Способ управления резервирующими друг друга регуляторами возбуждения электрической машины
Сущность изобретения: измеряют средние значения наряжений на выходах основного (ОРВ) Ui,p и реззрзчого (РРВ) Upp регуляторов возбуждения, контролируют наличие переменной составляющей напряжения на выходе ОРВ Д Uop, формируют сигналы Ui A Uop, Ua Uop-Upp, (Uop - Upp)dt, где t- время, отключают выход ОРВ и подключают выход РРВ к цепи управления обмоткой возбуждения электрической машины при соблюдении трех условий: АИЛизад. /U2/ IW. /U3/ изадз, где и3ад1. изад2, ОзадЗ - заданные величины напряжений . Дополнительно измеряют напряжение на выходе измерителя режимного параметра РРВ , формируют сигнал Щ и ррза/Odt, где и РРзад - заданное среднее значение напряжения на выходе измерителя режимного параметра. Подают 1)4 на вход измерителя режимного параметра РРВ, отключают выход ОРВ и подключают выход РРВ к цепи управления обмоткой возбуждения электрической машины при выполнении трех ранее указанных условий И УСЛОВИЯ /U4/ Uaafl4. 1 З.П.ф-ЛЫ, 3 ИЛ. сл С XI ел 00 00 го XI
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
119|. aa ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 6 (21) 4749834/07 (22} 17.10,89 (46) 30.08.92. Бюл. М 32 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашиностроения (72) В.А.Кожевников, С.В.Романов, С.В.Шевченко и А.А,Юрганов (56) Kedy РЮ., South И.Н. Оез|цп ofapower | эта ЬШ ег sensing fregeency de mat(on | ЕЕ Е Тгапэ. Power 0рраг syst 1971, 90. 2, Автоматический кснтроль исправности системы регулирования возбуждэни синхронной машины. Иванов Н,И., Каштелян В.Е., Сирый Н.С.— В кн.: Системы озбуждения и регулирования мощных энергетических агрегатов. — Л.: Наука, 1979, с.123 — 125. Там же, стр.126 — 127. Авторское свидетельство СССР % 1408518, кл. Н 02 P 9/14. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕЗЕРВИРУЮЩИМИ ДРУГ ДРУГА РЕГУЛЯТОРАМИ ВОЗбУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля исправностии в регуляторе возбуждения синхронной машины и автоматического включения резервного регулятора возбуждения в случае неисправности основного. Известен способ контроля каналов стабилизации регулятора возбуждения, закл|очающийся в фиксации неисправности по знаку длительного превышения выходным,, Ы,, 1758827 А1 (57) Сущность изобретения: измеряют средние значения нр".pÿæåèèé на выходах основного (OPB) U<;p и резервного (РРВ) Upp регуляторов возбуждения, контролируют наличие переменной составля,ощей напряжения на выходе ОРВ Л Бар, формируют сигналы 0 — = Л Uop, U-=-Uap-Upp, Оэ=) (13ор - Upp)dt, где t — время, отключают выход ОРВ и подключают выход РРВ к цепи управления обмоткой возбужду:ия электрической машины при соблюдении трех условий: И |/< 3зад1, И2/> дзад2 /Us/< 0задэ, где Uзад . |.|зад2, Озадэ — заданные величины напряжений. Дополнительно измеряют напря>кение на выходе измерителя режимного параметра РРВ U pp, формируют сигнал U4 =,«| (0*рр" 0 pp ddt, где О. ррзад заданное среднее значение напряжения на выходе измерителя режимного параметра. Подают U4 на вход измерителя режимного параметра РРВ, отключают выход OPB и подключают выход PPB к цепи управления обмоткой возбуждения электрической машины при выполнении трех ранее указанных условий и условиЯ U4/<Озад4. 1 З.п.ф-лы, 3 ил. напряжением регулятора некоторого заданного уровня. Недостаток этого способа в том, что уровень напряжения регулятора не может быть постоянным во множестве режимов работы объекта регулирования, а значит велика вероятность ошибочной фиксации неисправности регулятора. Кроме того предполагается переход на "ручное" регулирование возбуждения. 