CH648702A5 - Device for monitoring the value of the rotor angle, load angle or partial-load angle of a synchronous machine which is connected to a constant-voltage, constant-frequency power supply - Google Patents
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Description
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung vorzuschlagen, mit deren Hilfe der Polrad-, Last- oder Teillastwinkel nicht nur im stationären Betrieb, sondern auch bei Netzfehlern, wie Kurzschluss oder dergleichen messbar wird. Es kann hierdurch noch während der Kurzschlussdauer entschieden werden, ob der sich nach der Kurzschlussbeseitigung neu einstellende Winkel innerhalb eines für die Maschine noch tragbaren Wertes verbleibt oder ob dieser Wert bereits überschritten ist. The object of the invention is to propose a device by means of which the magnet wheel, load or partial load angle can be measured not only in stationary operation, but also in the event of network faults, such as a short circuit or the like. In this way, it can be decided during the short-circuit period whether the angle which is newly set after the short-circuit elimination remains within a value which is still acceptable for the machine or whether this value has already been exceeded.
Die Erfindung betrifft somit eine Einrichtung zur Überwachung des Wertes des Polradwinkels, Lastwinkels, Teillastwinkels einer mit einem starren Netz verbundenen Synchronmaschine zwecks Erfassung eines vorgegebenen Grenzwertes, wie in Anspruch 1 aufgezeigt. The invention thus relates to a device for monitoring the value of the magnet wheel angle, load angle, partial load angle of a synchronous machine connected to a rigid network for the purpose of detecting a predetermined limit value, as shown in claim 1.
Mit der Erfindung ist es erstmals möglich, während des Netzfehlers den Polradwinkel, Lastwinkel oder Teillastwinkel With the invention it is possible for the first time, during the network fault, the magnet wheel angle, load angle or partial load angle
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laufend zu simulieren, so dass eine Entscheidung getroffen werden kann, ob die Maschine nach der Fehlerbeseitigung im Netzbetrieb verbleiben kann oder ob sie noch während des Fehlers abgeschaltet werden muss. Auf diese Weise können unter Umständen schwere mechanische oder elektrische Maschinenschäden vermieden werden. to be continuously simulated so that a decision can be made as to whether the machine can remain in mains operation after the fault has been rectified or whether it still has to be switched off during the fault. In this way, severe mechanical or electrical machine damage can be avoided under certain circumstances.
Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung können den beiden Vergleichsstufen je eine Signaleinrichtung, insbesondere eine optische und/oder akustische Meldeeinrichtung bzw. eine Abschalteinrichtung nachgeschaltet sein, die zur Anzeige des Messwertes des Phasenwinkels bzw. bei Überschreitung eines vorgegebenen Wertes desselben in bekannter Weise zur Abschaltung des Generators dient. Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann zwischen Netztrafo und Generator ein Leistungsschalter vorgesehen sein, bei dessen Einschaltung über ein Aktivierungsglied über ein von der Schaltlage des Leistungsschalters gesteuertes binäres Signal die Messvorgänge einleitbar sind. Dadurch kann bei stillstehender, unerregter bzw. nicht mit dem Netz verbundener Maschine keine Fehlfunktion der erfindungsgemässen Einrichtung erfolgen. According to a development of the invention, a signal device, in particular an optical and / or acoustic signaling device or a switch-off device, can be connected downstream of the two comparison stages, which is used to display the measured value of the phase angle or, if a predetermined value is exceeded, to switch off the generator in a known manner serves. According to a development of the invention, a circuit breaker can be provided between the mains transformer and the generator, the measurement processes of which can be initiated when switched on via an activation element via a binary signal controlled by the switching position of the circuit breaker. As a result, when the machine is at a standstill, is not energized or is not connected to the network, the device according to the invention cannot malfunction.
Gemäss einer weiteren Weiterbildung der Erfindung kann ein Netzleistungsschalter vor dem dem Netztrafo vorgeschalteten Messwandler, insbesondere Spannungswandler, vorgesehen sein, bei dessen Einschaltung über ein Aktivierungsglied über ein von der Schaltlage des Leistungsschalters gesteuertes binäres Signal die Messvorgänge einleitbar sind. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass dadurch die Abschaltung der Maschine noch während des Netzfehlers automatisch und selektiv erfolgt. According to a further development of the invention, a mains circuit breaker can be provided in front of the measuring transformer, in particular voltage transformer, connected upstream of the mains transformer, when the latter is switched on via an activation element via a binary signal controlled by the switching position of the circuit breaker. The advantage of this arrangement is that the machine is switched off automatically and selectively even during the mains failure.
