RU2014702C1 - Gear for protection of synchronous generator against fault to ground in one point of excitation circuit - Google Patents

Gear for protection of synchronous generator against fault to ground in one point of excitation circuit Download PDF

Info

Publication number
RU2014702C1
RU2014702C1 SU4953911A RU2014702C1 RU 2014702 C1 RU2014702 C1 RU 2014702C1 SU 4953911 A SU4953911 A SU 4953911A RU 2014702 C1 RU2014702 C1 RU 2014702C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
voltage
active
unit
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.И. Таджибаев
Н.С. Соловьев
С.Б. Ворохобин
Original Assignee
Санкт-Петербургский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Санкт-Петербургский государственный технический университет filed Critical Санкт-Петербургский государственный технический университет
Priority to SU4953911 priority Critical patent/RU2014702C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2014702C1 publication Critical patent/RU2014702C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: gear is designed for protection of synchronous generators against fault to ground in one point of excitation circuit. It includes source of superimposed voltage, selective current-to-voltage converter, connection filter, insulation resistance display unit, responding elements of sensitive and coarse steps of protection, unit of registration of fault of contact "brush-generator shaft", signal element. Gear is additionally fitted with source of superimposed voltage, selective converter, connection filter, first and second selective voltage-to-voltage converters, first and second units for determination of active and reactive components of equivalent resistances, first, second and third adders, first and second dividers, multiplier. Determination of equivalent resistance of insulation is accomplished by computation with tuning away from change of superimposed voltage, capacitance of excitation circuit and active resistance of connection filter. EFFECT: increased sensitivity and efficiency of protection. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике/ А именно к устройствам защиты синхронных генераторов/ и может быть использовано на электрических станциях и подстанциях для защиты синхронных генераторов и компенсаторов/ а также мощных синхронных двигателей от замыкания обмотки возбуждения на заземленный корпус в одной точке. The invention relates to electrical engineering / Namely, to protection devices of synchronous generators / and can be used at power plants and substations to protect synchronous generators and compensators / as well as powerful synchronous motors from shorting the field winding to a grounded case at one point.

Известно устройство для защиты цепей возбуждения синхронной машины осуществляющее защиту от замыкания обмотки возбуждения на заземленный корпус в одной точке. Устройство содержит два токоограничивающих резистора и два управляемых ключа/ два корректирующих конденсатора/ измерительный преобразователь/ формирователь абсолютного значения/ блоки выборки-хранения/ сравнения/ запрета/ управления и выходной орган. Измерительный преобразователь тока в напряжение представляет собой шунт/ один конец которого непосредственно соединен с валом ротора/ а другой через измерительные цепи управляемых ключей и токоограничивающие резисторы присоединен к разноименным полюсам цепи возбуждения. Выход измерительного преобразователя через формирователь абсолютного значения присоединен к входам блока сравнения/ причем к первому - непосредственно/ а к второму - через блок выборки-хранения. Выход блока сравнения присоединен через блок запрета к выходному органу. Между каждым полюсом обмотки возбуждения и корпусом включены корректирующие конденсаторы. Блок управления формирует сигналы/ управляющие измерительной частью устройства: сигналы на поочередное замыкание и размыкание управляемых ключей в цепи измерительного преобразователя; сигнал на размыкание ключа блока выборки-хранения (запоминание входной величины) и размыкание этого ключа (обнуление блока); сигнал на блок запрета/ разрешающий прохождение выходного импульса заданной длительности от блока сравнения на выходной орган [1]. A device for protecting the excitation circuits of a synchronous machine that protects against short circuit of the field winding to a grounded case at one point. The device contains two current-limiting resistors and two controlled switches / two correction capacitors / measuring transducer / absolute value driver / sampling-storage / comparison / prohibition / control units and an output organ. The current-to-voltage measuring transducer is a shunt / one end of which is directly connected to the rotor shaft / and the other through measuring circuits of controlled keys and current-limiting resistors connected to unlike poles of the excitation circuit. The output of the measuring transducer through the absolute value generator is connected to the inputs of the comparison unit / and to the first one directly / and to the second through the sampling-storage unit. The output of the comparison unit is connected through the block prohibition to the output organ. Correction capacitors are connected between each pole of the field winding and the casing. The control unit generates signals / controlling the measuring part of the device: signals for alternating closing and opening of controlled keys in the circuit of the measuring transducer; a signal for opening the key of the sample-storage block (storing the input value) and opening this key (zeroing the block); a signal to the prohibition block / allowing the passage of the output pulse of a given duration from the comparison block to the output organ [1].

