DE2748373C2

DE2748373C2 - Torsions-Schutzeinrichtung

Info

Publication number: DE2748373C2
Application number: DE2748373A
Authority: DE
Inventors: Dale Alan Schenectady N.Y. Swann; George Franklin Wright
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1976-11-15
Filing date: 1977-10-28
Publication date: 1985-01-31
Also published as: DE2748373A1; US4080559A; GB1574163A; JPS598133B2; JPS5378034A; CH626198A5

Description

Die Erfindung bc/.icht sich auf eine Torsions-Sehutzcinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.

Eine Synchrongeneratoreinheit zur Erzeugung elektrischer Leistung umfaßt im allgemeinen eine Turbine, einen elektrischen Synchrongenerator und eine Erregermaschine, welche durch eine rotierende Welle miteinander verbunden sein können. Eine oder mehrere Generatoreinheilen können dabei elektrisch untereinander verbunden sein zur Bildung eines Kraftnetzes. Mehrere Kraftnetze können ihrerseits wieder elektrisch untereinander verbunden sein. Es wurde gefunden, daß bei zwei oder mehr elektrisch untereinander verbundenen Generatoreinheiten örtliche Schwingungen im Bereich von 1 bis 2 Hertz auftreten können infolge einer Wechselwirkung einer großen rotierenden Masse einer Generatoreinheit mit einer anderen großen rotierenden Masse einer weiteren Generatoreinheit. Weiterhin können bei Verknüpfungen eines Kraftnetzes mit einem zweiten Kraftnetz Verknüpfungs-Schwingungen (intertie oscillations) auftreten im Bereich von 03 bis 0,5 Hertz.

Diese beiden Schwingungsarten können wirksam gedämpft werden durch Verwendung eines Stabilisators, der an die Generatorfeldsteuerung ein in seiner Phase angepaßtes Drehzahl-, Spannungs- oder Frequenzsignal liefert, um auf diese Weise die auftretenden Schwingungen zu dämpfen. Derartige Stabilisatoren sind beispielsweise in »System Design Considerations and Operating Experience with High Performance Thyristor Excitation Systems« von Farmer, Crenshaw, Schulz und Temoshok. Vol. 33, Proceedings of the American Power Conference, 1371 und in »Design of a Power System Stabilizer Sensing Frequency Deviation« von Keay und South. Vol. PAS-90, No. 2,1EE Transactions on Power Apparatus and Systems, Seite 707—713, beschrieben.

Diese Stabilisatoren sind zwar wirksam zur Dämpfung örtlicher und durch den Verbund entstehender Schwingungen, aber sie besitzen in einigen Fällen eine desiabilisicrcndc Wirkung auf die Torsionsschwingungen. Diese Zusammenhänge sind in der Arbeit »Static Exciter Stabilizing Signals on Large Generators« von Watson und Coultes, Vol. PAS-92. Seiten 204 bis 211.

IEE Transactions on Power Apparatus and Systems, beschrieben. Die Torsionsschwingungen beziehen sich dabei auf jede rotierende Masse auf einer gemeinsamen Welle und auf die Wechselwirkung zwischen den rotierenden Massen. Normalerweise sind auf einer gemeinsamen Welle mit π rotierenden Massen /7—1 Torsionsschwingungstypen im untersynchronen Bereich vorhanden. Diese Torsionsschwingungen können bei Vorhandensein eines Eingangssignals zum Stabilisator eine negative Dämpfungscharakteristik besitzen, und wenn

so diese Schwingungen ungehindert anwachsen könnten, dann würden sie einen Bruch der Welle verursachen. In diesem Falle wäre es dann günstiger, das Eingangssignal am Stabilisator wegzunehmen.

Eine bekannte Lösung für die Dämpfung von Torsionsschwingungen besteht darin, einen Wellendrehzahlfühler selektiv auf einem Knotenpunkt der Schwingung anzuordnen, welcher bei der ersten Torsionsschwingungsart entsteht. Dies wird jedoch kompliziert, wenn der Schwingungsknoten räumlich innerhalb einer der rotierenden Massen auftritt. Weiterhin erfordert dieses Vorgehen eine komplexe Analyse für jede Maschine, auf welche dieser l.osungsweg angewendet werden soll.

