RU2358369C1 - Device for protecting generator stator winding against fault to ground - Google Patents
Device for protecting generator stator winding against fault to ground Download PDFInfo
- Publication number
- RU2358369C1 RU2358369C1 RU2008130018/09A RU2008130018A RU2358369C1 RU 2358369 C1 RU2358369 C1 RU 2358369C1 RU 2008130018/09 A RU2008130018/09 A RU 2008130018/09A RU 2008130018 A RU2008130018 A RU 2008130018A RU 2358369 C1 RU2358369 C1 RU 2358369C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaper
- current
- zero
- voltage sensor
- generator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Protection Of Generators And Motors (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от замыканий на землю обмотки статора генератора, работающего на сборные шины.The invention relates to electrical engineering and can be used for protection against earth faults of the stator winding of a generator operating on busbars.
Известно устройство для защиты от замыканий на землю обмотки статора генератора [Федосеев A.M. Релейная защита электрических систем. - М.: Энергия, 1976, с.391-392], содержащее фильтр тока нулевой последовательности, подключенный к выводам генератора, токовое реле, подключенное к выходу фильтра тока нулевой последовательности.A device for protection against earth faults of the stator winding of the generator [Fedoseev A.M. Relay protection of electrical systems. - M .: Energy, 1976, S. 391-392], containing a zero-sequence current filter connected to the generator terminals, a current relay connected to the output of the zero-sequence current filter.
Недостатком данного устройства является необходимость нарушения целостности ошиновки генератора для подключения фильтра тока нулевой последовательности, что снижает надежность работы устройства.The disadvantage of this device is the need to violate the integrity of the busbar of the generator to connect the zero-sequence current filter, which reduces the reliability of the device.
Для защиты от замыканий на землю обмотки статора генератора также применяют устройство [Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем. - М.: Энергия, 1976, с.393-394], содержащее трансформатор тока нулевой последовательности с подмагничиванием, трансформатор напряжения, первичная обмотка которого подключена к выводам генератора, а вторичная обмотка к дополнительной подмагничивающей обмотке трансформатора тока нулевой последовательности с подмагничиванием, токовое реле, к входам которой подключены вторичные обмотки трансформатора тока нулевой последовательности с подмагничиванием.To protect against earth faults the stator windings of the generator also use the device [Fedoseev A.M. Relay protection of electrical systems. - M .: Energia, 1976, p.393-394], containing a zero sequence current transformer with magnetization, a voltage transformer whose primary winding is connected to the generator terminals, and a secondary winding to an additional magnetizing winding of a zero sequence current transformer with magnetization, a current relay , to the inputs of which are connected the secondary windings of a zero-sequence current transformer with magnetization.
Недостатком данного устройства является необходимость нарушения целостности ошиновки генератора для подключения фильтра тока нулевой последовательности с подмагничиванием, что снижает надежность работы устройства.The disadvantage of this device is the need to violate the integrity of the busbar of the generator to connect a zero-sequence current filter with magnetization, which reduces the reliability of the device.
