Устройство выявления асинхронного режима синхронной машины Советский патент 1984 года по МПК H02H7/06 H02J3/24 

f 1пП

2, Устройство по п,1, отличающееся тем, что, с целью предотвращения ложного срабатывания в режимах недовозбуждения, в него дополнительно введены последовательно соединенные третий инвертор и третий логический элемент

И-НЕ, включенные между выходом фильтра низкой частоты и входом исполнительного блока, и блок блоки, ровки сраба-уывания по току статора, выход которого соединен с вторым входом третьего логического элемента И-НЕ.

1. УСТРОЙСТВО ВЫЯВЛЕНИЯ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА СИНХРОННОЙ МАШИНЫ по фазовому углу между током и напряжением статора синхронной машины, содержащее преобразователь . напряжения, преобразователь тока, логический элемент И-НЕ., расширитель импульсов, исполнительный блок, о тли ч атоще е ся тем, что, с целью повьтения селективности и . чувствительности, в него введены второй логический элемент И-НЕ, усилитель-Лормирователь напряжения, усилитель-Формирователь тока, два инвертора, одновибратор, фильтр низкой частоты, причем выходы преобразователей напряжения и тока подключены соответственно к входам усилителей-Формирователей напряжения и тока, выход усилителя-Лормирователя напряжения соединен с первым входом первого логического элемента И-НЕ, выход усилителя-формирователя тока соединен с первьтм входом второго логического элемента И-НЕ и входом первого инвертора, выход КОТОРОГО соединен с вторым входом I первого логического элемента И-НЕ. выход которого соединен с вторым (Л входом второго логического элемента И-НЕ и входом одновибратора, выход с которого соединен с входом второго инвертора г выход которого соединен с третьим входом второго логического элемента И-НТЗ, выход которого соединен с входом расширителя импульсов, ВЫХОД1 которого соединен с входом фильтра низкой частоты; выход которого связан с входом исполнительного блока. 05 00 ю

1

(

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического выявления асинхронного режима синхронной машины.

Известны устройства выявления асинхронного режима (АР) по косвенным режимным параметрам, например, по моделируемой ЭДС, току возбуждения, содержащие блоки измерения скольжения, блоки формирования уставки срабатывания выявительного органа защиты асинхронного режима с учетом измеренного скольжения LI3 и t23 .

Недостатком известных устройств является сложность получения величины скольжейия ввиду отсутствия надежных датчиков скольжения.

Известно также устройство выявления асинхронного режима по фазе между током и напряжением статора генератора, содержащее преобразователи тока и напряжения, триггер для получения информации о фазовом сдвиге СЗ,

Недостатком данного устройства является его ложная работа при исчезновении одного из входных сигналов (например, при перегорании предохранителей.в цепи трансформато.ра напряжения),. что является наиболее частой причиной ложной работы устройств выявления асинхронного режима.

. Наиболее близким к предлагаемому по технической сути является устройство выявления асинхронного режима по .фазовому углу между током и напряжением статора, содержащее преобразователь тока и преобразователь напряжения, подключенные сроими первичными обмотками к. фазам- питающей сети вспомогательный транслорматор тока, первичная обмотка которого через резистор подключена ко вторичной обмотке преобразователя напряжевия, а вторичная - ко вторичной обмотке преобразователя тока, элемент И исполнительный блок, элемент временной задержки и расширитель им пульсов. Входы элемента И подключен к выходам преобразователя напряжения и преобразователя тока, а выход элемента И через последовательно содиненные элемент временной задержки и расииритель импульсов подключен к исполнительному блоку 4.

Однако устройство имеет низкую чувствительность из-за того, что сигналы с преобразователей тока и напряжения подаются непосредственно на схему сравнения, имеющую значительный порог срабатывания. При асинхронном режиме наблюдается значительное снижение напряжения статора электрической машины.

Кроме того, по времени совпадения полуволн тока и напряжения невозможно различить диапазоны углов 0-180° или 180-360, что может приводить к неселективным срабатываниям устройства при несимметричных Коротких замыканиях и глубоких синхронных качаниях перевозбужденной синхронной машины.

