RU2508587C1 - Protection method of synchronous generators against fault to ground at one point of excitation circuit - Google Patents

Protection method of synchronous generators against fault to ground at one point of excitation circuit Download PDF

Info

Publication number
RU2508587C1
RU2508587C1 RU2012132759/07A RU2012132759A RU2508587C1 RU 2508587 C1 RU2508587 C1 RU 2508587C1 RU 2012132759/07 A RU2012132759/07 A RU 2012132759/07A RU 2012132759 A RU2012132759 A RU 2012132759A RU 2508587 C1 RU2508587 C1 RU 2508587C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
keys
switches
resistance
resistors
voltages
Prior art date
Application number
RU2012132759/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012132759A (en
Inventor
Юрий Вячеславович Романов
Александр Витальевич Емельянов
Алексей Владимирович Шевелёв
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Исследовательский центр "Бреслер"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Исследовательский центр "Бреслер" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Исследовательский центр "Бреслер"
Priority to RU2012132759/07A priority Critical patent/RU2508587C1/en
Publication of RU2012132759A publication Critical patent/RU2012132759A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2508587C1 publication Critical patent/RU2508587C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Protection Of Generators And Motors (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: poles of an excitation winding are shunted by resistors, some part of which is shunted from time to time with controlled switches for the purpose of changing the state of a measuring circuit; voltages are measured on certain elements of the circuit and insulation resistance is calculated as per the formula given in the invention description. A flow chart of the method includes excitation winding (1); controlled insulation resistance (3); two shunting resistors (6) and (8); two controlled switches (5) and (9) of shunting resistors (6) and (8) respectively; ballast high-ohmic resistors (2) and (4) connected between poles of the excitation winding and switches (5) and (9); switch control unit (10); measuring unit 11; output relay unit (12); control unit (13) of good state of switches; earthing resistor (70). The technical results is achieved by decreasing the level of voltages on the shunting switches by their separation with outputs of the excitation winding by means of high-ohmic resistors, and the switches themselves for control of their good state are connected in parallel to the resistors on which voltages are measured.
EFFECT: improving operating reliability of a control system of the good state of insulation and relay protection of excitation circuits.
2 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области электротехники, а именно к релейной защите синхронных генераторов, и может быть использовано на электрических станциях для защиты синхронных генераторов от замыкания обмотки возбуждения на землю в одной точке, а также для контроля сопротивления изоляции.The present invention relates to the field of electrical engineering, namely to relay protection of synchronous generators, and can be used at power plants to protect synchronous generators from shorting the field winding to earth at one point, as well as to control the insulation resistance.

Известен способ [1] защиты цепей возбуждения от замыкания на землю, выполненный с использованием измерительного моста, в состав одного из плеч которого входит обмотка возбуждения, когда в одну из диагоналей моста включается вспомогательный источник напряжения, а в другую - измерительный орган.A known method [1] of protecting excitation circuits from earth faults is made using a measuring bridge, one of the arms of which includes an excitation winding when an auxiliary voltage source is connected to one of the diagonals of the bridge and the measuring organ is connected to the other.

Основным недостатком этого способа является сложность его технической реализации, в том числе обусловленная использованием вспомогательного источника напряжения. Кроме того, на точность измерительного органа негативно влияет возможное в эксплуатации изменение емкости цепи возбуждения.The main disadvantage of this method is the complexity of its technical implementation, including due to the use of an auxiliary voltage source. In addition, the accuracy of the measuring body is negatively affected by a possible change in the capacity of the excitation circuit in operation.

Наиболее близким заявленному техническому решению, выбранным в качестве прототипа, является способ определения эквивалентного сопротивления изоляции электрической цепи постоянного тока [2], при котором периодически и поочередно с помощью высоковольтного коммутатора на основе электронных ключей шунтируют добавочным сопротивлением определенного значения полюса контролируемой цепи и измеряют напряжение на каждом полюсе сети в установившемся режиме, усредняют измеряемые напряжения и вычисляют эквивалентное сопротивление изоляции сети постоянного тока.The closest to the claimed technical solution, selected as a prototype, is a method for determining the equivalent insulation resistance of a direct current circuit [2], in which periodically and alternately, using a high-voltage switch based on electronic keys, they are shunted with the additional resistance of a certain pole value of the controlled circuit and voltage is measured at at each pole of the network in steady state, average the measured voltages and calculate the equivalent insulation resistance ty DC.

