Способ выявления асинхронного режима синхронного генератора электростанции

Способ выявления асинхронного режима синхронного генератора электростанции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ЭЛЕКТРОСТАНЦИ11 путем измер.зния фазового сдвига между напряжением и током статора генератора, активной мощности и скольжения генератора, форми :ювания уставки срабатывания, с уч1втом модуля и фазы частотной характеристики генератора, сравнения измеренного фазового сдвига с уставкой и выработки управляющего сигнала в случае превышения контролируемым фазовым сдвигом указанной .уставки, о т. ли чающийся тем, что, с целью повышения селективности способа при частичной потере возбуждения, измеряют напряжение возбуждения генератора и напряжение шин высокого напряжения станции и уставку срабатывания формируют в виде , а, -arrfn№(U Xr(S):cos-&y(S)-J. «Руст arctg - (UQ-p - j -yj-f V. 2Хаг Хви U I, (S)+XB| где S - скольжение генератора, Xp(S), e,.(S) - модуль и фаза частотной Характеристики генератора, соответствущйе скольжению, Pf - активная мощность генератора. Up- напряжение шин статора генератора, UQ - напряжение шин высокого напряжения станции, U напряжение возбуждения генератора, X gH - внешнее индуктивное сопротивле- Щ ние цепи от шин генератора до шин вы-fi сокого напряжения электростанции, г л - активное сопротивление обмотки возбуждения генЪратора, XQ(- взаимо индукти вное соп роти вление генера тора. СП СП

СОЮЗ СОВЕТСНИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК,.SU„,1007155 @у Н 02 J 3/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,;

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3248377/24-07 (22) 18.02.81 (46) 23.03.83* Бюл. N 11 (72) 6.3. Гамм, Н.Н. Ефименко, А.К. Самарцев и В.ф. Тонышев (71) Сибирский научно-исследовательский институт энергетики (53) 621.316.9:621.313.322(088.8) . (Я) 1. Вязовский А.К. и др. Выяв" ление асинхронного режима при потере возбуждения, - Труды ЧПИ, N 124, 1973э с. 164- 166 °

2. Авторское свидетельство СССР .N 851627, кл. Н 02 J 3/24, 1979. (54)(57) СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ путем измерения фазового сдвига между напряжением и то" ком статора генератора, активной мощности и скольжения генератора, фор" мирования уставки срабатывания, с учетом модуля и фазы частотной характеристики генератора, сравнения измеренного фазового сдвига с уставкой и выработки управляющего сигнала в, случае превышения контролируемым фазовым сдвигом указанной,уставки, о тл и ч а ю шийся тем, что, с. целью повышения селективности способа. при частичной потере ворбуждения, измеряют напряжение. возбуждения генератора и напряжение шин высокого на пряжения станции и уставку срабатывания формируют s виде

Г Uo Xr(S) fcos&r(S)-1 """* т птг 11

r вв4

2Хаг Хвй

1 1007

Изобретение относится к области, электротехники и предназначено для автоматического выявления асинхронного режима .синхронного генератора(СГ).

Известен способ выявления асинхронного режима СГ путем сравнения контролируемого фазового сдвига между током и напряжением статора генератора с уставкой срабатывания и ! выработки управляющего сигнала в слу- 19 чае превышения контролируемым фазовым сдвигом указанной уставки (1) .

„ Недостатком этого способа является его низкая чувствительность и селективность, обусловленные неучетом изменения параметров генератора в различных режимах работы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ выявления асинхронного режима 3Е

СГ путем сравнения контролируемого фазового сдвига между током и напряжением статора СГ с уставкой срабатывания, формируемой по измеренным величинам активной мощности, сколь- 2S жения и напряжения шин статора СГ и известным частотным характеристикам

СГ, и выработки управляющего сигнала в случае превышения контролируемым фазовым сдвигом указанной уставки. 3Е

Согласно этому способу асинхронный режим фиксируется при выполнении условия

0гсоэ erl,s) (1)

3S где s - скольжение генератора, хГ(э) и 8 (s) — модуль и фаза частотной xa" рактеристики генератора, соответствующие скольжению s, 0 - напряжение статора генератора, Рг - активная мощность генератора P2).

