Устройство для регулирования компенсатора реактивной мощности

Устройство для регулирования компенсатора реактивной мощности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к управлению режимами сетей путем воздействия на баланс реак .ивной мощности . Цель изобретения - расширение области применения и повышение надежности . Устройство может работать как в режиме компенсации суммарной реактивной мощности нагрузки, так и отдельного потребителя. Имеется KONma- ратор 9 знака входной реактивной мопгности, обеспечивающий включение-отключение секций конденсаторных батарей (КБ) по одному каналу формирования кодовой комбинации управления на регистре 23 в соответствии с числом импульсов генератора 15 за цикл регулирования и предыдущим состоянием рес

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО1.1ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51)4 Н 02 J

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬ)Й КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ)ТИЙ (21) 4085" 01/24-07 (22) 09,07.ЯС

{46) 07.02.88. Бюл. )(5 (72) Е.В.Власов, С.Н.Едемский, Р.А.Матигоров, О.Н.Кононов,Е,В.Прокофьев и А.И.Черевко (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1116494, кл. Н 02 J 3/18, 1984.

Авторское свидетельство СССР

1070644, кл. Н 02 J 3/18, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

K0MIIFHCAT0PA РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ (57) Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к управлению режимами сечей путем воздействия на баланс реак.ивной мощности. Цель изобретения — расширение области применения и повышение надежности ° Устройство может работать как в режиме компенсации суммарной реактивной мощности нагрузки, так и отдельного потребителя. Имеется компаратор 9 знака входной реактивной мощности, обеспечивающий включение-отключение секций конденсаторных батарей (КБ) по одному каналу формирования кодовой комбинации управления на регистре 23 в соответствии с числом импульсов генератора 15 за цикл регулирования и предыдущим состоянием I.åЖ

137 версивного счетчика 22 (в первом режиме компенсации). Запуском и остановом генератора !5 управляет компаратор ll в зависимости от уровня сигналов íà его входах от выпрямителя 8, входного сигнала с датчика 6 (Ussixa ), и аналогового сумматора 14 (U ), Ьык1! опорного сигнала U> и сигнала обрати ной связи (F8ü ),формиру цепочке генератор 15 — суммирующий счетчик )2 — цифроаналоговый преобразователь 13. В исходном состоянии

U8>ö =0 v 0 =U» ° При

=U „компаратор 11 запускает генера—

2466 тор 15 и останавливает его при соотновременно счетчик 12 обнуляется, а по импульсу одновибратора 24 считывается код с регистра 23, происходит переключение секции КБ, обеспечивающее баланс реактивной мощности, при котором U а11, и схема затормажиВмх8 6 вается. Во втором режиме переключатель 26 обеспечивает обнуление счетчика 22 и одинаковые условия его работы со счетчиком 12. В остальном работа схемы аналогична работе схемы в первом режиме. 5 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к управлению режимами сетей путем воздействия на баланс реактивной мощности.

Цель изобретения — расширение области применения и повышение надежности.

На фиг.l представлена блок-схема устройства для регулирования компенсатора реактивной мощности; на фиг.2 10 и 3 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства в двух различных режимах компенсации реактивной мощности; на фиг,4 и 5 — схемы подключения устройства для регулирования в различных режимах компенсации реактивной мощности.

Устройство, подключенное к электрической сети с нагрузкой 1, содержит четыре секции конденсаторных батарей (КБ) 2.1-2.4, блоки 3.1-3.4 коммутации, трансформатор 4 напряжения,трансформатор 5 тока, датчик 6 реактивной мощности (ДРМ), регулятор 7, прецизионный выпрямитель 8, компара25 тор 9 определения знака реактивной мощности, компаратор 10 сброса суммирующего счетчика, компаратор 11 запуска генератора импульсов, суммирующий счетчик 12, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13, аналоговую схему 14 суммирования, генератор импульсов 15, логический элемент НЕ

16, первый, второй и третий логические элементы ЗИ-НЕ 17-19, элемент 20 35 ограничения прямого счета реверсивного счетчика, элемент 21 ограничения обратного счета реверсивного счетчика, четырехразрядный реверсивный двоичный счетчик 22, регистр 23 памяти, одновибратор 24, логический элемент 2И 25, переключатель 26 режимов компенсации и усилитель-формирователь 27 управляющих сигналов блоков коммутации.

