Способ определения фазы для шунтирования преобразовательного моста и устройство для осуществления способа Советский патент 1991 года по МПК H02M1/00 

включенного на выходе элемента сравнения, а выходы элементов совпадения соединены с элементами памяти

1t Способ определения фазы для шунтирования преобразовательного мое— .та по вентилям этой фазы при не сопровождающихся сверхтоками нарушениях коммутаций вентилей, заключающийсяв том, что фиксируют наличие минимальных фазных токов вентильной об -^ MOTioi трансформатора, сравнивают выпрямленные токи датчиков фазных токов -этой обмотки с током датчика выпрямленного тока моста, отличающийся тем, что, с целью повыще- ния надежности защиты моста при нарушениях коммутации вентилей, выявляют момент снижения величины мгновенного значения разности указанных сравниваемых токов ниже заданной уставки, фиксируют по нему момент окончания очередного нарушения коммутации, отсчитывают от указанного момента заданный • •промежуток времени, в течение которого фиксируют одновременное наличие выходного сигнала коммутационной2. Способ поп.1,отличаю- щ и и с я тем, что для моста, работающего в инверторном режиме, шунтирование осуществляют по вентилям опережающей фазы, для моста, работающего в выпрямительном режиме, по вентилям ) любой из двух указ'анных фаз.защиты моста и минимальных токов только в двух фазах вентильной обмотки , выбирают одну из них по сочетаниям указанных фаз и осуществляют шунтирование моста по вентилям этой фазы.3. Устройство для осуществления определения фазы для шунтирования и преобразовательного моста по п.1, содержащее датчики фазных токов вен-| тильньпс обмоток трансформатора и датчик вьтрямленного тока моста, эле-- ' мент сравнения, подключенный к указанным датчикам тока, релейные элементы фазных токов и релейный элемент сравнения, подключенные соответственно к выходам датчиков.фазных токов и элемента сравнения, •" ' блок защиты» отличаю щ'.ееся тем, что- оно снабжено элементом запрета, элементами совпадения, паг мяти и формирователем временных интервалов, причем к выходам каждого из релейных элементов фазных токов присоединен один из входов элемента ': запрета и входы двух из трех элементов совпадения, другие входы которых соединены соответственно с выходом элемента запрета, выходом блока за- Ещты и выходом формирователя временных интервалов, вход которого соединен с выходом релейного элемента.(ЛсOi 00 00о •^4U

