Способ управления резервирующими друг друга регуляторами возбуждения электрической машины Советский патент 1992 года по МПК H02P9/14 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля исправности в регуляторе возбуждения синхронной машины и автоматического включения резервного регулятора возбуждения в случае неисправности основного.

Известен способ контроля каналов стабилизации регулятора возбуждения, заключающийся в фиксации неисправности по знаку длительного превышения выходным

напряжением регулятора некоторого заданного уровня.

Недостаток этого способа в том, что уровень напряжения регулятора не может быть постоянным во множестве режимов работы объекта регулирования, а значит велика вероятность ошибочной фиксации неисправности регулятора. Кроме того предполагается переход на ручное регулирование возбуждения.

Известен также способ автоматического контроля исправности основного регулятора возбуждения синхронных машин, осуществляющий обнаружение неисправности при превышении абсолютного значения напряжения измерительного элемента отклонения напряжения машины от заданного значения.

Операции по известному способу осуществляются в следующем порядке: измеряют напряжение на выходе измерительного элемента отклонения напряжения машины, выпрямляют измеренный сигнал, сравнивают его с заданным значением по амплитуде, сравнивают продолжительность сигнала с заданным значением по времени, при превышении сигналом заданных значений сигнализируют о неисправности регулятора.

Достоинство способа в том, что исключается неправильное действие системы контроля основного регулятора в аварийных режимах, продолжительность которых меньше заданной уставки по времени, однако этот способ не позволяет контролировать все блоки основного регулятора возбуждения машины, не обеспечивает надежность системы в целом.

Известен способ контроля усилительного элемента, основного (замкнутого на объект) регулятора возбуждения синхронной машины, основанный на выявлении вы- сокочастотных гармоник в выходном напряжении регулятора, наличие которых характеризует нормальную работу блока усиления на выходе регулятора.

Этот способ осуществляется путем выявления высокочастотных пульсаций выходного напряжения основного регулятора, проверки отсутствия пульсаций, подачи сигнала об исчезновении пульсаций, т.е. появление неисправности.

Известный способ позволяет контролировать отказ основного регулятора, но только по причине отсутствия рабочих пульсаций выходного напряжения. Поэтому он не обеспечивает полного контроля основного регулятора, так как не обнаруживает ошибки управления, связанной с отклонением на недопустимо большую величину выходного напряжения регулятора за некоторый интервал времени, не обеспечивает проверки готовности к включению резервного регулятора возбуждения, не обеспечивает надежность системы.

Близким к сущности предполагаемого изобретения (прототипом) является способ, при котором подключают входы основного (ОР) и резервного регуляторов (РР) возбуждения к выходным выводам электрической

машины, а выход ОР - к цепи управления обмоткой возбуждения электрической машины, измеряют средние значения напряжений на выходах OP (Vop) и РР (Vpp),

контролируют наличие переменной составляющей напряжения на выходе OP: Ui AV0p, проверяют работоспособность ОР и РР, в случае неработоспособности ОР (например I U 1 I и3ад.i) и работоспособности

РР отключают выход ОР от цепи управления обмоткой возбуждения электрической машины, подключают к указанной цепи выход РР)51В указанном способе нет условий, гарантирующих блокирование включения РР в случае его неисправности или неисправности контролирующих элементов, кроме того нет условий, гарантирующих блокирование обратного включения на неисправныйОР.

Целью изобретения является повышение надежности резервирования регулятора возбуждения.

Цель изобретения достигается тем, что

формируют сигнал:

U2 Uop - Upp

сравнивают абсолютную величину U2(Ua)co второй заданной величиной (изад.2), формируют сигнал:

Уз /(Uop-UPP)dt

где t - время, подают его на вход РР, сравнивают) Us с третьей заданной величиной (и3ад.з), отключают выход ОР и подключают выход РР к цепи управления обмоткой возбуждения электрической машины при соблюдении трех условий:

1-1 Uil иэад.1

2- I U2 иЭад.2

3 - I из I изад.з

Дополнительно цель достигается тем, что измеряют напряжение на выходе измерителя режимного параметра РР (Орр), формируют сигнал:

U4 J (Upp - иРРзад.)оЧ,

где иррзад. - заданное среднее значение напряжения на выходе измерителя режим- ного параметра РР, подают U4 на вход измерителя режимного параметра РР, сравниваютf U«fc четвертой заданной величиной (УзадД отключают выход ОР и подключают выход РР к цепи управления обмоткой возбуждения электрической машины при выполнении трех ранее указанных условий и дополнительном условии выполнения неравенства LM 113ад 4

8отличие от прототипа отключения выхода ОР от цепи управления обмоткой воз- Суждения электрической машины и подключение выхода РР осуществляется при соблюдении трех условий, два из которых новые:

