专利名称：双可控硅自动调节器故障总体检测保护方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电器故障检测保护装置，特别涉及一种检测双可控硅自动调节器故障并在检出故障时对其系统进行保护地方法和装置。
现有的电气设备及其系统中为实现自动调节性能使用可控硅(指晶闸管SCR和门极可关断晶闸管GTO)自动调节器是比较常见的，如电力系统中的发电机可控硅励磁自动调节器、静止可控硅无功功率补偿装置等。可控硅自动调节器因元件和工艺问题可靠性较差，出故障常引起其所控制电气设备和系统事故，为提高其运行可靠性要加强故障备用和故障在线检测。将完全相同的两套可控硅自动调节器在其输出电压端串联逆止二极管后并联运行(称之为“双可控硅自动调节器”，该种运行方式经有关专家鉴定认为是提高运行可靠性的有效方法)、并且自动在线检测故障是提高可控硅自动调节器运行可靠性的重要手段。可控硅自动调节器由于其技术及构成较复杂，检测其故障难度也很大，至今未很好解决。
目前对于可控硅励磁调节器的故障检测，通常采用的是局部检测法。这币种方法针对调节器内各个环节的具体工作特性和故障种类分别设置该环节自身的故障检测保护，通常设有1.从可控硅整流桥取桥臂电流，当运行中一桥臂电流下降至零，发出“桥臂缺相故障”信号；2.对直流稳压电源取输出电压，当电压高于或低于某值时判断为“稳压电源故障”；3.从主励磁机出口取电流，当超过发电机转子发热容量允许限制曲线(为反时限过流曲线)时，判断为误强励故障(同时尽可能限制输出)。这种方法不仅使实现其方法的装置构成较复杂，而且在性能上具有很大的局限性，只能检测出可控硅励磁调节器的某些局部环节的部分故障，有些环节用常规检测手段无法设置保护，因此很多故障不能及时检测反映出来(如各环节各类故障造成脉冲不规则地超前导通和滞后导通、可控硅元件各类故障等)，保护死区大，动作时间较长。
针对上述情况，国内研制出了一种“电流均衡型”总体故障检测保护，它取双套并联运行可控硅励磁调节器(双可控硅励磁调节器)各自的输出电流作为量测信号构成故障判断(见“WKKL-I微机双自动励磁调节器”，电力部电力科学院)。但目前已经投入使用的“电流均衡型总体故障检测保护装在发电厂现场工业运行中检测故障效果不好。不仅其构成较复杂(除保护本身外，尚需要在调节器内另外附加均流调节措施，它增加了调节器除按发电机和电力系统控制需要之外的附加调节。该种运行方式下，其两套调节器并联运行时，必需有均衡两个调节器输出电流的均流调节措施才能稳定运行；每套调节器除测量本套的输出电流外还测量对方套的输出电流，均流调节措施根据两套输出电流的偏差进行调节，使两套输出电流相等。调节器的输出电流信号还用于可控硅励磁调节器误强励和失磁故障判断；两柜均流运行时，其电流差超过两柜电流之和的25％均流超限报警；两柜电流差超过两柜电流之和的75％时，均流退出运行)；而且还存在以下问题1.实际上两柜电流之差超过两柜电流之和的75％时，还是程度严重的高顶值的误强励(或低值失磁)故障，此时正需要快速的误强励(或失磁)检测保护投入运行来检测出故障，而故障检测保护此时却退了出来，因此程度严重的误强励(或失磁)故障实际上没有故障检测保护，保护有死区。2.保护的选择性不好。该保护在发电厂实际工业运行中，均流措施经常在调节器没有任何异常和故障时，误发出“均流超限”报警信号，将保护退出运行，使发电机励磁调节器在故障时没有检测保护，工业运行中励磁调节器故障仍然造成大事故，说明该问题确实存在。3.附加的均流措施将两套调节器的输出电流相互跟踪调节，它力图把两套调节器电流拉均衡，当调节器发生故障出现了电流偏差，本应立即发出“调节器(误强励或失磁)故障”报警信号和自动退出故障调节器，而均流调节措施却在此时按故障出现电流偏差值进行(反)调节，强制两套输出电流相等，直到故障严重以至无法调节时，才能发出故障报警信号，因此均流调节措施的作用结果实际上推迟了调节器故障报警的反映时间，影响了该种保护的快速性和反映故障的及时性。
本发明就是针对上述情况，而研制的一种选择性好、灵敏度高、保护区全面无死区、快速性好的“双可控硅励磁自动调节器故障总体检测保护方法与装置”。本发明的实施可避免双可控硅自动调节器故障而造成的受控电气设备及其系统事故。
本发明的方法根据下述主程序进行
1.分别从每一调节器(SGT1和SGT2)的逆止二极管(Z1、Z2)的输入端取其电压输出信号(UT1、UT2)；
2.将UT1与UT2进行比较，检出其差值ΔUT；
3.将ΔUT与设定的SGT1和SGT2保护比较元件动作整定值ΔUTB进行比较，检出其比较结果|ΔUT|＞ΔUTB；
4.在上述程序进行的同时，对UT1和UT2进行其平均值的微分处理，检出其微分结果
