CH666579A5

CH666579A5 - Einrichtung zur ueberwachung des wertes des polradwinkels, lastwinkels oder teillastwinkels einer mit einem starren netz verbundenen synchronmaschine.

Info

Publication number: CH666579A5
Application number: CH330481A
Authority: CH
Inventors: Guido Dr Dipl-Ing Zbiral
Original assignee: Elin Union Ag
Priority date: 1980-05-27
Filing date: 1981-05-21
Publication date: 1988-07-29
Also published as: DE3120944A1; ATA279680A; DE3120944C2; AT370922B

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung des Wertes des Polradwinkels, Lastwinkels oder Teillastwinkels einer mit einem starren Netz verbundenen Synchronmaschine, zwecks Erfassung eines vorgegebenen Grenzwertes für einen Winkel, wobei dieser Wert sowohl während des stationären Betriebes, als auch während eines eventuellen Netzfehlers, aus den Netz- und Maschinenparametern erfassbar ist, derart, dass die Netzparameter Spannung und Frequenz, sowie die Maschinenparameter Drehzahl und Polradlage während des stationären Betriebes laufend oder in Intervallen über eine Triggerschaltung und einen Mittelwertbildner für die Netzparameter bzw. eine weitere Triggerschaltung für die Maschinenparameter einem Vergleichsglied zugeführt sind, in welchem der vorgegebene Grenzwert eines Winkels über einen Grenzwerteinsteller überwachbar ist, dass weiters während des stationären Betriebes laufend die Netzparameter über eine Messstelle an ein Speicherglied geführt und dort gespeichert bzw. bei einem Netzfehler von dort an eine weitere Vergleichsmessstufe geführt sind, an welche weiters über die weitere Triggerschaltung in einer eigenen Zuleitung die Maschinenparameter zugeführt sind, welches Vergleichsglied mit einem weiteren Grenzwerteinsteller zusammenarbeitet, wobei im Fall eines Netzfehlers bei Fehlern von

Momentanwerten der Netzparameter die im Speicherglied vor dem Netzfehler gespeicherten Netzparameter mit den vorliegenden Momentanwerten der Maschinenparameter vergleichbar sind und den beiden Vergleichsstufen je eine Signaleinrichtung zur Anzeige des Messwertes des Phasenwinkels bzw. bei Überschreiten eines vorgegebenen Wertes desselben zur Abschaltung des Generators nachgeschaltet ist.

Eine derartige Einrichtung ist aus der AT-PS Nr. 363 545 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ergänzungseinrichtung zu oben beschriebener Einrichtung zur Vorausberechnung des genauen Zeitpunktes zur Abschaltung des Generators zu schaffen, um einerseits die Verfügbarkeit des Generators nicht zu beeinträchtigen, andererseits dessen Beanspruchung nicht zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Ausgangssignal jeder der beiden Vergleichsstufen gemeinsam mit dem Ausgangssignal der weiteren Triggerstufe je an den Eingang von elektronischen Parabelbildnern geführt sind, durch die mittels digitaler Rechenwerke die Änderungsgeschwindigkeiten der beiden Eingangssignale bestimmbar sind und die in Abhängigkeit von diesen Änderungsgeschwindigkeiten den Abschaltzeitpunkt für den Generator bestimmen.

In der Bewegungsgleichung der Synchronmaschine ist die Wegänderung des Polrades durch einen Differentialquotienten 2. Ordnung gegeben, der Bewegungsablauf des Polrades kann daher näherungsweise durch eine Parabelgleichung ausgedrückt werden. Diese Parabelgleichung wurde gerätemässig im elektronischen Parabelbildner verwirklicht. Der Effekt dieser Massnahme besteht darin, an einem vorgegebenen Zeitpunkt to die Wegzunahme des Polrades für den Zeitpunkt ti auszurechnen und hierdurch eine Entscheidung zum Zeitpunkt to für das Verhalten des Polrades im Zeitpunkt ti auszurechnen.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann in den Parabelbildnern ein Grenzwert einstellbar sein, der den Betrag der Schaltereigenzeiten berücksichtigt. Durch diese Ergänzungseinrichtung, welche den genauen Zeitpunkt zur Ansteuerung der Abschalteinrichtung vorausberechnet, wird der Vorteil erreicht, eine zu frühe oder zu späte Abschaltung des Generators zu vermeiden, da im ersten Fall die Verfügbarkeit des Generators beeinträchtigt, im zweiten Fall die Beanspruchung desselben erhöht würde.

Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt am Beispiel der beiliegenden Zeichnung, in der gleiche Schaltelemente mit den gleichen Bezugsziffern wie in der CH-PS 648 702 bezeichnet sind.

Der Generator 1 speist über den Leistungsschalter 17 den Transformator 19, der seinerseits über den Leitungsschalter 18 mit dem (starren) Netz verbunden ist. In die Vergleichsstufe 5 für die stationären Werte werden die Maschinenparameter, welche von der Triggerschaltung 6 erfasst werden und die Netzparameter, welche über den Messwandler 3 und die Triggerschal-tung 2 sowie mit Hilfe des nachgeschaltetten Mittelwertbildners 4 erfasst werden, eingegeben. Das Aktivierungsglied 15 leitet bei Einlegen des Leistungsschalters 17 den statischen Messvorgang mit Hilfe eines von der Schalterstellung abhängigen binären Signales ein. In die Vergleichs- und Messstufe 12 für die dynamischen Werte werden die Netzparameter vom Mittelwertbildner 4 dem nachgeschalteten Speicherglied 10 zugeführt, dem auch die Netzspannungswerte, die von der Messstelle 11 abgenommen werden, eingespeichert werden. Der dynamische Messvorgang wird von dem Aktivierungsglied 14 mit Hilfe eines von der Schalterstellung abhängigen binären Signals eingeleitet. Der Vergleichsstufe 12 ist der Grenzwertregler 13 zugeordnet, ebenso ist der Vergleichsstufe 5 der Grenzwerteinsteller 7 zugeordnet.

Nachstehend sei die Wirkungsweise der Einrichtung näher beschrieben:

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

666 579

Um die statische Stabilität des Synchrongenerators 1 überwachen zu können, muss der Polradwinkel, Lastwinkel oder Teillastwinkel aus den Netzspannungsparametern und den Maschinenparametern bestimmt werden. Dazu ist eine Netzspannungserfassung erforderlich. Diese wird durch den Trigger 2, der seine Messspannung über den Messwandler, insbesondere Spannungswandler 3 erhält, bewerkstelligt. Die Gleichspannungsimpulse, die durch die Gleichrichtung einer Halbwelle entstehen, werden binär gezählt. Nach einem bestimmten Zeitabschnitt wird vom Mittelwertbildner 4 das Messergebnis erfasst und der Vergleichsstufe 5 zugeführt.

Gleichzeitig beginnt ein neuerlicher Zählvorgang anzulaufen. Auf ähnliche Weise wird in Trigger 6 die Polradlage gemessen, z.B. über einen mechanischen Polradlagemesser, beispielsweise eine Zahnscheibe und das Ergebnis ebenfalls der Vergleichsstufe 5 zugeführt. In dieser Vergleichsstufe 5 wird der stationäre Polradwinkel, Lastwinkel oder Teillastwinkel ermittelt. Liegt sein Wert innerhalb der durch den stationären Grenzwertvorgeber 7 festgelegten Toleranzgrenze, wird er über die Meldungseinrichtung 16 angezeigt. Liegt sein Wert ausserhalb der Toleranzgrenze, wird über 16 alarmiert bzw. über die Abschalteinrichtung A notfalls abgeschaltet.

Ein besonders selektiver Maschinenschutz wird erreicht, wenn zusätzlich der Polradstrom mit Hilfe des Messgliedes 8 erfasst wird, das über den Erregerkreis der Maschine einen dem Polradstrom proportionalen Wert aufnimmt und diesen über den Verknüpfer 9 in die Vergleichsstufe 5 integriert.