Недостатком этого устройства защиты является наличие гальванической связи устройства с защищаемой цепью/ необходимость включения корректирующих конденсаторов для растягивания процесса во времени/ что снижает точность работы/ учитывая значительный диапазон изменения емкости обмотки возбуждения. The disadvantage of this protection device is the galvanic connection of the device with the protected circuit / the need to include corrective capacitors to stretch the process in time / which reduces the accuracy of work / given the significant range of variation of the excitation winding capacity.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для защиты синхронного генератора от замыкания на землю (корпус) в одной точке цепи возбуждения. Устройство содержит источник наложенного переменного напряжения/ присоединенный одним выводом к обмотке возбуждения через последовательно включенные первичную обмотку дополнительного трансформатора тока/ дроссель и разделительный конденсатор/ образующие фильтр/ настроенный на частоту источника переменного напряжения/ а другим выводом - через первую первичную обмотку основанного трансформатора тока - к корпусу; кроме этого между выводами упомянутого источника наложенного напряжения включены последовательно соединенные контур компенсации емкостного тока и вторая первичная обмотка основного трансформатора тока/ включенная встречно с его первичной обмоткой/ причем контур компенсации емкостного тока состоит из последовательно включенных резистора и компенсирующего конденсатора. Вторичная обмотка основного трансформатора тока через последовательно включенные полосовой фильтр/ выпрямитель и сглаживающий фильтр присоединена к входу блока индикации сопротивления изоляции и к входам реагирующих органов чувствительной и грубой ступени. Выход реагирующего органа грубой ступени через элемент выдержки времени присоединен к указательному и промежуточному реле/ действующему на отключение генератора. Выход реагирующего органа чувствительной ступени присоединен через второй элемент выдержки времени к второму указательному реле/ а также присоединен с блокировочному входу сигнального элемента/ срабатывающего при нарушении контакта щетка-вал генератора. Вторичная обмотка дополнительного трансформатора тока через блок фиксации нарушения контакта щетка-вал генератора/ содержащий последовательно включенные полосовой фильтр/ двухполупериодный выпрямитель/ сглаживающий фильтр/ блок выделения напряжения приращения присоединена к входам двухпороговых элементов с разной полярностью срабатывания/ выходы которых присоединены к входу триггера/ соединенного с входом упомянутого сигнального элемента/ выход которого присоединен к входам блокировки срабатывания названных элементов выдержки времени чувствительной и грубой ступеней защиты. Closest to the technical nature of the claimed invention is a device for protecting a synchronous generator from earth faults (housing) at one point in the excitation circuit. The device contains a superimposed alternating voltage source / connected to one excitation winding through a series-connected primary winding of an additional current transformer / inductor and an isolation capacitor / forming a filter / tuned to the frequency of the alternating voltage source / and the other output through the first primary winding of the based current transformer to housing; in addition, between the terminals of the aforementioned voltage source, a capacitive current compensation circuit and a second primary winding of the main current transformer / connected in opposite to its primary winding are connected in series / moreover, the capacitive current compensation circuit consists of a series-connected resistor and a compensating capacitor. The secondary winding of the main current transformer through a series-connected bandpass filter / rectifier and a smoothing filter is connected to the input of the insulation resistance indication unit and to the inputs of the reacting organs of the sensitive and coarse stage. The output of the reacting organ of the coarse stage through the time delay element is connected to the indicator and intermediate relay / acting to disable the generator. The output of the reacting organ of the sensitive stage is connected via the second time delay element to the second indicator relay / and is also connected to the blocking input of the signal element / generator when the brush-shaft contact is broken. Secondary winding of an additional current transformer through a brush-shaft generator contact fixation block / containing a series-pass bandpass filter / half-wave rectifier / smoothing filter / increment voltage isolation unit is connected to the inputs of two-threshold elements with different polarity of operation / the outputs of which are connected to the trigger input / connected to the input of the said signal element / the output of which is connected to the inputs of the blocking operation of the named exposure elements time sensitive and rough levels of protection.

Величина емкости компенсирующего конденсатора подбирается равной емкости цепи возбуждения/ таким образом в одной первичной обмотке основного трансформатора тока при замыкании цепи возбуждения на корпус протекает полный ток/ а в другой первичной обмотке - ток/ равный емкостной составляющей тока замыкания на корпус. Во вторичной обмотке/ таким образом/ ток пропорционален активной составляющей тока замыкания на корпус обмотки возбуждения/ т. е. обратно пропорционален сопротивлению изоляции. При нарушениях контакта щетка-вал генератора ток в первой первичной обмотке исчезает/ а во второй - остается/ что может привести к ложной работе защиты/ для исключения которой предусмотрена блокировка по факту скачкообразного изменения тока/ измеряемого дополнительным трансформатором тока. The value of the capacitance of the compensating capacitor is selected equal to the capacity of the excitation circuit / thus, in one primary winding of the main current transformer, when the excitation circuit is closed to the casing, the full current flows / and in the other primary winding the current is equal to the capacitive component of the fault current to the casing. In the secondary winding / thus / the current is proportional to the active component of the fault current to the field coil / i.e., inversely proportional to the insulation resistance. If the brush-shaft contact is disturbed, the current in the first primary winding disappears / and in the second it remains / which can lead to a false operation of the protection / which can be prevented by blocking upon the fact of an abrupt current change / measured by an additional current transformer.

