Устройство защиты генератора от потери возбуждения

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к релейной защите и противоаварийной автоматике. Цель изобретения - повышение селективности и быстродействия путем исключения ложных срабатываний при малых активных нагрузках и времени срабатывания в функции активной нагрузки синхронной машины. Устройство содержит преобразователи тока 1 и напряжения 2 статора генератора, дистанционный измерительный орган 3, дополнительный выход которого подключен к R - входам первого 4, второго 5 и третьего 6 триггеров, первого 7 и второго 8 двоичных счетчиков, первый 9, второй 10 и третий 11 логические элементы И, генератор стабильной частоты 12, подключенный к логическому элементу НЕ 13, дешифратор 14 с датчиком мощности 15, дифференциальный усилитель 16 с подключенным к нему блоком уставок 17, аналогоцифровой преобразователь 18, на выходе которого подключен компаратор двоичных чисел 19, и исполнительный блок 20. Датчик мощности, получая информацию о токе и напряжении статора генератора, совместно с блоком задания уставки и дифференциальным усилителем формирует сигнал, обратно пропорциональный активной мощности генератора. Аналоговый сигнал, преобразованный в двоичный код аналогоцифровым преобразователем, сравнивается на компараторе двоичных чисел с кодом, формируемым на выходе двоичного счетчика, который пропорционален времени нахождения конца вектора сопротивления в области характеристик срабатывания. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 Н Н 7 06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫтИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4306302/24-07 (22) 2 3. 06. 87 (46) 15. 04. 89, Бюп, У, 4 (71) Ленингр адский политехническ;Ф институт им, М,И, Калинина (72) В. Ф, Александров, С. Б. Ворохобии, П.Ф.Саранин и А,И.Таджибаев (53) 621. 316. 925 (088. 8} (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 553708, кл. К 02 Н 7/06, 1977.

Автор с ко е свидет ель ство СССР

442546, кп. Н 02 Н 7/06, 1974, Вавин В.К,, Лавлов J,N., Пастухов Н. С., Соловьев Н, C. Разработка и исследование некоторых типов реле сопротивления. Известие вузов, Электротехника 11 9, 1977.

Вавин В,Н. Релейная защита блоков турбогенератор — трансформатор, М., Знергонздат, 1982-.256 ñ.

Авторское свидетельство СССР

9 1277290 кл. Н 02 Н 7/06, 1968.

Авторское свидетельство СССР

В 1372269; но заявке Ф 4062409/24-07, от 25 февраля 1987 г. кл. Н 02 Н 7/06.

ÄÄSUÄÄ 1472996 (54) УСТРОЙСТВО ЗАЩКТ11 ГЕНЕРАТОРА 0"

ПОТЕРИ ВОЗБУЖДЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите и противоаварийной автоматике. Цель изобретения - повышение селективности и быстродействия путем исключения ложных срабатываний при малых активных нагрузках и времени срабатывания в функции активной нагрузки синхронной мащины. - стройство содержит преобразователи тока 1 н . напряжения 2 статора генератора, дистанционный измерительный орган 3„ дополнительжй выход которого подклю-. чен к К" входам первого 4, второго 5 g и третьего 6 триггеров, первого 7 и второго 8 двоичных счетчиков, первый

9, второй 10 и третий 11 логические элементы Н, генератор 12 стабильной .частоты, подключенный к логическому элементу НЕ 13, дешифратор 14 с датчиком 15 мощности, дифференциальный усилитель 16 с подключенным к нему блоком 17 уст авок, аиало го-цифровой

1472996 преобразователь 18, к выходу которого подключен компаратор 19 двоичных чисел, и исполнительный блок 20.. Датчик мощности, получая информацию о токе н напряжении статора генератора, совместно с блоком задания уставки и дифференциальным усилителем формирует сигнал, обратно пропорциональный активной мощности генератора. Ана1

Изобретение относится к релейной защите и автоматкке энергосистем, а именно к устройствам дпя выявления потери возбуждения.

Целью изобретения является повышение селективности и быстродействия устрой ст ва, На фиг. l приведена схема предлагаемого устройства, иа фиг. 2 характеристики срабатывания.

