Устройство для измерения динамического измерения угла вылета ротора синхронного генератора Советский патент 1980 года по МПК H02J3/24 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве быстродействующего измерительного органа для противоаварийной автоматики, применяемой в заколь цованных энергосистемах. Известен телефазометр, содержащий два формирующих каскада, каждый из которых состоит из усилителя-ограни чителя и дифференцирующей цепочки, симметричный триггер, к входам кото рого подключены формируьтщие каскады на выходе триггера включен магнитоэлектрический миллиамперметр, позво ляющий визуально контролировать угол вылета ротора генератора ii Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устанавливающий факт выпадения генератора кз синхронизма измерительный орган, входящий в состав релейного устройства для ресинхронизации синхронного генератора, состоящий из датчика скорости вращения генератора, выполненного в виде тахо генератора постоянного тока, блока измерения угла вылета, выполненного в виде дифференциально-балансной усилительной схемы, одно плечо кото рой подключено к датчику скорости через Т-образный фильтр, а другое через запоминающий блок, выполненный в виде интегрируюгдей цепочки, составленной из активного сопротивления и конденсатора 2. Однако известное устройство запоминает среднее за какой-либо период осреднения значение tcp. частоты -контролируемого синхронного генератора перед аварией в виде уровня напряжения на интегрирующей цепочке, состоящей из активного сопротивления и конденсатора. Период осреднения tj.p прямо пропорционален постоянной времени Т заряда конденсатора. ,Цля наиболее точной фиксации предварительной частоты генератора необходиМО уменьшить период осреднения t-cp. а значит постоянную времени Т. Но для наиболее точного измерения изменений угла СГ требуется сохранять неизменным напряжение на конденсаторе в течение всего переходного процесса во время аварии, для чего необходимо увеличивать постоянную времени Т. Таким образом, точность устройства ограничена взаимоисключающими требованиями к величине по

стоянкой Т времени заряда конденсатора .

Кроме того, напряжение, вырабатываемое тахогенератором, пропорционально скорости вращения контролируемого синхронного генератора без учета падения напряжения на самом тахогенераторе, что дополнительно влияет на точность измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения динамического изменения угла вылета ротора синхронного генератора, содержащее датчик скорости вращения генератора, запоминающий блок, блок измерения угла вылета, дополнительно введены высокочастотный генератор импульсов, соединенный с блоком измерения угла вылета, блок автоматического управления, к входу которого подключен датчик скорости, а запоминающий блок выполнен в виде образцового и сравнивающего счетчиков импульсов, счетные входы которых соединены с генератором импульсов, управляющие - с блоком автоматического управления, а их выход - с элементом сравнения, причем выход элемента Сравнения соединен с блоком автоматического управления и с управляющим входом сравнивающего счетчика, а выход блока автоматического управления подключен к блоку измерения угла вылета.

На фиг.1 изображена блок-схема Предложенного устройстваj на фиг.2 а-л - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства.

Устройство содержит датчик 1 скорости контролируемого генератора, выполненный в виде синхронного такогенератора, установленного на в.алу генератора, высокочастотный генератор 2 импульсов, блок 3 автоматического управления, к выходу которого подключен датчик 1 скорости, запоминающий блок 4, состоящий из образцового 5 и сравнивающего б счетчиков импульсов, счетные входы которых соединены с генератором 2 импульсов, управляющие - с блоком 3 автоматического управления, и-элемента 7 сравнения, к двум входам которого подключены выходы счетчиков 5 и б, причем его выход соединен с блоком 3 автоматического управления и со счетчиком б. Блок 3 автоматического управления соединен с блоком 8 измерения угла вылета. К входу блока 8 измерения угла вылета .подключен высокочастотный генератор 2 импульсов.

На фиг.2-а показано напряжение на выходе датчика 1 скоростиj на фиг.2 сигнал от релейной защитыj на фиг.2 импульсы с частотой 2 , вырабатываемые в блоке 3, в момент прохождения ЭДС генератора через нуль; на фиг.2 сигналы управления, поступаилдие от блока 3 в образцовый счетчик 5 импульсов на фиг.2 д- постоянное число N , записанное в счетчике 5 ; на фиг. 2 е - разрешакадий сигнал от бло ка 3 в сравнивающий счетчик 6 ; на фиг.2 ж - постоянные числа N , записываег ле в счетчике б на фиг. 2 з - имп/льсы с частотой 2 Ч на выходе элемента 7 сравнения ; ка фиг.2 и импульсы с частотой f на выходе блока 3, поступающие в блок 8 измерения угла вылета; на фиг.2к - импульсы с частотой f на выходе блока 3, поступающие в блок 8 измерения угла, вылета; на фиг,2л - значение угла вылета на выходе блока 8 измерения угла вылета,.

До поступления в блок 3 автоматического управлени) блоки 3-8 выдают нулевые сигналы.

