Устройство для выявления повреждений ротора синхронной машины

 

Использование: для контроля состояния электрических цепей ротора, а также для релейной защиты и автоматически синхронных машин при повышении быстродействия и достоверности выявления повреждений при больших скольжениях. Сущность изобретения: в устройство введены преобразователь 19 кода в частоту, третий двоичный счетчик 14, второй логический элемент НЕ 24 и элемент ИЛИ 28. Время выявления уменьшается за счет подсчета числа вхождений в область основных уставок на контролируемые электрические величины, а также в результате адаптивного управления скоростью интегральной оценки времени нахождения в районе частотных характеристик генератора. 2 ил.

СОК13 СО ВГ ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. Ж 1814134 Al (sl)s Н 02 Н 7/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ """":::" :н

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 0 (21) 4922335/07 (22) 28,03.91 (46) 07,05.93. Бюл. № 17 (71) Ленинградский государственный технический университет. (72) А,И,Таджибаев, Е,В.Калинина и И.Тарек (56) Заявка ПНР № 245725, кл. G 01 R, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 1008841, кл. Н 02 Н 7/06, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N1211078,,кл. Н 02 Н 3/24, Н 02 Н 7/06, 1986.

Авторское свидетельство СССР

¹ 11447722999966, кл. Н 02 Н 7/06, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ РОТОРА СИНХРОННОЙ МАШ,ИНЫ (57) Использование: для контроля состояния электрических цепей ротора, а также для релейной защиты и автоматически синхронных машин при повышении быстродействия и достоверности выявления повреждений при больших скольжениях. Сущность изобретения: в устройство введены преобразователь 19 кода в частоту, третий двоичный счетчик 14, второй логический элемент НЕ

24 и элемент ИЛИ 28. Время выявления уменьшается за счет подсчета числа вхождений в область основных уставок на контролируемые электрические величины, а также в результате адаптивного управления скоростью интегральной оценки времени нахождения в районе частотных характеристик генератора. 2 ил.

1814134

Изобрегение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для контроля состояния электрических цепей ротора, а также для релейной защиты и автоматически синхронI-»I>Ix машин.

Целью изобретения является повышение быстродействия и достоверности выявления повреждений ротора, сопровождающихся колебаниями контролируемого сопротивления относительно уставок, На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг.2 — диаграммы, поясняющие работу устройства, Устройство содержит преобразователь

1 тока, состоящий из трансформаторов 2 тока и преобразователя 3 ток -- напряжение, первичный преобразователь 4 напряжения, состоящий из трансформатора 5 напряжения и преобразователя 6 напряжение — напряжение,, датчик 7 мощности, датчик 8 с.3ïðoòèBëåHèÿ с ocHQBHQA и дополнительной характеристиками срабатывания, выполненный, . например, в виде дистанционного измерительного органа, функциональный преобразователь 9, состоящий из блока 10 задания уставок и дифференциального усилителя 11, первый 12, второй 13 и третий 14 двоичные счетчики, первый 15, второй 16 и третий 17 RS-триггеры, генератор 18 импульсов стабильной частоты, преобразователь 19 кода в частоту, дешифратор 20, аналого-цифровой преобразователь 21, цифровой компаратор 22. первый 23 и второй 24 логические элементы

НЕ, первый 25, второй 26 и третий 27 логические элементы И, элемент ИЛИ 28, исполнительный блок 29.

На фиг,2 представлены основная 30 и дополнительная 31 характеристики срабатывания, годографы сопротивления при потере возбуждения 32, асинхронном коде возбужденного генератора 33 и при внешнем несимметричном коротком замыкании

34, точки, соответствующие моментам пересечения годографа 32 дополнительной 31 и основной 30 характеристик срабатывания соответственно, t35 и t36-t40.

Устройство работает следующим образом.

С вторичной обмотки измерительного трансформатора 2, подсоединенного к вы1одам обмотки статора генератора, ток поступает в преобразователь 3 и на вход датчика 7 мощности, Напряжение вторичной обмотки измерительного трансформатора 5, подсоединенного к выводам статора, подается в преобразователь 6 и на вход датчика 7 мощности. Напряжения входов блоков 1 и 4, пропорциональные соответст5

45 венно току и напряжению стэтора, подаются на входы датчика 8 сопротивления, В режимах работы синхронной машины, когда конец вектора сопротивления находится вне характеристик срабатывания, на основном и дополнительном выходах датчика 8 сопротивления поддерживается потенциал, соответствующий логическому "0". При повреждениях ротора, сопровождающихся потерей возбуждения, сопротивление на выводах синхронной машины изменяется таким образом, что конец вектора сопротивления перемещается в IV квадрант к характеристикам срабатывания (кривая 32). В момент времени т35 пересечения годографом 32 характеристики 31 на дополнительном выходе датчика 8 появляется логическая "1". В результате этого на выходе элемента HE 24 формируется "0", который снимает обнуляющий сигнал с R-входов всех блоков устройства, При пересечении в момент с36 характеристики 30 срабатывает датчик 8 по основному выходу, и сигнал логической "1" поступает на С-вход счетчика