Zur dynamischen Stabilitätsüberwachung werden die im Mittelwertbildner 4 erfassten Netzspannungsparameter in das Speicherglied 10 eingegeben und fortlaufend gespeichert. Die Speicherung kann digital bzw. binär erfolgen. Ebenso wird der s Spannungswert von der Messstelle 11, die gleichzeitig als Ein-stellglied für den Minimal wert der Spannung ausgebildet ist, erfasst und ebenfalls in dem Speicherglied 10 gespeichert. Bei Netzfehlern insbesondere Kurzschluss gibt das Speicherglied 10 die zuletzt festgehaltenen Daten (bei Fehlen der Momentanwerlo te) laufend an die Vergleichsstufe 12 ab, in die die Maschinenparameter vom Trigger 6 eingegeben werden und werten diese Daten zur Polrad-Winkelbestimmung aus. Wird die vom dynamischen Grenzwerteinsteller 13 festgelegte Toleranzgrenze überschritten, erfolgt die Auslösung.

15 Da die Bewegungsgleichungen des Generators bekannt sind, lässt sich die Vorgang berechnen. Für die Vorausberechnung des Bewegungsvorganges wird eine Parabelfunktion in die aus bekannten digitalen Bauelementen aufgebauten Parabelbildner 21, 21' eingesetzt, dem die Ausgangssignale der Vergleichsglie-20 der 5 bzw. 12 und der Triggerschaltung 6 zugeführt werden. In diesen Parabelbildnern 21, 21' werden die Auslösesignale A in Abhängigkeit von den Ausgängen der Vergleichsstufen 5 bzw. 12 und des Ausgangssignals der Triggerstufe 6 ermittelt, so dass unter Berücksichtigung des eingestellten Grenzwertes, der dem 25 Betrag der Schaltereigenzeiten entspricht, die Ausschaltung im richtigen Zeitpunkt erfolgen kann.

v

1 Blatt Zeichnungen

Claims

666 579 2 PATENTANSPRÜCHE

1. Einrichtung zur Überwachung des Wertes des Polradwinkels, Lastwinkels oder Teillastwinkels einer mit einem starren Netz verbundenen Synchronmaschine, zwecks Erfassung eines vorgegebenen Grenzwertes für einen Winkel, wobei dieser Wert sowohl während des stationären Betriebes, als auch während eines eventuellen Netzfehlers, aus den Netz- und Maschinenparametern erfassbar ist, derart, dass die Netzparameter Spannung und Frequenz, sowie die Maschinenparameter Drehzahl und Polradlage während des stationären Betriebes laufend oder in Intervallen über eine Triggerschaltung (2) und einen Mittelwertbildner (4) für die Netzparameter bzw. eine weitere Triggerschaltung (6) für die Maschinenparameter einem Vergleichsglied (5) zugeführt sind, in welchem der vorgegebene Grenzwert eines Winkels über einen Grenzwerteinsteller (7) überwachbar ist,

dass weiters während des staionären Betriebes laufend die Netzparameter über eine Messstelle (11) an ein Speicherglied (10) geführt und dort gespeichert bzw. bei einem Netzfehler von dort an eine weitere Vergleichsmessstufe (12) geführt sind, an welche weiters über die weitere Triggerschaltung (6) in einer eigenen Zuleitung die Maschinenparameter zugeführt sind, welches Vergleichsglied (12) mit einem weiteren Grenzwerteinsteller (13) zusammenarbeitet, wobei im Fall eines Netzfehlers bei Fehlern von Momentanwerten der Netzparameter die im Speicherglied vor dem Netzfehler gespeicherten Netzparameter mit den vorliegenden Momentanwerten der Maschinenparameter vergleichbar sind und den beiden Vergleichsstufen je eine Signaleinrichtung (A) zur Anzeige des Messwertes des Phasenwinkels bzw. bei Überschreiten eines vorgegebenen Wertes desselben zur Abschaltung des Generators nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal jeder der beiden Vergleichsstufen (5, 12) gemeinsam mit dem Ausgangssignal der weiteren Triggerstufe (6) je an den Eingang von elektronischen Parabelbildnern (21, 21') geführt sind, durch die mittels digitaler Rechenwerke die Änderungsgeschwindigkeiten der beiden Eingangssignale bestimmbar sind und die in Abhängigkeit von diesen Änderungsgeschwindigkeiten den Abschaltzeitpunkt für den Generator bestimmen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Parabelbildnern (21, 22') ein Grenzwert einstellbar ist, der den Betrag der Schaltereigenzeiten berücksichtigt.