Устройство для выявления асинхронного режима синхронного генератора при потере возбуждения Советский патент 1985 года по МПК H02J3/24 

деления величины скольжения содержит квадратор, два блока умножения сумматор и четыре электронных ключа, причем вход квадратора соединен с выходом блока измерения тока статора генератора, а выход квадра тора соединен с входом первого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом блока измерения активной мойа(ности генератора, выход первого блока умножения соединен с входом сумматора, Два Других входа которого соединены е выходами первого и третьего электронных ключей,, выходы второго и четвертого электронных ключей соединены с входами второго блока умножения, всех электронных ключей блока определения величины скольжения подключены к выходу первого блока сравнения блока формирования уставки срабатьгеания, на вторые входы электронных ключей подключены источники постоянных сигналов, пропорциональных величинам, определяемым мнимой составляющей частотной характеристики генератора , выход второго блока умножения соединен с входами первого и второго блоков сравнения блока формирования уставки срабатывания .

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА СИНХРОННО ГО ГЕНЕРАТОРА ПРИ ПОТЕРЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ, содержащее блок измерения тока возбуждения, блок определения величины скольжения, блок формирования уставки срабатывания и блок сравнения измеренного тока возбуждения с уставкой срабатывания-, отличающееся тем, что, с целью повьпиения надежности работы устройства и расширения области его использования, в него дополнительно введены блоки измерения тока статора и актив-, ной мощности синхронного генератора, причем выходы этих блоков соединены с двумя входами блока формирования уставки срабатывания, третий вход которого соединен с выходом блока определения величины скольжения, выход блока формирования уставки срабатывания соединен с входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока измерения тока возбуждения, выход блока сравнения является выходом устройства, блок формирования уставки срабатывания содержит два блока сравнения, шесть электронных ключей, три блока умножения и сумматор, причем входы блоков сравнения соединены с выходом блока определения величины скольжения , выход первого блока сравнения соединен с входами с первого по четвертый электронных ключей, выход второго блока сравнения соединен с входами с третьего по шестой электронных ключей, кроме того, «а входы электронных ключей подключены источники постоянных сигналов, пропорциональных величинам, определяемым электромагнитными параметрами генератора, выходы первого, третьего и пятого электронньсх ключей соединены с входами первого блока умножения, а выходы второго, четвертого и шестасл го электронных ключей соединены с входами второго блока умножения, еще один вход первого блока умножения соединен с выходом блока измерения тока статора генератора, а вход второго блока зт ножения соединен с выходом блока измерения активной мощности генератора, выход первого ел блока умножения соединен с входом 35 сумматора, а выход второго блока умножения соединен с входом третье:о го блока умножения, второй вход которого соединен с выходом блока измерения тока статора генератора, выход третьего блока умножения соединен с вторым входом сумматора, выход которого является выходом блока формирования уставки срабатывания. 2. Устройство по п. 1, о т л и- чающееся тем, что, с цельк упрощения устройства и повьппения надежности его работы, блок опре

1

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

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства для выявления асннхронного режима CHHXpoHHOio генератора при потере возбуждения и расширение области его использования для синхронных генераторов, работающих на сборные шины генераторного напряжения электростанции.

Используя известные аналитические выражения для режимных параметров, полученных из уравнений Горева-Парка при законе движения S const, получено условие срабатывания выявителя асинхронного режима синхронного генератора при потере возбуждения по внутреннему углу генератора, записываемое в общеизвестном виде как условие (fp. ,

(1) где с5р - внутренний угол генератора

в виде соотношения режимных и электромагнитных параметров генератора

f (2) -Jt Хр , ;

I

где Е({, - ЭДС генератора;

If ток статора генератора; Х. - синхронное индуктивное

сопротивление генератора.

Таким образом, признаком асинхронного режима, соответствуи1 1Ц1м неравенству (1), является снижение входного сопротивления генератора Eo/lfv до и ниже его синхронного индуктивного сопротивления (неравенство 2) .

Аналогичное условие срабатьгаания для выявителя асинхронного режима . по току возбуждения, записываемого в общеизвестном виде как

(3)

Ь ё о.

