УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ ОБМОТКИ СТАТОРА ГЕНЕРАТОРА Российский патент 2009 года по МПК H02H3/16 H02H7/06 

Описание патента на изобретение RU2358369C1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от замыканий на землю обмотки статора генератора, работающего на сборные шины.

Известно устройство для защиты от замыканий на землю обмотки статора генератора [Федосеев A.M. Релейная защита электрических систем. - М.: Энергия, 1976, с.391-392], содержащее фильтр тока нулевой последовательности, подключенный к выводам генератора, токовое реле, подключенное к выходу фильтра тока нулевой последовательности.

Недостатком данного устройства является необходимость нарушения целостности ошиновки генератора для подключения фильтра тока нулевой последовательности, что снижает надежность работы устройства.

Для защиты от замыканий на землю обмотки статора генератора также применяют устройство [Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем. - М.: Энергия, 1976, с.393-394], содержащее трансформатор тока нулевой последовательности с подмагничиванием, трансформатор напряжения, первичная обмотка которого подключена к выводам генератора, а вторичная обмотка к дополнительной подмагничивающей обмотке трансформатора тока нулевой последовательности с подмагничиванием, токовое реле, к входам которой подключены вторичные обмотки трансформатора тока нулевой последовательности с подмагничиванием.

Недостатком данного устройства является необходимость нарушения целостности ошиновки генератора для подключения фильтра тока нулевой последовательности с подмагничиванием, что снижает надежность работы устройства.

Известно устройство для защиты от замыканий на землю обмотки статора генератора [А.с. СССР №1492409, МПК 4 Н02Н 3/16 БИ. №25, 1989], выбранное в качестве прототипа, содержащее фильтр тока нулевой последовательности, подключенный к выводам генератора, преобразователь тока в напряжение, который подключен к фильтру тока нулевой последовательности, формирователь ортогональных составляющих, который подключен к преобразователю тока в напряжение, датчик линейного напряжения, который подключен к формирователю ортогональных составляющих, формирователь приращений, подключенный к формирователю ортогональных составляющих, датчик напряжения нулевой последовательности, блок управления, подключенный к датчику напряжения нулевой последовательности и к формирователю приращений, схему сравнения, подключенную к формирователю приращений и к блоку управления. Формирователь ортогональных составляющих содержит фазоповоротную схему, первый усилитель-ограничитель, входы которых соединены между собой и подключены к датчику линейных напряжений, первый детектор, второй детектор, информационные входы которых соединены и подключены к преобразователю тока в напряжение, второй усилитель-ограничитель, который подключен к фазоповоротной схеме, причем выходы первого усилителя-ограничителя и второго усилителя-ограничителя подключены к опорным входам соответственно первого и второго детекторов. Выходы первого и второго детекторов подключены к формирователю приращений.

Недостатком данного устройства является снижение чувствительности устройства из-за зависимости работы устройства от изменения частоты сети и влияния высших гармонических составляющих в токе нулевой последовательности, поступающего на вход формирователя ортогональных составляющих.

Задачей изобретения является повышение чувствительности устройства путем исключения зависимости работы устройства от изменения частоты сети и влияния высших гармонических составляющих в токе нулевой последовательности.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройство для защиты от замыканий на землю обмотки статора генератора, содержащее фильтр тока нулевой последовательности, подключенный к выводам генератора, преобразователь тока в напряжение, который подключен к фильтру тока нулевой последовательности, формирователь ортогональных составляющих, который подключен к преобразователю тока в напряжение, датчик линейного напряжения, который подключен к формирователю ортогональных составляющих, формирователь приращений, подключенный к формирователю ортогональных составляющих, датчик напряжения нулевой последовательности, блок управления, подключенный к датчику напряжения нулевой последовательности и к формирователю приращений, схему сравнения, подключенную к формирователю приращений и к блоку управления.

Согласно изобретению в формирователь ортогональных составляющих введены формирователь опорных сигналов, выходы которого соединены с опорными входами первого и второго перемножителей, выходы которых подключены к формирователю приращений, причем информационные входы первого и второго перемножителей соединены между собой и подключены к преобразователю тока в напряжение, а три входа формирователя опорных сигналов подключены к трем выходам датчика линейного напряжения.

Заявленное выполнение устройства обеспечивает повышение чувствительности устройства за счет устранения зависимости работы устройства от изменения частоты сети и влияния высших гармонических составляющих в токе нулевой последовательности за счет исключения фазоповоротной схемы и замены фазового детектирования на операцию перемножения в формирователе ортогональных составляющих, тем самым выполняется задача изобретения.

Предлагаемое устройство, по сравнению с известным прототипом, позволяет выделить абсолютное значение первой гармоники тока нулевой последовательности в условиях изменения частоты сети и наличия высших гармонических составляющих в токе нулевой последовательности, что повышает чувствительность защиты на 10-15%.