和
5.对比较结果|ΔUT|＞ΔUTB和微分结果
进行以下综合逻辑判断和处理
①当|ΔUT|＞ΔUTB，且
，逻辑产生SGT1欠输出故障信号，退出SGT1运行；
②当|ΔUT|＞ΔUTB，且
，逻辑产生SGT2超输出故障信号，自动退出SGT2运行；
③当|ΔUT|＞ΔUTB，且
，逻辑产生SGT1超输出故障信号，自动退出SGT1运行；
④当|ΔUT|＞ΔUTB，且
，逻辑产生SGT2欠输出故障信号，退出SGT2运行；
⑤当|ΔUT|＞ΔUTB，且
与
，逻辑产生闭锁信号，闭锁故障信号输出；
⑥当|ΔUT|＞ΔUTB，且与
与
，逻辑产生闭锁信号，闭锁故障信号输出。
本发明的方法还在主程序下附设有下述后备程序，当在主程序中闭锁故障信号(很少情况)输出时，仍然能够全面检测出各种故障(避免受控电气设备及其系统退出运行和损坏事故)
1.当|ΔUT|＞ΔUTB时，将|ΔUT|＞ΔUTB的逻辑信号延迟至后备保护故障判断定时限整定值ΔtD，再由综合逻辑判断产生故障报警信号；
2.当受控于SGT总输出过电流的反时限过电流继电器FGL输出延时信号tFGL时
若UT1＞UT2，逻辑产生SGT1超输出故障信号，自动退出SGT1运行；
若UT2＞UT1，逻辑产生SGT2超输出故障信号，自动退出SGT2运行。
本发明还研制了一种实现上述方法的装置，该装置由可同时使用或分开使用的主保护(ZHB)和后备保护(HBB)所构成；其主保护至少包含
1.一个可完成下述任务的比较器BG1
①取出UT1和UT2，并且检测出其电压差值ΔUT1＝UT1－UT2；
②将ΔUT1与ΔUTB进行比较，并且输出|ΔUT1|＞ΔUTB的开关信号UK1；
2.两个可分别对UT1和UT2进行其平均值微分处理的微分处理器(WF1)和(WF2)；并且输出
和
的开关信号UK2，UK4， UK3，UK5；
3.一个可完成下述任务的综合逻辑判断处理器LG1
a.取出上述开关信号UK1，UK2，UK3，UK4，UK5；
b.当BG1输出UK1时
若WF1输出UK2，则LG1输出SGT1欠输出故障信号P1，且退出SGT1运行；同时发出主保护输入信号(UT1、UT2)和直流供电电源的闭锁信号P6，对其闭锁；
若WF2输出UK3，则LG1输出SGT2超输出故障信号P2，且退出SGT2运行；同时发出主保护输入信号(UT1，UT2)和直流供电电源的闭锁信号P6，对其闭锁；
若WF1输出UK4，则LG1输出SGT1超输出故障信号P3，且自动退出SGT1运行；同时发出主保护输入信号(UT1，UT2)和直流供电电源的闭锁信号P6，对其闭锁；
若WF2输出UK5，则LG1输出SGT2欠输出故障信号P4，且退出SGT2运行；同时发出主保护输入信号(UT1，UT2)和直流供电电源的闭锁信号P6，对其闭锁；
若同时输出UK2和UK4、或者UK3和UK5，则LG1产生闭锁输出信号P5，闭锁故障信号输出回路；
其后备保护至少包含
1.一个可完成下述任务的比较器BG2
①.取出UT1和UT2，并且检测出其电压差值ΔUT2＝UT1－UT2；
②.将ΔUT2与ΔUTB进行比较，并且输出|ΔUT2|＞ΔUFB的开关信号UK6；
2.一个受控于SGT总输出电流的反时限过电流继电器FGL；
3.一个可进行下述判断和处理的综合逻辑判断处理器LG2；
①取出UK6和 FGL输出延时信号tFGL；
②当FGL输出延时信号tFGL时
若UK6＝|UK6|，则输出SGT1超输出故障信号P7，且自动退出SGT1运行；同时发出后备保护输入信号(UT1、UT2)的闭锁信号P9，对其闭锁；
若UK6＝-|UK6|，则输出SGT2超输出故障信号P8，且自动退出SGT2运行，同时发出后备保护输入信号(UT1、UT2)的闭锁信号P9，对其闭锁；
③当UK6信号延迟至Δt1时，发出SGT故障报警信号P10，同时发出后备保护输入信号(UT1、UT2)的闭锁信号P9，对其闭锁。
附
图1为本发明装置的原理框图，其ES为受控电气设备系统；附图2、附图3为本发明实施例的线路详图，其中附图2为主保护接线原理图，附图3为后备保护接线原理图；附图4为本发明保护动作区特性图；附图5为本发明保护动作区可跟随可控硅自动调节器输入——输出特性的移动而自动移动的特性示意图。
下面结合附图2、附图3所示实施例对本发明的装置作进一步的说明
1.主保护中的比较器由带阻和低通滤波器LB1和LB2、继电器J1和J2构成，其两输入端UT1B和UT2B分别通过可调节分压电阻器R1和R2，隔离二极管Z3和Z4、UT1和UT2投入退出继电器ZJ6和ZJ7的接点引入UT1和UT2，其继电器J1与J2的线圈相反极性并联后通过串接微调电阻R3分别与两滤波器LB1和LB2的输出端相连；