К недостаткам способа следует отнести его низкую селективность при частичной потере возбуждения.

Целью изобретения является повы.шение селективности способа выявления асинхронного режима СГ при частичной потере возбуждения. (s) 1

Ч ст= ««9 р (0о

Ч г

2хдг хвя l Х Б Ф Xg ) I) (2) где 0 - напряжение возбуждения генератора, 0 - напряжение шин высокого напряжения, х - синхронное индуктивное сопротивление генератора, х .,г - вэаимоиндуктивное сопротивление генератора, х - внешнее индуктивное. сопротивление цепи от шин генератора до шин высокого напряжения станции, г - активное сопротивление обмотки возбуждения генератора.

Таким образом, выявляя асинхронный режим СГ по факту превышения контролируемым фазовым сдвигом ус" тавки срабатывания, которая формируется согласно соотношению (2), мы устраняем воэможность ложного срабатывания выявителя при частичной потере возбуждения.

Уставка срабатывания выявителя асинхронного режима в виде соотношения (2) получается следующим образом.

Для сопоставления выявителя асинхронного режима СГ по чувствительности и селективности запишем однотипные условия срабатывания выявителя по фазовому сдвигу при условии срабатывания в виде соотношения (1) и условие возникновения асинхронного режима, как факта наличия проворотов ротора относительно поля статора,, что можно записать в виде соотношения.

6, з 180 (3) где 5 г — внутренний угол генератора. . Однотипные условия могут быть записаны в виде соотношения схемно-режимных параметров электрической цепи: генератор - шины высокого напряжения станции, используя для этого аналитические выражения для режимных паЦель достигается согласно способу выявления асинхронного режима синхронного генератора электростанции путем изменения фазового сдвига между напряжением и током статора генератора, активной мощности и скольжения, формирования уставки срабатывания с учетом модуля и фазы частотной характеристики генератора, сравнения измеренного фазового сдвига с устав155 2 кой и выработки управляющего сигнала в случае превышения контролируемым фазовым сдвигом укаэанной уставки, измеряют напряжение возбуждения СГ и напряжение шин высокого напряжения станции. По измеренным напряжения возбуждения, активной мощности, скольжению СГ, напряжению шин высокого напряжения станции и известным частотным характеристикам генератора формируют уставку срабатывания, величина которой определяется по выражению

3 10071 раметров СГ (напряжение и ток статора, ЭДС генератора), полученные из уравнений Горева-Парка при неучете переходных процессов в статорной цепи и при S = const. S

Для выявителя, реализующего соотношение (1), такое условие выглядит следующим образом

Е (Я

= A>(s) (4) где Eq = 0 - -, х г

r а соответствующее условие для соотношения (3) записывается в виде

Е Ix +хв) ) xr(S)

Up хэ Pxr(S Ф х g(J

Из выражений (4) и (5) видно, что. условие срабатывания выявителя асин.-, хронного режима по фазовому сдвигу (выражение (1) - прототип) и условие возникновения асинхронного режима неидентичны при частичной потере ВО3буждения (Eqg О) .

Это обстоятельство и определяет наличие эоны ложного срабатывания при частичной потере возбуждения у выявителя по фазовому сдвигу между током и напряжением статора СГ., Корректируя уставку срабатывания выявительного органа по фазовому сдвигу таким образом, чтобы условие срабатывания его в виде соотношения (4) было идентично условию (5), получаем уставку срабатывания в виде выражения (2).

При такой уставке срабатывания у выявительного органа по фазовому сдвигу исчезает зона ложного срабатывания при частичной потере возбуждения СГ.

