Устройство для защиты синхронной машины от повреждения

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите, и может быть использовано для защиты асинхрованной синхронной машины с продольной и поперечной обмотками возбуждения от повреждения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем автоматического выявления повреждений обмоток статора и продольной и поперечной обмоток ротора асинхронизированной синхронной машины. В блоке 3 выделения ЭДС соединенном с датчиками тока и напряжения, вычисляется ЭДС обмотки статора, которая в блоке 5 преобразования координат, соединенном с блоком 3 и углоизмерительной машиной 4, разлагается на продольную E<SB POS="POST">D</SB> и поперечную E<SB POS="POST">G</SB> составляющие. В блоке 8, подключенном к датчикам токов обмоток ротора, моделируются продольная E<SB POS="POST">D</SB> и поперечная E<SB POS="POST">G</SB> ЭДС. С помощью сумматоров 9 и 10 определяются небалансы продольных и поперечных ЭДС, сформированных на выходах блоков 5 и 8. Сигнал на выходе блока сравнения 11 /12/ формируется при превышении соответствующим небалансом ЭДС на входе определенной уставкой. Определение поврежденной обмотки и формирование соответствующего управляющего воздействия осуществляется с помощью логических элементов И 13, 16, 17, НЕ 14 и исполнительного органа 15. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51)5 Н 02 Н 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHAM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4461675/24-07 (22) 15. 07. 88 (46) 15.05. 90. Вюл. № 18 (75) M.Ã. Абдарахманов и P.Ñ. Цгоев (53) 62! . 316. 925 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР №271622,,кл. Н 02 Н 7/06, 1970.

Авторское свидетельство СССР № 581545, кл. Н 02 Н 7/06, 1977.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАШИТЫ СИНХРОННОЙ

МАШИНЫ ОТ ПОВРЕЖДЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите, и мажет быть использовано для защиты асинхронизированной синхронной машины с продольной и поперечной обмотками возбуждения от повреждения.

Цель изобретения — расширение функ1564704 циональных возможностей путем автоматического выявления повреждений обмоток статора и продольной и поперечной обмоток ротора асинхронизированной синхронной машины. В блоке 3 выделе5 ния ЭДС,соединенном с датчиками тока и напряжения, вычисляется ЭДС обмотки статора, которая в блоке 5 преобразования координат, соединенном с блоком 3 и углоизмерительной машиной 4, разлагается на продольную Е1 и поперечную Е составляющие. В блоке 8, подключейном к датчикам токов обмоток ротора, моделируются продоль- 15

Изобретение относится к электро- 20 ,технике, в частности к релейной защи те, и может быть использовано для зашиты асинхронизированной синхронной машины с продольной и поперечной об,мотками возбуждения от повреждения.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем автома тического выявления повреждений обмоток статора и продольной и поперечной обмоток ротора асинхронизирован ной синхронной машины.

На чертеже представлена блок-схе ма предлагаемого устройства, Схема содержит датчик 1 напряжения статора и датчик 2 тока статора, под-! ключенные к блоку выделения ЭДС 3, углоизмерительная машина 4, выход ко1 торой соединен блоком 5 преобразования координат, датчики 6, 7 токов соответственно поперечной и продоль- 40 ной обмоток возбуждения, подключенные к блоку моделирования ЭДС 8, сумматоры 9, 10, соединенные с блоками

11, 12 сравнения, логический элемент И 13, логический элемент НЕ 14 исполнительный орган 15„. к которому подключены выходы логических элементов И 16 и 17.

Блок 3 выделения ЭДС соединен с выходами датчиков 1 и 2 соответственно напряжений и токов статора, а выходом — с первым входом блока 5 преобразования координат. Блок 5 преобразования координат другим входом соединен с углоизмерительной машиной 4, а выходом с сумматорами 9 и

10. Блок 8 моделирования ЭДС входами соединен с датчиками 6 и 7 токов

Продольной и поперечной обмоток ротоная Еd и поперечная Е ЭДС С помощью сумматоров 9 и 10 определяются небалансы продольных и поперечных ЭДС, сформированных на выходах блоков 5 и 8. Сигнал на выходе блока сравнения

11 (12) формируется при превышении соответствующим небалансом ЭДС на входе определенной уставкой. Определение поврежденной обмотки и формирование соответствующего управЛяющего воздействия осуществляется с помощью логических элементов И 13, 16, 17, НЕ 14 и исполнительного органа 15.

1 ил. ра, а выходами — с сумматорами 9 и

10. Сумматор 9 выходом соединен со входом блока 11 сравнения, выход которого соединен со входами логических элементов И 16 и 13. Сумматор 10 соединен со входом блока 12 сравнения, выход которого соединен со входами логических элементов И 13 и 17. Выход логического -элемента И 13 через логический элемент HE 14 соединен со входами логических элементов И 17 и 16.

