Устройство для связи двух энергосистем

Устройство для связи двух энергосистем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электроэнергетике . Цель изобретения - повышение экономичности путем упрощения оборудования. Напряжения энергосистем 1 и2 отдатчиков 32 и 33 поступают на входы блока 49 гармонических сигналов, формирующего на своих выходах синусоидальный и косинусоидальный сигналы угла между векторами этих напряжения Ui и Синусоидальный и косинусоидальный сигналы поступают соответственно на входы компаратора 50 и фун

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 J 3/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ДВУХ

З2

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4619458/07 (22) 14.12.88 (46) 23.10.91. Бюл. hh 39 (75) P.Ñ.Öãîåâ (53) 621.316.728 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР й. 1142874, кл. H 02 J 3/06, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 1309172, кл. Н 02 J 3/04, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЯЗИ

ЭНЕРГОСИСТЕМ

ÄÄ5UÄ„1686594 А1 (57) Изобретение относится к электроэнергетике. Цель изобретения — повышение экономичности путем упрощения оборудования.

Напряжения энергосистем 1 и 2 от датчиков

32 и 33 поступают на входы блока 49"гармонических сигналов, формирующего на своих выходах синусоидальный и косинусоидальный сигналы угла между векторами этих напряжения U1 и U2, Синусоидальный и косинусоидальный сигналы поступают соответственно на входы компаратора 50 и фун1

1686594

15

25

40 кционального блока 51 арккосинуса. Умно>. .итель 52 перемножает выходные сигналы компаратора 50 и блока 51. К сигналу с выхода умножителя в сумматоре 53 прибавляется сигнал от задатчика угла 54, Сигнал с выхода сумматора 53 поступает на первый вход регулятора 55, на второй вход которого поступает сигнал от датчика 31 положения переключателя 30 пропорциональный углу между подвижными контактами и каким-лиИзобретение относится к электроэнергетике, более конкретно к области производства и потребления электроэнергии, и может быть использовано для объединения энергосистем.

Целью изобретения является повышение экономичности путем упрощения оборудованияя.

На фиг,1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — схема блока гармонических сигналов.

Устройство для связи энергосистемы 1 (выводы Al, Bl, С1) с энергосистемой 2 (выводы Az, В, Cz) содер>кит фазоповоротный трансформатор с переключателем 3 с подвижными контактами 4 — 27 и неподвижными контактами 28 — 30 и датчиком 31 положения переключателя 3, датчики 32 и

33 напряжений энергосистем 1 и 2. Полная обмотка (фиг,1, последовательно соединенные жирные стрелки, каждая из которых пропорциональна значению и фазе напряжения данной секции обмотки) выполнена замкнутой из последовательно соединенных секций с выводами через каждые две соединенные в зигзаге секции, подключенными к неподвижным контактам 4 — 27 переключателя 3 (фиг,1, две секции обмотки между двумя любыми соседними неподвижными контактами). Фазы А В С подсоединены или к трем (например, 4, 12 и 20) из указанных неподвижных контактов 4 — 27, сдвинутым друг относительно друга по фазе на 120 эл.град, и образующим вершины треугольника АВС линейных напряжений АВ, ВС, СА, например, через выключатели 34—

36, или к первым выводам первичных фазн ых обмоток 37 — 39 трансформатора, вторые выводы которых соединены или с теми же тремя неподвижными контактами 4, 12 и 20 переключателя 3, например, через выключатели 40 — 42, или соединены вместе, например, через выключатели 43-45. На практике на трансформаторе реализуется лишь одно из рассмотренных соединений, поэтому выключатели 34 — 36, 40-45 (фиг.1) имеют лишь демонстрационный характер. В пределах бо из неподвижных контактов, Сигнал с выхода регулятора 55, проходя через компараторы 56, 57 и диоды 60, 61, поступает в сумматор 62, где формируется управляющий сигнал, поступающий на вход переключателя 3 и воздействующий на его приводной механизм, обеспечивая изменение угла переключателя до тех пор, пока не установится требуемый режим, 1 з,п. ф-лы, 2 ил. дуги в 60 эл,град, в обе стороны от указанных вершин А, В, С, треугольника линейных напряжений (фиг.1, дуга между неподвижными контактами 4 8 или 4 24 для вершины

