Способ выявления асинхронного режима синхронного генератора

Способ выявления асинхронного режима синхронного генератора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ilail 001305 ф!Ъ,, Ь", (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26. 02.81(21) 3255362/24-07 (51) М. Кл.з с присоединением заявки М9 (23) Приоритет

Н 02 j 3/24

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий ($3) УДК 621.316 9:

: 621 . 313. .322(088.3) Опубликовано 2К02.83 Бюллетень ¹8

Дата опубликования описания 28 ° 02 ° 83

Б.Ç.Гамм, Н.Н.Ефименко и ВйФ.Тоны аев- ;.:.„,:, 1

Т; -::.-, „,"",; /! ":. .:., -";ц ) /

Сибирский научно-исследователь<Ткттй дщстйтут э ергетики (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА СИНХРОННОГО

ГЕНЕРАТОРА

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического выявления асинхронного режима синхронного генератора.

Известен способ выявления асинхронного режима синхронного генератора по реактивной мощности путем сравнения контролируемой реактивной мощности с установкой срабатывания и выработки управляющего сигнала в случае превышения контролируемой реактивной мощностью указанной усТаахН (1).

Недостатками данного способа яв- . ляются его низкая чувствительность и селективность, что обусловлено неучетом зависимости параметров генератора, по которым формируется величина уставки срабатывания от ре жима его работы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ выявления асинхронного режима синхронного генератора путем сравнения контролируемой реактивной мощности с уставкой срабатывания, формируемой по измеренным величинам напряжения шин высокого напряжения станции и скольжения генератора и звестным частотным характеристикам генератора согласно выражению

, Z< Х (5)соЮ (5)

5 О Хц,Х,(5Ц где S — скольжение генератора

Q — напряжение шин высокого нао пряжения электростанции

Хт Б — модуль частотной характеристики генератора

Q S — фаза частотной характерисТ тики генератора;

Х8н- сопротивление внешней сети, равное сопротивлению цепи от шин генератора до шин высокого напряжения станции, и в случае превышения контролируемой реактивной мощностью сформированной уставки срабатывания выдается сигнал на исполнительную схему защиты генератора от асинхронного режима P2).

Недостатком данного способа является его низкая селективность при . выявлении асинхронных режимов синхронного генератора при частичной по. тере возбуждения, что обуславливает возможность ложного срабатывания при асинхронном ходе возбужденного генератора, а также при глубоких синхронных качаниях.

1001305

Цель изобреТения — повышение се- лективности способа выявления асинхронного режима синхронного генератора при частичной потере возбуждения ..Указанная цель достигается тем, что в способе выявления асинхронного режима синхронного генератора элект-. ростанции путем измерения реактивной мощности и скольжения генератора и напряжения шин высокого напря- 10

Йения электростанции, формирования уставки срабатывания с учетом известных характеристик генератора и выработки управляющего сигнала в случае превышения измеренной реактивной 15 мощности указанной уставки, измеряют напряжение возбуждения генератора и формируют уставку срабатывания согласно выражению (о )(г (5) k05 г Ю-<) ñ СХ, (s)«Х,„)

Хог "ан уСХг(В) «ХИЛ(Хг+Х&н)

25 где S — скольжение генератора>.

)(S — модуль частотной харакГ теристики генератора>

О S — фаза частотной характег ристики генератора; 30

U — напряжение шин высокого напряжения электростанции

> сопротивление внешней сети, равное сопротивлению цепи от шин генерато-35 ра до шин высокого напряжения электростанции

0 — напряжение возбуждения генератора

X — синхронное индуктивное 0

Г сопротивление генератора

Xо — сопротивление взаимоин0г дукции генератора1 активное сопротивление т обмотки возбуждения генератора.

Выражение для уставки можно записать в виде

Ц = (Kqg+ K @S)Uo«(Kgg«K4 S) os> 9cT ХЬ О

50 где Ц вЂ” напряжение остаточного воз,буждения>генератора, К„, К К К - коэффициенты, определяемые

4g электромагнитными параметрами генератора, .в зависимости от величины скольжения.

Таким образом формирование указанной уставки срабатывания приводит к тому, что условие срабатывания выявительного органа (ВО) защиты от асинхронного режима (3Ap) синхрон-, 60 ного генератора по реактивной мощности идентично условию срабатывания BO 3AP по внутреннему углу генератора, поскольку условие БГ 7> 180 является абсолютно верным, так как 65 собственно оно и определяет наличие асинхронного режима синхронного генератора.

