Способ выявления асинхронного режима синхронного генератора электростанции

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 2 1 3/24 ЕТЕНИЯ;ВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) 1. Вязовский А,К, и др. Выяв" .ление асинхронного режима при потеревозбуждения, - Труды ЧПИ, У 124,1973, с. 164- 166.2. Авторское свидетельство СССР(54)(57) СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРАЭЛЕКТРОСТАНЦИИ путем измерения фазо"вого сдвига между напряжением и то"ком статора генератора, активной мощности и скольжения генератора, фор"мирования уставкисрабатывания, сучетом модуля и фазы частотной характеристики генератора, сравнения измеренного фазового сдвига с уставкойи выработки управляющего сигнала в,.ЯО,1007155 вым сдвигом указанной,уставки, о тл и ч а ю щ и й с я тем, чтО, с целью повышения селективности способа при частичной потере ворбуждения, измеряют напряжение.возбуждения генератора и напряжение шин высокого напряжения станции и уставку срабатывания формируют в видеГ Оо Хг(5)соэФг(5)-1 ЦТф ПДТч Пт ВЙЛ2 Хаг Хвнг Хг(5)+ ХвЯ,3 фгде 5 - скольжение генератора, Хг(5), Ог(5) - модуль и фаза частотной характеристики генератора, соответствующИе й . скольжению, РГ - активная мощность генератора, Ор - напряжение шин ста" тора генератора, Оо - напряжение шин высокого напряжения станции, О - . С напряжение возбуждения генератора, ХВ - внешнее индуктивное сопротивле- е ние цепи от шин генератора до шин вы- ь сокого напряжения электростанции, 1, г - активное сопротивление обмотки ;ф возбуждения генератора, Хцг- взаимо" ,индуктивное сопротивление генератора.1 1007Изобретение относится к области , электротехники и предназначено для автоматического выявления асинхронного режима, синхронного генератора(СГ).Известен способ выявления асин хронного режима СГ путем сравнения контролируемого Фазового сдвига между током и напряжением статора генератора с уставкой срабатывания и выработки управляющего сигнала в слу чае превышения контролируемым фазовым сдвигом указанной уставки 1 .Недостатком этого способа является его низкая чувствительность и селективность, обусловленные неучетом 5 изменения параметров генератора в различных режимах работы.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ выявления асинхронного режима СГ путем сравнения контролируемого фазового сдвига между током и напряжением статора СГ с уставкой сраба. тывания, формируемой по измеренным величинам активной мощности, скольжения и напряжения шин статора СГ и известным частотным характеристикам СГ, и выработки управляющего сигнала в случае превышения контролируемым фазовым сдвигом указанной уставки. 39Согласно этому способу асинхронный режим фиксируется при выполнении условия(2 где О- напряжение возбуждения генератора, О- напряжение шин вцсокогонапряжения, х Г - синхронное индуктивное сопротивление генератора,хОг - вэаимоиндуктивное сопротивлец ние генератора, хэк - внешнее индуктивное. сопротивление цепи от шин генератора до шин высокого напряжениястанции, г - активное сопротивлениеобмотки возбуждения генератора. рмируеты устбатыватере(3) енератора. т быть эа- схемно-рееской цепи: напряжения го аналижимных па 80енний угол условия могу соотношения ров электри ны высокого ьзуя для эт ения для р бг где ог - внут. Однотипные писаны в виде жимных параме генератор - ш станции, испо тические выра 2Ц( - агсВдО,со 5 6(5)Ргхг 5где 5 - скоЛьжение генератора, х и 6 г(5) - модУль и Фаза частотной ха" рактеристики генератора, соответствУюЩие скольжению 5, ОГ - напРЯжение статора генератора, Рг - активная мощность генератора Я .К недостаткам способа следует отнести его низкую селективность при частичной потере возбуждения.