SU1576987A1 - Guaranteed power supply system - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к энергетике, а именно к системам гарантированного питани , и может быть применено в энергосистемах, используемых дл  электроснабжени  ответственных электроприемников, не допускающих перерыва в питании. Цель - повышение качества напр жени  на шинах гарантированного питани  в динамических режимах работы. Обратима  электрическа  машина в системе гарантированного электропитани , снабженна  маховиком, который через муфту св зан с приводным двигателем, имеет две статорные обмотки, гальванически между собой не св занные. Перва  обмотка через выключатель подключена к сети, втора  - через другой выключатель - к шинам гарантированного питани  (ШГП). Обмотка возбуждени  снабжена также регул тором возбуждени , подключенным к второй статорной обмотке, что обеспечивает поддержание напр жени  на ШГП в заданных пределах. При к.з. в сети, или перегрузках первой статорной обмотки, или отклонении частоты на второй статорной обмотке, или исчезновении напр жени  на вводе срабатывают соответствующие реле, которые отключают выключатель первой статорной обмотки от сети и выключатель ввода, запускают приводной двигатель и перевод т систему гарантированного питани  в режим автономного электроснабжени  от двигател  внутреннего сгорани  - приводного двигател . Отсутствие гальванической св зи между сетью и ШГП обеспечивает повышение качества напр жени  на ШГП при переводе в автономный режим питани , а также при возмущени х в сети. 1 ил.The invention relates to power engineering, in particular, to systems of guaranteed power supply, and can be applied in power systems used for power supply to responsible electrical receivers that do not allow interruption in power supply. The goal is to improve the quality of the voltage on the tires with guaranteed power in dynamic modes of operation. A reversible electric machine in the system of guaranteed power supply, equipped with a flywheel, which through a coupling is connected with a driving motor, has two stator windings, which are not galvanically interconnected between themselves. The first winding through the switch is connected to the mains, the second through the other switch to the buses of the guaranteed power supply (SHGP). The excitation winding is also provided with an excitation regulator connected to the second stator winding, which ensures that the voltage at the SHGP is maintained within specified limits. When k.z. in the network, or overloads of the first stator winding, or frequency deviation on the second stator winding, or disappearance of the input voltage, the corresponding relays are triggered, which disconnect the first stator winding switch from the network and the input switch, start the drive motor and transfer the guaranteed power system to autonomous power supply from the internal combustion engine - drive engine. The absence of galvanic communication between the network and the SHGP provides an increase in the quality of the voltage on the SHGP when switching to an autonomous power supply, as well as during disturbances in the network. 1 il.

Description

Изобретение относитс  к энергетике , а именно к систем гарантированного питани , и может быть применено в энергосистемах, используемых дл  электроснабжени  ответственных электроприемников, не допускающих перерыва в питании.The invention relates to power engineering, in particular to uninterruptible power supply systems, and can be applied in power systems used for power supply to responsible electrical receivers that do not allow interruptions in power supply.

Цель изобретени  - повышение качества напр жени  на шинах гарантированного питани  в динамических режимах работы.The purpose of the invention is to improve the quality of the voltage on the tires of a guaranteed power supply in dynamic operating modes.

На чертеже приведена схема устройства .The drawing shows a diagram of the device.

