RU2450404C1 - Power loss protection device - Google Patents
Power loss protection device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2450404C1 RU2450404C1 RU2010152628/07A RU2010152628A RU2450404C1 RU 2450404 C1 RU2450404 C1 RU 2450404C1 RU 2010152628/07 A RU2010152628/07 A RU 2010152628/07A RU 2010152628 A RU2010152628 A RU 2010152628A RU 2450404 C1 RU2450404 C1 RU 2450404C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- timer
- block
- power
- unit
- voltage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Protection Of Generators And 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, comprising: 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 /.
Недостатком этого устройства является ограниченное быстродействие при наличии на подстанции крупных синхронных двигателей. Обусловлен этот недостаток тем, что при потере питания в результате удаленных коротких замыканий в питающей сети или при нарушении электрической связи с источником напряжение на потерявшей питание секции шин может длительно поддерживаться синхронными двигателями, перешедшими в генераторный режим.The disadvantage of this device is the limited performance in the presence of large synchronous motors at the substation. This drawback is caused by the fact that in the event of a loss of power due to remote short circuits in the supply network or in case of electrical communication with the source, the voltage on the bus section that has lost power can be maintained for a long time by synchronous motors that have switched to generator mode.
Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство защиты от потери питания, которое содержит: блок контроля направления мощности, пусковой блок минимальной частоты, логический блок, два блока контроля минимального напряжения, первый, второй и третий таймеры, логический элемент ИЛИ и два исполнительных блока /Шабад М.А. Релейная защита на электроподстанциях, питающих синхронные электродвигатели. Библиотека электромонтера, вып. 565, Л.: Энергоатомиздат, 1984 г., стр.53-54, рис.19/.Closest to the proposed technical solution is a power loss protection device, which contains: a power direction control unit, a minimum frequency start-up block, a logic block, two minimum voltage control blocks, the first, second and third timers, an OR logic element and two execution units / Shabad M.A. Relay protection at power substations supplying synchronous electric motors. Electrician Library, vol. 565, L .: Energoatomizdat, 1984, pp. 53-54, Fig. 19 /.
Выход первого исполнительного блока является выходом первой ступени защиты от потери питания и действует на отключение выключателя ввода потерявшей питание секции шин распределительного устройства и на гашение поля синхронных электродвигателей. Выход второго исполнительного блока является выходом второй ступени защиты минимального напряжения и действует на отключение электродвигателей.The output of the first actuating unit is the output of the first stage of protection against power loss 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 actuator unit is the output of the second stage of undervoltage protection and acts to turn off the electric motors.
Недостатком этого устройства является ограниченное быстродействие, что увеличивает время простоя технологических агрегатов и может привести к значительному технологическому ущербу у ответственных потребителей.The disadvantage of this device is the limited speed, which increases the downtime of technological units and can lead to significant technological damage to responsible consumers.
Обусловлен этот недостаток следующим. При потере питания в результате коротких замыканий в электрической сети происходит глубокая посадка напряжения. В условиях снижения напряжения реле частоты могут отказывать. В таких режимах срабатывают блоки контроля минимального напряжения. При этом первый блок минимального напряжения действует на отключение выключателя ввода потерявшей питание секции шин. Однако такое отключение происходит с выдержкой времени, так как в соответствии с /Шабад М.А. Релейная защита на электроподстанциях, питающих синхронные электродвигатели. Библиотека электромонтера, вып. 565, Л.: Энергоатомиздат, 1984 г., стр.56/ время срабатывания таймера времени в цепи первого блока минимального напряжения должно выбираться больше времени срабатывания тех защит, в зоне действия которых повреждения могут вызвать снижение напряжения ниже тех значений, при которых срабатывает первый блок минимального напряжения.This disadvantage is due to the following. In the event of a power loss as a result of short circuits in the electrical network, a deep voltage drop occurs. Under conditions of reduced voltage, frequency relays may fail. In such modes, undervoltage control units are triggered. At the same time, the first undervoltage block acts to trip the input switch of the bus section that has lost power. However, such a shutdown occurs with a time delay, since in accordance with / Shabad M.A. Relay protection at power substations supplying synchronous electric motors. Electrician Library, vol. 565, L .: Energoatomizdat, 1984, p. 56 / the response time of the time timer in the circuit of the first undervoltage block should be selected longer than the response time of those protections, in the area of which damage can cause a decrease in voltage below those at which the first undervoltage block.
Задачей изобретения является повышение быстродействия отключения секции шин, потерявшей питание.The objective of the invention is to increase the speed of shutdown of the bus section, which has lost power.