2.主保护中的微分处理器由带阻和低通滤波器LB3(LB4)、电容器C1(C2)和继电器J3和J4(J5和J6)所构成，其输入端UT1W(UT2W)通过可调节分压电阻器R1(R2)引入UT1(UT2)，其继电器J3和J4(J5和J6)的线圈相反极性并联后通过串接电容器C1(C2)与带阻低通滤波器LB3和LB4输出端相连；
3.主保护中的综合逻辑判断处理器由故障逻辑判断回路及UT1、UT2和直流稳压电源(WU)的M2小母线投入退出控制回路和主保护闭锁回路所构成，其中
①.故障逻辑判断回路由下列元件通过下述接线方式所形成
a.继电器J1常开接点控制端接与非门YF1、时间元件t1后分别连接至与门Y1和与门Y2的输入端；
b.继电器J3常开接点控制端接与非门YF2后连接到与门Y1的输入端；
c.继电器J6常开接点控制端接与非门YF3后连接到与门Y2的输入端；
d.与门Y1的输出端接时间回路t2后连接到主保护动作出口继电器ZJ1线圈回路，ZJ1常开接点连接到“SGT1欠输出”报警信号回路，还可连接到SGT1出口开关1ZKK跳闸回路中；
e.与门Y2的输出端接时间回路t3后连接到主保护动作出口继电器ZJ2线圈回路，ZJ2常开接点连接到“SGT2超输出”报警信号和SGT2出口开关2ZKK跳闸回路中；
f.继电器J2常开接点控制端接与非门YF4、时间元件t′1后分别连接至与门Y3和与门Y4的输入端；
g.继电器J5常开接点控制端接与非门YF5后连接到与门Y3的输入端；
h.继电器J4常开接点控制端接与非门YF6后连接到与门Y4的输入端；
i.与门Y3的输出端接时间回路t′2后连接到主保护动作出口继电器ZJ3线圈回路，ZJ3常开接点连接到“SGT2欠输出”报警信号回路，还可连接到2ZKK跳闸回路中；
j.与门Y4的输出端接时间回路t′3后连接到主保护动作出口继电器ZJ4线圈回路，ZJ4常开接点连接到“SGT1超输出”报警信号和SGT出口开关1ZKK跳闸可路中；
②.UT1、UT2和直流稳压电源(WU)的M2小母线投入退出控制回路由下列元件通过下述接线方式所形成
a.继电器ZJ1、ZJ3的常开接点控制端和SGT出口开关1ZKK、2ZKK的辅助常闭接点控制端分别经与非门YF7、YF8、YF9、YF10接至或非门HF1的输入端；
b.或非门HF1的输出端接与非YF11输入端；
c.或非门YF11的输出端接与非门YF12的输入端、自保持按钮TA1返回至或非门HF1的输入端；
d.与非门YF12的输出端分别接时间回路t′4和t4后接至直流供电电源(WU)、UT1和UT2投入退出控制出L继电器ZJ5、ZJ6和ZJ7线圈回路；
e.ZJ5常开接点将直流供电电源(WU)的电压小母线M1接入主保护直流供电电源的小母线M2；
③.主保护闭锁回路由下列元件通过下述接线方式所形成
a.J1、J3、J6常开接点控制端分别连接到与门Y5的输入端，与门Y5的输出端分别连接至与门Y1和与门Y2的输入端；
b.J2、J5、J4常开接点控制端分别连接到与门Y6的输入端，与门Y6的输出端分别连接至与门Y3和与门Y4的输入端；
4.后备保护中的比较器由带阻低通滤波器LB5和LB6、继电器J7和J8、动作延时保护继电器ZJ13常闭接点及热稳定电阻R7所构成，其两输入端UT3B和UT4B分别通过可调节分压电阻R4和R5、隔离二极管Z5和Z6、UT1和UT2投入退出继电器ZJ11和ZJ12的常开接点引入UT1和UT2，其继电器J7与J8的线圈相反极性并联后通过串接微调电阻R6再与电阻R7和动作延时保持继电器ZJ13常闭接点组成的并联回路相串接后分别接至带阻低通滤波器LB5和LB6的输出端；
5.后备保护中的反时限过电流继电器FGL的输入端接至受控于SGT总输出电流的变换器(可在电气设备ES中)的输出端；
6.后备保护中的综合逻辑判断处理器由故障逻辑判断回路和UT1、UT2投入退出控制回路所构成，其中
①.故障逻辑判断回路由下列元件通过下述接线方式所形成
a.继电器J7常开接点控制端同时连接与非门YF13和YF15的输入端；
b.继电器J8常开接点控制端同时连接与非门YF14和YF17的输入端；
c.与非门YF13和YF14的输出端分别连接或非门HF2的输入端；
d.与非门YF15和YF17的输出端分别连接与门Y7和与门Y8的输入端；
e.继电器FGL延时常开接点接与非门YF16后同时连到与门Y7和Y8的输入端；
f.或非门HF2的输出端一路经时间回路t5后接至出口继电器ZJ8线圈回路，ZJ8常开接点接到“SGT故障”报警信号回路；另一路经时间元件t5′接至动作延时保持继电器ZJ13线圈回路；