Существенным недостатком прототипа является необходимость применения высоковольтных полупроводниковых ключей, к которым предъявляются повышенные требования по допустимым напряжениям, что усложняет и удорожает схему, понижает ее надежность.A significant disadvantage of the prototype is the need for high-voltage semiconductor switches, which are subject to increased requirements for permissible voltages, which complicates and increases the cost of the circuit, reduces its reliability.

Цель изобретения заключается в упрощении системы контроля состояния изоляции и релейной защиты цепей возбуждения, повышении надежности ее работы. Поставленная цель достигается тем, что снижают уровень напряжений на шунтирующих ключах путем разделения их с выводами обмотки возбуждения при помощи высокоомных сопротивлений, а сами ключи для осуществления контроля их исправности подключают параллельно к сопротивлениям, на которых измеряют напряжения.The purpose of the invention is to simplify the system for monitoring the state of insulation and relay protection of excitation circuits, increasing the reliability of its operation. This goal is achieved in that they reduce the voltage level on the shunt switches by separating them with the terminals of the field winding using high-resistance resistances, and the keys themselves are connected in parallel to the resistances on which the voltages are measured to monitor their health.

На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого способа.Figure 1 shows the block diagram of the proposed method.

Схема включает в себя обмотку возбуждения 1; контролируемое сопротивление изоляции 3; два шунтируемых ключами сопротивления 6 и 8; два управляемых ключа 5 и 9, шунтирующих сопротивления 6 и 8 соответственно; добавочные высокоомные сопротивления 2 и 4, разделяющие полюса обмотки возбуждения и ключи 5 и 9; заземляющее сопротивление 7; блок 10 управления ключами; блок измерения 11; выходной релейный блок 12; блок 13 контроля исправности ключей.The circuit includes a field winding 1; controlled insulation resistance 3; two shunted by keys of resistance 6 and 8; two controlled keys 5 and 9, shunt resistances 6 and 8, respectively; additional high-resistance resistances 2 and 4 dividing the poles of the field winding and switches 5 and 9; grounding resistance 7; key management unit 10; measurement unit 11; output relay block 12; unit 13 monitoring the health of the keys.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Блок 10 выдает сигнал управления s ( t )

Figure 00000001
, где t - текущее время, посредством которого осуществляется периодическая коммутация ключей 5 и 9. Периодический сигнал управления s ( t )
Figure 00000002
с периодом τ представлен на фиг.2. Когда s ( t ) = 1
Figure 00000003
, ключ 5 замкнут, а ключ 9 разомкнут. Когда s ( t ) = 0
Figure 00000004
, ключ 5 разомкнут, а ключ 9 замкнут. Период τ выбирается исходя из условия полного затухания переходных процессов, обусловленных коммутацией ключей, за время τ/2. Блок измерения 11 измеряет напряжения на сопротивлениях 6, 7 и 8 в установившемся режиме, усредняет измеряемые напряжения и производит вычисление сопротивления изоляции по формуле:Block 10 issues a control signal s ( t )
Figure 00000001
, where t is the current time by which the periodic switching of keys 5 and 9 is carried out. Periodic control signal s ( t )
Figure 00000002
with a period of τ is presented in figure 2. When s ( t ) = one
Figure 00000003
, key 5 is closed, and key 9 is open. When s ( t ) = 0
Figure 00000004
, key 5 is open, and key 9 is closed. The period τ is selected on the basis of the conditions for the complete attenuation of transients caused by the switching of keys over time τ / 2. The measurement unit 11 measures the voltage at the resistances 6, 7 and 8 in the steady state, averages the measured voltages and calculates the insulation resistance according to the formula:

R и з = R 2 R 1 R 1 U в 1 U в 2 ( R + R 1 ) ( U 12 U в 1 + U 21 U в 2 ) U 32 U в 1 U 31 U в 2 R 2