Задача решается тем, что в устройстве, включающем 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 двух блоков контроля минимального напряжения и пускового блока минимальной частоты, выходы блока контроля направления мощности и пускового блока минимальной частоты подключены к входам первого логического блока И, который выдает сигнал на первый таймер, выходы первого блока минимального напряжения и блока контроля направления мощности подключены к входам второго логического блока И, который выдает сигнал на второй таймер, причем логический элемент ИЛИ, подключенный к выходам первого и второго таймеров, подает сигнал на первый исполнительный блок, выход второго блока минимального напряжения подключен в входу третьего таймера, к выходу которого подключен второй исполнительный блок.The problem is solved in that in a device 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, the inputs of the two minimum voltage control units and the minimum frequency start-up block are connected to the above voltage, block outputs control the direction of power and the starting block of the minimum frequency connected to the inputs of the first logical block And, which gives a signal to the first timer, the outputs of the first the second undervoltage block and the power direction control unit are connected to the inputs of the second logical AND block, which gives a signal to the second timer, and the OR logic element connected to the outputs of the first and second timers sends a signal to the first executive block, the output of the second undervoltage block is connected in the input of the third timer, the output of which is connected to the second Executive unit.
На фигуре 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства. На фигуре 2 - схема электрической сети: ИП1 и ИП2 - источники питания; ЗПП - защита от потери питания; АВР - автоматическое включение резерва; Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 - выключатели; A1, A2 - защиты.The figure 1 presents a block diagram of the proposed device. In figure 2 is a diagram of an electrical network: IP1 and IP2 - power sources; ZPP - protection against power loss; ABP - automatic inclusion of a reserve; Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 - switches; A1, A2 - protection.
Устройство содержит: блок контроля направления мощности 1; блок минимальной частоты 2; первый и второй блоки контроля минимального напряжения 3 и 4; логические блоки И 5 и 6; таймеры с выдержками времени t1, t2 и t3 соответственно 7, 8, 9; логический элемент ИЛИ 10; исполнительные блоки 11, 12.The device comprises: a power direction control unit 1; minimum frequency unit 2; the first and second control units of the minimum voltage 3 and 4; logical blocks And 5 and 6; timers with time delays t 1 , t 2 and t 3 respectively 7, 8, 9; logic element OR 10; Executive blocks 11, 12.
Входы блока контроля направления мощности 1 подключены к напряжению секции шин распределительного устройства и току ввода секции шин распределительного устройства, вход блока минимальной частоты 2 подключен к напряжению секции шин распределительного устройства, входы первого и второго блоков контроля минимального напряжения 3 и 4 подключены к напряжению секции шин распределительного устройства.The inputs of the power direction control unit 1 are connected to the voltage of the busbar section of the switchgear and the input current of the busbar section of the switchgear, the input of the minimum frequency unit 2 is connected to the voltage of the busbar section of the switchgear, the inputs of the first and second minimum voltage control units 3 and 4 are connected to the voltage of the busbar section switchgear.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
При потере питания от внешнего источника электроснабжения в результате нарушения электрической связи с источником синхронные двигатели переходят в генераторный режим. При этом 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 5, подключенный к выходам блоков 1 и 2, выдает сигнал на таймер 7. Начинается отсчет времени t1. При прохождении времени t1 исполнительный блок 11 действует на отключение вводного выключателя секции шин и на гашение поля синхронных электродвигателей.In case of loss of power from an external source of power supply as a result of a violation of electrical communication with the source, synchronous motors go into generator mode. In this case, the decrease in frequency and voltage on the bus sections begins and the direction of active power changes, which is controlled by block 1. When the frequency setting is reached, the minimum frequency block 2 is activated. Logic block 5, connected to the outputs of blocks 1 and 2, gives a signal to timer 7. The countdown of time t 1 begins. With the passage of time t 1, the actuating unit 11 acts to turn off the input switch of the bus section and to damp the field of synchronous motors.
При потере питания в результате коротких замыканий в электрической сети происходит глубокая посадка напряжения. В условиях снижения напряжения реле частоты 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 срабатывают блоки контроля минимального напряжения 3 и 4.In the event of a power loss due to short circuits in the electrical network, a deep voltage drop occurs. Under conditions of reduced voltage, frequency relays may fail. So, the frequency relay type IVCh-3 fails at U <0.6U nom , the relay type RF-1 - at U <0.2U nom / A.V. Belyaev. Emergency control in load nodes with synchronous electric motors of high power. - M.: NTF "Energoprogress", 2004, p.16 /. In such modes, undervoltage control units 3 and 4 are triggered.
В случае если короткое замыкание произошло в распределительной электрической сети предприятия, подключенной к секции шин, потерявшей питание (в точке К2 на фигуре 2), направление активной мощности не изменяется по сравнению с нормальным режимом нагрузки и блок контроля направления мощности 1 не работает. Логический блок 6 не выдает сигнал на таймер 8 и исполнительный блок 11 не действует.In the event that a short circuit occurred in the distribution network of the enterprise connected to the busbar section that has lost power (at point K 2 in figure 2), the direction of the active power does not change compared to the normal load mode and the power direction control unit 1 does not work. Logic block 6 does not give a signal to timer 8 and execution unit 11 does not work.