Система электропитани  включает сетевой ввод 1 (ввод основного источника ), выключатель 2 сетевого ввода, шины 3 сетевого ввода, первый выклю- чатель 4 обратимой электрической машины , обратимую электрическую машину 5 инерционный маховик 6, разобщительную муфту 7 приводной двигатель 8 внутреннего сгорани , регул тор 9 возбуждени  обратимой электрической машины, первую статорную обметку 10 обратимой электрической машины , вторую статорную обмотку 11 обратимой электрической машины, обмотку 12 возбуждени  обратимой электрической машины, второй выключатель 13 обратимой электрической машины, шины 14 гарантированного питани  (ШГП), первое реле 15 тока, реле 16 частоты, электромагнит 17 отключени  выключател  сетевого ввода, электромагнит 18 отключени  первого выключател  обратимой электрической машины, тиристор 19, блок 20 вы влени  режимов работы обратимой электрической машины, реле 21 пуска приводного двигател  внутреннего сгорани , трансформатор 22 тока сетевого ввода, второе реле 23 тока, первый трансформатор 24 тока, включенный в первую статорную обмотку обратимой электрической машины, второй трансформатор 25 тока, включенный в первую статорную обмотку обратимой электрической машины, третий трансформатор 26 точа , включенный во вторую статорную обмотку.The power supply system includes mains input 1 (main source input), network input switch 2, network input bus 3, first switch 4 of a reversible electric machine, reversible electric machine 5 inertial flywheel 6, disconnecting coupling 7, internal combustion engine 8, regulator 9 of driving a reversible electric machine, first stator cover 10 of a reversible electric machine, second stator winding 11 of a reversible electric machine, winding 12 of driving a reversible electric machine, sec oh switch 13 reversible electric machine, bus 14 guaranteed power supply (SHGP), first current relay 15, frequency relay 16, power switch off switch electromagnet 17, switch off the first switch of a reversible electrical machine switch electromagnet 18, thyristor 19, reversible operation detection unit 20 electric machine, start-up relay 21 of the internal combustion drive motor, network input current transformer 22, second current relay 23, first current transformer 24 included in the first stator of the reversible electric The machines, the second current transformer 25 included in the first stator winding of the reversible electric machine, the third sharpening transformer 26 included in the second stator winding.

Сетевой ввод 1 с помощью выключател  2 сетевого ввода подключен к шинам 3 сетевого ввода, параллельно сетевому вводу к его шинам 3 через первый выключатель 4 обратимой электрической машины 5 включена ее перва  статорна  обмотка 10, втора  статор- на  обмотка 11 обратимой электрической машины через ее второй выключатель 13 подключена к ШГП 14. Приводной двигатель 8 через разобщительную муфту 7 св зан с обратимой электрической машиной 5, привод щей во вращение инерционный маховик 6. Обмотка 12 возбуждени  обратимой электрической машины подключена к регул тору 9 возбуждени , токовые цепи которого подключены к трансформатору 26 тока второй статорной обмотки 11 обратимо электрической машины, включенномуNetwork input 1 using the network input switch 2 is connected to the network input buses 3, parallel to the network input to its buses 3 through the first switch 4 of the reversible electric machine 5 its first stator winding 10 is turned on, the second stator winding 11 of the reversible electric machine through its second the switch 13 is connected to the SHGP 14. The drive motor 8 is connected via a disconnecting coupling 7 with a reversible electric machine 5, which drives an inertial flywheel 6. The excitation winding 12 of a reversible electric machine and a controller torus 9 excitation current circuits which are connected to the current transformer 26 of the second stator winding 11 is reversible electric machine included

