Устройство защиты генератора от потери возбуждения Советский патент 1989 года по МПК H02H7/06 

t

изобретение относится к релейной защите и автоматике энергосистем, а именно к устройствам для выявления тготери возбуждения.

Целью изобретения является повы- селективности и быстродействия устройства.

На фиг. I приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2

характеристики срабатывания.

Устройство содержит преобразователь I тока и преобразователь 2 напряжения статора генератора, дистан- оионный измерительный орган 3 с ос- новной и дополнительной характернс- тиками срабатывания соответственно с основным и дополнительным выходами, первый 4, второй 5 и третий 6 триггеры, первый 7 и второй 8 двоичные счетчики первый 9, второй 10, третий 1I логические элементы И, генератор 12 импульсов стабильной частоты, логический элемент НЕ 13, дешифратор 4, датчик 5 мощности, дифференцн- альный усилитель 16, блок 17 задания уставки, аналого-цифровой преобразователь 18, компаратор 19 двоичных чисел, исполнительный блок 20.

На фиг. 2 приведены: основная 2 и дополнительная 22 характеристики срабатывания, годограф 23 сопротивления в режиме потери возбуждения при большой активной нагрузке генератора, годограф 24 сопротивления в ре- жиме асинхронного хода с возбуждением при малой активной нагрузке, годограф 25 сопротивления в режиме вненего чмметричного короткого замыкания ,

Устройство работает следующим образом.

5

o

§ 0 5

0 , 40

В нормальных или аварийных режимах работы генератора, когда конец вектора сопротивления находится вне характеристик срабатывания на R-вхо- дах двоичных счетчиков 7 и 8, тригге-5 ров 4-6 и входе логического элемента НЕ 13 поддерживается положительный потенциал, поступающий с дополнительного выхода блока 3. На основном выходе блока 3 поддерживается нулевой потенциал.

При потере возбуждения сопротивление на выводах генератора изменяется таким образом, что конец векто- эа сопротивления перемещается в четвертый квадрант (кривая 23) к характеристикам срабатывания (21 и 22). При пересечении годографом дополнительной характеристики срабатывания (22) на дополнительном выходе блока 3 появляется нулевой потенциал, а также на R-входах триггеров 4-6 (что не изменяет их состояния) и R-входах двоичных счетчиков 7 и 8, и на входе логического элемента НЕ 13. При появлении нулевого потенциала на входе « логического элемента НЕ 13 на его выходе появляется сигнал логической единицы, который поступает на первый вход второго логического элемента И

Ю. Поскольку первый триггер 4 находится в состоянии логического нуля, то на его инверсном выходе присутствует сигнал логической единицы, который поступает на второй вход логического элемента И JO. Таким образом, при нулевом потенциале на дополнительном выходе блока 3 на С-вход двоичного счетчика 8 через элемент И 10 начинают поступать импульсы от генератора 12 импульсов стабильной частоты. Двоичный счетчик 8 работает до тех пор, пока годограф сопротивления (23) не пересечет основной характеристики срабатываьия (21).При этом на основном выходе блока 3 пояапяет- ся логическая единица, первый триггер 4 переходит в состояние логической единицы, и на его инверсном выходе появляется нулевой потенциал, который поступает на второй вход элемента И 10 я вызывает появление на его выходе нулевого потенциала. На выходе дешифратора 14 появляется логическая- единица при выполнении условия

k /f t

в,

где tB - установка времени на срабатывание ; k ( - число импульса генератор г;

12, пришедших на С-вхед дво ичного счетчика 8; f - частота импульсов.

Сигнал логической единицы, посту- пив на S-вход третьего триггера 65 переводит его1 в состояние логической единицы, следствием чего является появление положительного потенциала на третьем входе первого элемента И 9. Сигнал логической единицы нз прямом выходе первого триггера 4, появившийся вследствие логической единицы на основном выходе блока 3, поступает на второй вход третьего

элемента И 11, на выход которого начинают проходить импульсы генератора 12 импульсов стабильной частоты, поступающие на С-вход двоичного счетчика 7, выходы которого соединены со входами для первого двоичного числа компаратора 19 двог1чных чисел.

