Устройство для компенсации реактивной мощности

Устройство для компенсации реактивной мощности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИЙ РЕАКТИВНОЙ МЩНОСТИ, содержащее п секций конденсаторных батарей, подключенных к сети через блоки коммутации ,- датчик реактивной мощности,, входами подключенный к соответствующим зажимам сети, а выхсдом соединенный с входами пороговых элементов логического блока, включающего инвертор , схему несовпадения, элемент выдержки времени, задающий генератор, схему совпадения, реверсивный двоичный счетчик, схему ограничения прямого счета, схему ограничения обратного счета, дешифратор, переключатель режима работы, формирователи сигналов включения и отключения секций конденсаторных батарей, при этом выход первого порогового элемента подключен к входу схемы несовпадения, выход BTOpojro порогового элемента через инвертор соединен с вторым входом схемы несовпадения, выход которой через элемент вьщержки времени связан с входом схемы совпадения, к другому входу которой подключен выход задающего генератора, выход схемы совпадения соединен с синхровходом реверсивного двоичного счетчика , выходы которого через схемы ограничени.я п|)ямого и обратного счета соединены соответственно с входами запрета сложения и запрета вычитания реверсивного счетчика, а также с входами переключателя режима работы и дешифратора, выходы дешифратора подсоединены к другим входам переключателя, одни выходь которого связаны с формироватепем сигналов включения секций конденсаторных батарей , а другие - с формирователем сигналов отключений секций, при этом выходы формирователей подключены к цепям управления блоков коммутации, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности логический блок снабжен двумя компараторами , инвертирующим интегральным повторителем, цифроаналоговым пре- I образователем, двумя двувходовыми (Л схемами совпадения, схемой ИЛИ и схемой стробирования, схема совпадения логического блока выполнена трёхвходовой, а переключатель режима работы снабжен входом стробирования , при этом выход датчика реактивной мощности подключен к неинвертирующему входу первого компаратора и инвертирукяцему входу второго компаратора , другие входы первого компа .ратора непосредственно, а второго компаратора через инвертирующий интегральный повторитель соединены с да выходом цифроаналогового преобразователя , выход первого компаратора 4 соединен с входами схемы стробирования , схемы ИЛИ и первой Двувходовой схемы совпадения, другой вход которой связан с выходом первого порогового элемента, а выход подключен к .шине сложения реверсивного двоичного счетчика , выход второго компаратора соединен с другими входами схемы стробирования, схемы ИЛИ и второй двувходовой схемы совпадения, дру гой вход которой подключен к выходу инвертора, а выход связан с шиной . вычитания реверсивного двоичного счетчика, синхровход которого соеди

СОЮЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3517965/24-07 (22) 07 ° 12 ° 82 (46) 30.01 84. Бюл. Р 4 (72) A.Ê. Шидловский, Г.A. Москаленко, В.Т. Третьяк, A.Â. Козлов и A.Е. Скорубский (71) Институт электродинамики АН

УССР (53). 621 ° 316.925 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 915069, кл. G 05 F 1/70, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 3385479,кл. Н 02 J 3/18, 1982 ° (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ

РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, содержащее A секций конденсаторных батарей, подключенных к сети через блоки коммутации; датчик реактивной мощности,, входами подключенный к соответствующим зажимам сети, а выходом соединенный с входами пороговых элементов логического блока, включакщего инвертор, схему несовпадения, элемент выдержки времени, задающий генератор, схему совпадения, реверсивный двоичный счетчик, схему ограничения прямого счета, схему ограничения обратного счета, дешифратор, переключатель режима работы, формирователи сигналов включения и отключения секций конденсаторных батарей, при этом выход первого порогового элемента подключен к входу схемы несовпадения, выход второго порогового элемента через инвертор соединен с вторым входом схемы несовпадения, выход которой через элемент выдержки времени связан с входом схемы совпадения, к другому входу которой подключен выход задающего генератора, выход схемы совпадения соединен с синхровходом реверсивного двоичного счетчика, выходы которого через схемы ограничения прямого и обратного счета соединены соответственно с входаÄÄSUÄÄ 1070644 А. 3(51) Н 02 У 3/18; G F 1/70 ми запрета сложения и запрета вычитания реверсивного счетчика, а также. с. входами переключателя режима работы и дешифратора, выходы дешифратора подсоединены к другим входам переключателя, одни выходы которого связаны с формирователем сигналов включения секций конденсаторных батарей, а другие — с формирователем сигналов отключений секций, при этом выходы формирователей подключены к цепям управления блоков коммутации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности логический блок снабжен двумя компараторами, инвертирующим интегральным повторителем, цифроаналоговым пре- Е