На фиг.1 представлена схема устройства для защиты от замыканий на землю обмотки статора, на фиг.2 - схема формирователя ортогональных составляющих, на фиг.3 - векторная диаграмма, поясняющая работу формирователя опорных сигналов.

Устройство содержит (фиг.1) фильтр тока нулевой последовательности 1, подключенный к выводам генератора, преобразователь тока в напряжение 2, который подключен к фильтру тока нулевой последовательности 1, формирователь ортогональных составляющих 3, который подключен к преобразователю тока в напряжение 2, датчик линейного напряжения 4, который подключен к формирователю ортогональных составляющих 3, формирователь приращений 5, который подключен к формирователю ортогональных составляющих 3, датчик напряжения нулевой последовательности 6, блок управления 7, который подключен к датчику напряжения нулевой последовательности 6 и к формирователю приращений 5, схему сравнения 8, которая подключена к формирователю приращений 5 и к блоку управления 7. Формирователь ортогональных составляющих содержит формирователь опорных сигналов 9 (фиг.2), выходы которого соединены с опорными входами первого перемножителя 10 и второго перемножителя 11, выходы первого перемножителя 10 и второго перемножителя 11 подключены к формирователю приращений 5, информационные входы первого перемножителя 10 и второго перемножителя 11 соединены между собой и подключены к преобразователю тока в напряжение 2, три входа формирователя опорных сигналов 9 подключены к трем выходам датчика линейного напряжения 4.

Фильтр тока нулевой последовательности 1 представляет собой три трансформатора тока, вторичные обмотки которых соединены параллельно.

Преобразователь тока в напряжение 2 может быть выполнен в виде резистора, включенного в нулевой провод фильтра тока нулевой последовательности 1.

Датчик линейного напряжения 4 представляет собой измерительный трансформатор напряжения, например три трансформатора типа ЗНОЛ-6, первичные и вторичные обмотки которых соединены в звезду.

Формирователь приращений 5 может быть выполнен на операционных усилителях, например типа К140УД7.

Датчик напряжения нулевой последовательности 6 представляет собой измерительный трансформатор напряжения, например три трансформатора типа ЗНОЛ-6, первичные обмотки которых соединены в звезду, а вторичные - в разомкнутый треугольник.

Блок управления 7 может быть выполнен на операционных усилителях, например, типа К140УД7.

Схема сравнения 8 представляет собой компаратор, выполненный на микросхеме 521СА3.

Формирователь опорных сигналов 9 представляет собой сумматор, выполненный на операционном усилителе К140УД7.

Первый перемножитель 10 и второй перемножитель 11 могут быть выполнены на микросхемах 525ПС3.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме, до возникновения замыкания на землю, на вход преобразователя тока в напряжение 2 с выхода фильтра тока нулевой последовательности 1 поступает ток небаланса, а при возникновении замыкания на землю обмотки статора - сумма тока небаланса и тока замыкания. Выходное напряжение преобразователя тока в напряжение 2, пропорциональное в нормальном режиме току небаланса, а при замыкании на землю сумме тока небаланса и тока замыкания, поступает на первый вход формирователя ортогональных составляющих 3. На второй, третий и четвертый входы формирователя ортогональных составляющих 3 поступают линейные напряжения UAB, UBC, UCA с выхода датчика линейного напряжения 4. В формирователе опорных сигналов 9 формируется вектор , опережающий вектор линейного напряжения на 90° (фиг.3). Напряжение поступает на вход первого перемножителя 10, а вектор на вход второго перемножителя 11 и умножаются на сигнал с выхода преобразователя тока в напряжение 2 kI0sin(ωt+β), где k - коэффициент пропорциональности, β - фазовый сдвиг тока нулевой последовательности. Таким образом, на выходе формирователя ортогональных составляющих 3 формируются два напряжения UX и UY, средние значения которых равны

где А - коэффициент пропорциональности.

На первый и второй входы формирователя приращений 5 поступают выходные сигналы UX и UY формирователя ортогональных составляющих 3. На третий вход формирователя приращений 5 подается логический сигнал X1, сформированный на первом выходе блока управления 7, причем X1=0 при 3U0<Uуст и X1=1 при 3U0>Uуст, где Uуст - порог срабатывания блока управления 7, U0 - напряжение нулевой последовательности с выхода датчика нулевой последовательности 6. На выходе формирователя приращений 5 формируется сигнал, пропорциональный току нулевой последовательности, который подается на вход схемы сравнения 8, где происходит сравнение тока нулевой последовательности с уставкой. За счет связи схемы сравнения 8 с блоком управления 7 обеспечивается выдержка времени работы защиты и ограничение длительности выходного логического сигнала на выходе схемы сравнения 8. Выход схемы сравнения 8 является выходом защиты.

