Способ выявления потери возбуждения управляемой машины переменного тока Советский патент 1983 года по МПК H02H7/06 

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для повышения надежности электроэнергетических систем, автоматического выяв ления потери возбуждения, нарушения устойчивой работы асинхронизированно синхронной машины (АСМ). Известны способы выявления потер возбуждения и асинхронного режима (АР) синхронного генератора (СГ) по факту снижения тока в цепи обмотки возбуждения (ОВ) ниже уставки сраба .тывания tl. недостатком указанного способа являетйя его низкая чувствитель- . ность, обусловленная неизменностью условий срабатывания выявительного органа в различных режимах работы генератора. Наиболее близким к предлагаемому язвляется также способ выявления потери возбуждения и асинхронного режима СГ при снижении тока в цепи обмотки возбуждения ниже установки срабатывания, корректируемой в зави симости от выдаваемой мощности СГ Недостатком данного способа явля ется его неселективная работа при выявлении потери возбуждения у асин хронизированной синхронной машины, поскольку факт потери возбуждения определяется по факту снижения тока возбуждения до нуля. Особенностью АСМ является наличие на роторе машины двух равноценных ОВ ток в которых изменяется по гармоническсму закону и они смещены относительно одна другой на 90°. Следовательно, токи в ОВ периодически проходят через нуль в нормальном ре жиме работы АСМ. Поэтому способ, используемый для выявления потери возбуждения СГ по факту прохождения тока возбуждения через нуль, не приемлем для выявления потери возбуждений у АСМ. ; Необходимость выявления полной или частичной аварийной потери возбуждения, следует из анализа режимов работы АСМ.. Потеря возбуждения даже в одной из ОВ, при отсутствии форсировки возбуждения в другой ОВ, приводит к нарушению устойчивой работы АСМ, к возникновению асинхронного режима.- Для предотвращения таких случаев необходим эффективный способ выявления потери возбуждения асинхронизированной машины. Цель изобретения - выявление несимметричной потери возбуждения асин хронизированной синхронной машины с двумя обмотками на роторе. Указанная цель достигается тем, что согласно способу выявления потери возбуждения управляемой машины переменного тока путем измерения скольжения ротора машины, измерения тока возбуждения в обмотке, сравнё ния тока возбуждения с уставкой срабатывания и выработки управляющего сигнала в случае превышения контролируемым током уставки срабатывания, измеряют ток во второй обмотке возбуждения, сдвигают его по фазе на 90 эл.град., суммируют, измеренные токи и полученный сигнал сравнивают с уставками срабатывания по амплитуде и времени полупериода, сравнивают . фазу этого сигнала с фазой измеренного тока в. первой обмотке возбуждения, если фазысигналов совпадают, . то фиксируют потерю возбуждения во второй обмотке возбуждения, если сиг налы в прртивофазе, то фиксируют потерю возбуждения в первой обмотке возбуждения, сигнал о факте потери возбуждения в одной из обмоток возбуждения подается на исполнительный орган. Одновременно с измерением токов возбуждения измеряют скольжение ротора АС машины, сравнивают измеренное значение с предельно допустимым критическим, в случае превышения измеренным скольжением критического значения сравнивают измеренные в обеих обмотках возбуждения токи с их потолочными значениями, если оба тока окажутся меньше своих потолочных значений, фиксируют симметричную потерю возбуждения. На чертеже изображена блок-схема устройства, поясняющая предлагаемый способ . Блок-схема содержит измерительные блоки (трансформаторы тока) 1 и 2, фазосдвигающий блок 3, соединенный с одним из трансформаторов тока и суммируницим блоком 4, выход которого соединен с блоком 5 фильтрации постоянной составляющей (конденсатор) , фазосравнивающий блок 6, подключенный к другому трансформатору тока, блок 7 сравнения по амплитуде, включенный на выходе фильтра 5 постоянной составляющей, и высокочастотный фильтр 8 (контроль времени . полупёриода гармонического сигнала), включенный на выходе блока сравнения по амплитуде и соединенный .с исполнительным органом, блоки 9 и 10 сравнения измеренных токов возбуждения в ОВ1 и ОВ2 с их потолочными значениями, подключенные к трансформаторам тока, блок 11 сравнения измеренного скольжения ротора с его критическим значением и логический элемент И 12, входы которого соединены с блоками сравнения токов возбуждения и блоком сравнения скольжения ротора, а выход элемента И соединен с исполнительным органом. Выход блока измерения тока возбуждения в обмотке ОВ1 подключен к

входам блоков 9 и 4 сравнения и суммирования фазосравнивающего устройства б . Выход блока измерения тока возбуждения подключен к входам фазосдвигающего блока 3 и блока 10 сравнения. Выход блока 3 соединен с одним из входов блока 4 суммирования. Выход блока 4 суммирования соединен с входом блока 5 фильтрации, а его выход соединен с входом блока 7 сравнения, выход блока 7 сравнения связан с входом блока контроля времени полупериода. Выход блока Ь подключен к входу фазосравнивающего блока 6 и входу исполнительного органа 13, один из .входов которого связан с выходом фазосравнивающего блока б и выходом логического блока 12, вход которого соединен с выходами . блоков 9 и 10 сравнения и выходом блока 11 измерения скольжения.