В случае если короткое замыкание произошло в питающей электрической сети (в точке K1 на фигуре 2), изменяется направление активной мощности и срабатывает блок контроля направления мощности 1. При этом логический блок 5 выдает сигнал на таймер 7. Начинается отсчет времени t2. При прохождении времени t2 исполнительный блок 11 действует на отключение вводного выключателя Q2 секции шин и на гашение поля синхронных электродвигателей, потерявших питание (двигатель СД1 на фигуре 2). Выдержка времени t2 выбирается исходя из следующих соображений. При коротком замыкании в питающей сети работает защита поврежденного присоединения, которая отключает выключатель этого присоединения. Однако это может быть опасным для СД. Объясняется это следующим. При коротком замыкании в точке K1 защитой А1 с выдержкой времени Т4 отключается выключатель Q3. За время Т4 двигатель СД1 притормаживается и его ЭДС может измениться по фазе по отношению к фазе напряжения сети на угол, близкий к 180°. При отключении выключателя Q3 ЭДС СД1 и напряжение сети могут оказаться в противофазе. Такой режим может привести к недопустимым токам в обмотке статора СД1 и к выходу СД1 из строя. Время, за которое фаза ЭДС СД1 может измениться на 180°, называют критическим. Обозначим его ТКР. Это время составляет 0,15-0,3 с. Для обеспечения безопасности СД при отключении короткого замыкания в точке K1 уставка времени t2 должна быть не больше критического времени ТКР. Если длительность короткого замыкания больше критической, то необходимо отключать вводной выключатель Q2 с последующим пуском устройства автоматического включения резерва (АВР) и включением секционного выключателя Q5. В случае отказа устройства АВР или выключателя Q5 второй блок минимального напряжения 4 с выдержкой времени t3 таймера 9 через исполнительный блок 12 действует на отключение электродвигателей, потерявших питание (двигателя СД1 на фигуре 2).In the event that a short circuit occurred in the power supply network (at point K 1 in figure 2), the direction of the active power changes and the power direction control unit 1 activates. In this case, logic unit 5 issues a signal to timer 7. The time t 2 starts. With the passage of time t 2, the actuating unit 11 acts to turn off the input switch Q2 of the bus section and to suppress the field of synchronous electric motors that have lost power (motor SD1 in figure 2). The time delay t 2 is selected based on the following considerations. In the event of a short circuit in the mains, the protection of the damaged connection works, which opens the switch of this connection. However, it can be dangerous for diabetes. This is explained as follows. In the event of a short circuit at point K 1, protection A1 with a time delay of T4 trips the Q3 switch. During T4, the SD1 motor brakes and its EMF can change in phase with respect to the phase of the mains voltage by an angle close to 180 °. When the Q3 switch is turned off, the EMF SD1 and the mains voltage may be out of phase. This mode can lead to unacceptable currents in the stator winding SD1 and to the failure of SD1. The time during which the phase of the EMF of SD1 can change by 180 ° is called critical. Denote it by T KR . This time is 0.15-0.3 s. To ensure the safety of LEDs when disconnecting a short circuit at point K 1, the time setting t 2 should be no more than the critical time T KR . If the duration of the short circuit is more than critical, it is necessary to turn off the input switch Q2, followed by the start of the automatic transfer switch (ATS) and the inclusion of the section switch Q5. In the event of a failure of the ABP device or Q5 switch, the second minimum voltage unit 4 with a time delay t 3 of timer 9 through the executive unit 12 acts to turn off the electric motors that have lost power (motor SD1 in figure 2).
В известном устройстве отсутствует логический блок 5 и блок контроля направления мощности 1 не используется для блокирования работы первого блока минимального напряжения 3. При этом для того, чтобы не произошло неселективное срабатывания защиты от потери питания при коротких замыканиях в распределительной сети, время срабатывания второго таймера t2 выбирается на ступень больше тех защит отходящих линий распределительной сети, в зоне действия которых короткие замыкания могут вызвать срабатывание первого блока минимального напряжения. Это приводит к увеличению времени срабатывания зашиты от потери питания, что увеличивает время простоя технологических агрегатов и может привести к значительному технологическому ущербу у ответственных потребителей.In the known device there is no logical unit 5 and the power direction control unit 1 is not used to block the operation of the first minimum voltage unit 3. Moreover, in order to prevent the non-selective operation of the protection against power loss during short circuits in the distribution network, the response time of the second timer t 2 , one step is selected more than those protection of the outgoing lines of the distribution network, in the area of operation of which short circuits can cause the first voltage block to trip. This leads to an increase in the response time of protection against power loss, which increases the downtime of technological units and can lead to significant technological damage to responsible consumers.
