Устройство защиты генератора от потери возбуждения Советский патент 1991 года по МПК H02H7/06 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите и автоматике энергосистем.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На фиг. 1 показана схема устройства.

На схеме обозначены Ьервичный преобразователь 1 тока, состоящий из трансформатора 2 тока и преобразователя 3 ток-напряжение, первичный преобразоватеь 4 напряжения, состоящий из трансформатора 5 напряжения и преобразователь 6 напряжение-напряжение; дистанционный измерительный орган 7, состоящий из полосовых фильтров 8 и 9, фазоповоротного блока 10, сумматора 11, детекторных преобразователей 12 и 13, усилителя-формирователя 14 дополнительного 15иоснвного 16 блоков сравнения; первый 17, второй 18 и третий 19 триггеры, первый 20, второй 21 двоичные счетчики; первый 22, второй 23 и третий 24 элементы И, генератор 25 импульсов стабильной частоты, логический элемент НЕ 26; первый 27 и второй 28 дешифраторы,

а VI

ел о ю

VI

датчик 29 положения ротора, формирователь 30 импульсов, фрмирователь 31 обнуляющего импульса, дополнительный триггер 32, дополнительный элемент И 33, дополнительный двоичный счетчик 34, регистр 35 памяти, делитель 36 частоты, мультиплексор 37,,исполнительный блок 38.

На фиг. 2 приведены основная 39 и дополнительная 49 характеристики срабатывания, годограф А1 сопротивления в режиме потери возбуждения, годограф42 сопротивления в режиме асинхронного хода с возбуждением, годограф 43 сопротивления в режиме внешнего несимметричного короткого замыкания.

Устройство работает следующим образом.

В нормальных или аварийных режимах работы генератора, когда конец вектора сопротивления находится вне характеристики срабатывания, на R-входах двоичных счетчиков 20 и 21, триггеров 17, 18, 19 и входе логического элемента НЕ 26 поддерживается положительный потенциал, поступающий с дополнительного выхода дистанционного измерительного органа 7, находящегося в несработанном состоянии. Основной блок 16 сравнения также находится в несработанном состоянии, чему соответствует наличие на его выходе нулевого потенциала.

При потере возбуждения сопротивление на выводах генератора изменяется таким образом, что конец сопротивления перемещается в четвертый квадрант (кривая 41) к характеристикам срабатывания (кривые 39, 40). При пересечении годографом дополнительной характеристики 40 срабатывания срабатывает дополнительный блок 15 сравнения, чему соответствует появление нулевого потенциала на его выходе, а также на R-входах триггеров 17,18 и 19, что не изменяет их состояния, на R-входах двоичных счетчиков 20, 21, и на выходе логического элемента НЕ 26. При появлении нулевого потенциала на входе логического элемента НЕ 26 на его выходе появляется сигнал логической 1, которая поступает на первый вход логического элемента И 23. Поскольку первый триггер 17 находится в состоянии логического О, то на его инверсном выходе присутствует сигнал логической 1, который поступает на второй вход элемента И 23. Таким образом, при срабатывании дополнительного блока 15 сравнения на С-вход двоичного счетчика 21 через элемент И 23 начинают поступать импульсы от генератора 25 импульсов стабильной частоты. Двоичный счетчик 21 будет работать до тех пор, пока годограф 41 не пересечет

основной характеристики 39 срабатывания. При этом срабатывает основной блок 16 сравнения, триггер 17 переходит в состояние логической 1 и его инверсном выходе

появляется нулевой потенциал, который поступает на второй вход элемента И 23 и вызывает появление на его выходе нулевого потенциала. На выходе дешифратора 28 появится логическая 1 при выполнении усло0 вия

Ki/f 2ttbi,

где гы - установка времени на срабатывание;

KI - число импульсов, пришедшее с ге5 нератора 25 импульсов стабильной частоты на С-вхоД двоичного счетчика 23; f - частота импульсов. Сигнал логической 1, поступив на S- вход третьего триггера 19, переводит его в

0 состояние логической 1, следствием чего будет появление положительного потенциала на третьем входе элемента И 22. Сигнал логической 1 на прямом выходе триггера 17, появившийся вследствие срабатывания

5 основного блока 16 сравнения, поступает на второй вход элемента И 24, на выход которого начинают проходить импульсы от генератора 25 импульсоа стабильной частоты, поступающие на вход делителя 36 частоты,

0 с выхода которого импульсы преобразованных частот поступают на информационные входы мультиплексора 37.