Ils isl Aufgabe der liiimilung. eine loisions Schulz

h^ri einrichtung der eingangs genannlen Art derart auszugestalten, daß das Ausgangssignal des Stabilisators bei Torsionsschwingungsfrcqucnzcn gedämpft wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Pa-

tentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Aasgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der Ausdruck biquadratisch bedeutet, daß jedes Filterelement mathematisch durch ein Verhältnis von zwei quadratischen Gleichungen dargestellt werden künn und bei diesem Verhältnis oder Bruch der Zähler und der Nenner die gleiche Eigenresonanzfrequenz besitzen. Die Tiefe der Einkerbung oder Einsattelung im Frequenzgang und die Bandbreite jedes Filterelementes wird durch die Dämpfungsverhältnisse von Zähler und Nenner beeinflußt Die Resonanzfrequenzen für jedes Element sind geometrisch abgestuft in dem Torsionsfrequenzband angeordnet, und hierdurch ergibt sich eine zusammengesetzte Bandsperrkennlinie mit den erwünschten steilen Flanken und der relativ geraden Grundlinie. Das zusammengesetzte Filter ist in der Lage. Dämpfungen von mehr als 100 :1 über dem erwarteten Frequenzbereich der Torsionsschwingungen zu erzeugen bei gleichzeitiger Erzeugung einer möglichst geringen Phasennacheilung. Weiterhin kann der Stabilisator auch noch ein Bandpaßfilter mit einer Kennlinie invers zur Kennlinie des Bandsperrfilters besitzen, welches in die Schaltung zur Ausfallsicherung eingefügt wird, um auch im Falle einer Störung der Bandsperre das Auftreten von Torsionsschwingungsfrequenzen im Stabilisator zu verhindern, indem im Störungsfall ein Alarm ausgelöst oder eine Schnellabschaltung vorgenommen wird.

Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von bevorzugten Ausführungsbeispielen iiäher erläutert.

F i g. 1 zeigt ein Schaltbild einer Synchrongeneratoreinheit mit einem Stabilisator;

Fig.2 ist ein Blockschaltbild des Stabilisators mit dem Bandsperrfilter und einer zugeordneten Überwachungsschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

F i g. 3 zeigt eine Schaltzeichnung des zusammengesetzten biquadratischen Filters;

F i g. 4 und 4A zeigen den Frequenzgang von einem einzelnen und dem zusammengesetzten Bandsperrfilter;

F i g. 5 zeigt Kurven zum Vergleich der Ausgangsgröße des Stabilisators mit und ohne Bandsperrfilter;

F i g. 6 zeigt tabellarisch die Auswirkung des Bandsperrfilters mit und ohne Bandsperrfilter;

F i g. 7 zeigt eine zusätzliche Sicherungsschaltung für eine Torsionsschutzeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Generatoreinheit 10, welche eine Anzahl von rotierenden Massen enthalten kann, beispielsweise eine Hochdruckturbine 12, eine Mitteldruckturbine 14 und eine Niederdruckturbine 10. Weiterhin enthält die Generatoreinheit einen elektrischen Generator 18 und eine Erregermaschine 20. Diese fünf rotierenden Massen sind in der dargestellten Weise durch eine einzige Verbundwelle untereinander verbunden. Obwohl hier nur fünf rotierende Massen gezeigt werden, können allgemein η rotierende Massen verwendet werden.

Der elektrische Generator 18 enthält einen stationären Anker 22 und eine rotierende Feldwicklung 24, die beide schemalisch dargestellt sind. Die elektrische Ausgangsleistung wird über die Generatoranschlußklemmc 26 abgegeben.