Недостатком этого устройства является сложность устройства/ а также низкая точность измерения сопротивления изоляции. О нем судят по величине активной составляющей тока/ зависящей от величины амплитуды напряжения источника наложенного переменного напряжения и от точности компенсации емкостной составляющей тока путем подстройки компенсирующего конденсатора. Колебания амплитуды напряжения источника наложенного переменного напряжения и изменение величины емкости цепи возбуждения могут привести к неправильной работе защиты. The disadvantage of this device is the complexity of the device / as well as the low accuracy of measuring insulation resistance. It is judged by the magnitude of the active component of the current / depending on the magnitude of the amplitude of the voltage of the source of the applied alternating voltage and on the accuracy of the compensation of the capacitive component of the current by adjusting the compensating capacitor. Fluctuations in the voltage amplitude of the applied alternating voltage source and a change in the capacitance of the excitation circuit can lead to malfunctioning of the protection.

Цель изобретения - повышение чувствительности защиты путем повышения точности измерения сопротивления изоляции при изменениях наложенного напряжения/ емкости цепей возбуждения и активного сопротивления фильтра присоединения. The purpose of the invention is to increase the sensitivity of protection by increasing the accuracy of measuring the insulation resistance with changes in the applied voltage / capacitance of the excitation circuits and the active resistance of the connection filter.

