Устройство для определения места замыкания на корпус обмотки возбуждения синхронной машины Советский патент 1984 года по МПК H02H7/06 

Изобретение относится к релейной: защите, а именно к защите обмотки возбуждения синхронных машин от. замыканий на корпус.. Известно устройство защиты от замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения синхронной машины, содержащее источник оперативного тока, датчик тока, токоограничивающие сопротивления и компаратор, причем источник оперативного тока подключен через токоограничивающие сопротивления между обоими выводами обмотки возбуждения и землей. В случае превышения измеренной величиной oneративного тока эталйнной величины устройство формирует сигнал на отключение синхронной мащины 13. Недостатком известного устройства защиты является невозможность опреде леиия места замыкания, что особенно важно знать при замыкании, исчезающе на остановленной синхронной машине. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты обмоток возбуждения от замьжания на земп содержащее первое сопротивление, источник постоянного тока и преобразователь тока, включенные последовательно между одной из клемм обмотки возбуждения и землей, датчик напряже ния, подключенный параллельно первому сопротивлению, второе сопротивление, подсоединенное между второй кле мой обмотки возбуждения и преобразователем тока через выключатель, фор мирователь импульсов, подключенной к выходу преобразователя тока или датчика напряжения, выход формирователя импульсов соединен с управляющими входами выкл10чателями и блоков памяти, инфррмаи(ионный вход первого блока памяти соединен с выходом преобразователя тока, а его выход с входом первого сумматора, информационный вход второго блока памяти соединен с выходом датчика напряжени а его выход - с входом второго сум матора, Выходы обоих сумматоров подключены к соответствующим входам блока деления выход которого соединен с входом компаратора 2, Недостатком устройства являются его ограниченные функциональные возможности, которые обусловлены тем, что устройство не позволяет определить место возникновения первого замыкания обмотки возбуждения на кор пус машины, а также зафиксировать возникновение второго замыкания на корпус. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устрой ства. Поставленная цель достигается тем, что устройство дляопределения места замыкания на корпус обмотки возбуждения синхронной машины, содержащее первый датчик напряжения, формирователь импульсов, два сумматора, блок деления, блок памяти, компаратор, выходы сумматоров подключены к соответствующим входам блока деления, выход которого соединен с одним из входов компаратора, и выходной орган, дополнено вторым датчиком напряжения, а выходной орган выпол- нен в виде блока индикации и элемента сигнализации, причем первый датчик напряжения подключен между одной из клемм обмотки возбуждения синхронной машины и ее корпусом, второй датчик напряжения подключен между второй клеммой обмотки возбуждения синхронной машины и ее корпусом, выход первого датчика напряжения соединен с первым входом сумматоров, выход второго датчика напряжения соединен с вторыми входами упомянутых сумматоров, вход формирователя импуль. сов подключен к выходу первого сумматора, а его выходы соединены с управляющими входами блрка деления и блока памяти, информационный вход блока памяти соединен с выходом блока деления, выход блока памяти подключен к входу блока индикации,, и второму входу компаратора, выход которого соединен с входом элемента сигнализации. На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - схема замещения. Устройство содержит датчики 1 и 2 напряжения, сумматоры 3 и 4, блок 5 деления, формирователь 6 импульсов, блок 7 памяти, компаратор 8, элемент 9 сигнализации, блок 10 индикации, причем датчики 1 и 2 напряжения подключены между положительной и отрицательной клеммами обмотки 11 возбуждения синхронной машины и ее корпусом 12. Выход первого датчика 1 напряжения соединен с первьми входами сумматоров 3 и 4, выход второго датчика 2 напряжения соединен с вторыми входами сумматоров 3 и 4, выходы сумматоров 3 и 4 подкл1Игчены к соответствующим входам блока 5 деления, выход первого сумматора 3 соединен также с входом формирователя 6 импульсов, выходы которого подключены к управляющим входам блока 5 деления и блока 7 памяти, информационный вход блока 7 памяти . соединен с выходом блока.5 деления, выход блока 7 памяти подключен к входу блока 10 индикации и второму входу компаратора -8, второй вход компаратора 8 соединен с выходом блока 5 деления, а его выход - с входом элемента 9 сигнализации.

Первый сумматор 3 предназначен для формирования сигнала, равного по величине разности сигналов с выходом датчиков 1 и 2. Второй сумматор 4 предназначен для формирования хигнала, равного по.величине, сумме сигналов с выходов датчиков 1 и 2, Формирователь 6 импульсов предназначен для управления работой блока 5 деления и блока 7 памяти, причем импульс, разрешающий запись информации в блок 7 памяти появляется с задержкой по отношению к сигналу, разрешающему работу блока 5 деления. Эта задержка необходима дпя отстройки от времени работы блока 5 деления. Блок 10 индикации предназначен для индикации места возникновения первого замыкания обмотки 11 возбужения синхронной машины на ее корпус 12. Элемент 9 сигнализации служит для сигнализации о .возникновении второго замыкания обмотки 11 возбуждения на корпус.

Кроме того, на фиг.1 показаны точка первого замыкания обмотки 11 возбуждения на корпус 12, К.- точка второго замыкания..

Устройство работает следующим об разом.