Die Erregermaschine 20 enthält einen stationären Anker 32 und eine rotierende Feldwicklung 34, wobei diese Teile beide schematisch dargestellt sind. Die elektrische Ausgangsleistung zur Feldwicklung 24 des elektrischen Generators wird über die Anschlußleitungen 36 abgegeben. Die Erregermaschine ist ein Wechselspannungs-Synchrongenerator mit direkter Kopplung und wird von dem Läufer des Hauptgenerators angetrieben. Die Erregerfeldleistung wird aus dem Erregeranker über parallele Quellen abgegeben, von denen nur eine gezeigt ist. Diese Quellen enthüllen jeweils eine Diodengleichrichterschaltung 38, welcher die Leistung von einem Stromtransformator 40 und einer Thyristorschaltung 42 zugeführt wird, welche ihrerseits die Leistung aus der Ankerspannung der Erregermaschine erhalten. Während des Normalbetriebes erreicht man eine Steuerung der Feldstromstärke der Erregermaschine durch Phasensteuerung der Thyristor- Brückenschaltung der Erregermaschine. Während vorübergehender Betriebszustände, wie sie beispielsweise bei Störungen im System auftreten, kann die Diodenschaltung 38 zusätzlichen Feldstrom für die Erregermaschine zuführen.

Die Regler 44 für die Erregermaschine enthalten einen Wechselspannungsregler, der normalerweise im Betrieb ist und eine konstante Quellenspannung für die Thyristorbrücken der Erregermaschine liefert Andererseits ist auch noch ein Gleichspannungsregler für die Erregermaschine vorhanden, welcher während des Anfahrens oder v/ährend der Zeiten, in denen der Wechselspannungsregler der Erregermaschine nicht im Betrieb ist, die Feldspannung der Erregermaschine aufrecht erhält

Eine Thyristoranordnung 46 für den Generator besteht aus mehreren parallel geschalteten Brücken. Die Thyristoranordnung 46 erhält eine dreiphasige Eingangsspannung von der Erregermaschine und gibt am Ausgang eine Gleichspannung ab für die Generatorfeldwicklung 24. Ein Reglerschalter 50 wählt eine Steuerung der Hauptzündschaltung entweder durch den Generator-Gleichspannungsregler 52 oder den Generator-Wechselspannungsregler 54.
Der Generator-Gleichspannungsregler 52 ermöglicht eine Handsteuerung durch eine solche Steuerung der Zündung der Thyristorbrücken, bei welcher die Generatorfeldspannung konstant gehalten wird. Wenn das Erregersystem weit unterhalb der Synchrondrehzahl in Betrieb genommen wird, dann wird der Gleichspannungsregler während des Anfahrens benutzt zur Aufrechterhaltung der konstanten Generatorspannung und Frequenz. Der Generator-Gleichspannungsregler wird auch noch dann benutzt, wenn der Wechselspannungsregler 54 nicht verfügbar ist oder wenn eine Handsteuerung erwünscht ist.

Der Generator-Wechselspannungsregler 54 besitzt als ersten Eingang auf der Leitung 56 die Generatorklemmenspannung und als zweiten Eingang auf der Leitung 58 eine Bezugs- oder Sollwertspannung. Ein drittes Eingangssignal zu dem Generator-Wechselspannungsregler 54 umfaßt das Ausgangssignal eines Stabilisators 60 der Generatoreinheit 10. Der Wechselspannungsregler 54 hält eine konstante Ausgangsspannung an den Generatorklemmen aufrecht, so daß die Leitung 56 eine

bo Rückführung zum Wechselspannungsregler 54 bildet.

Dem Wechselspannungsreglcr 54 wird weiterhin durch den Stabilisator 60 ein Drehzahl-Eingangssignai zi'"eführt, welches an einem Meßfühler 62 gewonnen wird. Durch den Stabilisator 60 wird dem Wechselspannungsregler 54 eine zusätzliche Steuerfunktion gegeben, damit er bei Abweichungen der Generatordrehzahl oder Last die Generatorerregung als zusammengesetzte Funktion der Klemmenspannung und der Wellen-

drehzahl geregelt wird.

Fig. 2 zeigt in einem Blockschaltbild die Torsions-Schutzschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Drehzahl-Meßfühler 62 gemäß Fig. 1 liefert ein Drehzahlsignal als Eingangssignal. Das Drehzahlsignal bildet das erste Eingangssignal für einen Frequenzabweichungswandler 70, in dem das Eingangssignal frequenzmoduliert wird, so daß am Ausgang des Wandlers 70 eine Frequenz gleich der Modulationsfrequenz und eine Amplitude proportional zur Abweichung der Frequenz vorhanden ist. Ein Beispiel für einen solchen Frequenzabwcichungswandler ist in dem Aufsatz »Design of a Power System Stabilizer Sensing Frequency Deviation« von Keay und South in IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-90, Nr. 2{Frühjahr !97!),Seite 70S, beschrieben.