1758827 Известен также способ автоматическоГО контроля исправности ОснОВНОго регулятора возбуждения синхронных машин, осушествляющий обнаружение неисправности при превышении абсолютного значения напряжения измерительного элемента отклонения напряжения машины от заданного значения. Операции по известному способу осуществляются в следующем порядке: измеряют напряжение на выходе измерительного элемента отклонения напряжения машины, выпрямляют измеренный сигнал, сравнивают его с заданным значением по амплитуде, сравнивают продолжительность сигнала с заданным значением по времени, при превышении сигналом заданных значений сигналиэируют о неисправности регулятора. Достоинство способа в том, что исключается неправильное действие системы контроля основного регулятора в аварийных режимах, продолжительность которых меньше заданной уставки по времени, однако этот способ не позволяет контролиро:вать все блоки ocHOBHoro регулятора возбуждения машины, не обеспечивает на- дежность системы в целом. Известен способ контроля усилительного элемента, основного (замкнутого на объект) регулятора Возбуждения синхронной машины, основанный на выявлении высокочастотных гармоник в выходном напряжении регулятора, наличие которых характеризует нормальную работу блока усиления на выходе регулятора. Этот способ осуществляется путем выявления Высокочастотных пульсаций выходного напряжения основного регулятора, проверки отсутствия пульсаций, подачи сигнала об исчезновении пульсаций, т.е, появление неисправности. Известный способ позволяет контролировать отказ Основного регулятора, но только по -причине отсутствия "рабочих" пульсаций выходного напряжения. Поэтому он не обеспечивает полного контроля основного регулятора, так как не обнаруживает ошибки управления, связанной с отклонением на недопустимо большую величину выходного напряжения регулятора за некоторый интервал времени, не обеспечивает проверки готовности к включению резервного регулятора возбуждения„не обеспечивает надежность системы. Близким к сущности предполагаемого изобретения (прототипом) является способ, при котором подключают входы основного (0P) и резервного регуляторов (РР) возбуждения к выходным выводам электрической U2=Uop Оpp сравнивают абсолютную величину U2(U2) со ВТОРОЙ заДанной Величиной (Озад.2), фОРмируют сигнал: 03= f (Uop- 0рр} !Т где t — время, подают его на вход РР, сравнивают! Ua(с третьей заданной величиной (Озад З), ОТКЛЮЧВЮТ ВЫХОД ОР И ПОДКЛЮЧВЮТ выход РР к цепи управления обмоткой Возбуждения электрической машины при соблюдении трех условий: >-!а!< U,, ë 2 02 !> 0»ä.2 3 — 03 < Озад.з Дополнительно цель достигается тем, что измеряют напряжение на выходе измерителя режимного параметра PP (Qpp), формируют сигнал: ч ю U4 = f (Upp - Upp»a,)dt, где Upp»q. — заданное среднее значение напряжения на выходе измерителя режимного параметра РР, подают 04 на вход измерителя режимного параметра РР, сравнивают! 04lc четвертой заданной величиной (Озад,4), Отключают выход OP и подключают выход PP к цепи управления обмоткой возбуждения электрической ма50 55 машины, а выход ОР— к цепи управления обмоткой Возбуждения электрической машины, измеряют средние значения напряжений на выходах OP (Vop) и PP (Vpp), 5 контролируют наличие переменной составляющей напряжения на выходе ОР: U> = Л 4р, проверяют работоспособность OP u РР, в случае неработоспособности OP (например 01 <Озад.1)иработоспособности 10 РР отключают выход ОР от цепи управления обмоткой возбуждения электрической машины, подключают к указанной цепи выход РР)5!. В указанном с,1особе нет условий, га35 рантирующих блокирование. включения PP в случае его неисправности или неисправности контролирующих элементов, кроме того нет условий, гарантирующих блокироВание обратного включения на неисправ20 ный ОР. Целью изобретения является повышение надежности резервирования регулятора возбуждения. Цель изобретения достигается тем, что 25 формируют сигнал: 1758827 шины при выполнении трех ранее указанных условий и дополнительном условии выполнения неравенства 04,<0эад.4. В отличие от прототипа отключения выхода 0Р от цепи управления обмоткой ваз- 5 буждения электрической машины и подключение выхода PP осуществляется при соблюдении трех условий, два из которых новые. 102 > 0зад2 И ОЗ 0эадЗ и дополнительном четвертом условии )04 <0зад.4 также являющимся новым. - -15 Последовательность - проводимых операций раскрывает функциональная блоксхема, приведенная на фиг.1, где показаны операции: 1 — выявление пульсаций выходного на- 20 пряжения (А V .p. = Ч1> основного регулятора, 2 — проверка отсутствия пульсаций, (ММ «0з,дл) 3 — подача первого сигнала о неисправ- 25 ности (S>) 4 — определение абсолютной разности (V Ь ) величин средних значений выходных напряжений основного Vo.p. и резервного (Чр.p.) оегУлЯтоРав; Vh =! V3t 30 5 — оценка величины Ч,; на допустима ВОЗМажНУЮ(Ь > 0зад2) . 