14, На выходах счетчика 14 формирует комбинация нулей и единиц, зависящая от числа входов в область основных уставок (характеристика 30). Частота импульсов на входе преобразователя 19 по отношению к частоте на ei o С-входе зависит от кода на

его тактовых входах, В результате этого с каждым последующим попаданием годографа сопротивления в область основных уставок растет скорость счета счетчика 12. В момент времени 137 на основном выходе датчика 8 сигнал возвращается в состояние логического "0", останавливая подсчет импульсов счетчиком 12. При последующем вхождении годографа сопротивления в область основных уставок счет импульсов счетчиком 12 возобновляется, Алгоритм интегральной оценки времени нахождения в основной характеристике определяется зависимостью

n — 1

0 (S)= ". Oi(S»)ki + Oncp(Sn)kn, i=1 где б»(5»)=1»в х(Ьвь х)-т»вх(5»вх) — время между моментом выхода t»0bx из основной области срабатывания и моментом входа t;„в основH g Ю О б Л а С т Ь С Р а б а т Ы В а Н И»I, Oncp(Sn)=

=1пср(5пср) пвх(Япвх) — время между моментом формирования сигнала сравнения компаРатоРом 22 1пср(Зпср) и моментом и-го вхождения в область основнь»х уставок

tnex(Snax) SI, SIsvx, S»sx и Sncp = скольжения соответственно среднее при I-м попадании в область основных уставок, в момент выхо1814134 да и входа в указанную область и в момент формирования сигнала срабатывания компаратором; kl и k, — коэффициенты, определяемые преобразователем кода в частоту. соответственно при i-м и и-м попадании в область основных уставок.

На выходе датчика 7 мощности постоянно существует сигнал, пропорциональный активной мощности синхронной машины, Учитывая, что максимальной активной мощности синхронной машины должна соответствовать минимальная уставка времени на срабатывании, э минимальной мощности— максимальная устэвка, сигнал с выхода датчика 7 подается на инвертирующий вход дифференциального усилителя 11, который выполняет ггреобразование 0д=0-Up, где U — положительное напряжение, формируемое блоком 10 задания уста вки и поступающее на инвертирующий вход дифференциального усилителя 11; Uð — напряжение на выходе датчика 7. Затем сигнал Од поступает на аналого-цифровой преобразователь 21, где преобразуется в код, с которым в компараторе 22 сравнивается комбинация нулей и единиц на выходе двоичного счетчика 12. На выходе компаратора 22 появляется логическая "1" при выполнении условия YE=82, где Yg — число импульсов в двоичном коде, прошедших на С-вход двоичного счетчика 12 с выхода преобразователя 19 кода в частоту;

В2 — двоичный код на выходе аналого-цифрового преобразователя 21, по величине обратно пропорциональный активной нагрузке синхронной машины и прямо пропорциональный уставке времени на срабатывание.

Сигнал логической "1" на выходе компараторэ 22 двоичных чисел переводит триггер 15 в состояние логической "1", которая поступает на вход второго элемента И 26.

Сигнал о повреждении через элемент ИЛИ

28 поступает в том случае, если на первом и втором входах элемента И 26 также присутствуют сигналы логических "1".

Кроме того, с одного из выходов двоичного счетчика i4 при выполнении условия

n=N>, где n — количество вхождений годографа 32 сопротивления в основную характеристику 30 срабатывания; Nó — уставка на количество вхождений, сигнал логической

"1" поступает íà S-вход триггера 16 и при уставке счетчика 14, соответствующей выходу, к которому подключен триггер 16, на выходе последнего формируется сигнал логической "1", который непосредственно.через элемент ИЛИ 28 поступает на исполнительный блок 29. Этим предотвращается затягивание в выявлении повреждений при больших скольжениях, При асинхронном коде с возбуждением в режиме малых активных нагрузок возможно пересечение концом вектора сопротивления основной и дополнительной

5 характеристик срабатывания {кривая ЗЗ), Однако в этом случае значение В увеличено (обратно пропорционально сигналу датчика

7 мощности и условие Yz=Bz не выполняется ни в один иэ моментов времени, пока конец

10 вектора сопротивления находится внутри основной характеристики срабатывания, В случае, если условие Ye=Br выполняется в момент времени, когда конец вектора сопротивления выходит за пределы основной

15 характеристики и в последствии за пределы дополнительной характеристики, срабатывание устройства не происходит, поскольку при выходе конца вектора сопротивления из дополнительной характеристики на допол20 нительном выходе датчика 8 сопротивления появляется сигнал логического "0", который на выходе элемента НЕ 24 преобразуется в сигнал логической "1", обнуляя счетчики 12 и 14.