А; перевод подвижных контактов с любого неподвижного контакта на соседний обеспечивает поворот фазы вектора напряжения на 15 эл.град.) каждая нечетная секция обмотки выполняется с числом витков, пропорциональным доле первого в сторону отсчета от вершины треугольника вектора линейного напряжения (фиг.1 для вершины

А влево — это вектор АВ, а вправо — вектор

СА и т.д.), Каждая четная секция обмотки выполняется с числом витков, пропорциональным для противоположного той же вершине треугольника вектора линейного напряжения (фиг.1, для вершины А — это вектор ВС), Фазы энергосистемы 2 (Аг, Bz, С ) подсоединены к трем подвижным контактам 28 — 30, сдвинутым друг относительно друга по фазе на 120 эл.град. Первый, второй и третий входы регулятора 46 фазы напряжения соединены соответственно с датчиками 32 и ЗЗ энергосистем и датчиком 31 положения переключателя 3, а выход соединен с управляющим входом переключателя 3.

Регулятор 46 фазы напряжения содержит формирователь 47 угла между векторами напряжений и блок 48 управления. При этом два входа формирователя 47 угла образуют два первых входа регулятора 46 фазы напряжения, третий вход которого образует первый вход блока 48 управления, второй вход последнего соединен с выходом формирователя 47 угла, а выход блока 48 управления образует выход регулятора 46 фазы напряжения.

Формирователь 47 угла содержит блок

49 гармонических сигналов, компаратор 50, функциональный блок 51 арккосинуса, умножитель 52, сумматор 53 и задатчик 54 угла.

Первый и второй выходы блока 49 гармонических сигналов соединены соответственно с входами компаратора 50 и функционального блока 51 арккосинуса, выходы которых сое1686594 стейшем случае представляют собой источ-. 50 ники с калиброванным напряжением и последовательно соединенные регулируемые потенциометры, Устройство работает следующим образом. 55

Напряжения энергосистем 1 и 2 от датчиков 32 и 33 поступают на входы блока 49 гармонических сигналов, формирующего на . своих выходах синусоидальный и косинусодинены с двумя входами умножителя 52, выход которого соединен с первым входом сумматора 52, второй вход которого соединен с задатчиком 54 угла, Два входа блока

49 гармонических сигналов образуют два входа формирователя 47 угла, выход которого образует выход сумматора 53, Блок 48 управления содержит регулятор 55, компараторы 56 и 57, задатчики 58 и 59, диоды 60 и 61 и сумматор 62. Два входа регулятора 55 образуют первый и второй входы блока 48 управления, выход регулятора 55 соединен с первыми входами компараторов 56 и 57, вторые входы которых соединены со своими задатчиками 58 и 59, а выходы соединены через диоды 60 и 61 с входами сумматора

62, выход которого образует выход регулятора 46 фазы напряжения.

При выполнении первичных фазных обмоток 37 — 39 трансформатора с РПН с переключателем 63 устройство содержит второй блок 64 управления. Вход блока 64 соединен с датчиком 33 напряжения второй энергосистемы, а выход соединен с управляющим входом переключателя 63. Отличие блока 64 от блока 48 заключается лишь в том, что датчик 33 соединен через первый вход блока 46 с первым входом регулятора 55, а второй вход последнего соединен не с датчиком положения переключателя, а с задатчиком уставки напряжения энергосистемы 2 (фиг.1, в блоке 48 этот задатчик условно показан кружком без номера).

Переключатели 3 и 63 представляют собой известные и широко применяемые в трансформаторах с РПН переключающие устройства и обеспечивают ступенчатое изменение величины и фазы напряжения под нагрузкой.

