Устройство для защиты синхронного генератора от асинхронного хода

 

Назначение: защита синхронного генератора при переходе его в асинхронный режим . Сущность: заключается в выявлении величины и знака скольжения путем измерения скорости прохождения годографа сопротивления через заданные области сопротивления, соответствующие состоянию до и после потери устойчивости генератора , что позволяет повысить надежность и быстродействие защиты при переходе генератора в асинхронный режим. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 02 Н 7/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

\ ! (21) 4810495/07 (22) 05.03.90 (46) 30.11.92. Бюл. № 44 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (72) Э.К,Федоров (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1319145; кл. H 02 Н 7/06, 1987, Авторское свидетельство СССР

¹ 1350738, кл. Н 02 Н 7/06, 1987.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите синхронного генератора от асинхронного хода.

Цель изобретения — повышение надежности и быстродействия защиты генератора от асинхронного хода.

На фиг,1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2- характеристики измерительного органа сопротивления.

Устройство содержит следующие элементы: 1 — измерительный орган сопротивления (ОС) с двумя выходами (т.е..с двумя элементами сравнения) и комбинированной характеристикой срабатывания; 2, 3, 17— первый, второй и третий блоки запрета; 4— элемент ИЛИ; 5, 6 — первый и второй триггеры; 7, 10, 11 — первый, второй и третий элементы И; 8 — счетчик импульсов; 9, 13, 14, 19 — первый, второй, третий и четвертый блоки выявления первоочередности срабатывания (БВП); 12, 18.— первый и второй элементы выдержки времени; 15, 16 — первый и второй переключатели сигнала; О, !—

„„SU„„1778854 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ОТ АСИНХРОННОГО ХОДА (57) Назначение: защита синхронного генератора при переходе его в асинхронный режим. Сущность: заключается в выявлении величины и знака скольжения путем измерения скорости прохождения годографа сопротивления через заданные области сопротивления, соответствующие состоянию до и после потери устойчивости генератора, что позволяет повысить надежность и быстродействие защиты при переходе генератора в асинхронный режим. 2 ил. сигналы, пропорциональные напряжению и току генератора; !, I I, I I I — выходы элементов, рабочие сигналы на которых появляются при попадании годографа сопротивления в области, соответственно, I I, И! на фиг.2; С, — выходной сигнал счетчика импульсов, действующий на отключение генератора по количеству циклов скольжения; +Sg, -$я— выходные сигналы, действующие-на автоматическую нормализацию режима генератора (убавить, прибавить) при скольжении выше допустимого; + ЯкР— выходной сигнал, действующий на отключение генератора пр асинхронном ходе и скольжении выше крит ского.

Вх .ы первого 2 и второго 3 блоков запета и элемента ИЛИ 4 подключены к выходам ОС 1, входы установки триггеров 5 и 6 подключены к выходам первого второго блоков запрета 2 и 3, входы сброса триггеров 5 и 6 подключены к выходу элемента ИЛИ 4, входы первого элемента И 7 и первого блока

БВП 9 подключены к выходам первого и

1778854 второго триггеров 5 и 6, вход счетчика импульсов 8 подключен к выходу первого элемента И 7, входы второго элемента И 10 подключены к первому выходу первого БВП

9 и к второму выходу ОС1, входы третьего элемента И 11 подключены к второму выходу первого БВП 9 и к первому выходу 0С 1, первые входы второго 13 и третьего 14 БВП подключены соответственно к выходам второго 10 и третьего 11 элементов И, вторые входы второго 13 и третьего 14 БВП обьединены и через первый элемент выдержки времени 12 подключены к выходу элемента

ИЛИ 4, а выходы второго 13 и третьего 14

БВП предназначены для контроля величины и знака допустимого скольжения генератора, входы первого переключателя сигнала

15 подключены к первому входу третьего блока запрета 17 и входу второго элемента выдержки времени 18, входы второго переключателя сигнала 16 подключены к первому и второму выходам ОС 1, а выход его подключен к второму входу третьего блока запрета 17, входы четвертого БВП 19 подключены к выходам третьего блока запрета

17 и второго элемента выдержки времени

18, а выход его предназначен для контроля величины и знака критического скольжения генератора.

