Устройство защиты и ресинхронизации группы синхронного двигателя

 

Устройство предназна ено для работы в схемах противоаварийной автоматики синхронных двигателей промышленных установок для повышения надежности ресинхронизации синхронного двигателя. Сущность изобретения: устройство содержит узлы контроля тока возбуждения (датG i -ш-cjg кя-Ы- JsfT cчик тока 1, частотные фильтры 5 и 6, элементы сравнения 7, цифроаналоговый преобразователь 8) и напряжения питающих секций (датчики напряжения 2, блоки выделения огибающей 3, фазочувствигельные блоки 4, элементы сравнения 7, цифроаналоговый преобразователь 8), блок индикации 10 и логический блок 9. Последний, контролируя указанные ток и напряжения, формирует команды на коммутацию вводных и секционных ныключателей, а также команды на отключение питания двигателей и перевод возбудителей с режимы форсирооки, запрета возбуждения и инвертирования. Алго,- ритм, исполняемый логическим блоком, позволяет сохранить о работе максимально возможное количество двигателей с учетом степени их важности в технологическом процессе. 6 ил. 10 00 ю со о о ел

СОКН COOFТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 02 Н 7/08

ГОсудАРственнОе пАтгнтнОе

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПЛТЕ НТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

iQO

M (АЭ

С) (Л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4757671/07 (22) 13,11.89 (46) 23.06,93. Бюл. М 23 (71) Донецкий политехнический институт (72) Л.И.Зинченко, М.С.Эйман, А.А,Беликов и С.Б.Кураленко (56) Авторское свидетельство СССР

Ъ 1411874, кл, Н 02 Н 7/08, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ И РЕСИНХРОНИЗАЦИИ ГРУППЫ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛ Я (57) Устройство предназна ено для работы в схемах противоаварийной автоматики синхронных двигателей промышленных установок для повышения надежности ресинхронизации синхронного двигателя.

Сущность изобретения: устройство содержит узлы контроля тока возбуждения (дат„„ЯЦ „„1823065 А1 чик тока 1, частотные фильтры 5 и 6, элементы сравнения 7, цифроаналоговый преобразователь 8) и напряжения питающих секций (датчики напряжения 2, блоки выделения огибающей 3, фазочувствигельные блоки 4, элементы сравнения 7, цифроаналоговый преобразователь 8), блок индикации 10 и логический блок 9. Последний, контролируя указанные ток и напряжения, формирует команды на коммутацию вводных и секционistëê выключателей, а также колианды на отключение питания двигателей и перевод возбудителей в режимы форсировки, запрета возбуждения и инвертирования. Алгоритм, исполняемый логическим блоком, позволяет сохранить в работе максимально возможное количество двигателей с учетом степени их важности в технологическом процессе. 6 ил.

1823065

Изобретение относится к управлению синхронным электроприводом и может быть использовано в схеме противоаварийной автоматики синронных двигателей (СД) промышленных установок, 5

Цель изобретения — повышение надежности работы двигателей, Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем датчики тока ротора, включенные между точкой присоединения цепи разрядного резистора и зажимом обмотки возбуждения каждого двигателя, логический блок, входы которого подключены к датчикам тока. а выходы — к цепям управления возбудителей и выключателей напряжения статора двигателей, датчики тока включены через фильтры частоты, ко входам логического блока подключены датчики напряжений питающих секций, выхода логического блока подключены к цепям управления секционными и вводными выключателями, а также к цепям форсировки, запрета возбуждения и перевода в инверторный режим возбудителя.

В качестве логического блока использована микроЭВМ, Новым в устройстве является то, что датчики тока включены через фильтры частоты, ко входам логического блока подключены датчики напряжений питающих секций, выходы логического блока подключены к цепям управления секционными выключателями, а также к цепям форсировки, запрета возбуждения и перевода в инверторный режим возбудителей.

Совместное использование указанных признаков непосредственно связано с достижением положительного эффекта, заключающегося в повышении селективности действия устройства и обеспечении воэможности групповой ресинхронизации СД при условии защиты цепей ОВ и возбудителя от перенапряжений.

Устройство работает в соответствии с программой, заложенной в микроЭВМ, являющуюся его логическим блоком (ЛБ).

Принимают, что питающую секцию, на которой произошло исчезновение или посадка напряжения, будут называть аварийной, а секцию, соединенную с ней секционным выключателем — резервной.

