Устройство для выявления асинхронного режима синхронного генератора при потере возбуждения

Устройство для выявления асинхронного режима синхронного генератора при потере возбуждения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА СИНХРОННО ГО ГЕНЕРАТОРА ПРИ ПОТЕРЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ, содержащее блок измерения тока возбуждения , блок определения величины скольжения, блок формирования уставки срабатывания и блок сравнения измеренного тока возбуждения с уставкой срабатывания-, отличающееся тем, что, с целью повьпиения надежности работы устройства и расширения области его использования , в него дополнительно введены блоки измерения тока статора и актив-, ной мощности синхронного генератора, причем выходы этих блоков соединены с двумя входами блока формирования уставки срабатывания, третий вход которого соединен с выходом блока определения величины скольжения, выход блока формирования уставки срабатывания соединен с входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока измерения тока возбуждения, выход блока сравнения является выходом устройства, блок формирования уставки срабатывания содержит два блока сравнения, шесть электронных ключей, три блока умножения и сумматор, причем входы блоков сравнения соединены с выходом блока определения величины скольжения , выход первого блока сравнения соединен с входами с первого по четвертый электронных ключей, выход второго блока сравнения соединен с входами с третьего по шестой электронных ключей, кроме того, «а входы электронных ключей подключены источники постоянных сигналов, пропорциональных величинам, определяемым электромагнитными параметрами генератора , выходы первого, третьего и пятого электронньсх ключей соединены с входами первого блока умножения, а выходы второго, четвертого и шестасл го электронных ключей соединены с входами второго блока умножения, еще один вход первого блока умножения соединен с выходом блока измерения тока статора генератора, а вход второго блока зт ножения соединен с выходом блока измерения активной мощности генератора, выход первого ел блока умножения соединен с входом 35 сумматора, а выход второго блока умножения соединен с входом третье:о го блока умножения, второй вход которого соединен с выходом блока измерения тока статора генератора, выход третьего блока умножения соединен с вторым входом сумматора, выход которого является выходом блока формирования уставки срабатывания . 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что, с цельк упрощения устройства и повьппения надежности его работы, блок опре

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (1)) 4(g)) Н 02 J 3/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ (21) 3619994/24-07 (22) 14.07. 83 (46) 15.05.85. Бюл. )(- 18 (72) Н.Н. Ефименко (71) Сибирский научно-исследовательский институт энергетики (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР . В 858166, кл. Н 02 J 3/24, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N- 796987., кл. Н 02 J 3/24, .1979. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ

АСИНХРОННОГО РЕЖИМА СИНХРОННОГО

ГЕНЕРАТОРА ПРИ ПОТЕРЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ, содержащее блок измерения тока возбуждения, блок определения величины скольжения, блок формирования уставки срабатывания и блок сравнения измеренного тока возбуждения с уставкой срабатывания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства и расширения области его использования, в него дополнительно введены блоки измерения тока статора и активной мощности синхронного генератора, причем выходы этих блоков соединены с двумя входами блока формирования уставки срабатывания, третий вход которого соединен с выходом блока определения величины скольжения, выход блока формирования уставки сраб(тывания соединен с входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока измерения тока возбуждения, выход блока сравнения является выходом устройства, блок формирования уставки срабатывания содержит два блока сравнения, шесть электронных ключей, три блока умножения и сумматор, причем входы блоков сравнения соединены с выходом блока определения величины скольжения, выход первого блока сравнения соединен с входами с первого по четвертый электронньм ключей, выход второго блока сравнения соединен с входами с третьего по шестой электронных ключей, кроме того, на входы электронных ключей подключены источники постоянных сигналов, пропорциональных величинам, определяемым электромагнитными параметрами. генератора, выходы первого, третьего и пятого электронных ключей соединены . с входами первого блока умножения, а выходы второго, четвертого и шесто-го электронных ключей соединены свходами второго блока умножения, еще один вход первого блока умножения соединен с выходом блока измерения тока статора генератора, а вход второго блока умножения соединен с выходом блока измерения активной мощности генератора, выход первого блока умножения соединен с входом сумматора, а выход второго блока умножения соединен с входом третье"

ro блока умножения, второй вход которого соединен с выходом блока измерения тока статора генератора, выход третьего блока умножения соединен с вторым входом сумматора, выход которого является выходом блока формирования уставки срабатывания.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельк упрощения устройства и повьппения надежности его работы, блок опре11 деления величины скольжения содержит квадратор, два блока умножения, сумматор и четыре электронных ключа, причем вход квадратора соединен с выходом блока измерения тока статора генератора, а выход квадратора соединен с входом первого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом блока изt мерения активной мощности .генератора, Выход первого блока умножения соединен с входом сумматора, два других входа которого соединены с выходами первого и третьего электронных ключей, выходы второго и четвертого электронных ключей

56191 соединены с входами второго блока умножения, входы всех электронных ключей блока определения величины скольжения подключены к выходу первого блока сравнения блока формирования уставки срабатывания, на вторые входы электронных ключей подключены источники постоянных сигналов, пропорциональных величинам, определяемым мнимой составляющей частотной характеристики генератора, выход второго блока умножения соединен с входами первого и второго блоков сравнения блока формирования уставкн срабатывания. где Š—

Х

ЗДС генератора, ток статора генератора, синхронное индуктивное сопротивление генератора.