Поставленная цель достигается тем/ что устройство для защиты синхронного генератора от замыкания на землю в одной точке цепи возбуждения/ содержащее источник наложенного переменного напряжения/ первый вход которого присоединен через последовательно включенные первичную обмотку селективного преобразователя тока в напряжение и фильтр присоединения к обмотке возбуждения/ а второй вывод заземлен/ блок индикации сопротивления изоляции/ реагирующие органы чувствительной и грубой ступеней защиты/ блок фиксации нарушения контакта щетка-вал генератора/ присоединенный к выводу селективного преобразователя тока в напряжение и содержащий формирователь среднего значения/ выход которого присоединен через блок выделения напряжения приращения к входам первого и второго пороговых элементов с разными полярностями срабатывания/ выходы которых присоединены к входам триггера/ а выход последнего - к входу сигнального элемента/ содержит также дополнительный источник наложенного напряжения/ частота которого отлична от частоты упомянутого источника наложенного переменного напряжения/ и первый вход которого присоединен через последовательно включенные первичную обмотку дополнительного селективного преобразователя тока в напряжение и дополнительный фильтр присоединения к обмотке возбуждения/ а второй вывод заземлен/ а также первый и второй селективный преобразователи напряжения в напряжение/ первый и второй блоки определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления/ первый/ второй и третий сумматоры/ первый и второй делители/ блок перемножения/ выход которого присоединен к входам блока индикации сопротивления изоляции/ реагирующих органов чувствительной и грубой степеней защиты/ причем входы первого селективного преобразователя напряжения присоединены к выводам источника наложенного напряжения/ а выход - к первому входу первого блока определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления/ второй вход которого присоединен к выходу селективного преобразователя тока в напряжение/ входы второго селективного преобразователя напряжения в напряжение присоединены к выводам дополнительного источника наложенного напряжения/ а выход - к первому взоду второго блока определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления/ второй вход которого присоединен к выходу дополнительного селективного преобразователя тока в напряжение/ первый вход первого сумматора присоединен к первому выходу первого блока определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления/ второй выход которого присоединен к первому входу второго сумматора/ второй вход первого сумматора присоединен к первому выходу второго блока определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления/ второй выход которого присоединен к второму входу второго сумматора/ выходы первого и второго сумматоров присоединены к входам первого и второго делителей/ причем выход первого сумматора подсоединен к первому входу первого делителя и к второму входу второго делителя/ а выход второго сумматора - к второму входу первого делителя и первому входу второго делителя/ выходы первого и второго делителей подключены к входам третьего сумматора/ выход которого соединен с первым входом блока перемножения/ второй вход которого подключен к второму выходу второго блока определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления/ а выход - с входами блока индикации сопротивления изоляции и реагирующих органов чувствительной и грубой ступеней защиты; блок определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления содержит блоки определения активной и реактивной мощностей/ блок вычисления квадрата действующего значения тока/ первый и второй блоки деления/ выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами блока определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления/ причем первые входы блоков определения активной и реактивной мощностей объединены и являются первым входом блока определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления/ вторые входы блоков определения активной и реактивной мощности и вход блока вычисления квадрата действующего значения тока объединены и являются вторым входом блока определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления/ первый вход первого блока деления присоединен к выходу блока определения активной мощности/ первый вход второго блока деления присоединен к выходу блока определения реактивной мощности/ а вторые входы первого и второго блоков деления присоединены к выходу блока определения квадрата действующего значения тока. This goal is achieved by the fact that the device for protecting the synchronous generator from ground fault at one point of the excitation circuit / containing a source of superimposed AC voltage / the first input of which is connected through the primary winding of the selective current to voltage converter and the filter for connecting to the excitation winding / second grounding / insulation resistance indication unit / reactive organs of sensitive and coarse protection stages / brush-in contact block l of the generator / connected to the output of the selective current-to-voltage converter and containing the average value driver / output of which is connected via the increment voltage isolation unit to the inputs of the first and second threshold elements with different actuation polarities / whose outputs are connected to the trigger inputs / and the output of the latter is connected to the input the signal element / also contains an additional source of applied voltage / whose frequency is different from the frequency of the said source of applied alternating voltage / and the first input of which is connected through the primary winding of an additional selective current-voltage converter and an additional filter for connecting to the field winding / and the second terminal is grounded / as well as the first and second selective voltage-to-voltage converters / the first and second active and reactive detection units components of equivalent resistance / first / second and third adders / first and second dividers / multiplier / output of which is connected to the inputs of the block indication of insulation resistance / reactive organs of sensitive and coarse degrees of protection / with the inputs of the first selective voltage converter connected to the terminals of the superimposed voltage source / and the output to the first input of the first unit for determining the active and reactive components of the equivalent resistance / whose second input is connected to the output of the selective current converter to voltage / inputs of the second selective voltage-to-voltage converter are connected to the terminals of an additional source applied voltage / a output - to the first pass of the second block for determining the active and reactive components of the equivalent resistance / whose second input is connected to the output of an additional selective current to voltage converter / the first input of the first adder is connected to the first output of the first block for determining the active and reactive components of the equivalent resistance / the second output of which is connected to the first input of the second adder / the second input of the first adder is connected to the first output of the second about the unit for determining the active and reactive components of equivalent resistance / whose second output is connected to the second input of the second adder / the outputs of the first and second adders are connected to the inputs of the first and second dividers / and the output of the first adder is connected to the first input of the first divider and to the second input of the second divider / and the output of the second adder to the second input of the first divider and the first input of the second divider / outputs of the first and second dividers are connected to the inputs of the third adder / output of which one with the first input of the multiplication / second input of which is connected to the second output of the second block determining active and reactive components of the equivalent resistance / and the output - to the inputs of the block of insulation resistance indicating and reacting sensitive organs and coarse protection stages; the unit for determining the active and reactive components of the equivalent resistance contains blocks for determining the active and reactive powers / unit for calculating the square of the current value of the current / first and second blocks of division / outputs of which are respectively the first and second outputs of the unit for determining the active and reactive components of the equivalent resistance / and the first inputs of the blocks definitions of active and reactive powers are combined and are the first input of the unit for determining active and reactive components e the equivalent resistance / second inputs of the active and reactive power determination units and the input of the square unit for calculating the current value of the current are combined and are the second input of the active and reactive components of equivalent resistance / the first input of the first division unit is connected to the output of the active power determination unit / first input of the second block division is connected to the output of the unit for determining reactive power / and the second inputs of the first and second blocks of division are connected to the output of the op edeleniya square rms current.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства. The drawing shows a diagram of the proposed device.

