Устройство для автоматического переключения однофазных нагрузок в низковольтных распределительных сетях

Устройство для автоматического переключения однофазных нагрузок в низковольтных распределительных сетях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТО41Х

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ую Н 02 J 3/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTQPCHOlVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3344045/24-07 (22} 08. 1 О. 81 (46) 30.06.83. Бюл. N 24 (72) А.К.Шидловский, В.A. Новский и Г,А. Москаленко (71) Институт электродинамики АН Украинской ССР (53) 621.311.4.016.313(088,8) (56) 1..Авторское свидетельство СССР

N 481100, кл. Н 02 J 3/26, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР 516133, кл. H 02 J 3/26, 1973, 3. Авторское свидетельство СССР

Й 604080, кл. Н 02 J 3/26. 1975; (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ОДНОФАЗНЫХ НА"

ГРУЗОК В НИЗКОВОЛЬТНЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ с трехфазными и однофазными потребителями, содержащее блок выявления несимметрии и сравнения, блок управления, связанный с блоком коммутации группы однофазных потребителей, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения эффективности симметрирования режима

:и КПД, блок выявления несимметрии и сравнения состоит из трансформатора тока, преобразователя тока, трехпозиционного релейного элемента, реверсивного счетчика со схемой управления, преобразователя коднапряжение, схемы разрешения переключения, схемы циклического переключения, трех регистров памяти и cxe= мы выделения минимума, причем первичная обмотка трансформатора тока вклю-. чена в нулевой провод сети, а вторичная - на вход преобразователя тока, выход которого подключен к первому из входов трехпозиционного..релейного элемента, второй вход которого

„„SU„„1026234 А соединен с выходом преобразователя код-напряжение, а первый и второй выходы - с первыми и вторыми входами со" ответственно реверсивного счетчика со схемой. управления и схемы разрешения переключения, один из выходов последней подключен к третьему входу трехпозиционного релейного элемента, а другой - к входу схемы циклического переключения, первый выход которой служит для подключения к одному из входов всех регистров памяти выход каждого из последних соединен с соответствующим входом схемы выделения минимума, а другой вход упомянутых регистров подключен к входу преобразователя код-напряжение и выходу реверсивного счетчика со схемой управления, третий и четвертый входы которого соединены с соответствующими выходами трехпозиционного релейного элемента, а пятый - с вторым выходом схемы циклического переключения, третий выход которой подключен к четвертому входу схемы выделения минимума, а четвертый " к одному из входов блока управления.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и энергетических показателей, блок коммутации дополнительно снабжен дросселем с выведенной средней точкой обмотки и тремя конденсаторами, причем тиристоры блока коммутации объединены по катодам и анодам в две вентильные группы (катодную и анодную) по три тиристора в каждой, каждая фаза сети соединена с анодом и катодом тиристоров катодной и анодной групп соответственно и выводом одного из конденсаторов, 1026234 общая точка соединения которых служит для подключения к зажиму однофазной нагрузки (группы однофаэных потребителей) и средней точке обмотки дросселя, крайние выводы которой соединены с точками обьединения катодов и анодов тиристоров упомянутых вентильных Групп

3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в бпок управления дополнительно введен узел коррекции по напряжению, состоящий из трех датчиков напряжения сети, преобразователей напряжения сети и дифференциальных усилителей, дешифратора напряжений сети и схемы синхронизации с сетью, а система управления дополнительно снабжена тремя схемами ИЛИ, И, триггерами ПЕРЕКЛОЧЕНИЕ и схемами импульсно-фазового управления, дешифратором ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ и схемой задержки, причем выход каждого датчика напряжения сети соединен с одним из входов схемы синхронизации, с сетью и входом одного из преобразова телей напряжения сети, выход каждого из которых подключен к первому входу одного из дифференциальных ус .пителей, вторые входы которых соединены с одним из выходов источника питания устройства, и одному из трех входов дешифратора напряжений сети, выходы последнего подключены к установочным входам каждого иэ триггеров ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ, одни из входов которых соединены с входом схемы задержки и выходом дешифратора ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ другие - с одним из трех входов последнего и выходом одной из схем ИЛИ, входы которых служат для подключения к выходам схемы выделения минимума и схемы циклического переключения соответственно, а выход каждого из упомянутых триггеров tlEРЕКЛЮЧЕНИЕ соединен с одним входом каждой из схем И, другой вход которых соединен с выходом схемы задержки, а выход - с первым иэ входов одной из схем импульсно-фазового управления, выходы которых служат для подключения к тиристорам блока ком1 мутации, а второй и третий вход к выходу одного из дифференциальных усилителей и соответственно к одному из выходов схемы синхронизации с сетью.