Устройство может работать в двух режимах, отличающихся способами формирования сигналов управления блоками коммутации конденсаторных батарей (КБ), в функции которых происходит компенсация реактивной мощности.

В первом режиме (фиг.4) датчик 6 реактивной мощности подключен через трансформатор 4 напряжения и трансформатор 5 тока к питающему фидеру узла нагрузки и регулирование осуществляется в функции суммарной реактивной мощности нагрузки I и конденсаторных батарей 2, Во втором режиме (фиг.5) датчик

6 реактивной мощности подключен через трансформатор 4 напряжения и трансформатор 5 тока непосредственно к нагрузке и регулирование в этом случае осуществляется в функции реактивной мощности, потребляемой этой нагрузкой. При этом выходной сигнал ДРМ 6 имеет положительное зна-. чение при индуктивном характере реактивной мощности сети и отрицательное значение при емкостном.

1372466

Работа устройства в первом режиме (фиг.4) .

Пусть в исходном состоянии в интервале времени t, -t, реактивная мощность в сети имеет. положительное значение, при котором входное напряжение

ДРМ 6 меньше чем Ц „, величина которого пропорциональна минимальному эначенчю реактивной мощности секций конденсаторных батарей (фиг.2, вых.б)

Этот сигнал с ДРМ поступает на вход компаратора 9, на выходе которого появляется высокий потенциал (фиг.2, выл<.9). Этот сигнал подается на второй вход элемента ЗИ-НЕ 17, на третьем входе которого присутствует высокий потенциал с выхода элемента 20 ограничения прямого счета реверсивного счетчика. В этот момент через элемент ЗИ-НЕ 17 возможно прохождение импульсов с генератора 15 импульсов на шину сложения (прямой счет) реверсивного счетчика 22. Сигнал с компаратора 9 поступает также на вход элемента HE 16, на выходе которого появляется низкий потенциал, поступающий на второй вход элемента ЗИ-НЕ

18, на третьем входе которого присутствует высокий потенциал с выхода элемента 21 ограничения обратного счета реверсивного счетчика. При этом элемент ЗИ-HE 18 запрещает прохождение импульсов с генератора 15 на шину вычитания (обратный счет) реверсивного счетчика 22. Счетчик тем самым подготовлен к работе в режиме сложения. Сигнал с ДРМ 6 поступает также на вход прецизионного выпрямителя 8, с выхода которого выпрямленный сигнал поступает на первый вход компаратора 10, управляющего работой суммирующего счетчика 12 и ЦАП 13, и на первый вход компаратора 11. При этом в интервале времени и -t во всех разрядах суммирующего счетчика

12 имеются логические нули, а на входе и выходе ЦАП 13 соответственно нулевой потенциал (фиг.2, вых.13). Сигнал с выхода ЦАП 13 поступает на первый вход аналоговой схемы 14 суммирования, на второй вход которой подается опорное напряжение U „, при этом на выходе аналоговой схемы 14 суммирования получают сумму Б Ue,„„ç + U,„ =U Ä . В интервале времени t „ выходное напряжение аналоговой схемы 14 суммирования (фиг.2, вых.14), равное U „, подается на вто5

55 рой вход компаратора 11. При Б Б „„ выпрямителя 8 (фиг.2, вых.8) на выходе компаратора 11 присутствует нулевой потенциал (фиг.2, вых.ll), который запрещает работу генератора

15 импульсов, в результате чего логические нули сохраняются во всех разрядах счетчиков 12 и 22, остаются нулевой потенциал на выходе ЦАП

13 (фиг.2, вых.13) и логические нули на выходах параллельного регистра

23 памяти (фиг.2, вых.23). Регистр

23 находится в заторможенном состоянии и сигналы на включение блоков

3.1-3.4 коммутации отсутствуют.

Допустим, в интервале времени

t,-t происходит увеличение реактивной мощности, потребляемой нагрузкой

1, которое приводит к соответствующему увеличению выходного напряжения

ДРМ 6 до установившегося значения А (фиг.2, вых.б, момент t ). Тогда в момент времени t сигнал с ДРМ 6 оказывается больше Ц, при этом напряжение на выходе выпрямителя 8, поступающее на первый вход компаратора

11, становится больше, чем напряжение на его втором входе, равное

1-1 „(Цвь а Цап) в результате потенциал на выходе компаратора 11 скачкообразно изменяется на высокий и разрешает работу генератора 15 импульсов (фиг ° 2, вых.15), выходные импульсы которого поступают через элемент ЗИ-НЕ 17 (фиг.2, вых.17) на вход сложения реверсивного счетчика

22 и на суммирующий вход счетчика 12.

