способ защиты синхронной машины от асинхронного режима

Формула изобретения

Способ защиты синхронной машины от асинхронного режима, основанный на измерении угла между векторами напряжения и внутренней ЭДС машины и контроле за направлением активной мощности, согласно которому фиксируют асинхронный режим возбужденной машины при достижении контролируемым углом заданной величины и изменении направления активной мощности, а при отсутствии изменения направления активной мощности при дальнейшем увеличении угла фиксируют асинхронный режим при потере возбуждения, отличающийся тем, что интервал значений угла между векторами напряжения и внутренней ЭДС, в котором происходит изменение направления активной мощности в асинхронном режиме возбужденной машины, разделен на два заданных интервала, причем при отсутствии изменения направления активной мощности в первом интервале выдается сигнал на разгрузку, при изменении направления активной мощности в первом иннтервале выдается сигнал на отключение машины от сети и ее последующую ресинхронизацию, при изменении направления активной мощности во втором интервале выдается сигнал на отключение машины от сети.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам защиты синхронной машины от асинхронного режима.

Известен способ защиты синхронной машины от асинхронного режима, основанный на измерении ее полного сопротивления [1]

Этот способ не фиксирует нарушение устойчивости и т.к. возникновение асинхронного режима определяется по косвенным параметрам, для отстройки защиты от режима синхронных качаний требуется применение различных блокировок, однако это не всегда обеспечивает выявление асинхронного режима на первом провороте.

Известен способ защиты синхронной машины от асинхронного режима, согласно которому измеряют напряжение статора и ее внутреннюю ЭДС, измеряют угол между векторами напряжения и внутренней ЭДС, измеряют среднее скольжение ротора при изменении контролируемого угла до 3/2, сравнивают величину скольжения с заданной установкой и при превышении величиной скольжения установки и углом между напряжением и внутренней ЭДС значения 3/2 формируется сигнал на отключение синхронной машины от энергосистемы [2]

В этом способе уставку, с которой сравнивают среднее скольжение ротора синхронной машины, задают постоянной и близкой к критическому скольжению, чтобы зафиксировать факт возникновения асинхронных режимов, сопровождающихся значительным увеличением скольжения ротора по сравнению с величинами этого скольжения, характеризующими синхронные качания и другие переходные процессы синхронной машины в энергосистеме.

Защиты, выполненные по этому способу, отключают на первом провороте и недопустимые асинхронные режимы возбужденной машины и режимы возникают в результате потери возбуждения, в которых допустимы разгрузка агрегата и переключение обмотки возбуждения на резервный возбудитель.

Кроме того, этот способ не обеспечивает информацию о причине возникновения асинхронного режима.

Известен способ, основанный на измерении угла между напряжением сети и внутренней ЭДС синхронной машины, а также на определении направления активной мощности (прототип)[3]

Однако по этому способу нельзя однозначно определить при потреблении активной мощности, какой существует асинхронный режим с потерей или без потери возбуждения, т. е. нельзя определить причину возникновения асинхронного режима и выбрать соответствующие воздействия по его прекращению.

Цель изобретения определение необходимых воздействий по прекращению асинхронного режима в соответствии с причиной его возникновения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу защиты синхронной машины от асинхронного режима, основанному на измерении угла между векторами напряжения и внутренней ЭДС машины и контроле за направлением активной мощности, направление активной мощности определяют в заданных интервалах значений угла между векторами напряжения и внутренней ЭДС, причем при отсутствии изменения направления активной мощности в первом интервале выдается сигнал на разгрузку, при изменении направления активной мощности в первом интервале выдается сигнал на отключение машины и ее последующую ресинхронизацию, при изменении направления активной мощности во втором интервале выдается сигнал на отключение машины от сети.

По сравнению с наиболее близким способом, предлагаемый способ имеет следующие отличительные признаки:

направление активной мощности контролируется в заданных (не менее двух) интервалах значений угла между векторами напряжения и внутренней ЭДС машины, следовательно предлагаемый способ соответствует требованию "новизна".