На выходе датчика мощности 15 постоянно существует сигнал, пропорциональный активной мощности генератора . Учитывая, что максимальной активной мощности генератора должна соответствовать минимальная уставка времени на срабатывание, а минимальной мощности - максимальная уставка, сигнал Uргподается на инвентирующий вход дифференциального усилителя 16, который выполняет преобразование U4 U-Upr, где U - положительное напряжение, формируемое блоком 17 за- дания уставки и поступающее на инвертирующий вход дифференциального усилителя 16. Чем меньше U fr, тем больше U A и наоборот - большому уров

5

0

0

5 5

&

5 5

ню выходного сигнала датчика 15 мок-- ности соответствует малый уровень U. Затем сигнал U поступает на аналого-цифровой преобразователь 18, где преобразуется в код, с которым на компараторе 19 двоичных чисел сравнивается комбинация нулей и единиц на выходе двоичного счетчика 7, На выходе компаратора 19 двоичных чьсел появляется логическая единица при выполнении условия , где kt - число импульсов в двоичном ко;t гротедиих на двоичного счьг- -шка от гене,. 1т р 1 импутисов; В, - двоичный код на выходе аналого- цифрового преобразователя 18, по величине обратно пропорцкональнь активной нагрузке генератора и прямо пропорциональный уставке ыреме- ни на срабатывание.

Сигнал логической единицы на де компаратора 19 двоичных чисел ае- реводит второй триггер 5 в состояние логической единицы, следствием чего является появление положительного потенциала на втором входе первого элемента И 9.

На вход исполнительного блока 20 сигнал срабатывания поступает в том случае, если и на первом входе первого элемента И 9 присутствует положительный потенциал, что соответствует логической единице основного выхода блока 3, т.е. конец вектора сопротивления находится внутри основной характеристики срабатывания (2 i)„

При выходе конца вектора сопротивления из основной характеристики .(пунктирная часть кривой 23) до выполнения условия -j на основном t выходе блока 3 появляется нулевой потенциал, состояние первого триггера k при этом не изменяется и на счетный вход двоичного счетчика 7 продолжают поступать импульсы от генератора 12 импульсов стабильной частоты. Таким образом, возможно выполнение условия . А в тот момент, когда конец вектора сопротивления находится вне пределов основной характеристики срабатывания (21), второй триггер 5 переходит в состояние логической единицы, которая присутствует на втором входе первого элемента И 9. При вторичном вхождении конца вектора сопротивление в основную характеристику срабатывания (21) на основном выходе

блока 3 появляется логическая единица, а на первый вход первого элемента И 9 и на вход исполнительного блока 20 поступает сигнал срабатывания.

При асинхронном ходе с возбуждени ем в режиме малых активных нагрузок возможно пересечение концом вектора сопротивления основной и дополнительной характеристик срабатывания до граф 24), Однако, в этом случае значение В2 увеличено (обратно про- ™ОРЦНОН& :ЬЙГ. сигналу датчика 15 мощ- -.--пч-г) л уогОзне не выполняет- . ч i -чдыз кз кэмь лтов времени, по t- S, конец вектора сопротивления находится внутри основной характеристики г.рабать т«знняа В случае, если условие г ьм п.ч,-. лч. в момент времени

„д,а конец вектора сопротивления .те за пределами основной ха-л лгернстики и s последствии выходит

- пр дезш дополнительной характер-ис- т-лкк, срабатывания устройства также произойдет, поскольку при выходе рзнца вектора сопротивления из дозтол- . J-RT-здьной характеристики срабатывания

-э. дополнительном выходе блока 3 поviffet логическая единица, обнуляя счетчики и 8 и устанавливая в сосхниа л. wecKoro нуля триггеры 4-6 лОразсы, изменение уставки вре нгни на срабатывание t 91(пряно пропорциональной В т) позволяет надежно селектироватьj например, такой режим как асинхронньй ход с возбуждением.

