Устройство для защиты генератора и электрической системы от асинхронного режима синхронного генератора Советский патент 1985 года по МПК H02J3/24 H02H7/06 

первый выход которого соединен с вторым входом второго логического элемента 2 И-НЕ блока коммутации входного сигнала и с вторым входом второго логического элемента 2 И-НЕ блока коммутации исполнительного сигнала, а второй выход соединен с BTopbw входом первого логического элемент; 2 И-НЕ блока коммутации входного сигнала и вторым вхо: дом первого логического элемента 2 И-НЕ блока коммутации исполнительнога сигнала, выход третьего логического элемента 2 И-НЕ блока коммутации входного сигнала соединен с третьим входом логического элемента 3 И-НЕ и через инв.ертор с вторым входом логического элемента 2 И-НЕ блока контроля угла, а первым входом логического элемента 2 И-НЕ которого соединен выход преобразователя напряжения генератора, выход логического элемента 2 И-НЕ блока контроля угла подключен к первому входу логического элемента 3 И-НЕ и к входу одновибратора указанного блока, выход одновибра1902

1

тора через второй инвертор подключен к второму входу логического элемента 3 И-НЕ, выход логического элемента 3 И-НЕ блока контроля угла соединен с входом расширителя импульсов, выход которого соединен с первым входом второго 2 И-НЕ логического элемента блока коммутации исполнительного сигнала и с первым входом схемы совпадения, с вторьп входом которой соединен выход блока контроля модуля тока статора генератора, а вькод ее соединен с первым входом первого логического элемента 2 И-НЕ блока коммутации исполнительного сигнала, выход которого соединен с входом блока формирования сигнала отключения АГП, с

входом блока формирования сигнала раз-: грузки турбины и с вторым входом блока выбора дополнительных управляющих воздействий, выход которого соединен с входом блока формирования сигнала форсировки источников реактивной мощности и с входом блока формирования сигнала отключения генератора.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА, содержащее преобразо-; ватель напряжения датчика положения ротора генератора, преобразователь напряжения статора генератора, присоединенный к первому входу блока контроля угла, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьшения надежности выявления асинхронного режима и выбора управляющего воздействия в зависимости от его опасности для энергосистемы, в него введены преобразователь тока статора генератора, блок контроля модуля тока статора генератора, преобразователь напряжения шин станции, блок контроля .напряжения.шин станции, блок контроля напряжения датчика положения ротора, блоки коммутации входного и исполнительного сигналов, каждый из которых содержит три логических элемента 2 И-НЕ, причем выходы первого и второго логических элементов соединены с входами третьего логического элемента, блок выбора дополнительных управляющих воздействий, блок формирования сигнала отключения автомата гашения поля, блок формирования сигнала формирования сигнала форсировки источников реактивной i мощности, блок формирования сигнала разгрузки турбины, блок формирования СЛ сигнала отключения генератора, схема совпадения, расширитель импульсов, блок контроля угла состоит из логических элементов 2 И-НЕ и 3 И-НЕ, одновибратора, двух инверторов, причем первый выход преобразователя тока статора генератора присоединен :d к первому входу гТервого логического элемента блока коммутации входного сигнала, а его второй выход - к вхоо ю ду блока контроля модуля тока статора генератора, выход преобразователя напряжения шин станции присоединен к входу блока контроля напряжения шин станции, выход которого присоединен к первому входу блока выбора дополнительных управляющих воздействий, йервьй выход преобразователя напряжег ия датчика положения ротора соединен с первым вводом второго логического элемента 2 И-НЕ блока коммутации входного сигнала, а второй выход - с входом блока контроля напряжения датчика положения ротора,

I

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты синхронного генератора и электрической системы от асинхронного режима генератора.

Целью изобретения является повышение надежности выявления асинхронного режима и выбора управляющих воздействий в зависимости от его опасности для энергосистемы.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства , на фиг. 2 - векторная диаграмма контролируемых величин в асинхронном режиме; на фиг. 3 - диаграммы работы блоков коммутации входного и исполнительного сигнала; на фиг. 4 - диаграммы работы блока контроля угла.

Устройство содержит преобразова,тель 1 напряжения генератора, преобразователь 2 напряжения датчика

положения ротора, блок 3 контроля угла, преобразователь 4 тока статора генератора, блок 5 контроля модуля тока статора генератора,

преобразователь 6 напряжения шин станции, блок 7 контроля напряжениг шин станции,схему 8 совпадения, расширитель 9 импульсов, блок 10 контроля напряжения датчика положения ротора,блок 11 коммутации

входного сигнала, блок 12 коммутации исполнительного сигнала, блок 13 выбора управляющего воздействия, блок 14 формирования сигнала.