В отличие от прототипа, время срабатывания второго таймера t2 в предлагаемом устройстве не требуется выбирать на ступень больше тех защит отходящих линий распределительной сети, в зоне действия которых короткие замыкания могут вызвать срабатывание блока минимального напряжения. Это приводит к снижению времени срабатывания зашиты от потери питания, что снижает время простоя технологических агрегатов.Unlike the prototype, the response time of the second timer t 2 in the proposed device is not required to choose a step more than those protection of the outgoing lines of the distribution network, in the area of which short circuits can cause the undervoltage block to trip. This leads to a decrease in the response time of protection against power loss, which reduces the downtime of technological units.
Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемое устройство повышает быстродействие отключения 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 speed of shutdown 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 автоматики.This invention improves the stability of technological systems and can find wide application in the technology of relay protection and automation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010152628/07A RU2450404C1 (en) | 2010-12-22 | 2010-12-22 | Power loss protection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010152628/07A RU2450404C1 (en) | 2010-12-22 | 2010-12-22 | Power loss protection device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2450404C1 true RU2450404C1 (en) | 2012-05-10 |
Family
ID=46312422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010152628/07A RU2450404C1 (en) | 2010-12-22 | 2010-12-22 | Power loss protection device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2450404C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2496210C1 (en) * | 2012-06-25 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Device for protection against power loss at substations of enterprises with process standby |
| RU2540947C1 (en) * | 2013-10-29 | 2015-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Бурение" | Power loss protection for drawwork electric drive |
| RU2573603C1 (en) * | 2014-11-25 | 2016-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Power loss protection device |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4368499A (en) * | 1981-03-02 | 1983-01-11 | Electronic Specialists, Inc. | Electrical equipment protection apparatus |
| SU1341694A1 (en) * | 1984-11-01 | 1987-09-30 | Государственный Проектный Институт "Электропроект" | Device for protecting against voltage step-down |
| 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 |
-
2010
- 2010-12-22 RU RU2010152628/07A patent/RU2450404C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4368499A (en) * | 1981-03-02 | 1983-01-11 | Electronic Specialists, Inc. | Electrical equipment protection apparatus |
| SU1341694A1 (en) * | 1984-11-01 | 1987-09-30 | Государственный Проектный Институт "Электропроект" | Device for protecting against voltage step-down |
| 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 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2496210C1 (en) * | 2012-06-25 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Device for protection against power loss at substations of enterprises with process standby |
| RU2540947C1 (en) * | 2013-10-29 | 2015-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Бурение" | Power loss protection for drawwork electric drive |
| RU2573603C1 (en) * | 2014-11-25 | 2016-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Power loss protection device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101542339B1 (en) | A dc-power system with system protection capabilities | |
| KR20130117701A (en) | Fault protection system for a power system of dynamically positioned vessel | |
| KR102129177B1 (en) | Ship having cross feeding system of dc distribution with spdt | |
| RU2400905C1 (en) | Power supply loss protection device | |
| CN112514192A (en) | AC/DC converter | |
| RU2450404C1 (en) | Power loss protection device | |
| RU2342755C1 (en) | Device for protection against loss of power supply | |
| RU2460198C1 (en) | Power supply loss protection device | |
| RU2335059C1 (en) | Method of inhibiting automatic reclosure in short-circuit state at main power source busses and close short-circuit in out coming line with faulty circuit breaker | |
| RU2421860C1 (en) | Power loss protection device | |
| RU2573603C1 (en) | Power loss protection device | |
| RU2496210C1 (en) | Device for protection against power loss at substations of enterprises with process standby | |
| RU2459339C1 (en) | Device of protection against loss of power at substations with frequency-controlled electric drives | |
| 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 | |
| RU187715U1 (en) | DEVICE FOR AUTOMATIC START-UP | |
| RU2035110C1 (en) | Device for protection of power supply users of substation with motor load | |
| RU2459332C1 (en) | Device of protection against loss of power at substations with frequency-controlled synchronous motors | |
| RU2636576C1 (en) | Automatic circuit recloser on substations with high voltage electric motors | |
| CN111682512B (en) | Circuit breaker body three-phase inconsistent protection misoperation prevention loop and system | |
| RU2710589C1 (en) | Method of electric power supply to consumers | |
| RU2292105C1 (en) | Method for reducing time delay at automatic load transfer in case of two-phase fault in one of backup line sections | |
| CN112771745B (en) | DC power distribution system | |
| CN109861170B (en) | Nuclear power station combined voltage overcurrent protection device and generator protection system | |
| RU2414038C1 (en) | Hold time shortening method of activation of switch of automatic load transfer (alt) at two-phase short circuit in one of sections of backup line | |
| SU936153A1 (en) | Device for limiting short circuiting current |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121223 |