Способ выявления асинхронного режима синхронного генератора Советский патент 1983 года по МПК H02J3/24 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического выявления асинхронного режима синхронного генератора.

Известен способ выявления асинхронного режима синхронного генератора по реактивной мощности путем сравнения контролируемой реактивной мощности с установкой срабатывания и выработки управляющего сигнала в случае превышения контролируемой реактивной мощностью указанной уставки

Недостатками данного способа яв- , ляются его низкая чувствительность и селективность, что обусловлено неучетом зависимости параметров генератора, по которым формируется величина уставки срабатывания от ре жима его работы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ выявления асинхронного режима синхронного генератора путем сравнения контролируемой реактивной мощ ности с уставкой срабатывания, формируемой по измеренным величинам напряжения шин высокого напряжения станции и скольжения генератора и

звестным частотным характеристикам генератора согласно выражению

: г Xr(S)co5Qr(S) ,.,

° (5 где 3 - скольжение генератора

Un - напряжение шин высокого напряжения электростанции XyS - модуль частотной характерис10тики генератора

Q S - фаза частотной характеристики генератора;

Xgn сопротивление внешней сети, равное сопротивлению цепи от шин ге15нератора до шин высокого напряжения станции, и в случае превышения контролируемой реактивной мощностью сформированной уставки срабатывания выдается сигнал на исполнитель20ную схему защиты генератора от асинхронного режима 2.