Figure 00000005
, R and s = R 2 R one R one U at one U at 2 - ( R + R one ) ( U 12 U at one + U 21 U at 2 ) U 32 U at one - U 31 U at 2 - R 2
Figure 00000005
,

где Rиз - величина сопротивления изоляции 3;where R from - the value of the insulation resistance 3;

R - величина добавочных высокоомных сопротивлений 2 и 4;R is the value of the additional high-resistance resistances 2 and 4;

R1 - величина шунтируемых сопротивлений 6 и 8;R 1 - the value of shunt resistances 6 and 8;

R2 - величина заземляющего сопротивления 7;R 2 - the value of the grounding resistance 7;

U21 - усредненное напряжение на сопротивлении 8 при шунтировании ключом 5 сопротивления 6, когда s ( t ) = 1

Figure 00000006
;U 21 is the average voltage across resistance 8 when shunting with key 5 of resistance 6 when s ( t ) = one
Figure 00000006
;

U31 - усредненное напряжение на сопротивлении 7 при шунтировании ключом 5 сопротивления 6, когда s ( t ) = 1

Figure 00000007
;U 31 - the average voltage across the resistance 7 when shunting the key 5 of the resistance 6, when s ( t ) = one
Figure 00000007
;

U12 - усредненное напряжение на сопротивлении 6 при шунтировании ключом 9 сопротивления 8, когда s ( t ) = 0

Figure 00000008
;U 12 - the average voltage across the resistance 6 when shunting the key 9 of the resistance 8, when s ( t ) = 0
Figure 00000008
;

U32 - усредненное напряжение на сопротивлении 7 при шунтировании ключом 9 сопротивления 8, когда s ( t ) = 0

Figure 00000009
;U 32 is the average voltage across resistance 7 when shunting with key 9 of resistance 8 when s ( t ) = 0
Figure 00000009
;

Uв1 - напряжение на обмотке возбуждения в момент измерения напряжений U21 и U31;U v1 - voltage across the field winding at the time of measuring voltages U 21 and U 31 ;

Uв2 - напряжение на обмотке возбуждения в момент измерения напряжений U12 и U32.U B2 - voltage on the field winding at the time of measuring voltages U 12 and U 32 .

На точность расчета сопротивления изоляции не влияет изменение напряжения возбуждения, поскольку учитывается, что Uв1≠Uв2. Напряжения Uв1 и Uв2 вычисляются блоком 11 по следующим формулам:The accuracy of the calculation of the insulation resistance is not affected by a change in the excitation voltage, since it is taken into account that U in1 ≠ U in2 . Voltages U in1 and U in2 are calculated by block 11 according to the following formulas:

U в 1 = 2 R + R 1 R 1 U 21 + R R 2 U 31

Figure 00000010
; U at one = 2 R + R one R one U 21 + R R 2 U 31
Figure 00000010
;

U в 2 = 2 R + R 1 R 1 U 12 R R 2 U 32

Figure 00000011
. U at 2 = 2 R + R one R one U 12 - R R 2 U 32
Figure 00000011
.

При выявлении блоком 13 неисправности ключей 5 или 9 выдается сигнал о неисправности и блокируется срабатывание блока 12. Может быть несколько критериев выявления неисправности ключей. К примеру, о неисправности свидетельствует наличие напряжения на сопротивлении 6 или 8 при его шунтировании или отсутствие напряжения на сопротивлении 6 или 8 при его дешунтировании.When block 13 detects a failure of keys 5 or 9, a fault signal is issued and the operation of block 12 is blocked. There can be several criteria for detecting a key failure. For example, a malfunction is indicated by the presence of voltage at a resistance of 6 or 8 when it is shunted, or the absence of voltage at a resistance of 6 or 8 when it is shunted.

Выходной релейный блок 12 осуществляет сравнение вычисленного блоком 11 сопротивления изоляции со значением параметра срабатывания и формирование выходного сигнала срабатывания защиты при снижении сопротивления ниже допустимого предела. Формирование выходного сигнала в блоке 12 обеспечивается только при устойчивом снижении сопротивления изоляции, т.е. наблюдаемом в течение заданного промежутка времени.The output relay block 12 compares the insulation resistance calculated by the block 11 with the value of the tripping parameter and generates an output protection trip signal when the resistance decreases below the permissible limit. The formation of the output signal in block 12 is provided only with a steady decrease in insulation resistance, i.e. observed over a given period of time.

