Устройство для выявления асинхронного режима синхронного генератора при потере возбуждения

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА СИНХРОННО ГО ГЕНЕРАТОРА ПРИ ПОТЕРЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ, содержащее блок измерения тока возбуждения , блок определения величины скольжения, блок формирования уставки срабатывания и блок сравнения измеренного тока возбуждения с уставкой срабатывания-, отличающееся тем, что, с целью повьпиения надежности работы устройства и расширения области его использования , в него дополнительно введены блоки измерения тока статора и актив-, ной мощности синхронного генератора, причем выходы этих блоков соединены с двумя входами блока формирования уставки срабатывания, третий вход которого соединен с выходом блока определения величины скольжения, выход блока формирования уставки срабатывания соединен с входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока измерения тока возбуждения, выход блока сравнения является выходом устройства, блок формирования уставки срабатывания содержит два блока сравнения, шесть электронных ключей, три блока умножения и сумматор, причем входы блоков сравнения соединены с выходом блока определения величины скольжения , выход первого блока сравнения соединен с входами с первого по четвертый электронных ключей, выход второго блока сравнения соединен с входами с третьего по шестой электронных ключей, кроме того, «а входы электронных ключей подключены источники постоянных сигналов, пропорциональных величинам, определяемым электромагнитными параметрами генератора , выходы первого, третьего и пятого электронньсх ключей соединены с входами первого блока умножения, а выходы второго, четвертого и шестасл го электронных ключей соединены с входами второго блока умножения, еще один вход первого блока умножения соединен с выходом блока измерения тока статора генератора, а вход второго блока зт ножения соединен с выходом блока измерения активной мощности генератора, выход первого ел блока умножения соединен с входом 35 сумматора, а выход второго блока умножения соединен с входом третье:о го блока умножения, второй вход которого соединен с выходом блока измерения тока статора генератора, выход третьего блока умножения соединен с вторым входом сумматора, выход которого является выходом блока формирования уставки срабатывания . 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что, с цельк упрощения устройства и повьппения надежности его работы, блок опре

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (1)) 4(g)) Н 02 J 3/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ (21) 3619994/24-07 (22) 14.07. 83 (46) 15.05.85. Бюл. )(- 18 (72) Н.Н. Ефименко (71) Сибирский научно-исследовательский институт энергетики (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР . В 858166, кл. Н 02 J 3/24, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N- 796987., кл. Н 02 J 3/24, .1979. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ

АСИНХРОННОГО РЕЖИМА СИНХРОННОГО

ГЕНЕРАТОРА ПРИ ПОТЕРЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ, содержащее блок измерения тока возбуждения, блок определения величины скольжения, блок формирования уставки срабатывания и блок сравнения измеренного тока возбуждения с уставкой срабатывания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства и расширения области его использования, в него дополнительно введены блоки измерения тока статора и активной мощности синхронного генератора, причем выходы этих блоков соединены с двумя входами блока формирования уставки срабатывания, третий вход которого соединен с выходом блока определения величины скольжения, выход блока формирования уставки сраб(тывания соединен с входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока измерения тока возбуждения, выход блока сравнения является выходом устройства, блок формирования уставки срабатывания содержит два блока сравнения, шесть электронных ключей, три блока умножения и сумматор, причем входы блоков сравнения соединены с выходом блока определения величины скольжения, выход первого блока сравнения соединен с входами с первого по четвертый электронньм ключей, выход второго блока сравнения соединен с входами с третьего по шестой электронных ключей, кроме того, на входы электронных ключей подключены источники постоянных сигналов, пропорциональных величинам, определяемым электромагнитными параметрами. генератора, выходы первого, третьего и пятого электронных ключей соединены . с входами первого блока умножения, а выходы второго, четвертого и шесто-го электронных ключей соединены свходами второго блока умножения, еще один вход первого блока умножения соединен с выходом блока измерения тока статора генератора, а вход второго блока умножения соединен с выходом блока измерения активной мощности генератора, выход первого блока умножения соединен с входом сумматора, а выход второго блока умножения соединен с входом третье"

ro блока умножения, второй вход которого соединен с выходом блока измерения тока статора генератора, выход третьего блока умножения соединен с вторым входом сумматора, выход которого является выходом блока формирования уставки срабатывания.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельк упрощения устройства и повьппения надежности его работы, блок опре11 деления величины скольжения содержит квадратор, два блока умножения, сумматор и четыре электронных ключа, причем вход квадратора соединен с выходом блока измерения тока статора генератора, а выход квадратора соединен с входом первого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом блока изt мерения активной мощности .генератора, Выход первого блока умножения соединен с входом сумматора, два других входа которого соединены с выходами первого и третьего электронных ключей, выходы второго и четвертого электронных ключей

56191 соединены с входами второго блока умножения, входы всех электронных ключей блока определения величины скольжения подключены к выходу первого блока сравнения блока формирования уставки срабатывания, на вторые входы электронных ключей подключены источники постоянных сигналов, пропорциональных величинам, определяемым мнимой составляющей частотной характеристики генератора, выход второго блока умножения соединен с входами первого и второго блоков сравнения блока формирования уставкн срабатывания. где Š—

Х

ЗДС генератора, ток статора генератора, синхронное индуктивное сопротивление генератора.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического выявления асинхронного режима синхронного генератора.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства для выявления. асинхронного режима- синхронного генератора при потере возбуждения и расширение области его использования past синх— ронных генераторов, работающих на сборные шины генераторного напряжения электростанции.