Ь образ ователем, двумя двувходовымн схемами совпадения, .схемой ИЛИ и схемой стробирования, охема совпаЛеиия логического блока ииполиеиа трехвходовой, а переключатель режима работы снабжен входом стробирова- Я ния, при этом выход датчика реактивной мощности подключен к неинвертирующему входу первого компаратора н инвертирующему. входу второго компа- ( ратора, другие входы первого компа.ратора непосредственно, а второго компаратора через инвертирующий ин- (,) тегральный повторитель соединены с выходом цифроаналогового преобразователя, выход первого компаратора ВДЬ соединен с входами схемы стробирова- ф ния, схемы ИЛИ и первой двувходовой схемы совпадения, другой вход которой связан с выходом первого порогового элемента, а выход подключен к .шине сложения реверсивкого двоичного счетчика, выход второго компаратора соединен с другими входами схемы стробирования, схемы ИЛИ и второй двувходовой схемы совпадения, дру гой вход которой подключен к выходу инвертора, а выход связан с шиной . вычитания реверсивного двоичного счетчика, синхровход которого соеди1010б44

50 нен с входом цифроаналогового преобразователя, установочный вход которого подключен к выходу схемы стробирования и входу стробирования ll9»

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам автоматического регулирования реактивной мощности электрических сетей при помощи батарей косинусных кон- 5 денсаторов.

Известно устройство для автоматического регулирования мощности конденсаторных батарей, содержащее датчик сигнала управления, подключенный )0 к одному входу операционного усилителя с отрицательной обратной связью, измерительный орган тока нагрузки, подключенный через полевой транзистор к другому входу операционного усилителя, пороговый элемент, частотно-импульсный преобразователь, схему совпадения и логический блок, снабженный реверсивными счетчиком, выходы которого через формирователи импульсов управления подключены к блокам коммутации конденсаторных батарей (КБ) 11.

Вследствие того, что при больших изменениях реактивной мощности сети требуемая для компенсации комбинация секций конденсаторных батарей набирается последовательно и синхронно с изменением информации в выходных разрядах реверсивного счетчика, в данном устройстве имеет место боль- З0 шое число промежуточных срабатываний блоков коммутации, что снижает их срок службы и надежность устройства в целом.

Наиболее близким к предлагаемому 35 является устройство для компенсации реактивной мощности, которое содержит я секций конденсаторных батарей, подключенных к сети через блоки коммутаций, датчик реактивной мощности 40 (ДРИ) и логический блок, включающий два пороговых элемента, инвертор, .схему несовпадения, элемент выдержки времени, задающий генератор, схему совпадения, реверсивный двоичный счетчик, схемы ограничения прямого и обратного счета, дешифратор, переключатель режима работы и формирователи сигналов включения и отключения секций КБ Г21.