25 Канал блокировки работает следующим образом, При попадании вектора coppo ивления в область дополнительной характеристики

31(кривая 32) сигналом с выхода элемента

30 НЕ 24 снимается обнуление со счетчика 13, который осуществляет подсчет импульсов до тех пор, пока вектор сопротивления не попадает в область основной характеристики 30. При этом сигнал логической "1", по35 ступающий на вход элемента НЕ 23, преобразуется в логической "0", в результате чего с элемента И 27 прекращают поступать импульсы на С-вход двоичного счетчика 13.

40 При повреждениях, когда сопротивление изменяется медленно, выполняется условие К1/f>ts, где K> — число импульсов генератора 18, пришедших на С-вход счетчика 13; f — частота импульсов, tb — время

45 блокировки, В результате этого на выходе дешифратора 20 формируется сигнал логической "1*, который переводит сигнал нэ выходе триггера 17 в логическую "1", Таким образом, на первом и втором входах логиче50 ского элемента И 26 появляется логическая

"1", которая разрешает прохождение сигнала о неисправности цепей ротора от триггера 15.

При коротких замыканиях вектор сопро55 тивления движется с большей скоростью, чем при асинхронном коде (кривая 34), и в момент, когда годограф 34 сопротивления пересекает основную характеристику срабатывания, из-за появления сигнала логического "0" на втором входе элемента И 27

1014134 поекоащается счет импульсов счетчиком 13, причем К1/f 9 tg. На первом входе элемента

И 26 сохраняется сигнал логического "0", блокируя ложное прохождение сигнала о неисправности.

Таким образом, при значительных скольжениях сигнал о неисправности электрических цепей ротора формируется либо по основному каналу интегральной оценки времени, т.е. с выхода триггера 15, либо по каналу подсчета количества входов в основную характеристику срабатывания, т.е. с выхода триггера 16, что позволяет существенно повысить быстродействие в срабатывании устройства, а следовательно, уменьшить ущерб от недоотпуска электроэнергии и снизить объем разрушений генератора.

Формула изобретения

Устройство для выявления повреждений ротора синхронной машины, содержащее датчик сопротивления с основным и дополнительным выходами, входами подсоединенный к выходам преобразователей тока и напряжения обмотки статора синхронной машины, генератор импульсов стабильной частоты, подсоединенный к первому входу первого логического элемен. та И, цифровой компаратор, первыми входами подсоединенный к выходам первого счетчика, вторыми входами — к выходам аналого-цифрового преобразователя, а S-выходом — к входу первого RS-триггера, выход которого подсоединен к первому входу второго элемента И, второй вход которого подсоединен к дополнительному выходу датчика сопротивления, второй RS-триггер, канал управления временными уставками, включающий датчик мощности и функциональный преобразователь, причем входы датчика мощности подсоединены к преобразователям тока и напряжения, а выходы—

40 к входу функционального преобразователя, выход которого подсоединен к входу аналого-цифрового преобразователя, канал блокировки устройства при внешних коротких замыканиях включающий первый логичен ский элемент НЕ, третий логический элемент И, второй счетчик, дешифратор, третий

RS-триггер, причем дешифратор выходом подсоединен к S-входу третьего RS-триггера, выход которого подключен к третьему входу второго элемента И, а входами — к выходам второго счетчика, С-входом подсоединенного к выходу третьего элемента И, первый вход которого подсоединен к выходу генератора импульсов стабильной частоты, а второй вход через первый элемент НŠ— к основному выходу датчика сопротивления, исполнительный блок, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что. с целью повышения быстродействия и достоверности, в него дополнительно введены преобразователь кода в частоту, третий двоичный счетчик, второй логический элемент НЕ, элемент

ИЛИ, причем элемент ИЛИ выходом подсоединен к исполнительному блоку, первым входом — к выходу второго элемента И, вторым входом — к выходу второго RS-триггера, S-входом подсоединенного к выходам третьего двоичного счетчика, преобразователь кода в частоту своим выходом подсоединен к С-входу первого счетчика, тактовым входом — к выходу первого элемента И, управляющим входами — к выходам третьего двоичного счетчика, С-вход которого подсоединен к основному выходу датчика сопротивления, подключенного к второму входу первого логического элемента И, дополнительный выход датчика сопротивления через второй логический элемент Н Е подсоединен к R-входам триггеров, счетчиков и преобразователя кода в частоту, 1814134

Уиа g., Составитель А.Таджибаев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор H.Êåøåëÿ

Редактор В.Фельдман

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1830 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рэушская наб., 4/5