4. Устройство по и,1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что трехпозиционный релейный элемент состоит из дифференциального усилителя, четырех компараторов уровня, регулятора порогов, дешифратора СЧЕТ и триггера

РЕВЕРС, причем информационный вход обратной связи дифференциального усилителя связан с выходами преобразователя тока и преобразователя код-напряжение соответственно, а выход - с одним иэ входов каждого компаратора уровня, другие входы которых попарно подключены к двум выходам регулятора порогов, вход которого служит для подключения к выходу схемы разрешения переключения, выход каждого из упомянутых компараторов соединен с каждым из входов дешифратора СЧЕТ, причем первый и второй выходы последнего соединены с шинами СЧЕТ и соответственно СТОП реверсивного счетчика со схемой управления и схемы разрешения переключения шины СЛОЖЕНИЕ и соответственно ВЬ ЧИТАНИЕ трехпозиционного релейного элемента подключены соответственно к прямому и инверсному выходам триггера PESEPC, установочные входы последнего соединены с третьим и четвертым выходами упомянутого дешифратора СЧЕТ.

5. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что.схема циклического переключения состоит из триггера

ЦИКЛ, схемы И, генератора счетных импульсов, счетчика ЦИКЛ, дешифратора

ЦИКЛ, триггера ЗАПИСЬ и трех схем совпадения, причем один из входов триггера ЦИКЛ соединен с выходом схемы раз решения переключения, а прямой выходс одним из входов схемы И, установочным входом всех триггеров счетчика

ЦИКЛ и триггера ЗАПИСЬ, входами реверсивного счетчика со схемой управления и схемы выделения минимума, причем другой вход схемы И подключен к первому выходу генератора счетных импульсов, второй выход которого соединен реверсивным счец4иком со схемой управления, а выход схемы И - к счетным входам счетчика ЦИКЛ, выходы последнего служат для подключения к входам дешифратора ЦИКЛ, первые три выхода которого соединены соответственно с блоком управления, а именно с входами элементов ИЛИ и первым входом каждой из схем совпадения, выходы которых связаны с ключами записи всех регистров памяти, ключи считы" вания которых подключены к инверс1026234 шего разряда, схемы сравнения кодов и дешифратора МИНИМУМ, причем выходы каждого из трех регистров памяти подключены к входам искателей младшей и соответственно старшей единицы и схемы сравнения кодов, остальные входы последней соединены с выходами компараторов младшего и старшего разрядов соответственно, входы которых подключены к выходам одноименных искателей единиц, а выходы

1 упомянутой схемы сравнения кодов соединены с входами дешифратора МИ-

НИМУМ, причем один из входов последнего служит для подключения к выходу схемы циклического переключения, а каждый из трех выходов - для подключения к блоку управления. триггера, схемы синхронизации, порогового элемента и селектора по длительности и уровню; блок управления, состоящий из трехканальной схемы выдержки времени, схемы ИЛИ, схемы от10

15 ключения и защиты и схемы управления тиристорными ключами (симисторами), входящими в блок коммутации 3 ).

Недостатком устройства является достаточно большая погрешность определения наименее загруженной фазы сети, связанная, во-первых, с зависимостью аргумента . Ч р напряжения"

0 нулевой последовательности от разности b. аргументов ф; проводимостей фаз сети и нулевого провода для городских и тем более сельских сетей, что очевидно из выражения для определения go

20 (-У )9 +У +У +Ур СОВАЯ) 5+(Ъ 9 -У -У )У

О 9 (2У1- -У )(У -У +У -УоСР ДМ)-(Ч >q»o51 3 во- вторых; част ь информации об ис- ти несинусоидальной формы в строго тинном расположении вектора на

30 синусоидальный сигнал основной гаркомплексной плоскости неизбежно те- моники частоты. сети вследствие внеряется при преобразовании кривой сения дополнительных флуктуирующих напряжения нулевой последовательнос- амплитудно-фазовых погрешностей саному выходу триггера ЦИКЛ, вторые входы схем совпадения подключены к прямому выходу триггера ЗАПИСЬ, инверсный выход последнего соединен с реверсивным счетчиком со схемой уп-, равления, а второй и третий входы триггера ЗАПИСЬ подключены соответственно к четвертому и пятому выхо," дам дешифратора ЦИКЛ, шестой выход которого служит для подключения к другому входу упомянутого триггера

ЦИКЛ.

