RU2003117020A - Устройство и способ обнаружения короткого замыкания на землю и вычисления его сопротивления - Google Patents

Claims (21)

1. Система обнаружения замыкания обмотки возбуждения на землю, содержащая датчик (106), выполненный в виде резистора, схему (108, 110) ослабителя, источник (104) опорного сигнала, обеспечивающий подачу опорного сигнала на выводы обмотки (116) возбуждения электрической машины, при этом опорный сигнал при работе подают на датчик, выполненный в виде резистора, и на схему ослабителя, а схема ослабителя соединена с выводами обмотки возбуждения для создания сигнала, смещающего среднюю точку поля возбуждения на величину опорного сигнала в положительную и в отрицательную сторону относительно потенциала земли, генератор (102) колебаний, управляемый напряжением (ГУН), выполненный с возможностью обеспечения измерения разности напряжений на концах датчика, выполненного в виде резистора, и логическое устройство (500) управления, выполненное с возможностью обеспечения координации процесса сбора данных измерений и на основе измеренных данных обеспечения получения оценочного значения сопротивления короткого замыкания на землю и данных о местоположении короткого замыкания на землю.

2. Система по п.1, в которой логическое устройство управления содержит первый канал связи, предназначенный для передачи команд на выполнение измерений, посредством которых обеспечивают выполнение измерений в системе, и второй канал связи, предназначенный для считывания результатов измерений, выполненных посредством системы.

3. Система по п.1, в которой логическое устройство управления выполнено с возможностью обеспечения вычисления оценочных значений сопротивления короткого замыкания на землю путем выполнения измерений двух последовательных полупериодов опорного сигнала.

4. Система по п.1, в которой логическое устройство управления выполнено с возможностью обеспечения вычисления оценочных значений сопротивления (Rx) короткого замыкания на землю с использованием следующего уравнения:

Rx={(2RRsRb^2+R^2Rb^2)((Vfgn/Vfgp)Vs1-Vs2)-2RRsRb^2((Vfgn/Vfgp)*Voscp-Voscn)}/{(2RbR^2+4RRbRs+2RRb^2)(Vs2-(Vfgn/Vfgp)Vs1)+4RRbRs((Vfgn/Vfgp)*Voscp-Voscn)},

где параметр R представляет собой сопротивление промежуточного соединения между схемой ослабителя и выводами обмотки возбуждения генератора электроэнергии по опорному сигналу;

параметр Rb представляет собой сопротивление стабилизирующих нагрузочных резисторов;

параметры Vs1 и Vs2 представляют собой напряжение на концах датчика, выполненного в виде резистора Rs, в течение соответственно положительного и отрицательного полупериодов опорного сигнала;

параметры Voscp и Voscn представляют собой напряжение опорного сигнала соответственно в положительном и в отрицательном полупериодах;

параметры Vfgn и Vfgp представляют собой напряжение возбуждения в течение соответственно отрицательного и положительного полупериодов опорного сигнала.

5. Система по п.1, в которой логическое устройство управления выполнено с возможностью обеспечения вычисления оценочных значений местоположения, в котором произошло короткое замыкание на землю, с использованием по меньшей мере одного из следующих уравнений:

x=(Vs1*(RRb^2+2R^2RbRx+2RRb^2Rx+4RRbRsRx)-(2RRb^2Rs+4RRbRsRx)*Voscp+(RRsRb^2)*Vfgp)/(2RRsRb^2*Vfgp) и

x=(Vs2*(RRb^2+2R^2RbRx+2RRb^2Rx+4RRbRsRx)-(2RRb^2Rs+4RRbRsRx)*Voscn+(RRsRb^2)*Vfgn)/(2RRsRb^2*Vfgn),

где параметр R представляет собой сопротивление промежуточного соединения между схемой ослабителя и выводами обмотки возбуждения генератора электроэнергии по опорному сигналу;

параметр Rb представляет собой сопротивление стабилизирующих нагрузочных резисторов,

параметры Vs1 и Vs2 представляют собой напряжение на концах датчика, выполненного в виде резистора Rs, в течение соответственно положительного и отрицательного полупериодов опорного сигнала;

параметры Voscp и Voscn представляют собой напряжение опорного сигнала соответственно в положительном и в отрицательном полупериодах;

параметры Vfgn и Vfgp представляют собой напряжение возбуждения в течение соответственно отрицательного и положительного полупериодов опорного сигнала.

6. Система по п.1, в которой логическое устройство управления выполнено с возможностью обеспечения обнаружения короткого замыкания на землю по переменному току путем измерения значений напряжения основной частоты в датчике, выполненном в виде резистора.

7. Система по п.6, в которой логическое устройство управления выполнено с возможностью обеспечения распознавания короткого замыкания как короткого замыкания по переменному току в том случае, если величина сопротивления короткого замыкания на землю не превышает приблизительно 1500 Ом.

8. Система по п.6, в которой логическое устройство управления выполнено с возможностью обеспечения выполнения измерений по истечении заданного промежутка времени после выдачи команды переключения генератора колебаний на следующий уровень сигнала.

9. Система по п.1, которая содержит по меньшей мере одно из следующих устройств: резервный генератор (104) низкочастотных колебаний и резервный генератор (102) колебаний, управляемый напряжением.