Выходы исполнительного органа 15 соединены с выходами логических элементов И 13, 16 и 17.

Назначение блоков следующее: — измеренные с помощью датчика 1 напряжения статора и датчика 2 токи статора поступают в блок 3 выделения

ЭДС, который выделяет на выходе ЭДС. индуктированную токами ротора в статоре; — ЭДС, выделенных блоками 3, и сигнал в функции угла поворота ротора от углоизмерительной машины 4 поступают в блок 5 преобразования координат, который выделяет на выходе продольную и поперечную составляющие

ЭДС, приведенные к осям ротора; — измеренные датчиками 6 и 7 токов ротора токи продольной и поперечной обмоток возбуждения поступают в блок

8 моделирования ЭДС, который выделяет на выходе моделированные продольную и поперечную составляющие ЭДС; — сумматор 9 выделяет на выходе.сигнал рассогласования между попереч" ными составляющими .ЭДС от блока 5 преобразования координат и от блока 7 моделирования ЭДС, а сумматор 10—

04

Ец11а .(10 „Х»

Eb=Ub

ЕС=Цс-Зтс Х»

5 15647 сигнал рассогласования между продольными составляющими ЭДС от блоков 5и 8; — блоки 11 и 13 сравнивают сигналы рассогласования с установками, при превышении которых срабатывают и выдают на выходе сигналы высокого уровня; — при наличии сигналов высокого уровня от обоих блоков сравнения ло гический элемент 13 И подает сигнал высокого уровня на логический элемент 14 НЕ и воздействует на срабатывание исполнительного органа 15, коТОрь(й фиксирует пОВреждение В статО ре асинхронизированной синхронной машины и выдает на выходе соответствующие воздействия; — при отсутствии сигнала высокого уровня на выходе логического элемен- 20 та 13 И логический элемент 14 НЕ выдает на выходе сигнал высокого уровня, который поступает на входы логических элементов 16, 17 И; прН наличии сиГналоВ ВысОкОГО 25 уровня от логического элемента 14 НЕ и от блока 11 сравнения логический элемент 16 И выдает на выходе сигнал высокого уровня, который действует на срабатывание исполнительного органа 15, который фиксирует при этом повреждение в поперечной обмотке возбуждения и выдает на выходе соответствующие воздействия; — при наличии сигналов высокого уровня от логического элемента 14 НЕ и от блока 12 сравнения логический элемент 17 И выдает на выходе сигнал высокого уровня, действующий на срабатывание исполнительного органа 15, 40 который фиксирует повреждение в продольной обмотке возбуждения и выдает на выходе соответствующие воздействия.

Принцип работы устройства основан на одновременном определении ЭДС, индуктированных в статоре соответственно токами продольной и поперечной обмоток возбуждения и ЭДС, моделированных из токов поперечной и продольной обмоток возбуждения, сравнении меж50 ду собой соответственно продольных и поперечных составляющих этих ЭДС. ж напряжения

П от датчика 1 и фазные токи статора Х »Х »I от датчика 2 поступают

С

55 в блок 3 выделения ЭДС, который формирует из напряжений и токов фазные

ЭДС Еа»Е1,»Е где Х вЂ” синхронное сопротивление машин.

Сигналы фракции угла ротора от углоизмерительной машины 4 cos$» соз(-120 ), cos(g-120 С), и фазные

ЭДС от блока 3 выделения ЭДС поступают в блок 5 преобразования координат, который формирует на выходе продольную (Е1) и поперечную (Е ) составляющие ЭДС статора, 2 Г (\

Е = — Е cosg+Ebcos((-120 )+ а

+Ес cos Я-.120 ));

2 Г о

Š= — 1Šsin(+Ebsin((-120 )+

) 3 а

+Ezsin($+120 ) (2)

От датчиков 6 и 7 токи продольной (Ц ) и поперечной (if ) обмоток воз" с буждения поступают в блок 8 моделирования ЭДС, представляющий собой обыч" ный операционный усилитель, который ( формирует продольную (Е1) и поперечную (Е ) составляющие согласно выраФ жениями

Ea=ifJ, Xad»

E1=i1Ô X,,%» (3) где л 1 и x(((y сопротиВления Взаимоиндукции между обмотками ротора и статора;

1 1»ig — токи продольной и поперечной обмоток возбуждения соответственно.

Блок 5 преобразования координат и блок моделирования ЭДС настраивают так, чтобы в режимах без поврежде. ( нии E.--Е. Е ° =E от блока 5 преоб(, » 1 Д разований координат и от блока 8 моделирования ЭДС, соответствующие ЭДС поступают на разнополярные входы сум-. маторов 9 и 10, которые выделяют на

Выходе сигналы рассогласования ДЕ

H tiE). (Л Е(1=Е Е(»

Ь Е1--Е 1 Е 1 ° (4)

Блоки 11 и 12 сравнения сравнивают сигналы рассогласования с уставкой

Е(, и при превышении этими сигналами уставок срабать(вают.