Похожие патенты RU2358369C1

название год авторы номер документа
Устройство для защиты от замыканий на землю 1987
  • Вайнштейн Роберт Александрович
  • Карбышев Александр Федорович
SU1492409A1
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В ОБМОТКЕ СТАТОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1995
  • Алексеев В.Г.
  • Гельфанд Я.С.
  • Кискачи В.В.
RU2096885C1
Устройство для релейной защиты от увеличения проводимости изоляции и замыканий на землю обмотки статора блочного генератора 1990
  • Ванин Валерий Кузьмич
  • Ильин Владимир Алексеевич
  • Шмурьев Валентин Яковлевич
SU1723619A1
Устройство для автоматической компенсации емкостного тока однофазного замыкания на землю в сетях 6-35 кв 1977
  • Альгин Юрий Дмитриевич
  • Осипова Ирина Михайловна
  • Ребров Лев Васильевич
  • Губарев Виктор Николаевич
SU680098A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ 2003
  • Батулько Д.В.
RU2244992C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В ВОЗДУШНЫХ СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ 2003
  • Батулько Д.В.
RU2255404C2
ИСТОЧНИК КОНТРОЛЬНОГО ТОКА 2014
  • Доронин Александр Викторович
  • Вайнштейн Роберт Александрович
  • Наумов Владимир Александрович
  • Пименов Виктор Михайлович
RU2567056C1
Устройство защиты синхронного генератора с частотно-тиристорным пуском от замыкания на землю обмотки статора 1991
  • Кужеков Станислав Лукьянович
  • Сапронов Андрей Анатольевич
  • Аллилуев Алексей Анатольевич
SU1812592A1
СПОСОБ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ЦЕПЕЙ ГЕНЕРАТОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ БЛОКА ГЕНЕРАТОР - ТРАНСФОРМАТОР С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ВОДЯНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1991
  • Таджибаев А.И.
  • Соловьев Н.С.
  • Казаров С.С.
  • Риос Г.Ф.
RU2066910C1
Устройство для автоматической компенсации емкостного тока сети 1991
  • Петров Олег Александрович
SU1778858A1

Реферат патента 2009 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ ОБМОТКИ СТАТОРА ГЕНЕРАТОРА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от замыканий на землю обмотки статора генератора, работающего на сборные шины. Задача изобретения - повышение чувствительности устройства путем исключения зависимости работы устройства от изменения частоты сети и влияния высших гармонических составляющих в токе нулевой последовательности. Сущность изобретения состоит в том, что устройство содержит фильтр тока нулевой последовательности, генератор, преобразователь тока в напряжение, формирователь ортогональных составляющих, датчик линейного напряжения, формирователь приращений, датчик напряжения нулевой последовательности, блок управления, схему сравнения, согласно изобретению в формирователь ортогональных составляющих введены формирователь опорных сигналов, первый и второй перемножители, причем информационные входы первого и второго перемножителей соединены между собой и подключены к преобразователю тока в напряжение, а три входа формирователя опорных сигналов подключены к трем выходам датчика линейного напряжения. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 358 369 C1

Устройство для защиты от замыканий на землю обмотки статора генератора, работающего на сборные шины, содержащее фильтр тока нулевой последовательности, подключенный к выводам генератора, преобразователь тока в напряжение, который подключен к фильтру тока нулевой последовательности, формирователь ортогональных составляющих, который подключен к преобразователю тока в напряжение, датчик линейного напряжения, который подключен к формирователю ортогональных составляющих, формирователь приращений, подключенный к формирователю ортогональных составляющих, датчик напряжения нулевой последовательности, блок управления, подключенный к датчику напряжения нулевой последовательности и к формирователю приращений, схему сравнения, подключенную к формирователю приращений и к блоку управления, отличающееся тем, что формирователь ортогональных составляющих содержит формирователь опорных сигналов, выходы которого соединены с опорными входами первого и второго переменожителей, выходы которых подключены к формирователю приращений, причем информационные входы первого и второго перемножителей соединены между собой и подключены к преобразователю тока в напряжение, а три входа формирователя опорных сигналов подключены к трем выходам датчика линейного напряжения.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2358369C1

Устройство для защиты от замыканий на землю 1987
  • Вайнштейн Роберт Александрович
  • Карбышев Александр Федорович
SU1492409A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В ОБМОТКЕ СТАТОРА ГЕНЕРАТОРОВ, РАБОТАЮЩИХ В УКРУПНЕННОМ БЛОКЕ 2005
  • Шестакова Вера Васильевна
  • Вайнштейн Роберт Александрович
  • Юдин Святослав Михайлович
  • Наумов Александр Михайлович
  • Райспих Иван Кондратьевич
RU2286636C1
Устройство для защиты от замыкания на землю обмотки статора генератора 1979
  • Вайнщтейн Роберт Александрович
  • Головко Станислав Иванович
SU890513A1
WO 9500990, 05.01.1995.

RU 2 358 369 C1

Авторы

Шестакова Вера Васильевна

Вайнштейн Роберт Александрович

Юдин Святослав Михайлович

Доронин Александр Викторович

Даты

2009-06-10Публикация

2008-07-21Подача