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

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства для выявления. асинхронного режима- синхронного генератора при потере возбуждения и расширение области его использования past синх— ронных генераторов, работающих на сборные шины генераторного напряжения электростанции.

Используя известные аналитические выражения для режимных параметров, полученных из уравнений Горе8а-Парка при законе движения S =

= сопз, получено условие срабатывания выявителя асинхронного режима синхронного генератора при потере возбуждения по внутреннему углу генератора, записываемое в общеизвестном виде как условие д"„> 1$0 в (1) где (» — внутренний угол генератора в виде соотношения режимных и электромагнитных параметров генератора

Е

° j (2)

Таким образом, признаком асинхронноro режима, соответствующим неравенству (1), является снижение входного сопротивления генератора

5 E>/I.„ äî и ниже его синхронного индуктивного сопротивления (неравенство 2).

Аналогичное условие срабатывания для выявителя асинхронного режима по току возбуждения, записываемого в общеизвестном виде как

О, . (3) где i — ток возбуждения генератора, выглядит следующим образом

15 Хг Мцt (I X„(5) — Х(, (Q) х РХ (ь- x,) - х, I x«(>S) где Х -" взаимоиндуктивное сопро20 тивление генератора, Х (j S) — частотная характеристика генератора, Х вЂ” индуктивное сопротивле6 ние рассеяния статора

25 генератора, X@(jS) — частотная характеристика, соответствующая операторному сопротивлению рассеяния обмотки

30 возбуждения генератора, S — скольжение генератора.

Условие (1) и соответствующее

:ему условие (2) являются абсолютно правильными, так как собственно усу ловие (1) и вытекает из самого опз 11561 ределения асинхронного режима синхронного генератора.

Различие условий (2) и (4) определяет возможность ложного срабатывания и нечувствительности у выявителей по току возбуждения, реализующих условие (3).

Корректируя уставку срабатывания выявителя по току возбуждения (ig =- О) таким образом, чтобы 10 условие срабатывания выявителя по току возбуждения было идентичным условию срабатывания по внутреннему углу генератора, получим уставку срабатывания по току возбужце- {5 ния в виде ч{-т I,ã H (s) >

- SYCT4

Г

Kal. (10) Р„ аз

Р— — — при Б Б

20

25 rpe Рг — aKTHBHBH МОщнОсть reHepa тора.

В свою очередь, для того, чтобы упростить техническую реализацию предложенного способа целесообразно

30 предварительно рассчитать зависимость H(S) (см. выражение 6), являющуюся составляющей уставки срабатывания (5), которая также, как и saвисимость Л х„()$), может быть аппроксимирована в зоне реальных значений скольжения двумя прямыми отрез,ками. В этом случае можно записать .Кав + К SÔ при SL Бул,2

40 Н(з) = (11)

Ка КУБ при Б ) Бч т .

Тогда, с учетом выражений (10) и (11). уставка срабатывания (5) запи45 сывается в виде

Pr

+ Kz (12) г г

@а где K{=K К,=К; при $ $ уст{, K, Ê1, K Ê,"; при Бэст ь S

50 ю

К1 К1 У К2-К2 У, при $ ) S уста

1 (13) В свою очередь, коэффициенты К, Г g yg щ

Ф.

К, К,, К, К,, К1 определяются по аппроксимирующим коэффициентам

Ка > Каа1 Каз1 Ка4 > Kg@> Кобь Кот

К и могут быть рассчитаны заранее . для каждого типа синхронных генераторов по соотношениям где (6)

tx (а( г ( у .{„1,{. (,,Б)- Д „(IX,(jg)-Х 1

Таким образом. для реализации предлагаемого способа, как это сле— дует из выражения (5), нет необходимости измерять напряжения шин высокого напряжения и знать значение внешнего индуктивного сопро тивления.

Для определения величины скольжения, которое требуется при формировании уставки в предлагаемом способе, используется зависимость

P0{. = f(S), которая в асинхронном режиме синхронного генератора при потере возбуждения может быть записана в виде

Pс1 Тг JìX (j S)э, где Рс, — активная асинхронная мощность генератора, откуда можно получить мнимую состав ляющую частотной характеристики в виде

Л„Х„(.Б) = — фР (8)

Из соотношения (8) уже можно получить величину скольжения. Для этого необходимо построить предварительно зависимость 3 Х„(jS) и аппроксимировать ее, учитывая при этом область реального существования асинхронного режима для синхронного генератора (в пределах

S = 0,3-1,5X). Достаточно точно аппроксимировать Э X„(jS) в вышеуказанных пределах измерения скольжения можно с помощью двух отрезков прямых, как это показано на

91 4 фиг. 1 . Для Дахр (j $) мОжнО записать

К1И + 02 $ ° при $ K Б уст м хг(3 $) = (9)

К(ц +Кр4 S > при S ) S уст где К = tgg,, К„+= е8

Все аппроксимирующие коэффициенты определяются заранее для каждого типа синхронных генераторов. Тогда из соотношения (9) с учетом соотношения (8) следует

1156191

K l „. 1(g Кьл 1(мь и аS ) К )

+I 2. 01 2.