Используя известные аналитические выражения для режимных параметров, полученных из уравнений Горе8а-Парка при законе движения S =

= сопз, получено условие срабатывания выявителя асинхронного режима синхронного генератора при потере возбуждения по внутреннему углу генератора, записываемое в общеизвестном виде как условие д"„> 1$0 в (1) где (» — внутренний угол генератора в виде соотношения режимных и электромагнитных параметров генератора

Е

° j (2)

Таким образом, признаком асинхронноro режима, соответствующим неравенству (1), является снижение входного сопротивления генератора

5 E>/I.„ äî и ниже его синхронного индуктивного сопротивления (неравенство 2).

Аналогичное условие срабатывания для выявителя асинхронного режима по току возбуждения, записываемого в общеизвестном виде как

О, . (3) где i — ток возбуждения генератора, выглядит следующим образом

15 Хг Мцt (I X„(5) — Х(, (Q) х РХ (ь- x,) - х, I x«(>S) где Х -" взаимоиндуктивное сопро20 тивление генератора, Х (j S) — частотная характеристика генератора, Х вЂ” индуктивное сопротивле6 ние рассеяния статора

25 генератора, X@(jS) — частотная характеристика, соответствующая операторному сопротивлению рассеяния обмотки

30 возбуждения генератора, S — скольжение генератора.

Условие (1) и соответствующее

:ему условие (2) являются абсолютно правильными, так как собственно усу ловие (1) и вытекает из самого опз 11561 ределения асинхронного режима синхронного генератора.

Различие условий (2) и (4) определяет возможность ложного срабатывания и нечувствительности у выявителей по току возбуждения, реализующих условие (3).

Корректируя уставку срабатывания выявителя по току возбуждения (ig =- О) таким образом, чтобы 10 условие срабатывания выявителя по току возбуждения было идентичным условию срабатывания по внутреннему углу генератора, получим уставку срабатывания по току возбужце- {5 ния в виде ч{-т I,ã H (s) >

- SYCT4

Г

Kal. (10) Р„ аз

Р— — — при Б Б

20

25 rpe Рг — aKTHBHBH МОщнОсть reHepa тора.

В свою очередь, для того, чтобы упростить техническую реализацию предложенного способа целесообразно

30 предварительно рассчитать зависимость H(S) (см. выражение 6), являющуюся составляющей уставки срабатывания (5), которая также, как и saвисимость Л х„()$), может быть аппроксимирована в зоне реальных значений скольжения двумя прямыми отрез,ками. В этом случае можно записать .Кав + К SÔ при SL Бул,2

40 Н(з) = (11)

Ка КУБ при Б ) Бч т .

Тогда, с учетом выражений (10) и (11). уставка срабатывания (5) запи45 сывается в виде

Pr

+ Kz (12) г г

@а где K{=K К,=К; при $ $ уст{, K, Ê1, K Ê,"; при Бэст ь S

50 ю

К1 К1 У К2-К2 У, при $ ) S уста

1 (13) В свою очередь, коэффициенты К, Г g yg щ

Ф.

К, К,, К, К,, К1 определяются по аппроксимирующим коэффициентам

Ка > Каа1 Каз1 Ка4 > Kg@> Кобь Кот

К и могут быть рассчитаны заранее . для каждого типа синхронных генераторов по соотношениям где (6)

tx (а( г ( у .{„1,{. (,,Б)- Д „(IX,(jg)-Х 1

Таким образом. для реализации предлагаемого способа, как это сле— дует из выражения (5), нет необходимости измерять напряжения шин высокого напряжения и знать значение внешнего индуктивного сопро тивления.

Для определения величины скольжения, которое требуется при формировании уставки в предлагаемом способе, используется зависимость

P0{. = f(S), которая в асинхронном режиме синхронного генератора при потере возбуждения может быть записана в виде

Pс1 Тг JìX (j S)э, где Рс, — активная асинхронная мощность генератора, откуда можно получить мнимую состав ляющую частотной характеристики в виде

Л„Х„(.Б) = — фР (8)

Из соотношения (8) уже можно получить величину скольжения. Для этого необходимо построить предварительно зависимость 3 Х„(jS) и аппроксимировать ее, учитывая при этом область реального существования асинхронного режима для синхронного генератора (в пределах

S = 0,3-1,5X). Достаточно точно аппроксимировать Э X„(jS) в вышеуказанных пределах измерения скольжения можно с помощью двух отрезков прямых, как это показано на

91 4 фиг. 1 . Для Дахр (j $) мОжнО записать

К1И + 02 $ ° при $ K Б уст м хг(3 $) = (9)

К(ц +Кр4 S > при S ) S уст где К = tgg,, К„+= е8

Все аппроксимирующие коэффициенты определяются заранее для каждого типа синхронных генераторов. Тогда из соотношения (9) с учетом соотношения (8) следует

1156191

K l „. 1(g Кьл 1(мь и аS ) К )

+I 2. 01 2.

