Устройство выявления асинхронного режима синхронной машины
Иллюстрации
Показать всеРеферат
1. УСТРОЙСТВО ВЫЯВЛЕНИЯ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА СИНХРОННОЙ МАШИНЫ по фазовому углу между током и напряжением статора синхронной машины , содержащее преобразователь . напряжения, преобразователь тока, логический элемент И-НЕ., расширитель импульсов, исполнительный блок, о тли ч атоще е ся тем, что, с целью повьтения селективности и . чувствительности, в него введены второй логический элемент И-НЕ, усилитель-Лормирователь напряжения, усилитель-Формирователь тока, два инвертора, одновибратор, фильтр низкой частоты, причем выходы преобразователей напряжения и тока подключены соответственно к входам усилителей-Формирователей напряжения и тока, выход усилителя-Лормирователя напряжения соединен с первым входом первого логического элемента И-НЕ, выход усилителя-формирователя тока соединен с первьтм входом второго логического элемента И-НЕ и входом первого инвертора, выход КОТОРОГО соединен с вторым входом I первого логического элемента И-НЕ. выход которого соединен с вторым (Л входом второго логического элемента И-НЕ и входом одновибратора, выход с которого соединен с входом второго инвертора г выход которого соединен с третьим входом второго логического элемента И-НТЗ, выход которого соединен с входом расширителя импульсов, ВЫХОД1 которого соединен с входом фильтра низкой частоты; выход которого связан с входом исполнительного блока. 05 00 ю
СОЮЗ СО8ЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУбЛИК а91 <Э
3(5)) " 02 Н 7/06; Н 02 3 3/24
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТБЕИКЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3548307/24-07 (22) 04.02.83 (46) 30.06.84. Бюл. 9 24 (72) R,Ç.Ãàìì и В.Ф.Тонышев (71) Сибирский научно-исследовательский- институт энергетики (53) 621.316 ° 925(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР
Р 864428, кл. Н 02 Н 7/06, 1981.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 796987, кл, Н 02 z 3/24, Н 02 Н 7/06, .1979.
3. Авторское свидетельство СССР
ro заявке Р 3307689/24-07, кл. Н 02 Н 7/06, 29.06.81.
4. Авторское свидетельство СССР
Р 909745, кл, Н 02 Н 7/08, 1980, (54 ) (57 ) 1, УСТРОЙСТВО ВЫЯВЛЕНИЯ
АСИНХРОННОГО PE)KHNA СИНХРОННОЙ NAИННЫ по фазовому углу между током и напряжением статора синхронной машины, содержащее преобразователь напряжения, преобразователь тока, логический элемент И-HE. расшири.— тель импульсов, исполнительный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения селективности и чувствительности, в него введены второй логический элемент И-НЕ, усилитель-формирователь напряжения, усилитель-Формирователь тока, два инвертора, одновибратор, фильтр низкой частоты, причем выходы преобразователей напряжения и тока подключены соответственно к входам усилителей-Формирователей напряжения и тока, выход усилителя-формирователя напряжения соединен с первым входом первого логического элемента
И-НЕ, выход усилителя-формирователя тока соединен с первым входом второго логического элемеита И-НЕ и входом первого инвертора. выход которого соединен с вторым входом нервого логического элемента И-НЕ, Щ выход которого соединен с вторым входом второго логического элемента
И-НЕ и входом одновибратора. выход которого соединен с входом второFo инвертора, выход которого соединен с третьим входом второго ло- ф гического элемента И-НЕ, выход которого соединен с входом расширителя импульсов, выход которого соеди- фы нен с входом фильтра низкой частоты, выход которого связан с входом исполнительного блока. СР
110058
2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью предотвращения ложного срабатывания в режимах недовозбуждения, и него дополнительно введены последовательно соединенные третий инвертор и третий логический элемент
2 !
И-,НЕ, включенные между выходом фильтра низкой частоты и входом исполнительного блока, и блок блоки,ровки срабатывания по току статора, выход которого соединен с вторым входом третьего логического элемента
И-НЕ.
1 t
Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического выявления асинхронного режима синхронной машины.
Известны устройства выявления асинхронного режима t Ap) по косвенным режимным параметрам, например, по моделируемой ЗДС, току возбужде-. ния, содержащие блоки измерения скольжения, блоки Формирования уставки срабатывания выявительного органа защиты от асинхронного режима с учетом измеренного скольжения 13 и (23, Недостатком известных устройств является сложность получения величины скольжения ввиду отсутствия надежных датчиков скольжения, Известно также устройство выявления асинхронного режима по фазе между током и напряжением статора генератора, содержащее преобразователи тока и напряжения, триггер для получения информации о фазовом сдвиге f3), Недостатком данного устройства является его ложная работа при исчезновении одного из входных сигналов (например, при перегорании предохранителей.в цепи трансформатора напряжения),. что является наиболее частой причиной ложной работы устройств выявления асинхронного режима.