5five

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

между ее выводами и вторым выключателем обратимой электрической машины, а цепи напр жени  регул тора 9 возбуждени  подключены к выходным зажимам второй статорной обмотки и к ее нейтральной точке. Токовые цепи блока 20 вы влени  режимов работы обратимой электрической машины подключены к первому трансформатору 24 тока первой статорной обмотки ТО, включенному между ее выводами и первым выключателем обратимой электрической машины, цепи напр жени  блока 20 подключены к выходному зажиму той фазы первой статорной обмотки, в которой установлен первый трансформатор 24 тока, и к нейтральной точке первой статорной обмотки. Выход блока 20 подключен к управл ющему электроду тиристора 19, анод которого подключен к плюсовой шине источника оперативного тока, а катод - к объединенным концам обмоток отключающих электромагнитов, к обмотке реле 21 пуска приводного двигател  и к замыкающим контактам первого 15 и второго 23 реле тока и реле 16 частоты, а другие концы обмоток отключающих электромагнитов 17 и 18 подключены к минусовой шине источника оперативного тока. Обмотка реле 1б частоты подключена параллельно цеп м напр жени  регул тора 9 возбуждени , обмотка первого реле 15 тока подключена к трансформатору 22 тока сетевого ввода, включенному между шинами сетевого ввода и выключателем сетевого ввода, а обмотка второго реле 23 тока подключена к второму трансформатору 25 тока первой статорной обмотки обратимой электрической машины, включенному между первым выключателем обратимой электрической машины и выводами ее первой статорной обмотки.between its terminals and the second switch of the reversible electric machine, and the voltage circuit of the excitation regulator 9 is connected to the output terminals of the second stator winding and to its neutral point. The current circuits of the detection unit 20 for detecting the operating modes of a reversible electric machine are connected to the first current transformer 24 of the first stator winding TO connected between its terminals and the first switch of the reversible electric machine, the voltage circuit of the block 20 is connected to the output terminal of the phase of the first stator winding in which the first current transformer 24 is installed, and to the neutral point of the first stator winding. The output of block 20 is connected to the control electrode of the thyristor 19, the anode of which is connected to the positive bus of the operating current source, and the cathode to the combined ends of the windings of the opening electromagnets, to the winding of the drive motor starting relay 21 and to the closing contacts of the first 15 and second 23 current relays and relay 16 frequency, and the other ends of the windings of the disconnecting electromagnets 17 and 18 are connected to the negative bus source of the operating current. The winding of the frequency relay 1b is connected in parallel with the voltage circuits of the excitation controller 9, the winding of the first current relay 15 is connected to the network input current transformer 22 connected between the network input buses and the network input switch, and the winding of the second current relay 23 is connected to the second current transformer 25 the first stator winding of the reversible electric machine connected between the first switch of the reversible electric machine and the terminals of its first stator winding.

Система гарантированного эоектро- питани  работает следующим образом.The system of guaranteed electric power works as follows.

При наличии напр жени  на сетевом вводе электрическа  энерги  от основного источника поступает через выключатель сетевого ввода на шины сетевого ввода. Перва  статорна  обмотка обратимой электрической машины получает энергию от внешней сети и, работа  в режиме двигател , приводит во вращение ротор обратимой электрической машины и маховик 6. Муфта 7 разобщена и приводной двигатель 8 находитс  в готовности к пуску. Втора  статорна  обмотка обратимойWhen there is a voltage on the network input, electrical energy from the main source is supplied through the network input switch to the network input buses. The first stator winding of the reversible electric machine receives energy from the external network and, operating in engine mode, drives the rotor of the reversible electric machine and the flywheel 6. The clutch 7 is disconnected and the drive motor 8 is ready to start. Second stator winding reversible

элекрической машины работает в генераторном режиме и обеспечивает электроснабжение электроприемников, подключенных к шинам гарантированного электропитани . Поддержание напр жени  на шинах гарантированного питани  в заданных пределах осуществл етс  регул тором 9 возбуждени , в качестве которого может быть применен трансформатор фазового компаундировани  с корректором напр жени . Защита шин сетевого ввода от коротких замыканий и перегрузок осуществл етс  первым реле 15 тока, срабатывание которого обеспечит отключение выключател  2 сетевого ввода и первого выключател  k обратимой электрической машины, а также включение через релеThe electric machine operates in generator mode and provides power to the power consumers connected to the tires of the guaranteed power supply. Maintaining the voltage on the tires of guaranteed power supply within the specified limits is carried out by the excitation controller 9, as which the phase compounding transformer with a voltage corrector can be used. Protection of the mains input busbars from short circuits and overloads is carried out by the first current relay 15, the operation of which will ensure the opening of the switch 2 of the network input and the first switch k of a reversible electric machine, as well as switching on through the relay

10ten

1515

когда напр жение сетевого ввода имеет значение, равное максимально допустимому по услови м качества напр жени , напр жение на шинах гарантированного питани  равно номинальному и нагрузка этих шин равна номинальной и носит активно-индуктивный характер. Защита также нужна и в другом крайнем случае, когда значение напр жени  сетевого ввода равно минимально допустимому по услови м качества напр жени , а напр жение на шинах гарантированного питани  равно номинальному и нагрузка этих шин носит активно-емкостной характер. В обоих случа х может возникнуть перегрузка первой статорной обмотки реактивным током и дл  защиты этойwhen the voltage of the network input is equal to the maximum permissible voltage quality conditions, the voltage on the tires of the guaranteed power supply is equal to the rated voltage and the load of these buses is equal to the rated voltage and is active-inductive in nature. Protection is also needed in the other extreme case, when the voltage value of the network input is equal to the minimum acceptable voltage under conditions of quality, and the voltage on the tires of guaranteed power supply is equal to nominal and the load of these buses is of an active-capacitive nature. In both cases, overloading of the first stator winding with reactive current may occur and to protect this

