Claims (21)
1. Система обнаружения замыкания обмотки возбуждения на землю, содержащая датчик (106), выполненный в виде резистора, схему (108, 110) ослабителя, источник (104) опорного сигнала, обеспечивающий подачу опорного сигнала на выводы обмотки (116) возбуждения электрической машины, при этом опорный сигнал при работе подают на датчик, выполненный в виде резистора, и на схему ослабителя, а схема ослабителя соединена с выводами обмотки возбуждения для создания сигнала, смещающего среднюю точку поля возбуждения на величину опорного сигнала в положительную и в отрицательную сторону относительно потенциала земли, генератор (102) колебаний, управляемый напряжением (ГУН), выполненный с возможностью обеспечения измерения разности напряжений на концах датчика, выполненного в виде резистора, и логическое устройство (500) управления, выполненное с возможностью обеспечения координации процесса сбора данных измерений и на основе измеренных данных обеспечения получения оценочного значения сопротивления короткого замыкания на землю и данных о местоположении короткого замыкания на землю.1. The detection system of the circuit of the field winding to the earth, containing a sensor (106), made in the form of a resistor, a circuit (108, 110) of the attenuator, a source (104) of the reference signal, providing a reference signal to the terminals of the winding (116) of the excitation of the electric machine, while the reference signal during operation is fed to a sensor made in the form of a resistor and to an attenuator circuit, and the attenuator circuit is connected to the terminals of the field winding to create a signal that shifts the midpoint of the field of excitation by the value of the reference signal to positive and the negative side with respect to the earth potential, a voltage controlled oscillator (VCO) (102), configured to provide a measurement of the voltage difference at the ends of the sensor, made in the form of a resistor, and a control logic device (500) configured to coordinate the data collection process measurements and on the basis of the measured data ensure obtaining the estimated value of the resistance to earth fault and the location of the earth fault.
2. Система по п.1, в которой логическое устройство управления содержит первый канал связи, предназначенный для передачи команд на выполнение измерений, посредством которых обеспечивают выполнение измерений в системе, и второй канал связи, предназначенный для считывания результатов измерений, выполненных посредством системы.2. The system according to claim 1, in which the control logic device comprises a first communication channel for transmitting commands for performing measurements by which measurements are made in the system, and a second communication channel for reading measurements made by the system.
3. Система по п.1, в которой логическое устройство управления выполнено с возможностью обеспечения вычисления оценочных значений сопротивления короткого замыкания на землю путем выполнения измерений двух последовательных полупериодов опорного сигнала.3. The system according to claim 1, in which the control logic device is configured to provide calculation of estimated values of the resistance to earth fault by performing measurements of two consecutive half-periods of the reference signal.
4. Система по п.1, в которой логическое устройство управления выполнено с возможностью обеспечения вычисления оценочных значений сопротивления (Rx) короткого замыкания на землю с использованием следующего уравнения:4. The system according to claim 1, in which the control logic device is configured to calculate the estimated values of the resistance (Rx) of the short circuit to ground using the following equation:
Rx={(2RRsRb^2+R^2Rb^2)((Vfgn/Vfgp)Vs1-Vs2)-2RRsRb^2((Vfgn/Vfgp)*Voscp-Voscn)}/{(2RbR^2+4RRbRs+2RRb^2)(Vs2-(Vfgn/Vfgp)Vs1)+4RRbRs((Vfgn/Vfgp)*Voscp-Voscn)},Rx = {(2RRsRb ^ 2 + R ^ 2Rb ^ 2) ((Vfgn / Vfgp) Vs1-Vs2) -2RRsRb ^ 2 ((Vfgn / Vfgp) * Voscp-Voscn)} / {(2RbR ^ 2 + 4RRbRs + 2RRb ^ 2) (Vs2- (Vfgn / Vfgp) Vs1) + 4RRbRs ((Vfgn / Vfgp) * Voscp-Voscn)},