Устройство может неселективно срабатывать при исчезновении одного из входных сигналов из-за трансформации другого сигнала через вспомогательный трансформатор тока, ложно срабатывать в нормальных режимах работы с недовозбуждением и небольшой загрузке по активной мощности. В данном устройстве отсутствуют унифицированные элементы, чт затрудняет наладку и обслуживание устройства.

Таким образом, рассмотренное устройство обладает рядом недостатков, приводящих к низкой селективности и чувствительности выявления асинхронного режима.

Цель изобретения - повы1)ение селективности, чувствительности устройства, а также унифицирование его узлор.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее преобразователь -напряжения, преобразователь тока, логический элемент И-НЕ, расширитель импульсов, исполнительный блок, дополнительно введены второй логический элемент И-НЕ усилитель-Формирователь напряжения, усилитель-Формирователь тока, два инвертора, одновибратор и фильтр низкоЯ частоты, причем выходы преобразователей тока и напряжения соединены соответственно со входами усилителей-формирователей тока и напряжения. Выход усилителя-Формирователя напряжения соединен с первым входом первого логического элемента И-НЕ, выход усилителя-формиро вателя тока соединен с первым входо логического элемента И-НЕ и со входом первого инвертора, выход которого соединен со вторым входом перво го логического элемента И, выход которого соединен со вторым входом второго логического элемента И-НЕ и со входом одновибратора, выход которого соединен со входом второго инвертора, выход которого соединен с третьим второго логического элемента И-НЕ, выход которого со единен со входом расширителя импуль сов, выход которого соединен со вхо дом фильтра низкой частоты, выход которого связан со входом исполнительного блока. i Кроме того, с целью предотвращения ложного срабатывания в режимах недовозбуждения, в устройство введенЪ последовательно соединенные третий инвертор и третий логический элемент И-НЕ, включейные между вы xo;ctoM фильтра низкой частоты и вхо дом исполнительного блока, и блок . блокировки срабатывания по току ста тора, выход которого соединен со вторым входом третьего логического элемента H-HEt. На фиг,1 приведено устройство, 6лок-схема на фиг,2 - временные ди аграммы работы устройства для синхронного генератора; на фиг.З - век торные диаграммы работы устройства для синхронного reHepaTopaj на фиг 4 - области нормальных к асинхронных режимов синхронного генератора Устройство содержит 1фиг.II пре образователь 1 напряжения, преобразователь 2 тока, усйлитель-Иьормиров тель 3 напряжения, усилитель-формирователь 4 тока, первый инвертор 5 логический элемент И-НЕ 6, одновибратор 7, второй инвертор 8, второй логический элемент И-НЕ 9.расширитель импульсов 10, фильтр низкой частоты 11, исполнительный блок 12 рлок 13 блокировки срабатывания по току статора, третий инвертор 14 и третий логический элемент И-НЕ 15, Выходы преобразователей 1 и 2 напряжения и тока подлючены соответ ственно ко входам усилителей-формирователей 3 и 4 напряжения и тока.. Выход усилителя-формирователя 3 напряжения соединен с, первым входом первого логического элемента И-НЕ б, Выход усилителя-формирователя 4 соединен с первым входом второго логического элемента И-НЕ 9 и со входом инвертора 5, выход которого соединен со вторым входом первого логи1еского элемента И-НЕ 6, выход которого соединен со вторым входом второго логического элемента И-НЕ 9 и со входом одновибратора 7, Выход одновибратора 7 соединен со входом второго инвертора 8, выход которого соединен с третьим входом второго логического элемента И-НЕ 9, выход которого через расширитель импульсов 10 соединен с фильтром низ; кой частоты 11, Выход Лильтре 11 связан со входом исполнительного блока 12, Последовательна соединенные третий инверогор 14, третий логический элемент И-НЕ 15 включены между фильтром 11 и исполнительным блоком 12, Ко входу третьего логического элемента И-НЕ 15 подключен выход блока 13 блокировки срабатывания по току статора. Устройство работает следующим образом,, линейное напряжение, например Uc8(Kr,2jtH ток (например, 1д) статбра (фиг.2 б ) подаются на входы преобразователей