Устройство для защиты синхронной машины
ОП ИКАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Сетоа Советсиик
Социалистические
Республик
< 930479 (61) Дополнительмое к авт. спид-ву— (22) Заявлено 19. 06. 80 (21) 2942452/24-07 с присоединением заявки М(23) П риоритет— (5I)M. Кл.
Н 02 Н 7/08
Реуаеретееней квинтет
СССР ао делам неебретеннй н етнрытнй (53) УДК 621.316.
° 925(088.8) Опубликовано23.05.82. Бюллетень М 19
Дата опубликования описания 23.05.82
В. С. Козлов, A. В. Олейник, Г. А, и Е. Н. Чуйко (72) Авторы изобретения
Харьковский ордена Ленина политехн им. В. И. Ленина (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЦИТЫ СИНХРОННОЙ ИАНИНЫ
Изобретение относится к релейной защите и противоаварийной автоматике, а именно к дишференциальной защите синхронной машины.
Известно устройство для защиты цепей возбуждения синхронных генераторов при замыкании на землю во второй точке цепи возбуждения (11.
Однако это устройство обладает мертвой зоной: так, например, при первом замыкании у колец ротора оно не будет действовать вне зависимости от местоположения второго замыкания и поэтому его включение в этом случае бессмысленно, устройство невозможно использовать при возникновении первого замыкания, например в цепи возбуждения возбудителя, так как оно могло бы ложно срабатывать при изменении сопротивления регулировочного реостата, устройство трудно (например, на гидрогенераторах) отстроить от переменного тока в цепи реле.
Известно также устройство для за" щиты бесщеточной синхронной машины 21, содермащее датчики тока и напряжения на шинах генератора, к которым подключены блоки формирования сигналов, пропорциональных cooTBt ñòâåííî току и напряжению, датчик тока цепи возбуждения с блоком формирования сигналов, блок сравнения, выход которого через блок задержки соединен с исполнительным органом, и блок кор-. рекции, включенный между выходами всех блоков формирования сигналов и входом блока сравнения (2).
Однако ввиду неучета токов в, демпферных контурах возникают ложные срабатывания в переходных режимах.
В связи с этим низкое быстродейст20 вие из-.за необходимости введения выдермки времени на срабатывание. При асинхронных режимах демпферные токи в поперечной оси также приводят к ложным срабатываниям; Кроме того, 930479 4 ных выпрямителя 5 и Ь, управляющие входы которых подключены к выходу датчика 7 положения ротора, сигнальный вход фазочувствительного выпрямителя 5 подключен к выходу датчика
2 тока, а сигнальный вход фазочувствительного выпрямителя 6 подключен к выходу блока 4, блок 8 идентификации токов в контурах ротора в про1у дольной оси, имеющее своими выходами иоделируемые токи этих контуров, перВЫЙ вход которого подключен к выходу датчика 9 тока возбуждения, вто. рой вход к выходу датчика 10 напряжения возбуждения, а третий вход к
Выходу фазочувствительного выпрямителя 5, и сумматор 11, входы которого соединены с выходами блока 8 идентификации, а выход подключен на первый вход исполнительного органа 12, второй вход которого соединен с выходом фаеочувствительного выпрямителя 6.
Устройство работает следующим oGразом.
Информация датчиков 2 и 3 поступает на вход блока 4 моделирования которнй формирует сигнал, пропорциональный геометрической сумме мгновенных значений токов роторных контуров продольной и поперечной оси ро тора.
Согласно дифференциальному уравнению для фазы А
4 4@ « а ill.ÑÐÇЭ (1 t )-m.5in8 1
Е а о- ЗЗ (ОА Р1А)Ю
0 где L g — коэффициент самоиндукции обмотки фазы;
4О и — коэффициент взаимной индукции между контурон оба мотки ротора и обмоткой фазы;
UA, 1д- напряжение и ток фазы;
45 В - активное сопротивление ил обмотки фазы; ток контура возбужде-. ния;
i;,i„ - продольный и поперечный
50 токи демпферных контуров ротора;
9 - угол поворота ротора. защита обладает способностью различать вид повреждения.
Цель изобретения. - повышение точ ности работы в переходных режимах, повышение быстродействия и определе ния вида повреждения.
Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее дат чик тока возбуждения, датчики тока и напряжения на шинах машины и исполнительный орган, дополнительно снабжено датчиком напряжения возбуждения, датчиком положения ротора сумматором, двумя фазочувствительными выпрямителями, блоком идентификации токов в контурах ротора по продольной оси и блок моделирования гео метрической суммы мгновенных Значе-. ний токов роторных контуров, один вход которого подключен к выходу датчика напряжения на шинах мерины, а другой вход к выходу датчика тока на. шинах машины, два управляемых @а зочувствительных выпрямителя, управ ляющие входы которых подключены к выходу датчика положения рдтора:, сигнальный вход первого фазочувст-вительного выпрямителя подключен к выходу датчика тока на айнах иааины а сигнальный вход второго фещчувст вительного выпрямителя подключен М выходу блока моделирования геометрической суммы мгновенных значений токов роторных контуров, первый ахи блока идентификации токов в коМура ротора в продольной оси, имеющее::св ими выходами моделируемые токи этих контуров, первый вход которого подключен к выходу датчика тока возбуж дения, второй вход - к выходу датчи ка напряжения возбуждения, третий вход — к выходу первого фазочувстви тельного выпрямителя, а выходы блок идентификации подключены на входы сумматора, выход которого подключен на первый вход исполнительного органа, выполненного по схеме сравнен второй вход которого подключен к вы ходу второго фазочувствительного вы прямителя.