где параметр R представляет собой сопротивление промежуточного соединения между схемой ослабителя и выводами обмотки возбуждения генератора электроэнергии по опорному сигналу;where the parameter R represents the resistance of the intermediate connection between the attenuator circuit and the terminals of the excitation winding of the electric power generator by the reference signal;
параметр Rb представляет собой сопротивление стабилизирующих нагрузочных резисторов;the parameter Rb represents the resistance of the stabilizing load resistors;
параметры Vs1 и Vs2 представляют собой напряжение на концах датчика, выполненного в виде резистора Rs, в течение соответственно положительного и отрицательного полупериодов опорного сигнала;parameters Vs1 and Vs2 are the voltage at the ends of the sensor, made in the form of a resistor Rs, during the positive and negative half-periods of the reference signal, respectively;
параметры Voscp и Voscn представляют собой напряжение опорного сигнала соответственно в положительном и в отрицательном полупериодах;the parameters Voscp and Voscn represent the voltage of the reference signal, respectively, in the positive and negative half-periods;
параметры Vfgn и Vfgp представляют собой напряжение возбуждения в течение соответственно отрицательного и положительного полупериодов опорного сигнала.the parameters Vfgn and Vfgp represent the excitation voltage during the respectively negative and positive half-periods of the reference signal.
5. Система по п.1, в которой логическое устройство управления выполнено с возможностью обеспечения вычисления оценочных значений местоположения, в котором произошло короткое замыкание на землю, с использованием по меньшей мере одного из следующих уравнений:5. The system according to claim 1, in which the control logic device is arranged to provide calculation of estimated values of the location in which the earth fault occurred using at least one of the following equations:
x=(Vs1*(RRb^2+2R^2RbRx+2RRb^2Rx+4RRbRsRx)-(2RRb^2Rs+4RRbRsRx)*Voscp+(RRsRb^2)*Vfgp)/(2RRsRb^2*Vfgp) иx = (Vs1 * (RRb ^ 2 + 2R ^ 2RbRx + 2RRb ^ 2Rx + 4RRbRsRx) - (2RRb ^ 2Rs + 4RRbRsRx) * Voscp + (RRsRb ^ 2) * Vfgp) / (2RRsRb ^ 2 * Vfgp)
x=(Vs2*(RRb^2+2R^2RbRx+2RRb^2Rx+4RRbRsRx)-(2RRb^2Rs+4RRbRsRx)*Voscn+(RRsRb^2)*Vfgn)/(2RRsRb^2*Vfgn),x = (Vs2 * (RRb ^ 2 + 2R ^ 2RbRx + 2RRb ^ 2Rx + 4RRbRsRx) - (2RRb ^ 2Rs + 4RRbRsRx) * Voscn + (RRsRb ^ 2) * Vfgn) / (2RRsRb ^ 2 * Vfgn),
где параметр R представляет собой сопротивление промежуточного соединения между схемой ослабителя и выводами обмотки возбуждения генератора электроэнергии по опорному сигналу;where the parameter R represents the resistance of the intermediate connection between the attenuator circuit and the terminals of the excitation winding of the electric power generator by the reference signal;
параметр Rb представляет собой сопротивление стабилизирующих нагрузочных резисторов,the parameter Rb represents the resistance of the stabilizing load resistors,
параметры Vs1 и Vs2 представляют собой напряжение на концах датчика, выполненного в виде резистора Rs, в течение соответственно положительного и отрицательного полупериодов опорного сигнала;parameters Vs1 and Vs2 are the voltage at the ends of the sensor, made in the form of a resistor Rs, during the positive and negative half-periods of the reference signal, respectively;
параметры Voscp и Voscn представляют собой напряжение опорного сигнала соответственно в положительном и в отрицательном полупериодах;the parameters Voscp and Voscn represent the voltage of the reference signal, respectively, in the positive and negative half-periods;
параметры Vfgn и Vfgp представляют собой напряжение возбуждения в течение соответственно отрицательного и положительного полупериодов опорного сигнала.the parameters Vfgn and Vfgp represent the excitation voltage during the respectively negative and positive half-periods of the reference signal.