«/ Изобретение относится к электротехнике а именно к способам защиты при нарушениях коммутации вентилей пре - образовательных мостов с полупроводниковыми вентилями, используемыми та же в качестве шунтируюпщх. Способ распространяется как на периодические, так и на апериодические (нерегу лярные) нарушения,, сопровождающиеся чередованиями интервалов нормальных коммутаций и прямого горения вентиле одной фазы. Известен сдособ выявления одного или нескольких вентилей, в которых произошел пропуск зажигания или прямой пробой, основанный на выявлении комбинаций из ряда признаков, указывающих на вид поврезвдения. определенного вентиля. Согласно этому способу фиксируют превышение фазными токами определенного направления выпрямленным током моста заданных уставок, фиксируют длительность и последовательность протекания токов в фазах, после чего выявляют комбинации совпадения всех сигналов вр времени. Например, для определения вентиля, на котором, прои зошел пропуск включения, запомненную комбинацию фазных токов определенного направления (с учетом того, что один из этих тохов протекал длительно более 160 эл. в момент, предшествующий режиму прямого горения вентилей одной фазы) сопоставляют с комбинацией, соответствующей определенной последова-вельности протекания фазных токов возникающих . при втягивании преобразовательного моста из указанного режима. Известный способ обладает рядсж недостатков, основным из которых является сложность, обусловленная необходимос контроля весьма большого числа призн ков. Кроме того, использование факта увеличения длительности полуволны фа зового тока может приводить к неправильному опре(елению фазы для шунтир вания моста, так как такое увеличени может иметь место не только при нару шении коммутации в поврежденном мост но и на неповрежденных мостах, например, при работе регулятора тока выпрямителя во время нарушения коммутации на инверторе. ({Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является способ определения фазы с поврежденным вентилем, использующий в качестве признака повреждения одновременность снижения или возрастания (или того и другого) разнополярных токов в двух фазах вентильной обмотки, что имеет место соответственно в начале и конце интервала прямого горения вентилей при нарушении коммутации. Указанный известный способ вьтолнения защиты преобразовательного моста от нарушений коммутации основан на принципе импульсного контроля (реагирующие органы - датчики коммутаций вырабатывают импульсы, пропорциональные производным токов) попарных комбинаций разнополярных фазных токов преобразователя. В случае совпадения импульсов в любой из комбинаций подается сигнал на срабатывание защиты и фиксируется фаза, в которой имеет место нарушение коммутации. Указанный способ осуществляется устройством, содержащим датчики фазных токов вентильных обмоток трансформатора и датчик вьшрямленного тока моста, элемент сравнения, подключенный к датчикам фазных токов, релейные элементы фазных токов и релейный элемент сравнения, подключенные соот ветственно к выходам датчиков фазных токов и элемента сравнения. Известный способ имеет ряд принципиальных недостатков. Одним из них является использование производных фазных токов с учетом знака изменения токов, что может явиться источнике ложной работы устройства, выполненного по даннсжу способу, в нормальных режимах передачи постоянного тока, так как фронты фазных токов вентильной обмотки как в моменты включения, так и в особенности при погасании коммутирующих вентилей, искажены за счет наложения на них колебательных составляющих токор. Указанные соетавляющие токов возникают как за счет; наличия в схеме реального преобразователя многочисленных , демпфирующих R-C цепей, так и за счет собственных емкостей высоковольтного оборудования. По этой Причине на интервале коммутации величины и знаки производных токов , двух нормально коммутируюпщх фаз мо гут явиться источниками неправильно информации для запщты. Кроме того, одновременно колебания тока в двух фазах вентильной обмотки возможны н только в режимах с нарушениями комм таций но и в других аварийных режимах, например, при перекрытиях в режимах с большими углами регулирования, сопровождающихся периодическими сверхтоками в йиде импульсов в двух фазах вентиль ной обмотки. Подобные же изменения в токах ве.нтильной обмотки возникают при наложении на ток передачи, а следовательно и на фазные токи, кол бательных составляющих тока, вызван ных нарушениями в соседних мостах или на преобразовательной подстанции. Известный способ фиксации повреж денной фазы недостаточно совершенен также в случаях нарушений комму таций вентилей, потому что он справедлив только для вполне определенного режима (выпрями,тельного или инверторного) и не учитывает то го, что при .