синхронизации генераторов, включаемых на параллельную работу 4.Наиболее близким к изобретению является способ автоматического включения резервного питания потребителей, содержащих синхронные двигатели, заключающийся в отключении поврежденного основного источника, определении фазового угла б расходящихся векторов напряжения резервного источника и ЭДС синхронного двигателя путем измерения временных интервалов несовпадения знаков полуволн этих напряжений, определении момента включения выключателя резервного питания 5. Известный способ предполагает использование специального тиристорного выключателя 610 кВ, который в десятки раз дороже электромеханических выключателей и существенно устуПНВТ ИМ ПО ПОКЗЗЗТСЛЯМ НЗДСЖНОСТИ, а также ОбЛЭСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ОГО ОГРЗНИЧВНЗ. ОТНОСИТЕЛЬНО маломощными электродвигателями.Задачей изобретения является повышение надежности и расширения функциональной воз можности за счет адаптации и самонастройки.Согласно изобретению при определении фазового угла б запоминают четыре первых временных интервала, последовательно рассчитывают среднюю скорость снижения частоты ЭДС синхронного двигателя, значение текущего времени от начала выбега двигателя, величину временного интервала, соответствующего начальному углу бн, и время, в течении которого угол б Достигнет значения 90, по формуламг/(О,5 т-104)/а, где а средняя скорость снижения частоты ЭДС синхронного двигателя, ГЦ/с а, Ь, с и с 1- измеренные значения четырех первых временных интервалов, мкс1 Номер полупериода последнего измеренияе - скорректированное значение скорости снижения частоты ЭДС синхронного двигателя, Гц/си - значение текущего времени от начала выбега двигателя, ст - временной интервал, соответствующий начальному углу бн, мксг - время, в течении которою угол 5 достигнет значения 90, с, проверяют вьшолнсх-Ше условия т 2 ъ 1,от,где г, - собственное время включения резервного выключателя, с о среднеквадратичное отклонение времени св, с гм - время вычисления значения г, с, и при выполнении данного условия включают вьпопочателъ резервного шатания, в противном случае рассчгпъгвают максимальное, шишмальное и среднее время, в течение которого угол Б досгшнет значения 360190 и 72 О 90, а также время задержки включения резервного выключателя по формуламгмш (А 0,5)/е о, ,с (А О,5)/е (212 , гор макс (мин) / 2 3 ср 5 ивм где гмш, тмин, и гс, - соответственно максимальное, минимальное и среднее время, в течении которого угол Б достигнет значения 360190 и 7201902 с А 2 пс-104 (п 1 для б 36 О 9 О п 2 ДЛЯ Б 72 О 9 О) сдчд 0 для приводных Механизмов с постоянным моментом сопротивления и Ч 10011(А 0,5),ч 2 0,О 11(А - 0,5) для приводных механизмов с вентиляторной механической характеристикой 3 - время задержи включения резервного выключателя, с, проверяют выполнение условий макс ср 2 св 3 2 О,и в случае их выполнения для п 1 или п 2 осуществляют выдержку времени, равную 13, после чего включают резервный выключатель. На фигуре изображена функциональная блок-схема автоматического включения резервного питания потребителей в системе электроснабжения, состоящей из вводных выключателей 1 и 2 идвух секций шин, разделенных секционным выключателем 3. Датчик 4 угла рассогласования одноименных фаз напряжений секций шин и датчик 5 скорости снижения частоты напряжения получают сигналы от измерительных трансформаторов напряжения. Выходы датчиков 4 и 5 соединены с входашгг блока 6 пороговых элементов, а выходы последнего подключены к цепям отключения выключателей 1 и 2. Блок-контакты вводных выключателей включают в работу блок вычислений 7, измерительный вход которого соединен с выходом датчика угла рассогласования. Выходной сигнал с блока вычислений воздействует на цепи вкяпочения секционного вьшлточателя.В нормальном реяшме работы схемы электроснабжения секционный выключатель З отключен и каждая секция шин раздельно питает свой узел нагрузки с синхронньши двигателями СД.При повреждении источника питания на одном из вводов создаются условия для срабатывания блока 6 и выключатель 1 или 2 отключает повреждетшьй источнгш. В конце операции отключения блок-контактьт вьпслючателя разрешают работу блока 7 вычислений, в качестве которого может быть использовано программно-управляемое устройство, осуществлшощее процесс обработки циф ровой информации и управления объектами, например, микроконтроллер типа КР 183 ОВЕ 51 Блок 7 в течении 4-х полупериодов промьшшенной частоты считывает информацию с датчика 4 угла рассогласования и по определенному алгоритму в темпе процесса вычисляет и прогнозирует располагаемые интервалы времени, в течении которых угол рассогласования достигнет значений 9 О,360190 и 720190. Затем сравнивает располагаемые интервалы с текущим временем от начала выбега двигателей и собственным временем включения секционного выключателя и при вьшолнешли определенных условий подает команду на включение резервного источника питаъшя.