Das Ausgangssignal des Wandlers 70 ist das Eingangssignal für eine Signalformerschaltung 72 in Form einer gedruckten Schaltung. Die Signalformerschaltung besteht aus einer Voreilung-Nacheilung-Schaltung, welehe so ausgelegt ist, daß sie eine gewünschte Phasenvoreilung bei den Frequenzen gemäß der örtlichen oder Verknüpfungsschwingung ergibt. Ein Beispiel für eine solche geeignete Voreilung-Nacheilung-Schaltung ist in dem vorgenannten Aufsatz von Keay beschrieben.

Die Schaltung 74 ist ein Hochpaßfilter, welches jegliche effektive Änderungen der Bezugsspannung für den Spannungsregler beseitigt, welche durch einen anhaltenden Betrieb der Generatoreinheit außerhalb der normalen Frequenz verursacht wird. Diese Funktion ist gegeben durch das Übertragungsverhältnis S771 -t-STund ist abgebildet in F i g. 1 des Aufsatzes »Static Exciter Stabilizing Signals on Large Generators — Mechanical Problems« von Watson und Coulters, Vol. PAS-92, Seite 204—211, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems.

Die Verstärkungs- und Ausgangsschaltung 76 ergibt eine geeignete Verstärkung für das Ausgangssignal des Stabilisators für das Eingangssignal in den Wechselspannungsregler 54. Weiterhin enthält diese Schaltung noch Einrichtungen zur Begrenzung der maximalen Ausgangsspannung des Stabilisators.

Es ist bekannt, daß die Anwendung eines Stabilisators in einer Generatoreinheit eine EntStabilisierung beiden Eigentorsionsschwingungsfrequenzen der Welle ergeben kann. Um das Auftreten von destabilisierenden Signalen bei den Eigentorsionsschwingungen der Welle zu vermeiden, ist ein zusammengesetztes Bandsperrfilter 80 zur Einfügung in die Schaltung des Stabilisators vorgesehen. Dieses Filter ist so ausgelegt, daß es das Ausgangssignal des Stabilisators abschwächt oder dämpft bei den EigciiiüfSiüfiSSChwifigüMgsfrcquenzen der Welle im Bereich von etwa 15 Hz bis etwa 40 Hz. Es ist zu beachten, daß dabei weiterhin die Dämpfung der Schwingungen durch das Zusammenschalten der Kraftnetze im Bereich von etwa 03 bis etwa 0,5 Hz oder der örtlichen Schwingungen im Bereich von 1 bis 2 Hz möglich ist Das resultierende Bandsperrfilter für Torsionsschwingungen besteht aus 5 biquadratischen Filterelementen in Kaskadenschaltung, jedes biquadratische Element kann mathematisch durch ein Verhältnis von 2 quadratischen Ausdrücken dargestellt werden, wobei jeweils der Zähler und der Nenner die gleiche Resonanzfrequenz besitzen. Ein biquadratisches Filterelement ist ausführlich in der US-PS 40 01 712 beschrieben. h5

Die F i g. 3 zeigt ein Schaltbild für ein zusammengesetztes Bandsperrfilter, in dem eine Anzahl von biquadratischen Filterelementen in Reihe gcschallel sind, ledern Operationsverstärker wird eine Eingangsgröße am invertierenden Eingang zugeführt. Der normale bzw. andere Eingang ist nicht abgebildet; er ist jedoch in jedem Fall mit Masse bzw. Erde verbunden. Die Widerstandswerte sind in Kilo-Ohm und die Kapazitätswerte sind in Mikrofarad angegeben. Die Anzahl der biquadratischen Filterelemente wird bestimmt durch die gewünschte Bandbreite des zusammengesetzten Filters. Jedes biquadratische Filterelement kann durch die folgende Funktion ausgedrückt werden:

Übertragungsfunktion pro Stufe =

s² + aws + w² s² + bws + w²

worin α und b Dämpfungsfaktoren sind. Die abgestimmte Frequenz für jedes Filterelement wird dabei durch w ausgedrückt. Obwohl die Werte nur für einen bestimmten Anwcndungsfi.ll gegeben werden, können sie leicht für jeden gewünschten Frequenzbereich eingerichtet werden. Die in Klammern gegebenen Widerstandswerte deuten auf die Austauschbarkeit der Widerstände hin zur Erzeugung eines Bandpaßfilters mit umgekehrter Kennlinie wie das Bandsperrfilter aus den noch nachstehend dargelegten Gründen. An dem ausgangsseitigcn Ende der zusammengesetzten Filterschaltung ist ein Pufferverstärker oder invertierender Trennverstärker 82 vorgesehen.

Fig.4 zeigt die Amplitude in Abhängigkeit von der Frequenz für das Bandsperrfilter, wobei noch die einzelne Kennlinie jedes biquadratischen Filterelementes gezeigt ist. Die Tiefe der Einsattelung und die Bandbreite jedes Filtcrelcmentes werden durch den Zähler und Nenner in den Dämpfungsfaktoren bestimmt. Fig.4A zeigt die Amplitude in Abhängigkeit von der Frequenz für das zusammengesetzte Bandsperrfilter.

F i g. 5 zeigt den Unterschied zwischen den verschiedenen Ausgangssignalen des Stabilisators mit und ohne Bandsperrfilter. Das Ausgangssignal des Stabilisators ist mit Bandsperrfilter stark abgeschwächt in dem durch den Aufbau des Bandsperrfilters festgelegten Bereich gemäß Fig.3, d.h. von 15 Hz bis 37 Hz, der für eine Maschine die Eigentorsionsfrequenz der Welle darstellt. Andererseits ist die Phasennacheilung bei den Frequenzen des Schwingungstyps für die gegenseitige Verbindung der Kraftnetze von etwa 0,1 bis 0,3 Hz geringer als 5° und bei den Frequenzen für die örtlichen Schwingungen von 1 bis 2 Hz ist die Phasennacheilung geringer als 20°.

F i g. 6 zeigt die Verringerung der Amplitude der Phasenvektoren zur komplexen Darstellung der Torsionswechselwirkung, welche im Bereich von 100:1 liegen kann. Obwohl durch die Zufügung des Bandsperrfiiiers die Lage eines solchen Vektors von einer stabilisierenden Kraft zu einer destabilisierenden Kraft verändert werden kann, wird die Größe dieser destabilisierenden Kraft so gering sein, daß sie vernachlässigt werden kann, während andererseits jede größere destabilisierende Kraft ausgeschaltet wird, welche ohne das Bandsperrfiiter auftreten könnte.

Somit werden also die nachteiligen Auswirkungen bei den Eigentorsionsfrequenzen der Welle abgeschwächt oder gedämpft durch Zufügung eines geeigneten Bandsperrfilicrs. Wenn jedoch ein Ausfall oder Defekt in diesem Bandsperrfiltcr cintritl.dann muß dieser Defekt crfaßl werden, bevor dcsiabilisierendc Signale in das System eingespeist werden. Es wird erneut auf die F i g. 2 Bezug genommen, die zeigt, daß Einrichtungen vorgesehen sind zur Erfassung oder Feststellung eines

Ausfalls in der Stabilisatorschaltung. welcher zu einer vergrößerten Amplitude des Ausgangssignals des Stabilisators iniTorsionsfrequenzbcreieh führen würde.