Известно устройство для защиты от замыканий на землю обмотки статора генератора [А.с. СССР №1492409, МПК 4 Н02Н 3/16 БИ. №25, 1989], выбранное в качестве прототипа, содержащее фильтр тока нулевой последовательности, подключенный к выводам генератора, преобразователь тока в напряжение, который подключен к фильтру тока нулевой последовательности, формирователь ортогональных составляющих, который подключен к преобразователю тока в напряжение, датчик линейного напряжения, который подключен к формирователю ортогональных составляющих, формирователь приращений, подключенный к формирователю ортогональных составляющих, датчик напряжения нулевой последовательности, блок управления, подключенный к датчику напряжения нулевой последовательности и к формирователю приращений, схему сравнения, подключенную к формирователю приращений и к блоку управления. Формирователь ортогональных составляющих содержит фазоповоротную схему, первый усилитель-ограничитель, входы которых соединены между собой и подключены к датчику линейных напряжений, первый детектор, второй детектор, информационные входы которых соединены и подключены к преобразователю тока в напряжение, второй усилитель-ограничитель, который подключен к фазоповоротной схеме, причем выходы первого усилителя-ограничителя и второго усилителя-ограничителя подключены к опорным входам соответственно первого и второго детекторов. Выходы первого и второго детекторов подключены к формирователю приращений.A device for protection against earth faults of the stator winding of the generator [A. USSR No. 1492409, IPC 4 Н02Н 3/16 BI. No. 25, 1989], selected as a prototype, containing a zero-sequence current filter connected to the generator terminals, a current-to-voltage converter, which is connected to a zero-sequence current filter, an orthogonal component shaper, which is connected to the current-to-voltage converter, a line voltage sensor which is connected to the shaper of orthogonal components, a shaper of increments connected to the shaper of orthogonal components, a zero sequence voltage sensor spins, a control unit connected to the zero sequence voltage sensor and to the increment former, a comparison circuit connected to the increment former and to the control unit. The orthogonal component shaper contains a phase-shifting circuit, a first amplifier-limiter, the inputs of which are interconnected and connected to a line voltage sensor, a first detector, a second detector, the information inputs of which are connected and connected to a current-to-voltage converter, and a second limiter amplifier that is connected to phase rotation circuit, and the outputs of the first amplifier-limiter and the second amplifier-limiter are connected to the reference inputs of the first and second detectors, respectively. The outputs of the first and second detectors are connected to the shaper increments.
Недостатком данного устройства является снижение чувствительности устройства из-за зависимости работы устройства от изменения частоты сети и влияния высших гармонических составляющих в токе нулевой последовательности, поступающего на вход формирователя ортогональных составляющих.The disadvantage of this device is the decrease in the sensitivity of the device due to the dependence of the operation of the device on changes in the frequency of the network and the influence of higher harmonic components in the zero-sequence current supplied to the input of the shaper of orthogonal components.
Задачей изобретения является повышение чувствительности устройства путем исключения зависимости работы устройства от изменения частоты сети и влияния высших гармонических составляющих в токе нулевой последовательности.The objective of the invention is to increase the sensitivity of the device by eliminating the dependence of the device from changing the frequency of the network and the influence of higher harmonic components in the zero sequence current.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройство для защиты от замыканий на землю обмотки статора генератора, содержащее фильтр тока нулевой последовательности, подключенный к выводам генератора, преобразователь тока в напряжение, который подключен к фильтру тока нулевой последовательности, формирователь ортогональных составляющих, который подключен к преобразователю тока в напряжение, датчик линейного напряжения, который подключен к формирователю ортогональных составляющих, формирователь приращений, подключенный к формирователю ортогональных составляющих, датчик напряжения нулевой последовательности, блок управления, подключенный к датчику напряжения нулевой последовательности и к формирователю приращений, схему сравнения, подключенную к формирователю приращений и к блоку управления.The solution to this problem is achieved by the fact that the device for protection against earth faults of the stator winding of the generator, containing a zero-sequence current filter connected to the generator terminals, a current-to-voltage converter, which is connected to a zero-sequence current filter, an orthogonal component shaper, which is connected to a current-to-voltage converter, a linear voltage sensor that is connected to the orthogonal component former, an incremental driver, connected to rmirovatelyu orthogonal components zero-sequence voltage sensor, a control unit connected to the sensor and the zero-sequence voltage increments to the builder, a comparison circuit, coupled to the builder and the increments of the control unit.
Согласно изобретению в формирователь ортогональных составляющих введены формирователь опорных сигналов, выходы которого соединены с опорными входами первого и второго перемножителей, выходы которых подключены к формирователю приращений, причем информационные входы первого и второго перемножителей соединены между собой и подключены к преобразователю тока в напряжение, а три входа формирователя опорных сигналов подключены к трем выходам датчика линейного напряжения.According to the invention, a reference signal driver is introduced into the orthogonal component shaper, the outputs of which are connected to the reference inputs of the first and second multipliers, the outputs of which are connected to the increment shaper, the information inputs of the first and second multipliers being connected to each other and connected to the current to voltage converter, and three inputs the reference signal driver is connected to the three outputs of the line voltage sensor.