При аварии на каком-либо элементе схемы, отличаемом релейной защитой, разрешающий сигнал с релейной защиты поступает в блок 3 автоматического управления в момент времени t . Напряжение с датчика 1 подается в блок 3, где оно выпряг-1ляется, ограничивается по амплитуде и проходит через нуль-орган, в результате чего в момент прохождения ЭДС генератора через нуль вырабатываются импульсы с частотой, равной удвоенной частоте 2{ ЭДС генератора. Время между двумя соседними импульсами представляет собой длительность полупериода ЭДС генератора. Блок 3 выдает разрешение на счет в счетчике 5 с началом первого и.елого полупериода ЭДС генератора, следующего за полупериодом во время которого произошла авария т.е. в момент времени t.. Счет прекращается после прихода из блока 3 автоматического управления второго импульса, соответствующего окончанию первого целого полупериода ЭДС гене.Дли.ратора, в момент времени t.

тельность первого целого полупериода ЭДС генератора запоминается в счетчике 5 импульсов количеством N импульсов на все время переходного процесса. Непосредственно после аварии в течение первого полупериода частота ЭДС генератора и угол вылета cf не успевают существенно измениться и продолжают оставаться равными частоте и углу вылета cf перед аварией . Поэтому длительность первого целогО полупериода является образцовой и принимается за параметр, характеризуотдий энергоприемиую систему после аварий. Скорость счета счетчиков 5 и 6 одинакова, так как они считают число импульсов, поступающее от одного.высокочастотного высокостабильного генератора 2 импульсов. Следовательно, после истечения времени ° в счетчике б запишется

число N импульсов. Как только ЧИСЛ

в счетчиках 5 и 6 станут одинаковыми, элемент 7 сравнения выдает сигнал в момент времени t в блок 3 автоматического управления и на управляющий вход сравнивающего счетчика 6. В счетчике 6 этот сигнал производит сброс, и счетчик 6 начинает новый цикл.

Таким образом,элемент 7 сравне,ния вырабатывает импульсц с частОтой Дттч г частота которых в бло ю

ке 3 делится на два и на его выход поступают сигналы с частотой fp . Аналогичным образом в блоке 3 происходит деление частоты 2f импульсо на два, и на выход блока 3 поступают также сигналы с частотой f После начала аварии контролируемый генератор начинает разгоняться, частота его ЭДС увеличивается, поэтому второй полупериод частоты ЭДС генератора закончится раньше (момент времени ) , чем образцовый полупериод 1° (момент времени 5 ) и на выход блока 3 поступает сигнал с частотой i раньше, чем сигнал с частотой {Q . Угол cf измеряется числом импульсов генератора 2, постпивших на вход блока 8 измерения угла вылета, за время между приходом сигнсша с частотой i и сигнала с частотой fjj , т.е. между моментами времени t и tg .

Величина угла сг записывается в блоке 8 измерения угла вылета, выпоненным в виде счетчика, в двоичном коде, поэтому возможно дальнейшее дифференцирование с помощью арифметических устройств угла вылета с с целью получения на выходе устройства величин скольжения и ускорения gf .

При торможении контролируемого генератора устройство работает аналгичным образом. Угол сГ измеряется числом импульсов генератора 2, поступивших на вход блока 8 за время между приходом сигнала с частотойfg и сигнала с частотой i.

Устройство позволяет повысить точность измерения динa дачecкиx изменений угла вылета ротора синхронного генератора, так как запоминающий блок, состоящий из двух счетчиков и подключенного к ним элемента сравнения, фиксирует частоту ЭДС генератора в первый полупериод после аварии, а не ее среднее значение за какой-либо период осреднения t(.p, до аварии, и сохраняет это значение на все время переходного процесса без изменения.

Возможность реализации устройства

на унифицированных логических элементах, выполненных в виде микросхем, высокая помехозащищенность являются также его достоинствами.

В связи с внедрением в настоящее время в системй управления энергосистемами цифровых вычислительных машин (ЦВМ) необходимо сказать о простом согласовании устройства дискретного типа с ЦВМ .

Формула изобретения

Устройство для измерения динамического изменения угла вылета ротора синхронного генератора, содержащее датчик скорости вращения генератора,

запоминающий блок, блок измерения угла вылета, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено высокочастотным генератором импульсов, соединенным с блоком измерения угла вылета, блоком автоматического управления, к входу которого подключен датчик скорости запоминакядий блок состоит из образцового и сравнивающего счетчиков

импульсов,счетные входы которых соединены с генератором импульсов, а управлякйцие - с блоком автоматического управления, и элемента сравнения, к двум входам которого подключены выходы счетчиков импульсов, причем его выход соединен с блоком автоматического управления и с управляющим входом сравнивающего счетчика, а выход блока автоматического управления подключен к блоку измерения угла вылета.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Электрические станции, 1962, № 2, с.75.

2.Авторское свидетельство СССР 109918, кл. Н 02 J 3/40, 1956.

Сикнвли от flejffuf-foi/ 3Cfu4ijfff&f