In einer Weiterbildung der Erfindung können zur Vorgabe des Grenzwertes für den Polradwinkel, Lastwinkel oder Teillastwinkel digitale Signale dienen, die in die Grenzwerteinsteller eingegeben werden. In a development of the invention, digital signals can be used to specify the limit value for the magnet wheel angle, load angle or partial load angle, which signals are input into the limit value adjuster.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann zur zusätzlichen Polradstromüberwachung für den stationären Betrieb ein Messglied vorgesehen sein, das über den Erregerkreis der Maschine einen dem Polradstrom proportionalen Wert aufnimmt, der mit dem Ausgang der Vergleichsstufe in einem Verknüpfungsglied vergleichbar ist. Gemäss einer weiteren Weiterbildung kann die Speicherung der Netzparameter im Speicher eine binäre oder digitale sein. In a further development of the concept of the invention, a measuring element can be provided for additional magnet wheel current monitoring for stationary operation, which takes up a value proportional to the magnet wheel current via the exciter circuit of the machine, which value is comparable to the output of the comparison stage in a logic element. According to a further development, the storage of the network parameters in the memory can be binary or digital.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann die Messstelle für die Netzparameter gleichzeitig als Einsteilglied für einen Minimalwert der Netzspannung ausgerüstet sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass bei Bedarf eine zusätzliche Mini-malspannungs-Erfassungseinrichtung erspart wird. Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In a development of the invention, the measuring point for the network parameters can at the same time be equipped as a setting element for a minimum value of the network voltage. This has the advantage that an additional mini-low voltage detection device is saved if necessary. The invention is explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing.
Der Generator 1 speist über den Leistungsschalter 17 den Transformator 19, der seinerseits über den Leistungsschalter 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 Triggerschaltung 2 sowie mit Hilfe des nachgeschalteten Mit648 702 The generator 1 feeds the transformer 19 via the circuit breaker 17, which in turn is connected to the (rigid) network via the circuit breaker 18. The machine parameters, which are detected by the trigger circuit 6, and the network parameters, which are acquired via the measuring transducer 3 and the trigger circuit 2 and with the help of the subsequent Mit648 702, are in the comparison stage 5 for the stationary values
telwertbildners 4 erfasst werden, eingegeben. Das Aktivierungsglied 15 leitet bei Einlegen des Leistungsschalters 17 den statischen Messvorgang mit Hilfe eines von der Schalterr Stellung abhängigen binären Signales ein. In die Vergleichsund Messstufe 12 für die dynamischen Werte werden die Netzparameter vom Mittelwertbildner 4 dem nachgeschalteten Speicherglied 10 zugeführt, dem auch die Netspannungswerte, 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. telwertbildners 4 are entered. When the circuit breaker 17 is inserted, the activation member 15 initiates the static measurement process with the aid of a binary signal which is dependent on the switch position. In the comparison and measurement stage 12 for the dynamic values, the network parameters are fed from the mean value generator 4 to the downstream memory element 10, to which the network voltage values which are taken from the measurement point 11 are also stored. The dynamic measuring process is initiated by the activation element 14 with the aid of a binary signal which is dependent on the switch position. Limit value controller 13 is assigned to comparison stage 12, and limit value adjuster 7 is also assigned to comparison stage 5.
Nachstehend sei die Wirkungsweise der Einrichtung näher beschrieben: The mode of operation of the device is described in more detail below:
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. In order to be able to monitor the static stability of the synchronous generator 1, the magnet wheel angle, load angle or part-load angle must be determined from the mains voltage parameters and the machine parameters. A line voltage detection is required for this. This is accomplished by trigger 2, which receives its measurement voltage via the measurement transformer, in particular voltage transformer 3. The DC voltage pulses that result from the rectification of a half wave are counted in binary. After a certain period of time, the averaging device 4 records the measurement result and supplies it to comparison stage 5.
Gleichzeitig beginnt ein neuerlicher Zählvorgang anzulaufen. Auf ähnliche Weise wird im 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. At the same time, a new counting process starts. In a similar way, the rotor position is measured in trigger 6, e.g. via a mechanical rotor position meter, for example a toothed pulley, and the result is also fed to comparison stage 5. In this comparison stage 5, the stationary magnet wheel angle, load angle or partial load angle is determined. If its value lies within the tolerance limit defined by the stationary limit value generator 7, it is displayed via the message device 16. If its value lies outside the tolerance limit, an alarm is raised over 16 or, if necessary, switched off via switch-off device A.
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. A particularly selective machine protection is achieved if the magnet wheel current is additionally detected with the help of the measuring element 8, which takes up a value proportional to the magnet wheel current via the excitation circuit of the machine and integrates this into the comparison stage 5 via the link 9.
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 Spannungswert von der Messstelle 11, die gleichzeitig als Einstellglied für den Minimalwert 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 Momentanwerte) laufend an die Vergleichsstufe 12 ab, in die die Maschinenparameter vom Trigger 6 eingegeben werden, und werten diese Daten zur Polradwinkelbestimmung aus. Wird die vom dynamischen Grenzwerteinsteller 13 festgelegte. Toleranzgrenze überschritten, erfolgt die Auslösung. For dynamic stability monitoring, the mains voltage parameters recorded in the mean value generator 4 are entered into the memory element 10 and stored continuously. The storage can be digital or binary. Likewise, the voltage value is detected by the measuring point 11, which is simultaneously designed as an adjusting element for the minimum value of the voltage, and is likewise stored in the memory element 10. In the event of network faults, in particular a short circuit, the memory element 10 continuously outputs the last recorded data (in the absence of the instantaneous values) to the comparison stage 12, into which the machine parameters are entered by the trigger 6, and evaluates this data for determining the magnet wheel angle. Is that determined by the dynamic limit value adjuster 13. Triggered if the tolerance limit is exceeded.
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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings
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