Реверсивный счетчик 22 начинает счет импульсов с генератора 15 в режиме сложения (прямой счет),и на его выходах появляются высокие потенциалы, соответствующие двоичному коду 1:2:4:

:8, поступающие на вход параллельного регистра 23 памяти. Изменение логической кодовой комбинации на выходе счетчика 12 приводит к ступенчатому увеличению выходного напряжения

ЦАП 13, которое поступает на вход компаратора 10 и на вход аналоговой схемы 14 суммирования. В последней происходит сложение выходного сигнала ЦАП 13 и опорного напряжения U„ после чего результирующий сигнал

Uqп поступает на эх к 14 9ык13 второй вход компаратора 11. В момент времени t потенциал с выхода схемы

14 (уровень напряжения А на фиг ° 4, вых ° 14) становится больше, чем по1372466 тенциал с выхода выпрямителя 8 ° Тогда высокий потенциал на выходе компаратора 11 скачкообразно изменяется на низ кий (фиг. 2,вьм. l l, момент t ),÷òo приводит к остановке генератора 15 (фиг.2, вых.15, момент t ) и счетчи5 ков 12 и 22 ° Срабатывание компаратора 11 приводит к запуску через элемент ЗИ-НЕ 19 одновибратора 24 и фор- 10 мированию на его выходе импульса (фиг.2, вых.24), поступающего на шину считывания регистра 23 памяти. В частности, в момент времени t происходит передача цифрового кодового сигнала 0101 с выхода регистра 23 на блоки 3.1-3.4 коммутации, которые с задержкой времени t< - подключают определяемые этим кодом секции конденсаторных батарей 2.1-2.4. В этом случае происходит подключение первой и третьей секции конденсаторных батарей. В момент времени t (фиг.2) про5 исходит снижение реактивной мощности в питающем фидере (фиг.4),что выэыва- 25 ет соответствующее снижение выходного напряжения датчика 6 на величину, пропорциональную реактивной мощности конденсаторных батарей. Соответственно изменяется сигнал с выхода выпрямителя 8, поступающий на первый вход компаратора 10, который в момент t< становится меньше, чем сигнал на его втором входе (напряжение В), поступающий с выхода ЦАП 13. Тогда, в момент времени t на входе компаратора 10

6 появляется высокий потенциал (фиг.2, вых.10), который приводит к установке логических нулей во всех разрядах счетчика 12 и нулевому потенциалу на 40 выходе ЦАП 13, что вызывает изменение на втором входе компаратора 10 высокого потенциала на низкий (фиг.2, вых.10, момент t ). В сети устанавли6 вается баланс реактивной мощности, и регулятор 7 переходит в исходное зато рмо же н но е со с то я ние .

Пусть в момент времени t npouc7 ходит дополнительное увеличение реактивной мощности, потребляемой нагрузкой 1 (фиг.4), что приводит к со50 ответствующему увеличению напряжения на выходе ДРМ 6 до значения А в мо-! мент (фиг, 2, вых.6) . При этом процесс набора кодовой комбинации на вьмоде параллельного регистра 23 повторяется, и в момент времени регулятор 7 подает команду на отключение секции КБ 2.1 и включение секции К8 2.4, что приводит к установлению баланса реактивной мощности в сети и переходу регулятора 7 в исходное заторможенное состояние.

Пусть в интервале времени м происходит уменьшение реактивной мощности, потребляемой нагрузкой 1, до установившегося значения А . При этом в момент t выходное напряжение датчика 6 принимает отрицательное значение, что приводит к срабатыванию компаратора 9 и появлению на его выходе низкого потенциала, который через элемент НЕ 16 (фиг.2, Bbfx,16) разрешает прохождение импульсов от генератора 15 через элемент ЗИ-НЕ !8 на вход вычитания реверсивного счетчика