Характеристика срабатывания ОС 1 выбирается таким образом, что сопротивление нижней особой точки окружности на фиг.2 равно сопротивлению генератора Zr, а сопротивление верхней особой точки окружности сопротивлению системы Zc (включая сопротивление силового трансформатора).

ОС 1 содержит два элемента сравнения.

Сигнал на первом выходе ОС (т.е. на выходе первого элемента сравнения) появляется при попадании годографа сопротивления в область, ограниченную характеристикой 1 на фиг.2. а сигнал на втором выходе ОС (т.е. на выходе второго элемента сравнения)— при попадании в область, ограниченную характеристикой 2, Сигнал на выходе блока запрета 2 появляется при наличии сигнала на первом выходе ОС и отсутствии сигнала на втором выходе ОС, а сигнал на выходе блока запрета 3 — при наличии сигнала на втором выходе ОС и отсутствии сигнала на первом выходе 0С.

Таким образом, блоки 2 и 3 формируют

50 раздельные области срабатывания I u II на фиг.2, а блок 4 формирует объединенную 55 область срабатывания III, В нормальном режиме генератора угол между напряжением генератора и системы (в дальнейшем угол генератора) не превышает 90, соответствующий ему вектор сопротивления на зажимах генератора лежит в области IV на фиг.2, а сигналы Ст,+ Sg, — $, + S p на выходах, соответственно, блоков 8, 13, 14, 19 отсутствуют.

В случае возникновения синхронных ка- . чаний угол генератора может превышать

90, не превышая при этом угла 180О, соответствующего потере устойчивости генератора. При этом годограф сопротивления сравнительно медленно движется по кривой 3 на фиг.2, проходя через точки А, В,1 1

С, 0, а сигналы на выходе устройства отсутствуют. . В случае возникновения воэможности асинхронного хода годограф сопротивления сравнительно быстро движется по кривой 4 на фиг.2. В момент времени А, соответствующий углу генератора 90, появляются сигналы I и !И на выходах блоков 2 и

4. Причем сигнал ИI подготавливает триггеры 5 и 6 к установке в рабочее состояние и запускает элемент выдержки времени 12, а сигнал I устанавливает триггер 5 в рабочее состояние. Пи этом БВП 9 фиксирует положительный знак скольжения генератора, когда рабочий сигнал появляется на его первом выходе и поступает на первый вход элемента И 10. В момент времени В, соответствующий углу генератора 135О, ОС

1 срабатывает по выходу 2. с выхода которого сигнал поступает на второй вход элемента И 10. При этом сигнал с выхода блока 10 приходит раньше, чем сигнал с выхода элемента времени l2 и устанавливает БВП 13 в такое состояние, что на его выходе появляется рабочий сигнал, фиксирующий превышение генератором допустимого скольжения с положительным знаком +Sg.

Этот сигнал действует на уменьшение скорости генератора. Если уменьшение скорости генератора происходит успешно, то движение годографа сопротивления от момента В до момента О происходит сравнительно медленно (или вовсе прекращается), сигнал на выходе блока 19 не появляется, а генератор успешно втягивается в синхронизм.

В случае, если уменьшение скорости генератора не приносит успеха, то угол проворота быстро возрастает и, если скольжение больше критического, обеспечивается.сравнительно быстрое движение годографа сопротивления на отрезке BCD кривой 4. В момент времени В (если переключатели l5 и 16 установлены в положения а-Ь, когда контролируется величина положительного критического скольжения генератора, расположенного за спиной относительно места установки защиты) сигнал, поступающий с выхода блока 13 через

