Способ выявления повреждений в электрических цепях ротора синхронной машины Советский патент 1992 года по МПК H02H7/06 G01R27/16 

Предлагаемое изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля состо- яния электрических цепей ротора и выявления повреждений , сопровождающихся потерей возбуждения.

Известны способы, а также устройства, использующие эти способы, основанные на непосредственном контроле электрических величин электроустановки в том числе электрических цепей ротора. Например, в одном из них рассматривается алгоритм выявления повреждений ротора, сопровождающихся потерей возбуждения, путем

измерения и контроля тока ротора, формирования уставки по уровню тока и формирования сигнала о неисправности, если контролируемый ток окажется в пределах уставки. Недостатком этого способа и устройств, его реализующих , является низкая селективность по отношению к другим режимам, не связанным с повреждением ротора, и как следствие необходимость увеличить время выявления, что является недопустимым по эксплуатационным условиям синхронной машины. Другим существенным недостатком является невозможность использования этого способа для бесщеточных систем возбуждения.

V| VI

СП

VI

00

ю

Известны также косвенные способы и устройства выявления повреждений в электрических цепях ротора, основанные на контроле электрических величин статора синхронной машины, например реактивной мощности, угла между током и напряжением, полного сопротивления на выводах обмотки статора, которые обеспечивают выявление повреждений при бесщеточной системе возбуждения. Причем эти способы и устройства используются также в генераторах с системами возбуждения, имеющими щеточный аппарат, в качестве резервных. Наиболее близким к предлагаемому является способ, основанный на контроле полного сопротивления Z U на выводах обмотки статора синхронной шины, фиксации момента вхождения в пределы уставок текущего значения сопротивления, формирования уставки по времени ву, измерения времени fy (Si), в течение которого упомянутое сопротивление находится в пределах уставок по сопротивлению, и формирования сигнала о повреждении, если измеряемое время (S) больше уставки fy(6). Рассматриваемый способ позволяет выявить повреждение в роторе с бесщеточной системой возбуждения, не требует каких-либо дополнительных датчиков (например, датчиков скольжения, мощности и других), кон- тролируемое сопротивление является наиболее информативным параметром, что обеспечивает высокую чувствительность и селективность. Однако при повреждениях, сопровождающихся колебаниями контролируемого сопротивления относительно уставок, приводит к увеличению времени выявления повреждений, а в ряде случаев и отказу в выявлении. Необходимо отметить, что аналогичная ситуация имеет место и для способов, основанных да контроле других параметров, тока ротора, реактивной мощности и других. Зто не позволяет обслуживающему персоналу вовремя предпринять экстренные меры для предотвращения развития аварии, для замены основного возбудителя резервным, для автоматического сброса мощности или отключения генератора.

Целью изобретения является обеспечение выявления повреждений, сопровождающихся колебаниями контролируемых электрических величин относительно уставок, и повышение быстродействия. Указанная цель достигается тем, что в способе выявления повреждений в цепях ротора синхронной машины, сопровождающихся потерей возбуждения, путем контроля электрических величин, например полного сопротивления, на выводах обмотки статора, формирования основных уставок на электрические величины, формирования уставок по времени В/, измерения времени в, (Si), в

течение которого упомянутые величины находятся в пределах основных уставок, и формирования сигнала о повреждении ротора, формируют дополнительные уставки для контролируемых электрических величин, охватывающие основные, с каждым проворотом ротора при попадании электрических величин в пределы дополнительных уставок разрешают измерение времени в (Si), запоминают время ф (Si), вычисляют время в(3) в соответствии с формулой

#(S) 2 ft (Si) + 0п.пред (Sn), 1 1

где n - число попаданий контролируемых электрических величин в пределы основных

уставок,

Ф (Si) ti вых (Si вых) - IIBX(SIBX) разность

времен от момента 1-го входа в пределы

основных уставок до момента выхода за пределы основных уставок,

Фшред (Sn) tn пред(5п пред) - tn вх(Зпвх) предельное время нахождения контролируемых электрических величин при n-м попадании в пределы основных уставок,

S - скольжение ротора,

причем сигнал о повреждении ротора формируют при n-м попадании в пределы основных уставок, если выполняется условие

0ппред (Sn) - fy 2 $ (Si) r

I 1

обнуляют результат вычисления в случае выхода электрических величин за пределы дополнительных уставок, кроме того, формируют уставку на число попаданий контролируемых электрических величин в пределы основных уставок Ny, подсчитывают число попаданий Птек электрических величин в пределы основных уставок, формируют сигнал о повреждении ротора при выполнении условия

тек 2:Ny.

обнуляют результат подсчета в случае выхода электрических величин за пределы дополнительных уставок.

На фиг.1 представлена схема выявления повреждений; на фиг.2 - диаграммы. поясняющие способ.

Схема содержит синхронный генератор 1, обмотку возбуждения генератора 2, измерительные трансформаторы тока 3 и напряжения 4, формирователи разности фазных токов 5 и междуфазного напряжения 6. основной 7. дополнительный 8 датчики сопротивления, блоки формирования основных 9 и дополнительных 10 уставок, блок измерения времени 11, блок суммирования времени 12, блок сравнения суммарного времени с заданным 13, блок формирования уставки по времени 14, счетчик числа попаданий в область основных уставок 15, блок сравнения числа попаданий в пределы основных уставок с заданным 16, блок формирования уставки на число попаданий в пределы основных уставок 17, исполнительный блок 18.

На фиг.2 показаны граничная линия 19, соответствующая основным уставкам, граничная линия 20, соответствующая дополнительным уставкам, кривые изменения сопротивления на выводах обмотки статора синхронной машины 21 при повреждениях, сопровождающихся потерей возбуждения, и при асинхронном ходе возбужденного генератора 22, точки 23-31, соответствующие моментам пересечения кривых 21 и 22 с граничными линиями 19 и 20.