g.与门Y7和Y8的输出端分别接出口动作继电器ZJ9、ZJ10回路，ZJ9常开接点连接到“SGT2”出口开关2ZKK的跳闸回路和其超输出报警信号回路，ZJ10常开接点连接到“SGT1”出口开关1ZKK的跳闸回路和其超输出报警信号回路；
②.后备保护中UT1、UT2投入退出控制回路由下列元件通过下述接线方式所形成
a.动作出口继电器ZJ8常开接点和SGT1、SGT1出口开关1ZKK、2ZKK辅助常闭接点控制端分别经与非门YF18、YF19、YF20接至或非门HF3的输入端；
b.或非门HF3的输出端接与非门YF21的输出端；
c.与非门YF21的输出端同时接与非门YF22的输入端和经自保持按钮TA2返回至或非门HF3的输入端；
d.与非门YF22的输出端接至(UT1、UT2)投入退出继电器(ZJ11、ZJ12)线圈回路，ZJ11、ZJ12常开接点分别将SGT1、SGT2的可控硅输出电压(UT1、UT2)接至后备保护中的比较器的输入端。
7.直流稳压电源(WU)的M1电压母线直接至后备保护和主保护；其M2电压母线通过继电器ZJ5的常开接点与M1母线相连，供给主保护。
8.滤波器LB1、LB2、LB5、LB6的带阻频率系可控硅输出电压UT1和UT2的主要高次谐波频率，当其约为400HZ及更高时，LB1、LB2、LB5、LB6可以取消不用，继电器J1、J2回路和J7、J8回路分别直接连接到电阻R1、R2和R4、R5分压抽头上，继电器J1、J2、J7、J8使用极化继电器。
9.主保护和后备保护中的滤波器LB1、LB2、LB3、LB4和LB5、LB6可以是半导体集成电路型滤波器，该种滤波器输出连接带方向动作的继电器J1-J8使用小型(中间)继电器串联二极管；也可以是电阻-电容型滤波器，该种滤波器输出连接带方向动作的继电器J1-J8使用极化继电器。
10.主保护或后备保护中的时间元件整定值t1＝t′1，t2＝t′2，t3＝t′3，t4＞t′4，t5＞t′5。
11.主保护和后备保护的逻辑回路中控制接点的地端都与直流电源(WU)的地端相连。
本发明实施例的工作过程如下
1.主保护比较器
正常运行时，1号、2号可控硅自动调节器的输出电压相等UT1＝UT2，保护不启动；当1号可控硅自动调节器欠输出或2号可控硅自动调节器超输出故障发生时，ΔUT1＝UT2－UT1＞ΔUTB时，J2动作；当1号可控硅自动调节器超输出或2号可控硅自动调节器欠输出故障发生时，ΔUT1＝UT1－UT2＞ΔUTB时，J1动作。
2.主保护微分处理器当1号可控硅自动调节器输出电压UT1突然下降时J3动作，当UT1突然上升时J4动作；当2号可控硅自动调节器输出电压UT2突然下降时J5动作，当UT2突然上升时J6动作。
3.主保护综合逻辑判断回路
①1号可控硅自动调节器欠输出发生时，继电器J1动作，J1常开接点闭合，使与非门1翻转出高电平“1”信号，该“1”信号经t1延时后进入与门1的输入端子；同时继电器J3常开接点也闭合，使与非门2翻转出“1”信号，该“1”信号进入与门1的输入端子；以上二个“1”信号使与门1动作翻转后经t2延时使出口信号继ZJ1动作发出“1号可控硅自动调节器欠输出”报警信号，断开1号可控硅自动调节器出口开关1ZKK。
②.2号可控硅自动调节器欠输出发生时，继电器J2动作，J2常开接点闭合，使与非门4翻转出高电平“1”信号，该“1”信号经t′1延时进入与门3的输入端子；同时继电器J5常开接点也闭合，使与非门5翻转出“1”信号，该“1”信号进入与门3的输入端子；以上二个“1”信号使与门3动作翻转后经t′2延时使出口信号继ZJ3动作发出“2号可控硅自动调节器欠输出”报警信号，断开2号可控硅自动调节器出口开关2ZKK。
③.1号可控硅自动调节器超输出发生时，继电器J2常开接点闭合，使与非门4翻转出“1”信号，该“1”信号经t′1延时进入与门4的输入端子；同时，继电器J4动作，J4常开接点闭合使与非门6动作翻转出高电平“1”信号，该“1”信号进入与门4的输入端子；以上两个“1”信号使与门4动作翻转后经延时t′3使出口继电器ZJ4动作，自动将1号可控硅自动调节器出口开关1ZKK跳开，同时发出“1号可控硅自动调节器超输出”报警信号。
④.2号可控硅自动调节器超输出发生时，继电器J1常开接点闭合，使与非门1翻转出高电平“1”信号，该“1”信号经t1延时进入与门2的输入端子；同时，继电器J6动作，J6常开接点闭合使与非门3动作翻转出“1”信号，该“1”信号进入与门2的输入端子；以上两个“1”信号使与门2动作翻转后经延时t3使出口继电器ZJ2动作，自动将2号可控硅自动调节器出口开关2ZKK跳开，同时发出“2号可控硅自动调节器超输出”报警信号。
4.主保护闭锁回路