Устройство подключено к обмотке 1 возбуждения и содержит источник 2 наложенного переменного напряжения/ селективный преобразователь 3 тока в напряжение/ фильтр 4 присоединения/ блок 5 индикации сопротивления изоляции/ реагирующие органы грубой 6 и чувствительной 7 ступеней защиты/ блок 8 фиксации нарушения контакта щетка-вал генератора/ формирователь 9 среднего значения/ блок 10 выделения напряжения приращения/ первый 11 и второй 12 пороговые элементы разными полярностями срабатывания/ триггер 13/ сигнальный элемент 14/ дополнительный источник 15 наложенного напряжения/ дополнительный селективный преобразователь 16/ дополнительный фильтр 17 присоединения/ первый 18 и второй 19 селективные преобразователи напряжения в напряжение/ первый 20 и второй 21 блоки определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления/ первый 22/ второй 23 и третий 26 сумматоры/ первый 24 и второй 25 делители/ блок 27 перемножения/ блок определения активной 28 и реактивной 29 мощностей/ блок 30 выделения квадрата действующего значения тока/ первый 31 и второй 32 блоки деления. The device is connected to the field winding 1 and contains a source of 2 applied alternating voltage / selective converter 3 of the current to voltage / filter 4 connections / block 5 indication of insulation resistance / reactive organs of coarse 6 and sensitive 7 protection levels / block 8 of fixing the violation of contact brush-shaft generator / shaper 9 of the average value / block 10 allocation of the incremental voltage / first 11 and second 12 threshold elements with different polarities of operation / trigger 13 / signal element 14 / additional source 15 applied voltage / additional selective converter 16 / additional connection filter 17 / first 18 and second 19 selective voltage to voltage converters / first 20 and second 21 units for determining the active and reactive components of equivalent resistance / first 22 / second 23 and third 26 adders / first 24 and the second 25 dividers / block 27 multiplication / block determining the active 28 and reactive 29 power / block 30 allocation of the square of the current value of the current / first 31 and second 32 blocks of division.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Источник 2 имеет частоту ω1/ а источник 15 - частоту ω2. Напряжение на выходе первого селективного преобразователя 18 пропорционально падению напряжения на эквивалентном сопротивлении изоляции обмотки 1 возбуждения и имеет вид
U1= U1msinω1t
Это падение напряжения создается током
i1= I1msin(ω1t+φ1) напряжение/ пропорциональное которому имеет место на выходе селективного преобразователя 3.Source 2 has a frequency of ω 1 / and source 15 has a frequency of ω 2 . The voltage at the output of the first selective converter 18 is proportional to the voltage drop at the equivalent insulation resistance of the field winding 1 and has the form
U 1 = U 1m sinω 1 t
This voltage drop is generated by current.
i 1 = I 1m sin (ω 1 t + φ 1 ) voltage / proportional to which takes place at the output of the selective converter 3.

Аналогично/ напряжение на выходе второго селективного преобразователя 19 равно
U2= U2msinω2t
а на выходе преобразователя 16 напряжение пропорционально току от дополнительного источника 15
i2= I2msin(ω2t+φ2)
На выходах блоков 28 и 29 первого блока определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления 20 формируются напряжения/ пропорциональные активной Р1и реактивной Q1 мощностей на частоте ω1. После деления этих напряжений на напряжение/ пропорциональное квадрату действующего значения наложенного тока I 2 1 / а на выходах первого 31 и второго 32 блоков деления имеем напряжения/ пропорциональные активной и реактивной составляющим эквивалентного сопротивления изоляции обмотки возбуждения на частоте ω1/ т.е.Similarly, the voltage at the output of the second selective Converter 19 is equal to
U 2 = U 2m sinω 2 t
and at the output of the converter 16, the voltage is proportional to the current from an additional source 15
i 2 = I 2m sin (ω 2 t + φ 2 )
At the outputs of blocks 28 and 29 of the first block for determining the active and reactive components of equivalent resistance 20, voltages are generated / proportional to the active power P 1 and reactive Q 1 at a frequency of ω 1 . After dividing these voltages by voltage / proportional to the square of the effective value of the applied current I 2 1 / and at the outputs of the first 31 and second 32 division blocks, we have voltages / proportional to the active and reactive components of the equivalent insulation resistance of the field winding at a frequency of ω 1 / i.e.

R1= P1/I 2 1 , X1= Q1/I 2 1 .R 1 = P 1 / I 2 1 , X 1 = Q 1 / I 2 1 .

Аналогично на выходах второго блока определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления 21 изоляции обмотки возбуждения на частоте ω2/ имеем напряжения/ пропорциональные
R2=

Figure 00000001
, X2=
Figure 00000002

Исходя из схемы замещения эквивалентное сопротивление изоляции на частоте ω1
Z1=R1+jX1=r+
Figure 00000003
- j
Figure 00000004

а на частоте ω2
Z2= R2+jX2= r+ - j
Figure 00000006
где R - активное сопротивление изоляции;
С - емкость изоляции;
r - активное сопротивление фильтров 4 и 17.Similarly, at the outputs of the second unit for determining the active and reactive components of the equivalent insulation resistance 21 of the excitation winding at a frequency of ω 2 / we have voltage / proportional
R 2 =
Figure 00000001
, X 2 =
Figure 00000002

Based on the equivalent circuit, the equivalent insulation resistance at a frequency of ω 1
Z 1 = R 1 + jX 1 = r +
Figure 00000003
- j
Figure 00000004

and at a frequency of ω 2
Z 2 = R 2 + jX 2 = r + - j
Figure 00000006
where R is the active insulation resistance;
C is the insulation capacity;
r is the active resistance of filters 4 and 17.