Используя полученные путем решения упрощенных уравнений Горева-Парка при заданном законе движения аналитических выражений для режимных параметров, запишем условие срабатывания для ВО ЗАР по внутреннему углу генератора в виде соотношения режимных параметров электропередачи с параметрами генератора и внешней () у " ()(г+Х „) X„(S) (>о Х о -X >>CX>-()«Х

Аналогичное условие для ВО ЗАР ,по реактивной мощности выглядит сле. .;дующим образом:

V (Xг+ „) X„(s) Xг,+ )(„ o ХцгХ „Ьг(д)+ХЭ„) Xa,(Xr()+Xse3

Из условий срабатывания (3) и (4) видно,что они неидентичны.Это обстоятельство и обуславливает неселективность срабатывания ВО 3АР по реактивной мощности при частичной потере возбуждения, поскольку условие (3 ) является абсолютно верным. Следовательно, корректируя уставку срабатывания ВО ВАР (1) по условию (3), можно повысить чувствительность ВО ЗАР по реактивной мощности до уровня

В0 ВАР по внутреннему углу генератора.

Различие условий срабатывания (3) и (4 ) определяется по выражению

ЬЯ(5) =АБ (s)-А g(6) =

Корректируя условие (4) по условию (3) с учетом выражения (5), по;лучим скорректированную уставку срабатывания, определяемую по соотношению

Хг(S)tcos8„(S) 4 )

>СТ QXq(5) « X вн1

ВМ 3 ()(г+Х эн ) о (Uó

При такой уставке срабатывания исчезает эона ложного срабатывания, обусловленная наличием остаточного возбуждения. Выражение (б ) представляем в следующем виде

Q ñ÷ =" с- (c)4o «F,>с.> (S)U

1 001305 скольжения получается достаточное совпадение с исходными зависимостями при аппроксимации их двумя отрезками.

На фиг. 1 приведена структурная схема выявительного органа защиты синхронного генератора от асинхронного режима, с помощью которой может быть реализован предлагаемый способ, на фиг. 2 — составляющие уставки срабатывания и их аппроксимирующие функции при аппроксимации двумя прямыми отрезками . на

> фиг. 3 — подробная структурная схема блока формирования уставки срабатывания Выявительного органа защиты.

Устройство содержит блок 1 измерения скольжения генератора блок

2 измерения напряжения шин высокого напряжения станции, блок 3 измерения напряжения возбуждения генератора, блок 4 измерения реактивной мощности генератора, блок 5 формирова:ния уставки срабатывания выявительного органа защиты, блок б сравнения измеренной реактивной мощности генератора с уставной срабатывания.

Способ осуществляют следующим об разом.

С выходов блоков 1-3 сигналы, про порциональные соответственно скольжению генератора, напряжению шийвысокого напряжения станции и напряжению возбуждения генератора, подаются не входы блока 5 формирования уставки срабатывания. В блоке 5 формируется сигнал, пропорциональный уставке срабатывания определяемый согласно соотношению (7), который подается на вход блока 6 сравнения.На второй вход блока б подается сигнал с выхода блока 4, пропорциональный величине реактивной мощности генератора. В блоке 6 эти два сигнала. сравниваются, и в случае сигнала с блока 4 большего или равного сиг.— налу с блока 5, выдается сигнал на исполнительную схему защиты.

Аппроксимируя составляющие уставки срабатывания выявительного органа так, как это показано на фиг.2 можно з апис ать К„+К, В, э М5 „Д

1 Р 45 5 « где K>=-0; Кт М К 4 к4 Я т (Э ) () Кэ К 5) иф" -5 ;р >Ст (Kqtk S, S Sz j ( (Г > ъ- b "4 tgy

Все аппроксимирующие коэффициенты, входящие в выражения (8) и (9) должны быть определены заранее для конкретного типа генератора и задаются в виде уставок при реализации способа в виде устройства (фиг. 2) . сигнал на электронные ключи — блоки

,11 и 12. На вторые входы электронных !

35;ключей — блоки 9 — 12 подаются сиг налы, равные соответственно, аппроксимирующим коэффициентам К « К, К, (выражения 8.и 9.и фиг. 1), которые определяются для .каждого типа

40 машин заранее. В зависимости от того, на какую пару электронных ключей выдается сигнал с блока 7, на блок

17 умножения подается сигнал либо с блока 10, равный К, либо с. бло45 ка 12, равный К4. В блоке 17, на второй вход которого подается с датчика скольжения величина скольжения> производится умножение К или К,1 на S и величина S или К4Б подается на вход блока 22 — сумматора, на второй вход которого подается величина. К или К, соответственно, через ключи — блоки 9 и 11.

В блоке 12 эти два сигнала суммиру-. ются. Таким образом, блоки 7, 9 и 12, 17, 22 реализуют соотношение. (8). С выхода блока 22 сигнал, равный g> (S) подается на вход блока

18 умножения. Сигнал с датчика напряжения шин высокого напряжения

60 станции подается на вход блока 25 квадратора, где производится возведение напряжения шин высокого напряжения станции в квадрат. С выхода блока 25 сигнал, равный квадрату напряжения шин высокого напряжения

Таким образом, реализуя соотношение (8) и (9), мы автоматическм выбираем четыре из восьми коэффицкентов. Возможны сЛедующие сочетав а

При Я Ъ„и 5 5

K„> <

Пр 5775 M MS =6 ъ i К2ь 4ii ъв Kg > К4Ь К6

f1p 5 6„ S > 6<

"щб = "ъ! К э = K4> ъв = <> i К4ь "8

Opu S 5„и 5 6а 16 k1i КЯ К1 Къь 7! К49 8

Схема (фиг . 3) содержит блоки

7 и 8 сравнения, блоки 9 — 16 электронные ключи, блоки 17 — 21 умножения блоки 22 — 24 — сумматоры

1 У блок 25 — квадратор.