При появлении отрицательной полуволны на выходе преобразователя 4 напряже5 ния на выходе формирователя 30 импульсов появится импульс, который поступит на S- вход триггера 32 и переведет его в состояние логической 1. Одновременно с этим этот же импульс поступает на вход формиро0 вателя 31 обнуляющего импульса, и на его выходе появится импульс, поступающий на R-вход двоичного счетчика 34 и обнуляющий его. На прямом выходе триггер 32 появляется потенциал высокого уровня, который

5 поступает на второй вход элемента И 33, на выход которого начинают проходить импульсы с генератора 25 импульсов стабильной частоты. Эти импульсы начинают поступать на С-вход двоичного счетчика 34.

0 Двоичный счетчик 34 будет работать до тех пор, пока ротор не пройдет определенную точку, тогда с датчика положения ротора поступит импульс на R-вход триггера 32. На прямом выходе триггера 32 появится нуле5 вой потенциал, поступающий на второй вход элемента И 33, на выход которого перестанут проходить импульсы от генератора 25 импульсов стабильной частоты. Одновременно с этим импульс с датчика 29 положения ротора поступает на вход выборки

регистра 35 памяти. На выход регистра 35 памяти с выходов двоичного счетчика 34 поступает код, пропорциональный углу д, который хранится на выходах регистра 35 памяти во время работы двоичного счетчика 34. Этот код поступает на управляющие входы мультиплексора 37, С генератора 25 импульсов стабильной частоты импульсы будут поступать на делитель 36 частоты, на выходах которого будут появляться импульсы преобразованных частот, далее на входы мультиплексора 37, на выход которого будут проходить импульсы с частотой, зависящей от кода на его управляющих входах, т. е. частота импульсов изменяется прямо пропорционально изменению угла д . На выходе дешифратора 27 сигнал логической 1 появится при выполнении условия:

Ј K2l/f|; te2,

I 1

где KZI - число импульсов, приходящих на С-вход двоичного счетчика 20 при соответствующей величине угла б;

fi - частота этих импульсов при соответствующей величине угла б;

tb2 - уставка времени на срабатывание.

Сигнал логической 1й на выходе дешифратора переведет триггер 18 в сработанное состояние, следствием чего будет появление положительного потенциала на втором входе элемента И 22.

На выходе исполнительного блока 38 сигнал срабатывания появится в том случае, если и на первом входе элемента И 22 будет присутствовать положительный потенциал, что соответствует сработанному состоянию основного блока 16 сравнения, т. е. конец вектора сопротивления находится внутри основной характеристики 39 срабатывания.

При выходе конца вектора сопротивления из основной характеристики (пунктирная часть кривой 41) до выполнения условия

Ј Кя/fi S tbz

i 1

основной блок сравнения 16 вернется в исходное состояние, состояние триггера 17 при этом не изменится, и на С-вход двоичного счетчика 20 будут продолжать поступать импульсы с частотой, пропорциональной углу 6 . Таким образом, возможно выполнение условия

5 K2i/fi tb2

i 1

в тот момент, когда конец вектора сопротивления находится вне пределов основной характеристики 39 срабатывания; триггер 8 перейдет при этом в состояние логической 1. которая будет присутствовать на втором входе первого элемента И 22. При повторном вхождении конца вектора сопротивления в основную характеристику 39 срабатывания срабатывает основной блок

16 сравнения, появится логическая 1 на первом входе элемента И 22, и на вход блока поступит сигнал срабатывания.

При асинхронном ходе с возбуждением возможно пересечение концом1 вектора сопротивления основной и дополнительной характеристик срабатывания годографа 42, однако конец вектора сопротивления проходит основную и дополнительную характеристики срабатывания при малых углах 6 , и

увеличение частоты импульсов на выходе мультиплексора 37 будет незначительным. Условие

i 1

K2l/f| Јtb2

не выполнится ни в один из моментов времени, пока конец вектора сопротивления находится внутри основной характеристики срабатывания. В случае, если условие

Ј K2i/fi Јtb2

i 1

выполняется в момент времени, когда конец вектора сопротивления находится за пределами основной характеристики срабатыва,ия и в дальнейшем выходит за пределы дополнительной характеристики срабатывания, срабатывание устройства также не произойдет, поскольку при выходе конца вектора сопротивления из дополнительной

характеристики блок 16 сравнения вернется в исходное состояние, обнулив счетчики 20, 21 и установив в состояние логического О триггеры 17, 18 и 19.