где 1L - ток возбуждения генератора, выглядит следующим образом

ЕЗ, rXartl pC Sj-Xu Г4)

f.(i&- 6i-Vt4fHS)

где XQJ- - взаимоиндуктивное сопротивление генератора,

Xp(jS) - частотная характеристика генератораi

Х - индуктивное сопротивление рассеяния статора генератора ,

XjijjCjS) - частотная характеристика, соответствующая операторному сопротивлению рассеяния обмотки возбуждения генератора ,

S - скольжение генератора. Условие (1) и соответствующее ему условие (2) являются абсолютно правильными, так как собственно усовие (1) и вытекает из самого оп31

ределения асинхронного режима синхронного генератора.

Различие условий (2) и (4) определяет возможность ложного срабатывания и нечувствительности у выявитлей по току возбуждения, реализующих условие (3).

Корректируя уставку срабатывания выявителя по току возбуждения ( 0) таким образом, чтобы условие срабатывания выявителя по току возбуждения было идентичным условию срабатывания по внутреннему углу генератора, получим уставку срабатьгоания по току возбуждения в виде

ifvtr Ir-H(S) , (5)

(6)

где

УГ I Уб и S) I

Н() VVi6f4S))-X4

Таким образом, для реализации предлагаемого способа, как это следует из выражения (5), нет необходимости измерять напряжения шин высокого напряжения и знать значение внешнего индуктивного сопротивления .

Для определения величины скольжения , которое требуется при формировании уставки в предлагаемом способе, используется зависимость Pgj-. f(S), которая в асинхронном режиме синхронного генератора при потере возбуждения может быть записана в виде

. Рас -Ii J XrCJS), (7) где Рд - активная асинхронная мощность генератора, откуда можно получить мнимую состаляющую частотной характеристики в виде

,(j.S) (8)

Из соотношения (8) уже можно получить величину скольжения. Для этого необходимо построить предварительно зависимость ) и аппроксимировать ее , учитывая при этом область реального существования асинхронного режима для синхронного генератора (в пределах ,S 0,3-1,5%). Достаточно точно аппроксимировать ,(jS) в вышеуказанных пределах измерения скольжения можно с помощью двух отрезков прямых, как это показано на

61914

фиг. 1. Для (jS) можно записать

f Kot +Ко25,при S SI/CT ) (JS)|(9)

5iKgj- Kp4S,пpи УСТ

где KO tgif, , Ke, tg4 : Bee аппроксимирующие коэффициенты определяются заранее для каждого типа синхронньк генераторов, Тогда из соотношения (9) с учетом соотношения (8) следует

ir - Кд,при S.cSycr-f ,

сяг.

S

(10)

I 05

r

-, при S S

VCT.1

где Рр - активная мощностьгенератора .

:

В свою очередь, для того, чтобы упростить техническую реализацию предложенного способа целесообразно предварительно рассчитать зависимость H(S) .(см. выражение 6), являющуюся составляющей уставки срабатывания (5), которая также, как и зависимость (jS), может быть ап- проксимирована в зоне реальных значений скольжения двумя прямьми отрезками. В этом случае можно записать

ГК«5 ПР« .zl H(s) l(it

1К„, - , при 1 , .- j

Тогда, с учетом вьфажений (10) и (11), уставка срабатывания (5) записывается в виде

+ Ki-,

(12)

K,V

vrr

где К К , ; ; при S S VCT i; К,к;; при SVCT, -

(13)

S

K, . при S S усТг

В свою очередь, коэффициенты К , Ка, , К , К , К определяются по аппроксимирующим коэффициентам

Кд , Каг. Кдз KQ,J , KQ, Кйй Kg

Kjjg и могут быть рассчитаны заранее для каждого типа синхронных генераторов по соотношениям

(14)

Таким о.бразом, устройство, реализующее вышеописанные соотношения, позволяет обеспечить селективное выявление асинхронного режима синхронного генератора при потере возбуждения, используя при этом режимные и электромагнитные параметры защищаемого генератора. Кроме того, устройство применимо для любой схемы электрических соединений станции На фиг. 1 приведен пример аппроксимации зависимости двумя прямыми отрезками; на фиг. 2 - структурная схема предлагаемого устройства.