6. Система по п.1, в которой логическое устройство управления выполнено с возможностью обеспечения обнаружения короткого замыкания на землю по переменному току путем измерения значений напряжения основной частоты в датчике, выполненном в виде резистора.6. The system according to claim 1, in which the logic control unit is configured to provide detection of a short circuit to ground by alternating current by measuring the voltage of the fundamental frequency in the sensor, made in the form of a resistor.
7. Система по п.6, в которой логическое устройство управления выполнено с возможностью обеспечения распознавания короткого замыкания как короткого замыкания по переменному току в том случае, если величина сопротивления короткого замыкания на землю не превышает приблизительно 1500 Ом.7. The system according to claim 6, in which the control logic device is configured to provide recognition of a short circuit as an AC short circuit in case the value of the short circuit resistance to ground does not exceed approximately 1500 Ohms.
8. Система по п.6, в которой логическое устройство управления выполнено с возможностью обеспечения выполнения измерений по истечении заданного промежутка времени после выдачи команды переключения генератора колебаний на следующий уровень сигнала.8. The system according to claim 6, in which the control logic device is configured to provide measurements after a predetermined period of time after issuing a command to switch the oscillation generator to the next signal level.
9. Система по п.1, которая содержит по меньшей мере одно из следующих устройств: резервный генератор (104) низкочастотных колебаний и резервный генератор (102) колебаний, управляемый напряжением.9. The system according to claim 1, which contains at least one of the following devices: a standby generator (104) of low-frequency oscillations and a standby generator (102) of oscillations controlled by voltage.
10. Система по п.1, в которой логическое устройство управления дополнительно содержит диагностическое логическое устройство (500), выполнено с возможностью обеспечения автоматического измерения разности напряжений на концах датчика, выполненного в виде резистора, при установке генератора колебаний на более высокую частоту, чем обычная рабочая частота.10. The system according to claim 1, in which the logic control device further comprises a diagnostic logic device (500), configured to automatically measure the voltage difference at the ends of the sensor, made in the form of a resistor, when the oscillation generator is installed at a higher frequency than usual working frequency.
11. Система по п.1, в которой генератор опорного сигнала представляет собой генератор низкочастотных колебаний, а опорный сигнал представляет собой прямоугольный сигнал.11. The system according to claim 1, in which the reference signal generator is a low-frequency oscillation generator, and the reference signal is a rectangular signal.
12. Система по п.1, в которой электрическая машина представляет собой генератор электроэнергии.12. The system according to claim 1, in which the electric machine is an electric power generator.
13. Система по п.1, в которой генератор электроэнергии содержит по меньшей мере одну из следующих систем: систему возбуждения и систему регулятора.13. The system of claim 1, wherein the electric power generator comprises at least one of the following systems: an excitation system and a regulator system.
14. Система по п.1, в которой логическое устройство управления выполнено с возможностью отличия коротких замыканий обмотки возбуждения на землю по переменному току от коротких замыканий обмотки возбуждения на землю по постоянному току.14. The system according to claim 1, in which the logic control device is configured to distinguish between short circuits of the field winding to earth by alternating current from short circuits of the field winding to earth by direct current.