Устройство содержит преобразователь I тока и преобразователь 2 иа. пряжекия статора генератора, дистанционный измерительный орган 3 с основной и дополнительной характерис- тиками срабатывания соответственно с основным и дополнительиыи выходами, первьй 4, второй 5 и третий 6 триггеры, первый 7 и второй 8 двоичные 20 счетчики, первый 9, второй 10, третий 11 логические элементы И, генера-. тор 12 импульсов стабильной частоты, логический элемент НЕ 13, дешифратор

1 4 датчик 1 5 мощности 9 дифференци- 25 апьиый,усипитель 16, блок 17 задания уставки, аналого-цифровой преобразователь 1З„ковжаратор 19 двоичных чисел, исполнительский блок 20.

На фнг. 2 приведены: основная 21 30 и дополнительная 22 характеристики срабатывания, годограф 23 сопротивления в режиме потери возбуждения при болыиой активной нагрузке генерато« ра, годограф 24 сопротивления в ре- 35 жиме асинхронного хода с возбуждени» ем прн малой активной нагрузке, годограф 25 сопротивления в режиме внешнего и«:..-лчметричного короткого замыкания 40

Устройство работает спедужцнм образом. логовый сигнал, преобразованный в двоичный код аналого-цифровым преобразователем, сравнивается на компараторе двоичных чисел с кодом, формируемым на выходе двоичного счетчика, который пропорционален времени нахождения конца вектора сопротивлео ния в области характеристик срабатывания. 2 ил.

В нормальных или аварийных режимах работы генератора, когда конец вектора сопротивления нахоцится вне характеристик срабатыэакия íà R-входах двоичных счетчиков 7 и 8, тригге-i ров 4-6 и входе логического элемента

НЕ 13 поддерживается положительный потенциал, поступающий с дополнительного выхода блока 3. На основном выходе блока 3 поддерживается нулевой потенциал.

При потере возбуждения сопротивление ка выводах генератора изменяется таким образом, что конец вектора сопротивлепия перемещается в четвертый квадрант (кривая 23) к характеристикам срабатывания (21 и 22).

При пересечении годографом дополнительной характеристики срабатывания (22) на дополнительном выходе блока

3 появляется нулевой потенциал, а также на К-входах триггеров 4-6 (что не изменяет их состояния) и R-входах двоичных счетчиков 7 и 8, и на входе логического элемента НЕ 13. При появлении нулевого потенциала на входе логического элемента НЕ 13 иа его выходе появляется сигнал логической единицы, который поступает на первый вход второго логического элемента И

10. Поскольку первый триггер 4 находится в состоянии логического нуля, то на его инверсном выходе присутствует сигнал логической единицы„ который поступает на второй вход логи-. ческого элемекта И )О. Таким образом, кри нулевом потенциале ка дополнительном выходе блока 3 на C-вход двоичного счетчика 8 через элемент И 10 начинают поступать импульсы от генератора 12 импульсов стабильной часто1472996 ты. Двоичный счетчик 8 работает до тех пор, пока годо граф сопротивления (23) не пересечет основной характеристики срабатывания (21) . При этом на основном выходе блока 3 появляется логическая единица, перньй триггер 4 переходит н состояние логической единицы, и на его инверсном выходе появляется нулевой потенциал, который поступает на второй вход элемента И 10 и вызывает появление на его выходе нулевого потенциала.

На выходе дешифраторa 14 появляется логическая. единица при выполнении 15 условия

k1,!f )its ! где и — установка времени на срабатывание; 2О

k, — число импульсов гене.вторн

12, пришедших на С=вход двоичного счетчика 8;

f — частота импульсов, Сигнап логической единицы, поступив íà S-вход третьего триггера 6, переводит его в состояже логической единицы, следствием чего является появление положительного потенциала на третьем входе первого элемента 30

И 9. Сигнал логическои единицы на прямом выходе первого триггера 4, появившийся вследствие логической . единицы на основном выходе блока 3, поступает на второй вход третьего элемента И 11, на выход которого начинают проходить импульсы генератора

12 импульсов стабильной частоты, поступающие на С-вход двоичного счетчика 7, выходы которого соединены со щ входами для первого двоичного числа компаратора 19 двоичных чисел.