22 и запрещает прохождение импульсов от генератора 15 через элемент ЗИ-НЕ

17 на вход сложения счетчика 22. В момент времени t напряжение íà вьмоде выпрямителя 8, поступающее на первый вход компаратора 11, превышает опорное напряжение U,„ поступающее на его второй вход с аналоговой схемы 14 суммирования, что приводит к появлению высокого потенциала на выходе компаратора 11 и запуску генератора 15, импульсы которого поступают через элемент ЗИ вЂ” НЕ 18 (фиг.2,вых.18) на вход вычитания счетчика 22 и на вход счетчика 12. Счетчик 22 начинает счет импульсов, поступающих на вход вычитания, и на его выходах появляются высокие потенциалы согласно двоичному коду 0111, поступающие на вход регистра 23. Изменение логической кодовой комбинации на выходах счетчика 12 приводит к ступенчатому изменению выходного напряжения ЦАП 13, которое суммируется с опорным напряжением в аналоговой схеме 14 суммирования, выходное напряжение которой ра но UÂû Бвь + U . В момент оп времени С, напряжение на выходе схемы 14 (фиг.2, вых ° 14) становится . больше напряжения на выходе выпрямителя 8 (напряжение А>, фиг ° 2, вых.8) и на выходе компаратора 11 появляется низкий потенциал, который запрещает работу генератора 15 импульсов и останавливает счетчики 12 и 22, а через элемент ЗИ-НЕ 19 запускает в работу одновибратор 24, что приводит к формированию на его выходе . импульса, поступающего на шину считьг вания регистра 23 памяти, после чего в момент времени t происходит пере1 г

1372466 дача цифровой кодовой комбинации

0111 с выхода регистра 23 памяти на блоки 3.1-3.4 коммутации (фиг,2, вых.23). В соответствии с этим ко-

5 дом происходит отключение секции КБ

2.4 и подключение к сети секций КБ

2.1 и 2,2, после чего в сети устанавливается баланс реактивной мощности и регулятор 7 переходит в исходный заторможенный режим.

Работа устройства во втором режиме (фиг. 5) .

Переключатель 26 режимов компенсации переводится в состояние, при котором на его выходе появляется высокий потенциал, подаваемый на первый вход логического элемента 2И 25, что разрешает прохождение сигналов с компаратора 10 подаваемых на второй 20 вход элемента 2И 25, на вход сброса реверсивного счетчика 22. В этом случае счетчики 12 и 22 работают в одинаковых режимах.

Допустим, реактивная мощность, 25 потребляемая нагрузкой 1 в интервале времени t — t, увеличилась и в момент времени (фиг.3) выходной сиг1 нал датчика 6 и, соответственно, выходной сигнал выпрямителя 8 превышает 30 величину опорного напряжения U . Toron да в интервале времени t „-t работа элементов регулятора 7 аналогична его работе в первом режиме компенсации.

В момент времени t выходной импульс одновибратора 24, подаваемый на шину считывания регистра 23, приводит в частности, к передаче цифрового кода

0101 с выхода регистра 23 на формирователь 27 управляющих сигналов бло- 40 ков коммутации, что приводит к срабатыванию блоков 3.1 и 3.3 коммутации.

После подключения секций КБ 2.1 и 2.3 сигнал с выхода ДРМ 6,пропорциональный реактивной мощности, потребляемой наг- 45 рузкой 1, больше не изменяется (фиг.3 вых ° 6), соответственно, не изменяется выходной сигнал выпрямителя 8, в результате чего регулятор 7 переходит в заторможенный режим работы.При дальнейшем увеличении реактивной мощности нагрузки в момент времени - процесс набора логической кодовой комбинации повторяется и в момент времени t на выходе параллельного регист7 ра 23 появляется команда на отключение секции КБ 2.1 и включение секции

2.4, после чего регулятор 7 переходит в заторможенный режим работы, сигнал, поступающий на первый вход компаратора IO становится меньше,чем выходной сигнал ЦАП 13, поступающий на второй вход компаратора 10 ° В результате в момент времени tg на выходе компаратора 10 появляется высокий потенциал (фиг.З, вых.10) который поступает на вход сброса счетчика 12 и через элемент 2И 25 на вход сброса счетчика 22, что приводит к появлению логических нулей во всех разрядах счетчиков 12 и 22 и нулевого потенциала на выходе ЦАП 13 (фиг.3,вых.13).

Дальнейшая работа элементов регулятора 7 аналогична первом, режиму компенсации. В момент времени t„, выполняется условие Uð„,х13с !1кыкд --(1е в сети устанавливается баланс реактивной мощности и регулятор 7 переходит в заторможенное состояние.

Использование предлагаемого устройства в двух режимах компенсации реактивной мощности позволяет значительно расширить область его применения.