1778854 другой вход через блок 16 с первого выхода 5 блока 1 поступает запрещающий сигнал. В момент времени l3, соответствующий углу генератора 225 (т.е. после потери устойчивости генератора в момент времени С, соответствующий углу генератора 180 ) появляется сигнал 11 на выходе блока 3. Этот сигнал устанавливает триггер 6 в рабочее состояние. При этом через блок 7 на вход блока 8 поступает первый счетный импульс, свидетельствующий о первом провороте ротора генератора, а состояние БВП 9 не изменяется. Так как в момент времени D сигнал на первом выходе ОС 1 исчезает, то разрешается работа блока запрета 17. Если величина скольжения генератора больше критического, то сигнал с выхода блока 17 приходит раньше, чем сигнал с выхода элемента времени 18, и устанавливает БВП 19 в такое состояние, что на его выходе появляется рабочий сигнал, свидетельствующий о превышении генератором критического скольжения, когда синхронизация генератора маловероятна и обеспечивается его отключение. Если скольжение меньше критического, то возможна последующая 30 блок 15 на входы блоков 17 и 18, запускает элемент выдержки времени 18 и подготавливает работу блока 17. При этом работа блока 17 не обеспечивается, так как не его успешная ресинхронизация генератора в течение заданного количества циклов скольжения, Если же в течение заданного количества циклов скольжения ресинхронизации не происходит, то отключение генератора обеспечивается с помощью счетчика циклов скольжения 8 выходным сигналом Ст.

Таким образом, уставка по допустимому скольжению+3 или -Sg для уменьшения или увеличения скорости генератора задается выдержкой времени.элемента 12, а уставка по критическому скольжению для отключения генератора — выдержкой времени элемента

18.

Особенность работы устройства заключается в том, что оно выявляет асинхронный ход генератора в течение nepaoro цикла скольжения, что повышает его быстродействие.

Принятие дополнительных мер для автоматического регулирования скорости генератора (уменьшением или увеличением ее) еще до момента потери устойчивости может предупреждать возникновение асинхронного хода, а отключение генератора в течение первого цикла скольжения после потери его устойчивости при скольжении, большем критического, существенно повышает надежность защиты.

Устройство обеспечивает надежную и быстродействующую защиту генератора от асинхронного хода, что предотвращает возникновение и развитие в нем повреждений и тем самым позволяет сократить затраты на длительный простой генераторов в аварийном ремонте и на дополнительный аварийный резерв в энергосистемах, Кроме того, предотвращается развитие крупных аварий в энергосистемах.

Формула изобретения

Устройство для защиты синхронного генератора от асинхронного хода, содержащее измерительный орган сопротивления с двумя выходами и комбинированной характеристикой срабатывания, первый и второй блоки запрета и элемент ИЛИ, входы которых подключены к выходам измерительного органа сопротивления, два триггера, входы установки которых подключены к выходам первого и второго блоков запрета, а входы сброса — к выходу элемента ИЛИ, первый элемент И и первый блок выявления первоочередности срабатывания с двумя входами, первые входы которых подключены к выходу первого триггера, а вторые — к выходу второго триггера, счетчик импульсов, вход которого подключен к выходу первого элемента И, а выход предназначен для отключения генератора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия, дополнительно введены второй и третий элементы И, второй, третий и четвертый блоки выявления первоочередности срабатывания с двумя входами, первый и второй элементы выдержки времени, первый и второй переключатели сигналов, причем первый вход второго элемента И подключен к первому выходу первого блока выявления первоочередности срабатывания, а второй вход к второму выходу измерительного органа сопротивления, первый вход третьего элемента И подключен к второму выходу первого блока выявления первоочередности срабатывания, а второй вход к первому выходу измерительного органа сопротивления, первые входы второго и третьего блоков выявления первоочередности срабатывания подключены соответственно к выходам второго и третьего элементов И, вторые входы второго и третьего блоков выявления первоочередности срабатывания объединены и через первый элемент выдержки времени подключены к выходуэлемента ИЛИ, причем входы первого переключателя сигналов подключены соответственно к выходам второго и третьего блоков выявления первоочередности срабатывания, а выход первого переключателя сигналов подключен к первому входу третьего блока запрета и входу второго элемента выдержки времени, входы второго переключателя сигнала подключены соответственно к первому и второму выходам измерительного органа сопротивления, а выход второго переключателя сигналов подключен к второму входу третьего блока запрета, первый вход четвертого блока выявления первоочередности срабатывания подключен к выходу третьего блока запрета, a aTopoh вход к выходу второго элемента выдержки времени, а сигнал на его выходе

5 соответствует знаку критического скольжения генератора.

1778854

Фиг. Г

Составитель 3.Федоров

Техред М.Моргентал Корректор П.Гереши

Редактор A.6ep

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 4199 Тираж : Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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