6 — подача второго сигнала о неисправности (32) 7 — формирование сигнала команды.на 35 изменение уставки напряжения (Чу) резервного регулятора, Чу = 0з 8- подача сигнала Vy в резервнйй регулятор, 9 — оценка величины Vy на допустимо 40. возможную и подача сигнала (83) на блокировку включения резервного регулятора„ (при Uy > 0эад,3) 10 — формирование сигнала 04 11 — сравнение (04ic 0зад4 и подача 45 сигнала (54,;;а блокировку включения резеРВнога РегУлЯТОРа (ПРИ /4>Чзад.4) 12 — блокировка включения резервного регулятора, 13- блокировка подачи сигналов Vy и Ч, 50 в резервный регулятор 14 — включение резервного регулятора возбуждения сигналам S=(0;1). 15 — блокировка обратного включения основного регулятора: 55 16 — регулирование с помощью резервного регулятора; 17 — регулирование с помощью основных регуляторов; 18 — управление параметрами ttfliil абьекта регулирования; На фиг.2 приведен пример резервированной системы регулирования возбуждения синхронной машины, где 19 — основной регулятор, 20 — резервный регулятор; 21 — устройство, реализующее способ включение резервного регулятора, 22,23 — тиристорные преобразователи; 24 — обмотка возбуждения синхронной машины; 25 — блок подгонки уставки напояжений; 26- блок задания уставки напряжения; 27 — блок напряжения синхронной машины; 28.— блок усиления; 29 — блок реактивного тока машины; 30 — блок ограничения минимального возбуждения; 31- блок частоты напряжения и защиты машины; кроме того, на фиг.2 г оказаны управляемые параметры абьекта регулирования: V . ..— напряжение синхронной машины; 1ф.н., 1ф.к. — токи в начале и в конце цепи измерения фазногО тока машины. Способ включения резервного регулятора возбуждения синхронной машины может быть реализован в устройстве, принципиальная электрическая.схема которого приведена на фиг,3, где 32 — блок выявления неисправности по отсутствию пульсаций выходного напряжения основного регулятора; 33 — блок выявления неисправности по рассогласование выходных сигналов основного и резервного ре -уляторов; о 34 — блок проверки готовности и управления уставкой напряжения резервного регул ято.ра; 35-блок включения и блокировкй включения резервного регулятора, Y 1,2...12 — операционные усилители; и 1,2...23 — резисторы; С 1,2...9 — конденсаторы; Тр 1,2...4 — транзисторы: Ч 1,2...13 — диоды и стабилитроны; К 1,2...4 — ключи. Включение резервного регулятора возбуждения осуществляют следующим образом: (см. фиг.1). Выявляют 1 пульсации выходного напряжения Vpp основного регулятора, проверяют 2 наличие или отсутствие пульсаций, при отсутствии пульсаций подают 3 первый сигнал S> неисправности основного регулятора. Определяют 4 абсолютную разность V Л величин выход1758827 ных напряжений основнога 4р и резервного Чрр регуляторов, оценивают 5 величину V Л по сравнению с допустимо возможной, падают 6 второй сигнал Sz о неисправности основного регулятора при большой величи- 5 неЧЛ. Формируют 7 сигнал команды на изменение уставки напряжения Vy резервного регулятора, подают 8 сигнал Vy в резервный регулятор, оценивают 9 величину Vy по срав- 10 нению с допустимой и подают 9 сигнал $з на блокировку 12 включения резервного регулятора при большой величине Vy. Формируют 10 сигнал 04 сравнивают 11 U4: с 0здд.4 и подают 11 сигнал S4 на блокировку 15 12 включения резервного регулятора при ; lU4l>Usap,4,. Блокируют 13 подачу сигналов Vy и U4 в резервный регулятор, и включают 14 резервный регулятор при одновременной подаче 20 двух сигналов неисправности Sl и $г основного регулятора и отсутствии сигналов блокировки $з и $4 включения резервного регулятора, указывающих его неготовность к включению. Блокируют 15 обратное вклю- 25 чение основного регулятора, который уже показал неисправность, Регулируют 16 с помощью резервного регулятора, после перехода с регулирования основным регулятором 17 при этом осуществляют уп- 30 равление 18 параметрами iifll обьекта регулирования. Резервированная система регулирования возбуждения синхронной машины имеет следующие особенности (см. фиг.2). 