15. Способ обнаружения и измерения параметров короткого замыкания обмотки возбуждения на землю в системе управления электрической машиной, содержащий следующие операции: измеряют сопротивление датчика, выполненного в виде резистора, на выводы обмотки возбуждения генератора электроэнергии через датчик, выполненный в виде резистора, и схему ослабителя подают опорный сигнал, при этом схема ослабителя соединена с обоими выводами обмотки возбуждения, и обеспечивают создание сигнала, смещающего среднюю точку поля возбуждения в положительную и в отрицательную сторону относительно потенциала земли в диапазоне, соответствующем величине опорного сигнала, осуществляют измерение разности напряжений на концах датчика, выполненного в виде резистора, осуществляют анализ собранных данных измерений, и исходя из измеренных данных осуществляют обнаружение факта короткого замыкания на землю, а также вычисляют оценочное значение сопротивления короткого замыкания на землю и местоположения, где произошло короткое замыкание на землю.15. A method for detecting and measuring short circuit parameters of the field winding to earth in an electrical machine control system, comprising the steps of: measuring the resistance of a sensor made in the form of a resistor, to the terminals of the field winding of an electric power generator through a sensor made in the form of a resistor, and a circuit breaker is fed a reference signal, while the attenuator circuit is connected to both terminals of the field winding, and provide a signal that biases the midpoint of the field of excitation in a positive s and in the negative direction relative to the earth potential in the range corresponding to the value of the reference signal, the voltage difference is measured at the ends of the sensor, made in the form of a resistor, the collected measurement data are analyzed, and based on the measured data, the fact of a short circuit to ground is detected, and calculate the estimated value of the resistance to earth fault and the location where the earth fault occurred.
16. Способ по п.15, содержащий следующую дополнительную операцию: осуществляют генерацию и передачу команд на выполнение измерений, посредством которых обеспечивают выполнение измерений в системе и считывание результатов измерений для обнаружения короткого замыкания на землю.16. The method according to clause 15, containing the following additional operation: generating and transmitting commands for performing measurements, by which they provide measurements in the system and read the measurement results to detect a short circuit to ground.
17. Способ по п.15, который содержит следующие дополнительные операции: выполняют измерения в двух последовательных полупериодах опорного сигнала и вычисляют оценочное значение сопротивления короткого замыкания на землю исходя из результатов этих измерений в указанных полупериодах.17. The method according to clause 15, which contains the following additional operations: perform measurements in two consecutive half-periods of the reference signal and calculate the estimated value of the resistance to earth fault based on the results of these measurements in these half-periods.
18. Способ по п.15, который содержит следующую дополнительную операцию: вычисляют оценочное значение сопротивления (Rx) короткого замыкания на землю с использованием следующего уравнения:18. The method according to clause 15, which contains the following additional operation: calculate the estimated value of the resistance (Rx) of the short circuit to ground using the following equation:
Rx={(2RRsRb^2+R^2Rb^2)((Vfgn/Vfgp)Vs1-Vs2)-2RRsRb^2((Vfgn/Vfgp)*Voscp-Voscn)}/{(2RbR^2+4RRbRs+2RRb^2)(Vs2-(Vfgn/Vfgp)Vs1)+4RRbRs((Vfgn/Vfgp)*Voscp-Voscn)},Rx = {(2RRsRb ^ 2 + R ^ 2Rb ^ 2) ((Vfgn / Vfgp) Vs1-Vs2) -2RRsRb ^ 2 ((Vfgn / Vfgp) * Voscp-Voscn)} / {(2RbR ^ 2 + 4RRbRs + 2RRb ^ 2) (Vs2- (Vfgn / Vfgp) Vs1) + 4RRbRs ((Vfgn / Vfgp) * Voscp-Voscn)},
где параметр R представляет собой сопротивление промежуточного соединения между схемой ослабителя и выводами обмотки возбуждения генератора электроэнергии по опорному сигналу;where the parameter R represents the resistance of the intermediate connection between the attenuator circuit and the terminals of the excitation winding of the electric power generator by the reference signal;
параметр Rb представляет собой сопротивление стабилизирующих нагрузочных резисторов;the parameter Rb represents the resistance of the stabilizing load resistors;
параметры Vs1 и Vs2 представляют собой напряжение на концах датчика, выполненного в виде резистора Rs, в течение соответственно положительного и отрицательного полупериодов опорного сигнала;parameters Vs1 and Vs2 are the voltage at the ends of the sensor, made in the form of a resistor Rs, during the positive and negative half-periods of the reference signal, respectively;
параметры Voscp и Voscn представляют собой напряжение опорного сигнала соответственно в положительном и в отрицательном полупериодах;the parameters Voscp and Voscn represent the voltage of the reference signal, respectively, in the positive and negative half-periods;
параметры Vfgn и Vfgp представляют собой напряжение возбуждения в течение соответственно отрицательного и положительного полупериодов опорного сигнала.the parameters Vfgn and Vfgp represent the excitation voltage during the respectively negative and positive half-periods of the reference signal.