При потере возбуждения в одной из обмоток возбуждения, например ОВ1, АСМ схема работает следующим образом

Замеряют измерительными блоками 1 и 2 токи в ОВ1 и рВ2 соответственно. Измеренный ток ig подается на фазосдвигающий блок 3, где контро- лируемый ток сдвигается на 9Оэл.град таким образом, чтобы он находился в противофазе с кoнтpoлиpye tым током . Затем оба тока -j и -( поступают на вход суглматора 4, где эти токи складываются, так как контролируемые токи находятся в противофазе, то на выходе сумматора появится сигналал рассогласования, равный разности тот ков, так как в ОВ1 произошла потеря возбуждения (в случае нормального режима работы сигнал рассогласования равен нулю). Сигнал рассогласования поступает в блок-фильтр 5, где происхрдит отстройка от сложного срабатывания выявительного органа при подаче на обмотки возбуждения постоянного напряжения (т.е. скольжение , при этом выявительный орган не срабатывает. С выхода блока 5 сигнал поступает на вход сравнивающего блока 7, где сигнал рассогласования сравнивается с уставкой, величина которой определяется величиной небаланса токов в обмотках возбуждения при нормальном режиме работы, неидентичностью измерительных цепей. Если величина сигнала рассогласования превышает величину уставки,-то сигнал проходит на блок 8 контроля времени полупериода сигна.ла рассогласования. Блок предназначен для отстройки от переходных процессов в сети, -так как внешние возмущения могут привести к появлению несимметрии токов в обмотках возбуждения, не связанную с потерей возбуждения. Внешние возмущения (короткое замыкание, обрыв линии) приводят

к наведению в обмотках возбуждения АСМ высокочастотных токов. Токи возбуждения в АСМ изменяются с частотой скольжения & 1-2%, {i 0,5-1 Гц), т.е. время полупериода тока возбуждения Т/2 0,5 с, а время полупериода наведенных токов Т/2 0,02. Таким образом, контролируя время полупериода сигнала рассогласования, происходит отстройка от внешних возмущений. С выхода блока 8 сигнал рассогласования поступает на исполнительный орган 13 для фиксации факта несимметричной потери возбуждения. Для определения в какой именно ОВ произошла потеря возбуждения сравниваются контролируемый сигнеш И и сигнал рассогласования по фазе в фазосравнивающем устройстве 6. Если фазы сигналов, поступающих на вход блока б, совпадают, то произойдет потеря возбуждения в ОВ2, если сигналы находятся в противофазе, - потеря возбуждения в ОВ1. Сигнал с выхода фазосравнивающего устройства поступает на исполнительный орган 13 и фиксирует поврежденную обмотку возбуждения. Одновременно с измерением токов возбуждения в обмотках возбуждения и сравнением их с потолочныf Цпся и12пот значениями в блоках 9 и 10 сравнения измеряют скольжение ротора АСМ и сравнивают его с кр(тическим значением скольжения 5 кр в блоке 11 сравнения, превышение S.5(io означает потерю устойчивости работы АСМ. Критическое скольжение 5цр определяется и ограничивается источником питания системы возбуждения.

Логический блок 12 позволяет из всех аварийных ситуаций, приводящих к потере устойчивости АСМ, выбрать только случай симметричной потери возбуждения. Для этого на вход логического блока 12 поступают выходны сигналы с блоков 9-11 сравнения, при одновременном соблюдении .условий S 5к 1потИг гпот фиксируется симметричная потеря возбуждения и сигнал поступает в исполнительный орган 13. При несимметричной потере возбуждения исполнительный орган 1-3 выдает сигнал на пульт диспетчеру, производит; автсялатическую разгрузку АСМ или переводит ее в синхронный режим работы. При симметричной потере возбуждения, когда происходит наруше- ние устойчийой работы АСМ, отключают ее от сети. .

Таким образом предлагаемый способ выявляет симметричную и аесиналетричную потерю возбуждения АСМ при условии, что токи в ОВ изменяются по гармоническому закону. Правильность действия выявихельного органа не зависит от величины нагрузки АСМ типа

СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ ПОТЕРИ ВОЗБУЖДКНИЯ УПРАВЛЯЕМОЙ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА путем измерения скольжения ротора машины, измерения тока возбуждения в обмотке, сравнения тока возбуждения с уставкой срабатывания и выработки управляющего сигнала в случае превышения контролируемым током уставки срабатывания, отличающийся тем, что, с целью выявления несимметричной потери возбуждения асинхронизированной синхронной машины с двумя обмотками на роторе, измеряют ток во второй обмотке возбуждения,сдвиганЛ его по фазе на 90 эл.град., суммируют измеренные токи и полученный сигнал .сравнивают с уставками срабатывания по амплитуде и времени полупериода, сравнивают фазу полученного сигнала фазой измеренного тока в первой обмотке возбуждения, если фазы сигналов совпадают, то фиксируют потерю возбуждения во второй обмотке возбу&ения, если сигналы в противофазе, то фиксируют потерю возбуждения в первой обмотке возбуждения, сигнал о факте потери возбуждения в одной из обмоток возбуждения подается на исполнительный орган.. 2. Способ по п. 1, о т л и ч. а i ю щ и и с я тем, что, с целью выявления симметричной потери возбужде(Л I ния,сравнивают измеренные токи в обеих обмотках возбуждения с их потолочными значениями, если оба тока окажутся меньше соответствующих значений и измеренное скольжение ротора превышает критическое значение ( 5 5кр) фиксируется симметричная потеря возбуждения и подается сигнал lA исполнительный орган.. оо 00 4