По сравнению с эффектом прототипа, благодаря тому, что направление активной мощности определяется в заданных интервалах, получен новый эффект, выраженный в определении необходимых воздействий по прекращению асинхронного режима в соответствии с причиной его возникновения, следовательно, предлагаемый способ соответствует критерию "положительный эффект".

По каждому отличительному существенному признаку проведен поиск в области электротехники.

Известен способ (прототип), согласно которому при превышении контролируемого угла уставки и изменении направления активной мощности фиксируется асинхронный режим возбужденного генератора, а при отсутствии изменений направления активной мощности фиксируется асинхронный режим при потере возбуждения. Однако по этому способу нельзя однозначно определить при потреблении активной мощности существует асинхронный режим с потерей или без потери возбуждения.

В предлагаемом способе осуществляется контроль направления активной мощности в заданных интервалах значений угла между векторами напряжения и ЭДС машины, что позволяет при потреблении активной мощности различать асинхронный режим с потерей и без потери возбуждения в зависимости от того, в каком интервале произошло это изменение, и осуществлять необходимые воздействия по прекращению возникшего асинхронного режима.

Таким образом, что признаки обеспечивают предлагаемому способу соответствие требованию "существенные отличия".

На чертеже показана блок-схема устройства защиты, реализующего данный способ.

Устройство защиты синхронной машины от асинхронного режима содержит блок преобразования 1 внутренней ЭДС и блок преобразования 2 напряжения статора синхронной машины, блок 3 выявления и фиксации нахождения угла между векторами напряжения и внутренней ЭДС машины в заданных интервалах, подключенный к выходам блоков 1 и 2, блок 4 контроля направления активной мощности, логический блок 5, определяющий необходимые воздействия в зависимости от направления активной мощности в заданных интервалах контролируемого угла, и исполнительные органы 6.

Способ реализуется следующим образом. Сигнал о положении внутренней ЭДС и напряжение статора синхронной машины преобразуется соответственно блоками 1 и 2 в импульсы и подается в блок 3 выявления и фиксации нахождения контролируемого угла в заданных интервалах. Блок 3 имеет два выхода M и N, сигналы на которых соответствуют нахождению контролируемого угла в первом или во втором заданных интервалах.

Блок 4 контролирует направление активной мощности.

В нормальном режиме сигналы на выходах блоков 3 5 отсутствуют. Выходы блоков 3 и 4 соединены с входами логического блока 5. Логический блок 5 в зависимости от направления активной мощности в заданных интервалах изменения контролируемого угла определяет необходимые воздействия через исполнительные органы 6.

При возникновении асинхронного режима угол между векторами напряжения и внутренней ЭДС машины увеличивается и проходит заданные интервалы, при нахождении угла в первом заданном интервале появляется сигнал на выходе M блока 3, при нахождении угла во втором заданном интервале появляется сигнал на выходе N блока 3.

При появлении сигнала на выходе M и отсутствии сигнала с выхода блока 4 блок 5 выдает сигнал на разгрузку машины, при появлении сигналов на выходе M и на выходе блока 4 блок 5 выдает сигнал на отключение машины от сети и ее последующую ресинхронизацию.

При появлении сигналов на выходе N блока 3 и на выходе блока 4 блок 5 выдает сигнал на отключение машины от сети. Таким образом, устройство, выполненное по предлагаемому способу, обеспечивает определение необходимых воздействий по прекращению асинхронного режима в зависимости от причины его возникновения.

Использование изобретения повышает надежность работы синхронных машин в энергоносистеме, особенно в ее аварийных режимах. Определение необходимых воздействий по прекращению асинхронного режима уменьшает вероятность возникновения особо тяжелых аварий.

Предлагаемый способ предотвращает необоснованное отключение синхронных генераторов вследствие несовершенства защит от асинхронного режима и обеспечивает значительный экономический эффект.