Из схемы замещения цепи возбуждения по постоянному Toky (фиг.2) следует, что при возникновении замыкания обмотки 11 возбуждения, например, в точке К на выходах датчиков 1 и 2 появляются напряжения, выражения для определения которых имеют вид

) (v.)()-

где и., , 1/2 напряжения на выходах первого 1 и второго 2 датчи- ков напряжения; (J - величина напряжения, прикладываемого к обмотке 3 возбуждения-, R R - активные сопротивления

обмотки 11 возбуждения до места замыкания; - сопротивление измеритйль-г ной части датчика 1 .(2) напряжения; Я постоянный коэффициент

преобразования.

Напряжения U и U, поступают на соответствующие входы сумматоров 3 и 4 При этом на выходе первого сумматора 3 появляется сигнал, выражение для которого имеет вид

Х.

(R,R,|tZ-HА на выходе сумматора 4 появляется сигнал, пропорциональный по величи- . не напряжению возбуждения синхронной машины ,

I ( С выходов сумматоров 3 и 4 полученные сигналы далее поступают на соответствующие входы блока 5 де/гения. Кроме того, сигнал с выхода первого сумматора 3 поступает тйкже на вход формирователя 6 импульсов, который при отклонении величины входного сигнала от нуля разрешает работу блока 5 деления и, с некоторой задержкой, формирует сигнал, разрешающий запись информации с выхода блока 5 деления в блок 7 памяти.

При этом на выходе блока 5 деления появляется сигнал,пропорциональный ча.йуному от деления

О 1.-.

(5

Принимая/R HR, R2(l-h),-fR2 где R - величина активного сопротивления обмотки 11 возбуждения, . - расстояние до места первого замыкания на корпус от одной из клемм обмотки 11 возбуждения в относительных единицах, () получаем

(6)

т,1- --f-2ri(l-n) то выражение (6) так как R примет вид (Т) i Из выражения (7) видно, что зависимость т от п однозначная и линейная; При изменении п от О до 1 значение т, линейно изменяетс от -1 до 1. Замыканию обмотки 11 воз буждения на корпус в одной из ее точек, расположенной меяаду серединой обмотки 11 (по длине) и точкой е подключения к положительному полюсу возбудителя (представленному на фиг.2 источником ЭДС), соответствуют отрицательные значения т а замыканию обмотки 11 возбуждения на кор.пус в любой другой точке, расположен ной между серединой обмотки и точкой ее подключения к отрицательному полюсу возбудителя - положительные значения. Таким образом, зная вееличину нетрудно .определить место .замыкания обмотки 11 возбуждения синхронной машины на корпус. Сигнал с выхода блока деления поступает на информационньй вход блока 7 памяти. После прихода на управляющий вход этого блока сигнала с выхода формирователя 6 импульсов значение п заносится в память, после чего запись нового значения частного с выходаблока 5 деления уж С выхода блока 7 памяти невозможна, ,, подается на вход блозначение m ка 10 индикаций, сигнализирующего о месте возникновения первого замыка йия обмотки 11 возбуждения на корпус :и на второй вход компаратора 8, причем одновременно с этим на первый вход компаратора 8 поступает сигнал с выхода блока 5 деления, а так как значения этих сигналов равны, на его выходе сохраняется уровень логического нуля. При возникновении второго замыкания на корпус на выходе блока 5 деления появляется сигнал Yn значение которого определяется выражениемт,2.(2п-1+1)/() где nij - сигнал на выходе блока 7 деления; k - расстояние от точки первого замыкания обмотки возбулдцения на корпус до точки второго замыкания в относительных единицах (фиг.1). Выражение (8) получено путем подстановки в выражение (5) значений , i ( и произведения необходимых сокращений. Сравнение выражений (7) и (8) показывает, что значение tn всегда больше т . Следовательно, при возникновении второго замыкания на выходе компаратора 8 появляетсясигнал с уровнем логической единицы, который поступает на вход элемента 9 сйгнализа1 ии, загорание которого свидетельствует о возникновении второго замыкания обмотки 11 возбуждения синхронной машины на ее корпус 12, Таким образом, использование, изобретения позволяет расширить его циональные йозможностй, а именно определить место возникновения первого и второго замыкания на корпус.

Фиг. 2

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ЗАМЫКАНИЯ НА КОРПУС рБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ, Содержащее первый датчик напряжения, блок памяти, блок деления, компаратор, формирователь импульсов, два сумматора, выходы сумматоров подключены к соответствующим входам блока деления, выход которого соединен с одним из входов компаратора, и выходной орган, отличающееся тем,, что, с целью расширения функциональных возможностей, у стройство дополнено вторым датчиком напряжения, а выходной орган выполнен в виде блока индикации и элемента сигнапизации, причем первый датчик напряжения подключен между одной из клемм обмотки возбуждения синхронной машины и ее корпусом, второй датчик напряжения Подключен между второй клеммой обмотки возбуждения синхронной машины и ее корпусом, выход первого датчика.напряжения соединен с первым входом сумматоров, выход второго датчика напряжения соединен с вторыми входами упомянутых сумматоров, вход формирователя импульсов подключен к выходу первого сумматора, а его выходы соединены с управляющими входами блока деления и блока памяти, информацион-ньй вход блока памяти соединен с вьпсодом блока деления, выход блока памяти подключен к входу блока индикации и второму входу компаратора,-выход которого соединен с входом элемента сигнализации.