Устройство для защиты генератора и электрической системы от асинхронного режима синхронного генератора

(5 во СССР6, 1970. ала, а е лока кон второй выход - к вхоля модуля тока статовыход преобразователястанции присоединен с д енератояжения н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Сибирский научно-исследовательский институт энергетики (53) .621.316.925:621.313.322(088.8)6) Авторское свидетельство СССР884025, кл. Н 02 Н 7/06, 1980.Авторское свидетельство СССР У 442546, кл . Н 02 Н 7/06, 1979.Курилов В.ф. Применение реле мощности и реле сопротивления в качестве датчиков асинхронного режима турбогенераторов при потере возбуждения. Электрические станции, 1975, У 5.Авторское свидетельст В 395788, кл. Н 02 Н 7/О(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА СИНХРОННОГОГЕНЕРАТОРА, содержащее преобразователь напряжения датчика положения ротора генератора, преобразователь напряжения статора генератора, присоединенныйк первому входу блока контроля угла,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения надежности выявления асинхронного режима и выборауправляющего воздействия в зависимости от его опасности для энергосистекл, в него введены преобразова"1 ель тока статора генератора,блок контроля модуля тока статорагенератора, преобразователь напряжения шин станции, блок контроля У 1)4 Н 02 Л 3/24 Н 02 Н 7/.напряжения.шин станции, блок контроля напряжения датчика положенияротора, блоки коммутации входногои исполнительного сигналов, каждыйиз которых содержит три логическихэлемента 2 И-НЕ, причем выходы первого и второго логических элементовсоединены с входами третьего логического элемента, блок выбора дополнительных управляющих воздействий,блок формирования сигнала отключенияавтомата гашения поля, блок формирования сигнала формирования сигналафорсировки источников реактивноймощности, блок формирования сигналаразгрузки турбины, блок формированиясигнала отключения генератора, схемасовпадения, расширитель импульсов,блок контроля угла состоит из логических элементов 2 И-НЕ и 3 И-НЕ,одновибратора, двух инверторов, причем первый выход преобразователятока статора генератора присоединенк первому входу Первого логического элемента блока коммутации входног к входу блока контроля напряженияшин станции, выход которого присоединен к первому входу блока выборадополнительных управляющих воздействий, первый выход преобразователянапряжения датчика положения роторасоединен с первым входом второгологического элемента 2 И-НЕ блокакоммутации входного сигнала, а второй выход - с входом блока контролянапряжения датчика положения ротора, 11 первый выход которого соединен с вторым входом второго логического элемента. 2 И-НЕ блока коммутации входного сигнала и с вторым входом второго логического элемента 2 И-НЕ блока коммутации исполнительного сигнала, а второй выход соединен с вторым входом первого логического элемента 2 И-НЕ блока коммутации входного сигнала и вторым вхо. дом первого лоФческого элемента 2 И-НЕ блока коммутации исполнительного сигнала, выход третьего логического элемента 2 И-НЕ блокакоммутации входного сигнала соединен с третьим входом логического элемента 3 И-НЕ и через инвертор с вторым входом логического элемента 2 И-НЕ блока контроля угла, а первым входом логического элемента 2 И-НЕ которого соединен выход преобразователя напряжения генератора, выход логического элемента 2 И-НЕ блока контроля угла подключен к первому входу логического элемента 3 И-НЕ и к входу одновибратора указанного блока, выход одновибра 71902тора через второй инвертор подключен к второму входу логического элемента 3 И-НЕ, выход логического элемента 3 И-НЕ блока контроля угла соединен с входом расширителя импуль сов, выход которого соединен с первым входом второго 2 И-НЕ логического элемента блока коммутации исполнительного сигнала и с первым входом схемы совпадения, с вторым входом которой соединен выход блока контроля модуля тока статора генератора, а выход ее соединен с первым входом первогологического элемента 2 И-НЕ блока коммутации исполнительного сигнала, выход которого соединен с входом блока формирования сигнала отключения АГП, с входом блока формирования сигнала раз- грузки турбины и с вторым входом блока выбора дополнительных управляющих воздействий, выход которого соединен с входом блока формирования сигнала форсировки источников реактивной мощности и с входом блока формирования сигнала отключения генератора.1 О 15 20 1Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты синхронного генератора и электри.ческой системы от асинхронного режима генератора. Целью изобретения является повышение надежности выявления асинхронного режима и выбора управляющих воздействий в зависимости от его опасности для энергосистемы.