Недостатком данного способа является его низкая селективность при выявлении асинхронных режимов син25хронного генератора при частичной потере возбуждения, что обуславливает возможность ложного срабатывания при асинхронном ходе возбужденного генератора, а также при глубоких 30 синхронных качаниях. Цель изобретения - повышение селективности способа выявления асинхронного режима синхронного генератора при частичной потере возбуждения,- Указанная цель достигается тем, что в способе выявления асинхронног режима синхронного генератора элект ростанции путем измерения реактив ой мощности и скольжения генератоЭа и напряжения шин высокого напря ения электростанции, формирования уставки срабатывания с учетом известных характеристик генератора и выработки управляющего сигнала в сл чае превышения измеренной реактивно мощности указанной уставки, измеряю напряжение возбуждения генератора и формируют уставку срабатывания согласно выражению п - )coserCe)ч Е)г(5)Хв„3 -9U и (1 (5).ХвнЗ(У,) где S - скольжение генератора;. XpS - модуль частотной характеристики генератора) QP S - фаза частотной характеристики генератора, U(j - напряжение шин высокого напряжения электростанц X - сопротивление внешней сети, равное сопротивле нию цепи от шин генерат ра до шин высокого напряжения электростанции Un - напряжение возбуждения генератора Хр - синхронное индуктивное сопротивление генератор сопротивление взаимоиндукции генератора VV - активное сопротивление обмотки возбуждения енератора. Выражение для уставки можно за писать в виде В K-,pS) K3etK4BS), где и - напряжение остаточного воз буждениягенератора, 1, Kj l, Кц„ - коэффициенты, определяемые электромагнитными параметрами генератора, .в зависимости от величины скольжения. Таким образом формирование указанной уставки срабатывания приво дит к тому, что условие срабатывани выявительного органа (во) защиты от асинхронного режима (ЗАр) синхронного генератора по реактивной мощности идентично условию срабатывания ВО ЗАР по внутреннему углу генератора, поскольку условиевр 7/ 180 является абсолютно верным, так как собственно оно и определяет наличие асинхронного режима синхронного генератора. Используя полученные путем решения упрощенных уравнений Горева-Парка при заданном законе движения аналитических выражений для режимных параметров, запишем условие срабатывания для ВО ЗАР по внутреннему углу генератора в виде соотношения режимных параметров электропередачи с параметрами генератора и внешней { J ,и,.Х,„)Х,(в) о ХагХвн Х,(5)Хбк Аналогичное условие для ВО ЗАР по реактивной мощности выглядит еледyющим образом: Ug V-gCXr yXrCs) Xr + Хьн ХагСХгСеНХвнЗ Из условий срабатывания (З) и (4) видно,что они неидентичны.Это обстоятельство и обуславливает неселективность срабатывания ВО ЗАР по реактивной мощности при частичной потере возбуждения, поскольку условие (З является абсолютно верным. Следовательно, корректируя уставку срабатывания ВО ЗАР ( 1 по условию (3, можно повысить чувствительность ВО ЗАР по реактивной мощности до уровня ВО ЗАР по внутреннему углу генератора . Различие условий срабатывания (3) и- (4 определяется по выражению AQC5)--Ag(s)-AQ()-- iiJn± b . , (s)fXBH () Корректируя условие (4) по условию (3 ) с учетом выражения (5, поуч:им скорректированную уставку срабатывания, определяемую по соотношениюXT(S)IcosQr(S)--l „а о л - -1 f J СТ UXrCs) ХдгХвн Г ИХвцЗ(Чг4Хви) При такой уставке срабатывания исчезает зона ложного срабатывания, обусловленная наличием остаточного возбуждения. Выражение (6} представляем в следуюцем виде с-, (7) Уставка срабатывания, определяемая согласно выра жению (7 представляет собой нелинейную зависимость в функции скольжения. Для реальных параметров синхронных машин онаможет быть аппроксимирована в виде кусочно-линейной функции с какой угодно точностью. Для большинства генераторов в рабочих диапазонах скольжения получается достаточное совпадение с исходными зависимостями при аппроксимации их двумя отрезками. На фиг. 1 приведена структурная схема выявительного органа защиты синхронного генератора от асинхронного режима, с помощью которой может быть реализован предлагаемый способу на фиг. 2 - составляю1дие уставки срабатывания и их аппроксимирукадие функции при аппроксима ции двумя прямыми отрезками ,на фиг. 3 - подробная структурная схема блока формирования уставки срабатывания рыявительного органа защиты. Устройство содержит блок 1 измерения скольжения генератора блок 2 измерения напряжения шин высокого напряжения станции/ блок 3 измерения напряжения возбуждения генерато ра, блок 4 измерения реактивной мощ ности генератора, блок 5 формирова /ния уставки срабатывания выявительного органа защиты, блок б срав нения измеренной реактивной мощнос генератора с уставкой срабатывания Способ осуществляют следукндим о ipa3OM. С выходов блоков 1-3 сигналы, п порциональные соответственно сколь жению генератора, напряжению шин звы сокого напряжения станции и напряжению возбуждения генератора, подаются не входы блока 5 формирования уставки срабатывания. В блоке 5 фор мируется сигнал, пропорциональЕолй уставке срабатывания определяемый согласно соотношению (7, который подается на вход блока б сравнения На второй вход блока б подается сиг нал с выхода блока 4, пропорциональ ный величине реактивной мощности ге нератора. В блоке б эти два сигнала сравниваются, и в случае сигнала с блока 4 большего или равного сигналу с блока 5, выдается сигнал на исполнительную схему защиты. Аппроксимируя составляющие устав ки срабатывания выявительного орга на так, как это показано на фиг.2 можно записать . Ui + Ki5, .S «5ijl F.) Uo,tK4S, Kj J V--a;fci--t9Vlv v- i 4-- 9 2 (3) .Us-vtCfeSi-J S Sal 4sCT UittCe., ) К,-а; K.,---tg- f,, K4-tgif.,. Bee аппроксимирую иие коэффициенты входящие в