Учитывая/ что коэффициенты передачи по входам первого сумматора 22 составляют +1 и -1 соответственно/ на его выходе имеем напряжение/ пропорциональное
ΔR=R1-R2=

Figure 00000007
-
Figure 00000008

На выходе второго сумматора 23 при коэффициенте передачи его первого входа ω2/ω1 и второго входа - 1 присутствует напряжение/ пропорциональное
ΔX=X
Figure 00000009
+ X2= -ω2R2C
Figure 00000010
-
Figure 00000011

Тогда на выходах первого 24 и второго 25 делителя напряжения пропорциональные величинам ΔR/ΔX и ΔX/ΔR
Figure 00000012
=
Figure 00000013
,
Figure 00000014
= -ω2RC
На выходе третьего сумматора 26 напряжение равно
-
Figure 00000015
+ ω2RC
Figure 00000016
/
а на выходе блока 27 перемножения сформировано напряжение/ пропорциональное активному сопротивлению изоляции обмотки возбуждения
R=-
Figure 00000017
+ ω2RC
Figure 00000018
-
Figure 00000019

Расчеты относительной погрешности измерения сопротивления изоляции для защиты КЗР-3 показывают/ что эта погрешность при изменении емкости цепи возбуждения в пределах 0-5 мкФ может изменяться в диапазоне от 1 до 50% . Более того погрешность может быть разная в зависимости от величины сопротивления фильтра присоединения (например/ при r = 100 Ом и С = 5 мкФ ΔR′= 21% / а при r = 510 Ом ΔR′= 48%). Эти расчеты справедливы и для прототипа/ поскольку в нем отстройка от r и С производится аналогично. Как видно из приведенного выше описания/ предлагаемое устройство для вычисления R отстроено от емкостной проводимости и активного сопротивления фильтров присоединения/ что исключает погрешность/ связанную с компенсацией r и С. Такая отстройка позволяет более точно измерять эквивалентное сопротивление изоляции/ что повышает чувствительность защиты и выявить наступающее ухудшение изоляции на более ранней стадии/ предотвращая тем самым разрушения/ которые могут возникнуть в процессе короткого замыкания/ и снизить затраты на ремонт.Given / that the transmission coefficients at the inputs of the first adder 22 are +1 and -1, respectively / at its output we have a voltage / proportional
ΔR = R 1 -R 2 =
Figure 00000007
-
Figure 00000008

The output of the second adder 23 with the transmission coefficient of its first input ω 2 / ω 1 and the second input - 1 there is voltage / proportional
ΔX = X
Figure 00000009
+ X 2 = -ω 2 R 2 C
Figure 00000010
-
Figure 00000011

Then, at the outputs of the first 24 and second 25 voltage dividers are proportional to ΔR / ΔX and ΔX / ΔR
Figure 00000012
=
Figure 00000013
,
Figure 00000014
= -ω 2 RC
The output of the third adder 26 voltage is
-
Figure 00000015
+ ω 2 RC
Figure 00000016
/
and at the output of the multiplication unit 27, a voltage is generated / proportional to the active insulation resistance of the field winding
R = -
Figure 00000017
+ ω 2 RC
Figure 00000018
-
Figure 00000019

Calculations of the relative error in measuring the insulation resistance for protection KZR-3 show / that this error can vary in the range from 1 to 50% when the excitation circuit capacitance changes within 0-5 μF. Moreover, the error can be different depending on the resistance value of the connection filter (for example, at r = 100 Ohm and C = 5 μF ΔR ′ = 21% / and at r = 510 Ohm ΔR ′ = 48%). These calculations are also valid for the prototype / since in it the detuning from r and C is carried out similarly. As can be seen from the above description / the proposed device for calculating R is detuned from the capacitive conductivity and active resistance of the connection filters / which eliminates the error / associated with the compensation of r and C. This detuning allows you to more accurately measure the equivalent insulation resistance / which increases the sensitivity of the protection and detect the coming deterioration of insulation at an earlier stage / thereby preventing destruction / that may occur during a short circuit / and reduce repair costs.

В настоящее время ведется подготовка к установке устройства на Березовской ГРЭС. Currently, preparations are underway for installing the device at the Berezovskaya TPP.