当电力系统发生短路故障，恰同时1号可控硅自动调节器发生欠输出UT1突然下降，2号可控硅自动调节器输出电压UT2由于调节作用突然上升，J1、J3、J6动作，此时与门5的“0”输出电位进入与门1和与门2的输入端子，将与门1和与门2闭锁，保护不会误发出“1号可控硅自动调节器欠输出”和“2号可控硅自动调节器超输出”两套同时故障的信号；当电力系统发生短路故障恰同时2号可控硅自动调节器发生欠输出UT2突然下降，UT1由于调节作用突然上升，J2、J5、J4动作，此时与门6的“0”输出电位进入与门3和与门4的输入端子，将与门3和与门4闭锁，保护不会误发出“2号可控硅自动调节器欠输出”和“1号可控硅自动调节器超输出”两套同时故障的信号。
电力系统发生突甩负荷故障，恰同时1号可控硅自动调节器发生超输出故障UT1突然上升，2号可控硅自动调节器输出电压UT2由于调节作用突然下降，此时与门6输出的“0”电位进入与门3和与门4的输入端子，将与门3和与门4闭锁，保护不会误发出“1号可控硅自动调节器超输出”和“2号可控硅自动调节器欠输出”两套同时故障的信号；电力系统发生突甩负荷故障，恰同时2号可控硅自动调节器发生超输出故障UT2突然上升，UT1由于调节作用突然下降，此时与门5输出的“0”电位进入与门1和与门2的输入端子，将与门1和与门2闭锁，保护不会误发出“2号可控硅自动调节器超输出”和“1号可控硅自动调节器欠输出”两套同时故障的信号。
5.主保护UT1、UT2和直流稳压电源(WU)的M2母线投入退出控制回路
“1号、2号可控硅自动调节器欠输出”故障出口继电器ZJ1和ZJ3在保护动作后，其常开接点接通，“1号、2号可控硅自动调节器超输出”故障保护分别自动跳开出口开关1ZKK和2ZKK之后，1ZKK和2ZKK开关的辅助常闭接点接通，与非门7、8、9、10中被接入地电位者翻转出高电平“1”信号，该“1”信号送进或非门1，使或非门1翻转，至与非门11后仍出“1”信号，该“1”信号经TA1按钮自保持，且该“1”信号经与非门12和时间回路t′4和t4送至出口回路使ZJ5及ZJ6、ZJ7动作，动作后断开主保护的可控硅直流输入电压UT1、UT2和直流供电电源M2母线，主保护即自动退出运行；主保护需要投入时，按下按钮TA1，ZJ5、ZJ6、ZJ7返回即可将主保护投入。
6.后备保护
当电力系统故障时恰同时可控硅自动调节器故障，主保护被闭锁；另外可控硅自动调节器特殊情况故障变化缓慢，主保护微分不动，主保护不起作用，此二利情况靠后备保护动作判断故障，详见(附图3)。
①保护动作
当可控硅自动调节器发生“1号欠输出”或“2号超输出”故障时，J7动作，J7常开接点接通，使与非门13翻转，其输出的高电平“1”信号进入或非门2；当可控硅自动调节器发生“2号欠输出”或“1号超输出”故障时，J8动作，J8常开接点接通，使与非门14翻转，其输出的高电平“1”信号进入或非门2；上述二种情况之一发生时，或非门2翻转，一路经时间元件t5启动出口中间继电器ZJ8发“可控硅自动调节器故障”报警信号；另一路经时间元件t5′启动出口继电器ZJ13，ZJ13动作后其常闭接点打开，使电压比较回路中R7串入回路中，继电器J7、J8的返回系数要求低些。
当2号可控硅自动调节器发生“超输出”故障时，则J7动作，J7常开接点闭合，FGL延时接点闭合，其分别经与非门15和与非门16翻转出高电平“1”信号，其进入与门7的输入端子，使与门7翻转动作，发出“2号可控硅自动调节器超输出”故障报警信号，且自动跳开2ZKK开关。
当1号可控硅自动调节器发生“超输出”故障时，则J8动作，J8常开接点闭合，FGL延时接点闭合，其分别经与非门17和与非门15翻转出高电平“1”信号，其进入与门8的输入端子，使与门8翻转动作，发出“1号可控硅自动调节器超输出”故障报警信号，且自动跳开1ZKK开关。
②.UT1，UT2的投入退出控制回路
“可控硅自动调节器故障”报警继电器ZJ8动作后，ZJ8常开接点闭合使与非门18翻转，与非门18输出高电平“1”信号进入或非门3的输入端子；1ZKK或2ZKK开关跳开后其开关辅助常闭接点使与非门19(或与非门20)翻转，其输出高电平“1”信号进入或非门3的输入(或)端子；以上三种情况之一发生均可使或非门3翻转，其输出低电平“0”信号经与非门21后仍变为高电平“1”信号，该“1”信号分二路，一路经按钮TA2返回到或非门3输入端自保持，另一路经与非门22启动出口继电器ZJ11和ZJ12，ZJ11和ZJ12动作后断开后备保护的可控硅直流输入电压UT1、UT2回路，后备保护即自动退出运行；备用保护需要投入时，按下按钮TA2即可将保护投入。