1(л ("ьа з, y" ь (14)

<45 К 1 х 3

Фф О4. (ь

ыф. ФФ

Таким образом, устройство, реализующее вышеописанные соотношения, позволяет обеспечить селективное выявление асинхронного режима синхронного генератора при потере возбуждения, используя при этом режимные и электромагнитные параметры защищаемого генератора. Кроме .того, устройство применимо для любой схемы электрических соединений станции.

На фиг. 1 приведен пример аппроксимации зависимости двумя прямыми отрезками; на фиг. 2 — структурная схема предлагаемого устройства.

Структурная схема устройства содержит следующие укрупненные блоки: блок 1 измерения тока возбуждения, блок 2 измерения тока статора; блок

3 измерения активной мощности.

Блоки 4-11 входят s блок определения величины скольжения, блоки 12-23 входят в блок формирования уставки срабатывания. Кроме того, устройстЭо во содержит также блок 24 сравнения.

Блоки 25 определения величины скольжения и 26 формирования уставки срабатывания, в свою очередь, содержат квадратор 4, блоки 5, 7, 33

20, 21, 22 умножения, сумматоры

6 и 23, электронные ключи 8-11 и

14-19, блоки 12 и,13 сравнения.

Все основные блоки могут быть реализованы,на основе микросхем.

Устройство работает следующим образом.

С датчика 2 тока статора генератора подается, сигнал на вход квадратора 4, с выхода которого сигнал, пропорциональный I, кодается на вход блока 5 на второй вход коТорого подается сигнал с блока 3 измерения активной мощности генератора.. С выхода блока 5 сигнал, пропорциональный величине

Фд

Рр /Ii подается на вход блока 6, на два других входа которого пода,ются сигналы, пропорциональные

К,11 с электронного ключа 8 и Каз

- с электронного ключа 10. Ключ 8 открыт в исходном состоянии, а ключ 10 закрыт. С выхода блока 6 сигнал, .пропорциональный величине

Р, /I — Ко (если открыт ключ 8) или Р; /.Эр Едз (при открытом ключе 10), подается на вход блока 7 .

На два других входа блока 7 подаются сигналы с электронного ключа 9, пропорциональный Кдд, и с электронного ключа 11 — Ко . Ключ

9 в исходном состоянии открыт, а ключ 11. — закрыт. С выхода блока 7 сигнал, пропорциональный величине скольжения генератора, подается на входы блоков 12 и 13, на вторые входы которых подаются сигналы, пропорциональные S„ „ (блок 12) и, 3 „ (блок 13). В зависимости от соотношений величины скольжения

S генератора и уставок $„Т и S> с блоков 12 и 13 выдаются сигналы на закрытие (открытых в исходном состоянии) или открытие (закрытых в исходном состоянии) электронных ключей 8-11, выбирая пару коэффициентов К„„, К„ или К,„ ., К„„,, а также электронных ключей 14-!9, выбирая пару коэффициентов К, и К, согласно соотношениям (14). Электрон. ные ключи 14 и 15 в исходном состоянии открыты, а 16-19 — закрыты.

С электронных ключей 14. 16 и 18 сигнал, пропорциональный К, подается на вход блока 20, а с ключей

15, 17 и 19 сигнал, пропорциональный К, подается на вход блока 21..

На второй вход блока 20 подается сигнал с блока 2 измерения тока статора, а на второй вход блока 21 сигнал с блока 3 измерения активной мощности. С блока 21 сигнал, пропорциональный К Рр, подается на вход блока 22, на второй вход которого подается сигнал с блока 2 измерения тока статора. С выхода блока 22 сигнал, пропорциональный

К Р 3,,подается на вход блока г

23, на второй вход которого подается сигнал, пропорциональный K„I с выхода блока 20. В блоке 23 hopмируется уставка срабатывания, согласно соотношению (12), которая подается на вход блока 24, на второй вход которого подается сигнал с блока 1 измерения тока возбуждения генератора. В блоке 24 эти сигналы сравниваются и, в случае снижения сигнала с блока 1 измерения

-тока возбуждения, до или ниже сигнала с блока 23, выдается сигнал на

1156191 исполнительную схему защиты синхронного генератора от асинхроннОго режима при потере возбуждения.

Использование устройства выявления асинхронного режима синхронного генератора позволяет повысить надежность выявления асинхронного . режима синхронного генератора, что повышает надежность работы всей энергосистемы в целом, так как асинхронный режим синхронного генератора представляет опасность как с точки зрения повреждения самого генератора и зависимого от его режима работы электрооборудования, так и и с точки зрения опасности нарушения устойчивости по предельно загруженным связям ввиду больших колебаний мощности. Повышение надежности и устойчивости энергосистемы

10 повышает надежность снабжения электропотребителей.

1156191

Составитель К. Фотина

Редактор М. Бандура Техред А.Кикемезей Корректор О. Тигор

Заказ 3190/52 Тираж бйб Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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