Разработка и исследование микропроцессорной системы защиты генераторов

• Автор: Алексеев, Максим Владимирович
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 217 с. : ил

Оглавление

Условные обозначения.

Введение.

1 Обзор существующих устройств РЗ генераторов и формулировка задач исследования.Ю

1.1 Особенности генераторов, учитываемые при построении релейной защиты.

1.1.1 Обпше сведения о повреждениях и ненормальных режимах работы генераторов.

1.1.2 Особенности системы охлаждения

1.1.3 Особенности системы возбуждения.

1.2 Обзор защит и систем зашит генераторов

1.2.1 Комплексный подход к построению системы защиты генераторов

1.2.2 Основные защиты генераторов.

1.2.3 Резервные защиты генераторов
1.2.4 Современные требования к системам защиты генераторов
1.3 Основные выводы но главе и формулировка задач исследования
2 Разработка токовых защит от симметричных и несимметричных перегрузок и внешних КЗ
2.1 Нагрев активных частей генераторов в симметричном режиме работы.
2.2 Нагрев активных частей генераторов в несимметричном режиме работы.
2.3 Расчет коэффициентов температурной чувствительности.
2.4 Разработка измерительного органа устройства защиты активных частей генераторов от недопустимого нагрева
2.4.1 Краткий анализ современного состояния релейной защиты активных частей генераторов от
недопустимого нагрева
2.4.2 Разработка структурной схемы измерительного органа устройства защита активных частей
генераторов от недопустимого нагрева.
2.5 Основные выводы по главе
3 Дистанционная защита от внешних силичетричных КЗ и цифровая фильтрация
сигналов
3.1 ДО на сравнении абсолютных значений двух электрических величии.
3.1.1 ДО с характеристикой срабатывания в виде окружности.
3.1.2 ДО с характеристикой срабатывания в виде эллипса.
3.1.3 ДО с характеристикой срабатывания в виде прямой.
3.2 ДО на сравнении фаз двух электрических величин.
3.3 ДО с четырехугольиой характеристикой срабатывания
3.4 Исследование методов фильтрации сигналов в микропроцессорных устройствах РЗ
3.4.1 Постановка задачи фильтрации
3.4.2 Использование преобразования Фурье для фильтрации сигналов в цифровой защите
3.4.3 КИХфилмры на основе преобразования Фурье.
3.4.4 Фильтры симметричных составляющих.
3.5 Основные выводы по главе.
4 Разработка и исследование программных средств микропроцессорной системы защиты
4.1 Основные принципы построения программного обеспечения МП РЗА.
4.2 Организация спулинга внешних устройств на примере драйвера последовательного канала для V микроконтроллеров фирмы i.
4.2.1 Описание встроенного универсального асинхронного приемопередатчика Vмикроконтроллеров
4.2.2 Программирование .
4.3 Основные выводы по главе.
5 Разработка промышленного образца системы защиты.
5.1 Анализ и выбор встраиваемых микроконтроллеров для построения системы зашиты
5.2 Выбор аналогоцифрового преобразователя
5.2.1 АЦП, встроенный в Vмикроконтроллер.
5.2.2 АЦП фирмы xi.
5.2.3 АЦП фирмы vi
5.2.4 АЦП АТС1 фирмы
5.2.5 Влияние передискретизации АЦП на выбор аналогового фильтра
5.3 Разработка структурных схем и алгоритмов.
5.3.1 Разработка структурной схемы зашиты.
5.3.2 Алгоритм работы защиты1 б I
5.4 Разработка принципиальных схем микропроцессорного блока
5.4.1 Схема включения микроконтроллера
5.4.2 Подключение АЦП.
5.4.3 Подключение ЖКИ.
5.4.4 Подключение клавиатуры
5.4.5 Подключение светодиодов.
5.4.6 Подключение внешней памяти
5.4.7 интерфейс
5.4.8 Схема ввода дискретных сигналов
5.4.9 Источник опорных напряжений и входные преобразователи
5.5 Расчет погрешностей, динамического диапазона и вычислительных затрат
5.5.1 Оценка соотношения динамического диапазона и погрешность АЦГ отработки уставки
5.5.2 Методическая погрешность измерений.
5.5.3 Полная погрешность отработки минимальной уставки.
5.5.4 Расчет вычислительных затрат.
5.6 Результаты лабораторных исследований и натурных испытаний.
5.7 Основные выводы по главе
Заключение
Литература