10. Система по п.1, в которой логическое устройство управления дополнительно содержит диагностическое логическое устройство (500), выполнено с возможностью обеспечения автоматического измерения разности напряжений на концах датчика, выполненного в виде резистора, при установке генератора колебаний на более высокую частоту, чем обычная рабочая частота.

11. Система по п.1, в которой генератор опорного сигнала представляет собой генератор низкочастотных колебаний, а опорный сигнал представляет собой прямоугольный сигнал.

12. Система по п.1, в которой электрическая машина представляет собой генератор электроэнергии.

13. Система по п.1, в которой генератор электроэнергии содержит по меньшей мере одну из следующих систем: систему возбуждения и систему регулятора.

14. Система по п.1, в которой логическое устройство управления выполнено с возможностью отличия коротких замыканий обмотки возбуждения на землю по переменному току от коротких замыканий обмотки возбуждения на землю по постоянному току.

15. Способ обнаружения и измерения параметров короткого замыкания обмотки возбуждения на землю в системе управления электрической машиной, содержащий следующие операции: измеряют сопротивление датчика, выполненного в виде резистора, на выводы обмотки возбуждения генератора электроэнергии через датчик, выполненный в виде резистора, и схему ослабителя подают опорный сигнал, при этом схема ослабителя соединена с обоими выводами обмотки возбуждения, и обеспечивают создание сигнала, смещающего среднюю точку поля возбуждения в положительную и в отрицательную сторону относительно потенциала земли в диапазоне, соответствующем величине опорного сигнала, осуществляют измерение разности напряжений на концах датчика, выполненного в виде резистора, осуществляют анализ собранных данных измерений, и исходя из измеренных данных осуществляют обнаружение факта короткого замыкания на землю, а также вычисляют оценочное значение сопротивления короткого замыкания на землю и местоположения, где произошло короткое замыкание на землю.

16. Способ по п.15, содержащий следующую дополнительную операцию: осуществляют генерацию и передачу команд на выполнение измерений, посредством которых обеспечивают выполнение измерений в системе и считывание результатов измерений для обнаружения короткого замыкания на землю.

17. Способ по п.15, который содержит следующие дополнительные операции: выполняют измерения в двух последовательных полупериодах опорного сигнала и вычисляют оценочное значение сопротивления короткого замыкания на землю исходя из результатов этих измерений в указанных полупериодах.

18. Способ по п.15, который содержит следующую дополнительную операцию: вычисляют оценочное значение сопротивления (Rx) короткого замыкания на землю с использованием следующего уравнения:

Rx={(2RRsRb^2+R^2Rb^2)((Vfgn/Vfgp)Vs1-Vs2)-2RRsRb^2((Vfgn/Vfgp)*Voscp-Voscn)}/{(2RbR^2+4RRbRs+2RRb^2)(Vs2-(Vfgn/Vfgp)Vs1)+4RRbRs((Vfgn/Vfgp)*Voscp-Voscn)},

где параметр R представляет собой сопротивление промежуточного соединения между схемой ослабителя и выводами обмотки возбуждения генератора электроэнергии по опорному сигналу;

параметр Rb представляет собой сопротивление стабилизирующих нагрузочных резисторов;

параметры Vs1 и Vs2 представляют собой напряжение на концах датчика, выполненного в виде резистора Rs, в течение соответственно положительного и отрицательного полупериодов опорного сигнала;

параметры Voscp и Voscn представляют собой напряжение опорного сигнала соответственно в положительном и в отрицательном полупериодах;

параметры Vfgn и Vfgp представляют собой напряжение возбуждения в течение соответственно отрицательного и положительного полупериодов опорного сигнала.

19. Способ по п.15, в котором операция вычисления оценочного значения местоположения, в котором произошло короткое замыкание на землю, содержит следующую операцию: используют, по меньшей мере, одно из следующих уравнений:

x=Vs1*(R^2Rb^2+2R^2RbRx+2RRb^2Rx+2RRB^2Rs+4RRbRsRx)-(2RRb^2Rs+4RRbRsRx)*Voscp+(RRsRb^2)*Vfgp/(2RRsRb^2*Vfgp);

x=Vs2*(R^2Rb^2+2R^2RbRx+2RRb^2Rx+2RRB^2Rs+4RRbRsRx)-(2RRb^2Rs+4RRbRsRx)*Voscn+(RRsRb^2)*Vfgn/(2RRsRb^2*Vfgn),

где параметр R представляет собой сопротивление промежуточного соединения между схемой ослабителя и выводами обмотки возбуждения генератора электроэнергии по опорному сигналу;

параметр Rb представляет собой сопротивление стабилизирующих нагрузочных резисторов;

параметры Vs1 и Vs2 представляют собой напряжение на концах датчика, выполненного в виде резистора Rs, в течение соответственно положительного и отрицательного полупериодов опорного сигнала;

параметры Voscp и Voscn представляют собой напряжение опорного сигнала соответственно в положительном и в отрицательном полупериодах;

параметры Vfgn и Vfgp представляют собой напряжение возбуждения в течение соответственно отрицательного и положительного полупериодов опорного сигнала.

20. Способ по п.15, который содержит следующую дополнительную операцию: осуществляют обнаружение короткого замыкание на землю по переменному току путем измерения значений напряжения на основной частоте в датчике, выполненном в виде резистора.

21. Способ по п.20, в котором обнаружение факта короткого замыкания по переменному току осуществляют в том случае, если величина сопротивления короткого замыкания на землю приблизительно равна или меньше, чем 1500 Ом.