На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - векторная диаграмма контролируемых величин в асинхронном режиме; на фиг. 3 - диаграммы работы блоков коммутации входного и исполнительного сигнала, на фиг. 4 - диаграммы работы блока контроля угла,Устройство содержит преобразова, тель 1 напряжения генератора, преобразователь 2 напряжения датчика 2положения ротора, блок 3 контроля угла, преобразователь 4 тока статора генератора, блок 5 контроля модуля тока статора генератора, преобразователь 6 напряжения шин станции, блок 7 контроля напряженн, шин станции,схему 8 совпадения, расширитель 9 импульсов, блок 10 контроля напряжения датчика положения ротора, блок 11 коммутации входного сигнала, блок 12 коммутации исполнительного сигнала, блок 13 выбора управляющего воздействия, блок 1 формирования сигнала . отключения автомата гашения поля (АГП), блок 15 формирования сигнала форсировки источника реактивной мощности (ИРМ), блок 16 формирования сигнала разгрузки турбины, блок 17 форсирования сигнала отключения генератора.Выход блока преобразователя 1 напряжения связан с первым входом1171902 35 блока 3 контроля угла, вход блокапреобразователя 2 напряжения датчика,положения ротора связан с выходомдатчика положения ротора, а первыйвыход преобразователя тока генератора и первый выход преобразователя 2 напряжения датчика положенияротора связаны с вторым входом блока 3 контроля угла посредствомблока 11 коммутации входного сиг Онала. Второй выход преобразователя2 напряжения датчика положения ротора связан с блоком 10 контролянаггряжения датчика положения ротора. Второй выход преобразователя 154 тока генератора связан с блоком 5 контроля модуля тока. Выход блока 5 связан свторым входом схемы 8 совпадения . Преобразователь 6 напряжения шин станции через блок 7 контроля20 напряжения шин станции связан с первым входом блока 13 выбора дополнительных управляющих воздействий, второй вход блока 13 связан25 с выходом блока 12 коммутации испол кительного сигнала. Выход блока 3 контроля угла связан со входом расширителя 9 импульсов, выход которого связан с первым входом схемы 8 совпадения и вторым входом блока 12 коммутации исполнительного сигнала, выход схемы 8 совпадения связан с первым входом блока 12. Первый выход блока 10 связан с третьим входом блока 11 и.третьим входом блока 12, а второй выход - с четвертым входом блока 11 и четвертым входом блока 12. Выход блока 12 связан с вторым входом блока 13 выбора дополнительных управляющих воздей О ствий и входами блоков 14 формирования сигнала отключения АГП и 16 формирования сигнала разгрузки турбины, выходы блока 13 связаны с входами блоков 15 формирования сиг нала форсировки ИРМ и 17 формирования сигнала отключения генератора.Блок 3 контроля угла содержит логический элемент 2 И-НЕ 18, инвертор 19, одновибратор 20, инвертор 21, логический элемент 3 И-НЕ 22.Блок 11 коммутации входного сигнала содержит трн логических элемента 2 И-НЕ 23-25, а блок 12 коммутации входного сигнала - три логических элемента 2 И-НЕ 26-28.Устройство работает следующим образом. 4Напряжение статора генератора поступает на вход преобразователя 1 напряжения, с выхода которого в виде однополярных.импульсов поступает на первый вход элемента 2 И-НЕ 18 блока 3 контроля угла. Напряжение с выхода датчика положения ротора поступает на вход преобразователя 2 напряжения датчика положения ротора, где осуществляется его фазовый сдвиг и, в случае необходимости - понижение частоты., С выхода блока 2 напряжение в виде однополярных импульсов поступает на вход блока 10 контроля напряжения датчика положения ротора. С другого выхода блока 2 со схемы понижения частоты импульса поступают на второй вход блока 11 коммутации входного сигнала (первый вход элемента 2 И-НЕ 24). При наличии импульсов на входе блока 10 он выдает с первого выхода на третий вход блока 11 (второй вход элемента 2 И-НЕ 24) потенциал высокого логического уровня (фиг. 3 5 ), а со второго выхода на четвертый вход блока 11 (второй вход элемента 2 И-НЕ 23) потенциал низкого логического уровня (фиг. 3 ) . В этом случае с выхода элемента 23 на первый вход элемента 25 поступает потенциал высокого уровня (фиг. 7,3), а с выхода элемента 24 на второй вход элемента 25 - инвертированные импульсы с выхода датчика положения ротора (фиг. 6 В ), которые инвертируются на логическом элементе 25, т.е. с выхода блока 11 поступают импульсы датчика положения ротора (фиг. 6 К ) на второй вход блока 3 контроля угла (вход логического элемента 19). При асинхронном режиме генератора происходит прогрессирующее увеличение внутреннего угла между век-. тором ЭДС генератора и вектором на-. пряжения статора генератора. Блок 3 контроля угла фиксирует возникновение асинхронного режима при БьТ и выдает сигнал через расширитель 9 импульсов на второй вход блока .12 коммутации исполнительного сигнала (первый вход элемента 8). Структура и алгоритм работы блока 12 идентична блоку 11 коммутации входного сигнала.