В случае внешнего несимметричного

короткого замыкания конец вектора сопротивления может оказаться внутри основной характеристики 39 срабатывания (годограф сопротивления при этом имеет вид кривой 43). Отстройка от этого режима осуществляется на основе того, что сопротивление в процессе короткого замыкания изменяется очень быстро. При пересечении концом вектора сопротивления дополнительной характеристики 40 срыбатывания сработает

дополнительный блок 15 сравнения в работу включается двоичный счетчик 21, который останавливается при пересечении годографом оснвной характеристики срабатывания. Если время, в течение которого конец

вектора сопротивления находится между дополнительной и основной характеристиками срабатывания, больше или равно хы, на выходе дешифратора 28 появится положительный импульс, который переведет

триггер 19 в состояние логической 1, и на третьем входе элемента И 22 появится положительный потенциал, что является разрешающим фактором для дальнейшей работы схемы. Если время, в течение которого конец вектора сопротивления находится между дополнительной и основной характеристиками, меньше tb1. в случае, например, внешнего несимметричного короткого замыкания, положительный импульс на выходе дешифратора 27 не появится, триггер 19 останется в нулевом состоянии, и на третьем выходе элемента И 22 будет присутствовать нулевой потенциал, что исключает прохождение сигнала срабатывания на исполнительный блок.

Формула изобретения Устройство защиты генератора от потери возбуждения, содержащее дистанционный измерительный орган с основным и дополнительным выходами, входы которого подключены соответственно к выходам преобразователей тока и напряжения статора генератора, при этом дополнительный выход подключен к R-входам первого, второго и третьего триггеров, первого и второго двоичных счетчиков, а основной выход подключен к S-входу первого триггера и первому входу первого элемента И, выход которого подключен к исполнительному блоку, второй вход первого элемента И подключен к прямому выходу второго, а третий вход этого элемента И подключен к прямому выходу третьего триггера, S-входы которых подсоединены к выходам первого и второго дешифраторов соответственно, входы которых подсоединены к выходам соответственно первого и второго двоичных счетчиков, С-вход второго двоичного счетчика

соединен с выходом второго элемента И, третий вход которого через логический элемент НЕ подключен к дополнительному выходу дистанционного измерительного

органа, второй вход - к инверсному выходу первого триггера, а первый вход - к выходу генератора импульсов стабильной частоты и первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом

первого триггера, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены датчик положения ротора, формирователь импульсов, дополнительный триггер, четвертый элемент И, третий

двоичный счетчик, регистр памяти, формирователь обнуляющего импульса, делитель частоты и мультиплексор, причем дополнительный триггер своим R-ЕХОДОМ подсоединен к входу выборки регистра памяти и к

выходу датчика положения ротора, а своим S-входом подсоединен к входу формирователя обнуляющих импульсов и выходу формирователя импульсов, входом подсоединенного к преобразователю напряжения.

третий двоичный счетчик своими выходами подсоединен к входам регистра памяти, своим R-входом подключен к выходу формирователя обнуляющих импульсов, своим С- входом - к выходу четвертого элемента И,

первый вход которого подключен к выходу генератора импульсов стабильной частоты, второй вход - к прямому выходу дополнительного триггера, мультиплексор выходом подсоединен с С-входу первого двоичного

счетчика, управляющими входами подсоединен к выходам регистра памяти, а информационными входами - к выходам делителя частоты, вход которого подсоединен к выходу третьего элемента И.

j

w

39

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите и автоматике электросистем. Цель изобретения - повышение быстродействия, При потере возбуждения сопротивление на выводах генератора изменяется таким образом, что конец вектора сопротивления перемещается в четвертый квадрант, к характеристикам срабатывания. При пересечении годографом дополнительной характеристики срабатывания срабатывает дополнительный блок сравнения чему соответствует появление нулевого потенциала на его выходе, триггер переходит при этом в состояние логической единицы, которая присутствует на втором входе первого элемента И. При повторном вхождении конца вектора сопротивления в основную характеристику срабатывания срабатывает основной блок сравнения, на первом входе элемента И появляется логическая единица и на вход исполнительного блока поступает сигнал срабатывания. 2 ил. со с

Фиг. 1