19. Способ по п.15, в котором операция вычисления оценочного значения местоположения, в котором произошло короткое замыкание на землю, содержит следующую операцию: используют, по меньшей мере, одно из следующих уравнений:19. The method according to clause 15, in which the operation of calculating the estimated value of the location in which the short circuit to the ground, contains the following operation: use at least one of the following equations:
x=Vs1*(R^2Rb^2+2R^2RbRx+2RRb^2Rx+2RRB^2Rs+4RRbRsRx)-(2RRb^2Rs+4RRbRsRx)*Voscp+(RRsRb^2)*Vfgp/(2RRsRb^2*Vfgp);x = Vs1 * (R ^ 2Rb ^ 2 + 2R ^ 2RbRx + 2RRb ^ 2Rx + 2RRB ^ 2Rs + 4RRbRsRx) - (2RRb ^ 2Rs + 4RRbRsRx) * Voscp + (RRsRb ^ 2) * Vfgp / (2RRsRbb) ;
x=Vs2*(R^2Rb^2+2R^2RbRx+2RRb^2Rx+2RRB^2Rs+4RRbRsRx)-(2RRb^2Rs+4RRbRsRx)*Voscn+(RRsRb^2)*Vfgn/(2RRsRb^2*Vfgn),x = Vs2 * (R ^ 2Rb ^ 2 + 2R ^ 2RbRx + 2RRb ^ 2Rx + 2RRB ^ 2Rs + 4RRbRsRx) - (2RRb ^ 2Rs + 4RRbRsRx) * Voscn + (RRsRb ^ 2) * Vfgn / (2RRsRb) ,
где параметр R представляет собой сопротивление промежуточного соединения между схемой ослабителя и выводами обмотки возбуждения генератора электроэнергии по опорному сигналу;where the parameter R represents the resistance of the intermediate connection between the attenuator circuit and the terminals of the excitation winding of the electric power generator by the reference signal;
параметр Rb представляет собой сопротивление стабилизирующих нагрузочных резисторов;the parameter Rb represents the resistance of the stabilizing load resistors;
параметры Vs1 и Vs2 представляют собой напряжение на концах датчика, выполненного в виде резистора Rs, в течение соответственно положительного и отрицательного полупериодов опорного сигнала;parameters Vs1 and Vs2 are the voltage at the ends of the sensor, made in the form of a resistor Rs, during the positive and negative half-periods of the reference signal, respectively;
параметры Voscp и Voscn представляют собой напряжение опорного сигнала соответственно в положительном и в отрицательном полупериодах;the parameters Voscp and Voscn represent the voltage of the reference signal, respectively, in the positive and negative half-periods;
параметры Vfgn и Vfgp представляют собой напряжение возбуждения в течение соответственно отрицательного и положительного полупериодов опорного сигнала.the parameters Vfgn and Vfgp represent the excitation voltage during the respectively negative and positive half-periods of the reference signal.
20. Способ по п.15, который содержит следующую дополнительную операцию: осуществляют обнаружение короткого замыкание на землю по переменному току путем измерения значений напряжения на основной частоте в датчике, выполненном в виде резистора.20. The method according to clause 15, which contains the following additional operation: carry out the detection of a short circuit to ground by alternating current by measuring the voltage values at the fundamental frequency in the sensor, made in the form of a resistor.
21. Способ по п.20, в котором обнаружение факта короткого замыкания по переменному току осуществляют в том случае, если величина сопротивления короткого замыкания на землю приблизительно равна или меньше, чем 1500 Ом.21. The method according to claim 20, in which the detection of the fact of a short circuit by alternating current is carried out if the value of the resistance of the short circuit to ground is approximately equal to or less than 1500 Ohms.