Наиболее близким к Предлагаемому по технической сути является устройство выявления асинхронного режима по фазовому углу между током и напряжением статора, содержащее преобразователь тока и превбразователь напряжения, подключенные своими первичными обмотками к. фазам питающей сети, вспомогательный трансформатор тока, первичная обмотка которого через резистор подключена tea вторичной обмотке преобразователя напряжения, а вторичная - ко вторичной обмотке преобразователя тока, элемент
И, исполнительный блок, элемент временной задержки и Расширитель импульсов. Входы элемента И подключены к выходам преобразователя напряже40
50.Разователь тока, логический элемент
И-НЕ, расширитель импульсов, исполнительный блок, дополнительно введены второй логический элемент И-НЕ, усилитель-Формирователь напряжения, усилитель-Формирователь тока, два ния и преобразователя тока, а выход элемента И через последовательно соединенные элемент временной задержки и расширитель импульсов подключен к исполнительному блоку (4), Однако устройство имеет низкую чувствительность из-за того, что сигналы с преобразователей тока и напряжения подаются непосредственно на схему сравнения, имеющую значительный порог срабатывания, При асинхронном режиме наблюдается зна чительное снижение напряжения статора электрической машины, КРоме того, по времени совпадения полуволн тока и напряжения невозможно различить диапазоны углов
0-180 или 180-360, что может приводить к неселективным срабатываниям устройства при несимметричных ко" ротких замыканиях и глубоких синхронных качаниях перевозбужденной синхронной машины. устройство может неселективно срабатывать при исчезновении одного из входных сигналов из-за трансформации другого сигнала через вспомогательный трансформатор тока, ложно срабатывать в нормальных режи1мах работы с недовозбуждением и не,большой загрузке по активной мощности, В данном устройстве отсутствуют унифицированные элементы, что затрудняет наладку и обслуживание устройства, 35 Таким образом, рассмотренное устройство обладает рядом недостатков, приводящих к низкой селективности и чувствительности выявления асинхронного режима, Цель изобретения повышение селективности, чувствительности устройства, а также унифицирование его узло .
Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее преобразователь напряжения, преоб1100682 инвертора, одновибратор и Фильтр низкой частоты, причем выходы преобразователей тока и напряжения соединены соответственно со входамн усилителей-Формирователей тока и напряжения. Выход усилителя-Форми- 5 рователя напряжения соединен с первым входом первого логического элемента И-НЕ, выход усилителя-Формирователя тока соединен с первым входом логического элемента И-HE и со вхо- 10 дом первого инвертора, выход которого соединен со вторым входом первоГо логического элемента И, выход которого соединен со вторым входом второго логического элемента И-НЕ 15
H со входом одновибратора, выход которого соединен со входом второго инвертора, выход которого соединен с третьим входом второго логического элемента И-НЕ, выход которого со- 20 единен со входом расширителя импульсов, выход которого соединен со вхо-. дом фильтра низкой частоты, выход . которого связан со входом исполнительного блока. 25
Кроме того, с целью предотвращения ложного срабатывания в режимах иедовозбуждения, в устройство введейы последовательно соединенные третий инвертор и третий логический элемент И-HE включенные между вы« ходом Фильтра низкой частоты и входом исполнительного блока, и блок, блокировки срабатывания по току статора, выход которого соединен со вторым входом третьего логического элемента И-НЕ.
На фиг,1 приведено устройство, блок-схема; на фиг,2 — временные диаграммы работы устройства для синхронного генератора; на Фиг.3 - векторные диаграммы работы устройства для синхронного генератора; на фиг.
4 — области нормальных и асинхронных режимов синхронного генератора, устройство содержит (Фиг ° 1» преобразователь 1 напряжения, преобразователь 2 тока, усилитель-Формирователь 3 напряжения, усилитель-формирователь 4 тока, первый инвертор 5, логический элемент И-НЕ 6, одновибратор 7, второй инвертор 8, второй логический элемент И-НЕ 9.расширитель импульсов 10, фильтр низкой частоты 11, исполнительный блок 12, блок 13 блокировки срабатывания ло 55 току статора, третий инвертор,14 и третий логический элемент И-HE 15.
Выходи преобразователей 1 и 2 напряжения и тока подлючены соответственно ко входам усилителей-фор- QQ мирователей 3 и 4 напряжения и тока,, Выход усилителя-формирователя 3 напряжения соединен с первым входом первого логического элемента И-НЕ
6 ° Выход усилителя-Формирователя 4 соединен с первым Входом второго лоMIeMeHTa И-HE 9 дом инвертора 5, выход которого соединен со вторым входом первого логического элемента И-НЕ 6, выход которого соединен со вторым входом второго логического элемента И-HE 9 и со входом одновибратора 7.
Выход одновибратора 7 соединен со входом второго инвертора 8, выход которого соединен с третьим входом второго логического элемента И-НЕ 9. выход которого через расширитель импульсов 10 соединен с Фильтром низкой частоты 11. Выход Фильтра 11 связан со входом исполнительного блока
12.