Ниже приводится математическое обоснование способа и алгоритм работы блока вычислений 7.При потере питания и свободном выбеге электродвигатели переходят в генераторньй режим и частота ЭДС на шинах уменьшается в соответствии с частотой вращения эквивалентного синхронного двигателя (в случае группового выбега).ЭДС синхронного двигателя (СД) при выбеге изменяется по законуе Ем 311111130) бн где 5 - угол рассогласоватшя в начале выбега, зависящий от рабочего угла нагрузки СД и времени отключения поврежденного источника питания ср(г) шт о) 1 р / Ш 2 лГ. Так как Г Гс - ег, тоСледовательно е ЕМ 511101151 - пегд - бн),где свс он, - циклическая частота сети в - скорость снижения частоты ЭДС, ГЦ/с т - текущее время выбега, с. Напряжение на резервном источнике питания изменяется по закону и Пм зтпслсг. Угол рассогласования одноименных фаз ЭДС двигателя и напряжения резервного питания также изменяется во времени по следующему закону б сост (шаг - вы - бн) бн так (1) Подавать резервное питание на вьтбегающий СД без гашения его поля можно при условии,если угол б кратен 21 или отличается от этого значения не более, чем на 90, т.е. 52 лп 11 г/2, (2) где п - целое число полных проворотов ротора СД относительно вектора напряжения сети (п 5 2). При этом величина тока включения и электромагнитного момента при включении на валу СД не превысят допустимых значений для любой мощности СД. Условно назовем быстродействующим автоматическим включением резерва (БАВР) при и 0 и синфазным автоматическим включением резерва (САВР) первого и второго циклов при п 1 и п 2 соответственно. Располагаемое время от начала выбега до момента разрешенной подачи резервного питания прогнозируется, т.е. определяется из (1) И (2) по выражениюДЗННОБ ВЬГРЗЖВНИВ СПРНВСДЛИВО ДЛЯ ДВИГНТСЛЭЙ С ПОСТОЯННЫМ МОМСНТОМ СОПРОТИВЛЕНИЯ на валу, ПРИ Е СОПБ. ДЛЯ МБХЗНИЗМОВ С ВСНТИЛЯТОРНОЙ ХЯРНКТСРИСТИКОЙ МОМВНТЗ. СОПРОТИВЛЕНИЯ, ЗЭВИСЯЩВЙ ОТ частотьт вращения ДВИГЗТОЛЯ, например Центробежные НЮОСЫ, СКОРОСТЬ 8ТЕЦОКВ ЯВЛЯЕТСЯ ФУНКЦИСЙ времени.МОМСНТ сопротивления, а СЛСДОВЗТСЛЬНО И СКОРОСТЬ 8 СНИЖНЮТСЯ пропорционально квадраТУ ЧЗСТОТЫ вращения ДВИГТСЛЯа/щ. Г 3/Г 3 где а, ед - скорость снижения частоты ЭДС начальная и после п-го поворота соответственноГс, Е, - частота ЭДС двигателя номинальная и после п-го проворота соответственно. Частота Ц, за время 1 станет равной ГЦ Гс - ат. Средняя частота ЭДС двигателя за интервал времени гСредняя скорость снижения частотыВыразим располагаемое время для механизмов с вентиляторной характеристикой момент сопротивления через 1 по формуле (3)Анализ показал, что при реально возможном диапазоне изменений а от 10 до 60 ГЦ/с зна менатель данного выражения изменяется незначительно от 0,96 до 0,85, поэтому время г с погрешностью не более 0,5 определяется по упрощенному выражению с к 0,011(2 п 1 0,5 - бн / п). (4) Для БАВР при 110 вторым слагаемым можно пренебречь, т.к. погрешность при самом неблагоприятном случае не превышает 5 и идет в запас надежности, Таким образом, для осуществления БАВР или САВР необходимо при выбеге СД в темпе процесса измерить величины а и бн, затем вычислить 1 или г И с учетом затраченного времени на измерения и расчет, а также собственного времени срабатывания коммутационного аппарата реализовать необходимую выдержку времени и подать команду на включение выключателя резервного питания. Среднее собственное время включения секционного выключателя и его среднеквадратичное отклонение известны из паспортных или экспериментальных данных. Для осуществления БАВР после расчета располагаемого времени по (3) необходимо проверить соблюдение условия г 2 г 3 г (5) где 1 - значение текущего времени от начала выбега двигателя, с г, п собственное время включения резервного вьпслючателя, с 5 - среднеквадратичное отклонение времени св, с гм - время вычисления значения 1, с.Если данное условие не выполняется, то проверяется возможность осуществления САВР. Для этого необходимо вычислить максимальное, минимальное и среднее располагаемое время, учитывая допустимость отклонения от синфазности на угол не более 1 90. Обозначим в формулах (3) и (4) А 2 пб / л, тогдаВозможность САВР проверяется по первому условию так - тер 2 б (7) При выполнении данного условия рассчитывается время задержки включения резервного вьшлючателя, необходимое для соблюдения баланса времени по выражению13 гср - 1 - 1 -1. (8) Осуществимость САВР проверяется по 2-му условию 13 2 0 (9)