Способ определения фазы для шунтирования преобразовательного моста и устройство для осуществления способа

 

1t Способ определения фазы для шунтирования преобразовательного мое— .та по вентилям этой фазы при не сопровождающихся сверхтоками нарушениях коммутаций вентилей, заключающийсяв том, что фиксируют наличие минимальных фазных токов вентильной об -^ MOTioi трансформатора, сравнивают выпрямленные токи датчиков фазных токов -этой обмотки с током датчика выпрямленного тока моста, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности защиты моста при нарушениях коммутации вентилей, выявляют момент снижения величины мгновенного значения разности указанных сравниваемых токов ниже заданной уставки, фиксируют по нему момент окончания очередного нарушения коммутации, отсчитывают от указанного момента заданный • •промежуток времени, в течение которого фиксируют одновременное наличие выходного сигнала коммутационной2. Способ поп.1,отличающ и и с я тем, что для моста, работающего в инверторном режиме, шунтирование осуществляют по вентилям опережающей фазы, для моста, работающего в выпрямительном режиме, по вентилям ) любой из двух указ'анных фаз.защиты моста и минимальных токов только в двух фазах вентильной обмотки , выбирают одну из них по сочетаниям указанных фаз и осуществляют шунтирование моста по вентилям этой фазы.3. Устройство для осуществления определения фазы для шунтирования и преобразовательного моста по п.1, содержащее датчики фазных токов вен-| тильньпс обмоток трансформатора и датчик вьтрямленного тока моста, эле-- ' мент сравнения, подключенный к указанным датчикам тока, релейные элементы фазных токов и релейный элемент сравнения, подключенные соответственно к выходам датчиков.фазных токов и элемента сравнения, •" ' блок защиты» отличаю щ'.ееся тем, чтооно снабжено элементом запрета, элементами совпадения, паг мяти и формирователем временных интервалов, причем к выходам каждого из релейных элементов фазных токов присоединен один из входов элемента ': запрета и входы двух из трех элементов совпадения, другие входы которых соединены соответственно с выходом элемента запрета, выходом блока за- Ещты и выходом формирователя временных интервалов, вход которого соединен с выходом релейного элемента.(ЛсOi 00 00о •^4U

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (i9)SU(III

А1 (51) 5 Н 02 И 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Cb

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 2373105/07 (22) 14.06,76 (46) 23.07.91.Бюл. У 27 (71) Научно-исследовательский институт постоянного тока (72) А.Е,Гуревич и А.В.Гончаров (53) 621.314.27 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

;Р 313502, кл. Н 02 Н 7/10, 1970, Аллилуев А.А., Шаров Е.Т. и Шинкаренко Г.В. Импульсная защита ,преобразовательного моста от нару:шений коммутаций вентилей. Известия ВУЗов Электромеханика, Р 2, 1976. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗЫ ДЛЯ

ШУНТИРОВАНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО

МОСТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБА (57) 1, Способ определения фазы для шунтирования преобразовательного мос.та по вентилям этой фазы при не сопровождающихся сверхтоками нарушениях коммутаций вентилей, заключающийся

s том, что фиксируют наличие минимальных фазных токов вентильной об — . мотки трансформатора, сравнивают выпрямленные токи датчиков фазных токов .этой обмотки с током датчика выпрямленного тока моста, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности защиты моста при нарушениях коммутации вентилей, выявляют момент снижения величины мгновенного значения разности укаэанных сравниваемых токов ниже заданной уставки, фиксируют по нему момент окончания очередного нарушения коммутации, отсчитывают от указанного момента заданный промежуток времени, в течение которого фиксируют одновременное наличие выходного сигнала коммутационной

2 защиты моста и минимальных токов только в двух фазах вентильной обмотки, выбирают одну из них по сочетаниям указанных фаэ и осуществляют шунтирование моста по вентилям этой фазы.

