Устройство для защиты генератора переменного тока Советский патент 1984 года по МПК H02H7/06 

-t/a

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее измерительный преобразователь напряжения, источник питания и последовательно включенные интегратор и пороговый блок, отличающееся тем. что, с целью повышения быстродействия- и расширения функциональных возможностей устройства введены блок нелинейности, два ключа, нуль-индикатор и блок временной памяти, ёыход измерительного преобразователя напряжения подключен через блок нелинейности к входу интегратора, выход которого через нуль-индикатор подключен также к управляющему входу одного ключа, включенного между отрицательным полюсом источника питания и входом интегратора, выход порогового соединен с входом блока временной памяти, выход которого подключен к упг .равляющему входу другого ключа, включенного между положительным полюсом источника питания и входом указанного интегратора.

Фиъ. Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано дл защиты синхронных генераторов от замыканий на землю и ограничения индук ции н магнитопроводе машины. На гндроаккумулирутощих электростанциях устанавливаются обратимые электрические машины генератор-двигатель, которые характеризуются частыми переходами из двигательного режима в генераторный и обратно. В результате, значительную часть времени занимает разворот машины от практически нулевого числа оборотов до номинального. Для этой цели используют ся тиристорные преобразователи частоты, поддерживающие при пуске генератора постоянство отношения напряжения и к частоте с тем, чтобы не допустить превьт ения индукции в магнитопроводе машины выше максимальной величины. Указанные особые режимы (работы обратимых генераторов накладывают и специфические требования на устройства релейной таких машин. Известно устройство максимальной защиты напряжения нулевой последовательности для защиты генератора или блока генератор-трансформатор от замыканий на землю, которое выполняетс с использованием реле напряжения,вкл ченного на выходе фильтра напряжения нулевой последовательности 1. Указанное устройство не может быт использовано для защиты обратимых генераторов, так как чувствительност его во время частотного пуска машин будет недостаточна, поскольку необхо димо принимать во внимание частоты, начиная с 0,2 - 1 Гц, когда напряжение на генераторе составляет 0,01 0,02 от номинального. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство, содержа щее датчик напряжения гененатора, ли нейный дроссель, интегратор и порого вый блок 2, Устройство работает следующим образом. Если при синхронной скорости вращ ния ротора (номинальной частоте) повысится напряжение на выходе датчика напряжения или понизится частота, то возрастает ток, протекающий через последовательна включенные линейный дроссель и обмотк.у порогового блока Когда значение этого тока превьшзает ток уставки порогового блока, он срабатывает и подает сигнал на отключение выключателя и АГП. В общем случае, если напряжение на выходе преобразователя изменяется по гармоническому закону, токь/ представляет собой сумму трех составляющих: пропорциональной входной величины, интеграла входной величины и апериодической слагающей, зависящей от момента изменения режима. Если выбрать параметры дросселя, что , то в установившемся режиме ( L/R) можно пренебречь первым и третьим членом. В результате останется составляющая, пропорциональная интегралу входной величины, т.е. (u)V| 5.-B-const U, iF Г где Up,- параметр срабатывания порогового блока; В - индукция в стали. Действие схемы, таким образом, основано на том, что высокодобротный дроссель ( Q iju L / R велико) являет- ся интегрирующим элементом 2. Однако при снижении частоты добротность дросселя снижается и соответственно снижается точность измерения отношения напряжения к частоте. U/f. Поэтому это устройство правильно работает только в узком диапазоне измерения частоты и, следовательно, не может быть использовано для защиты обратимых машин генератор-двигатель. Кроме того, пороговый блок должен иметь замедление в действии, определяемое длительностью протекания переходного процесса в схеме, чтобы исключить влияние апериодической составляющей . Цель изобретения - повьш1ение быстродействия и расширение функциональньЕх возможностей устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты генератора переменного тока, содержащее измерительный преобразователь напряжения, блок питания и последовательно включенные интегратор и пороговый блок, введены блок нелинейности, два ключа, нуль-индикатор и блок временной памяти, выход измерительного преобразователя напряжения подключен через блок нелинейности к входу интегратора, выход которого 1ерез нуль-индикатор