С приходом очередных тактовых импульсов задающего генератора в выходных разрядах реверсивного двоичного счетчика формируются сигналы в соотреключателя режима работы, а, выход схемы ИЛИ соединен с третьим входом трехвходовой схема совпадения, ветствии с принятым кодом, например

1-2-5-8, s случае, если имеются четыре ступени компенсирукицих КБ, а реверсивный счетчик выполнен четырехраэрядным. При этом каждому изменению информации, записанной в выходных разрядах счетчика, соответствует и очередное срабатывание блоков коммутации. Так, например, если для компенсации реактивной мощности требуется включить четвертую ступень

КБ при условии, что все ступени КБ были отключены, в счетчике должно быть записано число восемь (в двоичном коде 1000) . При этом информация в счетчике должна измениться семь раз (от 0000 до 1000), а следовательно, в устройстве произойдет семь промежуточных коммутаций первых трех секций КБ. Указанные промежуточные коммутации снижают ресурс работы блоков коммутации, в особенности если в .них используются механические выключатели, число срабатываний которых для нагрузок с низким коэффициентом мощности, каковыми являются конденсаторные батареи, ограничено.

Прн этом надежность работы устройства значительно уменьшается.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства компенсации реактивной мощности.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для компенсации реактивной мощности, содержащем и секций конденсаторных батарей, подключенных к сети через блоки коммутации, датчик реактивной мощности, входами подключенный к соответствующим зажимам сети, а выходом соединенный с входами пороговых элементов логического блока, включакщего .инвертор, схему несовпадения, элемент выдержки времени, задающий ге-,нератор, схему совпадения, реверсивный двоичный счетчик, схему ограничения прямого счета, схему ограничения обратного счета, дешифратор, ;переключатель режима работы, формирователи сигналов включения и отключения секций конденсаторных батарей, при этом выход первого порогового ,элемента подключен к входу схемы несовпадения, выход второго порогового элемента через инвертор соединен