6. Устройство по п.l, о т л ич а ю щ е с я тем, что схема выделения минимума состоит из трех искателей младшей единицы, трех искателей старшей единицы, компаратора младшего разряда, компаратора стар1

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для автоматического симметрирования режима работы трехфазных сетей с нулевым проводом при случайной и систематической несимметрии нагрузок.

Известны устройства для автоматического перераспределения однофазных потребителей между фазами сети, позволяющие уменьшить несимметрию в низковольтных распределительных сетях D 3, (2)

Однако такие устройства обладают недостаточно высокой .точностью уравновешивания режима сети и надежностью в работе, а также весьма ограниченной областью практического использования на предприятиях электрических сетей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, которое содержит блок выявителя несимметрии и сравнения, со2 стоящий из фильтра напряжения нулевой последовательности, фильтра основной гармоники частоты сети, сглаживающего выпрямителя, нуль-органов, первому иэ входов трехпозиционного релейного элемента, второй вход которого соединен с выходом преобразователя код-напряжение, а первый и . второй выходы — с первыми и вторыми входами соответственно реверсивного счетчика со схемой управления и. схемы разрешения переключения, один из выходов последней подключен к третьему входу трехпозиционного релейного . элемента, а другой - к входу схемы циклического переключения, первый выход которой служит для подключения к одному из входов всех регистров памяти, выход каждого из последних соединен с соответствующим входом схемы выделения минимума, а другой вход упомянутых регистров подключен к входу преобразователя код-напряжение и выходу реверсивного счетчика со схемой управления, третий и четвертый входы которого соединены с соответствующими выходами трехпозиционного релейного элемента, а пятый - с вторым выходом схемы циклического переключения, третий выход которой подклю= чен к четвертому входу схемы выделения минимума, а четвертый — к одному иэ входов блока управления.

Блок коммутации дополнительно снабжен дросселем с выведенной сред- ней точкой обмотки и тремя конденсаторами, причем тиристоры блока коммутации обьединены по катодам и анодам в две вентильные группы (катод-.. ную и анодную ) по три .тиристора в каждой, каждая фаза сети соединена с анодом и катодом тиристоров катодной и анодной групп соответственно и выводом одного из конденсаторов, общая точка соединения которых служит для подключения к зажиму однофаэной нагрузки (группы однофазных потребителей) и средней точке обмотки дросселя, крайние выводы которой соединены с точками объединения катодов и анодов тиристоров упомянутых вертикальных групп.

В блок управления дополнительно введен узел коррекции по напряжению, состоящий из трех датчиков на- . пряжения сети, преобразователей напряжения сети и дифференциальных уси» лителей,дешифратора напряжений сети и схемы синхронизации с сетью, а

20 система управления дополнительно снабжена тремя схемами ИЛИ, И, триггерами ПЕРЕКЛОЧЕНИЕ и схемами импульсно-фазового управления, дешиф3 102623.4 4 мого активного фильтра основной гармоники, что в конечном счете является причиной появления отдельных ложных срабатываний устройства в городской распределительной сети с реальными коммунально-бытовыми нагрузками, особенно при под" ключении к ней нелинейных и резкопеременных нагрузок.

Недостатком устройства также 10 является вероятность возникновения короткозамкнутых контуров в распределительных сетях при случайном одновременном включении двух и более коммутаторов однофазных потребителей даже несмотря на принятие необходимых мер по исключению указанных аварийных режимов.

Кроме того, к недостаткам устройства можно отнести исчезновение напряжения сети на зажимах однофазных потребителей на достаточно продолжительное время (t,Д30 мс при переключении последних с одной фазы сети на другую), что отри25 цательно сказывается на работе электроприемников и вызывает эффект мигания ламп накаливания, особенно при преобладании вероятностной несимметрии нагрузки сети.

