Датчик потери возбуждения синхронного генератора

Датчик потери возбуждения синхронного генератора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

09) (И) СООЭ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИН

649 А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 353963 1/24-07 (22) 18.01.83 (46) 15.05. 84. Бюл, У 18 (72) В. С. Козлов, Г.М. Козлова, Г. A. Кривоносов, И, И. Магда и Г. А. Сендерович (71) Украинский заочный политехнический институт (53) 621. 316. 925(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 353312, кл. Н 02 Н 7/08, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

Н 463 189, кл. Н 02 Н 7/07, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 799075; кл. Н 02 Л 3/24, 1978. (54)(57) ДАТЧИК ПОТЕРИ ВОЗБУЖДЕНИЯ .

СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА, содержащий датчик напряжения генератора, датчик тока генератора, датчик положения ротора, неуправляемый выпрямитель, исполнительный орган, выполнен- ный по схеме сравнения двух величин, рабочий вход которого через неуправляемый выпрямитель подключен к датpe) H 02 J 3/24; Н 02 Н 7/06

Ф чику напряжения генератора и фазочувствительный .усилитель, управляющий вход которого подключен к датчикуположения ротора, и сумматор, о т - л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия выявления потери возбуждения, датчик дополнительно содержит два операционных усилителя и второй фазочувст вительный усилитель, управляющий вход которого подключен к датчику положения ротора, рабочий вход первого фазочувствительного усилителя подключен к выходу датчика тока, рабочий вход второго фазочувствительного усилителя подключен к. выходу . датчика напряжения, а их.выходы через операционные усилители, на входе и в обратной связи которых установлены параллельно включенные рею в зистор и емкость, подключены к входам.сумматора, выход сумматора под- ра ключен к тормозному входу исполнитель ного органа. с©

1092649

Изобретение относится к релейной защите и противоаварийной автоматике, а именно к области выявления потери возбуждения турбогенератора.

Известно устройство, предназначенное для выявления асинхронного хода синхронных машин при потере возбуждения, содержащее два измерительных элемента ЭДС, подключенных к элементу совпадения, Потерю возбуждения выявляет по факту роста угла, сдвига фаз между моделированной ЭДС и напряжением на шинах машины 1 13.

Однако это устройство не может выявлять режимы потери возбуждения, так как в этом случае асинхронная

ЗДС генератора вращается с синхронной частотой, подобно тому, как это имеет место в асинхронном двигателе.

Известно также устройство защиты синхронного генератора от потери возбуждения, которое осуществляет выявление режима потери возбуждения по соотношению модулей моделированной ЭДС и напряжения на проводах генератора. Устройство содержит исполнительный орган по схеме сравнения двух величин, датчик тока генератора, датчик напряжения генератора и схему моделирования внут.ренней ЭДС генератора, входы которой подключены к датчикам тока и напряжения генератора, а выходы к тормозному входу схемы сравнения, рабочий вход которой подключен к датчику напряжения генератора (2 3.

Это устройство характеризуется недостаточной чувствительностью, низким уровнем отстройки от режимов, не связанных с потерей возбуждения, что обуславливает необходимость введения задержки на срабатывание, а это снижает быстродействие.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик потери возбуждения синхронного генератора, содержащий датчики напряжения, тока и положения ротора, выходы датчиков напряжения и тока подключены ко входам фантомной схемы, выходной сигнал которой через выпрямитель и нелинейный элемент подается на рабочий вход исполнительного. органа, а через фазочувствительный усилитель, управляемый датчиком положения ротора, на тормозной вход, причем исполнительный орган выполнен по схеме сравнения двух величин.

Таким образом, устройство использует в качестве информационного параметра помимо напряжения и тока генератора сигнал положения ротора машины. Критерий срабатывания имеет вид

IU + jK12 I7K2tU 3К1Т1создЪ а

% где U u I — вектора статорного напряжения и статорного тока синхронного генератора соответственно, 15

К и К вЂ” постоянные коэффициен1 2

Tbl

d — угол между моделиро20 ванной ЭДС генератора и поперечной осью ротора, а — постоянная величина смещения.