21 пуска приводного двигател  8, обес-20 обмотки необходимо отключить сетевой21 start-up of the drive engine 8, winding-20, it is necessary to disconnect the power

00

5five

когда напр жение сетевого ввода имеет значение, равное максимально допустимому по услови м качества напр жени , напр жение на шинах гарантированного питани  равно номинальному и нагрузка этих шин равна номинальной и носит активно-индуктивный характер. Защита также нужна и в другом крайнем случае, когда значение напр жени  сетевого ввода равно минимально допустимому по услови м качества напр жени , а напр жение на шинах гарантированного питани  равно номинальному и нагрузка этих шин носит активно-емкостной характер. В обоих случа х может возникнуть перегрузка первой статорной обмотки реактивным током и дл  защиты этойwhen the voltage of the network input is equal to the maximum permissible voltage quality conditions, the voltage on the tires of the guaranteed power supply is equal to the rated voltage and the load of these buses is equal to the rated voltage and is active-inductive in nature. Protection is also needed in the other extreme case, when the voltage value of the network input is equal to the minimum acceptable voltage under conditions of quality, and the voltage on the tires of guaranteed power supply is equal to nominal and the load of these buses is of an active-capacitive nature. In both cases, overloading of the first stator winding with reactive current may occur and to protect this

печивающего переход системы в режим автономного электроснабжени  с приводом от двигател  внутреннего сгорани . Реле 16 частоты обеспечивает перевод системы в режим автономного электроснабжени  при снижении частот напр жени  на шинах гарантированного электропитани  до значени , определ емого соответствующей уставкой-. Срабатывание реле частоты происходит в случае, когда частота напр жени  питающей сети упала ниже допустимого значени , либо при переходе в режим автономного электроснабжени  при исчезновении напр жени  на вводе сети в случае отказа блока 20 вы влени  режимов работы, который должен фиксировать перевод первой статорной обмотки в генераторный режим с приводом от маховика и обеспечивать через тиристор 19 запуск приводного двигател , отключение выключател  2 сетевого ввода и первого выключател  k обратимой электрической машины.baking the transition of the system to the autonomous power supply mode driven by the internal combustion engine. Frequency relay 16 ensures that the system is switched to autonomous power supply mode at a decrease in the frequency of the voltage on the tires of the guaranteed power supply to the value determined by the corresponding setting -. The frequency relay trips when the supply voltage frequency falls below the allowable value, or when switching to autonomous power supply mode when the supply voltage disappears at the network input in case of failure of the operating detection unit 20, which should fix the transfer of the first stator winding to a generator mode driven by a flywheel and to ensure, through the thyristor 19, the start of the drive motor, the disconnection of the switch 2 of the network input and the first switch k of the reversible electrical machine.

На врем  перехода в режим автономной работы вращение ротора обратимой электрической машины осуществл етс  от маховика, расходующего запасенную в нем энергию. Защита шин гарантированного питани  осуществл етс  вторым выключателем 13 обратимой электрической машины. Второе реле 23 тока обеспечивает защиту первой статорной обмотки обратимой электрической машины от перегрузок при больших отклонени х питающего напр жени  сети. Необходимость в такой защите может вохникнуть, например,, в случае,At the time of transition to the autonomous operation mode, the rotation of the rotor of the reversible electric machine is carried out from the flywheel, which consumes the energy stored in it. Protection of tires of guaranteed power supply is carried out by a second switch 13 of a reversible electric machine. The second current relay 23 protects the first stator winding of the reversible electrical machine against overloads with large deviations of the supply voltage. The need for such protection may, for example, in the case

5five

00

5five

00

5five

00

5five

ввод.input

Предлагаемое изобретение позвол ет в отличие от известного обеспечить требуемое качество напр жени  на шинах гарантированного питани  в динамических режимах работы обратимой электрической машины при колебани х и- отклонени х напр жени  сетевого ввода, а также при различных аномальных  влени х в цеп х сетевого ввода за счет отсутстви  гальванической св зи между сетью и ШГП.The present invention allows, in contrast to the known, to provide the required quality of voltage on the tires of guaranteed power supply in dynamic modes of operation of a reversible electric machine with fluctuations and deviations of the voltage of the network input, as well as with various anomalous phenomena in the networks of the network input due to the absence of galvanic communication between the network and the SHGP.