IU2l 11зад2 И Ш| УзадЗ

и дополнительном четвертом условии (JA

иэад.4

также являющимся новым.. -

Последовательность проводимых операций раскрывает функциональная блок- схема, приведенная на фиг.1. где показаны операции:

1- выявление пульсаций выходного на- пряжения ( A Vo.p, Vi основного регулятора,

2- проверка отсутствия пульсаций, (fVi

изад.1

3- подача первого сигнала о неисправ- ности (Si)

4- определение абсолютной разности (УД) величин средних значекий ВЫХОДНУХ напряжений основного Vo.p. и резервного (Vp Р ) регуляторов; УЛ i Vsf

5- оценка величины V; на допустимо

ВОЗМОЖНУЮ (V Д изад.2)

6- подача второго сигнала о неисправности (S2)

7- формирование сигнала команды на изменение уставки напряжения (Vy) резервного регулятора, Vy Us

8- подача сигнала Vy в резервный регулятор,

9- оценка величины Vy на допустимо возможную и подача сигнала (Зз) на блокировку включения резервного регулятора (при .з)

10- формирование сигнала Ш

11- сравнение (Щ с изад.4 и подача сигнала (5з r.a блокировку включения резервного регулятора (при/У4 У3ад.4)

12- блокировка включения резервного регулятора,

13- блокировка подачи сигналов Vy и У в резервный регулятор

14- включение резервного регулятора возбуждения сигналом .

15- блокировка обратного включения основного регулятора:

16- регулирование с помощью резервного регулятора;

17- регулирование с помощью основных регуляторов;

18- управление параметрами пГНр объекта регулирования;

На фиг.2 приведен пример резервированной системы регулирования возбуждения синхронной машины, где

19- основной регулятор,

20- резервный регулятор;

21- устройство, реализующее способ включение резервного регулятора;

22,23 - тиристорные преобразователи;

24- обмотка возбуждения синхронной машины;

25- блок подгонки уставки наппяже- ний;

26- блок задания уставки напряжения;

27- блок напряжения синхронной машины;

28- блок усиления;

29-блок реактивного тока машиин;

30- блок ограничения минимального возбуждения;

31- блок частоты напряжения и защиты машины;

кроме того, на фиг.2 показаны управляемые параметры обьекта регулирования:

VC.M. - напряжение синхронной машины;

1ф.н., 1фж- - токи в начале и в конце цепи измерения фазного тока машины.

Способ включения резервного регулятора возбуждения синхронной машины может быть реализован в устройстве, принципиальная электрическая схема которого приведена на фиг,3, где

32- бяок выявления неисправности по отсутствию пульсаций выходного напряжения основного регулятора;

33- блок выявления неисправности по рассогласованию выходных сигналов основного и резервного регуляторов;

34- блок проверки готовности и управления уставкой напряжения резервного регулятора;

35-блок включения и блокировки включения резервного регулятора,

Y 1,2...12 - операционные усилители;

R 1,2...23 - резисторы;

С 1.2...9 - конденсаторы;

Тр 1,2...4 - транзисторы;

V 1,2... 13 -диоды и стабилитроны;

К 1,2...4 - ключи.

Включение резервного регулятора возбуждения осуществляют следующим образом: (см. фиг.1). Выявляют 1 пульсации выходного напряжения V0p основного регулятора, проверяют2 наличие или отсутствие пульсаций, при отсутствии пульсаций подают 3 первый сигнал Si неисправности основного регулятора. Определяют 4 абсолютную разность V Д величин выходных напряжений основного V0p и резервного Vpp регуляторов, оценивают 5 величину V А по сравнению с допустимо возможной, подают 6 второй сигнал S2 о неисправности основного регулятора при большой величине V А .

Формируют 7 сигнал команды на изменение уставки напряжения Vy резервного регулятора, подают 8 сигнал Vy в резервный регулятор, оценивают 9 величину Vy по сравнению с допустимой и подают 9 сигнал 5з на блокировку 12 включения резервного регулятора при большой величине Vy. Формируют 10 сигнал U4 сравнивают 11 U4 с 1)зад.4 и подают 11 сигнал S4 на блокировку 12 включения резервного регулятора при

ИМОУзадА

Блокируют 13 подачу сигналов Vy и U4 в резервный регулятор, и включают 14 резервный регулятор при одновременной подаче двух сигналов неисправности Si и $2 основного регулятора и отсутствии сигналов блокировки Зз и S4 включения резервного регулятора, указывающих его неготовность к включению. Блокируют 15 обратное включение основного регулятора, который уже показал неисправность, Регулируют 1бспомощью резервного регулятора, после перехода с регулирования основным регулятором 17 при этом осуществляют управление 18 параметраминПШобъекта регулирования.