Цель изобретения — повышение эффективности симметрирования режима сети, КПД, надежности и энергетических показателей, а также расширение функциональных возможностей устройства, 35

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для автоматического переключения однофаэных нагрузок в низковольтных распределительных сетях с трехфаэными и одно40 фазными потребителями, содержащем блок выявления несимметрии и сравнения, блок управления, связанный с блоком коммутации группы однофазных потребителей, блок выявления несимметрии и сравнения состоит из трансформатора тока, преобразователя тока, трехпозиционного релейного элемента, реверсивного счетчика со схемой управления, преобразователя код- 50 напряжение, схемы разрешения переключения, схемы циклического переключения, трех регистров памяти и схемы выделения минимума, причем первичная обмотка трансформатора тока 55 включена в нулевой провод сети, а вторичная - на вход преобразователя тока, выход которого подключен к

1026234

20

25 зо

55 ратором ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ и схемой эадерж. ки, причем выход каждого датчика напряжения сети соединен с одним из. входов схемы синхронизации, с сетью и входом одного из преобразователей напряжения сети, выход каждого из которых подключен к первому входу одного из дифференциальных усилителей, вторые входы которых соединены с одним из выходов источника питания устройства, и одному из трех входов дешифратора напряжений се" ти, выходы последнего подключены к установочным входам (например, Rи 5-входам универсального lК-триггера) каждого из триггеров ПЕРЕКЛОЧЕНИЕ, К-входы которых соединены с входом схемы задержки и выходом дешифратора ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ, а 1-входыс одним из трех входов последнего и выходом одной из схем ИЛИ, входы которых служат для подключения к выходам схемы выделения минимума и схемы циклического переключения соответственно, а выход каждого из упомянутых триггеров ПЕРЕКЛОЧЕНИЕ соединен с одним входом каждой из схем И, другой вход которых соединен с выходом схемы задержки, а выход - с первым иэ входов одной из схем импульсно-фазового управления, выходы которых служат для подключения к тиристорам блока коммутации, а второй и третий вход — к выходу одного из дифференциальных усилителей и соответственно к одному из выходов схемы синхронизации с сетью.

Трехпозиционный релейный элемент состоит из дифференциального усилителя, четырех компараторов уровня, регулятора порогов, дешифратора

СЧЕТ и триггера: РЕВЕРС, причем информационный вход обратной связи дифференциального усилителя связан с выходами преобразователя тока и преобразователя код-напряжение соответственно, а выход - с одним из, входов каждого компаратора уровня, другие входы которых попарно подключены к двум выходам регулятора порогов, вход которого служит для подключения к выходу схемы разрешения переключения, выход каждого из упомянутых компараторов соединен с каждым из входов дешифратора Счет, причем первый и второй выходы последнего соединены с шинами Счет и соответственно "Стоп" реверсивного счетчика со схемой управления и схемы разреше" ния переключения, шины "Сложение" и соответственно "Вычитание" трехпозиционного релейного элемента подключены соответственно к прямому и инверсному выходам триггера РЕВЕРС установочные входы последнего соединены с третьим и четвертым выходами упомянутого дешифратора СЧЕТ.

Схема циклического переключения состоит из триггера ЦИКЛ, схемы И генератора счетных импульсов, счетчика ЦИКЛ, дешифратора ЦИКЛ, триггера ЗАПИСЬ и трех схем совпадения, причем один из входов триггера ЦИКЛ соединен с выходом схемы разрешения переключения, а прямой выход— с одним из входов схемы И, установочным (например, R-входом универсального 3 К-триггера) входом всех триггеров счетчика ЦИКЛ и триггера

ЗАПИСЬ, входами реверсивного счетчика со.схемой управления исхемы вы. деления минимума, причем другой вход схемы И подключен к первому выходу генератора счетных импульсов, второй выход которого соединен реверсивным счетчиком со схемой управления, а выход схемы И - к счетным входам счетчика ЦИКЛ, выходы последнего служат для подключения к входам дешифратора ЦИКЛ, первые три выхода которого соединены соответственно с блоком управления, а именно с входами элементов ИЛИ и первым входом каждой из схем совпадения, выхо. ды которых связаны с ключами записи всех регистров памяти, ключи считывания которых подключены к инверсному выходу триггера ЦИКЛ, вторые входы схем совпадения подключены к прямому выходу триггера ЗАПИСЬ, инверсный выход последнего соединен с реверсивным счетчиком со схемой управления, а второй и третий входы (например, Д - и К-входы) триггера

ЗАПИСЬ подключены соответственно к четвертому и пятому выходам дешифратора ЦИКЛ, шестой выход которого служит для подключения к другому входу упомянутого триггера ЦИКЛ.