напряжения 1 и тока 2, с выходов которых преобразованные напряжение и ток подаются на входы усилителей-формирователей 3 и 4 напряжения и тока соответственно, где синусоидальные сигнгшы преобра-.. эуются в /грямоугольные импульсы. Сформированные импульсн напряжения подаются на вход логического элемента И-НЕ 6, а импульсы тока на первый вход второго логического элемента И-НЕ 6 и на инвертор 5 (фиг. 2 в), где инвертируются и подается на второй вход логического элемента И-НЕ б, который во время совладения импульсов высокого уровня вырабатывает импульсы низкого уровня (фиг,2 г), запускающий одновибратор 7, Импульс изковго уровня (ФИГ,2 -ц, вырабатывающийся одновибратором 7, инвертируется вторым инвертором 8 (Лиг, 2 г ) и подается на третий вход второго логического элемента И-НЕ 9, на второй вход которого подается импульс низкого уровня с первого логического элемента И-НЕ 6, Импульс низкого уровня на выходе второго логического элемента И-НЕ появляется только в том случае, когда д.пительность инвертированного импульса одновибратора больше длительности импульса с первой схемы совпадения (Лиг,2 ж), т,е, при возникновении асинхронного режима, что иллюстрируется векторными диаграммами (Фиг, 36), и только при отстающем токе, т,е, для генератора только в генераторном режиме, чем достигается отстрой ка от неселективной работы при глубоких качаниях перевозбужленного генератора и некоторых видах несимметричных коротких замыканий, когда может произойти совпадение полуволн тока и напряжения в двигательных квадрантах. Уставка срабатывания задается путем изменения длительнос ти импульса одновибратора 7. Импульс со второго логического элемен та И-НЕ 9 рас11иряется расширителем и шy;lьcoв 10 (лиг, 2 з), сглаживается Фильтром низкой частоты 11 (фиг,2 и} н подается на исполнитель ный блок 12,., При подаче на преобразователь то ка фазного тока, например Зе на преобразователь напряжения - линейного напряжейия двух других фаз, направленного.в сторону опережающей фазы, т.е. Uj.j,, устройство четко фик сирует асинхронный режим при увеличении угла Ч до 60-75° в сторону опережения ( для случая синхронного генератораj,. В этой случае угол между Uf. и - Эд увеличивается до 150165° (фиг.2,31. Уставка срабатывания устройства задается длительност импульса одновибратора 7. Использование расиирителя импульсов 10 существенно повышает быстродействие устройства, так как позволяет приме нить фильтр.11 с незначительным запаздыванием, условия работы которого не зависят от времени совпадения иг/тульсов на входах логической схемы И-НЕ 9. При исчезновении любого из входных сигналов импульсы на выходе Схемы совпадения отсутствуют и устройство йе работает. Устройство такой конструкции может быть- применено для зашиты синкронных машин, работающих только с опережающим соя , т.е. там, где отсутствуют режимы недовоз буждения. Синхронные генераторы часто эксплуатируются в режимах недовозбуждения, и при малых активных мощностях устройство может ложно срабатывать, так как значение угла в таких режимах превыгаает уставку срабатывания (область 3, Лиг. 4). Здесь же в координатах Rey и ЭгпУ изображены полные области существования нормальных 1область 1/ и асинхронных (область 2) режимов, где (eY и JmY вещественная и мнимая часть проводимости синхронной машииы,. Область 2 (Лиг.4) существования асинхронных режимов определяется Re VljS) и 3mXjS)4acTOTHbiMH характеристиками генератора. При анализе диаграммы работы различных типов генераторов установлено. что при попадании в зону срабатывания по углу, т.е. при Ч нормальном режиме работы с недовозбуждением полный ток статора генератора меньше, чем ток при асинхронном режиме с минимальным скольжением , т.е. в точке 1/Xj Поэтому для предотвращения ложного срабатывания устройства в режимах недовозбуждения в него вводится блок 13 .блокировки срабатыв ания по току статора с уставкой{:1,,ст1 Т1ретий инвертор 14 и третий логический элемент И 15, Устройство реализовано на унифицированных логических микросхемах. Таким образом, предложенное устойство позволяет повысить чувствиельность и селективность устройста, а благодаря применению униЛициованных блоков - упростить его натройку и обслуживание.