При посадке питающего напряжения, которую устройство регистрирует с помощью датчика напряжения рабочей секции, ЛБ формирует сигнал на включение форсировки двигателей с целью увеличения их синхрониэирующего момента и поддержания напряжения. Если выпадания СД иэ синхронизма не произошло. форсировка после восстановления напряжения снимается, Ес30

55 ли все ипи некоторые из контролируемых

СД выпадают из синхронизма, ЛБ переводит их в режим асинхронного пуска (ОВ) замкнута на разрядный резистор) путем подачи команды на снятие (запрет) возбуждения. Выпадание каждого СД из синхронизма устройство регистрирует по достижению его током ОВ сначала первой. а спустя заданное время (3-4 с) — второй заданных величин (соответственно 50=,ь и

10-20 номинального тока ОВ). Далее ЛБ, если это предусмотрено программой, формирует сигналы на отключение малоответственных потребителей, в числе которых могут быть и некоторые из контролируемых

СД. Двигатели доразворачиваются до подсинхронной частоты вращения или близкой к ней (кон1ролируется по частоте тока ОВ), причем те из них, которые продолжают терять обороты (такое возможно. если за время посадки напряжения их скольжение превысит критическое) также отключаются.

После отключения "опрокинувшихся" в результате посадки напряжения двигателей и достижения установившихся значений скольжения остальными, что контролируется по входам ЛБ, подключенным к датчикам тока через фильтры, пропускающие частоту не более 5-7 Гц, формирует сигналы на форсировку возбудителей и поочередную подачу возбуждения, Возбуждение подается при заданной фазе тока ОВ, то есть при заданном угловом положении ротора относительно поля статора (0= 60 -75 или

0=290 -330 ). Причем Л Б формирует команду на подачу возбуждения следующего двигателя при условии, что контролируемый ток

0В предыдущего в течение заданного времени (4-7 с) не достигнет второй заданной величины. В противном случае ЛБ формирует команду на отключение предыдущего двигателя и подает возбуждение следующего. Спустя заданное время (5-10 с) после вхождения всинхрониэм последнего СДЛБ формирует команду на снятие форсировки возбудителей.

Тот факт, что датчики тока подключены через фильтры, пропускающие сигнал частоты не более 30-40 Гц предотвращает ложные срабатывания устройства при электромагнитных переходных процессах в цепях СД.

При потере питания рабочей секции напряжение на ней наводится выбегающими

СД t возбудителипереводят ЛБ в режимфорсировки). ЛБ контролирует изменение фазового сдвига между напряжениями рабочей и. резервной секций, которые поступают на входы указанного блока с датчиков напря1023065

:кения, При превышении этим сдвигом заданного значения (90 ) ЛБ формирует команды . на откл>очение вводного выключателл рабочей секции и перевод возбудителей в инверторный режим. Далее ЛБ контролирует сни;кение напряженил paGQчей секции и при достижении им задан«ой величины дает команду на включение секционного выключателя. Перевод возбудителей в инверторный режим обеспечивает ускоренное гашение поля СД (напряжения рабочей секции), что позволлет повысить быстродействие АВР, и благодарл закорачиванию цепей OB вентилями возбудителей (через вторичные об>лотки их трансформаторов), предохраняет указанные цепи от опасных перенапряжений в момент вкл>очонил секционного выкл>очателл. После включения последнего ЛБ снимает сигнал Ila LLIIвертирование возбудителей и подает, сигнал на запрет возбужденил, Двигатели

- переводлтсл в режим acL1llxpollltofo пуска, т.е. их ОВ замыкаются Ita разр tpttl,te резисторы. Далее СД доразворачива1отсл до подсинхронной скорости (" опрокинувшиеся" отключаютсл) и в соответствии с оп lcallIIblr4 цикло>л вводятся B cttllxpo>IL13>.I.

Выпадение двигателл из синхронизма воз>ложно при возмущениях vat со ctopottt,t питающей сети так и со стороны вала (Itaброс нагрузки. технологи tecv. .LLI перегруз).

Факт выпадения СД из c>ttlxpoIIL13lta в последнем случае также фиксируетсл по снижению тока ротора сначала до первого, а затем — второ",о задaltlltlx эна1ений, после чего ресинхрониэация осуществллетсл как было описано выше.