2. Способ поп.1, о тли ч аюшийся тем, что для моста, работающего в инверторном режиме, шунтирование осуществляют по вентилям опережающей фазы, для моста, работающего в выпрямительном режиме, по вентилям любой из двух укаэанных фаз °

3. Устройство для осуществления определения фазы для шунтирования v, преобразовательного моста по п.1, содержащее датчики фазных токов вен-. тильных обмоток трансформатора и дат- С„ чик выпрямленного тока моста, эле- . мент сравнения, подключенный к указанным датчикам тока, релейные элементы фаэных токов и релейный элемент сравнения, подключенные соответственно к выходам датчиков .фаэных токов и элемента сравнения, . 4 ) блок защиты, о т л и ч а ю щ(е е с я тем, что оно снабжено элементом запрета, элементами совпадения, па. мяти и формирователем временных интервалов, причем к выходам каждого из релейных элементов фазных токов присоединен один из входов элемента ,Р запрета и входы двух из трех элементов совпадения, другие входы которых Ь) соединены соответственно с выходом элемента запрета, выходом блока защиты и выходом формирователя временных интервалов, вход которого соединен с выходом релейного элемента, включенного на выходе элемента сравнения, а выходы элемен688074 тов совпадения соединены с элементами памяти

40 / Изобретение относитсяк электротехнике, а именно к способам защиты при 1 нарушениях коммутации вентилей йре— образовательных мостов с полупроводниковыми вентилями, используемыми также в качестве шунтирующих. Способ распространяется как на периодические, так и на апериодические (нерегу- 15 лярные) нарушения, сопровождающиеся чередованиями интервалов нормальных коммутаций и прямого горения вентилей одной фазы.

Известен способ выявления одного или нескольких вентилей, в которых произошел пропуск зажигания или прямой пробой, основанный на выявлении комбинаций из ряда признаков, указы1 вающих на вид повреждения определен- 25 ного вентиля.

Согласно этому способу фиксируют превышение фазными токами определенного направления выпрямленным током моста заданных уставок, фиксируют длительность и последовательность протекания токов в фазах, после чего выявляют комбинации совпадения всех . сигналов во времени. Например, для определения вентиля, на котором, произошел пропуск включения, запомнен35 ную комбинацию фазных токов определенного направления (c учетом того, что один из этих токов .протекал длительно - более 160 эл. в момент, .преднествующий режиму прямого горения вентилей одной фазы) сопоставляют с комбинацией, соответствующей определенной последовательности протекания фазных токов, возникающих 45 .при втягивании преобразовательного моста иэ укаэанного режима. Известный способ обладает рядом недостатков, основным из которых является сложность, обусловленная необходимость контроля весьма большого числа призна-, ков. Кроме того, использование факта увеличения длительности полуволны фазового тока может приводить к неправильному определению фазы для шунTHpo-55 вания моста, так как такое увеличение может иметь место не только при нарушении коммутации в поврежденном мосте, но и на неповрежденных мостах, например, при работе регулятора тока выпрямителя во время нарушения коммутации на инверторе. (Наиболее, близким по технической сущности к данному изобретению является способ определения фазы с поврежденным вентилем, использующий в качестве признака повреждения одновременность снижения или возрастания (нли того и другого) разнополярныхтоков в двух фазах вентильной обмотки, что имеет место соответственно в начале и конце интервала прямого горения вентилей при нарушении коммутации.

Указанный известный способ выполнения защиты преобразовательного моста от нарушений коммутации основан на принципе импульсного контроля (реагирующие органы — датчики коммутаций вырабатывают импульсы, пропорциональные производным токов) попарных комбинаций разнополярных фазных токов преобразователя. В случае совпадения импульсов в любой из комбинаций подается сигнал на срабатывание защиты и фиксируется фаза, в которой имеет место нарушение коммутации.

Указанный способ осуществляется устройством, содержащим датчики фазных токов вентильных обмоток трансфор- матора и датчик выпрямленного тока моста, элемент сравнения, подключенный к датчикам фазных токов, релей ные элементы фазных токов и релейный элемент сравнения, подключенные соот" ветственно к выходам датчиков фаэных токов и элемента сравнения.