Схема выделения минимума состоит из трех искателей -младшей единицы,,трех искателей старшей единицы, компаратора младшего разряда, схемы сравнения кодов и дешифратора МИНИМУМ, причем выходы каждого из трех регистров памяти подключены к входам искателей младшей и соответственно старшей единицы и схемы срав1026234 нения кодов, остальные входы последней соединены с выходами компараторов младшего и старшего разрядов соответственно, входы которых подключены к выходам одноименных искателей единиц, а выходы упомянутой схемы сравнения кодов соединены с входами дешифратора ИИНИИУИ, причем один из входов последнего служит для подключения к выходу схемы циклического переключения, а каждый из трех выходов - для подключения к блоку управления.

Обеспечение регламентируемых

ГОСТ-13109-67 требований к качеству электрической энергии связано с реализацией в предлагаемом устройстВе для автоматического переключения группы однофаэных потребителей, выделенных из общего состава нагрузок сети, такого параметра управления, который позволяет достаточно просто определить истинную неравномерность загруженности фаз сети, Таким параметром является ток J в нулевом проводе, так как в зависимости от несимметрии токов питающей сети ток

3 имеет различную величину и про0 порционален величине разбаланса фазных токов, При этом, если фазные напряжения на шинах распределительного трансформатора ТП симметричны, то минимумам несимметрии нагрузки отходящих фидеров соответствуют минимумы тока в соответствующих нулеBb1x проводах. Это следует из выраже35 ния для определения тока Jo 0 1 2. 3 1 2 2 3 где j — модули токов фаз сети (i=

0,1,2,3). В полностью симметричных

I режимах ток Jo B нулевом проводе отсутствует, т.е. это свидетельствует об уравновешенном режиме сети. Поэтому задача минимизации тока J озо начает достижение симметрирующего эффекта, а следавательно,и уменьшение нежелательных явлений, связанных с решением общей проблемы несимметрии нагрузки в низковольтных распределительных сетях; измерение тока в нулевом проводе и воздействие в зависимости от его величины на тиристорные ключи блока коммутации таким образом, чтобы снизить ток «j до минимально возможной величины, осущест- 55 вляет предлагаемое устройство по

Разработанному алгоритму его функционирования, Принцип работы устройства заключается в циклическом подключении на определенное время группы однофазных потребителей ко всем фазам сети, запоминании соответствующих токов (1,2,3), определении иэ этих трех значений наименьшего

J0 (min) и той фазы сети, которая соответствует „l (min), и подключении укаэанной группы однофазных потребителей к этой фазе сети. При изменении режима сети приведенный алгоритм работы устройства повторяется вновь, что позволяет непосредственно осуществлять контроль за изменением тока в нулевом проводе и, тем самым, эффективно управлять процессом уравновешивания режима четырехпроводной сети, Введение в силовую схему трех конденсаторов и дросселя с соответствующим соединением между ними, фазами сети, тиристорами и группой однофазных потребителей позволяет полностью устранить воэможность возникновения короткоэамкнутых контуров в сети и избежать, тем самым, аварийных режимов. Кроме того, такая силовая схема блока коммутации позволяет уменьшить время переключения группы однофазных нагрузок более чем на два порядка по сравнению с известными устройствами (t 200 мкс) перекк

Введение узла коррекции йо напряжение в блок управления дает возможность расширить функциональные возмозности путем регулирования напря,жения на зажимах однофазных потребителей подключаемой нагрузки путем изменения угла управления тиристорами блока коммутации в зависимости от отклонения напряжения сети от номинального значения °

Трехпозиционный релейный элемент является усилительно-преобразующим устройством, реагирующим на знак и величину отклонения изменения тока в нулевом проводе и вырабатываю.щим сигнал, прайорциональный отклонению + gJo регулируемой величины

J0 от записанного ранее числа в реверсивном счетчике. Этот сигнал рассогласования необходим для определения момента. времени запуска режима

"Цикл", а также служит для управления реверсивнь|м счетчиком.

Схема циклического переключения по сигналу со схемы разрешения пе" реключения осуществляет режим "Цикл"

9 1 для определения требуемой фазы сети, при подключении к которой группы однофазных нагрузок ток Jо имеет наименьшую величину, Начало режима

"Цикл" обусловлено выдержкой времени нахождения сигнала рассогласования + Ыо за пределами зоны нечувствительности трехпозиционного релейного элемента.

Определение наименьшего из трех токов в нулевом проводе Jo (1), Jo(2) и о(3) при поочередном подключении к фазам 1-3 сети группы однофазных потребителей (.корректирующей нагрузки) осуществляет схема выделения минимума путем сравнения кодов двоичных чисел, записанных в соответствии с алгоритмом работы схемы циклического переключения в регистры памяти при поочереДном подключении корректирующей нагрузки к фазам сети. По сигналам схемы выделения минимума блок управления воздействует на соответствующую пару тиристоров для подключения корректирующей нагрузки (группы однофазных потребителей) к той фазе сети, которая наименее загружена в данный момент времени.