выражения (.3) и (9} долж ны быть определены заранее для конкретного типа генератора и задаются в виде уставок при реализации спосо а в виде устройства (Фиг. 2). Таким образом, реализуя соотношение (8 и (9, мы автоматически выбираем четыре из восьми коэффициентов . Возможны счедукядие сочетание При Sfi wSsSi 16 гъ i При. SS MS-siSa 1Ь- ъ При, ,М57ва. 16 i а&Ы ге. 4в 8 При. 5 -s 5 и S7 Sa ift- ii . К4В в Схема (фиг. 3) содержит блоки 7и 8 сравнения, блоки 9 - 16 электронные ключи, блоки 17 - 21 умножения, блоки 22 - 24 - сумматорыблок 25 - квадратор. Схема работает следующим образом. С датчика скольжения величина скольжения S подается на блок 7 сравнения, куда подается также величина первой уставки S по скольжению, которая задается после аппроксимации нелинейной составляющей уставки срабатывания (фиг. 1 . В блоке 7 эти два сигнала сравниваются и в случае, если 3 с выхода блока 7 выдается сигнал на электронные ключи блоки 9 и 10, а в случае, если . то с другого выхода блока 7 .выдается сигнал на электронные кг-ючи - блоки ,11 и 12. На вторые входы электронных (Ключей - блоки 9-12 подгиотся сигналы, равные соответственно, аппроксимирукадим коэффициентам Кл, К, К, К(выражения 8 и 9. и фиг. l), которые определяются для -каждого типа машин заранее. В зависимости от того, на какую пару электронных ключей выдается сигнал с блока 7, на блок 17умножения подается сигнал либо с блока 10, равный Ki, либо с-блока 12, равный Кл, В блоке 17, на второй вход которого подается с датчика скольжейия величина скольжения, производится умножение K/j или Кд. на S и величина или подается на вход блока 22 - сумматора, на второй вход которого подается величина- К или К., соответственно, через ключи - блоки 9 и 11. 8блоке 12 эти два сигнала суммиру-ются. Таким образом, блоки 7, 9 и 12, 17, 22 реализуют соотношение. (JB). С выхода блока 22 сигнал, равный подается на вход блока 18умножения. Сигнал с датчика напряжения шин высокого напряжения станции подается на вход блока 25 квадратора, где производится возведение напряжения шин высокого напряжения станции в квадрат. С выхода блока 25 сигнал, равный квадрату напряжения шин высокого напряжения станции подается на второй вход блока 18 умножения, где производитс перемножение сигналов и на выходе блока 18 N4j имеем сигнал, равный пе вой схзставлякядей уставки срабатыва ния (выражения (6) и (7 . Работа части схемы, включающей блоки 8, 13 14, 15, 16, 19 и 23 производится точно таким же образом, как и вышеописанная часть. Только на вход бло ка 8 сравнения подается сигнал, рав ный второй уставке по скольжению S,, а на входы блоков 13 - 16 - соответственно аппроксимирующие коэффици енты к Данная часть схемы реализует соотношения (9, ан логичные соотношениям (8, и на выходе блока 23 имеем сигнал, равный ) , С датчика напряжения возбуж дения машины подается сигнал на бло 20 умножения, на второй вход которо го подается сигнал с датчика напряжения шин высокого напряжения станции., В блоке 20 эти два сигнала перемножаются и с выхода блока 20 сиг нал, равный произведению и. UQ,подается на вход блока 21 умножения. На второй вход блока 21 подается сигнал равный с выхода блока 23. В блоке 21 эти два сигнала перемножа ются и на выходе блока 21 мы имеем сигнал, равный второй составлякхцей уставц и срабатывания выражения (б и (7. Сигналы, равные первой t И второй составляющим уставки:... срабатывания выявителя, подаются с блоков 18 и 21 на входы блока 24 - сум матора, где и формируется сигнал, равный уставке срабатывания согласно соотношению С7. Использование предлагаемого способа выявления асинхронного режима .синхронного генератора позволяет ювысить селективность, а следовательно, и надежность выявления асинхронного режима синхронного генератора, что повышает надежность работы всей энергосистемы в целом, так как асинхронный режим синхронного генера тора представляет опасность как с точки зрения повреждения самого генератора и зависимого от его режима работы электрооборудования, так и с точки зрения опасности нарушения устойчивости по предельно загружен ным связям ввиду больших колебаний мощности. Повышение надежности и устойчивости энергосистемы, естественно повышает надежность снабжения электропотребителей, что связано с экономическим эффектом, расчет которого затруднителен из-за отсутствия статистических данных о сокращении не доотпуска электроэнергии с применением предлагаемого способа. Формула изобретения Способ выявления асинхронного режима синхронного генератора электростанции путем измерения реактивной мощности, скольжения генератора и напряжения шин высокого напряжения электростанции, формирования уставки срабатывания с учетом известных характеристик генератора и выработки управляющего сигнала в случае превышения измеренной реактивной мощности указанной уставки, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности выявления асинхронного режима при частйч юй по. тере возбуждения, измеряют напряжение возбуждения генератора и формируют уставку срабатывания согласно выражению UoXrCs)lcosQrC5) NCT 011 (ь аг вн ° t fCXrte BHKXHXBH) где S - скольжение генератора; X (S) модуль частотной характеристики генератора Q (sj- фаза частотной характерис тики генератора, LL - напряжение шин высокого напряжения электростанции Хр,,;- сопротивление внешней се ти, равное сопротивлению цепи от шин генератора до шин высокого напряжения электростанции, Up - напряжение возбуждения ге нератора Х - синхронно индуктивное сопротивление генератора )(Q,-- сопротивление взаимоиндукции генератора г - активное сопротивление об мотки возбуждения генератора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 442546, кл. Н 02 Н 7/06, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР 864428, кл. Н 02 j 3/24, 1979.