25 Замер угла d" осуществляется с помощью тахогенератора переменного тока, установленного на валу генератора. Устройство фиксирует режим возбуждения по соотношению модуля

З0 моделированной ЭДС и ее проекции на поперечную ось ротора (3 ), Недостатком устройства является пониженное быстродействие. Это объясняется зависимостью проекции моделированной ЭДС от угла д". В первой стадии развития асинхронного режима при потере возбуждения угол сР. изменяется медленно. Действительно, угол с определяется двойным интегралом от разности крутящего момен- . та турбины и синхронного момента генератора. При потере возбуждения, без разрыва обмотки возбуждения, ток возбуждения, и, следовательно, 4 синхронный момент спадают по экспоненте, т.е. тоже с запаздыванием.

Суммарное запаздывание от двух интегрирующих и одной инерционной зависимости, обусловленных особенностями турбогенератора, и приводят

50 к пониженному быстродействию прототипа.

Целью изобретения является повышение быстродействия датчика потери возбуждения синхронного генератора.

Цель достигается тем, что датчик потери возбуждения синхронного генератора, содержащий датчик напряже92649 4

10

Датчик подключается к защищаемому генератору 1 через датчик тока 2, датчик напряжения 3, датчик положения ротора 4. Выходы датчи- 35 ков тока 2 и напряжения 3 подключены к рабочим входам фазочувствительных усилителей 5 и 6 соответственно. Управляющие входы обоих усилителей подключены к выходу датчика 40 положения ротора. Выходы фазочувствительных усилителей 5 и 6 через резисторы 7 и 8 и параллельные им емкости 9 и 10 подключены к входам операционных усилителей 11 и 12. 45

В отрицательной обратной связи операционных усилителей 11 и 12 установлены резисторы 13 и 14 и параллельные им емкости 15 и 16.

Выходы операционных усилителей 11 50 и 12 подключены на вход сумматора

17. Выход сумматора подключен к тормозному входу исполнительного органа

18, рабочий вход которого через неуправляемый выпрямитель 19 подклю 55 чен к датчику напряжения 3.

Датчик работает следующим образом.

»+ 2Р

3 10 ния генератора, датчик тока генератора, датчик положения ротора, неуправляемый выпрямитель, исполнительный орган, выполненный по схеме сравнения двух величин, рабочий вход которого через неуправляемый выпрямитель подключен к датчику напряжения генератора, фазочувствительный усилитель, управляющий вход которого подключен к датчику положения ротора, и сумматор, дополнительно содержит два операционных усилителя и второй фазочувствительный усилитель, управляющий вход которого подключен к датчику положения ротора, рабочий вход первого фазочувствительного усилителя подключен к выходу датчика тока, рабочий вход второго фазочувствительного усилителя подключен к выходу датчика напряжения, а их выходы через операционные усилители, на входе и в обратной связи которых установлены параллельно включенные резистор и емкость, подключены к входам сумматора, выход сумматора подключен к тормозному входу исполнительного органа.

На чертеже приведена схема датчика выявления потери возбуждения.

На рабочие входы фазочувствительных усилителей 5 и 6 подаются сигналы от датчика тока 2 и датчика напряжения 3. Фазочувствительный усилитель 7 управляется сигналом

Uy< от датчика положения ротора 4.

На его выходе формируется сигнал, пропорциональный проекции статорного напряжения на поперечную ось ротора, т.е. сигнал поперечно составляющей статорного напряжения U%. U%= U $1пе, где 6 — угол между продольной осью ротора и сигналом на рабочем входе усилителя. Фаэочувствительный усилитель 5 управляется сигналом Uo2 от датчика положения ротора 4, который сдвинут относительно сигнала по фазе на -90 . Сигналы По„ и

U0 легко получить от трехфазного тахогенератора переменного тока.