Заявленное выполнение устройства обеспечивает повышение чувствительности устройства за счет устранения зависимости работы устройства от изменения частоты сети и влияния высших гармонических составляющих в токе нулевой последовательности за счет исключения фазоповоротной схемы и замены фазового детектирования на операцию перемножения в формирователе ортогональных составляющих, тем самым выполняется задача изобретения.The claimed embodiment of the device provides an increase in the sensitivity of the device by eliminating the dependence of the operation of the device on changes in the network frequency and the influence of higher harmonic components in the zero sequence current by eliminating the phase rotation circuit and replacing the phase detection with the multiplication operation in the former of the orthogonal components, thereby fulfilling the object of the invention.
Предлагаемое устройство, по сравнению с известным прототипом, позволяет выделить абсолютное значение первой гармоники тока нулевой последовательности в условиях изменения частоты сети и наличия высших гармонических составляющих в токе нулевой последовательности, что повышает чувствительность защиты на 10-15%.The proposed device, in comparison with the known prototype, allows you to select the absolute value of the first harmonic of the zero sequence current under conditions of changing the frequency of the network and the presence of higher harmonic components in the zero sequence current, which increases the sensitivity of protection by 10-15%.
На фиг.1 представлена схема устройства для защиты от замыканий на землю обмотки статора, на фиг.2 - схема формирователя ортогональных составляющих, на фиг.3 - векторная диаграмма, поясняющая работу формирователя опорных сигналов.Figure 1 presents a diagram of a device for protection against earth faults of the stator winding, figure 2 is a diagram of the driver of orthogonal components, figure 3 is a vector diagram explaining the operation of the driver of the reference signals.
Устройство содержит (фиг.1) фильтр тока нулевой последовательности 1, подключенный к выводам генератора, преобразователь тока в напряжение 2, который подключен к фильтру тока нулевой последовательности 1, формирователь ортогональных составляющих 3, который подключен к преобразователю тока в напряжение 2, датчик линейного напряжения 4, который подключен к формирователю ортогональных составляющих 3, формирователь приращений 5, который подключен к формирователю ортогональных составляющих 3, датчик напряжения нулевой последовательности 6, блок управления 7, который подключен к датчику напряжения нулевой последовательности 6 и к формирователю приращений 5, схему сравнения 8, которая подключена к формирователю приращений 5 и к блоку управления 7. Формирователь ортогональных составляющих содержит формирователь опорных сигналов 9 (фиг.2), выходы которого соединены с опорными входами первого перемножителя 10 и второго перемножителя 11, выходы первого перемножителя 10 и второго перемножителя 11 подключены к формирователю приращений 5, информационные входы первого перемножителя 10 и второго перемножителя 11 соединены между собой и подключены к преобразователю тока в напряжение 2, три входа формирователя опорных сигналов 9 подключены к трем выходам датчика линейного напряжения 4.The device contains (Fig. 1) a zero-sequence current filter 1 connected to the terminals of the generator, a current-to-voltage converter 2, which is connected to a zero-sequence current filter 1, an
Фильтр тока нулевой последовательности 1 представляет собой три трансформатора тока, вторичные обмотки которых соединены параллельно.The zero-sequence current filter 1 consists of three current transformers, the secondary windings of which are connected in parallel.
Преобразователь тока в напряжение 2 может быть выполнен в виде резистора, включенного в нулевой провод фильтра тока нулевой последовательности 1.The current to voltage converter 2 can be made in the form of a resistor included in the neutral wire of the zero sequence current filter 1.
Датчик линейного напряжения 4 представляет собой измерительный трансформатор напряжения, например три трансформатора типа ЗНОЛ-6, первичные и вторичные обмотки которых соединены в звезду.Line voltage sensor 4 is a voltage measuring transformer, for example, three transformers of the ZNOL-6 type, the primary and secondary windings of which are connected to a star.