1564704

В режимах без повреждений обмоток статора и ротора сигналы 6Е и ЬЕ! р9вны нулю и органы сравнения не сра— б4тывают, на выходах всех трех логических элементов И имеются сигналы низкого уровня и исполнительный орган не срабатывает.

При повреждении обмотки статора изменяются синхронное сопротивление генератора Х и сопротивление взаимои дукции с обеими обмотками. возбуждения Х !,Х . Равновесие ЭДС на выходах блока 5 йреобразователя координат и блока 8 моделирования ЭДС нарушаетest так как в уравнениях (1) ЭДС поврежденной обмотки (межвитковые замыкания или короткие замыкания в обмотках статора) не соответствуют ЭДС, наведенной током ротора в статоре.

В соответствии с (4) на выходах обои сумматоров 9 и 10 сигналы рассогласования не равны нулю и при прев6ппении ими уставок срабатывают оба барака 11, 12 сравнения, которые под ют на оба входа логического элемЕнта И сигналы высокого уровня, на выходе логического элемента 13 И появляется сигнал высокого уровня, этим определяется повреждение в статфрной обмотке. Логические элементы

16 и 17 на одном из входов имеют сигналы низкого уровня, а на выходе имеют сигналы низкого уровня, исполн1 тельный орган !5 при этом вырабат вает на выходе соответствующие даннаму повреждению воздействующие сигналы (отключение выключателей, ганенйе поля, останов машины, сигнализа— цня и т.д.).

При повреждениях в поперечной обмотке возбуждения изменяется сопротивление взаимоиндукции между поперечной обмоткой возбуждения и обмотками статора, а между продольной обмоткой возбуждения и обмотками статора не изменяется, поэтому нарушается

1 равновесие ЭДС Е4 и Е,1, а между Е, и Е не нарушается (см.4), а на выходе сумматора 9 появляется сигнал рассогласования аЕ g и при превышении нм уставки срабатывает блок 11 сравнения, который подает сигналы высокого уровня на входы логических элементов И 13 и 16. На втором входе логического элемента И 13 имеется сигнал низкого уровня, логический элемент НЕ 14 на входе имеет сигнал низкого уровня, который подается на вто5 !

О !

35 рой вход логического элемента И 16, на выходе которого появляется сигнал высокого уровня, а на выходе логического элемента И 1 7 имеется сигнал низкого уровня. Этим выявляется повреждение поперечной обмотки возбуждения (межвитковые замыкания, короткие замыкания поперечной обмотки возбуждения) и исполнительный орган 15 вырабатывает соответствующие воздействующие сигналы (гашение поля поперечной обмотки возбуждения, перевод машины в синхронный режим, изменение мощности первичного двигателя и т.д).

При повреждении продольной обмотки возбуждения устройство работает аналогично, только равновесие нарушается

I между Ес! и Е и исполнительный орган действует соответствующим образом (гашение поля продольной обмотки возбуждения и т.д.).

Уставка блоков 1! и 12 сравнения выбирается исходя из погрешностей элементов устройства и возможных отклонений параметров машины в эксплуатационных режимах.

Таким образом, данное устройство в отличие от прототипа дифференцированно выявляет повреждение обмоток статора и ротора асинхрбнизированной синхронной машины с двумя обмотками на роторе, что расширяет функциональные воэможности устройства и способствует повышению надежности работы защищаемой машины. формулаизобретения

Устройство для защиты синхронной машины от повреждения, содержащее датчики тока статора и ротора, блок сравнения, исполнительный орган, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности машины путем автоматического выявления повреждений обмоток статора и ротора асинхронизированной синхронной машины, в него дополнительно введены датчик напряжения статора, второй датчик тока ротора, углоизмерительная машина, блок выделения ЭДС статора, блок преобразования координат, блок моделирования ЭДС, два сумматора, второй блок сравнения, три логических элемента И и логический элемент НЕ, причем блок выделения ЭДС входами соединен с датчиками тока и напряжения статора, а выходом — с первым

1564704

Составитель В. Онучин

Редактор А. Долинич Техред M.Äèäûê Корректор С. Шекмар

Тираж 470

Заказ 1164

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина, 101 входом блока преобразования координат, второй вход которого подключен к выходу углоизмерительной машины, а выходы — соответственно к первым входам обоих сумматоров, вторые входы которых соединены с выходами блока моделирования ЭДС, входами подключенного к выходам первого и второго датчиков -тока ротора, выходы обоих сумматоров через соответствующие блоки сравнения — с первыми входами первого и второго логических элементов И, а также с первым и вторым входами третьего логического элемента И, вы5 ходы всех логических элементов И подключены к исполнительному органу, выход третьего логического элемента И через логический элемент НЕ связан с вторыми входами первого и второго логических элементов И, а исполнительный орган выполнен с тремя входа" ми и тремя выходами. !