На выходе датчика мощности 15 постоянно существует сигнал, пропорциональный активной мощности генератора

U . Учитывая, что максимальной активной мощности генератора должна соответствовать минимальная уставка времени на срабатывание, а .минимальной мощности — максимальная уставка, сигнал Up,ëoäàåòñÿ на инвентирующий вход дифференциального усилителя 16 который выполняет преобразование

U4"U-UРгу где Б — ложительное напряжение, формируемое блоком 17 за- 55 дания уставкн и поступающее на ннвертнрующий вход дифференциального усилителя 16. Чем меньше U тем больше U + и наоборот — болипому уров" ню выходного сигнала датчика 15 mv. -. ности соответствует малый уровень

U<. Затем сигнал U< поступает на аналого-цифр оной преобразователь 18 где преобразуется в код, с которым на компараторе 19 двоичных чисел сравнивается комбинация нулей и единиц на выходе двоичного счетчика 7.

На выходе компаратора 19 двоичных чисел появляется логическая единица при выполнении условия 1 В „где число импульсов в двоичном кон -, г. рошеиих на C- ход двоичного с ат- -ь ка от гене :..::";" сна 12 имиджу;у=сов;

В, — двоична код на выходе аналог ". цифрового преобразователя 18, по величине обратно пропорцианапьньй активной нагрузке генератора и прямо пропорциональный уставке времени на ср аб атыв ание.

Сигнал логической единицы на вых:.— де компаратора 19 двоичных чисел пе" реводит второй триггер 5 в состояние логической единицы, следствием чего янляется появление положительного потенциала на втором входе первого элемента И 9.

На вход исполнительного блока 20 сигнал срабатывания поступает н том случае, если и на первом входе пер" ного элемента И 9 присутствует положительный потенциал, что соответствует логической единице основного выхода блока 3, т.е. конец вектора сопротивления находится внутри основной характеристики срабатывания (2 I ) .

При выходе конца вектора сопротивления из основной характеристики .(пунктирная часть кривой 23) до выполнения условия 1 =В на основном выходе блока 3 появляется нулевой потенциал, состояние первого триггера

4 при этом не изменяется и на счетный вход двоичного счетчика 7 продолжают поступать импульсы от генератора 12 импульсов стабильной частоты. Таким образом, возможно выполнение условия k =В . А н тот момент, когда конец вектора сопротивления находится нне пределов основной характеристики срабатыв ания (2 1), второй триггер 5 переходит н состояние логической единицы, которая присутствует на втором входе первого элеменtR К 9. HpN вторичном BxoKp p= нии конца некто р а совр от ивл ения в основную характеристику срабатывания (21) на основном выходе

1472996 блока 3 появляется логическая единица, а на первый вход первого элемента И 9 и на вход исполнительного блока 20 поступает сигнап срабатывания.

11ри асинхронном ходе с возбуждени ем в режиме малых активных нагрузок возможно пересечение концом вектора сопротивления основной и дополни I0 т ельной х ар актери стик ср аб атыв ания

,:- дограф 24), Однако, в этом случае значение В. увеличено (обратно проФ"4овц2,. oH ., -„у(;; сиФ валу датчик а

НЧ 1Я:, акУ7 ИЗ и! ЪМ"- ò1.ÎB РРЕМЕНИ ПОка конец вектора сопротивления нахоДнтсЯ ВНУТРИ ОСНОВНОЙ ХаРахтЕРИСтИКИ с-.рабаты.""ания. В случае если условие ьш -.. .".: : . VС. ". и МОМЕНТ BpЕМЕИИ„ ь:;да конец вектора сопротивления

::-.:JoäHòcÿ за пределами основной ха актеристики и В поспедствич выходит пр - .:деин допол нят ел ьиой x Rp акте ри с тики, срабатывания устройства также 25

-:=-оизойдет, поскольку при выходе конца вектора сопротивления иэ донольной характеристики срабатывания

-. а . дополнительном Выходе блока 3 по:;-* . е ."; .я лО гич с :. ая единица О бнул я я Зб

c c if HKH 7 и В R устанавливая

": -.яние л:.:,.-,г ..покойно нуля триггеры 4-6„ .:аки.""" . ápàçñè иэмеиение уставки вре-, мени иа срабатывание t (прямо про82

ПОрциональнОЙ В g) позволя 9Т нздежнО селектировать, например, такой режим, 35 как асинхронный ход с возбуждением.