Устро IGTDQ может управлять двигателями, вводными и секцион>ft,llt>1 выкл.о Ià åëÿhIH двух, трех и более секций в coo I ветствии с описаHHûì алгоригMoм. Если аварий>làë секция имеет два секционных выключателл, программа ЛБ должна соде ржагь опера L1L1 выбора в качестве контролируемого одного из них. Приоритет при этом отдается сообразно с технологическими условия>1и, схемой электроснабжения, видо>1 и сели вв>ой нагрузки смежных секций.

На фиг,1 приведена функцио >альнал схема устройства защиты и ресинхронизации гру»пы синхронных двигателей, питающихся от подстанции, содержащей N секций; на фиг.2-6 — алгоритм работы устройства.

Схема содержит вводные выключатели

Q.1.1, Q2.1,...QN.1, секционнь е выключатели Q1.2. Q2.2,...QN.2, выключатели нагрузки

Q1.3, Q1,4,...QN,m+3, СД М1.1, М1.2,...61N, m, трансформа торы собственных нужд секций TV1. TV2,... TVN, возбуди20

55 ляет coo fBBTcrBLle контролируемого параметра своей уставке.

ЛБ идентифицируют как аварийную ту секцию от которой на его входы поступит сигнал фазочувствительного блока 4 или тели 61.1, 61,2,...61ч m. К цеплм синхро»ных двигателей подключе >ы датчики тока 1. Датчики напряженил 2 подкл>очены ко вторичным обмоткам трансформаторов собстBåtlíûх нужд (или измерительных

Tpa>Le>opt IaTopoB напряжения). К их выходам подключены входы блоков выделения огибающей 3 и фазочувствительных блоков

4. Выходы датчиков тока 1 подключены ко входам фильтров 5 и 6, пропускающих частоту соогветстве«но не более 30-40 Гц и не болсе 5-7 Гц. Вь>ходы блоков выделения огибающей 3, а также фильтров 5 и 6 подключеI«t через элементы сравнения 7 к входам ЛБ

9. На вторые входы элементов 7 подается

cu f I I art с выхода цифроаналогового и реобразователя (ЦАП) D. Выходы ЛБ 9 г>одключены к входам блока испол««тел Itt.lx органов

10. В t.a«ocf LIB «yBCTBLLTent,>toto элемента дат в ка >ока OB 1 может использоватьсл шунт либо пояс Роговско>о, а в качестве в горичного и реобразователл — усилитель, Сигнал, снимаемый с да>чика 1, подаетсл tla фильтры 5» 6, ftog1xnto tetlt«IB через злеменTLI сраш1енил 7 Ко входам ЛБ, контролирующие соответственно выпадение СД из

cL;,txpottLI3va и доразворот до подсинхронlloL1 скорости. В качестве датчика напрлжеl1ил 2 «сfloльзуется пo>ILI:+:ающий трансформатор. Его выходной с,1гнал подается ila блок выделения ol>1бающей 3 и на фазочувстви гелш>ый блок 1. Напряжен>>е огибающей поступает на элемент 7, где срaвIILIBaå1ся с Ilaïðaæåt tttohl устаaки и используется так>1м образом для контроля напрлженил tla секции, Фазочувствительный блок 1 осу1цествллет контроль сдвига фаз

>1апрлжений секций, Сигнал появляется Ila выходе того фазочувств>1 тел ь> I Gf o блока, vo торый зарегистрируег отставание по фазе

tlaïpstæåtILIë контролируе>1ой секции от пап рлжан ия смежной >la угол, превышающий зада,н>ь1й, Кро>1ь- сравнения двух аналоговых сигналов элемент сравнения 7 осуществляет согласование уровней напряжения аналоговой и цифровой частей устройства.Б зависимости от того, какая операция выполняется (контроль выпадения СД из синхронизма, контроль доразворота до подсинхронной скорости или контроль уровня напряжения п>1таю>цих секций). ЛБ уста«1авливает на входах ЦАП В коды. соответствующие уставке длл данного случая.

После этого анализируя логический уровень 1а выходе элемента сравненил 7 ЛБ опреде1823065 сигналы от элементов сравнения 7, подключенных к блоку выделения огибающей 3 или датчику тока ОВ 1 (в комбинации, отвечающей описанному алгоритму выявления выпавшего из синхронизма двигателя) подключенных СД, Обработав входную информацию в соответствии с описанным алгоритмом. ЛБ вырабатывает управляющие сигналы, которые поступают в блок исполнительных органов 10, воздействующий на цепи управления соответствующих устройств.