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ОДНОЙ ТОЧКЕ ЦЕПИ ВОЗБУЖДЕНИЯ, содержащее источник наложенного переменного напряжения, первый вход которого присоединен через последовательно включенные первичную обмотку селективного преобразователя тока в напряжение и фильтр присоединения к клемме для соединения с обмоткой возбуждения, а второй вывод соединен с клеммой заземления, блок индикации сопротивления изоляции, реагирующие органы чувствительной и грубой ступеней защиты, блок фиксации нарушения контакта щетка - вал генератора, присоединенный к выводу селективного преобразователя тока в напряжение и содержащий формирователь среднего значения, выход которого присоединен через блок выделения напряжения приращения к входам первого и второго пороговых элементов с разными полярностями срабатывания, выходы которых присоединены к входам триггера, а выход последнего - к входу сигнального элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности защиты путем повышения точности измерения сопротивления изоляции при изменениях наложенного напряжения, емкости цепей возбуждения и активного сопротивления фильтра присоединения, устройство содержит дополнительный источник наложенного напряжения, частота которого отлична от частоты источника наложенного переменного напряжения, и первый вход которого присоединен через последовательно включенные первичную обмотку дополнительного селективного преобразователя тока в напряжение и дополнительный фильтр присоединения к обмотке возбуждения, а второй вывод заземлен, а также первый и второй селективные преобразователи напряжения в напряжение, первый и второй блоки определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления, первый, второй и третий сумматоры, первый и второй делители, блок перемножения, выход которого присоединен к входам блока индикации сопротивления изоляции, реагирующих органов чувствительной и грубой ступеней защиты, причем входы первого селективного преобразователя напряжения присоединены к выводам источника наложенного напряжения, а выход - к первому входу первого блока определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления, второй вход которого присоединен к выходу селективного преобразователя тока в напряжение, вход второго селективного преобразователя напряжения в напряжение присоединен к выводам дополнительного источника наложенного напряжения, а выход - к первому входу второго блока определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления, второй вход которого присоединен к выходу дополнительного селективного преобразователя тока в напряжение, первый вход первого сумматора присоединен к первому выходу первого блока определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления, второй выход которого присоединен к первому входу второго сумматора, второй вход первого сумматора присоединен к первому выходу второго блока определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления, второй выход которого присоединен к второму входу второго сумматора, выходы первого и второго сумматоров присоединены к входам первого и второго делителей, причем выход первого сумматора подсоединен к первому входу первого делителя и к второму входу второго делителя, а выход второго сумматора - к второму входу первого делителя и первому входу второго делителя, выходы первого и второго делителей подключены к входам третьего сумматора, выход которого соединен с первым входом блока перемножения, второй вход которого подключен к второму выходу второго блока определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления. 1. DEVICE FOR PROTECTING THE SYNCHRONOUS GENERATOR FROM CIRCUIT TO THE EARTH AT ONE POINT OF THE EXCITATION CIRCUIT, containing a superimposed AC voltage source, the first input of which is connected through the primary winding of the selective current-to-voltage converter and a filter for connecting to the terminal for connection with the field winding, and the second the output is connected to the ground terminal, an insulation resistance indication unit, reactive organs of sensitive and coarse protection stages, a violation fixing unit contact brush - generator shaft connected to the output of the selective current-to-voltage converter and containing an average value driver, the output of which is connected through the increment voltage isolation unit to the inputs of the first and second threshold elements with different operation polarities, the outputs of which are connected to the trigger inputs, and the output of the latter to the input of the signal element, characterized in that, in order to increase the sensitivity of the protection by increasing the accuracy of measuring the insulation resistance with changes voltage, the capacitance of the excitation circuits and the active resistance of the connection filter, the device contains an additional source of applied voltage, the frequency of which is different from the frequency of the source of applied alternating voltage, and the first input of which is connected through series-connected primary winding of an additional selective current-to-voltage converter and an additional connection filter to field winding, and the second terminal is grounded, as well as the first and second selective converters on voltage voltage, the first and second blocks for determining the active and reactive components of the equivalent resistance, the first, second and third adders, the first and second dividers, the multiplication unit, the output of which is connected to the inputs of the insulation resistance indication unit, reactive organs of the sensitive and coarse protection stages, and the inputs of the first selective voltage converter are connected to the terminals of the superimposed voltage source, and the output is connected to the first input of the first block for determining the active and reactive composition equivalent resistance, the second input of which is connected to the output of the selective current-to-voltage converter, the input of the second selective voltage-to-voltage converter is connected to the terminals of the additional superimposed voltage source, and the output is to the first input of the second unit for determining the active and reactive components of the equivalent resistance, the second input of which connected to the output of an additional selective converter of current to voltage, the first input of the first adder is connected to the first output of the first unit for determining the active and reactive components of the equivalent resistance, the second output of which is connected to the first input of the second adder, the second input of the first adder is connected to the first output of the second unit for determining the active and reactive components of the equivalent resistance, the second output of which is connected to the second input of the second adder, the outputs of the first and second adders are connected to the inputs of the first and second dividers, and the output of the first adder is connected to the first input to the first divider and to the second input of the second divider, and the output of the second adder to the second input of the first divider and the first input of the second divider, the outputs of the first and second dividers are connected to the inputs of the third adder, the output of which is connected to the first input of the multiplication unit, the second input of which is connected to the second output of the second unit for determining the active and reactive components of the equivalent resistance. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления содержит блоки определения активной и реактивной мощностей, блок вычисления квадрата действующего значения тока, первый и второй блоки деления, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами блока определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления, причем первые входы блоков определения активной и реактивной мощностей объединены и являются первым входом блока определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления, вторые входы блоков определения активной и реактивной мощностей и вход блока вычисления квадрата действующего значения тока объединены и являются вторым входом блока определения активной и реактивной составляющих эквивалентного сопротивления, первый вход первого блока деления присоединен к выходу блока определения активной мощности, первый вход второго блока деления присоединен к выходу блока определения реактивной мощности, а вторые входы первого и второго блоков деления присоединены к выходу блока определения квадрата действующего значения тока. 2. The device according to claim 1, characterized in that the unit for determining the active and reactive components of equivalent resistance contains blocks for determining active and reactive powers, a unit for calculating the square of the effective current value, the first and second division blocks, the outputs of which are the first and second outputs of the block, respectively determining the active and reactive components of equivalent resistance, and the first inputs of the active and reactive power determination units are combined and are the first input of the determination unit the active and reactive components of the equivalent resistance, the second inputs of the active and reactive power determination units and the input of the square unit for calculating the effective current value are combined and are the second input of the active and reactive components of the equivalent resistance determination, the first input of the first division unit is connected to the output of the active power determination unit , the first input of the second division block is connected to the output of the reactive power determination unit, and the second inputs of the first and second block The divisions are connected to the output of the unit for determining the square of the effective current value.
SU4953911 1991-06-27 1991-06-27 Gear for protection of synchronous generator against fault to ground in one point of excitation circuit RU2014702C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4953911 RU2014702C1 (en) 1991-06-27 1991-06-27 Gear for protection of synchronous generator against fault to ground in one point of excitation circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4953911 RU2014702C1 (en) 1991-06-27 1991-06-27 Gear for protection of synchronous generator against fault to ground in one point of excitation circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2014702C1 true RU2014702C1 (en) 1994-06-15