Целью изобретения является повышение селективности способа выявления асинхронного режима СГ при частичной потере возбуждения. Цель 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 устав 155 2кой и выработки управляющего сигналав случае превышения контролируемымфазовым сдвигом укаэанной уставки,измеряют напряжение возбуждения СГ инапряжение шин высокого напряжениястанции. По измеренным напряжениявозбуждения, активной мощности, скольжению СГ, напряжению шин высокого напряжения станции и известным частотным характеристикам генератора формируют уставку срабатывания, величинакоторой определяется по выражению Таким образом, выявляя асинхронный режим СГ по факту превышения контролируемым Фазовым сдвигом ус" тавки срабатывания, которая Фо ся согласно соотношению (2), м раняем воэможность ложного сра ния выявителя при частичной по 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.А, (5) Схема (Фиг. 1) содержит блок 1 измерения скольжения генератора, блок 2измерения активной мощности генератора, блок 3 измерения напряженияшин высокого напряжения станции,блок 4 измерения напряжения возбуждения генератора, блок 5 измеренияфазового сдвига между током и напряжением статора генератора, блок 6формирования уставки срабатываниявыявительного органа, блок 7 сравнения измеренного фазового сдвига суставкой срабатывания.Схема работает следующим образом,С выходов блоков 1-4 измерения,соответственно, скольжения, активноймощности, напряжения шин высокогонапряжения, фазового сдвига подаютсясигналы, пропорциональные соответствующим величинам, на входы блока 6формирования уставки срабатывания.В блоке 6 формируется сигнал, про-. ф порциональный уставке срабатываниявыявителя, согласно соотношению (2),который с выхода блока 6 подается навход блока 7 сравнения. На другойвход блока 7 подается сигнал, профи порциональный фазовому сдвигу, с выхода блока 5. В блоке 7 эти два сиг"нала сравниваются и, при сигнале сблока 5 больше либо равном сигналус блока 6, с выхода блока 7 выдаетсясигнал на исполнительную схему защиты.На фиг. 2 приведен качественныйвид зависимости, который характерен о К Ядт згсс, . ,1, где К.1(5) и К 2(5)фициенты в функц деляемые электром рами и, прежде вс рактеристиками ге ных параметров си коэффициенты могу и скольжения, о гнитными параме го,. частотными ератора. Для ре хронных машин э быть аппроксим аь 3 10071 раметров СГ (напряжение и ток статора, ЭДС генератора), полученные из уравнений Горева-Парка при неучете переходных процессов в статорной цепи и при 5 = сопзй. 5Для выявителя, реализующего соотношение (1), такое условие выглядит следующим образом где Ес = 1 г г3 а соответствующее условие для соотношения (3) записывается в виде Ес х +хВн)хг(5) А (5) (5) Оо - х х.5 1 х э,Д 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 возбуждения (Е 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 агсйд ф от суммы двух нелинейных слагаемых и ее можно представить в виде 55 4рованы кусочно-линейной Функцией, причем для совпадения исходной нелинейной зависимости и аппроксимирующей Функции достаточно двух, максимум трех, отрезков.Функция агсСд 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 К(5) и примерная аппроксимация их тремя отрезками; на Фиг, 3 - возможная аппроксимация Функции агсйд тремя прямыми отрезками; на Фиг. 4- подробная структурная схема блока формирования уставки срабатывания устройства, реализующего предложенный способ (Фиг. 1).3 100 как для К, так и для К 2(5, и ,.покарана возможная аппроксимация дан-, .,ных зависимостей. С учетом аппроксимации для К и Кд(5) можно за" писать соотношения блока 16 умножения, а также сигнал,пропорциональный, соответственно,либо Кн, либо Ку, либо К на вход.блока 21 (сумматора). На вход бло ка 16 подается также сигнал с датчика скольжения, пропорциональный вели"чине скольжения генератора, В блоке16 эти два сигнала перемножаются,и сигнал, равный произведению сиг 1 в налов, подаваемых на входы блока 16,с выхода блока 16 подается на входблока 21 (сумматора). В блоке 21складываются два сигнала, подаваемыена его входы, и на выходе блока 21 1 ф имеем сигнал, пропорциональный К,(5).