Способ может применяться для контроля состояния изоляции и релейной защиты цепей возбуждения, обеспечивая независимость результатов от изменения напряжения возбуждения, величины емкости цепи возбуждения и места ухудшения изоляции.The method can be used to monitor the state of insulation and relay protection of the excitation circuits, ensuring the independence of the results from changes in the excitation voltage, the magnitude of the capacitance of the excitation circuit and the place of deterioration of insulation.

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство СССР №612338, кл. Н02Н 7/06, 1978, бюл. №23.1. USSR Copyright Certificate No. 612338, cl. H02H 7/06, 1978, bull. Number 23.

2. Авторское свидетельство СССР №1569745, кл. G01R 27/18, 1990, бюл. №21.2. USSR author's certificate No. 1569745, cl. G01R 27/18, 1990, bull. No. 21.

Claims (1)

Способ защиты синхронных генераторов от замыкания на землю в одной точке цепи возбуждения, заключающийся во включении между полюсами обмотки возбуждения генератора и землей измерительной схемы, состоящей из активных сопротивлений, управляемых ключей, блока измерения и выходного релейного блока, измерении напряжений на определенных активных сопротивлениях при затухании переходных процессов в измерительной схеме, обусловленных периодической коммутацией ключей, последующем расчете сопротивления изоляции из измеренных напряжений и выдаче сигнала срабатывания защиты в случае, когда в результате сравнения рассчитанное сопротивление изоляции оказывается меньше значения параметра срабатывания выходного релейного блока, отличающийся тем, что, с целью упрощения системы контроля состояния изоляции и релейной защиты цепей возбуждения и повышения надежности ее работы, между полюсами обмотки возбуждения и ключами включают добавочные высокоомные активные сопротивления, позволяющие снизить уровень напряжения на ключах, тем самым снизив требования к ним, а сами ключи для осуществления контроля их исправности подключают параллельно к активным сопротивлениям, на которых измеряют напряжения. A method of protecting synchronous generators from earth faults at one point in the excitation circuit, which consists in switching on between the poles of the excitation winding of the generator and the ground a measuring circuit consisting of active resistances, controlled keys, a measuring unit and an output relay unit, measuring voltages at certain active resistances during attenuation transients in the measuring circuit due to periodic switching of the keys, the subsequent calculation of the insulation resistance from the measured voltages and in giving a protection trip signal in the case when, as a result of the comparison, the calculated insulation resistance turns out to be less than the value of the response parameter of the output relay block, characterized in that, in order to simplify the monitoring of the insulation state and the relay protection of the excitation circuits and increase the reliability of its operation, between the poles of the field winding and the keys include additional high-resistance active resistances, allowing to reduce the voltage level on the keys, thereby reducing the requirements for them, and the keys themselves for uschestvleniya control their serviceability is connected in parallel to the active resistance, which measure the voltage.
RU2012132759/07A 2012-07-31 2012-07-31 Protection method of synchronous generators against fault to ground at one point of excitation circuit RU2508587C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012132759/07A RU2508587C1 (en) 2012-07-31 2012-07-31 Protection method of synchronous generators against fault to ground at one point of excitation circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012132759/07A RU2508587C1 (en) 2012-07-31 2012-07-31 Protection method of synchronous generators against fault to ground at one point of excitation circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012132759A RU2012132759A (en) 2014-02-10
RU2508587C1 true RU2508587C1 (en) 2014-02-27

Family

ID=50031838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012132759/07A RU2508587C1 (en) 2012-07-31 2012-07-31 Protection method of synchronous generators against fault to ground at one point of excitation circuit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2508587C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2632658C1 (en) * 2016-08-17 2017-10-09 Открытое акционерное общество "Электроагрегат" Device for protecting synchronous generator
RU2637505C1 (en) * 2016-09-19 2017-12-05 Общество с ограниченной ответственностью "Релематика" Method of protecting synchronous generators from ground fault at one point of excitation circuit