Family

ID=21583752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4953911 RU2014702C1 (en) 1991-06-27 1991-06-27 Gear for protection of synchronous generator against fault to ground in one point of excitation circuit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2014702C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2563964C2 (en) * 2011-07-04 2015-09-27 Абб Рисерч Лтд System, computer programme product and internal fault detection method for synchronous generator winding
RU2637505C1 (en) * 2016-09-19 2017-12-05 Общество с ограниченной ответственностью "Релематика" Method of protecting synchronous generators from ground fault at one point of excitation circuit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2563964C2 (en) * 2011-07-04 2015-09-27 Абб Рисерч Лтд System, computer programme product and internal fault detection method for synchronous generator winding
RU2637505C1 (en) * 2016-09-19 2017-12-05 Общество с ограниченной ответственностью "Релематика" Method of protecting synchronous generators from ground fault at one point of excitation circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1397693B1 (en) Measuring devices
EP0645866A1 (en) Method for monitoring and control of a component connected to an electric power network
US6046895A (en) Distance protection method
RU2014702C1 (en) Gear for protection of synchronous generator against fault to ground in one point of excitation circuit
EP0706663B2 (en) Electrical test instrument
EP0718949A1 (en) Protective relay system with spacial difference filter and summing filter
EP3654042B1 (en) Systems and methods for dynamically switching a load of a current transformer circuit
JPH07244111A (en) Leakage current detecting sensor
JP2940604B2 (en) Current injection device for harmonic measurement
RU2096885C1 (en) Method and device for ground fault protection of generator stator winding
SU1737363A1 (en) Method of testing the electric networks insulation resistance
Soldatov et al. Information Bases of Protection Algorithms Against Single-Phase Ground Faults of a Generator Operating on Busbars Part II. Study of Information Bases of Algorithms in Which Null-Sequence Components Are Used
SU970546A1 (en) Device for protecting electric machine stator from earthing
JP3246309B2 (en) Deterioration detection device for zinc oxide arrester
JP3301627B2 (en) Apparatus and method for measuring insulation resistance of load equipment
RU1795532C (en) Device for ground-fault protection of synchronous generator at one point of field circuit
RU3043U1 (en) DIAGNOSTIC DEVICE FOR OPERATING DC CIRCUITS
RU1786586C (en) Device for protection of excitation circuits against contact to ground in one point
SU980205A1 (en) Device for protective electric machine stator from earthing
SU1019536A1 (en) Device for directional earth fault protection of compensated ac circuit
JP3230241B2 (en) Modulation equipment protection relay
SU955323A1 (en) Device for protecting electric machine stator winding against grounding
JPS5933233B2 (en) Grounding system insulation resistance measuring device
JPH0697245B2 (en) Measuring device for ground capacitance of ungrounded power system
Djokic et al. A high accuracy reactive power and energy meter insensitive to frequency variations