Устройство для автоматического управления торможением электрического генератора при нарушении динамической устойчивости его работы Советский патент 1959 года по МПК H02J3/24 H02P9/10 

Предлагаемое устройство для автоматического управления TopNioжением электрического генератора при нарушении динамической устойчивости его работы относится к известному типу устройств того же целевого назначения, состоящих из датчика скорости в виде тахогсиератора, л естко сочлененного с валом основного генератора, фильтра для сглаживания пульсаций напряжения последнего, элеме 1та, выявляющего нарушение устойчивости, усилителя и исполнительной релейной схемы.

Основной особенностью устройства является использова Г е в качестве элемента, выявляющего наруще ие устойчивости генератора. е% костно-омического контура, напряжение выхода которого, пропорциональное первой производной приращения угла между вектором э.д.с. генератора и напряжением системы, подается ьа вход исполнительной релейной схемы, управляющей выключателем тор.мозных сопротивлени(.

Управление торможением в зависимости от величины и знака приращения указанного угла по его первой производноГ повыщает динамическую устойчивость работы генератора.

В исполнительной релейной схеме предлагаемого устройства предусмотрено применение двух поляризованных реле, первое из которых срабатывает повышении напряжения на емкостно-омическом контуре до заданного значе}П1я и подготовляет цепь питания второго поляризованного реле, служащего для включения выходного реле, замыкающего выключатель тормозных сопротивленийТакое выполнение релейной исполнительной схемы обеспечивает возможность выявления необходимости в торможении при достижении

jYs 120584- 2 -

производной угла - положительного зиачепня, а также окончания торможсмшя при про.хождепип этой производной через нулевое значение. фнг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема элемента, выявляющего нарушение устойчивости генератора; на фиг. 3 - исполнительная релейная схемаВ состав предлагаемого устройства входят следующие основные узлы: тахогеиератор ТГ, жестко сочленепный с валом основного генератора СГ, фильтр Ф, выявительиый элемент В, усилитель У и исполнительная релейная схема Р.

Тахогенератор ТГ, предназначенный для измерения скорости вращения основного генератора, может быть выполнен в виде машины постоянного тока или машины переменного тока с выпрямителем любого типа.

Фильтр Ф служит для сглаживания пульсаций напряжения тахогеиератора, обусловленных зубцовыми гармониками, возмо}кным эксцентриситетом ротора и т- д.

Выявительньгй элемент В, предназначенный для выявления отклонения скорости вращения генератора от синхронной . (установивще1 :ся), представляет собой емкостно-омический контур RC с постоянной времени порядка 2-5 сек. (фиг. 2), В установившемся режиме напряжение иа емкости С равно напряжению U тахогенератора, а напряжение О;. подаваемое на вход усилителя У, равно нулю- При отклонениях скорости от установившейся на вход усилителя поступает напряжение, равное разности между напряжением тахогенератора в данный момент вре.мени и напряжением, имевшим место в предшествующем аварии режиме. Таким образом, емкость С в данном случае играет роль элемента, запоминающего характер режима, предшествовавшего аварийному. Поскольку торможение производится однократно, емкости необходимо «удержать в памяти предшествующую величину напряжения тахогенератора до первого максимума угла генератора, что и определяет постоянную времени контура. При необходимости многократного торможения постоянная времени соответственно увеличивается.

В качестве усилителя У может быть использован как электронный, так и магнитный усилитель, собранный по известным схемам. Величина коэффициента усиления выбирается в зависимости от величины напряжения , поступающего от выявительного элемента, т. е. от величины номинального напряжения тахогенератораИсполнительная релейная схема, непосредственно осуществляющ.ая управление торможением, состоит из блокирующего реле -Р--/, избирательных поляризованных реле Р-2 и Р-3 и исполнительного промежуточ- ноге реле Р-4 (фиг. 3).

Включение и отключение торможения осуществляются замыканием и размыканием нормально открытых контактов реле Р-4. Эти контакты используются для управления катушками выключателя или иного исполнительного механизма.

Избирательное реле Р-2 имеет две обмотки (рабочую и дополнительную) и реагирует на положительную величину входного напряжения, т. е. на величину первой производной приращения угла в, имеюuieii положительный знак. Уставка этого реле изменяется с помощью переменного сопротивления R.

Избирательное реле Р-3 реагирует на положительное значение прира1ле11ия Д-J угла в- Напряжение, пропорциональное Д в, снимается с конденсатора Сь который вместе с сопротивлением составляют интегрирующий контур. Чувствительность реле Р-3, т. е. установка по Д 6, изменяется с помощью переменного сопротивления Rz.

в установившемся доаваринном режиме скорость зращеш;;-; jioiuра геиератора постоянна, напряженне тахогене1)атора 6- -- canxi, ;;;.пряжения на входе и выходе усилителя равны нулю, контакты i;aходятся в положении, показанном иа фиг. 3.

С увеличением скорости вращения геиератора, вызванном, нанр: мер, коротким замыканием, возрастает напряжение тахогенератора н появляется напряжение на выходе выявительного элемента, npo;;opiuicнальное производно прираидения угла Это напряжение после усиления поступает на вход исполнительно реленно схемы.

Избирательное реле Р-2 следит за величиной нроизводной угла и срабатывает при возрастании ее до заданного значения. Срабатывай, это реле через нормально закрытые контакты блокировочного реле Р-/ подает «плюс на контакты избирательного реле Р-3 и одноБремо ; ;о другой парой контактов шунтирует сопротивление RI, увеличивая тем самым свою чувствительность.