Блок 49 гармонических сигналов (фиг.2) содержит умножители 65 — 68 и сумматоры

69 — 70. Связи между элементами и функциональное назначение этих элементов очевидны из приведенной схемы, Используемые в схемах функциональный блок, умн кители, а также сумматоры, компараторы и регулятор на операционных усилителях — все известные и широко используемые элементы.

Все задатчики (54, 58, 59 и др,) в про5

45 идальный сигналы угла между векторами этих напряжений U и Uz.

Синусоидальный сигнал поступает на вход компаратора 50, формирующего на своем выходе прямоугольные импульсы соответствующей длительности и периодичности с единичной амплитудой. Косинусоидальный сигнал поступает на вход функционального блока 51 арккосинуса, формирующего на своем выходе значения угла 0 и Uz при изменении тригонометрической функции в пределах 1 > COS да - — 1.

Умножитель 52 перемножает выходные сигналы элементов 50 и 51 и благодаря этому удается охватить все четыре квадранта, т.е, угол меняется в пределах -x 0. Этот сигнал поступает на первый вход регулятора 55, на второй вход которого поступает сигнал от датчика 31 положения переключателя 3, пропорциональный углу между подвижными контактами и, например, каким-либо из неподвижных контактов, Так как регулирование фазы ступенчатое, то регулятор 55 выполнен в виде интегратора с отрицательной обратной связью, что обеспечивает заданную задержку времени для обеспечения надежного перехода подвижных контактов на соседние неподвижные контакты, Разностный сигнал с выхода регулятора 55 поступает на входы компараторов

56 и 57, на вторые входы которых поступают сигналы от задатчиков 58 и 59, пропорциональные соответственно (+ 4 и { — Л )дуге между двумя соседними неподвижными контактами переключателя 3.

Пусть на входе регулятора 55 сигнала д — д < О, где 0< — угол переключателя.

Тогда на выходе этот сигнал будет положительным. Суммируясь с сигналом + Лот задатчика 59 в компараторе, на выходе последнего будет отрицательный сигнал большой амплитуды, который через диод 61 в усилитель 62 не пройдет. В то же время, если 1д — д 1< 1- Л), то сигнал на выходе компаратора 56 будет положительным и сигнал через диод 60 также не пройдет, а это значит, что значение угла д находится в промежуточном диапазоне двух соседних неподвижных контактов, поэтому переключение подвижных контактов не будет происхо1686594 дить, т,е, требуемый режим установился и угол д между векторами напряжений U1 и62 соответствует заданному поло>кению переключателя с точностью, определяемой (+ Ь) или(— Л), В тоже время если (д — Onl< l-Л(, то сигнал на выходе компаратора 56 будет отрицательным и через диод 60 пройдет к сумматору 62, формирующему на своем выходе положительный управлян>щий сигнал с заданной амплитудой, далее поступающий на управляющий вход переключателя 3 и воздействующий на его приводной механизм, обеспечивая изменения угла 8> до тех пор, пока требуемый режим не установится, Аналогично будет работать устройство и в случае д — дл> О, только в этом случае на выходе сумматора 62 сигнал будет отрицательным, что будет действовать на уменьшение угла д„, Предлагаемое устройство обеспечивает надежное обьединение энергосистем и в случае, если их частоты не равны и если асинхрон IblA ход между ними не превышает 3-3,5 ч, т.е. ресурс переключателя ограничен 1млн переключений.