35 Устройство включения резерва 21 уста-. навливают в резервном регуляторе 20, туда же заводят выходное напряжение Чр основного регулятора 19, В резервном регуляторе проверяют измерители режимных 40 параметров, замыкая их на астатические звенья (блоки 25,26,29,30,31), сигнал команды изменения уставки напряжения резервного регулятора Чу подают в блок 25 подгонки уставки напряжения. Выходные 45 напряжения всех измерителей режимных параметров обозначены обобщенной Орр. Сигнал $ на включение резервного регулятора и блокировку обратного включения основного регулятора заводят на 50 специальные входы тиристорных преобразователей основного 22 и резервного 23 каналов регулирования возбуждения, в которых включение или отключение осуществляют подачей или снятием импульсов уп- 55 равления с управляющих электродов тиристоров. Блокировку обратного включения основнога регулятора возбуждения осуществляют с помощью блокировки подачи импульсов управления в тиристарном преобразователе 22, используя при этом двухпоэиционное реле, предусмотренное в штатной схеме тиристорного преобразователя, Тиристарные преобразователи 22 и 23 подключены параллельно к обмотке возбуждения 24 синхронной машины. К основному 19 и резервному 20 регуляторам подключены параллельно трехфазное напряжение j/ Особенности устройства блока 21 показаны на фиг.3. В блоке 32 пульсации выходного напряженимЧор основного регулятора выявляют с помощью дифференциально апериодического звена с большим коэффициентом усиления, собранном на операционном усилителе (О.У.) У1 (С1 = 0,33 мкф, Сг = 0,1 мкф, R1 = 750 ком) оценивают отсутствие пульсаций с помощью интегрального звена в которое входят G.Ó. Yz, транзистор ТР1 (КТ 3107) (Rz = 5,1 кам; Сз = 0 1 мкф, C4 = 0,47 мкф), а также с помощью компаратора Уз. Сигнал а неисправности S1 подают на обмотку реле К1 с помощью транзистора TP 2.. В блоке 33 выявляют абсолютную разность Ч напряжений основного и резервного регуляторов с помощью сглаживающих фильтров У4, У5, (одинаковых Й5 = В15 = 1 мам, R6 =814= 1 мом, С5= Се=О,56 мкф) вычитателя Ув (87 = Ка = Rg = 100 ком) двухполупериоднага выпрямитвля Y7, KoTcpblA, являясь кампараторам с заданным смещением, осуществляет оценивание величины абсолютной разности V4. Сигнал а неисправно-. сти $1 подается на обмотку реле К2 с помощью ТРЗ, В блоке 34 формирование сигнала команды на изменение уставки напряжения Vy резервного регулятора осуществляется эпериодическим звеном Ув (й17 = й1з = 680 кам, C7= 10 мкф), на которое подается напряжение Чр, после Уэ сигнал Чор становится инерционным, он приходит на суммирующее астатическае звено Yg (R1g = Вга = 1 мам, Cs = 0,33 мкф), на второй вход этого звена приходит сигнал Чрр, на выходе Yg формируется сигнал Vy, который через контакты реле К4 подается в блок подгонки уставки 25 (см. фиг.2). Сигнал Vy оценивается по величине . по сравнению с допустимым значением на компэраторе У1а, который подает сигнал $з (в случае большого Vy) о неготовности резервного регулятора с помощью ТР4 в обмотку реле Кз, Измерители режимных параметров блоков 25,26,25,30,31 (см, фиг.2) замыкаются на астатические звенья, примером которых является звено, собранное на Y11(Rz1 = 300 ком, Rzz = 10 ком, Cg = 4,4 мкф), Выход1758827 55 ное напряжение этага звена оценивается на кампараторе Yt2. В случае неготовности резервного регулятора по одному из блоков (25,26,29,30,31) сигнал S4 с помощью ТР4 подается в обмотку реле К3. В блоке 35 с помощью контакта К3(при его размыкании) блокируют включение резервного регулятора, если К3 замкнут, К2 и К> одновременно замыкаются, то срабатывает реле К4, блокируя подачу сигнала Чу в резервный регулятор, замыкая астатическое звено на демпфирующее сопротивление 822 (отключая измеритель режимного параметра от этого звена) и подавая сигнал к тиристорным преобразователям (Кгг,23 см. фиг.2) на включение 23 и отключение 22. Реле К1, Кг, Кз, К4 имеют контакты, включающие сигнализацию на пульте управления, Надежность системы регулирования возбуждения синхронной машины повышается в связи с тем, что осуществляется резервирование основного регулятора возбуждения. Операции резервирования осуществляют