действии регуляторотв и устройств перевода выпрямителя в инверторный режим (ПИР), а также пр реверсе, режимы работы преобразователей могут меняться в широких пределах и характер сочетаний импульсных сигналов в конце интервала прямого горения вентилей меняется в зависимости от режима. Указанные вьппе недостатки извест ного способа могут приводить либо к неоправданному отключению нормально работающего моста (при ложной работ либо к усугублению аварий за счет приложения к вентилям дополнительны сверхтокрвых воздействий, на которы они не рассчитаны (в случае неправильного определения поврежденной фазы при перекрытиях со сверхтоками либо к неправильному определению поврежденной фазы и следовательно фазы шунтирования моста по рабочим вентилям при нарушении коммутации, езультате чего вентили моста будут подвергнуты сверхтоковьм воздействиям при включении шунтирующего аппарата, выводящего мост из работы. езультатом этого может быть либо недоотпуск электроэнергии, либо выход оборудования моста из строя с лительным простоем моста из-за необходимости его восстановительно.го ремонта. Цель изобретения - повьщ ение надежности защиты моста при нарушениях коммутации вентилей. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения фазы для шунтирования преобразовательного моста по вентилям этой фазы При несопровождающихся сверхтоками нарушениях коммутаций вентилей, выявляют момент снижения величины мгновен ного значения разности указанных сравниваемых токов ниже заданной уставки, фиксируют по нему момент окончания очередного нарушения коммутации, отсчитывают от указанного момента заданный промежуток времени, в течение которого фиксируют одновременное наличие выходного сигнала коммутационной защиты моста и минимальных токов только в двух фазах вентильной обмотки, выбирают одну из них по сочетаниям указанных фаз и осуществляют шунтирование моста по вентилям этой фазы, кроме того, для моста, . работающего в инверторном режиме,шунтирование осуществляют по вентилям опережающей фазы, а для моста, работающего в выпрямительном режиме, по вентилям любой из двух указанных фаз. Устройство для осуществления данного способа, содержащее датчик фазных токов вентильных обмоток трансформатора и датчик выпрямленного тока моста, элемент сравнения подключенный к указанным датчикам тока, релейные элементы фазных токов и релейный элемент сравнения, подключенные соответственно к выходам датчиков фазных токов и элемента сравнения, блок защиты, снабжено элементом запрета, элементами совпадения, элементами памяти и формирователем временных интервалов, причем к выходам каждого из релейных элементов фазных токов присоединен один из входов элемента запрета и входы двух из трех элементов совпадения, другие входы которых соединены соответственпо с выходом элемента запрета, выхо дом блока защиты и выходом формирователя временных интервалов, вход которого соединен с выходом релейного элемента, включенног.о на выходе элемента сравнения, а выходы элементов совпадения соедине ны с элементами памяти. На фиг.1а и 2а изображены диаграммы токов в фазах вентильной обмот ки трансформатора при работе преобразователя соответственно в инверторном и выпрямительном режимах при пропуске зажигания вентиля В; на фиг.16 и 26 изображены диаграммы работы элементов устройства, выполне ного по данному способу, соответственно в инверторном и выпрямительном режимах при пропуске вкпюченйя вентиля + В; на фиг, 3 - схема устройства, реализующего способ определения фазы при нарушениях коммутаций для шунтирования преобразовательного моста с полупроводниковыми тиристррными вентилями rio рабочим вентилям. . Рассматривается процесс работы пр пропуске включения вентиля + В преобразовательного моста, работающего в инверторном режиме, перед действием защиты от нарушения коммутаций (фиг.1а). В момент t подается импульс на включение вентиля -А неповрежденной половины моста, после чего мост входит в режим прямого, горения вентилей фазы А , в момент t после подачи импульса на включение вентиля -В, мост выходит из этого режима и в фазах А и В появляются токи +А и -В (АВ),а в момент ta режим прямого горения заканчивается и фазные токи вновь становятся равными выпрямленному току. После этог указанное сочетание токов будет существовать в инверторном режиме в течение промежутка времени 120 эл. град. Для однозначного определения поврежденной фазы, а следовательно, для правильного, выбора вен тилей одной фазы для-шунтирования м та, фиксируют определенное сочетани фазных токов именно в том интервал после выхода моста из режима прямог горения вентилей одной фазы. В момент t- снимают управляющие импульсы и подают импульсы на вентили фазы А, так как это приводит к наибол быстрому шунтированию моста. В моент t заканчивается коммутация с вентиля -В на вентиль -А и мост оказывается в однофазном режиме. Рассматривается процесс работы в выпрямительном режиме (фиг.2а). В момент t мост входит в режим прямого горения вентилей фазы А а в момент t выходит из этого режима и в фазах С и А появляются токи +С и -А (СА). Такое сочетание фазных токов будет существовать в вьшрямительном режиме после выравнивания фазных и выпрямленного токов в течение 60 эл.град. Таким образом, для правильного определения вентилей одной фазы, пред-- назначенных для шунтирования моста, для выпрямителя и инвертора необходимо фиксировать сочетания фазных токов, по которым мост выходит из режима прямого горения вентилей одной с)азы по наименьшему интервалу времени, т.