Резервированная система регулирования возбуждения синхронной машины имеет следующие особенности (см. фиг.2).

Устройство включения резерва 21 устанавливают в резервном регуляторе 20, туда же заводят выходное напряжение V0p основного регулятора 19, В резервном регуляторе проверяют измерители режимных параметров, замыкая их на астатические звенья (блоки 25,26,29,30,31), сигнал команды изменения уставки напряжения резервного регулятора Vy подают в блок 25 подгонки уставки напряжения. Выходные напряжения всех измерителей режимных параметров обозначены обобщенной Upp. Сигнал S на включение резервного регулятора и блокировку обратного включения ос- новного регулятора заводят на специальные входы тиристорных преобразователей основного 22 и резервного 23 каналов регулирования возбуждения, в которых включение или отключение осуществляют подачей или снятием импульсов уп- равления с управляющих электродов тиристоров. Блокировку обратного включения основного регулятора возбуждения осуществляют с помощью блокировки подачи

импульсов управления в тиристорном преобразователе 22, используя при этом двух- позиционное реле, предусмотренное в штатной схеме тиристорного преобразователя. Тиристорные преобразователи 22 и 23 подключены параллельно к обмотке возбуждения 24 синхронной машины.

К основному 19 и резервному 20 регуляторам подключены параллельно трехфазное

0 напряжение vVeM и последовательно однофазный TOKv|(j,.

Особенности устройства блока 21 показаны на фиг.З.

В блоке 32 пульсации выходного напря5 жения Л/ор основного регулятора выявляют с помощью дифференциально апериодического звена с большим коэффициентом усиления, собранном на операционном усилителе (О.У.) Yi (Ci 0.33 мкф, С2 0,1

0 мкф, RI 750 ком) оценивают отсутствие пульсаций с помощью интегрального звена в которое входят О.У. Ya. транзистор ТР1 (КТ 3107) (R2 5,1 ком; Сз 0,1 мкф, С4 0,47 мкф), а также с помощью компаратора Уз.

5 Сигнал о неисправности Si подают на обмотку реле Ki с помощью транзистора ТР 2. В блоке 33 выявляют абсолютную разность V/.напряжений основного и резервного регуляторов с помощью сглаживающих фильт0 ров Y4, YS, (одинаковых, Rs RIS 1 MOM, Re Ri4 1 MOM, Cs Сб 0,56 мкф) вычитателя Ye {R Ra Rg 100 ком) двухполупериод- ного выпрямителя Y, который, являясь компаратором с заданным смещением,

5 осуществляет оценивание величины абсолютной разности Va. Сигнал о неисправности S1 подается на обмотку реле К2 с помощью ТРЗ,

В блоке 34 формирование сигнала ко0 манды на изменение уставки напряжения Vy резервного регулятора осуществляется апериодическим звеном Ye (Riv RIS 680 ком, C 10 мкф), на которое подается напряжение V0p, после Ув сигнал V0p становится

5 инерционным, он приходит на суммирующее астатическое звено Yg (R19 R20 1 MOM, Се 0,33 мкф), на второй вход этого звена приходит сигнал Vpp, на выходе Yg формируется сигнал Vy, который через контакты реле

0 К4 подается в блок подгонки уставки 25 (см. фиг.2). Сигнал Vy оценивается по величине по сравнению с допустимым значением на компараторе Ую, который подает сигнал Зз (в случае большого Vy) о неготовности резер5 вного регулятора с помощью ТР4 в обмотку реле Кз. Измерители режимных параметров блоков 25,26,25,30,31 (см. фиг.2) замыкаются на астатические звенья, примером которых является звено, собранное на Yn (R21 300 ком, R22 Ю ком, Сэ 4,4 мкф). Выходное напряжение этого звена оценивается на компараторе Yi2. В случае неготовности резервного регулятора по одному из блоков (25,26,29,30,31) сигнал S4 с помощью ТР4 подается в обмотку реле Кз.

В блоке 35 с помощью контакта Кз(при его размыкании) блокируют включение резервного регулятора, если Кз замкнут, К2 и Ki одновременно замыкаются, то срабатывает реле К4, блокируя подачу сигнала Vy в резервный регулятор, замыкая астатическое звено на демпфирующее сопротивление R22 (отключая измеритель режимного параметра от этого звена) и подавая сигнал к тиристорным преобразователям (К22.23 , см. фиг.2) на включение 23 и отключение 22.

Реле Ki, К2, Кз, К4 имеют контакты, включающие сигнализацию на пульте управления.

Надежность системы регулирования возбуждения синхронной машины повышается в связи с тем, что осуществляется резервирование сгсновного регулятора возбуждения.