В момент, когда прира1н.ен1ге Л угла достигает заданного значения, замыкает свои контакты избирательное реле Р-3, вследствие чего «плюс попадает на катушку исполнительного реле Р-4 н носледкее, срабатывая, вызывает замыкание выключателя ВТ тормозных сопротивлений Рт (фиг. 1)

Торможение длится до момента достижения углом У максимального значения. В этот момент производная угла становится paBiioii нулю, т. е. становится равным нулю напряжение на входе исполнительно; релейной схемы, вследствие чего реле Р-2 отпускает свои контакты, цепь питания реле Р-4 разрывается и торможен 1е прекращается. Од овременно с этим второй парой контактов реле Р-2 размыкает сопрот влекие RI и возвращает к исходному значению свою чувствительность (уставку). Контакт а реле Р-2, возвращаясь в свое исход ое по.тожение (этому способствует также напряжение на его рабочей обмотке, изменившее свой знак), подает питание на дополнительную через конденсатор €2 и сопротив.1ение Rt, вследствие чего реле Р-2 ca oyдepживается на время, зависящее от постоянной времени заряда конденсатора Сг, чем обеспечивается однократность торможения при данной аварии. Спустя заданный промежуток времени, заряд конденсатора С- прекращается и реле Р-2 снова приобретает способность к работе. Разряд конденсатора С2 производится через сопротивление Rs при очеред 0.м срабатывании реле Р-4При необходимости многократного торможения в процессе качаний выключатель В должен быть разомкнут. В этом случае при очередно.м ускорении генератора (если это ускорение может представлять опасность, т. е- если напряжение на входе релейной схемы вновь уставки реле Р-2) вновь повторится цикл торможения.

На случай непредвиденно тяжелой аварии, когда, несмотря на Бкл 0чение торможе ия. угол в возрастает беспредельно н устойч вость нарушается, предусмотрено автоматическое отключение торможе 1 я с помощью блокировочного реле Р-1, имеющего выдержку време П, определяемую постоянной контура Сз-RS- Если длительность торможен 1я превышает предельное значение, срабатывает реле Р-1 и снимает с исполнительного реле Р-4, вследствие чего торможение прекра.щается. Реле Р-1 с помощью своих нормально открытых контактов при срабатывании включается на самоудерживание.

После восстановления параллельной работы генератора повторное включение устройства в работу осуществляется дежурным персо1 алом вручную с помощью ключа Ki. Предварительно необходимо убедиться

№ 120584 4 -

в иа.чичиц установившегося режима ( напряжения на входе пснолиительнои релейной схемы) с помощью указателя нуля VИзбирательные органы иеполнителыюй релейной схемы логут быть выполнены также на тиратронах. В этом случае уставка изме ;яется путем соответствующего изменения постоян 10го смещения на сетках тиратроновОдновременно с управлением торможением предлагаемое устройство позволяет дополнительно осуществлять управление форсировкой возбуждения генераторов, принуднтельно затягивая ее в первом цикле качаний до момента максимума угла генератора. Для этой цели иа реле Р-4 добавляется еще одна пара нормально открытых контактов, через которые подается сигнал ФВ для релейной форсировки возбуждения генератора СГ (фиг. 1). Оно может быть также нспользовано для регулирования возбуждения генератора с участием первой и второй производных угла Н без телеизмерений. Для этого используется напряженне с выхода усилителя- Подавая это напряжение РВ (фиг. 1) непосредственно на вход электронного регулятора возбуждения (через делитель, обеспечивающий соответствующий коэффициент усиления), получаем канал регулирования по в , дополнительное дифференцирование напряжения с выхода усилителя дает канал в.

Предмет изобретен и я

1.Устройство для автоматического управления торможением электрического генератора при нарущении динамической устойчивости его работы, состоящее из датчика скорости в виде тахогеиератора, жестко сочлененного с валом основного генератора, фильтра для сглаживания пульсаций напряжения пос.педнего, элемента, выявляющего нарущение устойчивости, усилителя и исполнительной релейной схемы, отличающееся тем, что, с целью управления торможением в зависимости от величины и знака приращения угла 0 между вектором э.д.с. генератора и напряжением системы по его первоГг производной, в качестве элемента, выявляющего нарущение устойчивости генератора, применен емкостно-омический контур, напряжение выхода которого, пропорциональное первой производной приращения угла в , подается на вход исполнительной релейной схемы, управляющей выключателем тормозных сопротивлений.

2.Устройство по п- 1, отличающееся тем, что, с целью выявления необходимости в торможении при достижении производной угла в положительного значения, а также окончания торможения при прохождении этой производной через нулевое значение, в исполнительной релейной схеме применены два поляризованных реле, первое из которых срабатывает при повыщении напряжения на емкостно-омическом контуре до заданного значения и подготовляет цепь питания второго поляризованного реле, служащего для включения выходного реле, замыкающего выключатель тормозных сопротивлений3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с цельюпрекращения торможения при тяжелых авариях, когда включение тормозных сопротивлений не прекращает роста угла в, в исполнительной релейной схеме применено блокирующее реле, срабатывающее с заданной выдержкой времени и разрывающее цепь питания поляризованных реле.

4.Применение в устройстве по пп. 1-3 в качестве датчика скорости генератора переменного тока небольщой мощности с выпрями-телями РВ б

jj,о

Я ./а Sxod

усилителя

О