отключения автомата гашения поля

(АГП), блок 15 формирования сигнала форсировки источника реактивной мощности (ИРМ), блок 16 формирования сигнала разгрузки турбины, блок

17 форсирования сигнала отключения генератора.

Выход блока преобразователя 1 напряжения связан с первым входом 3 блока 3 контроля угла, вход блока преобразователя 2 напряжения датчи положения ротора связан с выходом датчика положения ротора, а первый выход преобразователя тока генератора и первьм выход преобразователя 2 напряжения датчика положения ротора связаны с вторым входом блока 3 контроля угла посредством блока 11 коммутации входного сигнала. Второй выход преобразов-ателя 2 напряжения датчика положения ротора связан с блоком 10 контроля напряжения датчика положения ротора. Второй выход преобразователя 4 тока генератора связан с блоком 5 ко роля модуля тока. Выход блока 5 связан вторым входом схемы 8 совпадения . Преобразователь 6 напряжения шин станции через блок 7 контроля напряжения шин станции связан с первым входом блока 13 выбора дополнительных управляюпщх воздействий, второй вход блока 13 связан с выходом блока 12 коммутации испол нительного сигнала. Выход блока 3 контроля угла связан со входом рас ширителя 9 импульсов, выход которо го связан с первым входом схемы 8 совпадения и вторым входом блока 12 коммутации исполнительного сигнала, выход схемы 8 совпадения свя зан с первым входом блока 12. Первы выход блока 10 связан с третьим входом блока 11 и. третьим входом блока 12, а второй выход - с четвер тым входом блока 11 и четвертьм входом блока 12. Выход блока 12 свя зан с вторым входом блока 13 выбора дополнительных управляющих воздействий и входами блоков 14 формирова ния сигнала отключения АГП и 16 формирования сигнала разгрузки турбины, выходы блока 13 связаны с входами блоков 15 формирования сигнала форсировки ИРМ и 17 формирования сигнала отключения генератора. Блок 3 контроля угла содержит логический элемент 2 И-НЕ 18, инвер тор 19, одновибратор 20, инвертор 21, логический элемент 3 И-НЕ 22. Блок 11 коммутации входного сигнала содержит три логических элемен та 2 И-НЕ 23-25, а блок 12 коммутации входного сигнала - три логических элемента 2 И-НЕ 26-28. Устройство работает следующим образом. 024. Напряжение статора генератора поступает на вход преобразователя 1напряжения, с выхода которого в виде однополярных.импульсов поступает на первьй вход элемента 2 И-НЕ 18 блока 3 контроля угла. Напряжение с выхода датчика положения ротора поступает на вход преобразователя 2 напряжения датчика положения ротора, где осуществляется его фазовый сдвиг и, в случае необходимости - понижение частоты., С выхода блока, 2 напряжение в виде однополярных импульсов поступает на вход блока 10 контроля напряжения датчика положения ротора. G другого выхода блока 2 со схемы понижения частоты -импульса- поступают на второй вход блока 11 коммутации входного сигнала (первый вход элемента 2И-НЕ 24). При наличии импульсов на входе блока 10 он вьщает с первого выхода на третий вход блока 11 (второй вход элемента 2 И-НЕ 24) потенциал высокого логического уровня (фиг. 3 В ), а со второго выхода на четвертый вход блока 11 (второй вход элемента 2 И-НЕ 23) потенциал низкого логического уровня (фиг. 3 2). В этом случае с выхода элемента 23 на первый вход элемента 25 поступает потенциал высокого уровня (фиг. 7,3й ), а с выхода элемента 24 на второй вход элемента 25 - инвертированные импульсы с выхода датчика положения ротора (фиг. бе), которые инвертируются на логическом элементе 25, т.е. с выхода блока 11 поступают импульсы датчика положения ротора (фиг. 6 ;k) на второй вход блока 3 контроля угла (вход логического элемента 19). При асинхронном режиме генератоа происходит прогрессирующее увеличение внутреннего угла между вектором ЭДС генератора и вектором на-. пряжения статора генератора. .- Блок 3 контроля угла фиксирует озникновение асинхронного режима ри вьщает сигнал через асширитель 9 импульсов на второй вход блока 12 коммутации исполниельного сигнала (первый вход элеента 8). Структура и алгоритм аботы блока 12 идентична блоку 11 оммутации входного сигнала.

При исправном датчике положения ротора сигнал с блока 9 через блок 12 поступает на вход блоков формирования сигнала отключения АГП 14, формирования сигнала разгрузки турбины 16 и блока 13 выбора дополнительных управпякнцих воздействий, а также сигнал Асинхронный режим на световое табло. Блок 14 осуществляет гашение поля генератора, чем существенно облегчает асинхронный режим за счет симметрирования ротора генератора. Блок 16 разгружает турбину до уровня, обеспечивающего безопасную работу в асинхронном режиме защищаемого генератора (например, до 0,4 Рц). Это снижает потребление реактивной мощности за счет уменьшения частотной проводимости генератора, что способствует повышению уровня напряжения на шинах электростанции.