本发明的方法和实现其方法的装置不仅与局部故障检测保护相比，构成简单，不需要从可控硅自动调节器的每个局部环节层层取量测信号构成很多套保护，只需要从两套可控硅自动调节器出口各取一个总输出电压构成一套保护就可以反映两套可控硅自动调节器的全部故障；而且与前述的“电流均衡型”总体故障检测保护相比构成也简单得多，本保护不需要在双可控硅自动调节器内部附加任何额外的调节措施，只要并联的两套调节器同步调节就可以了。
其突出的技术进步特征是
1.具有一个紧紧围绕着可控硅自动调节器输入—输出特性的全面完整的保护动作区(详见图4)；当控制需要人为手动调整可控硅自动调节器时，它的输入—输出特性会移动，此时本可控硅自动调节器保护装置动作区会跟随着输入—输出特性的移动作相应移动，构成另外一个完整的保护动作区(见图5)。到目前为止已有任何其它类型的可控硅自动调节器保护均不具有如此全面完整的保护动作区，这是本保护的突出的技术进步和实质性特点。具有跟随可控硅自动调节器特性移动的全面的超输出和欠输出保护动作区是本保护装置的突出的优点。
2.保护动作区灵敏度高。双可控硅自动调节器任何工况下，在双可控硅自动调节器内部，不论任何环节的任何部位因任何原因造成故障使调节器的输出电压落在保护动作区内，本保护均可在0.5内发出故障报警信号和自动退出有故障的调节器运行。本保护不仅可以反映全顶值超输出和欠输出为零值的故障，而且可以反映各利不同程度的部份超输出和部份欠输出故障，保护动作灵敏度可按需要整定。
3.选择性好。本保护只在可控硅自动调节器内部有故障时发报警信号，而当电力系统因各种短路故障、系统振荡和所控电气设备运行变动和停机操作等各种可控硅自动调节器外部原因引起可控硅自动调节器运行波动均不会误发任何报警信号。这是本保护优于现有的电流均衡型总体故障检测保护之重要特征。
4.快速性好。在整个保护动作区内从发生故障到判断出故障套别和故障性质并发出报警信号只需0.5秒。这点对可控硅自动调节器并联运行后及时发现并及时切断超输出故障显得尤为重要，因为出了超输出故障希望尽快切除，本保护可以把超输出的可控硅自动调节器及时自动退出运行而使电气设备系统几乎感受不到冲击波动；对于“欠输出”故障同样可在0.5秒内发现报警。
本发明为电气系统电气设备双可控硅自动调节器运行中在线检测故障提供了有力的技术手段，它的使用可避免电气设备中可控硅自动调节器故障而造成的烧坏电气设备和停运而造成的电气系统事故。使可控硅自动调节器所控电气设备系统运行可靠性上升到一个新水平。可广泛应用于大型电气设备系统各种类型双可控硅(包括可关断可控硅)自动调节器作为检测故障主保护(就如输电线路高频保护、发电机和变压器的大差动保护一样)和后备保护(就如同电气设备常规延时过电流保护)。
权利要求
1.一种双可控硅自动调节器(SGT1、SGT2)故障总体检测保护方法，其特征在于
分别从SGT1和SGT2中的逆止二极管(Z1、Z2)的输入端取其电压输出信号(UT1、UT2)；
将UT1、UT2进行比较，检出其差值ΔUT并与SGT1和SGT2保护比较元件动作整定值ΔUTB进行比较；
同时对UT1和UT2进行其平均值的的微分处理；
对ΔUT与ΔUTB的比较结果和UT1、UT2的微分结果进行综合逻辑判断和处理当|ΔUT|＞ΔUTB时若
，逻辑产生SGT1欠输出故障信号，退出SGT1运行；若
，逻辑产生SGT2超输出故障信号，自动退出SGT2运行；若
，逻辑产生SGT1超输出故障信号，自动退出SGT1运行；若
，逻辑产生SGT2欠输出故障信号，退出SGT2运行；若
且
、或者
且
同时出现，逻辑不产生输出故障信号。
2.根据权利要求1所述的双可控硅自动调节器故障总体检测保护方法，其特征在于
当|ΔUT|＞ΔUTB时，将|ΔUT|＞ΔUTB信号延迟至后备保护故障判断定时限整定值ΔtD，综合逻辑判断产生SGT故障报警信号；
当受控于SGT总输出过电流的反时限过电流继电器输出延时信号时
若UT1＞UT2，逻辑产生SGT1超输出故障信号，自动退出SGT1运行
若UT2＞UT1，逻辑产生SGT2超出故障信号，自动退出SGT2运行。
3.一种实现权利要求1、2所述双可控硅自动调节器故障总体检测保护方法的装置，由可分开或同时使用的主保护(ZHB)和后备保护(HBB)所构成，其特征在于
(1)所述的主保护至少包含
A.一个可完成下述任务的比较器BG1
a.取出UT1和UT2，并且检测出其电压差值ΔUT1＝UT1－UT2；
b.将ΔUT1与ΔUTV进行比较，当|ΔUT1|＞ΔUTB时，输出开关信号UK1；
B.两个可分别对UT1和UT2进行其平均值微分处理的微分处理器(WF1)、(WF2)，并且当微分结果
和
时输出相应开关信号UK2、UK4、UK3、UK5；
C.一个可完成下述任务的综合逻辑判断处理器LG1