На фиг. 1 представлена функциональная схема блоков выявления не.симметрии и сравнения, управления и силовая схема блока коммутации груп пой однофазных потребителей; на фиг,Z — функциональная схема узла коррекции по напряжению и системы управления тиристорами блока комму-, тации; на фиг,3 - функциональная схема трехпозиционного релейного. элемента; на фиг.4 - функциональная схема циклического переключения; на фиг. 5 - функциональная схема выделения минимума; на фиг,6 - кривые мгновенных. значений фазных напряжений сети (04,U и U>); на фиг.7временные диаграммы работы схемы циклического переключения.

На фиг. 1-5 введены следующие обозначения: фазы 0-3 сети с подключенными к ним однофазными и трехфазными нагрузками 4-6, группа 7 однофаэных потребителей (корректирующая нагрузка), блок 8 выявления несимметрии и сравнения, блок

9 управления, блок 10 коммутации, силовые тиристоры 11-16, конденсаторы 17-19, дроссель 20, трансформатор 21 тока (токоизмерительные клещи), преобразователь 22 тока;

026234 10 трехпозиционный релейный элемент 23, реверсивный счетчик 24 со схемой управления; преобразователь 25 коднапряжение, схема 26 разрешения переключения, схема 27 циклического переключения., регистры 28-30 памяти схема 31 выделения минимума, система 32 управления тиристорами, узел

33 коррекции по напряжению, датчики

34-36 напряжений фаз сети, преобра5

10 зователи 37-39 напряжений фаэ сети, дифференциальные усилители 40-42, схемы ИЛИ 43-45, схемы И 46-48.,триггеры ПЕРЕКЛОЧЕНИЕ 49-51, схемы 52-54 импульсно-фазового управления, дешифратор 55 напряжений сети, дешифратор ПЕРЕКЛОЧЕНИЕ 56, схема 57 синхронизации с сетью, схема 58 задержки, дифференциальный усилитель 59, компараторы. 60-63 уровня, регулятор 64 го порогов, дешифратор СЧЕТ 65, триггер

РЕВЕРС 66, триггер ЦИКЛ 67, схема

И 68, генератор 69 счетных импульсов, счетчик ЦИКЛ.70, дешифратор ЦИКЛ 71, триггер ЗАПИСЬ 72, схемы 73-75 совпадения, искатели 76-78 младших единиц, искатели 79-81 старших единиц, компаратор 82 младших разрядов, компаратор 83 старших разрядов, схема

3р 84 сравнения кодов, дешифратор ИИНИИУИ 85.

Устройство реализует принцип естественного симметрирования, заключающийся в равномерном распределении нагрузок по фазам сети путем переключения выделенной из общего соста ва нагрузок корректирующей (балансирующей) нагрузки 7, которая состоит из группы однофазных потребителей и переключается с одной фазы сети на другую в соответствии с заложенным в блок 8 выявления несимметрии и сравнения алгоритмом функционирования, определяемым режимами работы сети. По выходным сигналам

45 блока 8 выявления несимметрии и сравнения блок 9 управления вырабатывает импульсы управления тиристорами блока 10 коммутации, обеспечивающего подключение корректирующей нагрузки 7 к определенной фазе сети. Блок

l0 коммутации состоит из двух вентильных групп (катодной и анодной), объединяющих шесть силовых тиристо- . ров 11-16 по катодам и анодам, трех

55 конденсаторов 17-19 и дросселя .20.

Ток Яо в нулевом проводе участка

: сети измеряется трансформатором 21 тока (токоизмерительными клещами), 11 1 нагрузкой которого является входное сопротивление преобразователя 22 тока, состоящего из входного фильтра, усилителя переменного напряжения и пропорционального выпрямителя с выходным фильтром. С выхода преобразователя 22 снимается напряжение постоянного тока, строго пропорциональное току 1 в нулевом проводе сети, поступающее через трехпоэиционный релейный элемент 23 на реверсивный счетчик 24 со схемой управления, Трехпозиционный релейный элемент 23 реагирует на знак и величину отклонения тока 3о и имеет зону нечувствительности с регулируемой шириной (в масштабе тока