Формирователь приращений 5 может быть выполнен на операционных усилителях, например типа К140УД7.Shaper increments 5 can be performed on operational amplifiers, for example type K140UD7.
Датчик напряжения нулевой последовательности 6 представляет собой измерительный трансформатор напряжения, например три трансформатора типа ЗНОЛ-6, первичные обмотки которых соединены в звезду, а вторичные - в разомкнутый треугольник.The zero sequence voltage sensor 6 is a voltage measuring transformer, for example, three ZNOL-6 transformers, the primary windings of which are connected to a star, and the secondary windings to an open triangle.
Блок управления 7 может быть выполнен на операционных усилителях, например, типа К140УД7.The control unit 7 can be performed on operational amplifiers, for example, type K140UD7.
Схема сравнения 8 представляет собой компаратор, выполненный на микросхеме 521СА3.Comparison scheme 8 is a comparator made on a 521CA3 chip.
Формирователь опорных сигналов 9 представляет собой сумматор, выполненный на операционном усилителе К140УД7.The driver of the
Первый перемножитель 10 и второй перемножитель 11 могут быть выполнены на микросхемах 525ПС3.The
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
В нормальном режиме, до возникновения замыкания на землю, на вход преобразователя тока в напряжение 2 с выхода фильтра тока нулевой последовательности 1 поступает ток небаланса, а при возникновении замыкания на землю обмотки статора - сумма тока небаланса и тока замыкания. Выходное напряжение преобразователя тока в напряжение 2, пропорциональное в нормальном режиме току небаланса, а при замыкании на землю сумме тока небаланса и тока замыкания, поступает на первый вход формирователя ортогональных составляющих 3. На второй, третий и четвертый входы формирователя ортогональных составляющих 3 поступают линейные напряжения UAB, UBC, UCA с выхода датчика линейного напряжения 4. В формирователе опорных сигналов 9 формируется вектор , опережающий вектор линейного напряжения на 90° (фиг.3). Напряжение поступает на вход первого перемножителя 10, а вектор на вход второго перемножителя 11 и умножаются на сигнал с выхода преобразователя тока в напряжение 2 kI0sin(ωt+β), где k - коэффициент пропорциональности, β - фазовый сдвиг тока нулевой последовательности. Таким образом, на выходе формирователя ортогональных составляющих 3 формируются два напряжения UX и UY, средние значения которых равныIn normal mode, before an earth fault occurs, an unbalance current is supplied to the input of the current-to-voltage converter 2 from the output of the zero-sequence current filter 1, and when a stator winding is shorted to the ground, the sum of the unbalance current and the fault current are applied. The output voltage of the current-to-voltage converter 2, which is proportional in the normal mode to the unbalance current, and when the earth is shorted, the sum of the unbalance current and the fault current is applied to the first input of the
где А - коэффициент пропорциональности.where A is the coefficient of proportionality.
На первый и второй входы формирователя приращений 5 поступают выходные сигналы UX и UY формирователя ортогональных составляющих 3. На третий вход формирователя приращений 5 подается логический сигнал X1, сформированный на первом выходе блока управления 7, причем X1=0 при 3U0<Uуст и X1=1 при 3U0>Uуст, где Uуст - порог срабатывания блока управления 7, U0 - напряжение нулевой последовательности с выхода датчика нулевой последовательности 6. На выходе формирователя приращений 5 формируется сигнал, пропорциональный току нулевой последовательности, который подается на вход схемы сравнения 8, где происходит сравнение тока нулевой последовательности с уставкой. За счет связи схемы сравнения 8 с блоком управления 7 обеспечивается выдержка времени работы защиты и ограничение длительности выходного логического сигнала на выходе схемы сравнения 8. Выход схемы сравнения 8 является выходом защиты.The first and second inputs of the increment former 5 receive the output signals U X and U Y of the former of the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008130018/09A RU2358369C1 (en) | 2008-07-21 | 2008-07-21 | Device for protecting generator stator winding against fault to ground |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008130018/09A RU2358369C1 (en) | 2008-07-21 | 2008-07-21 | Device for protecting generator stator winding against fault to ground |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2358369C1 true RU2358369C1 (en) | 2009-06-10 |
Family