1(л ("ьа з, y" ь (14)

<45 К 1 х 3

Фф О4. (ь

ыф. ФФ

Таким образом, устройство, реализующее вышеописанные соотношения, позволяет обеспечить селективное выявление асинхронного режима синхронного генератора при потере возбуждения, используя при этом режимные и электромагнитные параметры защищаемого генератора. Кроме .того, устройство применимо для любой схемы электрических соединений станции.

На фиг. 1 приведен пример аппроксимации зависимости двумя прямыми отрезками; на фиг. 2 — структурная схема предлагаемого устройства.

Структурная схема устройства содержит следующие укрупненные блоки: блок 1 измерения тока возбуждения, блок 2 измерения тока статора; блок

3 измерения активной мощности.

Блоки 4-11 входят s блок определения величины скольжения, блоки 12-23 входят в блок формирования уставки срабатывания. Кроме того, устройстЭо во содержит также блок 24 сравнения.

Блоки 25 определения величины скольжения и 26 формирования уставки срабатывания, в свою очередь, содержат квадратор 4, блоки 5, 7, 33

20, 21, 22 умножения, сумматоры

6 и 23, электронные ключи 8-11 и

14-19, блоки 12 и,13 сравнения.

Все основные блоки могут быть реализованы,на основе микросхем.

Устройство работает следующим образом.

С датчика 2 тока статора генератора подается, сигнал на вход квадратора 4, с выхода которого сигнал, пропорциональный I, кодается на вход блока 5 на второй вход коТорого подается сигнал с блока 3 измерения активной мощности генератора.. С выхода блока 5 сигнал, пропорциональный величине

Фд

Рр /Ii подается на вход блока 6, на два других входа которого пода,ются сигналы, пропорциональные

К,11 с электронного ключа 8 и Каз

- с электронного ключа 10. Ключ 8 открыт в исходном состоянии, а ключ 10 закрыт. С выхода блока 6 сигнал, .пропорциональный величине

Р, /I — Ко (если открыт ключ 8) или Р; /.Эр Едз (при открытом ключе 10), подается на вход блока 7 .

На два других входа блока 7 подаются сигналы с электронного ключа 9, пропорциональный Кдд, и с электронного ключа 11 — Ко . Ключ

9 в исходном состоянии открыт, а ключ 11. — закрыт. С выхода блока 7 сигнал, пропорциональный величине скольжения генератора, подается на входы блоков 12 и 13, на вторые входы которых подаются сигналы, пропорциональные S„ „ (блок 12) и, 3 „ (блок 13). В зависимости от соотношений величины скольжения

S генератора и уставок $„Т и S> с блоков 12 и 13 выдаются сигналы на закрытие (открытых в исходном состоянии) или открытие (закрытых в исходном состоянии) электронных ключей 8-11, выбирая пару коэффициентов К„„, К„ или К,„ ., К„„,, а также электронных ключей 14-!9, выбирая пару коэффициентов К, и К, согласно соотношениям (14). Электрон. ные ключи 14 и 15 в исходном состоянии открыты, а 16-19 — закрыты.

С электронных ключей 14. 16 и 18 сигнал, пропорциональный К, подается на вход блока 20, а с ключей

15, 17 и 19 сигнал, пропорциональный К, подается на вход блока 21..

На второй вход блока 20 подается сигнал с блока 2 измерения тока статора, а на второй вход блока 21 сигнал с блока 3 измерения активной мощности. С блока 21 сигнал, пропорциональный К Рр, подается на вход блока 22, на второй вход которого подается сигнал с блока 2 измерения тока статора. С выхода блока 22 сигнал, пропорциональный

К Р 3,,подается на вход блока г

23, на второй вход которого подается сигнал, пропорциональный K„I с выхода блока 20. В блоке 23 hopмируется уставка срабатывания, согласно соотношению (12), которая подается на вход блока 24, на второй вход которого подается сигнал с блока 1 измерения тока возбуждения генератора. В блоке 24 эти сигналы сравниваются и, в случае снижения сигнала с блока 1 измерения

-тока возбуждения, до или ниже сигнала с блока 23, выдается сигнал на

1156191 исполнительную схему защиты синхронного генератора от асинхроннОго режима при потере возбуждения.

Использование устройства выявления асинхронного режима синхронного генератора позволяет повысить надежность выявления асинхронного . режима синхронного генератора, что повышает надежность работы всей энергосистемы в целом, так как асинхронный режим синхронного генератора представляет опасность как с точки зрения повреждения самого генератора и зависимого от его режима работы электрооборудования, так и и с точки зрения опасности нарушения устойчивости по предельно загруженным связям ввиду больших колебаний мощности. Повышение надежности и устойчивости энергосистемы

10 повышает надежность снабжения электропотребителей.

1156191

Составитель К. Фотина

Редактор М. Бандура Техред А.Кикемезей Корректор О. Тигор

Заказ 3190/52 Тираж бйб Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб,, д . 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4