1070644. с вторым входом схемы несовпадения, на фиг.2. - временные диаграммы, повыход которой чеРез элемент выдерж- яснякщие работу устройства. ки .времени связан с входом схемы Устройство содержит и секций консовпадения,. к другому входу которой денсаторных батарей 1.1 — l.п, блоподключен выход задакщего генерато- ки 2.1 — 2.ft коммутации, датчик 3 ра, выход схемы совпадения соединен 5 реактивной мощности, пороговые элес синхровходом реверсивного двоич- менты 4.1 - 4 ° 2, компараторы 5.1 ного счетчика, выходы которого через 5.2, инвертирующий интегральный повсхемы ограничения прямого и обратно- торитель 6, инвертор 7, схему 8 него счета соединены соответственно совпадения, элемент 9 выдержки врес входами запрета сложения и запрета 10 мени, двувходовые схемы 10.1 - 10.2 вычитания реверсивного двоичного, совпадения, схему ИЛИ 11, схему 12 счетчика, а также с входами переклю- стробирования, цифроаналоговыЯ пречателя режима работы и дешифратора, . образователь 13, задающий генератор выходы дешифратора подсоединены к 14, трехвходовую схему 15 совпадедругим входам переключателя, одни )5 ния, реверсивный двоичный счетчик выходы которого связаны с формиро- 16, схему 17 ограничения прямого вателем сигналов ключения секций счета, схему 18 ограничения обратноконденсаторных батарей, а другие го счета, дешифратор 19, переключас формирователем сигналов отключения . тель 20 режима работы, формирователь секции, причем выходы формирователей 2О 21 сигналов включения секций КБ и подключены к цепям управления бло- формирователь 22 сигналов. отключения ков коммутации, логический блок секций КБ. снабжен двумя компараторами, инвер- Предлагаемое устройство работает тирующим интегральным повторителем, следующим образом. цифРоаналогсвым пРеобРазователем, 25 Пусть в исходном состоянии все двумя двувходовыми схемами совпаде- секции конденсаторных .батарей ния, схемой ИЛИ и схемой стробирова- отключены. На выходе дРМ 3 имеется ния, схема совпадения логического сигнал пропорциональный реактивной блока выполнена трехвходовой, перек" мощности трехфазной сети, который лючатель режима работы снабжен вхо- поступает на входы пороговых элемендом стробирования, причем выход дат- тов 4.1 и 4.2. При этом напряжение чика реактивной мощности дополни- срабатывания элемента 4.1 Uù, опретельно подключен к неинвертирующему деляющего порог включения секций КБ, входу первого компаратора и инвер- выбрано большим напряжения срабатытирующему входу второго компаратора вания:.Оцщ элемента 4.2, определяю- другие входы указанных компараторов 35 щего порог отключения секций KS, Пасоединены с выходом цифроаналогово- .Раллельно сигнал дРМ 3 поступает .на го преобразователя, причем вход прямой вход + компаратора 5.1 первого компаратора - непосредствен- .и инверсный - компаратора 5.2, но, а.вход второго — через инверти- где сравнивается с выходным сигналом рующий интегральный повторитель, 40 ЦАП 13, поступающим на инверсный выход первого компаратора соединен . вход - компаратора 5.1 непосредс одними входами схемы стробированияг ственно, а на прямой вход + комсхемы ИЛИ и первой двувходовой схе- паратора 5.2 через инвертирукщий инмы совпадения, другой вход которой тегральный повторитель . В момент ta связан с выходом nepsoro порогового 45 сигнал с ДРМ 3 ниже порогов срабаэлемента, а выход подключен к шине тывания схем 4.1 и 4.2, они отключесложения реверсивного двоичного ны и на их выходах имеется уровень счетчика, выход второго компаратора логического нуля (вых. Зу 4 ° 1; 4.2) . соединен с другими входами схемы Нулевой уровень с выхода элемента стробирования, схемы ИЛИ и второй 4,2 инвертируется схемой 7 и через двувходовой схемы совпадения, дру- схему 8 несовпадения запускает элегой вход которой подключен к выходу мент 9 выдержки времени. инвертора, а выход связан с шиной На фиг.2 интервал - выбран вычитания реверсивного двоичного меньшим времени выдержки, определяесчетчика, синхровход которого со@ди- .мым схемой 9, и нулевой уровень на нен с входом цифроаналогового пре- 55 ее выходе .запрецает прохождение такобразователя, установочный вход ко товых импульсов задающего генератора торого подключен к выходу схемы стро- 14 через схему 15 совпадения на бирования и входу стробироваиия пе" синхровходы реверсивного счетчика реключателя режима работы, à выход 16 и ЦАП 13. (Фиг.2, интервал 1 -1 ) . схемы ИЛИ соединен с третьим входом 60 Следовательно, счетчик 16 и цАП 13 трехвходовой схемы совпадения. заторможены, никаких коммутаций в схеаее не происходит. При этом нулевой на фиг.1 представлена функциональ-. Уровень с выхода ЦАп 13 поступает на ная схема предлагаемого устройства соответствующие входы компараторов для компенсации реактивной мощности; 65 5 ° 1 и 5.2. Величина нулевого уровня

1070644

ЦАП устанавливается равной порогу отключения Цп» и это напряжение является опорным для компаратора 5.1.

Для компаратора 5.2 опорное напряжение инвертирующим интегральным повторителем б и станавливается равным порогу включения „ Чцг. (фиг.2 вых.3 у

13; б) . На интервале ь4 - » сигнал с

ДРМ 3 ниже опорного напряжения компара тора 5. 1 . и последний находитс я в нулевом состоянии, а компаратор

5.2 - в единичном в силу того, что сигнал на его прямом входе . +»» больше сигнала ДРМ на инверсном входе †(фиг.2, .вых. 5.1 и 5.2) .