Опытный образец предложенного устройства был реализован на микроЭВМ, построенной на базе комплекта микросхем серии КР580. B качестве датчика тока использовался пояс Роговского с усилителем н а микросхеме К Р553УД2. В элементах сравнения использовались компараторы

КР554САЗБ, Гальваническая развязка R6 от остальной части схемы обеспечивалась микросхемами КР293ЛП1А. Для преобразования цифровых кодов в аналоговый сигнал применялся ЦАП К572ПА1А. Блок исполнительных органов был изготовлен на базе транзисторных усилителей и электромагнитных реле.

Устройство было применено для защиты и ресинхронизации группы синхронных двигателей кислородной станции металлургического завода (три двигателя типа СТД

10000-23УЧ мощностью по 10000 кВт, один двигатель типа СТД 3500 — 2 мощностью

3500 кВт, два двигателя СД 3200- 2 мощностью по 3200 кВт, снабженные тиристорными возбудителями типа ТЕ 8-320; питание двигателей осуществляется от двух секций).

Питание устройства осуществляется от источника, снабженного аккумуляторной батареей в комплекте с зарядным устройством, предусматривающего резервирование.

Применение предложенного устройства позволит повысить бесперебойность технологического цикла, в котором используются защищаемые СД(уменьшить вероятность аварийных остановок) за счет предотвращения ложных отключений при возмущениях в питающей сети и перенапряжениях в цепях ОВ. Увеличивается также срок службы двигателей поскольку при уменьшении удельного числа их пусков и остановов существенно замедляется темп

I старения изоляции, Каскадная ресинхронизация уменьшает колебания токов в питающей сети, а сохранение мощных СД в работе позволяет поддерживать напряжение в узлах нагрузки энергосистем при авариях.

Формула изобретения

Устройство для защиты и ресинхронизации группы синхронного двигателя (группы двигателей), содержащее датчик тока ротора, логический блок, выключатель напряжения статора, первый и второй блоки сравнения, о т л ич а ю ще е с я тем, что, с целью повышения надежности ресинхронизации двигателя, дополнительно введены три датчика напряжения. третий, четвертый и пятый блоки сравнения, первый, второй и третий блоки выделения огибающей, первый и второй фазочувствительные блоки, первый и второй фильтры низкой частоты, цифроаналоговый преобразователь и блок сигнализации, входами подключенный к выходам логического блока, а дополнительный выход логического блока — к входу цифроаналогового преобразователя, выход последнего соединен с первыми входами блоков сравнения, выходы которых соединены с соответствующими входами логического блока, вторые входы первого, второго и третьего блоков сравнения соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего блоков выделения огибающей, выходы первого и второго фазочувствительных блоков соединены соответственно со. своими входами логического блока. выходы первого и второго фильтров низкой частоты подключены к вторым входам четвертого и пятого блоков сравнения. входы первого и второго фильтров низкой частоты объединены и соединены с выходом датчика тока, второй вход первого фазосдвигающего блока и вход первого блока выявления огибающей объединены и соединены с выходом первого датчика напряжения, первые входы первого и второго фазочувствительных блоков и вход второго блока выявления огибающей объединены и соединены с выходом второго датчика напряжения, второй вход второго фазочувствительного блока и вход третьего блока выявления огибающей обьединены и подключены к выходу третьего датчика напряжения. а логический блок работает по алгоритму, представленному на фиг,2-6.

1823065

%г 2

1823065 нет

Эа нат место

За реня

Ра ля контроля соь"ьчлия 6 еща на псдошло

Аннцлиро8ать рашстреаци>о Сф, для которык наолюоалооь соЬттие Д Анмома. ниьирц а лью сд арегисмриро am Сд, для котпорьх лнеем неслщ eoEoimue 4, но комарье ее а на

sape a чсгирчро la ны оре ми ре г исмрацци есмь сд, Рпе колюрнк нес8сйино конлралиройли соОьнлиа 9 сооь лие о имеем сс

/м па Ение

u3 cuwrpoHuJHo.

С4 s oe zucvpuо 8а нь! Ðoь спьира8ать

Рь!лаЬиио. us с инкрап а.ьмо СД снять 8osEgw3wup

8 ina Киаик

0лределанио малоотоетст3еннык nomре3ителей, ик отключени& ссВь тие состоящес том,vmo ecma когтя 8b

Сд, ток ОВ котором низиося Эо 8торой ,у 3анной о елкины

4. C (.цсме ) 1823065

1823065

Составитель А.Зинченко

Техред М.Моргентал Корректор Н. Король

Редактор

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

Заказ 2183 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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