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1432420A1 (en) * 1986-05-05 1988-10-23 Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина Device for checking insulation resistance
JPS64473A (en) * 1988-06-09 1989-01-05 Meidensha Corp Method for monitoring insulation resistance of field winding
SU1569745A1 (en) * 1988-08-01 1990-06-07 Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина Method of determining resistance of insulation of d.c. electric circuit
SU1598024A1 (en) * 1988-07-12 1990-10-07 Ставропольский политехнический институт Turbogenerator set with protected excitation winding having slip rings
CN201868855U (en) * 2010-01-14 2011-06-15 广东省电力设计研究院 Rotor ground protection device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1432420A1 (en) * 1986-05-05 1988-10-23 Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина Device for checking insulation resistance
JPS64473A (en) * 1988-06-09 1989-01-05 Meidensha Corp Method for monitoring insulation resistance of field winding
SU1598024A1 (en) * 1988-07-12 1990-10-07 Ставропольский политехнический институт Turbogenerator set with protected excitation winding having slip rings
SU1569745A1 (en) * 1988-08-01 1990-06-07 Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина Method of determining resistance of insulation of d.c. electric circuit
CN201868855U (en) * 2010-01-14 2011-06-15 广东省电力设计研究院 Rotor ground protection device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2632658C1 (en) * 2016-08-17 2017-10-09 Открытое акционерное общество "Электроагрегат" Device for protecting synchronous generator
RU2637505C1 (en) * 2016-09-19 2017-12-05 Общество с ограниченной ответственностью "Релематика" Method of protecting synchronous generators from ground fault at one point of excitation circuit

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012132759A (en) 2014-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2686691B1 (en) A method for detecting earth faults
US9182431B2 (en) Method and apparatus for determining an insulation resistance in a grounded isole terre system
RU2422964C1 (en) Device of electric circuits current protection against single-phase ground faults (versions)
JP2018183034A (en) Protector for power supply system and system comprising the same
JP2015049216A (en) Insulation resistance measurement device, insulation resistance measurement method and insulation monitor device
CN102798753B (en) Short-circuit detection method and device
CN105842540A (en) Method for detecting DC bus insulation resistance
CN102163841B (en) Overvoltage suppressing device
RU2402131C1 (en) Method of diagnostics and directed protection against single-phase short circuits in electrical networks
RU2508587C1 (en) Protection method of synchronous generators against fault to ground at one point of excitation circuit
RU2447454C1 (en) Distance protection method for power transmission line
RU2384855C1 (en) Measuring method of insulation resistance in direct current circuits
JP5618758B2 (en) Method and system for monitoring short-circuit capacity of power system
RU2682240C2 (en) Detecting fault, in particular transient fault in electrical network
JP5444122B2 (en) Non-grounded circuit ground fault detection device, ground fault protection relay using the same, and ground fault detection method
RU2744995C1 (en) Method of protection against single-phase earth faults
RU2488129C1 (en) Method to measure resistance of insulation and to protect against short circuits to body in power circuits of diesel locomotives
RU2305292C1 (en) METHOD OF DETECTING FAULT IN 6( 10 )-35 kV ELECTRIC CIRCUIT WITH ISOLATED OR COMPENSATED NEUTRAL POINT
JP7143115B2 (en) Apparatus and method for testing the operation of protection units and protection units equipped with such test apparatus
RU2631121C2 (en) Method of selective identification of outgoing line with single-phase earth fault in distribution networks with voltage of 6-35 kv
RU2711296C1 (en) Method of correlation protection of three-phase network with isolated neutral from single-phase earth faults
RU2578123C1 (en) Device for protection of electric circuits from single-phase ground faults
EP2130277A2 (en) Method of improvement of earth-fault protection reliability and applicable wiring diagram
EP1482317A1 (en) Earth resistance measurement instrument by neutral-to-earth loop and measurement procedure
RU2310211C1 (en) Method for search of element with reduced insulation resistance in parallel electric network of direct control current

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200801