В случае, если вторые выводы первичных обмоток 37 — 39 с РГ1Н через выключатели 40 — 42 подключены соответственно к неподвижным контактам 4, 12 и 20 переключателя 3 (автотрансформаторная схема устройства) или через выключатели 43-45 соединены вместе (трансформаторная схема устройства), устройство осуществляет регулирование значения напряжения. По сигналам отдатчика 33 напряжения и задатчика уставки напряжения энергосистемы 2 блок 64 управления на выходе формирует сигнал управления(работа блока 64 аналогична работе блока 48), поступающий на управляющий вход переключателя 63 и возцействующий на его приводной механизм до тех пор, пока его подвижные контакты не займут положение, соответствующее уставке требуемого напряжения, Если фазоповоротный трансформатор по требованиям релейной защиты или каким-либо другим требованиям должен иметь обмотки, соединенные в звезду, и снабжен трехфазной вторичной обмоткой (фиг,1, фазные обмотки показаны штрихпунктирными линиями О—

26, Π— 18, 0 — 10), выводы соединенных в звезду фаэ указанной вторичной обмотки подключены к любым трем неподвижным контактам (например, 10, 18 и 26) переключателя, сдвинутым друг относительно друга на

120 зл.град, При этом полная обмотка, соединенная с неподвижными контактами 4 — 27 компараторэ 3, выполнена разомкнутой на три дуги по 120 эл.град, На фиг.1 показаны контакты 9, 17 и 25 в виде кружков, разделенных на две половины, между собой не соединенные. При этом первая дуга (фазы А) охватывает контакты 9А — 25А. Дуга фазы В охватывает контакты 9 — 17В, а фазы С— контакты 17С-25С, где, например, 9А обозначает половину контакта 9, соединенной с фазой А и т.д. Работа устройства при соединении обмоток в звезду аналогична рассмотренной.

10 Предлагаемое устройство позволяет ре. шить задачу регулирования фазы напряжения в диапазоне 360 зл.град. на одном трэнсформаторе, а также осуществлять раздельное регулирование модуля и фазы напряжения, что позволяетупростить оборудование и в целом снизить стоимость устройства, Устройство может быть применено для объединения энергосистем при кратковременных взаимных асинхронных ходах, огра20

55 ничиваемых ресурсом переключателей, для устранения влияния неоднородности электрических сетей и для экономически оптимального распределения перетоков мощности в замкнутых сетях.

Формула изобретения

1. Устройство для связи двух энергосистем, содержащее фазоповоротный трансформатор с регулированием под нагрузкой (РПН) с переключателем с подвижными и неподвижными контактами и датчиком положения переключателя, датчики напряжений энергосистемы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения экономичности путем упрощения оборудования, оно снабжено регулятором фазы напряжения и полной обмоткой, выполненной замкнутой из последовательно согласно соединенных секций с выводами через каждые две соединенные в зигзаг секции, подключенными к неподвижным контактам переключателя, при этом зажимы для подключения к фазам первой энергосистемы связаны с тремя из указанных неподвижных контактов, сдвинутым друг относительно друга по фазе и образующими вершины треугольных линейных напряжений, с первыми выводами первичных фазных обмоток трансформатора, вторые выводы которых связаны с теми же тремя неподвижными контактами переключателя, а также имеют средства для соединения друг с другом, зажимы для подключения к фазам второй энергосистемы подсоединены к трем подвижным контактам переключателя, сдвинутым друг относительно друга по фазе, при этом первый, второй и третий входы регуляторэ фазы напряжения соединены соответственно с датчиками напряжений первой и второй энергосистем и датчиком положения переключателя, а выход соединен с уп равляющим входом переключателя.

1686594

J&d

Составитель К. Фотина

Редактор Л. Гратилло Техред М.Моргентал Корректор М,Демчик

Заказ 3606 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что в пределах дуги в 60 эл.град. в обе стороны от вершин треугольника линейных напряжений каждая нечетная секция обмотки выполнена пропорциональной по числу витков доле hUg>) первого в сторону отсчета от вершины треугольника вектора линейного напряжения U>, определяемой соотношением Ц(,)=(-") " Цл (1-сов — ) -1)

3 где n — число. неподвижных контактов коммутатора на укаэанной дуге в 60 эл.град., i1, .2,..., а каждая четная секция обмотки выполнена пропорциональной по числу витков

5 доле ЬО р> противоположного той же вершине треугольника вектора линейного напряжения, определяемой соотношением