Известный способ имеет ряд принципиальных недостатков. Одним из них является использование производных. фазных токов с учетом знака изменения токов, что может явиться источником ложной работы устройства, выполненного по данному способу, в нормальных режимах передачи постоянного тока, так как фронты фазных тонов вентильной обмотки как в моменты включения, В так и в особенности при погасании коммутирующих вентилей, искажены за счет наложения на них колебательных составляющих токов, Указанные сос5

6 тавляющие токов возникают как за счет, наличия в схеме реального преобразователя многочисленных, демпфирующих R-С цепей, так и за счет собственных емкостей высоко( вольтного оборудования. По этой причине на интервале коммутации величины и знаки производных токов ., двух нормально коммутирующих фаз могут явиться источниками неправильной информации для защиты. Кроме того, одновременно колебания тока в двух фазах вентильной обмотки возможны не только в режимах с нарушениями комму таций но и в других аварийных pef жимах, например, при перекрыти ях в режимах с большими углами регулирования, сопровождающихся периодическими сверхтоками в виде импульсов в двух фазах вентильной обмотки, Подобные же изменения в токах вентильной обмотки возникают при наложении на ток передачи, а следовательно и на фазные токи, коле бательных составляющих тока, вызванных нарушениями в соседних мостах или на преобразовательной подстанции.

Известный способ фиксации поврежденной фазы недостаточно совершенен также в случаях нарушений коммутаций вентилей, потому что он справедлив только для вполне определенного режима (выпрямительного или инверторного) и не учитывает того, что при действии регуляторов и устройств перевода выпрямителя в инверторный режим (ПИР), а также при реверсе, режимы работы преобразователей могут меняться в широких пределах и характер сочетаний им пульсных сигналов в конце интервала прямого горения вентилей меняется в зависимости от режима.

Указанные выше недостатки извест ного способа могут приводить либо к неоправданному отключению нормально работающего моста (при ложной работе либо к усугублению аварий за счет приложения к вентилям дополнительных сверхтоковых воздействий, на которые они не рассчитаны (в случае неправильного определения поврежденной фазы при перекрытиях со сверхтоками) либо к неправильному определению поврежденной фазы и следовательно фазы шунтирования моста по рабочим, вентилям при нарушении коммутации, в

88074 б результате чего вентили моста будут подвергнуты сверхтоковым воздействиям при включении шунтирующего an5 парата, выводящего мост из работы.

Результатом этого может быть либо недоотпуск электроэнергии, либо выход оборудования моста из строя с длительным простоем моста из-за необ О ходимости его восстановительного ремонта.

Цель изобретения — повышение надежности защиты моста при нарушениях коммутации вентилей.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения фазы для шунтирования преобразовательного моста по вентилям этой фазы йри несопровождающихся сверхтоками нарушениях коммутаций вентилей, выявля-. ют момент снижения величины мгновен— ного значения разности указанных сравниваемых токов ниже заданной уставки, фиксируют по нему момент оконча25 ния очередного нарушения коммутации, отсчитывают от ук-.ванного момента заданный промежуток времени, в течение которого фиксируют одновременное наличие выходного сигнала коммутацион3Р ной защиты моста и минимальных токов только в двух фазах вентильной обмотки, выбирают одну из них по сочетаниям указанных фаз и осуществляют шунтирование моста по вентилям

35 этой фазы, кроме того, для моста работающего в инверторном режиме,. шунтирование осуществляют по вентилям опережающей фазы, а для моста, работающего в выпрямительном режиме, 4р по вентилям любой из двух указанных фаз. Устройство для осуществления данного способа, содержащее датчик фазных токов вентильных обмоток трансформатора и датчик выпрямленного то45 ка моста, элемент сравнения,подключенный к указанным датчикам тока, релейные элементы фазных токов и релейный элемент сравнения, подключен"

)з ные соответственно к выходам датчи5р ков фазных токов и элемента сравнения, блок защиты, снабжено элементом запрета, элементами совпадения, элементами памяти и формирователем временных интервалов, причем к выхо55 дам каждого из Релейных элементов фазных токов присоединен один из входов элемента запрета и входы двух из трех элементов совпадения, другие входы которых соединены соответствен688074.но с выходом элемента запрета, выходом блока защиты и выходом формирователя временных интервалов, вход которого соединен с выходом релейного элемента, включенного

5 на выходе элемента сравнения, а выходы элементов совпадения соединены с элементами памяти.

