УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЗЕРВА
AUTOMATIC TRANSFER SWITCH

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.
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.
Однако известное устройство предназначено для организации электропитания устройств низковольтных потребителей электроэнергии от однофазных источников переменного тока.
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.
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.
Целью изобретения является расширение области практического применения устройства, уменьшение количества аппаратов с механической коммутацией, повышение быстродействия ввода резерва, улучшение энергетических показателей.
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.
Работу устройства поясняет схема на фиг.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.
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.
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.
Для обеспечения питания блока автоматического управления служат DC-DC конверторы 220/±12 В, подключенные соответственно к шинам контролируемых секций.
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.
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.