Das Ausgangssignal des Wandlers 70 ist Eingangssignal für eine zweite Signalformerschaltung 90 in Form einer gedruckten Schaltung, welche identisch ist der Signalformerschaltung 72. Das Ausgangssignal von der Schallung 74 bildet das Eingangssignal für ein Bandpaßfilter 92. Das Bandpaßfilter 92 hat den gleichen Aufbau wie das Bandsperrfilter 80 nach F i g. 3 mit der Ausnahnie, daß die Widerstände R\ und Ri für jedes biquadratische Filterelement jeweils in dem Filterelement ersetzt werden durch die in Klammern gezeigten Werte. Dieses Austauschen der Widerstände bewirkt eine Umkehrung der Kennlinie des zusammengesetzten Filters und erzeugt daher ein Bandpaßfiltcr in dem Eigentorsionsfrequenzbereich der Welle. Daher werden die entsprechenden Ausgangssignale der zweiten Signalformerschaltung 90 und des Bandpaßfilters 92 identisch im Bereich der Eigentorsionsfrequenzen.

Hochpaßfilter 94 und 96 dienen zur Verringerung der Empfindlichkeit jedes Eingangssignals bei niedrigen Frequenzen und verstärken auf diese Weise den Vergleich oder Kontrast in dem Bereich der Torsionsfrequenzen.

Durch die Gleichrichter-Tiefpaßschaltung 98 und 100 werden die entsprechenden Eingangssignale gleichgerichtet und gefiltert zur Erzeugung eines Ausgangssignals, welches ein Maß für den Mittelwert der Energie in dem Torsionsfrequenzband darstellt. Das Tiefpaßfilter wird dabei so eingestellt, daß es einen Vergleich in einem zeitlichen Abschnitt von 200 bis 300 Millisekunden gestattet anstelle eines momentanen Vergleichs. Durch diese Funktion wird die Empfindlichkeit der Vergleichs- und Ausschaltlogik vermindert zur Vermeidung von falschen Ausschaltungen infolge von Störimpulsen mit kurzer Dauer.

Der Komparator 102 empfängt die entsprechenden Eingangssignale von den Schaltungen 98 und 100 und vergleicht den Signalpegel. Bei Vorhandensein einer vorangestellten Differenz im Signalpcgc! in den beiden Signalen gibt der Komparator 102 Umschaltsignale und Warnsignale an ein Relais ab, zur Auslösung eines entsprechenden Vorgangs, beispielsweise einer Unterbrechung des Ausgangs des Stabilisators.

F i g. 7 zeigt die praktische Ausführung der Funktionen, wie sie für die gedruckten Schaltungen 94 bis 102 dargestellt sind. Die Widerstandswerte sind auch hier in Kilo-Ohm und die Kapazitäten in Mikrofarad angegeben. Die Verstärkerschaltungen 110 und 112 ergeben die Hoch"aßfunktion und die Verstärkerschaitungpn 114 und 116 enthalten Dioden und ergeben eine Gleichrichtung der entsprechenden Eingangssignale. Die Verstärker 119 und 121 ergeben die Tiefpaßfunktion. Die Transistorschaltung 118 begrenzt das Ausgangssignal des Verstärkers 119 auf einen Wert von —10 Volt und die Transistorschaltung 120 begrenzt das Ausgangssignal des Verstärkers 121 auf +10 VolL Die Ausgangssignale der Verstärker 119 und 121 besitzen entgegengesetztes Vorzeichen und liefern ein resultierendes positives Eingangssignal an den invertierenden Verstärker 122, welches proportional der Differenz zwischen den beiden Signalen ist. Das Ausgangssignal des Verstärkers 122 ist eine negative Spannung proportional zur Differenz zwischen den beiden Signalen. Der einstellbare positive Bezugsspannungseingang 124 wird dem negativen Ausgangssignal des Verstärkers 122 zugefügt, so daß bei Übersteigen des positiven Eingangsbezugssignals durch das Ausgangssignal des Verstärkers 122 der Verstärker 126 auf positive Werte gehen wird und ein Warnsignal und eine Ausloseschaltung oder Schnellabschaltung einschalten wird (nicht gezeigt).

