Устройство для защиты синхронной машины

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфтфз СфветсиикСоциалистическиеРеспублик щ 930479(22) Заяалено 19. 06. 80 (21) 2942452/24-07с присоединением заявки М(23) Приоритет -1,53)М. Кл. Н 02 Н 7/08 ЪеуАаретеанный квинтет СССР ае делам неебретеннй н етнрытнйОпубликовано 23.05.82.Бюллетень М 19 Дата опубликования описания 23.05.82 В. С. Козлов, А, В. Олейник, Г. А,и Е. Н, Чуйко(72) Авторы изобретения Харьковский ордена Ленина политехним. В. И. Ленина 1) Заявитель(54) УСТРОЙСТВ Изобретение относится к релейной защите и противоаварийной автомати" ке, а именно к диФференциальной защите синхронной машины,Известно устройство для защиты цепей возбуждения синхронных генераторов при замыкании на землю во второй точке цепи возбужденияОднако это устройство обладает мертвой зоной: так, например, при первом замыкании у колец ротора оно не будет действовать вне зависимости от местоположения второго замыка ния и поэтому его включение в этом случае бессмысленно, устройство невозможно использовать при возникновении первого замыкания, например в цепи возбуждения возбудителя, так как оно могло бы ложно срабатывать при изменении сопротивления регулировочного реостата, устройство труд но например, на гидрогенераторах) отстроить от переменного тока в цеп реле. ЗАЦфИТЫ СИНХРОННОЙ КАНИНЫ Известно также устройство для за"щиты бесщеточной синхронной машиныГ 21,содержащее датчики тока и напряженияна ыинах генератора, к которым подключены блоки формирования сигналов, ф пропорциональных соответственно токуи напряжению, датчик тока цепи воз"буждения с блоком формирования сигналов, блок сравнения, выход которого через блок задержки соединен сисполнительным органом, и блок кор-.рекции, включенный между выходамивсех блоков формирования сигналов ивходом блока сравнения 12).Однако ввиду неучета токов в,демпферных контурах возникают ложныесрабатывания в переходных режимах.В связи с этим низкое быстродействие из-.за необходимости введения выдержки времени на срабатывание. Приасинхронных режимах демпферные токив поперечной оси также приводят кложным срабатываниям; Кроме того,930479 4нцх выпрямителя 5 и Ь, управляющиевходы которых подключены к выходудатчика 7 положения ротора, сигнальный вход фазочувствительного выпрямителя 5 подключен к выходу датчика2 тока, а сигнальный вход фазочувствительного выпрямителя 6 подключен квыходу блока 1, блок 8 идентификации токов в контурах ротора в про 1 В дольной оси, имеющее своими выходамииоделируемые токи этих контуров, первйй Вход которого подключен к выходу датчика 9 тока возбуждения, второй вход к выходу датчика 10 напряжения возбуждения, а третий вход кВыходу фазочувствительного выпрямителя 5, и сумматор 11, входы которогосоединены с выходами блока 8 идентификации, а выход подключен на первыйвход исполнительного органа 12, второй вход которого соединен с выходомфазочувствительного выпрямителя 6.Устройство работает следующим образом,ИнФормация датчиков 2 и 2 поступает на вход блокамоделированиякоторнй формирует сигнал, пропорциональный геометрической сумме мгновенных значений токов роторных конту 15 ов продольной и поперечной оси ро тора.Согласно дифференциальному уравнению для фазы Аа 11,= Щ СР 58 1 Й )-щ 5 Ь 89 айо" З 5 фАфю)сН0где 1., - коэффициент самоиндукцииобмотки Фазы;46 щ - коэффициент взаимной иню дукции между контурон оба мотки ротора и обмоткойфазы;О 1 д- напряжение и ток Фазы;45 В - активное сопротивлениеИЯ 4 обмотки Фазы;ток контура возбужде-.ения;1;д,1 - продольный и поперечный50 токи демпферных контуровротора;6 - угол поворота ротора. защита обладает способностью различать вид повреждения,Цель изобретения. " повышение точности работы в переходных режимах,повышение быстродействия и определения вида повреждения.Поставленная цель достигаетсятем, что устройство, содержащее датчик тока возбуждения, датчики токаи напряжения на шинах машины и исполнительный орган, дополнительноснабжено датчиком напряжения возбуждения, датчиком положения роторасумматором, двумя фазочувствительными выпрямителями, блоком идентификации токов в контурах ротора по продольной оси и блок моделирования геометрической суммы мгновенных значе-.ний токов роторных контуров, одинвход которого подключен к:выходудатчика напряжения на винах марины,а другой вход к выходу датчика токана шинах машины, два управляемых фазочувствительных выпрямителя, управляющие входы которых подключены квыходу датчика положения ротора:,сигнальный вход первого 4 язочувствительного выпрямителя подключен квыходу датчика тока на ейная меаиныа сигнальный вход второго фощцувствительного выпрямителя подключен Мвыходу блока моделирования геометрической суммы мгновенных значенийтоков роторнцх контуров, первцй вхоблока идентификации токов в коМураротора в продольной оси, имеющее свими выходами моделируемые токи этихконтуров, первый вход которого под"ключен к выходу датчика тока возбуждения, второй вход - к выходу датчика напряжения возбуждения, третийвход - к выходу первого фазочувствительного выпрямителя, а выходю блокидентификации подключены на входысумматора, выход которого подключенна первый вход исполнительного органа, вцполненного по схеме сравненвторой вход которого подключен к выходу второго фазочувствительного выпрямителя.