Устройство для выдержки времени допустимой перегрузки генераторов Советский патент 1976 года по МПК H02J3/24 H02P9/10 H02H7/06 

1

Предлагаемое устройство касается зандиты синхронных генераторов большой мощности, для надежной работы которых необходимо контролировать допустимую степень перегрева обмоток ротора (статора) и выдавать сигнал на снижение возбуждения при использовании перегрузочной способности генератора. Кроме того, условие сохранения устойчивости работы станций требует разрешения повторной перегрузки генераторов, не дожидаясь полного их остывания после предшествующей перегрузки.

Известны устройства для выдержки времени допустимой перегрузки генератора, содержащее функциональный преобразователь еложения, в который входит блок сравнения токов ротора и статора с эталонной величиной, генераторы импульсов сложения и вычитания с интеграторами на входе, соедииенные через элементы совпадения со входом реверсивного счетчика импульсов, выход которого связан с регулятором возбуждения через коммутирующий элемент.

Однако известные устройства не обеснечивают достаточно нолного использования нерегрузочной способности генератора, недостаточно чувствительны и надежны.

Целью изобретения является более полное использование перегрз.зочной снособности генератора при повторной перегрузке, повышение чувствительности и надежности устройства.

Это достигается тем, что в предлагаемое Зстройство дополнительно введен функциональный преобразователь вычитания, выход которого подключен к генератору импульсов вычитания, а вход - к выходам всех разрядов реверсивного счетчика импульсов. Причем интеграторы указанных генераторов импульсов выполнены на основе операционных усилителей.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

На вход функционального преобразователя сложения 1 (ФПС) нодключены напряжения, пропорциональные токам ротора и статора, выход его соединен со входом генератора импульсов сложения (ГИС) 2, состоящего из интегратора 3, компаратора 4 и одновибратора

5.Выход генератора сложення импульсов 2 подключен на одни из входов элемента «Н

6, вход которого соединен с выходом нуль-органа 7, а вход его соединен с выходом функционального преобразователя импульсов 1. Вы.ход элемепта «Н 6 соединен со входом реверсивного счетчика импульсов (PC) 8, выходы двух старших разрядов указанного счетчика 8 подаются на элемент «И 9, а выход элемента «И 9 - на вход коммутирующего элемента 10, встающего на самоздерживание по одному из входов элемента «И 9. Выход коммутирующего элемента 10 подключен к цепи «убавить регулятора возбуждения. Входы функционального преобразователя5 вычитания ФПВ И, состоящего из элементов совпадения «И 12 и ряда источников напряжения 13, соединены с выходами всех разрядов реверсивного счетчика 8 и с выходом инвертора 14, вход которого соединен с выхо-Ю дом нуль-органа 7. Выход функционального преобразователя вычитания импульсов 11 соединен со входом генератора импульсов вычитания (ГИВ) 15, который также содержит в своем составе ин-15 тегратор 16, компаратор 17 и одновибратор 18, а выход ГИВ 15 подсоединен через элемент совпадения «И 19 ко входу счетчика 8. Другие входы элемента совпадения «И 19 соединены с выходом инвертора 14 и выходом20 элемента «ИЛИ-НЕ 20. Входы элемента «ИЛИ-НЕ 20 связаны со всеми выходами реверсивного счетчика 8. Входы элемента «И 21, служащие для прохождения повторной перегрузки, соедине-25 ны с выходом нуль-органа 7 и выходом коммутирующего элемента 10. Устройство работает следующим образом. На функциональный преобразователь схемы сложения импульсов 1 подаются через разде-зо лительные диоды два напряжения, пропорциональные току ротора и току статора. Счет времени происходит по большему из входных напряжений. ФПС представляет собой операционныйз5 усилитель, охваченный нелинейными обратными связями, что позволяет получить требуемую входную характеристику интегратора 3. Для увеличения чувствительности и точности интегратор 3 также выполнен на опера-40 ционном усилителе с коэффициентом усиленияС выхода ФПС 1 напряжение подается на интегратор 3, скорость нарастания напряжения на выходе которого пропорциопальпа ве-45 личине входного напряжения. При достижеНИИ выходным напряжением интегратора 3 уставки срабатывания компаратора 4 на выходе последнего образуется импульс. При срабатывании компаратора 4 также запуска-50 ется одновибратор 5, который перезаряжает интегратор 3 до исходного состояния. При наличии напряжения на входе интегратора 3 процесс образования импульса по-55 вторяется. Интегратор 3, компаратор 4 и одновибратор 5 образуют ГИС 2. Импульсы в PC 8 проходят через схему совпадения «И 6 при условии наличия открывающего напряжения на выходе нуль-органа 7 и импульса наео выходе компаратора 4. Нуль-орган 7 срабатывает (на выходе появляется открывающее напряжение) при превышении током ротора или статора номинальной величины и имеет коэффициент возврата 0,98-0,99. 65 Для увеличения надежности работы устройства так, чтобы «лишний импульс не вывел PC на «О, используется только 0,75 емкости PC 8, т. е. PC 8 срабатывает после того, как на входе у него пройдет 0,75 2 импульсов, Здесь п - количество разрядов в PC 8. После срабатывания PC 8 срабатывает коммутирующий элемент 10 через схему совпадения «И 9 и встает на самоудерживание по одному из своих входов. На входы «И 9 подаются выходы разрядов PC 8 « и п-. (Этим достигается использование емкости PC). Выход коммутирующего элемента соединен с автоматическим регулятором возбуждения. Срабатывание коммутирующего элемента 10 является сигналом того, что допустимое время перегрузки окончилось и возбуждение генератора необходимо снизить до номинальной величины. После срабатывания коммутирующего элемента и возвращения синхронного генератора к номинальному режиму происходит вычитание импульсов в PC 8 (происходит счет времени остывания генератора). Вычитание происходит через схему совпадения «И 19. В том случае, если синхронный генератор вернется к номинальному режиму, хотя бы в одном из разрядов PC 8 есть «1 и на выходе компаратора 17 есть импульсы, Совместная работа схем сложения импульсов и вычитания запрещена инвертором 14. Работа схемы генератора импульсов вычитания ГИВ 15 аналогична работе вышеописанной схемы ГИС 2 и состоит из аналогичнь1Х элементов: интегратора 16, компаратора 17 и одновибратора 18. Импульсы на выходе компаратора 17 образуются при наличии «1 в любом разряде PC 8. Интегратор 16 управляется функциональным преобразователем вычитания И, который представляет собой ряд источников напряжения 13, подключаемых ко входу интегратора 16 с помощью элемента «И 12, на входы которого поданы выходы разрядов PC 8. Так, например, до тех пор, пока на выходе разряда л PC 8 есть «1, к интегратору 16 подключен источник, имеющий наибольшее напряжение, и считывание импульсов идет более интенсивно, когда «1 в разряде п спишется, появляется «1 в разряде л-1, и к интегратору 16 подключается источник, имеющий меньшее напряжение, и, наконец, когда «1 остается только в разрядах от 1 до л -2, подключается источник, имеющий наименьшее напряжение. Это относится к случаю аппроксимации экспоненты остывания генератора тремя отрезками. В случае более точной аппроксимации за счет увеличения числа источников напряжения можно получить реализуемую кривую остывания генератора более близкую к заданной. Когда вычтены из PC 8 все импульсы, т. е. во всех разрядах PC 8 записаны «О, коммутирующий элемент 10 через схему «ИЛИ- НЕ 20 (сигнализирующую о том, что во всех