В момент 1» сигнал ДРМ 3 превы- 15 шает пороговое напряжение 0»»»элемента

4.1 и на выходе последнего устанавливается уровень логической единицы, который инвертируется схемой 7 и через схему 8 несовпадения запрещает gp работу элемента выдержки времени, следовательно реверсивный счетчик

16 и ЦАП 13 по-прежнему заторможены и счет не произнодят (вых .4;7) . Одновременно устанавливается в единичное состояние компаратор 5.1, так как напряжение ДРМ превышает опорное напряжение ЦАП 13. На компараторе

5.2 ситуация не меняется (фиг.2, вых. 5.1 и 5 ° 2)

В момент времени 1 сигнал ДРМ 3 превышает напряжение, Uq ..порогового элемента 4 . 1 и опорное напряжение компаратора 5.2. При этом пороговый элемент 4.1 пере». всасывается в единич. ное состояние, а компаратор 5.2 35 устанавливается в нуль (фиг. 2, вых.

4; 5.2) . Напряжение логическое единицы с выхода порогового элемента . 4.1 через схему 8 несовпадения запускает схему выдержки времени. Од- 4р нонременно единичные сигналы (с выходов схем 4 и 5) появляются на входах схемы 10 совпадения и напряжение логической единицы с ее выхода поступает на шину сложения +

45 .реверсивного счетчика, разрешая его .работу в режиме сложения (фиг.2, вых. 10) .

После отработки требуемой выдержки времени в момент 1з на выходе 5р схемы 9 появляется единичный уровень, разрешая прохождение тактовых импульсов задающего генератора 14 че-. рез схему 15 совпадения на синхровходы С реверсивного счетчика

16 и ЦАП 13. (см. фиг,2, вых. 15) .

Счетчик начинает счет в режиме сложения и одновременно с приходом очередного тактового импульса изменяется выходное напряжение ЦАП 13, кото-, рое является опорным для компарато- 60 ров 5.1 и 5.2 (фиг.2, вых. 13) .

Счет продолжается до тех пор, пока сигнал ЦАП 13 не превысит сигнала с ДРМ 3. В момент еравнения указанных сигналон (время Ф9) компаратор 65

5.1 устанавливается в нуль, при этом нулевые уровни устанавливаются на ныходах схемы 10 совпадения и схемы

ИЛИ 11, запрещая работу счетчика 16 в режиме сложения и прохождение тактовых импульсов на синхровходы реверсивного счетчика 16 и ЦАП 13 (фиг 2, вых 10; 11; 13), При наличии двух нулевых уровней на входах схемы. 12 стробирования она запускается и вырабатывает строб-импульс, сбрасывающий ЦАП 13 в исходное состояние, а также разрешающий прохождение информации, записанной в выходных разрядах реверсивного счетчика 16, либо дешифратора 19, на формирователь 21 сигналов включения секций КБ (фиг.2, ных. 12).

В момент времени,»»» требуемая комбинация секций КБ подключается к сети (в нашем случае включается вторая и третья ступени КБ, т.к. в выходных разрядах счетчика записано в двоичном коде число шесть

0...0110) .

После подключения секций КБ изменяется баланс мощности сети и уменьшается сигнал ДРМ 3, который попадает в зону нечувствительности устройства (между порогами Ung, и U»»» ) . При этом в момент 6»о устанавливаются в нуль пороговый элемент 4.1 и элемент

9 выдержки времени, а компараторы

5.1, 5.2 и схема ЙЛИ 11 устанавливаются.в единичное состояние (фиг.2, вых. 4; 5.1; 5.2; 9; 11) . Реверсинный счетчик 16 и ЦАП 13 в данном режиме заторможены.

Допустим, в момент 1» дефицит реактивной мощности увеличился и сигнал ДРМ 3 превысил порог Ur»»» npu этом процессы в устройстве будут повторять опи"анные ранее. В данном случае реверсивный счетчик 16 прОдолжает счет от предыдущего состояния в режиме сложения и в его выходных разрядах записывается число 6+4=

10 (a двоичноМ коде 0...01010), при этом ЦАП 13 формирует четыре ступени, начиная с нулевого уровня (фнг. 2, моменты времени »» — Ь» ) .