Операции резервирования осуществляют автоматически с высокой степенью надежности. Это обуславливается тем, что постоянно проверяется готовность резервного регулятора, который замыкается на устройства контроля. Резервный регулятор находится в режиме постоянного отслеживания выходного напряжения основного регулятора. При неисправности основного регулятора, но при готовности резервного, появляется недопустимо большое рассогласование выходных сигналов регуляторов, свидетельствующее о неисправности основного регулятора. Подается один из сигналов на включение резервного регулятора, но этого сигнала недостаточно для безошибочного включения. Опыт показывает, что необходима прецизионноточная настройка канала выявления рассогласования сигналов регуляторов (блок 33, см. фиг.З), а в случае погрешностей настройки появляются ложные срабатывания. Использование канала выявления отсутствия пульсаций выходного напряжения основного регулятора (блок 32, см. фиг.З) совместно с каналом выявления рассогласований выходов регуляторов дает эффект появления бесконечно большого значения вероятности правильного включения резервного регулятора.

Команда на включение резервного регулятора приходит например при неуправляемой ложной форсировке возбуждения, ложном развозбуждении, неустойчивой работе с основным регулятором, при коротком замыкании его выхода, а также при потере его питания и т.д. Неготовность резервного

регулятора появляется например при его ложной форсировке, ложном развозбуждении, коротком замыкании на его выходе при неисправности канала регулирования напряжения, неисправности цепей измерения частоты напряжения и реактивного тока синхронной машины, потере питания резервным регулятором и т.д.

Формула изобретения

1. Способ управления резервирующими друг друга регуляторами возбуждения электрической машины, при котором подключают входы основного и резервного регуляторов возбуждения к выходным выводам электрической машины, а выход основного регулятора возбуждения - к цепи управления обмоткой возбуждения электрической машины, измеряют средние значения напряжений на выходах основного Uop

и резервного Орр регуляторов возбуждения, контролируют наличие переменной составляющей напряжения на выходе основного регулятора возбуждения Д Uop, формируют сигнал Ui A Uop и сравнивают абсолютную величину сигнала Ui с первой заданной величиной Кзади, проверяют работоспособность основного и резервного регуляторов возбуждения, в случае неработоспособности основного регулятора возбуждения, фиксируемой при выполнении первого условия IUil и3ад.1, и работоспо-. собности резервного регулятора возбуждения, отключают выход основного от цепи управления обмоткой возбуждения электрической машины, подключают к указанной цепи выход резервного регулятора возбуждения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, формируют сигнал U2 Uop - Upp. сравнивают абсолютную величину сигнала IU21 с второй заданной величиной (и3ад,2), формируют сигнал из j(Uop - Upp)dt, где t - время, подают его на вход резервного регулятора возбуждения, сравнивают абсолютное значение сигнала lUstc

третьей заданной величиной и3адЗ, отключают выход основного и подключают выход резервного регулятора возбуждения к цепи управления обмоткой возбуждения электрической машины при. соблюдении первого из

двух дополнительных условий

.2, .з.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измеряют напряжение на выходе измерителя режимного параметра резервного регулятора возбуждения , формируют сигнал

U4 J°(U pp-U Pp3aA)dt, где зад - заданное среднее значение напряжения на выходе измерителя режимного параметра, подают 1М на вход измерителя режимного параметра резервного регулятора возбуждения, сравнивают абсолютную величину сигнала I L)41 с четвертой заданной величиной иэад.4, отключают выход основного и подключают выход резервного регулятора возбуждения к цепи управления обмоткой возбуждения электрической машины при выполнении трех ранее указанных условий и дополнительном условии выполнения неравенства

i .4.

o ii Ly

W4

0Л

i34

I

WJIЛ

C4

-95

Сущность изобретения: измеряют средние значения наряжений на выходах основного (ОРВ) Ui,p и реззрзчого (РРВ) Upp регуляторов возбуждения, контролируют наличие переменной составляющей напряжения на выходе ОРВ Д Uop, формируют сигналы Ui A Uop, Ua Uop-Upp, (Uop - Upp)dt, где t- время, отключают выход ОРВ и подключают выход РРВ к цепи управления обмоткой возбуждения электрической машины при соблюдении трех условий: АИЛизад. /U2/ IW. /U3/ изадз, где и3ад1. изад2, ОзадЗ - заданные величины напряжений. Дополнительно измеряют напряжение на выходе измерителя режимного параметра РРВ , формируют сигнал Щ и ррза/Odt, где и РРзад - заданное среднее значение напряжения на выходе измерителя режимного параметра. Подают 1)4 на вход измерителя режимного параметра РРВ, отключают выход ОРВ и подключают выход РРВ к цепи управления обмоткой возбуждения электрической машины при выполнении трех ранее указанных условий И УСЛОВИЯ /U4/ Uaafl4. 1 З.П.ф-ЛЫ, 3 ИЛ. сл С XI ел 00 00 го XI