На чертеже приведена функциональная схема устройства.Устройство для защиты синхронноймашины 1 содержит датчик 2 тока идатчик 2 напряжения на шинах машины,выходы которых подключены на входблока 1 моделирования геометрическойсуммы мгновенных значений токов роторных контуров, два фоточувствительСигнал, пропорциональный геомет рической сумме мгновенных значенийтоков роторных контуров, можно получить моделируя данное диФФеренциальное уравнение:9301)79 1 Е 15 А оЕ)д 50 55 51 ) СО 6 ф 1ВВ 6=Ф М тА А) "с 1 А 1 О Данный сигнал поступает на сигнальный вход фазочувствительного выпрямителя б на управляющий вход которого поступает сигнал от датчика 7полонения ротора. На выходе фазочувствительного выпрямителя 6 получаем сигнал, пропорциональныйсумме токов контуров ротора по продольнОЙ Оси 1 ф 1 11 дкОторый поступает на второй вход исполнительногооргана 12. Информация датчиков 9и 1 О поступает на первый и второйвходы блока 8 идентификации, представляющего собой идентификационную модель роторных контуров в про"дольной оси, Оценивающего вектор то.ка роторных контуров по замкнутомуциклу,Система дифференциальных уравне-фний наблюдающего устройства идентификации имеет следуЮщий вид; аФ= 4 А .7 . .А Я )а 18) 1 А+ л+1 01).р 4 р) токи контура возбуждения и продольного демпферного контура ротора; токи обмоток фазы А и фазы В;напряжение возбуждения; коэффициент самоиндукции контура возбуждения и продольного демпферного контура ротора; активные сопротивления контура возбуждения и продольного демпферного контура ротора;коэффициент взаимной индукции между контуром обмотки ротора и обмоткой фазы; 26 И 36 3 45л61,д- моделируемые токи контура возбуждения и продольного демпферногоконтура ротора;9 - угол поворота ротора,К 1, К - коэффициент обратнойсвязи,Можно сказать что токи роторныхконтуров по прОдольной Оси 1 у и 11,1 дявляются наблюдаемыми по току возбуждения 1. На сигнальный вход Фазочувствительного выпрямителя 5 поступает информация датчика 2, а на егоуправляющий вход поступает сигнал отдатчика 7 положения ротора, На входефазочувствительного выпрямителя 5 фор-мируется сигнал. пропорциональныйреакции статора,ВПАВ 91 п ВФЬО У)51 о 61Для упрощения. измерение можно производить в моменты времени, когда 9 =2%К. Тогда получаем 1,5 в 1 д.Сигнал. пропорциональный реакции статора 1,5 в 1 Апоступает на третий вход блока 8, на выходе которого . получаем сигналы, пропорциональныел току контура возбуждения 1 и току деийферного контура 1которые поступают на сумматор 1. На выходе сумматора получаем сигнал, пропорциональный сумме токОв кОнтура ротора по продольной оси 1+ 1 который поступает на первый вход исполнитель. ного органа 12. При возникновении повреждения во вращающейся части системы возбуждения в исполнительном органе 12, выполненном по схеме сравнения, возникает сигнал рассогласования, Знак сигнала рассогласо" вания зависит от вида повреждения: при Обрыве обмотки возбуждения сигнал рассогласования будет одного знака, при витковых замыканиях в обмотке- другого знака и при этом амплитуда сигнала рассогласования определяется количеством короткозамкнутых витков. Преимуществом предлагаемого устройства является то, что оно обладает высокой чувствительностью и быстродействием, отстроено от ложных срабатываний при внешних поврежде" ниях, работосгОсобно при асинхронном ходе машины, по величине и знаку выходного сигнала можно :удить о виде повреждения в обмотках синхронной машины.Устройство для защиты. синхронной машины, содержащее датчик тока возбуждения, датчики тока и напряжения на шинах машины и исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы в переходных режимах, по" вышения быстродействия и определе- о ния вида повреждения, оно дополнительно содержит датчик напряжения возбуждения, датчик положения ротора, сумматор, два фазочуествительных выпрямителя, блок идентификации то ков в контурах ротора по продольной оси и блок моделирования геометрической суммы мгновенных значений токов роторных контуров, один вход которого подключен к выходу датчика щ напряжения на шинах машины, а другой вход к выходу датчика тока на шинах машины, два управляемых фазочувствительных выпрямителя, управляющие входы которых подключены к вы,ходу датчика положения ротора, сигнальный вход первого Фазочувствитель. ного выпрямителя подключен к выходу дачика тока на шинах машины, асигнальный вход второго Фаэочувствительного выпрямителя подключен квыходу блока моделирования геометрической суммы мгновенных значенийтоков роторных контуров, первый входблока идентификации токов в контурахротора в продольной оси подключен квыходу датчика тока возбуждения, второй вход - к выходу датчика напряжения возбуждения, третий вход - квыходу первого фазочувствительноговыпрямителя, а выходы блока идентификации подключены на входы сумматора, выход которого подключен напервый вход исполнительного органа,выполненного по схеме сравнения, второй вход которого подключен к выходу второго Фазочувствительного выпрямителя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Федосеев А. М. Релейная защита электрических систем. М., "Энергия" 1976, с. 409.2. Авторское свидетельство СССРЛ" 495740, кл. Н 02 Н 7/08, 1974,илиал ППП Патент ВН Заказ 3486/7 одписнамУжгород, Уктная,