При сравнении сигнала ЦАП 13 с сигналом ДРМ 3 компаратор 5.1 сбрасывается в нуль, а с приходом стробимпульса со схемы 12 н момент (.te осуществляется коммутация ионой комбинации секций КБ. В данном случае переход осуществляется от кода О.. ° . ° .00110 к коду 0...01010 и в устройстве отключается третья ступень КБ и подключается .четвертая ступень.

Предположим, что дефицит реактивной мо6(ности сети уменьшился,и сигнал с ДРМ 3 стал меньше порогового напряжения Оп» элемента 4.2 (фиг.2, вых. 3) . В момент, времени К»» устанавливается н нуль пороговый элемент

4.2 и напряжение логической единицы

1070644 с выхода инвертора 7 запускает элемент 9 выдержки времени. Одновременно сбрасывается в нуль иомпаратор

5.1 в силу .того, что сигнал на его прямом входе + становится меньше сигнала на инверсном .входе (фйг.2, вых. 4.2; 7; 5) . После истечения времени выдержки начиная с момента tag тактовые импульсы задающего генератора начинают поступать на синхровходы реверсивного счетчика

16 и ЦАП 13..Реверсивный счетчик 16 начинает счет от предыцУщего состояния в режиме вычитания, так как на его шине вычитания - присутстI вует разрешакщий счет высокий потенциал с выхода схемы 10.2 совпадения, а на шине сложения + — запрещающий счет низкий потенциал со схемы 10 1 (фиг.2, вых. 10.1; 10.2).

В момент времени выходное напряжение инвертирующего интегрального повторителя 6 сравнивается с напряжением ДРМ 3, компаратор 5.2 сбрасывается в нуль и на выходах схемы 10.2 совпадения и схемы ИЛИ 11 формируется напряжение логического нуля, запрещакщее работу счетчика

16 и ЦАП 13 (фиг.2, вых. 5.2; 10.2;

ll) ° При этом на выходе схемы 12 стробирования формируется импульс, сбрасывакщий в нуль ЦАП 13 и разрешакщий прохождение информации через переключатель режима работы на формирователь сигналов отключения секций КБ. В данном сЛучае в счетчике

16 было записано в двоичном коде число 10 (0...01010), а в результате вычитания стало 10-5 5 (в двоичном коде 0...00101) Следовательно в устройстве компенсации реактивной мощности четвертая и вторая ступени секций КБ отключаются, первая и третья включаются, а все промежуточные коммутации исключаются.

В результате баланс мощности сети изменяется и сигнал ДРМ 3 попадает в зону нечувствительности устройства.

10 . В дальнейшем при изменении баланса мощности сети устройство работает аналогично и процессы в схемы повторяют описанные.

15 B отличие от известных устройств изобретение позволяет определять и подключать к сети требуемую для компенсации комбинацию секций КБ сразу, :исключая промежуточные коммутации, что значительно повышает надежность .устройства. Так, при использовании высоковольтных электромеханических выключателей в качестве блоков коммутации секций КБ уменьшение числа

75 коммутаций в случае применения полупроводниковых выключателей позволяет снизить их установленнуч мощность и уменьшить количество дополнительных. силовых устройств, обеспечивающих нормальный режим работы полупроводниковых вентилей в переходных режимах.

Надежность устройства при этом возрастает. Кроме того, улучшается режим работы сети иэ-за уменьшения количества переходных режимов, а также обеспечивается нормальная работа других электроприемников подключенных к сети.

1070644

Рах.

8btr.Ф.

ЮыА.Ф,р

Рюх7

Вил.В

Наг,Я

3ux.®

Еьи.11

8ьлк1Х

Eau.10/

Еих,1Ю

84И; 11 йи,О

Юи.42

Вб/фГ. Q

t

Вьян

Дог. Г

Филиал ППП . Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Составитель О. Наказная

Редактор Л. Пчелинская Техред Л.Пилипенко Корректор М. Шароши

Заказ 11698/51 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5