a.取出上述比较器和微分处理器的输出开关信号UK1、UK2、UK4、UK3、UK5；
b.当比较器BG1输出开关信号UK1时
若微分器WF1输出UK2，则LG1输出SGT1欠输出故障信号P1，且退出SGT1运行，同时发出主保护输入信号(UT1、UT2)和直流供电电源的闭锁信号P6，对其闭锁；
若微分器WF2输出UK3，则LG1输出SGT2超输出故障信号P2，且自动退出SGT2运行，同时发出主保护输入信号(UT1、UT2)和直流供电电源的闭锁信号P6，对其闭锁；
若微分器WF1输出UK4，则LG1输出SGT1超输出故障信号P3，且自动退出SGT1运行，同时发出主保护输入信号(UT1、UT2)和直流供电电源的闭锁信号P6，对其闭锁；
若微分器WF2输出UK5，则LG1输出SGT2欠输出故障信号P4，且退出SGT2运行，同时发出主保护输入信号(UT1、UT2)和直流供电电源的闭锁信号P6，对其闭锁；
若同时有UK2和UK4、或者UK3和UK5信号输出，则LG1产生闭锁输出信号P5，且闭锁故障信号输出回路；
(2)所述的后备保护至少包含
A.一个可完成下述任务的比较器BG2
a.取出UT1和UT2，并且检测出其电压差值ΔUT2＝UT1－UT2；
b.将ΔUT2与ΔUTB进行比较，当|ΔUT2|＞ΔUTB时，输出开关信号UK6；
B.一个受控于SGT输出电流的反时限过电流继电器FGL；
C.一个可进行下述判断和处理的综合逻辑判断处理器LG2
a.取出UK6和FGL输出延时信号tFGL；
b.当FGL输出延时号tFGL时
若UK6＝|UK6|，出SGT1超输出故障信号P7，自动退出SGT1运行，同时发出后备保护输入信号(UT1、UT2)的闭锁信号P9，对其闭锁；
若UK6＝-|UK6|，输出SGT2超输出故障信号P8，自动退出SGT2运行，同时发出后备保护输入信号(UT1、UT2)的闭锁信号P9，对其闭锁；
c.当UK6信号延迟至ΔtD时，发出SGT故障报警信号P10，同时发出后备保护输入信号(UT1、UT2)的闭锁信号P9，对其闭锁。
4.根据权利要求3所述的双可硅自动调节器故障总体检测保护装置，其特征在于
A.所述主保护中的比较器由带阻和低通滤波器LB1和LB2、继电器J1和J2构成，其两输入端UT1B和UT2B分别通过可调节分压电阻器R1和R2、隔离二极管Z3和Z4、UT1和UT2投入退出继电器ZJ6和ZJ7的接点引入UT1和UT2，其继电器J1与J2的线圈相反极性联后通过串接微调电阻R3分别与两滤波器LB1和LB2的输出端相连；
B.所述主保护中的微分处理器由带阻和低通滤波器LB3(LB4)、电容器C1(C2)和继电器J3和J4(J5和J6)所构成，其输入端UT1W(UT2W)通过可调节分压电阻器R1(R2)引入UT1(UT2)，其继电器J3和J4(J5和J6)的线圈相反极性并联后通过串接电容器C1(C2)与带阻低通滤波器LB3和LB4输出端相连；
C.所述主保护中的综合逻辑判断处理器由故障逻辑判断回路及UT1、UT2和直流稳压电源(WU)的M2小母线投入退出控制回路和主保护闭锁回路所构成，且
a.所述的故障逻辑判断回路由下列元件通过下述接线方式所形成
a1.继电器J1常开接点控制端接与非门YF1、时间元件t1后分别连接至与门Y1和与门Y2的输入端；
a2.继电器J3常开接点控制端接与非门YF2后连接到与门Y1的输入端；
a3.继电器J6常开接点控制端接与非门YF3后连接到与门Y2的输入端；
a4.与门Y1的输出端接时间回路t2后连接到主保护动作出口继电器ZJ1线圈回路，ZJ1常开接点连接到“SGT1欠输出”报警信号回路，还可连接到SGT1出口开关1ZKK跳闸回路中；
a5.与门Y2的输出端接时间回路t3后连接到主保护动作出口继电器ZJ2线圈回路，ZJ2常开接点连接到“SGT2超输出”报警信号和SGT2出口开关2ZKK跳闸回路中；
a6.继电器J2常开接点控制端接与非门YF4、时间元件t′1后分别连接至与门Y3和与门Y4的输入端；
a7.继电器J5常开接点控制端接与非门YF5后连接到与门Y3的输入端；
a8.继电器J4常开接点控制端接与非门YF6后连接到与门Y4的输入端；
a9.与门Y3的输出端接时间回路t′2后连接到主保护动作出口继电器ZJ3线圈回路，ZJ3常开接点连接到“SGT2欠输出”报警信号回路，还可连接到SGT2出口开关2ZKK跳闸回路中；
a10.与门Y4的输出端接时间回路t′3后连接到主保护动作出口继电器ZJ4线圈回路，ZJ4常开接点连接到“SGT1超输出”报警信号和SGT1出口开关1ZKK跳闸回路中；
b.所述的UT1、UT2和直流稳压电源(WU)的M2小母线投入退出控制回路由下列元件通过下述接线方式所形成