Блок 13 выбора дополнительных управляющих воздействий оценивает опасность асинхронного режима для системы по уровню напряжения на шинах станции. Напряжение шин высокого напряжения станции поступает на вход преобразователя 6 напряжения шин станции, с выхода которого поступает на блок 7 контроля напряжения шин станции. При значительном снижении напряжения вьщается сиг нал на вход блока 13 выбора дополнительных управляющих воздействий, с выхода которого вьщается сигнал на вход блоков формирования сигнала форсировки ИРМ 15 и формирования сигнала отключения генератора 17.

Временные уставки блоков 15 и 17 выбраны так, что сначала осуществляется форсировка ИРМ и только в том случае, если это не способствует восстановлению безопасного уровня напряжения на шинах станции, осуществляется отключедше генератора о сети. При незначительном снижении напряжения устройство осуществляет лишь гашение поля, разгрузку турбин и вьщачу сигнала Асинхронный режим на световое табло.

При неисправности датчика положения ротора с блока 10 контроля напряжения датчика положения ротора выдается сигнал низкого уровня . на третьи входы блоков 11 и 12 (вторые входы элементов 24 и 27) , а сигналы высокого уровня - на четвертые входы блоков 11 и 12 (вторые входы элементов 23 и 26), т.е. устройство переходит на контроль фазового угла Cf .На первый вход элемента 2 И-НЕ 18, являющаяся первым входом блока 3 контроля угла (фиг. 1 и 4), поступают импульсы с преобразователя 1 напряжения генератора, а на второй вход блока контроля угла через блок 11 поступают импульсы с преобразователя 4 тока генератора (фиг. 4&), которые после инвертирования на инверторе 19 (фиг. 4& ) поступают на второй вход логического элемента 18. На выходе логического элемента 18 во время совпадения импульсов высокого уровня формируется импульс низкого уровня

(фиг. 4 f), длительность которого зависит от фазового сдвига между током и напряжением. Сформированный импульс поступает на первьш вход

логического элемента 3 И-НЕ 22 и

одновременно запускает одновибратор 20, вырабатывающий импульс низкого уровня, длительность которого регулируется резистором, являющегося

задатчиком уставки по углу. Импульс одновибратора (фиг. 4 ), инвертированный на инверторе 21 (фиг. 4 е) поступает на второй вход логического элемента 22. На третий

вход логического элемента 22 поступают импульсы преобразователя тока генератора 4. Импульс на логического элемента 22 сформируется лишь в том случае, если длительность

импульса одновибратора превышает длительность импульса на выходе логического элемента 18 и только при отстающем токе, что при подаче на входы блока 3 токов и напряжеНИИ в определенном, сочетании (например, и се А свидетельствует о возникновении асинхронного режима. Таким образом, блок контроля угла 3 фиксирует наличие асинхронного режима по увеличению фазового угла примерно до бо в сторону опережения тока и через расширитель 9 импульсов вьщает сигнал на первый

вход схемы 8 совпадения, на второй вход которой вьщается сигнал с блока 5 контроля модуля тока, которьй разрешает дальнейшее прохождение сигнала в блок 12 коммутации испол1нительного сигнала только при выполнении условия позволяет отстроиться -от ложных срабатываний в режимах недовозбуждения и при РСТ Pmorxl исключает излишние неселективные срабатывания при некоторых видах несимметричных замыканий и при глубоких. синхронных качаниях. При выполнении этих условий сигнал проходит в блок 12 коммутации исполнительного сигнала и дальнейшая работа защиты происходит так же при контроле внутреннего угла 8 и Чтобы избежать перестройки уставки блока контроля утпа при переходе от контроля внутреннего угла S к контролю фазового угла а блок контроля угла фиксирует возникновение асинхронного режима при уменьше2НИИ угла между вектором статора генератора (например . ) и вторым контролируемым вектором (например, Од ) при контроле угла ( или .вектором напряжения датчика положения ротора, направление которого в нормальном режиме противоположно направлению вектора .(фиг. 3) , при контроле угла О , меньше угла 0. Пространственное положение вектора напряжения датчика положения ротора задается фазовращателем преобразователя напряжения датчика положения ротора.При таком способе постройки защиты она фиксирует асинхронный режим при S 180-1180+ /5 г либо при (f |90-Lfi|- 90,

uamvwe пмачсмиа pOffKVia t/crrpaf- eff

Да/пчик /ю/г{М(ем1/я pomafHf MeocftflffSjtef