На фиг.1а и 2а изображены диаграммы токов в фазах вентильной обмотки трансформатора при работе преобразователя соответственно в инверторном и выпрямительном режимах при пропуске зажигания вентиля + В; на фиг.1б и 2б изображены диаграммы работы элементов чстройства, выполненного по данному способу, соответственно в инверторном и выпрямительном режимах при пропуске включе- 20 ния вентиля + В; на фиг. 3 — схема устройства, реализующего способ определения фазы при нарушениях коммутаций для шунтирования преобразовательного моста с полупровод- 25 никовыми тиристорными вентилями по рабочим вентилям.

Рассматривается процесс работы при пропуске включения вентиля + В преобразовательного моста, работающего в инверторном режиме, перед действием защиты от нарушения коммутаций (фиг.1а). В момент t подается им(. пульс на включение вентиля -А неповрежденной половины моста, после чего мост входит в режим прямого горения вентилей фазы А, в момент t после подачи импульса на включение вентиля -В, мост выходит из этого режима н в фазах А и В появляются у0 токи +А и -В (АВ),а в момент t> режим прямого горения заканчивается и фазные токи вновь становятся равными выпрямленному токн. После этого указанное сочетание токов будет су- 45 ществовать в инверторном режиме в течение промежутка времени

120 эл. град. Для однозначного определения поврежденной фазы, а следовательно, для правильного, выбора вен- 50 тилей одной фазы для шунтирования мос-, та, фиксируют определенное сочетание фаэных токов именно в ртом интервале, после выхода моста из режима прямого горения вентилей одной фазы. В момент t снимают управляющие импульсы и подают импульсы на вентили фазы А, так как это приводит к наиболее быстрому шунтированию моста. В момент t+ заканчивается коммутация с вентиля -В на вентиль -А и мост оказывается в однофаэном режиме. Рассматривается процесс работы в выпрямительном режиме (фиг.2а). В момент мост входит в режим прямого горения вентилей фазы А> а в момент выходит из этого режима и в фазах С и А появляются токи +С и -А (СА).

Такое сочетание фаэных токов будет существовать в выпрямительном режиме после выравнивания фаэных и выпрямленного токов в течение 60 эл.град.

Таким образом, для правильного определения вентилей одной фазы, пред назначенных для шунтирования моста, для выпрямителя и инвертора необходимо фиксировать сочетания фазных токов, по которым мост выходит из режима прямого горения вентилей одной фазы по наименьшему интервалу времени, т.е ° интервалу, определяемому процессом на выпрямителе. В момент

t снимают управляющие импульсы и подают импульсы для шунтирования моста по вентилям фазы А. В момент

Ф заканчивается коммутация с вентиля

+С.на вентиль +А и мост оказывается .зашунтированным по вентилям фазы А..

На выпрямителе во всем диапазоне угла регулирования условия коммутации таковы, что подача импульсов для шунтирования моста и по вентилям фазы С приведет к аналогичному результату.

Устройство (фиг.3) для осуществления способа определения фазы дпя шунтирования преобразовательного мосI та 1, работающего в реверсивном или только инверторном режиме, по рабочим вентилям одной фазы при нарушениях коммутации содержит датчики 2 фазных токов вентильной обмотки трансформато.ра 3 и1: датчик 4 выпрямленного тока моста элемент сравнения токов 5 указанных датчиков, релейные элементы фазных токов 6 с минимальной уставкой в цепях датчиков 2 и релейный элемент 7 на выходе элемента сравнения 5, реагирующий на превышение выпрямленным током фазных токов.

Калдый из выходов элементов фазных токов 6 присоединен к входам двух из трех элементов совпадения 8 — .10 таким образом, чтобы получить все сочетание двух фазных токов (т.е.АВ.