Claims (1)

Формула изобретени  Система гарантированного электропитани , содержаща  обратимую электрическую машину, котора  через первый выключатель машины и выключатель сетевого ввода подключена к сетевому вводу, с регул тором возбуждени  и инерционным маховиком, механически св занным с помощью разобщительной муфты с приводным двигателем внутреннего сгорани , реле пуска приводного двигател , реле частоты, первое реле тока, подключенное к трансформатору тока сетевого ввода, отключающие электромагниты первого выключател  машины и выключател  сетевого ввода, подключенные к замыкающим контактам реле частоты, тиристор, анод кото- рого подключен к плюсовой шине источника оперативного питани , катод - к замыкающим контактам первого реле тока, отличающа с  тем, что, с целью повышени  качества напр жени  на шинах гарантированного питани  в динамических режимах работы , в обратимую электрическую машину.Claims An assured power system comprising a reversible electric machine that is connected to a mains input through the first switch of the machine and the switch of the mains supply, with an excitation controller and an inertial flywheel mechanically connected by means of an uncoupling clutch with a drive motor for internal combustion, a starting relay for the drive engine , the frequency relay, the first current relay connected to the current transformer of the network input, disconnecting electromagnets of the first switch of the machine and the switch l network input, connected to the closure contacts of the frequency relay, the thyristor, the anode of which is connected to the positive bus of the operating power source, the cathode to the closing contacts of the first current relay, which in order to improve the quality of the voltage on the buses of the guaranteed power supply in dynamic modes of operation, in a reversible electric machine. введена втора  статорна  обмотка, не св занна  с первой гальванически, подключенна  к шинам гарантированного питани  через второй выключатель обратимой электрической машины, введены три трансформатора тока, первый и второй из которых включены в две фазы первой статорной обмотки, до первого выключател  машины, третий - в одну из фаз второй статорной обмотки до второго выключател  машины , второе реле тока, катушка которого подключена к второму трансформатору тока, блок вы влени  режимов, входы которого подключены к первому трансформатору тока и к зажимам этой же фазы первой статорной обмотки, аA second stator winding, not connected to the first galvanically connected to the guaranteed power buses via a second switch of a reversible electric machine, is introduced; three current transformers are introduced, the first and second of which are included in the two phases of the first stator winding, up to one of the phases of the second stator winding to the second switch of the machine, the second current relay, the coil of which is connected to the second current transformer, the mode detection unit, the inputs of which are connected to the first transformer yell current and to the terminals of the same phase of the first stator, and выход - к управл ющему электроду тиристора , регул тор возбуждени  подключен к второй статорной обмотке, его токовые цепи - к третьему трансформатору тока, цепи напр жени  - к фазе второй статорной обмотки параллельно реле частоты, замыкающие контакты первого и второго токовых реле,the output is connected to the control electrode of the thyristor, the excitation controller is connected to the second stator winding, its current circuits to the third current transformer, the voltage circuit to the phase of the second stator winding parallel to the frequency relay closing contacts of the first and second current relays, Q реле частоты, катод тиристора объединены и подключены к одному из выводов катушки реле пуска приводного двигател , второй вывод которой подключен к минусовой шине источникаQ frequency relay, thyristor cathode are combined and connected to one of the coil terminals of the drive motor start relay, the second output of which is connected to the minus bus of the source оперативного питани , а трансформатор тока сетевого ввода включен между выключателем сетевого ввода и первым выключателем машины.power supply, and the mains current transformer is connected between the mains switch and the first machine switch.