Устройство для выявления потериВОзбуждЕНия СиНХРОННОгО гЕНЕРАТОРА Советский патент 1981 года по МПК H02H7/06 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ПОТЕРИ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

И.чобрстение относится к релейной заШите и противоаварийной автоматике, а И1менно к области выявления потери возбуждения синхронных генераторов. Известно устройство выявления потери возбуждения синхронных машин по величине реактивной составляющей .мощности (тока) путем сравнения ее с уставкой 1. близким к предлагаемому является устройство для выявления потери возбуждения синхронного генератора, содержащее фазочувствительный блок, на вход которого поступают сигналы с выхода датчиков статорного тока и напряжения генератора, и исполнительный орган, на вход которого с выхода фазочувствительного блока поступает сигнал, пропорциональный реактивной составляющей тока генератора 2. Недостатком устройства является возможность ложных срабатываний в режиме глубоких синхронных качаний, что объясняется неизменностью величины уставки на срабатывание при .различных значениях полного тока статора. Плохая отстройка от глубоких качаний требует введения задержки на срабатывание, что снижает быстродействие устройства. Цель изобретения - улучшение отстройки и повышение быстродействия выявления потери возбуждения. Поставленная цель достигается тем, что устройство для выявления потери возбуждения, содержащее датчики статорного тока и напряжения генератора, выходы которых подключены ко входам фазочувствительного блока, и исполнительный орган, вход которого подключен к вы.ходу фазочувствительного блока, снабжено неуправляемым выпрямителе.м и нелинейным элементом, а исполнительный орган выполнен в виде элемента сравнения с двумя входами, второй вход которого подключен к вы.чоду нелинейного элемента, вход которого через неуправляемый выпрямитель подключен к выходу датчика статорного тока. На фиг. 1 дана векторная диагра.мма синхронной машины; на фиг. 2 - векторные диаграммы для 2-х режимов; на фиг. 3 - функциональная схема устройства. Из А ОАВ по теореме косинусов и.меем Xd/f E LJ-2 l/co S, i) где Е - внутренняя ЭДС синхронной .машины за синхронным реактансом Ха. Отрезок Аи может быть найден из выраженияAD OD-OA Eco&S -IT(2) С другой стороны AD XdJp,(3) где р - реактивная составляющая тока генератора. Если учесть, что потребляемый из сети реактивный ток ра равен Ipfi -// и исключить из (1) - (3) cosS, получим if,,i z)(du ги Потребляемая из сети реактивная мощность равна ..Xd-. С5) Первое слагаемое в правой части (4) и (5) определяется внутренней ЭДС, обусловленной током возбуждения, и напряжением на шинах генератора. При потере возбуждения Е резко снижается, что приводит к росту потребляемой реактивной мощности (тока) и некоторому снижению напряжения. Обозначим через А значение первого слагаемого в (5), соответствующее величине внутренней ЭДС, при которой начинается переход в асинхронный режим. Тогда условие возникновения асинхронного режима с потерей возбуждения можно представить в виде или для тока В известных устройствах, выявляющих потерю возбуждения по реактивной мощности (току), факт потери возбуждения фиксируется по достижении реактивной составляющей мощности (тока) постоянной уставки. Как видно из (4) и (5) величины Ipn и могут изменяться и при неизменной , однако такое изменение связано с изменением полного тока /. В режиме глубоких синхронных качаний величины и Oipn изменяются в широких пределах, что может вызвать ложное срабатывание устройств, работающих по алгоритму прототипа, а требует введения отстройки по времени. Указанного недостатка можно избежать, если формировать уставку срабатывания устройства зависимой от величины полного тока статора, например в соответствии с условиями (6) и (7). На фиг. 2 представлены векторные диаграммы для двух режимов, связанных с потреблением реактивной мощности: режима синхронных качаний (UJ,//, Е) и режима работы без возбуждения (Уц/г, )-В режиме синхронных качаний внутренняя ЭДС Е сохраняет больщую величину, и поэтому вектор xdl Е-Ц а следовательно и /, по модулю велик. Отстройка от ложных срабатываний в этом режиме будет обеспечена, если уставку формировать зависящей от квадрата полного тока. При потере возбуждения модуль ЭДС значительно уменьшается. Этому режиму соответствует меньщее значение полного тока, а значит меньшее значение переменной уставки, что обеспечивает надежное и быстрое выявление режима потери -возбуждения. Схема устройства содержит датчик 1 напряжения, датчика 2, фазочувствительный выпрямитель 3, на вход которого поступают сигналы напряжения и тока генератора с датчика 1 напряжения и датчика 2 тока соответственно. Сигнал, пропорциональный потребляемой реактивной составляющей мощности (тока), с выхода 3 поступает на первый вход исполнительного органа 4. Сигнал с датчика 2 поступает также на вход неуправляемого выпрямителя 5, выходной сигнал которого поступает на вход нелинейного элемента 6. С выхода элемента 6 сигнал /о подается на второй вход исполнительного органа 4, выполненного в виде элемента сравнения, нелинейный элемент согласно уравнениям (6) и (7) должен реализовать функцию /0 Л +/(/, где К. - коэффициент. При выполнении условия /о устройство сравнения выдает сигнал потери возбуждения. Применение данного устройства позволяет осуществить надежную отстройку от режимов, не связанных с аварией в системе возбуждения без введения выдержки на срабатывание. Формула изобретения Устройство для выявления потери возбуждения синхронного генератора, содержащее датчики статорного тока и напряжения генератора, выходы которых подключены ко входам фазочувствительного блока, и исполнительный орган, вход которого подключен к выходу фазочувствительного блока, отличающееся тем, что, с целью улучшения отстройки и повышения быстродействия, устройство снабжено неуправляемым выпрямителем и нелинейным элементом, а исполнительный орган выполнен в виде элемента сравнения с двумя входами, второй вход которого подключен к выходу нелинейного элемента, вход которого через неуправляемый выпрямитель подключен к выходу датчика статорного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Вязовский А. К. Выявление асинхронного режима турбогенератора при потере возбуждения. Сб. «Исследование автоматизированных электроприборов, электрических машин и вентильных преобразователей, Челябинск, ЧПИ, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 442546, кл. Н 02 Н 7/06, 1972.