Схема работает следующим образом.

С датчика скольжения величина скольжения S подается на блок 7 сравнения, куда подается также величина первой уставки Я по скольжению, которая задается после аппроксимации нелинейной составляющей уставки срабатывания (фиг. 1) . В блоке 7 эти два сигнала сравниваются и в случае, если S S4 с выхода блока 7 выдается сигнал на электронные ключи— блоки 9 и 10, а в случае, если S " З

4> то с другого выхода блока 7 выдается

1001305 станции подается на второй вход блОка 18 умножения, где производится перемножение сигналов и на ныходе . блока 18 мы имеем сигнал, равный первой составляющей уставки срабатывания (выражения (б) и (7) . Работа ч аст и схемы, в ключ ающей блоки 8, 13

14, 15, 16, 19 и 23 производится

- точно таким же образом, как и вышеописанная часть. Только на вход блока 8 сравнения подается сигнал, равный второй уставке по сколь>кению Б, а на входы блоков 13 — 16 — соответственноаппроксимирующие коэффициенты К, K6 К->, КЕ. Данная часть схемы реализует соотношения (9), ана-1з логичные соотношениям (8), и на ныходе блока 23 имеем сигнал, равный

Г (Б). С датчика напряжения возбуждения машины подается сигнал на блок

20 умножения, на второй вход которо- 2() го подается сигнал с датчика напряжения шин высокого напря>кения станции. В блоке 20 эти два сигнала перемножаются и с выхода блока 20 сигнал, равный произведению Ug U подается на вход блока 21 умножения. На второй вход блока 21 подается сигнал, равный F )><>(S ), c выхода блока 23.

B блоке 21 эти два сигнала перемножаются и на выходе блока 21 мы имеем сигнал, равный второй составляющей уставки срабатывания выражения (6) и (7). Сигналы, равные первой« и второй составляющим уставки .. срабатывания выянителя, подаются с блоков 18 и 21 на входы блока 24 — сумматора, где и формируется сигнал, равный уставке срабатывания согласно соот ношению (7 ) .

Использование предлагаемого способа выявления асинхронного режима ,синхронного генератора позволяет повысить селективность, а следова«тельно, и надежность выявления асинхронного режима синхронного генератора, что повышает надежность работы всей энергосистемы в целом, так как асинхронный режим синхронного генера. тора представляет опасность как с точки зрения повреждения самого ге.— нератора и зависимого от его режима Я) работы электрооборудования, так и с точки зрения опасности нарушения ус-тойчиности по предельно загруженным связям ввиду больших колебаний мощности. Повышение надежности и у устойчивости энергосистемы, естественно повышает надежность снабжения электропотребителей, что связано с зкономическим эффектом, расчет которого затруднителен из-эа отсутствия статистических данных о сокращении не доотйуска электроэнергии с применением предлагаемого способа.

Формула изобретения

Способ выявления асинхронного ре— жима синхронного генератора электростанции путем измерения реактивной мощности, скольжения генератора и напряжения шин высокого напряжения электростанции, формирования устав— ки срабатывания с учетом известных характеристик генератора и выработки управляющего сигнала в случае превышения измеренной реактивной мощности указанной уставки, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью по— вышения селективности выявления асинхронного режима при частичной по. тере возбуждения, измеряют напряжение возбуждения генератора и формируют устанку срабатывания согласно выражению о,)(«- )LcosQ(s)- 1

g)«, (e) ++X

2() (X QI X sv () ®+x3(x„+x,„) где 9 — скольжение генератора (c)- модуль частотной характеГ ристики генератора;

g ®- фаза частотной характерис

Г тики генератора, 0 напряжение шин высокого напряжения электростанции

)(— сопротивление внешней се«>Н ти, равное сопротивлению цепи от шин генератора до шин высокого напряжения электростанции; напряжение возбуждения ге— нератора, синхронно индуктивное соГ противление генератора

)(« — сопротивление взаимоиндукГ ции генератора, à — активное сопротивление обмотки возбуждения генератора.

Источники информации, принятые но внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 442546, кл. Н 02 Н 7/06, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 864428, кл. Н 02 j 3/24, 1979.

1 001 305

1 0013 05

Составитель К. Фотина

Редактор Ю. Середа Техред N,Тепер Корректор M. Демчик Заказ 1431/66 Тираж 615 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул.Проектная, 4