На чертеже приведена функциональ ная схема устройства.
Устройство для защиты синхронной машины 1 содержит датчик 2 тока и датчик 3 напряжения на шинах машины, выходы которых подключены на вход блока 4 моделирования геометрической суммы мгновенных значений токов роторных контуров, два фоточувствительСигнал, пропорциональный геомет55 рической сумме мгновенных значений токов роторных контуров, можно получить моделируя данное дифференциальное уравнение:
930479 (0А+К)А)сК !! g)
О е
15 где 1, я А
u LE
Rg, R1g5 (! +1 ) с096 1! s!!!e=
Ф М
Данный сигнал поступает на сигнальный вход фазочувствительного выпрямителя б, на управляющий вход которого поступает сигнал от датчика 7 полонения ротора. На выходе фазочувствительного выпрямителя 6 получаем сигнал, пропорциональный сумме токов контуров ротора по проДОЛЬНОЙ ОСИ i g 4 i g s КОтоРЫЙ ПОСТУпает на второй вход исполнительного органа 12. Информация датчиков 9 и 10 поступает на первый и второй входы блока 8 идентификации, представляющего собой идентификационную модель роторных контуров в продольной оси, оценивающего вектор тока роторных контуров по замкнутому циклу. Система дифференциальных уравне- ний наблюдающего устройства идентификации имеет следующий вид: аФ= 4Е А !)g . „qm !! !я mals(8!Ss) „!„д.,sj). к!(g-! I) ® а» с31 4 1д и 1 ЯД + 9!!! 01 ) !к (!р-4р)у токи контура возбуждения и продольного демпферного .контура ротора; токи обмоток фазы А и фазы В; напряжение возбуждения; коэффициент самоиндукции контура возбуждения и продольного демпферного контура ротора; активные сопротивления контура возбуждения и продольного демпферного контура ротора; коэффициент взаимной индукции между контуром обмотки ротора и обмоткой фазы; 26 ?3 45.n л. i< - моделируемые токи контура возбуждения и про дольного демпферного контура ротора; — угол поворота ротора, К1, К - коэффициент обратной связи, Можно сказать, что токи роторных кОнтуров пО прОдОльнОЙ Оси ig и Ilgwu являются наблюдаемыми по току возбуждения iq. На сигнальный вход фазочувствительного выпрямителя 5 поступает информация датчика 2, à íà его управляющий вход поступает сигнал от датчика 7 положения ротора. На входе фазочувствительного выпрямителя 5 фор- мируется сигнал. пропорциональный реакции статора. Яп1 (geo(gsfg)i ksi08-1g) Для упрощения. измерение можно производить в моменты времени. когда 9 =23K. Тогда получаем 1,5в ° iA. Сигнал. пропорциональный реакции статора 1,5е.1Ак, поступает на третий вход блока 8, на выходе которого . получаем сигналы, пропорциональwe л току контура возбуждения i и току демпферного контура 1А, которые поступают на сумматор 31. На выходе сумматора получаем сигнал, пропорциональный сумме тОкОв кОнтура ротора по продольной оси i + if который поступает на первый вход исполнительного органа 12. При возникновении повреждения во вращающейся части системы возбуждения в исполнительном органе 12, выполненном по схеме сравнения, возникает сигнал рассогласования. Знак сигнала рассогласования зависит от вида повреждения: при Обрыве обмотки возбуждения сигнал рассогласования будет одного знака, при витковых замыканиях в обмоткедругого знака и при этом амплитуда сигнала рассогласования определяется количеством короткозамкнутых витков. Преимуществом предлагаемого устройства является то, что оно обладает высокой чувствительностью и быстродействием, отстроено от ложных срабатываний при внешних повреждениях, работосгособно при асинхронном ходе машины, по величине и знаку выходного сигнала можно =удить о виде повреждения в обмотках синхронной машины. 930479 Формула изобретения Устройство для защиты. синхронной машины, содержащее датчик тока возбуждения, датчики тока и напряжения на шинах машины и исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е е -с я тем, что, с целью повышения точности работы в переходных режимах, повышения быстродействия и определе- 1о ния вида повреждения, оно дополнительно содержит датчик напрямения возбуждения, датчик положения ротора, сумматор, два Фазочувствительных выпрямителя, блок идентификации токов в контурах ротора по продольной оси и блок моделирования геометрической суммы мгновенных значений токов роторных контуров, один вход которого подключен к выходу датчика щ напряжения на шинах машины, а другой вход к выходу датчика тока на шинах машины, два управляемых фазочувствительных выпрямителя, управляющие входы которых подключены к вы,ходу датчика положения ротора, сигнальный вход первого фазочувствительного выпрямителя подключен к выходу да чика тока на шинах машины, а сигнальный вход второго Фаэочувствительного выпрямителя подключен к выходу блока моделирования геометрической суммы мгновенных значений токов роторных контуров, первый вход блока идентификации токов в контурах ротора в продольной оси подключен к выходу датчика тока возбуждения, второй вход - к выходу датчика напряжения возбуждения, третий вход - к выходу первого фазочувствительного выпрямителя, а выходы блока идентификации подключены на входы сумматора, выход которого подключен на первый вход исполнительного органа, выполненного по схеме сравнения, второй вход которого подключен к выходу второго фазочувствительного выпрямителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Федосеев А. И. Релейная защита электрических систем. М., "Энергия", 1976, с. 409. 2. Авторское свидетельство СССР 4" 495740, кл. H 02 Н 7/08, 3974.