автоматически с высокой степенью надежности. Это обуславливается тем, что постоянно проверяется готовность резервного регулятора, который замыкается на устройства контроля. Резервный регулятор находится в режиме постоянного отслеживания выходного напряжения основного регулятора. При неисправности основного регулятора, но при готовности резервного, появляется недопустимо большое рассогласование выходных сигналов регуляторов, свидетельствующее о неисправности основнога регулятора. Подается один из сигналов на включение резервного регулятора, но этого сигнала недостаточно для безошибочного включения. Опыт показывает, что необходима прецизионно точная настройка канала выявления рассогласования сигналов регуляторов (блок 33, см. фиг.3), а в случае погрешностей настройки появляются ложные срабатывания. Использование канала выявления отсутствия пульсаций выходного напряжения основного регулятора (блок 32, см. фиг.3) совместно с каналом выявления рассогласований выходов регуляторов дает эффект появления бесконечно большого значения вероятности правильного включения резервного регулятора. Команда на включение резервного регулятора приходит например при неуправляемой ложной форсировке возбуждения, ложном развозбуждении, неустойчивой работе с основным регулятором, при коротком замыкании ега выхода, а также при потере ега питания и т.д. Неготовность резервного 50 регулятора появляется например при его ложной форсировке, ложном развозбуждении, коротком замыкании на его выходе при неисправности канала регулирования напряжения, неисправности цепей измерения частоты напряжения и реактивного тока синхронной машины, потере питания резервным регулятором и т.д. Формула изобретения 1, Способуправления резервирующими друг друга регуляторами возбуждения электрической машины, при котором подключают входы основного и резервного регуляторов возбуждения к выходным выводам электрической машины, а выход основного регулятора возбуждения — к цепи управления обмоткой возбуждения электрической машины, измеряют средние значения напряжений на выходах основного Оор и резервного Upp регуляторов возбуждения, контролируют наличие переменной составляющей напряжения на выходе основного регулятора возбуждения Л Uop, формируют сигнал 01 = Л U p и сравнивают абсолютную величину сигнала 0> с первой заданной величиной 0з д,1, проверяют работоспособность основного и резервного регуляторов возбуждения, в случае неработоспособности основного регулятора возбуждения, фиксируемой при выполнении первого условия )01/< 0зад.i, и работоспо". собности резервного регулятора возбуждения, отключают выход основного от цепи управления обмоткой возбуждения электрической машины, подключают к указанной цепи выход резервного регулятора возбуждения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, формируют сигнал 02 = О р - Орр, сравнивают абсолютную величину сигнала i02i с второй заданной величиной {Usa .2), фаРмиРУют сигнал 03 =J(0opUpp)dt, где t — время, подают его на вход резервного регулятора. возбуждения, сравнивают абсолютное значение сигнала!03!с третьей заданной величиной 0задз, отключают выход основного и подключают выход резервного регулятора возбуждения к цепи управления обмоткой возбуждения электрической машины при соблюдении первого из двух дополнительных условий I 02 I > 0»„.2 МЗ1< Uçàä.3 2, Способ пап.1,отлича ющийся тем, что измеряют напряжение на выходе измерителя режимного параметра резервнаго регулятора возбуждения 0 рр, формируют сигнал Uy = . (О*рр - О*ррэад)Ж где U*>р зд — заданное среднее значение напряжения на выходе измерителя режимного параметра, подают U4 на вход измерителя режимного параметра резервного регулятора возбуждения, сравнивают абсолютную величину сигнала104 l с четвертой заданной величиной Оз д.4, отключают выход основного и подключают выход резервного регулятора возбуждения к цепи управления обмоткой возбуждения электрической машины при выполнении трех ранее указан5 ных условий и дополнительном условии выполнения неравенства З4 <0зад.4. 1758827 Составитель С.Романов Редактор Ю.Середа Техред M.Mîðãåíòàë Корректор M.Ìàêñèìèøèíeö Заказ 3010 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101