В случае внешнего несимметричного короткого замыкания конец вектора сопротивления может Оказаться внутри основной характеристики срабатывания

;=1). Годограф сопротивления при этом выглядит как кривая 25. Отстройка от такого режима осуществляется на

Основе того, что сопротивление в про- 4 цессе короткого замыкания изменяется очень быстро, практическя скачком. При пересечении концом вектора сопротивления дополнительной хар актеристики срабатывания (22) на дополнительном выходе блока 3 появпя" ется нулевой потенциал и включаетя в работу двоичный счетчик 8. Как было Описано, он останавливается гри пе1,.;. "учении годо графом o новной харак2:::истики срабатывания (21).

Если время„в течение которого .конец вектора сопротивления находился между дополнительной и основной характеристиками срабатывания, больше ипи равно t ь,, на выходе дешифратора 14 появляется положительный импульс, который переводчт в состояние логической единицы триггер 6, и на третьем входе перво го элемент а И 9 поя вляется положительный потенциап,что является разрешающим фактором дпя дальнейшей работы схемы. Еспи время, в тече.;ие которого конец вектора сопротивления находился между дополни=."ной и основной характеристиками срабатывания меньше t ь,, в слуЦ чае, например, внешнего несил.етричного короткого замыкания,,.-:ло.-.;.г; гный импульс на выходе дешифратора

14 не появляется, триггер 6 остается в нулевом состоянии, и на третьем входе пе:B J K o элемент а Д 9 прису7т " ствует Н;.евой потенлап„ что исключает пр» х ..2 „:ение сигнала ср.абатываиия на исп,.пнительиый блок 20 даже в случае выпОлнения усповия М. В q перехода в состояние логической едиHmya триггера 5 логической единицы основного выхода блока 3.

Таким образом„ введение датчика мощности, дифференциального усилителя, блока задания уставки, аналогоцифрового преобразователя, компаратоР а дво и чнь, <;Hcp;g и соед » н ;.,;не ру так как быпо указано позволяет повысить быстродействие и селективность устрой ств а.

Формула изобретения

Устройство защиты генератора от потери возбуждения, содержащее дистанционный измерительный орган с основным и дополиител,ьными выходами, входы которого подключены соответственно к выходам преобразователей тока и напряжения статора генератора, при этом дополнительный выход подключен к К-входам первого, второго и третьего триггеров, первого и второго двоичных счетчиков, а основной выходк S-входу первого триггера и первому входу первого элемента И, выход которого подключен к исполнительному блоку, второй. вход - к прямому выходу второго триггера, третий вход — к прямому выходу третьего триггера, S-вход которого подсоединен к выходу дешифратора, входами подключенного к выходам второго двоичного с чет чик а, С- вход ко то ро го со еди не н с

1472996

Составитель С. Евдокимов

Редактор Т. Парфенова Техред Л.Сердюкова Корректор Н. Гунько

3 аказ 1 720/52 Тирак 605 Подпи с но е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CCCF

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 выходом второго элемента И, первый вход которого через логический эле мент НЕ подключен к дополнйтельному выходу дистанционного измерительного органа, второй вход — к инверсному выходу первого триггера, з третий вход — к выходу генер атор а импульсов стабильной частоты и первому входу третьего логического элемента И, второй вход которого соединен с пряж м выходом первого три ггер а, а выходс С-входом первого двоичного счетчика,отличающееся тем, что, с целью повышения селективности и быстродействия, в него дополнительно введены датчик мощности, дифференциальный усилитель, блок задания уст авки, анапо ro-цифровой преобр азователь и компаратор двоичных чисел, причем датчик мощности входами под5 ключен к входам преобразователей тока н напряжения статора генератора, выходом — к инвертирующему входу дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к бло

10 ку задания уставки, а выход - к входу аналого-цифрового преобразователя, компаратор двоичных чисел входами дпя первого двоичного числа подсоеуд= нен к выходам первого двоичного счет15 чика, входами дяч второго двсичжого числа — к выходам аналого-цифрового преобразователя, а выходом - к S-входу второго триггера.

E !