Последовательно соединенные третий инвертор 14, третий логический элемент И-НЕ 15 включены между фильтром
11 и исполнительным блоком 12. Ко входу третьего логического элемента
И-НЕ 15 подключен выход блока 13 блокировки срабатывания по току статора.
Устройство работает следующим образом.
Линейное напряжение, например
О (Фиг.2) и ток (например, Хд) статора (фиг.2 б ) подаются на входы преобразователей напряжения 1 и тока 2, с выходов которых преобразовачные напряжение н ток подаются на входы усилителей-формирователей 3 н
4 напряжения и тока соответственно. где синусоидальные сигналы преобразуются в,прямоугольные импульсы.
Сформированные импульсы напряжения подаются на вход логического элемента И-НЕ 6, а импульсы тока на первый вход второго логического элемента
И-НЕ б и на инвертор 5 (Фиг. 2 в ), где инвертируются и подаЬтся на вто рой вход логического элемента И-НЕ б, который во время совпадения импульсов высокого уровня вырабатыва.ет импульсы низкого уровня (Фиг.2 г), запускающий одновибратор 7. Импульс ,ннзковго уровня (Фиг.2 .д ), вырабатывающийся одновибратором 7, инвертируется вторым инвертором 8 (Фиг.
2 r ) и подается на третий вход второго логического элемента И-HE 9, на второй вход которого подается импульс низкого уровня с первого логического элемента И-НЕ 6, Импульс низкого уровня на выходе второго логического элемента И-HE появляется только в том случае, когда длительность инвертированного импульса одновибратора больше длительности импульса с первой схемы совпадения (Фиг,2 ж ), т.е. при возникновении асинхронного режима, что иллюстрируется векторными диаграммами(Фиг.36), 1 и только при,отстающем токе, т.е, для генератора только в генератор1100682 ном режиме, чем достигается отстройка от неселективной работы при глубоких качаниях перевозбужденного генератора и некоторых видах несимметричных коротких замыканий, когда может произойти совпадение полуволн 5 тока и напряжения в двигательных квадрантах. Уставка срабатывания задается путем изменения длительности импульса одновибратора 7. Импульс со второго логического элемен- 10 та И-НЕ 9 расширяется расширителем импульсов 10 (Фиг,2 з), сглаживается Фильтром низкой частоты 11 (фиг.2 и } и подается на исполнительный блок 12, 15
При подаче на преобразователь тока фазного тока, например 3» а на преобразователь напряжения — линейного напряжения двух других фаз, направленного.в сторону опережающей фазы, т.е. 0 „, устройство четко Фиксирует асинхронный режим при увеличении угла Ч до 60-75 о в сторону оцережения !для случая синхронного генератора!. 25
В этом случае угол p =90- M между и - 3A увеличивается до 150165 (фиг.2,3 ). Уставка срабатывания устройства задается длительностью импульса одновибратора 7. Использование расширителя импульсов 10 существенно повышает быстродействие устройс ва, так как позволяет применить фильтр,11 с незначительным запаздыванием, условия рабОты которо» го не зависят от времени совпадения импульсов на входах логической схемы И-НЕ 9. При исчезновении любого из входных сигналов импульсы на выходе схемы совпадения отсутствуют и устройство Не работает. 40
Устройство такой конструкции может бить. применено для зашиты син-. хронных машин, работающих только с опережающим со.я ;V, т.е. там, где отсутствуют режимы недовозбуждения.
Синхронные генераторы часто эксплуатируются в режимах недовоэбуждения, и при малых активных мощностях устройство может ложно срабатывать, так как значение угла 4 в таких режимах превышает уставку срабатывания (.область 3, Фиг. 4).
Здесь же в координатах Rey и g V изображены полные области существования нормальных (область 1) и асинхронных (область 2) режимов, где
Реу и Зтч вещественная и мнимая часть проводимости синхронной машины.. Область 2 (*иг,4) существования асинхронных режимов определяется Ре (1Б) н Эгона()ь)частотными характеристиками генератора. При анализе диаграммы работы различных типов генераторов установлено. что при попадании в зону срабатывания по углу, т.е. приУ)Ч,„ нормальном режиме работы с недовозбуждением полный ток статора генератора меньше, чем ток при асинхронном режиме с минимальным скольжением 5=0, т.е. в точке
1/xg Поэтому для предотвращения ложного срабатывания устройства в режимах недовозбуждения в него вводится блок 13,блокировки срабатывания
° -- ) по току статора с уставкой Л„„)= †тре ст =, тий инвертор 14 и третий логический элемент И 15, Устройство реализовано на унифицированных логических микросхемах.
Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить чувствительность и селективность устройства, а благодаря применению униФицированных блоков — упростить его настройку и обслуживание, 1100682
UC8
1100682
Щ9р юе
H88
Фм
Ра уФ
102.4
Составитель К.Фотина
Редактор Н,Горват Техред Л. Коцюбняк . Корректор Ю.Макаренко
Заказ 4591/40 Тираж 614 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж«35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4