Es wird somit deutlich, daß ein Stabilisator zwar geeignet ist zur Dämpfung der örtlichen oder durch den Verbund von Kraftnetzen entstehenden Schwingungen. Dabei können jedoch nachteilige Auswirkungen auf die Torsionsstabilität bei den Eigentorsionsfrequenzen der Welle mit entsprechenden entstabilisierenden Wirkungen auftreten, welche nachteiliger sein können als die Schwingungen, die der Stabilisator eigentlich verhindern soll. Deshalb wird ein zusammengesetztes Bandsperrfilter 80 eingefügt, welches eine Anzahl von biquadratischen Filterelementen enthält, die in Reihe geschaltet und jeweils auf eine verschiedene Torsionsfrequenz abgestimmt sind, so daß das zusammengesetzte Bandsperrfilter den Gesamtbereich der Torsionsfrequenzen überdeckt. Dieses Bandsperrfilter 80 ist dabei so aufgebaut, daß es keine unzulässige Phasennacheilung im Ausgangssignal des Stabilisators hervorruft bei den Frequenzen für die örtlichen oder durch Verbund entstehenden Schwingungen.

Damit die Einfügung des Bandsperrfilters in den Stabilisator bei einem Defekt an diesem Filter nicht die Entstehung von destabilisierenden Signalen durch den Stabilisator mit den Eigentorsions-Schwingungen der Welle ermöglicht, ist noch eine Alarm- und Auslöseschaltung vorgesehen als Sicherung gegen diese Möglichkeit. Die Auslöseschaltung bewirkt, daß der Ausgang des Stabilisators abgetrennt wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Torsions-Schutzeinrichtung für eine Synchrongeneratoreinheit mit einem Stabilisator zur Lieferung eines Dämpfungssignals an die Erregersteuerung des Synchrongenerators zur Dämpfung in der Antriebswelle auftretender niederfrequenter Schwingungen und mit einer zusätzlichen, für die Erfassung von Torsionsschwingungen bestimmten. Filter enthaltenden Einrichtung zur Schwächung der Ausgangsgröße des Stabilisators bei höheren Torsionsfrequenzen der Welle, dadurch gekennzeichnet, daß als Filter ein zusammengesetztes Bandsperrfilter (80) mit einer Anzahl von biquadratischer. Filterelementen in Reihenschaltung vorgesehen ist die jeweils auf eine Frequenz bei oder nahe einer Torsionsfrequenz der WdIe abgestimmt sind derart, daß das Bandsperrfilter (80) ein Dämpfungsglied für die Ausgangsgröße des Stabilisators innerhalb der gesamten Frequenzbandbreite der Wellentorsionsfrequenzen darstellt.

2. Torsions-Schutzeinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Bandsperrfilter (80) ein zusammengesetztes Bandpaßfilter (92) mit einer Anzahl von in Reihe geschalteten biquadratischen Filterelementen in Reihe geschaltet ist, die dem zusammengesetzten Bandpaßfilter (92) eine genau umgekehrte Kennlinie wie diejenige des zusammengesetzten Bandsperrfilters (80) geben.

3. Torsions-Schutzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zusammengesetzte Bandsperrfilter (80) zwischen eine erste Signalformerschaltung (72), welche Ausgangssignale eines Wandlers (70) empfängt, und ein Hochpaßfilter (74) geschaltet ist, von dem das zusammengesetzte Bandpaßfilter (92) ein Eingangssignal (74) erhält,

eine zweite Signalformerschaltpng(90) mit praktisch dem gleichen Aufbau wie die erste Signalformerschaltung (72) vorgesehen ist,
und eine Schaltungsanordnung (102) die entsprechenden Ausgangssignale von der zweiten Signalformerschaltung (90) und von dem zusammengesetzten Bandpaßfilter (92) vergleicht zur Erzeugung eines Warnausgangssignals bei einer vorbestimmten Signaldifferenz.

4. Torsions-Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes biquadratische Filterelement des zusammengesetzten Bandsperrfilters (80) und des zusammengesetzten Bandpaßfilters (92) eine Summierungsschaltung enthält, wobei das Eingangssignal zu dem Filterelement ein erstes Eingangssignal für die Summierungsschaltung durch einen ersten Widerstand R\ bildet, das Ausgangssignal des Filterelementes ein zweites Eingangssignal für die Summierungsschaltung über einen zweiten Widerstand R₂ bildet, und daß beim Bandsperrfilter (80) R\ > R₂ und beim Bandpaßfilter (92) R\ < R₂ ist, wobei /?i und R₂ untereinander austauschbar sind.