ID=41024850
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008130018/09A RU2358369C1 (en) | 2008-07-21 | 2008-07-21 | Device for protecting generator stator winding against fault to ground |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2358369C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102253309A (en) * | 2011-04-29 | 2011-11-23 | 上海磁浮交通发展有限公司 | Method for determining multipoint earth faults of long stator according to line voltage |
RU2545183C1 (en) * | 2013-08-20 | 2015-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" | Device for protecting of generator stator winding against fault to ground |
RU2563964C2 (en) * | 2011-07-04 | 2015-09-27 | Абб Рисерч Лтд | System, computer programme product and internal fault detection method for synchronous generator winding |
CN110596583A (en) * | 2019-07-09 | 2019-12-20 | 国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司 | Variable frequency motor stator fault detection system based on zero sequence voltage analysis and detection method thereof |
-
2008
- 2008-07-21 RU RU2008130018/09A patent/RU2358369C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102253309A (en) * | 2011-04-29 | 2011-11-23 | 上海磁浮交通发展有限公司 | Method for determining multipoint earth faults of long stator according to line voltage |
CN102253309B (en) * | 2011-04-29 | 2013-07-31 | 上海磁浮交通发展有限公司 | Method for determining multipoint earth faults of long stator according to line voltage |
RU2563964C2 (en) * | 2011-07-04 | 2015-09-27 | Абб Рисерч Лтд | System, computer programme product and internal fault detection method for synchronous generator winding |
RU2545183C1 (en) * | 2013-08-20 | 2015-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" | Device for protecting of generator stator winding against fault to ground |
CN110596583A (en) * | 2019-07-09 | 2019-12-20 | 国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司 | Variable frequency motor stator fault detection system based on zero sequence voltage analysis and detection method thereof |
CN110596583B (en) * | 2019-07-09 | 2023-10-17 | 国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司 | Variable frequency motor stator fault detection system and detection method based on zero sequence voltage analysis |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7319576B2 (en) | Apparatus and method for providing differential protection for a phase angle regulating transformer in a power system | |
EP2482411B1 (en) | Drive Failure Protection | |
SE1850958A1 (en) | Systems and methods for detecting turn-to-turn faults in transformer windings | |
WO2017139518A1 (en) | Systems and methods for detecting turn-to-turn faults in windings | |
US20190312425A1 (en) | Power converter with ground fault detection function and fault detection method | |
RU2358369C1 (en) | Device for protecting generator stator winding against fault to ground | |
Altuve et al. | Sizing current transformers for line protection applications | |
Saleh et al. | Testing ground fault protection of generating units with frequency-selective grounding | |
US20120229144A1 (en) | Electric rotating machine | |
KR20170132324A (en) | Leakage current detection device | |
JP4599120B2 (en) | Electrical installation insulation monitoring device and method | |
KR20240019825A (en) | Motor monitoring device and motor monitoring method | |
CN110120655B (en) | Frequency tracking system and method for rear-end current channel of frequency converter | |
JP6569489B2 (en) | Semiconductor integrated circuit for earth leakage breaker | |
JP2019030073A (en) | Zero-phase current differential relay | |
CN208539775U (en) | Current detection circuit and frequency converter for inverter | |
WO2012113455A1 (en) | A method for obtaining an instantaneous direct current value, and control device | |
JP7461962B2 (en) | Method and apparatus for approximately determining the voltage on the high voltage side of a transformer | |
Donolo et al. | Generator protection overcomes current transformer limitations | |
Mandava | Design and development of protection schemes for FREEDM smart grid systems | |
US2864037A (en) | Fault detector for polyphase circuits | |
Saleh et al. | Ground fault protection of synchronous generators with frequency-selective grounding | |
JP2010124623A (en) | Overexcitation detecting arrangement | |
Karunadasa et al. | Load Injected DC Current in Distribution Transformers: Investigation and Elimination | |
US20240072697A1 (en) | Split-phase protection of generators |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100722 |