Из рассмотрения конструкций систем охлаждения генераторов видно, что на тепловое состояние активных частей оказывают влияние термические связи между ними, величина которых зависит от конструкции системы охлаждения конкретного генератора. Учет теплового взаимодействия активных частей генератора между собой требует введения в устройство защиты дополнительных регулируемых связей, учитывающих как указанное взаимодействие, так и величину этого взаимодействия . При разработке измерительного органа комплексного устройства для осуществления защиты цепей возбуждения, необходимо обратить особое внимание на конструктивное выполнение системы возбуждения генератора, которое может оказать заметное влияние на характеристики разрабатываемого устройства защиты. Благодаря достижениям науки и техники разработаны различные модификации систем возбуждения, применение которых обусловлено различными по конструктивному исполнению и по мощности генераторами, их условиями работы в энергосистеме. Рис. Этот вариант возбуждения также повсеместно используется и в качестве резервного возбудителя. Обмотка возбуждения возбудителя ОВВ питается по схеме самовозбуждения либо от независимого источника рис. Такая система содержит небольшое количество оборудования и поэтому обладает достаточной надежностью. Однако применение машинного возбудителя постоянного тока для генераторов большей мощности ограничено недостаточной механической прочностью возбудителя и условиями работы коллектора. Для турбогенераторов мощностью 0, 0 и 0 МВт используется высокочастотное возбуждение рис. Его основой является индукторный генератор, имеющий частоту 0Гц, что уменьшает пульсации выпрямленного тока и позволяет снизить габаритные размеры возбудителя. Функции выпрямления переменного тока выполняют неподвижные полупроводниковые выпрямители. Рассмотренные системы имеют небольшую форсировочную способность по напряжению ом. Статические тиристорные системы независимого возбуждения применяются главным образом для турбо и гидрогенераторов больших мощностей рис. Например, одна из них внедрена на Красноярской ГЭС для гидрогенератора 0МВт, а также серийно выпускаются и успешно эксплуатируются в ряде энергосистем для турбогенераторов 0 и 0МВт. Рис. При таком способе возбуждения статический тиристорный выпрямитель в цепи обмотки ротора главного генератора получает питание от вспомогательного синхронного генератора, установленного на валу главного. Вспомогательный генератор имеет систему самовозбуждения. Тиристорный выпрямитель, преобразующий переменный ток вспомогательного синхронного генератора в постоянный, выполняется по шестифазной или трехфазной мостовой схеме и соединяется параллельно на обмотку возбуждения главною генератора. Таким образом система независимого тиристорного возбуждения представляя собой каскад двух систем возбуждения главного и вспомогательного генераторов и имеет меньшую надежность в сравнении с системой самовозбуждения. В системе тиристорного самовозбуждения рис. УБ и форсировочная УГЬ 1руппы тиристоров. Рис. Первоначальное возбуждение генератора при пуске осуществляется посторонним источником. Система применяется для турбогенераторов типа ТГВ 0 0МВт, а также для гидрогенераторов средних мощностей вплоть до 0МВт. Для мощных турбогенераторов разработаны бесконтактные системы возбуждения с непосредственным соединением возбудителя и обмотки возбуждаемой машины, или бесщеточные системы возбуждения рис. Рис. Источником тока служит вспомогательный синхронный генератор повышенной частоты 0 Гд, расположенный на одном валу с главным генератором и имеющий обращенное исполнение, при котором трехфазная обмотка располагается на роторе, а обмотка возбуждения на статоре. Для выпрямления тока применяется вращающийся выпрямитель, выполненный на основе неуправляемых вентилей и управляемых тиристоров, которые монтируются на валу генератора, благодаря чему нет надобности в контактных кольцах и щетках, что существенно повышает надежность системы возбуждения. Эта система является достаточно компактной и характеризуется сравнительно небольшой емкостью цепей возбуждения относительно земли .