Т,е. блоки 8-12, 16, 21 реализуютсоотношения (7). Аналогичным образом реализуются и соотношения (8)с помощью блоков, соответственно 9, М 13-.15, 18, 22. На выходе блока 22имеем сигнал, пропорциональный К(5).С выхода блока .21 сигнал, пропорциональный К 1(5), подается на вход блока 17 умножения, на второй вход кофф торого подается сигнал с датчика напряжения, пропорциональный напряжению шин высокого напряжения станции. В блоке 17 эти два сигнала пегремножаются и с выхода блока 17 ЗФ сигнал, пропорциональный К.(5)Ооподается на вход блока 23 суммиро,вания. С выхода блока 22 сигнал, про порциональный К 2(5), подается на входблока 19 умножения, на второй входкоторого подается сигнал с датчиканапряжения, пропорциональный величине напряжения возбуждения генератора. В блоке 19 эти два сигналаперемножаются и с выхода блока 19 4 в сигнал, пропорциональный К 2(5)0,подается на второй вход блока 23,В блоке 23 сигналы, подаваемые навходы, складываются, и сигнал, пропорциональный сумме сигналов, пода, ваемых на входы блока 23, с выхода К(5)(7) К+К, при 5 й 5, К +Кц , при 5 с 5 5, К +Крпри 55,где К, "а 1 К .щ йдф, КМ "Ь 1К сдсР 21 К,1= -с р К йдсрЯ+К 225 при 5 52К(5) Кц 2+КЬ, при 5,25 5, (8)К 2+К 625, при 5 522,Ъгде К 2 а,; К 2,- СЯЧ; К,= -ЬУ;К 4 99 г 1 К 2 С 2 ф КБ 2 ИЭ 2Для записи аппроксимирующих выра-.жений используются те же обозначения,, что и на фиг. 2, но добавляя индексыдля К,1(5) и 2 длЯВсе коэффициенты, входящие в выражении (7) и (8) могут быть заранееопределены для каждого типа машини задаются в виде уставок при реали"эации способа с помощью устройства,Схема (Фиг, 4) содержит блоки 8и 9 сравнения, блоки 1 О, 11, 12, 13,14 и 15 - электронные ключи, блоки16, 17 18, 19 и 20 умножения, блоки 21-23 (сумматоры), блск 24 (делитель), блок 25 (формировательаппроксимированной Функции агсй 9),Схема реализует соотношение (6)с учетом (7) и (8) и работает следующим образом.С датчйка скольжения сигнал, пропорциональный величине скольжения ге"йератора, подается на вход блока 8равнения. На два другие входа блока 8 подаются сигналы, пропорциональные величинам уставок 1 и 5 .(фиг. 2), В блоке 1 эти сигналы сравниваются и в случае 552 выдается сигнал на вход блока 10, вслучае5 выдается сигнална вход блока 11, и в случае 52 на вход блока 12. На два другие вхо"да блоков 10- 12 подаются сигналыуставок,. пропорциональные величинам,на входы блока 10 - К и Ку, навходы блока 11 " Кз и К,и, на входы блока 12 - Кр "и К 6,1. Таким образом, в зависимости от величины.скольжения выдается сигнал на одиниз электронных ключей,блоков 10, 11,12 - и через этот ключ выдается сиг"нал, пропорциональный соответственно,либо К 2 либо К, либо Кд на вход 7155 4 блока 23 подается на вход блока 20умножения, 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, Вблоке 24 сигнал, пропорциональный напряжению шин высокого напряжениястанции, делится на сигнал, пропор" циональный 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 блоканость работы всей энергосистемы, так 20 сигнал, пропррциональный ве- .как асинхронный режим представляет .;.оопасность, как с точки зрения по- личине) - ) М Р),Оплат(О)ОД, поДает- еоеидение сапого генеРатоРа и еаеисимого от его режима работы электрося на вход блока 25 формирования ап-.1 ф оборудования, так и с точки зрения проксимированной функции агсй 9от опасности нарушения устойчивости по величины подаваемого на вход сигнала, предельно загруженным связям, ввиду С .выхода блока 25 выдается сигнал, больших колебаний мощности. Повыше- пропорциональный величине уставки ние надежности и устойчивости энерго- срабатывания, определяемой по соот з системы, повышает надежность. снабже" ношению (6). ния злектропотребителей.1007155НИИПИ Заказ 2150/75 ираж 615 Подписное иал ППП "Патент"жгород, ул. Проектна