Устройство для защиты синхронной машины Советский патент 1982 года по МПК H02H7/08 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ

I

Изобретение относится к релейной защите и противоа1варийной автоматике, а именно к дифференциальной защите синхронной машины.

Известно устройство для защиты цепей возбуждения синхронных генераторов при замыкании на землю во второй точке цепи возбуждения

Однако это устройство обладает мертвой зоной: так, например, при первом замыкании у колец ротора оно не будет действовать вне зависимости от местоположения второго замыка ния и поэтому его включение в этом случае бессмысленно, устройство невозможно использовать при возникновении первого замыкания, например в цепи возбуждения возбудителя, так как оно могло бы ложно срабатывать при изменении сопротивления регулировочного реостата, устройство трудно (например, на гидрогенераторах) отстроить от переменного тока в цепи реле.

Известно также устройство для защиты бесщеточной синхронной машиныС2}| содержащее датчики тока и напряжения на шинах генератора, к которым подключены блоки формирования сигналов, пропорциональных соотве гственно току и напряжению, датчик тока цепи возбуждения с блоком формирования сигналов, блок сравнения, выход которого через блок задержки соединен с

10 исполнительным органом, и блрк корт рекции, включенный между выходами всех блоков формирования сигналов и входом блока сравнения 12.

15

Однако ввиду неучета токов в , демпферных контурах возникают ложные срабатывания з переходных режимах. В связи с этим низкое быстродействие изтза необходимости введения вы30держки времени на срабатывание. При асинхронных режимах демпферные токи в поперечной оси также приводят к ложным срабатываниям. Кроме того. защита обладает способностью различать вид повреждения. Цель изобретения - повышение точности работы в переходных режимах, повышение быстродействия и определения вида повреждения. Поставленная цель достигается тем, что устрой ство, содержащее датчик тока возбуждения, датчики тока и напряжения на шинах машины и исполнительный орган,- дополнительно снабжено датчиком напряжения возбуждения, датчиком положения potopa, сумматором, двумя фазочувствительными выпрямителями, блоком Идентификации токов в контурах ротора ао продольной оси и блок моделирования гео метрической суммы мгновенных значений токов роторных контурюв, один вход которого подклкхчен к выходу датчика напряжения на шинах , а другой вход к выходу датчика тока на шинах машины, два управляемых фазочувствительных выпрямителя, управляющие входы которых подключены и выходу датчика положения ритора, сигнальный вход первого (азоиувствительного выпрямителя подключен к выходу датчика тока на шинах машины, а сигнальный вход второго фоточув твительного выпрямителя подхлючен k выходу блока моделирования геометрической суммы мгновенных значений токов роторных контуров, первый ехрд блока идентификации токов а контурах ротора в продольной оси, имеющее сво ими выходами моделируемые токи этих контуров, первый вход которого Подключен к выходу датчика тока возбуждения , второй вход - к выходу датчика напряжения возбуждения, третий вход - к выходу первого фазочувствительного выпрямителя, а выходы блока идентификации подключены на входы сумматора, выход которого подключен на первый вход исполнительного органа, выполненного по схеме сравнени второй вход которого подключен к выходу второго фазочувствительного выпрямителя. На чертеже приведена функциональная схема устройства. Устройство для защиты синхронной машины 1 содерк ит датчик 2 тока и датчик 3 напряжения на шинах машины выходы которых подключены на вход блока моделирования геометрической суммы мгновенных значений токов роторных контуров, два фоточувствитель 9 4 ных выпрямителя 5 и Ь, управляющие входы которых подключены к выходу датчика 7 положения ротора, сигнальный вход фазочувствительного выпрямителя 5 подключен к выходу датчика 2 тока, а сигнальный вход фазочувствительного выпрямителя 6 подключен к выходу блока , блок 8 идентификации токов в контурах ротора в продольной оси, имеющее своими выходами моделируемые токи этих контуров, первый бход которого подключен к выходу датчика 9 тока возбуждения, втоJ3crfi вход к выходу датчика 10 напряжения возбуждения, а третий вход к выходу фазочувствительного выпрямителя 5 и сумматор 11, входы которого сйоеДинены с выходами блока 8 идентификаций, а выход подключен на первый 8х,Од исполнительного органа 12, второй вход которого соединен с выходом фа-зочувствительного выпрямителя 6. Устройство работает следующим образом. Информация датчиков 2 и 3 постуFfefiT на вход блока моделирования котбрый формирует сигнал, пропорциональний геометрической сумме мгновенных значений токов роторных контуров продольной и поперечной оси ротора. Согласно дифференциальному уравнению для })азы А о5®-( -f(VRiA)di, коэффициент самоиндукции обмотки фазы; коэффициент взаимной индукции между контуром обмотки ротора и обмоткой фазы; напряжение и ток фазы; А АR - активное сопротивление обмотки