Я - = +(2-В) A в зависимости от вели4 чины До). Код числа, записываемый в и-разрядном реверсивном счетчике 24 (на практике достаточно п=5-6), соответствует реальной величине J в момент разрешения записи с погрешностью квантования 6z которая не превышает единицы младшего разряда

24 (в реальном масштабе тока на практике Д„ 0,25-1,0 А и при увеличении числа и погрешность снижает ся), а выходное напряжение постоянного тока преобразователя 25 коднапряжение полностью соответствует аналоговой величине Jo, записанной . в реверсивный счетчик 24, с погрешностью f» =(2/,: 2") -1003, где

1=г порядковый номер разряда, и — число разрядов (для n=5 Д „ =3,2/, что является вполне приемлемой величиной), Схема 26 разрешения переключения служит для первоначального включения устройства, определения момента переключения (запуска режима

"Цикл" ) и автоматического регулирования ширины зоны g нечувствитель1 ности и времени выдержки времени в зависимости от графика нагрузки и ее несимметрии, Основным узлом блока

8 является схема 27 циклического переключения, которая обеспечивает циклическое переключение с помощью тиристоров 11-16 корректирующей нагрузки 7 поочередно на все фазы сети, управляет работой реверсивного счетчика и регистрами памяти.

28-30 для записи в них кодов чисел, пропорциональных 3о(1}, J (2) и Д (3), а также воздействует на схему 31 выделения минимума для подключения. нагрузки 7 именно к той фазе сети, подключение к кото026234 12

55 рой определяет 3 (mi и), а следовательно, наиболее уравновешенный режим сети. Система 32 управления тиристорами и узел 33 коррекции по напряжению необходимы для оптимального управления тиристорами в со" ответствии с алгоритмом работы блока 8 и при необходимости для регулирования напряжения нагрузки 7, а также выполняют функции защиты и блокировки в аварийных режимах (про" падании одного или двух фазных напряжений сети ). Информация о напряжениях фаз сети снимается датчиками 34-36 напряжений сети, преобразуется с помощью прецизионных преобразователей 37-39 напряжения в соответствующие напряжения постоянного тока (высокоточный преобразователь имеет погрешность преобразования менее 0,14, уровень пульсаций менее 1,0 мВ, быстродействие 0,2 с, коэффициент преобразования К=100 0 1

1 в. t в диапазоне изменения фаэного напряжения от 160 до 270 В). Диф" ференциальные усилители 40-42 служат для определения разности.напряжений фаз сети и номинального напряжения Ц„ = 220 В. Схемы ИЛИ 43-45 осуществляют прохождение сигналов со схемы 27 циклического переключения либо со схемы 31 выделения минимума в режиме "Цикл" и соответственно после него, Схемы 46-48 совпадения необходимы для разрешения про" хождения "единиц" с прямых выходов триггеров ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ 49-51 на входы схем 52-54 импульсно-фазового управления тиристорами, т.е. при нахождении в единичном состоянии ка" кого-либо одного из этих триггеров импульсы управления будут подаваться лишь на ту пару тиристоров, которой соответствуют лишь один иэ триггеров

49-51 и одна из схем 52-54. Дешифратор 55 напряжения сети необходим для подключения нагрузки лишь к той фазе сети, напряжение которой в ава-. рийных режимах н8 исчезло (источник питания устройства выполнен трехканальным и обеспечивает бесперебойное питание при пропадании даже двух фазных напряжений сети). Дешифратор

56 и схема ПЕРЕКЛОЧЕНИЕ 58 задержки осуществляют запрет (время за" держки p>y t ) на подачу управляюьост щих импульсов тиристоров той фазы сети, которые необходимо запереть при переключении нагрузки 7 на другую фа13

1026234

14 эу сети, т.е. обеспечивают снятие управляющих импульсов с тиристоров той пары, которые проводили ток нагрузки до момента прихода сигнала на переключение нагрузки 7 к другой фазе сети. Схема 57 синхронизации с сетью необходима для фиксации перехода кривых фазных напряжений через нулевое значение и запуска генераторов пилообразного напряжения схем 5254 импульсно-фазового управления тиристорами, использующих вертикальный принцип управления.

Реверсивный двоичный счетчик со схемой управления представляет собой функциональный узел, предназначенный для подсчета входных сигналов (импульсов), В процессе работы реверсивный счетчик последовательно перебирает свои состояния в двух направлениях под воздействием управляющего сигнала, т.е. работает в режиме "Сложение" или "Вычитание" (переключается как на сложение, так и на вычитание входных сигналов). Основными элементами такого счетчика являются триггеры и цепи переноса.