На выходе фазочувствительного усилителя 5 формируется сигнал, пропорциональный продольной составляющей статорного тока id с обратным зна1ком

1д = i $in (8 — 90 ) =-i со$0

По сигналам i@ и U операционные усилители 11 и 12 и сумматор 17 формируют сигнал Ucp изображение по

Лапласу которого имеет вид где К, К,, Т, Т., Т2 — постоянные коэффициенты и постоянные времени, определяемые параметрами резисторов и емкостей 7-10 и 13-16 операционных усилителей 11 и 12, P — оператор Лапласа.

При определенном выборе коэффициентов К и К+ и постоянных времени 1 j и TZ сигнал Бср PaseH УСРеДненно» му инерционным звеном сигналу возбужи (pi дення U т.е. U<<(PI ° . Дейетвнтй тельно, если пренебречь влиянием демпферных контуров, отклонением скорости вращения от синхронной и трансформаторной ЗДС, уравнение Парка-Горева по продоЛьной оси синхронной машины в изображениях имеет вид

U =Yd (2) „= хо11 1 + х, 1 . (3)

1092649 (5) (6) 1 С1+ X i (4)

Ug — Ry ig где М вЂ” относительное потокосцеп8

5 ление обмотки .статора генератора продольной оси, х„, х — относительные значения индуктивностей статорной обмотки генератора по продольной оси и обмотки возбуждения, — относительное значение тока возбуждения, — относительное потокосцепление обмотки возбуждения генератора, х — относительное значение

4 4 взаимной индуктивности по продольной оси между обмоткой статора и обмоткой возбуждения генератора, R — относительное значение омиЮ ческого сопротивления обмотки возбуждения.

Откуда легко получить усредненный сигнал возбуждения

UÅ(t J R 1+1

0 (P1 - - к Р Тр+1 )(, T р+1

2 30 х,-х „/x<

Р

Rf Xd

Ч Х т Р4"1

С 4 где У р(р) — изображение по Лапласу 35 усредненного инерционным звеном с постоянной времени фактического напряжения возбуждения синхронного генератора 4О

Тогда, выбрав в (1)

K3 " КХ /Хс(су (7)

Т1 = Х /К (8)

К = К Х /Х (9) 4> х -x jx т (101 г= получаем, что выражейие .(1) полнос-. тью аналогично уравнению синхронного генератора (6), а сигнал на выходе сумматора пропорционален усредненному сигналу возбуждения. Соотношения (7), — (10) легко получить путем подбора резисторов и емкостей

7-10 и 13-16 на входах и в обратных связях операционных усилителей 11 и 12. Усредненный сигнал в исполнительном органе 18 сравнивается с сигналом, пропорциональным напряжению генератора.

Этот сигнал формируется датчиком напряжения 3 и неуправляемым выпрямителем 19 и подается на рабочий вход исполнительного органа.

Условие срабатывания датчика имеет вид

"ср4 K" где К вЂ” постоянный коэффициент.

Датчик срабатывает, если напряжение возбуждения в течение заданного времени, определяемого постоянной времени т, меньше порогового значения K(J определяемого напряжением на шинах генератора. Такое условие срабатывания позволяет избавиться от ложной работы в пусковых режимах и оказывается отстроенным от всех режимов, не связанных с потерей возбуждения, например, от режима синхронных качаний, асинхронного хода возбуждения генератора и др.

Усреднение сигнала возбуждения инерционным звеном позволяет отстроиться от кратковременных провалов напряжения возбуждения ° Наличие усреднения вносит некоторое запаздывание в срабатывание датчика при потере возбуждения. Но это запаздывание легко регулируется н может быть сведено при желании к достаточно малой величине, определяемой возможными провалами напряжения возбуждения. Запаздывание в срабатывании прототипа обусловлено, как уже отмечалось, тремя звеньями, параметры которых определяются конструкцией генератора и турбины и регулировке не подлежат. Это обстоятельство и обусловливает преимущество в быстродействии предлагаемого устройства перед прототипом.

1Î92649

Составитель К. Фотина

Редактор М, Товтин Техред И.Асталош Корректор В. Синицкая, Заказ 3170/40 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4