В предлагаемом способе выявления асинхронного режима уставка срабатывания, определяемая по соотношению (2), представляет. собой функцию arctg от суммы двух нелинейных слагаемых и ее можно представить -в виде

Чувст- агс 9 — LU K<(S) +

Г О(г р. . о

О "К5(5)) ) i . (6) где К„1(5) и KZ(S) - нелинейные каэффициейты в функции скольжения, определяемые электромагнитными параметрами и, прежде всего,. частотными характеристиками генератора. Для реальных параметров сийхронных машин эти коэффициенты могут быть аппроксими55 4 рованы кусочно-линейной функцией, причем для совпадения исходной нелинейной зависимости и аппроксимирующей функции достаточно двух, максимум трех, отрезков.

Функция arctg в выражении (2) с достаточной точностью аппроксимиру-ется тремя отрезками кусочно-линейной функции.

На фиг. 1 приведена укрупненная структурная схема устройства, с помощью которой может быть реализован предложенный способ; на фиг. 2 приведен качественный вид зависимостей

K Z (S) и примерная аппроксимация их тремя отрезками; на фиг. 3 - возможная аппроксимация Функции arctg тремя прямыми отрезками; на фиг. 4подробная структурная схема блока( формирования уставки срабатывания устройства, реализующего предложенный способ (фиг. 1).

Схема (фиг. 1) содержит блок 1 измерения скольжения генератора, блок 2 измерения активной мощности генератора, блок 3 измерения напряжения шин высокого напряжения станции, блок 4 измерения напряжения возбуждения генератора, блок 5 измерения фазового сдвига между током и напряжением статора генератора, блок 6 формирования уставки срабатывания выявительного органа, блок 7 сравнения измеренного фазового сдвига с уставкой срабатывания.

Схема работает следующим образом.

С выходов блоков 1-4 измерения, соответственно, скольжения, активной мощности, напряжения шин высокого напряжения, фазового сдвига подаются сигналы, пропорциональные соответствующим величинам, на входы блока 6 формирования уставки срабатывания.

В блоке 6 формируется сигнал, про-. порциональный уставке срабатывания выявителя, согласно соотношению (2), который с выхода блока 6 подается на вход блока 7 сравнения. На другой вход блока 7 подается сигнал, пропорциональный фазовому сдвигу, с выхода блока 5. В блоке 7 эти два сиг" нала сравниваются и, при сигнале с блока 5 больше либо равном сигналу с блока 6, с выхода блока 7 выдается сигнал на исполнительную схему защиты.

На фиг. 2 приведен качественный вид зависимости, который характерен

3 100 как для К.(8), так и для KZ(SJ и ,. покарана возможная аппроксимация дан-, ..ных зависимостей. С учетом аппроксимации для К (S) и KZ(S) можно записать соотношения блока 16 умножения, а также сигнал, пропорциональный, соответственно, либо КН, либо Ку4, либо К на вход. блока 21 (сумматора). На вход блоs ка 16 подается также сигнал с датчика скольжения, пропорциональный величине скольжения генератора, В блоке

16 эти два сигнала перемножаются, и сигнал, равный произведению сигналов, подаваемых на входы блока 16, с выхода блока 16 подается на вход блока 21 (сумматора). В блоке 21 складываются два сигнала, подаваемые на его входы, и на выходе блока 21 имеем сигнал, пропорциональный К, (S).

Т.е. блоки 8-12, 16, 21 реализуют соотношения (7). Аналогичным образом реализуются и соотношения (8) с помощью блоков, соответственно 9, ® 13-.15, 18, 22. На выходе блока 22

-имеем сигнал, пропорциональный K (S).

С выхода блока .21 сигнал, пропорциональный К1(5), подается на вход блока 17 умножения, на второй вход которого подается сигнал с датчика напряжения, пропорциональный напряжению шин высокого напряжения станции. В блоке 17 эти два сигнала пет ремножаются и с выхода блока l7s

30 сигнал, пропорциональный К .(S)Оо,, подается на вход блока 23 суммиро,вания. С выхода блока 22 сигнал, про-1 порциональный K iS), подается на вход блока 19 умножения, на второй вход которого подается сигнал с датчика напряжения, пропорциональный величине напряжения возбуждения генератора. В блоке 19 эти два сигнала перемножаются и с выхода блока 19