разрядах PC 8 записаны «О) возвращаёТсй в исходное состояние, что свидетельствует о разрешении увеличения тока ротора.

В случае, если синхронный генератор не успел остыть до номинальной температуры (в разрядах PC 8 остались 1) в момент повторной перегрузки, коммутирующий элемент 10 также возвращается в исходное состояние через схему совпадения «И 21, т. е. дается разрешение на увеличение тока ротора, но счет времени повторной перегрузки будет вестись с учетом температуры, до которой успел остыть генератор (так как остались невычтенные импульсы в PC 8).

К преимуществам данного устройства относится и повышенная помехоустойчивость. Так, например, в номинальном режиме синхронного генератора интегратор 3 может под влиянием дрейфа достичь напряжения срабатывания компаратора 4, но импульс не будет передан в PC 8, так как схема «И 19 заперта. Если же помеха вызвала появление «1 в одном или нескольких разрядах PC 8, то за счет схемы «ИЛИ-НЕ 20 схема совпадения 19 открывается, и происходит вычитание импульсов, т. е. существует большая вероятность того, что к моменту возникновения перегрузки в разрядах PC 8 будут записаны «О, т. е. PC 8 будет подготовлен к нормальной работе. Если же при наличии «О во всех разрядах PC 8 на выходе компаратора 17 появится импульс как следствие дрейфа интегратора 16, то этот импульс не будет передан в PC 8, так как схема совпадения 19 будет заперта посредством схемы «ИЛИ-НЕ 20.

Формула изобретения

1.Устройство для выдержки времени допустимой перегрузки генератора, содержащее функциональный преобразователь сложения, в который входит блок сравнения токов ротора и статора с эталонной величиной, генераторы импульсов сложения и вычитания с интеграторами на входе соединенные через элементы совпадения с входом реверсивного счетчика импульсов, выход которого связан с регулятором возбуждения через коммутирующий элемент, отличающееся тем, что, с целью увеличения использования перегрузочной способности генератора при повторной перегрузке, дополнительно введен функциональный преобразователь вычитания, выход которого подключен к указанному генератору импульсов вычитания, а вхоД-к выходам всех разрядов реверсивного счетчика импульсов.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью увеличения его чувствительности и надежности, интеграторы генераторов импульсов выполнены на основе операционных усилителей.