В случае внешнего несимметричного короткого замыкания конец вектора сопротивления может оказаться внутри основной характеристики срабатывания (2), Годограф сопротивления при этом выглядит как кривая 25. Отстройка от такого режима осуществляется на основе того, что сопротивление в процессе короткого замыкания изменяется очень быстро, практически скачком. При пересечении- концом вектора сопротивления дополнительной характеристики срабатывания (22) на дополнительном выходе блока 3 появляется нулевой потенциал и включает- ея в работу двоичный счетчик 8. Как было списано,, он останавливается при пересечении годографом основной хйравс- йетики срабатывания (21). Если время9 в течение которого конец вектора сопротивления находился между дополнительной и основной харгктеристиками срабатывания, больше или равно t &1 , на выходе дешифратора 14 появляется положительный импульс, который переводит в состояние логической единицы триггер 6, и на третьем входе первого элемента И 9 появляется положительный потенциал,что является разрешающим фактором для дальнейшей работы схемы. Если время,

в течение которого конец вектора сопротивления находился между дополниъной и основной характеристиками срабатывания меньше tfe(,, я слу5 чае, напримерt внешнего несимметричного короткого зажкания, ный импульс на выходе дешифратора 14 не появляется, триггер 6 остается в нулевом состоянии, к на третьем

3 входе пе во го элемента: И п/ присутствует потеш лал9 что исклю чает ,ение сигнала срабатывания на иск пнительнкй блок 20 даже в случае выполнения условия k 4

5 перехода в состояние логической единицы триггера 5 логической единицы основного выхода блока 3.

Таким образом, введение датчика мощности, дифференциального усилнте0 ля5 блока задания уставки, аналого- цифрового преобразователя, компарато- рг. д2ок1Шш чисел и соедкнььие их так как было указано позволяет повысить быстродействие и селективность

5 устройства.

Формула изобретения

Устройство защиты генератора от

0 потери возбуждения, содержащее дистанционный измерительный орган с основным и дополнительными выходами, входы которого подключены соответственно к выходам преобразователей то5 ка и напряжения статора генератора, при этом дополнительный выход подключен к R-входам первого, второго и третьего триггеров, первого и второго двоичных счетчиков, а основной выходQ к S-входу первого триггера и первому входу первого элемента И, выход которого подключен к исполнительному блоку, второй вход - к прямому выходу второго триггера, третий вход - к

Ј, прямому выход третьего триггера, S-вход которого подсоединен к выходу дешифратораs входами подключенного к выходам второго двоичного счетчика, С-вход которого соединен с

выходом второго элемента И, первый вход которого через логический элемент НЕ подключен к дополнительному выходу дистанционного измерительного органа, второй вход - к инверсному выходу первого триггера, а. третий вход - к выходу генератора импульсов стабильной частоты и первому входу третьего логического элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом первого триггера, а выход - с С-входом первого двоичного счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения селективности и быстродействия, в него дополнительно введены датчик мощности, дифференциальный усилитель, блок задания

уставки, аналого-цифровой преобразователь и компаратор двоичных чисел, причем датчик мощности входами подключен к входам преобразователей тока и напряжения статора генератора, выходом - к инвертирующему входу дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к блоку задания уставки, а выход - к входу аналого-цифрового преобразователя, компаратор двоичных чисел входами для первого двоичного числа подсоеда- нен к выходам первого двоичного счет5 чика, входами дяч второго двскчнвгс числа - к выходам аналого-цифрового преобразователя, а выходом - к S-вхо- ду второго триггера.

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к релейной защите и противоаварийной автоматике. Цель изобретения - повышение селективности и быстродействия путем исключения ложных срабатываний при малых активных нагрузках и времени срабатывания в функции активной нагрузки синхронной машины. Устройство содержит преобразователи тока 1 и напряжения 2 статора генератора, дистанционный измерительный орган 3, дополнительный выход которого подключен к R - входам первого 4, второго 5 и третьего 6 триггеров, первого 7 и второго 8 двоичных счетчиков, первый 9, второй 10 и третий 11 логические элементы И, генератор стабильной частоты 12, подключенный к логическому элементу НЕ 13, дешифратор 14 с датчиком мощности 15, дифференциальный усилитель 16 с подключенным к нему блоком уставок 17, аналого- цифровой преобразователь 18, на выходе которого подключен компаратор двоичных чисел 19, и исполнительный блок 20. Датчик мощности, получая информацию о токе и напряжении статора генератора, совместно с блоком задания уставки и дифференциальным усилителем формирует сигнал, обратно пропорциональный активной мощности генератора. Аналоговый сигнал, преобразованный в двоичный код аналого- цифровым преобразователем, сравнивается на компараторе двоичных чисел с кодом, формируемым на выходе двоичного счетчика, который пропорционален времени нахождения конца вектора сопротивления в области характеристик срабатывания. 2 ил.