Структурная схема устройства содержит следующие укрупненные блоки: блок 1 измерения тока возбуждения; блок 2 измерения тока статора; блок 3 измерения активной Мощности.

Блоки 4-11 входят в блок определния величины скольжения, блоки 12-2 входя.т в блок формирования уставки срабатывания. Кроме того, устройство содержит также блок 24 сравнения.

Блоки 25 определения величины скольж ия и 26 формирования уставки срабатывания, в сво очередь, содержат квадратор 4, блоки 5, 7, 20, 21, 22 умножения, сукматоры 6 н 23, электронные ключи 8-11 и 14-19, блоки 12 и .13 сравнения.

Все основные блоки могут быть реализованы,на основе микросхем.

Устройство работает следующим образом.

С датчика 2 тока статора генератора подаетсд сигнал на вход квадратора 4, с выхода которого сигнал, пропорциональный 1 , подается на вход блрка 5, на второй вход Kotoporo подается сигнал с блока 3 измерения активной мощности генератора. С выхода блока 5 сигнал, пропорциональный величине Рр/хД подается на вход блока 6, на два других входа которого пода.ются сигналы, пропорциональные Кгл с электронного ключа 8 и Коз, -с электронного ключа 10. Ключ 8 открыт в исходном состоянии, а ключ 10 закрыт. С выхода блока 6

.сигнал, пропорциональный величине Pf /1 - Кд (если открыт ключ 8) : или Рр /JP - fnj (при открытом ключе 10) , подается на вход блока ;

На два других входа блока 7 подаются сигналы с электронного ключа 9, пропорциональный KQJ, и с

электронного ключа 11 - KQ;J . Ключ 9 в исходном состоянии открыт, а ключ 11 - закрыт. С выхода блока 7 сигнал, пропорциональный величине скольжения генератора, подается на входы блоков 12 и13, на вторые входы крторых подаются сигналы, пропорциональные S., (блок 12) и S(блок 13). В зависимости от соотношений величины скольжения S генератора и ;$ставок Sycr-j и с блоков 12 и 13 вьщаются сигналы на закрытие (открытых в исходном состоянии) или открытие (закрытых в исходном состоянии) электронных ключей 8-11, выбирая пару коэффициентов К„, К „2 или КР,З., К, а также электронных ключей 14-19, выбирая пару коэффициентов К, и Кг, согласно соотношениям (14). Электроные ключи 14 и 15 в исходном состоянии открыты, а 16-19 - закрыты. С электронных ключей 14. 16 и 18 сигнал, пропорциональный Kj, подается на вход блока 20, а с ключей 15, 17 и 19 сигнал, пропорциональный Kji , подается на вход блока 21. На второй вход блока 20 подается сигнал с блока 2 измерения тока статора, а на второй вход блока 21 сигнал с блока 3 измерения активной мощности. С блока 21 сигнал, пропорциональный К Р{ , подается на вход блока 22, на второй вход которого подается сигнал с блока 2 измерения тока статора. G выхода блока 22 сигнал, пропорциональный KjРр Ор , подается на вход блока 23, на второй вход которого подается сигнал, пропорциональный К, с выхода блока 20. В блоке 23 формируется уставка срабатывания, согласно соотношению (12), которая подается на вход блока 24, на второй вход которого подается сигнал с блока 1 измерения тока возбуждения генератора. В блоке 24 эти сигналы сравниваются и в случае снижения сигнала с блока 1 измерения тока йозбуждения, до или ниже сигнала с блока 23, выдается сигнал на

711561

исполнительную схему защиты синхронного генератора от асинхронного режима при потере возбуждения.

Использование устройства выявления асинхронного режима синхронного 5 генератора позволяет повысить надежность выявления асинхронного режима синхронного генератора, что повышает надежность работы всей энергосистемы в целом, так как ю асинхронный режим синхронного гене0)((jS)

18

ратора представляет опасность как с точки зрения повреящення самого генератора и зависимого от его режима работы электрооборудования, так и и с точки зрения опасности нарушения устойчивости по предельно загруженным связям ввиду больших колебаний мощности. Повышение надежности и устойчивости энергосистемы повьщ1ает надежность снабжения электропотребителей.

Фиг. 2