ВС,СА)..К другим входам указанных элементов совпадения подсоединены вы10

074

9 688 ход блока 11 защиты от нарушений коммутаций и выход элемента запрета 12 при наличии токов во всех трех фазах (например, при коммутациях в преобразователе), выход формирователя временных интервалов 13, вход которого подсоединен к выходу релейного элемента 7.

Выходы элементов совпадения присоединены к входам элементов памяти

14 — 16, формирующих выходные сигналы на шунтирование преобразовательного моста по рабочим вентилям выбранной фазы с одновременным снятием рабочих импульсов вентилей. Для устройства на фиг.3 предназначенного для работы преобразовательного моста в реверсивном или только в инверторном режиме, указанные элементы памяти формируют сигнал на включение вентилей опережающей фазы из зафиксированного сочетания фазных токов. Для устройства, предназначенного для работы преобразователя в выпрямительном режиме, элементы памяти могут формировать сигналы на включение вентилей любой из двух зафиксированных фаз.

Работу устройства при нарушениях, коммутации в инверторном режиме поясняет диаграмма выходных сигналов элементов устройства (фиг.1б). При нропуске включения вентиля +В имеем чередования режимов прямого горения вентилей фазы А и наличие различных по длительности токов в фазах при незначительном увеличении выпрями ленного токамоста.При входемоста врежим прямого горения вентилей одной фазы на выходе элемента сравнения 5 появляется сигнал небаланса выпрям- . ленного тока моста и выпрямленных фазных токов, и при превышении этим сигналом некоторой уставки срабатывает элемент 7. По окончании укаэанного режима одновременно в двух фазах веитильной обмотки трансформатрра появляются токи (датчик 2). при достижении которыми некоторой минимальной уставки на выходе элемента б появляются сигналы, соответствующие полуволнам токов определенных фаз (например, фаз А и В), исчезает сигнал небаланса (вых. 5), происходит возврат элемента 7 и одновременно на выходе формирователя 13 появляется кратковременный сигнал длитепьностью

1-2 мс, разрешающий работы элементов совпадения каждый раз после выравнивания токов датчиков 2 и 4 на выходе моста из режима прямого горения вентилей одной фазы. К этому моменту должен сработать блок 11 защиты от нарушения коммутации, время выцержки которого определяется некоторой величиной t t,, и при условии отсутствия токов во всех трех фазах вентильной обмотки (вых.12) собирается один элементов совпадения. Выходным сигналом элемента совпадения 8 за«. пускается элемент памяти 14, в результате чего выдаются длительные импульсы на шунтирование преобразовательного моста по вентилям опережаю-. щей фазы (например, А) и снимаются управляющие импульсы.

Работа устройства в выпрямительном режиме преобразователя (фиг.2б) протекает аналогично вышеописанному за исключением того, что втягивание моста из режима прямого горения происходит по вентилям других фаз (например, +С и -А), т.е. фиксируется иное, по сравнению с инверторным режимом сочетание фаз, а следовательно работает другой элемент совпадения

10 и элемент памяти 16 выдающий сигУ нал на шунтирование моста по вентилям фазы С. .Благодаря использованию предпола-,: гаемого способа определения фазы для шунтирования преобразовательного мос4О та беэ шунтирующего вентиля при нарушениях коммутации вентилей, обеспечивается принципиально новая возможность выявления наиболее оптимальной .фазы, по вентилям которой правильно и быстро (с наименьшим числом коммутаций) произойдет шунтирование преобразователя, что предотвратит дополнительные сверхтоковые воздействия на вентили при включении шунтирующего аппарата, выводящего мост из работы.

Экономический эффект использования предполагаемого изобретения заключается в уменьшении объемов, стоимости и сроков ремонта оборудования, а также в уменьшении недоотпуска элект«

55 роэнергии из-sa его простоя.

688074

Составитель О.Парфенова

Техред А,Кравчук

Редактор М.Ленина

Корректор Л.Пилипенко

Закаэ 3!27 Тираж 386 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

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