4в сигнал, пропорциональный K (S)Uy, подается на второй вход блока 23. В блоке 23 сигналы, подаваемые на входы, складываются, и сигнал, пропорциональный сумме сигналов, пода45: ваемых на входы блока 23, с выхода

К,(S) (7) КН +К2 8, при 56 Sg, К +Кц S при 81,(5 < S<<, К +К Ь, . при 8 52, где К„-а1, К . тяф<», К 1 -Ь1, К 1 tg(p2„1 Кр= -с, K6(йд 8

"И+ гг ° S, при S & S12

K((S) Ks2+Kg2 S, при S(2 S+ Syz, (8)

K>2+K<2 s, ?????? s>52г, Ъ где К12--a<, K<> tgV<2, К 2= - ;.

"42 М2г К 2 Сг КБ2 ИЭПП

Для записи аппроксимирующих выра-. жений используются те же обозначения, ; что и на фиг. 2, но добавляя индексы

"1." - д K (S) и "2" - д К.2(З).

Все коэффициенты, входящие в выражении (7) и (8) могут быть заранее определены для каждого типа машин и задаются в виде уставок при реали" эации способа с помощью устройства, Схема (фиг. 4) содержит блоки 8 и 9 сравнения, блоки 10, ll, 12, 13, 14 и 15 - электронные ключи, блоки

16, 17, 18, 19 и 20 умножения, блоки 21-23 (сумматоры), блск 24 (делитель), блок 25 (формирователь аппроксимированной функции arctg).

Схема реализует соотношение (e) с учетом (7) и (8) и работает следующим образом.

С датчйка скольжения сигнал, пропорциональный величине скольжения ге" нератора, подается на вход блока 8 равнения. На два другие входа блока 8 подаются сигналы, пропорциональные величинам уставок Sl< и 8 2 . (фиг. 2). В блоке 1 эти сигналы сравниваются и в случае S < S S2 выдается сигнал на вход блока 10, в случае $1 S «821 выдается сигнал на вход блока 11, и в случае 5 > S2<на вход блока 12. На два другие входа блоков 10- 12 подается сигналы уставок, пропорциональные величинам, на входы блока 10 - К1 и Kg, на входы блока 11 - КЗ1 и К4, на входы блока 12 - Кц "и К6,1. Таким образом, в зависимости от величины. скольжения выдается сигнал на один из электронных ключей,блоков 10, 11, 12 - и через этот ключ выдается сиг" нал, пропорциональный соответственно, либо Ку, либо К, либо Кд на вход

7155 d блока 23 подается на вход блока 20 умножения. На входы блока 24 (делителя) подаются сигналы с датчика напряжения - пропорциональный величине напряжения шин высокого напря" жения станции и с датчика активной мощности - пропорциоанльный величине активной мощности генератора. В блоке 24 сигнал, пропорциональный напряжению шин высокого напряжения станции, делится на сигнал, пропорциональный активной мощности генератора.и с выхода блока 24 сигнал, 7 1007155 8 пропорциональный результату деле- Использование предлагаемого спония,. подается на второй вход соба позволяет повысить чувствительблока 20. В блоке - 20 перемно- ность и надежность вцявления асинжавтся сигналы, подаваемые на хронного режима, что повышает надежего входы, и с выхода блока ность работы всей энергосистемы, так

20 сигнал, пропррциональный ве- .как асинхронный -режим представляет .. о опасность, как с точки зрения поличине) — ) М (Ь) Uzi k>(U)U{), подает- еРеидение сапого генератоРа и еаеисимого от его режима работы электрося на вход блока 25 формирования ап--1ф оборудования, так и с точки зрения проксимированной функции alcfg от опасности нарушения устойчивости по величины подаваемого на вход сигнала, предельно загруженным связям, ввиду

С -выхода блока 25 выдается сигнал, больших колебаний мощности. Повышепропорциональный величине уставки ние надежности и устойчивости энергосрабатывания, определяемой по соот- 1s системы, повышает надежность. снабже" ношению (6). ния злектропотребителей.

10071Я

ВНИИПИ Заказ 2150/75

Тираж 615 Подписное

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