фазы-, ток контура возбуждения;продольный и поперечный id ic токи демпферных контуров ротора; угол поворота ротора. Сигнал, пропорциональный геометрической сумме мгновенных значений токов роторных контуров, можно получить моделируя данное дифференциальное уравнение; ivy C050M.Sine 4lUv%) Данный сигнал поступает на сигнальный вход фазочувствительного выпрямителя 6, на управлящий вход которого поступает сигнал от датчика 7 поломения ротора. На выходе фазо- чувствительного выпрямителя 6 получаем сигнал, пропорциональный сумме токов контуров ротора по продольной оси t{4 Ц, который поступает на второй вход исполнительного органа 12. Информация датчиков 9 и 10 поступает на первый и второй входы блока 8 идентификации, представляющего собой идентификационную модель роторных контуров в продольной оси, оценивающего вектор то ка роторных контуров по замкнутому циклу. Система дифференциальных уравнеНИИ наблюдающего устройства идентификации имеет следукиций вид: ,j-i«4m-U +f5-w sit()i dt 4| V. t . flMidt U 3it)(1g4g), где , i - токи контура возбуждения и продольного демп ферного -контура ротора А 6 токи обмоток фазы А и фазы D; Uf - напряжение возбуждения; Lp , Цл - коэффициент самоиндукции контура возбуждения и продольного демпферного контура ротора; Rр, - активные сопротивления контура возбуждения и продольного демпферного контура ротора; m - коэффициент взаимной индукции между контуром обмотки ротора и обмоткой фазы; 9 |, |(- моделируемые токи контура возбуждения и продольного демпферного контура ротора; & - угол поворота ротора, К, Кп - коэффициент обратной связи. Можно сказать, что токи роторных контуров по продольной оси f и il,( являются наблюдаемыми по току возбуждения ir. На сигнальный вход фазочувствительного выпрямителя 5 поступает информация датчика 2, а на его управляющий вход поступает сигнал от датчика 7 положения ротора. На входе фазочувствительного выпрямителя 5 Формируется сигнал, пропорциональный реакции статора. t5m sin(9+60)i +sine-i Для упрощения, из «epeниe мокно производить в моменты времени, когда 0 2JK. Тогда получаем ,5т1д. Сигнал, пропорциональный реакции статора 1,Sm д, поступает на третий вход блока 8, на выходе которого получаем сигналы, пропорциональные то«у контура возбуждения I с и току демпферного контура tjj, которые поступает на сумматор 11. На вых1 поступает на сумматор 11. На выходе сумматора получаем сигнал, пропорциональный сумме токов контура ротора по продольной оси If который поступает на первый вход исполнительного органа Т2. При возникновении повремдения во вр ащащейся части системы возбуждения в исполнительном органе 12, выполненном по схеме сравнения, возникает сигнал рассогласования. Знак сигнала рассогласования зависит от вида повреждения: при обрыве обмотки возбуждения сигнал рассогласования будет одного знака, при витковых замыканиях в обмотке другого знака и при этом амплитуда сигнала рассогласования определяется количеством короткозамкнутых витков. Преимуществом предлагаемого устройства является то, что оно обладает высокой чувствительностью и быстродействием, отстроено от ложных срабатываний при внешних повреждениях, работоспособно при асинхронном ходе машины, по величине и знаку выходного сигнала момно судить о виде повреждения в обмотках синхронной машины. Формула изобретения Устройство для защиты синхронной машины, содержащее датчик тока возбуждения, датчики тока и напряжения на шинах машины и исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы в переходных режимах, повышения быстродействия и определения вида повреждения, оно дополнительно содер)хит датчик напряжения возбуждения датчик положения ротора, сумматор, два фазочувствительны выпрямителя, блок идентификации токов в контурах ротора по продольной оси и блок моделирования геометрической суммы мгновенных значений то ков роторных контуров, один вход ко торого подключен к выходу датчика напряжения на шинах машины, а другой вход к выходу датчика тока на шинах машины, два управляемых фазочувствительных выпрямителя, управля ющие входы которых подключены к вы.ходу датчика положения ротора, сигнальный вход первого фазочувствител ного выпрямителя подключен к выхо98ду датчика тока на шинах машины, а сигнальный вход второго фазочувствительного выпрямителя подключен к выходу блока моделирования геометрической суммы мгновенных значений токов роторных контуров, первый вход блока идентификации токов в контурах ротора в продольной оси подключен к выходу датчика тока возбуждения, второй вход - к выходу датчика напряжения возбуждения, третий вход - к выходу первого фазочувствительного выпрямителя, а выходы блока идентификации подключены на входы сумматора, выход которого подключен на первый вход испол жтельного органа. выполненного по схеме сравнения, второй вход которого подключен к выходу второго фазочувствительного выпрямителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Федосеев А. М. Релейная защита электрических систем. М., Энергия, 1976, с. «09. 2. Авторское свидетельство СССР N «957 0, кл. Н 02 Н 7/08, 197t.