При исправном датчике положенияротора сигнал с блока 9 черезблок 12 поступает на вход блоковформирования сигнала отключенияАГП 14, формирования сигнала разгрузки турбины 16 и блока 13 выборадополнительных управляющих воздействий, а также сигнал "Асинхронныйрежим" на световое табло. Блок 14 1 Оосуществляет гашение поля генератора, чем существенно облегчает асинхронный режим за счет симметрирования ротора генератора. Блок 16 разгружает турбину до уровня, обеспечивающего безопасную работу в асинхронном режиме защищаемого генератора (например, до 0,4 Р). Это снижает потребление реактивной мощности за счет уменьшения частотной 20проводимости генератора, что способствует повышению уровня напряженияна шинах электростанции,Блок 13 выбора дополнительныхуправляющих воздействий оценивает 25опасность асинхронного режима длясистемы по уровню напряжения нашинах станции, Напряжение шин высокого напряжения станции поступаетна вход преобразователя 6 напряже- ЗОния шин станции, с выхода которогопоступает на блок 7 контроля напряжения шин станции. При значительномснижении напряжения выдается сигнал на вход блока 13 выбора дополнительных управляющих воздействий,с выхода которого выдается сигнална вход блоков формирования сигналафорсировки ИРМ 15 и формированиясигнала отключения генератора 17. Временные уставки блоков 15 и 17 выбраны так, что сначала осуществляется форсировка ИРМ и только в том случае, если это не способствует восстановлению безопасного уровня напряжения на шинах станции, осуществляется отключение генератора от сети. При незначительном снижении напряжения устройство осуществляет лишь гашение поля, разгрузку турбины и выдачу сигнала "Асинхронный режим" на световое табло.При неисправности датчика положения ротора с блока 10 контроля напряжения датчика положения рото ра выдается сигнал низкого уровня на третьи входы блоков 11 и 12 (вторые входы элементов 24 и 27), а сиг. налы высокого уровня - на четвертые входы блоков 11 и 12 (вторые входы элементов 23 и 26), т.е. устройство переходит на контроль фазового угла Ч . На первый вход элемента 2 И-НЕ 18, являющийся первым входом блока 3 контроля угла (фиг, 1 и 4), поступают импульсы с преобразователя 1 напряжения генератора, а на второй вход блока контроля угла через блок 11 поступают импульсы с преобразователя 4 тока генератора (фиг. 4 3 ), которые после инвертирования на инверторе 19 (фиг. 4) поступают на второй вход логического элемента 18, На выходе логического элемента 18 во время совпадения импульсов высокого уровня формируется импульс низкого уровня (фиг. 4 Я ), длительность которого 1зависит от фазового сдвига между током и напряжением. Сформированный импульс поступает на первый вход логического элемента 3 И-НЕ 22 и одновременно запускает одновибратор 20, вырабатывающий импульс низкого уровня, длительность которого регулируется резистором, являющегося задатчиком уставки по углу, Импульс одновибратора (фиг. 4), инвертированный на инверторе 21 (фиг. 4 е )поступает на второй вход логического элемента 22. На третий вход логического элемента 22 поступают импульсы преобразователя тока генератора 4. Импульс на выходе логического элемента 22 сформируется лишь в том случае, если длительность импульса одновибратора превышает длительность импульса на выходе логического элемента 18 и толькопри отстающем токе, что при подаче на входы блока 3 токов и напряжений в определенном. сочетании (например Ось и 1 ) свидетельствует о возникновении асинхронного режима. Таким образом, блок контроля угла 3 фиксирует наличие асинхронного режима по увеличению фазового углаопримерно до 60 в сторону опережения тока и через расширитель 9 импульсов выдает сигнал на первыйвход схемы 8 совпадения, на второй вход которой выдается сигнал с блока 5 контроля модуля тока, который разрешает дальнейшее прохождение сигнала в блок 12 коммутации испол7 11719 нительного сигнала только при выполнении условия 33,что позволяет отстроиться от ложных срабатываний в режимах недовозбуждения и при 33что исклю-, чает излишние неселективные сраба- . тывания при некоторых видах несимметричных замыканий и при глубоких синхронных качаниях.При выполнении этих условий 1 О сигнал проходит в блок 12 коммутацииисполнительного сигнала и дальнейшая работа защиты происходит так же при контроле внутреннего угла 3Чтобы избежать перестройки устав ки блока контроля угла при переходе от контроля внутреннего угла Я к контролю фазового углаблок контроля угла фиксирует возникновение асинхронного режима при уменьше О 02нии угла между вектором статора генератора (например Ц ) и втоСВрым контролируемым вектором (например 3 А ) при контроле угла у или .вектором напряжения датчика положения ротора, направление которого в нормальном режиме противоположно направлению вектора 1 А ц Р (фиг3)при контроле угла 3, меньше углаространственное положение вектора напряжения датчика положения ротора задается фазовращателем преобразователя напряжения датчика положения ротора.При таком способе постройки защиты она фиксирует асинхронный режим при3: 180-180 Фрлибо при ( = 90-1 - 90,1171902 Подписноомитета СССРоткрытий аз 4897/46 113035 шская на тная, 4 Патент", г. Ужгород, ул фил Составитель К.фотинаактор Н,Пушненкова Техред М.Лароцайираж 620 осударственногоелам изобретений Москва, Ж, Ра Корректор Л.Пилипенко