Использование одного канала на включение и отключение коммутирующих блоков упрощает и повьппает надежность работы предлагаемого устройства, а при использовании тиристорных блоков коммутации позволяет добиться унификации предлагаемого устройства, Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для регулирования компенсатора реактивной мощности, содержащее и секций конденсаторных батарей, подключенных к сети через блоки коммутации, датчик реактивной мощности, подключенный к сети через трансформатор напряжения и трансформатор тока, регулятор, соединенный с выходом датчика реактивной мощности и содержащий компаратор сброса суммирующего счетчика, генератор импульсов, .цифроаналоговый преобразователь, реверсивный двоичный счетчик, элемент ограничения обратного счета реверсивного счетчика, элемент ограничения прямого счета реверсивного счетчика, логический элемент 2И, логический элемент НЕ, усилитель-формирователь управляющих сигналов блоков коммутации, при этом выход компаратора сброса суммирующего счетчика связан с шиной обнуления реверсивного двоичного счетчика, выкоды которого подключены к элементам ограниче1372466 ния прямого и обратного счета реверсивного счетчика, выходы усилителя-формирователя управляющих сигналов блоков коммутации соединены с блоками коммутации секций конденсаторных батарей, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения надежности регулирования, оно снабжено компаратором определения знака реактивной мощности, прецизионным выпрямителем, компаратором запуска генератора импульсов, суммирующим счетчиком, аналоговой схемой суммирования, тремя логическими элементами

ЗИ-НЕ, параллельным регистром памяти, одновибратором, переключателем режимов компенсации, при этом вход прецизионного выпрямителя и первый вход компаратора определения знака реактивной мощности, второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, подключены к выходу датчика реактивной мощности, выход компарато- 25 ра определения знака реактивной мощности соединен с вторым входом первого логического элемента ЗИ-НЕ непосредственно и с вторым входом второго логического элемента ЗИ-НЕ через логический элемент НЕ, первые входы упомянутых логических элементов ЗИНЕ подключены к выходу генератора импульсов, третьи входы первого и второго элементов ЗИ-НЕ соединены со35 ответственно с выходами элементов ограничения прямого и обратного счета реверсивного двоичного счетчика, а выходы первого и второго логических элементов ЗИ-НЕ соответственно подклю-40 чены к шинам сложения и вычитания реверсивного двоичного счетчика, выход прецизионного выпрямителя подключен к первым входам компаратора сброса суммирующего счетчика и компаратора запуска генератора импульсов, второй вход компаратора сброса суммирующего счетчика соединен с выходом цифроаналогового преобразователя и с первым входом аналоговой схемы суммирования, второй вход которой подключен к опорному напряжению, а второй вход компаратора запуска генератора импульсов соединен с выходом аналоговой схемы суммирования, выход компаратора запуска генератора импульсов подключен к первому входу третьего логического элемента ЗИ-НЕ, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами элементов ограничения прямого и обратного счета реверсивного двоичного счетчика, а выход третьего логического элемента ЗИ-НЕ соединен с входом одновибратора, выход которого подключен к шине считывания регистра памяти, выход компаратора запуска генератора импульсов подключен также к шине запуска генератора импульсов, выход которого соединен с шиной суммирования суммирующего счетчика, а выходы суммирующего счетчика соединены с входами цифроаналогового преобразователя, шина обнуления суммирующего счетчика соединена с компаратором сброса суммирующего счетчика и с вторым входом элемента 2И, к первому входу которого подключен переключатель режимов компенсации, выход логического элемента

2И соединен с шиной обнуления реверсивного двоичного счетчика, выходы которого подключены к элементам ограничения прямого и обратного счета реверсивного счетчика и к регистру памяти, а выходы регистра памяти соединены с входами усилителя-фОрмирователя управляющих сигналов блоков коммутации конденсаторных батарей.

1372466 дых б Van

Von

Вьи 8

+ ОЛ

8b IË

Вы

Вь

Юы

Bbt»

Вых

8ьи

137246Ü Кв

Bba. 8

+

Вы,г. 15

BbuA

Вью У

ВыхИ

Bbu 11 й/115

Вью.17

П 3151! 915 П П(Ц П 9 ° II IIIII ° l1 I II III I ° ill ll

Выл Я

Составитель С.Егоров

Редактор О.Юрковецкая ТехредM.Моргентал КорректорА.Тяско

Заказ 492/48 Тирам 649 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб °, д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.уигород,ул.Проектная, ая 4