е. интервалу, определяемому процессом на выпрямителе. В момент 13 снимают управляющие импульсы и подают импульсы для шунтирования моста по вентилям фазы А. В момент t заканчивается коммутация с вентиля +С.на вентиль +А и мост оказывается .зашунтированным по вентилям фазы А. . На выпрямителе во всем диапазоне угла регулирования условия коммута1Р1И таковы, что подача импульсов для шунтирования моста и по вентилям фазы С приведет к аналогичному результату. Устройство (фиг.З) для осуществления способа определения фазы для шунтирования преобразовательного моста 1 , работающего в реверсивном или только инверторном режиме, по рабочим вентилям одной фазы при нарушениях коммутации содержит датчики 2 фазных токов вентильной обмотки трансформатЬ- 3 и(. датчик 4 вьшрямленного тока моста элемент сравнения токов 5 указанных датчиков, релейные элементы фазных токов 6 с минимальной уставкой в цепях датчиков 2 и релейный элемент 7 на выходе элемента сравнения 5, реагирующий на превышение вьгарямленным током фазных токов. Каждый из выходов элементов фазных токов 6 присоединен к входам двух из трех элементов совпадения 8-10 таким образом, чтобы получить все сочетание двух фазных токов (т.е.АВ. ВС,СА). .К другим входам указанных элементов совпадения подсоединены вы96ход блока 11 защиты от нарушений ком мутаций и выход элемента запрета 12 при наличии токов во всех трех фазах (например, при коммутациях в преобра зователе), выход формирователя временных интервалов 13, вход которого подсоединен к выходу релейного элемента 7. Выходы элементов совпадения присо единены к входам элементов памяти 14 - 16, формирующих выходные сигналы на шунтированне преобразовательного моста по рабочим вентилям выбранной фазы с одновременным снятием рабочих импульсов вентилей. Для устройства на фиг.З предназначенного для работы преобразовательного мост в реверсивном или только в инверторном режиме, указанные элементы памяти формируют сигнал на включение вентилей опережающей фазы из зафикси рованного сочетания фазных токов. Дл устройства, предназначенного для работы преобразователя в вьтрямит ль ном режиме, элементы памяти могут фо мировать сигналы на включение вентилей любой из двух зафиксированных фаз. Работу устройства при нарушениях . коммутации в инверторном режиме поясняет диаграмма выходных сигналов элементов устройства (фиг.16). При пропуске включения вентиля +В имеем чередования режимов прямого горения вентилей фазы А и наличие различных по длительности токов в фазах при незначительном увеличении выпря ленного токамосга.При входемоста в ре жим прямого горения вентилей одной фазы на выходе элемента сравнения 5 появляется сигнал небаланса вьшрямленного тока моста и выпрямленных фазных токов, и при превышении этим сигналом некоторой уставки срабатывает элемент 7. По окончании указанного режима, одновременно в двух фазах вентильной обмотки трансформатора появляются токи (датчик 2), при достижении которыми некоторой.минимальной уставки на выходе элемента 6 появляются сигналы, соответствующие полуволнам токов определенных фаз (например, фаз А и В), исчезает сигнал небаланса (вых. 5), происходшт возврат элемента 7 и одновременно на выходе формирователя 13 появляется . кратковременный сигнал длитечьностью 1-2 мс, разрешающий работы элементов совпадения ка.ждый раз после выравнивания токов датчиков 2 и 4 на выходе моста из режима прямого горения вентилей одной фазы. К этому моменту должен сработать блок 11 защиты от нарушения коммутации, время выдержки которого определяется некоторой величиной tujjy J и при условии отсутствия токов во всех трех фазах вентильной обмотки (вых.12) собирается один элементов совпадения. Выходньм сигналом элемента совпадения 8 запускается элемент памяти 14, в результате чего выдаются длительные импульсы на шунтирование преобразовательного моста по вентилям опережающей фазы (например. А) и снимаются управляющие импульсы. Работа устройства в ыыпрямительном режиме преобразователя (фиг.26) протекает аналогично вышеописанному за исключением того, что втягивание моста из режима прямого горения происходит по вентилям других фаз (например, +С и -А), т.е.фиксируется иное, по сравнению с инверторным ре-, жимом сочетание фаз, а следовательно работает другой элемент совпадения 10 и элемент памяти 16 выдающий сигнал на шунтирование моста по вентилям фазы С. Благодаря использованию предполагаемого способа определения фазы для шунтирования преобразовательного моста без шунтирующего вентиля при нарушениях коммутации вентилей, обеспечивается принципиально новая возможность выявления наиболее оптимальной фазы, по вентилям которой правильно и быстро (с наименьшим числом коммутаций) произойдет шунтирование (преобразователя, что предотвратит дополнительные сверхтоковые воздействия на вентили при включении шунтирующего аппарата, выводящего мост из работы. Экономический эффект использования предполагаемого изобретения заключается в уменьшении объемов, стоимости и сроков ремонта оборудования, а также в уменьшении недоотпуска электроэнергии из-за его простоя.

afcrg г

StaS Г

ftMiS

ttaJ I

tyem

IL

ыхг

Фиъ1/

rZL

m

Л У

IL

.,;-;i

. V

iv

tt it 3

3