b1.继电器ZJ1、ZJ2的常开接点控制端和SGT出口开关1ZKK、2ZKK的辅助常闭接点控制端分别经与非门YF7、YF8、YF9、YF10接至或非门HF1的输入端；
b2.或非门HF1的输出端接与非门YF11输入端；
b3.或非门YF11的输出端接与非门YF12的输入端、自保持按钮TA1返回至或非门HF1的输入端；
b4.与非门YF12的的输出端分别接时间回路t′4和t4后接至直流供电电源(WU)、UT1和UT2投入退出控制出口继电器ZJ5、ZJ6和ZL7线圈回路；
b5.ZJ5常开接点将直流供电电源(WU)的电压小母线M1接至主保护直流供电电源电压的的小母线M2；
C.所述的和主保护锁回路由下列元件通过F述接线方式所形成
C1.J1、J3、J6常开接点控制端分别连接到与门Y5的输入端，与门Y5的输出端分别连接至与门Y1和与门Y2的输入端；
C2.J2、J5、J4常开接点控制端分别连接到与门Y6的输入端，与门Y6的输出端分别连接至与门Y3和与门Y4的输入端。
5.根据权利要求3、4所述的双可控硅自动调节器故障总体检测保护装置，其特征在于
A.所述的后备保护中的比较器BG2由带阻低通滤波器LB5和LB6、继电器J7和J8，动作延时保持继电器ZJ13常闭接点及热稳定电阻R7所构成，其两输入端UT3B和UT4B分别通过可调节分压电阻R4和R5、隔离二极管Z5和Z6、UT1和UT2投入退出继器ZJ11和ZJ12的常开接点引入UT1和UT2，其继电器J7与J8的线圈相反极性并联后通过串接微调电阻R6再与由电阻R7和动作延时保持继电器ZJ13常闭结点组成的并联回路相相串接后分别接至带阻低通滤波器LB5和LB6的输出端；
B.所述的反时限过电流继电器FGL的量测电流输入端接至受控于(电气设备ES中)SGT总输出电流的变换器输出端；
C.所述后备保护中的逻辑判断处理器由综合逻辑判断回路和UT1、UT2投入退出控制回路所构成，且
a.所述的综合逻辑判断回路由下列元件通过下述接线方式所形成
a1.继电器J7常开接点控制端同时连接与非门YF13和YF15的输入端；
a2.继电器J8常开接点控制端同时连接与非门YF14和YF17的输入端；
a3.与非门YF13和YF14的输出端分别连接或非门HF2的输入端；
a4.与非门YF15和YF17的输出端分别连接与门Y7和与门Y8的输入端；
a5.继电器FGL延时常开接点接与非门YF16后同时连到与门Y7和Y8的输入端；
a6.或非门HF2的输出端一路经时间回路t5后接至出口继电器ZJ8线圈回路，ZJ8常开接点接到“SGT故障”报警信号回路，另一路经时间元件t′5接至动作延时保持继电器ZJ13线圈回路；
a7.与门Y7和Y8的输出端分别接出口动作继电器ZJ9、ZJ10回路，ZJ9常开接点连接到“SGT2”出口开关2ZKK的跳闸回路和其超输出报警信号回路，ZJ10常开接点连接到“SGT1”出口开关1ZKK的跳闸回路和其超输出报警信号回路；
b.所述的UT1、UT2投入退出控制回路由下列元件通过下述接线方式所形成
b1.动作出口继电器ZJ8常开接点和SGT1、SGT2出口开关1ZKK、2ZKK辅助常闭接点控制端分别经与非门YF18、YF19、YF20接至或非门HF3的输入端；
b2.或非门HF3的输出端接与非门YF21的输出端；
b3.与非门YF21的输出端同时接与门YF22的输入端和经自保持按钮TA2返回至或非门HF3的输入端；
b4.与非门YF22的输出端接至(UT1、UT2)投入退出继电器(ZJ11、ZJ12)线圈回路，ZJ11、ZJ12常开接点分别将SGT1、SGT2的可控硅输出电压UT1、UT2接至后备保护中的比较器的输入端。
6.根据权利要求5所述的双可控硅自动调节故障总体检测保护装置，其特征在于
当可控硅输出电压(UT1、UT2)的主要高次谐波频率为400HZ及更高时，继电器J1-J8可使用极化继电器，滤波器LB1、LB2、LB5、LB6可以取消不用，LB3、LB4可用阻容滤波器。
全文摘要
一种双可控硅自动调节器故障总体检测保护方法及其装置，取双可控硅自动调节器两套的输出电压进行比较和微分，并对比较和微分的结果进行综合逻辑判断和处理。对双可控硅自动调节器内部的任何环节的任何部位因任何原因造成的各种程度不同的超输出和欠输出故障可在0.5秒内发出故障报警信号并退出有故障调节器，可避免因双可控硅自动调节器故障而造成的电气系统事故。具有构成简单、保护选择性好、灵敏度高、保护区全面且快速等特点。
文档编号H02H7/12GK1165421SQ9611080
公开日1997年11月19日 申请日期1996年8月12日 优先权日1995年8月16日
发明者张广恕 申请人:张广恕