Для определенности рассмотрим описание способа при контроле сопротивления на выводах обмотки статора синхронной машины.

Основной 7 и дополнительный 8 датчики сопротивления своими входами через преобразователи 5 и б и измерительные трансформаторы тока 3 и напряжения 4 присоединены к фазным выводам обмотки статора генератора и совместно с блоками формирования основных 9 и дополнительных 10 уставок имеют соответственно основную 19 и дополнительную 20 граничные линии. Вхождение в пределы основных и дополнительных уставок определяется совокупностью точек Z иГ1, находящихся внутри площадей, ограниченных указанными линиями 19 и 20. Основные уставки на соотношение модуля и фазы охватывают область, соответствующую наиболее вероятному диапазону скольжений при повреждениях, сопровождающихся потерей возбуждения, что позволяет уменьшить уставку на время срабатывания по сравнению с традиционными решениями. При попадании контролируемого сопротивления в области, ограниченные кривыми 19 и 20, формируются сигналы срабатывания. В момент времени t23 срабатывает датчик 8, который снимает обнуляющий сигнал с блока суммирования 12 и счетчика 15. При попадании в область,ограниченную линией 19 ,

блок 11 будет измерять время §(5

t2s(SiBbix)-t24(SiBx). Каждое последующее попадание в область основных уставок будет сопровождаться замером времени 3 (5{Н|вых(5|вых) - Х|вх(5|вх), где SIBX, Si вых И Si

-скольжение ротора генератора относительно поля, статора соответственно на входе, выходе и среднее скольжение, tiBx и t|B«x

-моменты времени на входе и выходе из пределов основных уставок. Результаты измерения фиксируются и суммируются в блоке 12 в соответствии с выражением

0(S)2 fl(Sl)+Oi.npeA(Sn),

I 1

где n - число попаданий контролируемого сопротивления на выводах генератора в

пределы основных уставок; &пред (Sn) - предельное значение времени при n-ом попадании в область основных уставок, когда 0(5) достигает значения уставки.

Сигнал о повреждении ротора формируется на выходе блока 13 и подается в исполнительный блок 18 в том случае, если выполняется условие

I 1 ппред (Sn) 5: fy - ф (Si),

где -уставка, формируемая блоком 14. Блок 15 подсчитывает число попаданий

сопротивления в пределы основных уставок, а сигнал о повреждении ротора формируется блоком 16 при выполнении условия: Птек Ny, где Птек - число попаданий в область основных уставок. Причем при больших скольжениях сигнал от неисправности ротора раньше сформирует блок 1 б, так как блок 13 сформирует сигнал только через несколько проворотов.

Попадание в пределы основных уставок от момента t29 времени до момента tso не приводит к формированию сигнала о неисправности, так как блок 12 не успевает накопить время до уровня уставок. В момент

времени tai выхода из пределов дополнительных уставок на вторые входы блоков 12 и 15 будет подан обнуляющий сигнал.

Использование предложенного способа позволяет выявить повреждения цепей

ротора, сопровождающиеся большим размахом колебаний контролируемых величин относительно уставок, уменьшить время выявления повреждений в условиях, когда контролируемые величины входят в диапазон уставок медленно, уменьшить число проворотов ротора от момента повреждения до момента его выявления при значительных скольжениях.

Формула изобретения

1, Способ выявления повреждений в электрических цепях ротора синхронной машины, сопровождающихся потерей возбуждения, путем контроля полного сопротивления на выводах обмотки статора, формирования основных уставок на электрические величины, формирования уставки по времени ву, измерения времени fl (Si), в течение которого упомянутые величины находятся в пределах основных уставок, и формирования сигнала о повреждении ротора, отличающийся тем, что, с целью выявления повреждений, сопровождающихся колебаниями контролируемых элект- рических величин, и повышения быстродействия, формируют дополнительные уставки для контролируемых электрических величин, охватывающие основные, с каждым проворотом ротора при попадании электрических величин в пределы дополнительных уставок разрешают измерение времени fl (Si), запоминают время fl(Si), вычисляют время 0(5) в соответствии с формулой

0(S)2 0l(S.)+u.npefl(Sn).

i 1

где п - число попаданий контролируемых электрических величин в пределы основных уставок,

6| (Si) - 1|Вых(5|вых) - tiBx(Siex) - разность времен от момента 1-го входа в пределы основных уставок до момента tiuux выхода за пределы основных уставок.

Оппрея (Sn) ™ tnnpefl(Snnpejq) - tnex(Snex)

предельное время гппред нахождения конт- ролируемых электрических величин при п-м

попадании в пределы основных уставок; S - скольжение ротора.

сигнал о повреждении ротора формируют

при n-м попадании в пределы основных ус- тавок, если выполняется условие

ft,nW(Sn) «(Si),

обнуляют результат вычисления в случае выхода электрических величин за пределы дополнительных уставок.

2. Способ по п.1.отличающийся тем. что формируют уставку на число попаданий контролируемых электрических величин в пределы основных уставок Ny, подсчитывают число попаданий птек электрических величин в пределы основных уставок, формируют сигнал о повреждении ротора при выполнении условия

Птек Ny,

обнуляют результат подсчета в случае выхода электрических величин за пределы до- полнительных уставок.

Использование: обеспечение выявления повреждений, сопровождающихся колебаниями контролируемых электрических величин, и повышение быстродействия. Сущность изобретения: формируют дополнительные уставки и измеряют относительно них и основных уставок на электрические величины суммарное время нахождения в области основных уставок и обнулением результатов вычисления при выходе за пределы дополнительных характеристик. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

ч

10

17

(риг.1

/ /

20

Фиг. 2