подключен также к управляющему входу одного ключа, включенного между отрицательным полюсом источника питания и входом интегратора, выход порогового блока соединен с входом блока временной памяти, выход которого подключен к управляющему входу другого ключа, включенного между пололазтельным полюсом источника питания и входом указанного интегратора.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы напряжений на выходах отдельных элементов. Устройство (фиг.1) содержит изме- 15 ти рительный преобразователь 1 напряжения нулевой последовательности генератора, к выходу которого через блок 2 нелинейности подключен интегратор 3. В качестве блока нелинейности может быть использована пассивная цепь, состоящая из двух параллельных ветвей, резистора и последовательно включенных диода и резистора. Основной вход первого ключа 4 подключен к отрицательному полюсу источника пи тания, а основной вход второго ключа 5 - к положительному полюсу источ ника питания, выходы обоих ключей соединены между собой и подключены к входу интегратора 3. В качестве ключей могут быть использованы полевые транзисторы. К выходу интегратора 3 подключены нуль-индикатор 6 и последовательно соединенные пороговый блок 7 и блок 8 временной памяти Выход нуль-индикатора соединен с управляющим входом первого ключа, а выход блока временной памяти - с управляющим входом второго ключа. Нуль-индикатор 6 срабатывает,когда полярность напряжения на выходе интегратора 3 изменяется с положительной на отрицательную. Срабатывание порогового блока 7 (изменение скачком напряжения на выходе) происходит, когда положительное напряжение на выходе интегратора превьщ1ает задан ный уровень. Блок 8 временной памяти срабатывает без замедления после ерабатывания порогового блока, а возвращается после возврата порогового блока через заданное время, достаточное для действия выключателя. Устройство работает следующим образом. При отсутствии замыкания на землю напряжение нулевой последовательности на выходе измерительного пре-

образователл 1 как в пусковом, так и в установившемся режимах мало. При этом напряжение на выходе интегратора 3 недостаточно для срабатывания порогового блока 7, который вместе с блоком 8 временной памяти находится в положении до срабатывания. На выходе устройства отсутствует сигнал на отключение выключателя.

При возникновении замыкания на землю в произвольный момент времени в сети генераторного напряжения на выходе преобразователя 1 появляется напряжение нулевой последовательнос(напряжение 3U, фиг.2). Если замыкание на землю происходит в момент, когда напряжение 3 U имеет положительный знак, конденсатор в цепи обратной связи интегратора 3 начинает заряжаться, и на выходе интегратора начинает нарастать напряжение U . После изменения полярности напряжения .3U(, указанный конденсатор начинает разряжаться, причем благодаря наличию блока 2 нелинейности скорость падения напряжения выше скорости его нарастания. Блок нелинейности предусмотрен для того, чтобы при медленном изменении напряжения на выходе преобразователя 1 не быпо накопления заряда на конденсаторе в цепи интегратора. Благодаря блоку нелинейности напряжение О, на выходе интегратора оказывается вблизи нулевого уровня в конце любого отрицательного полупериода напряжения 3Uo , независимо от начальных условий. Когда напряжение U, достигает порога чувствительности U нульиндикатора 6, он срабатывает и подает сигнал на управляющий электрод электронного ключа 4, который открывается и подключает отрицательное напряжение к входу интегратора. При этом напряжение на выходе интегратора 3 начинает расти, однако при очень небольшом положительном значении напряжения и,, определяемом лишь разницей напряжениям} срабатывания и возврата, нуль-индикатор возвращается, электронный ключ 4 закрывается, напряжение (Jj начинает снижаться и процесс начинается сначала. В результате напряжение U, на выходе интегратора до момента перехода напряжения 3 U через нуль имеет пилообразную форму кривой с очень небольшой амплитудой, определяемой на