С помощью реверсивного счетчика происходит непрерывное слежение за величиной тока J в нулевом проводе, при изменении в ту или иную сторону соответственно автоматически увели-. чивается или уменьшается двоичное число, записываемое в реверсивном счетчике. Это и дает возможность реализовать предлагаемый алгоритм функционирования устройства.

Дифференциальный усилитель 59 трехпозиционного релейного элемента

23 необходим для получения разности .Яо между напряжениями постоянного тока, пропорциональными току в текущий момент времени (поступающему на информационный вход дифференциального усилителя с входа 22) и току До, записанному в виде двоичf ного числа в и-разрядном реверсивном счетчике 24 в течение времени последнего переключения корректирующей нагрузки на ту или иную фазу сети (поступающему на вход обратной связи 59 с выхода преобразователя 25 код-напряжение). Компараторы 60-63 уровня и регулятор .64" порогов служат для разбиения зоны нечувствительности (;) трехпозиционного релейного элемента 23 на две зоны - широкую и узкую. Широкая зона необходима для определения мов текущий момент времени. В этот момент напряжение на выходе усилителя 59 очевидно близко к нулю, а по20 тому ширина узкой зоны не может превышать ступени выходного напряжения преобразователя 25 код-напряжение, величина хоторой определяется коли чеством разрядов п преобразователя

25 25, Регулирование широкой зоны происходит за счет изменения напряжения порогов, поступающих на два со-. ответствующих компаратора широкой зоны (например, компаратор 60-61) с выхода регулятора 64 порогов. Последний в свою очередь, управляется сигналами со схемы 26 разрешения переключения в зависимости от графика на- . грузки, степени вероятностной и сис- . тематической несимметрии, т.е. точно . так же, как и автоматически регу40

5

IO

1S мента начала выдержки времени при достаточно больших изменениях тока

Jo относительно ранее записанного

3 в ту или иную сторону (различный знак отклонения 3 обуславливает положительную и отрицательную полярность как широкой, так и узкой зон нечувствительности, а поэтому и наличие соответствующей пары компараторов). Получение узкой зоны связано с необходимостью формирования сигнала "Стоп" (нКонец счета") для прекращения счета реверсивным счетчиком 24 в момент равенства тока Зо

1 с двоичным кодом тока 3, записываемым в реверсивный счетчик лируется время выдержки для отстройки от резких колебаний режима сети (на практике в зависимости от диапазона изменения тока Зо 15-60 А широкая зона регулируется в масштабе тока о1" 2 до 6А, т.е. „=+(2-6)А).

Регулирование узкой зоны не требуется, так как ширина ее зависит исключительно от числа разрядов преобразователя 25, класса точности прецизионных резисторов матрицы -R-2R и т.n.. Дешифратор 65 счета необходим для определения моментов "Счет" и "Стоп", т.е. начала и конца счета реверсивным 24 счетчиком, а триггер

РЕВЕРС - для фиксации направления счета ("Сложение-" и "Вычитание" ).

Схема 26 разрешения переключения необходима для первоначального включения устройства определения момента времени переключения (запуска режима "Цикл" ), автоматического регулирования ширины зоны нечувствительтирующей нагрузки 7 к требуемой фазе сети, для которой ток 3 (min). Единичное состояние прямого выхода триггера 67 обеспечивает (в режиме "Цикл ) прохождение через схему И 68 импульсов с генератора 69 счетных импульсов на счетные входы всех триггеров счетчика ЦИКЛ 70. Последний совместно с дешифратором ЦИКЛ 71 служит для синхронизации работы всех узлов устройства в режиме "Цикл", т.е. определяет время поочередного подключения нагрузки 7 к фазам сети, время записи кода тока 1 с помощью триггера

ЗАПИСЬ в счетчик 24, управляет ключами записи регистров 28-30 памяти с помощью схем 73-75 совпадения.

Информация о величинах токов

30 (1), Д(2) и j (3), накопленная за время режима "Циклн в регистрах 2830, хранится в последних до следующего режима "Цикл . Для определения необходимой фазы сети, к которой требуется подключить корректирующую нагрузку 7 на время между двумя смежными режимами "Цикл", служит схема выделения минимума, которая осуществляет сравнение кодов трех двоичных чисел с приоритетом по минимуму, т.е. определяет наименьшее значение тока 3 (min) из трех записанных в регистрах. Искатели 67-78 младшей единицы определяют номер