Устройство для регулирования напряжения узла нагрузки

Устройство для регулирования напряжения узла нагрузки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(7l ) Заявитель

Львовский ордена Ленина политехнический аистят им. Ленинскогокомсомоаа, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

УЗЛА НАГРУЗКИ.

Изобретение относится к средствам автоматического регулирования напряжения сети, преимущественно в узлах нагрузки, .питаемых от источника электро. снабжения ограниченной, или соизмери- мой мощности (например, при питании электрических буровых установок, экскаваторов и др.).

Известны устройства для рйгулирования напряжения и реактивной мощности в узле нагрузки с помощью компенсирую

1 ших. установок, которые применяются с делью повышения экономичности режима -сети $1

Однако в данных JJc TpokcTBBx HpH вы боре способ.и средств автоматического регулирования напряжения не учитывается ущерб от отклонений и колебаний питающего напряжения в узле нагрузки.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству яв-. ляется устройство для автоматического регулирования напряжейия на подстанции распределительной сети, содержащее

2 трансформатор напряжения в узле нагруз4 ки, трансформатор тока нагрузки синхрон1, ного двигателя, выходы которых соединены со входом автоматического регуля-. тора тока обмотки возбуждения синхронного двигателя. В этом устройстве измеряю т напряжение подстанции, реактивный ток трансформатора, реактивный ток распределительной сети и в зависимости от суммы полученнык сигналов производится регулирование трансформа тора связи и источника реактивнои мощности. В таком устройстве для регулирования автоматически поддерживается заданный уровень напряжения на подстан пии распределительной сети 1 2Д .

Однако применительно к узлам на. грузки, питающихся от трансформатора связи длинными линиями электронере26 дач, имеющих значительное сопротивление (например, при питании буровых установок), применение такого устроФства регулирования не обеспечивает необходимой точности поддержания напря3 99157 жения, так как оценка качества напряжения не производится непосредственно на зажимах узла нагрузки и не учитывает знак отклонений напряжения.

Целью изобретения является повьпиение качества напряжения в узле нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулирования напряжения в узле нагрузки с синхронными двигателями, содержашее трансформатор щ кап жжения; трансформатор тока нагрузки синхронного цвигателя, выходы которых соецинены с входом автоматического регулятора тока обмогки возбужцения синхронного двигателя, снабжено статисти ческим анализатором .качества напряжения. блоком связи и апериоцическим звеном, при этом вхоц статистического анализатора качества напряжения подключен к трансформатору напряжения узла нагрузки, а его выхоц через блок связи соецинен со вхоцом первого апериоцического звена, выход которого соединен с входом автоматического регулятора тока обмогки возбуждения. синхронного двигателя.

При этом статистический анализатор качества напряжения выполнен в вице порого вых элементов, соециненных с релейными элементами, контакты первой половины релейных элементов подключены K источнику опорного напряжения положительной полярности блока связи и через резисторы блока связи соединены с выхоцом апериодического звена, а вторая половина контактов релейных элементов подключена к источнику опорного напряжения отрицатель

3S ной полярности блока связи и через резисторы блока связи соединена с указан- ° ным вхоцом, Кроме того, при наличии трансформа40 тора связи и регулятора напряжения трансформатора связи устройство снабжено вторым апериоднческим звеном, включенным между,йхоцом регулятора напряжения и выхоцом блока связи.

На фиг. 1 изображена блок-чгхема

4S предлагаемого устройства регулирования напряжения в узле нагрузки с синхронными цвигателями, на фиг. 2 - схема статистического анализатора качества напряжения и блока связи; на фиг. 3

S0 кривые зависимости выходного напряжения апериоцических звеньев or величины отклонений напряжения при различных значениях стандартного отклонения (а) и математического ожидания отклонений напря- жения (б), полученных экспериментально.

Устройство регулировании напряжения в узле нагрузки соцержит синхронный

4 ф двигатель 1, трансформатор 2 напряжения в узле нагрузки, трансформатор 3 тока нагрузки синхронного цвигателя, автомати. ческий регулятор 4 тока обмотки возбуж» цения синхронного двигателя, статистический анализатор 5 качества напряжения с пороговыми элементами 6 и релейными элементами 7, блок 8 связи, первое апериоцическое звено 9, второе апериоцическое звено 10, регулятор ll напряжения трансформатора связи, трансформатор 12 связи, линию электропередачи с активным 13 и индуктивным 14 сопротивлением. Звено 5 может быть технически выполнено, например, на базе выпускаемого промышленностью прибора

САКН, а звенья 9 и 10 - на базе операционных усилителей.

Трансформатор 2 -напряжения и звенья

5 — 10 служат для опрецелення аналоговых величин, пропорциональных составляющим ушерба or огклонений и .колебаний питаюшего напряжения. Величина ушерба (пропорциональна величине суммы квадрата срецнеквацратического отклонения (у и квадрата математического ожиданйя,0 отклонений напряжения с учетом коэффициента К, зависяшего от типа энергоустановки, ее экономических характеристик и времени работы Т элекгрооборуцования, поцключенного в узле нагрузки при отклонениях напряжения, т.е. f = klT(5 +P )или g = КТИ. Неодина 2. ф

u u ковость напряжения H опрецеляется выражением

Uhgll

g Ч(0)дЦ (1) () мь гдето ., Q „- предельные значения

ИМИ отклонений напряжения сети or номинального значения Q которые в энергосистемах изменяются от - 0,15 () цо

+ 0,15 О

Ц) — плотность распределения отклонений напряжения

U, которая поцчиняется нормальному (Гауссовс-, кому) закону с параметрами 6 и,О .

В соответствии с (1) опрецеление величины М производится в такой последо вательности (фиг. 2). Изменяюшийся во времени сигнал отклонения напряжения сети Ц от трансформатора 2 напряжения подается на вхоц статистического анализатора 5, затем на его пороговые элементы 6 с уровнями открывания О . Выход

5 9915 кажцого из таких элементов соепинен с вхопом соответствующего релейного элемента 7. При этом огносительное время включения 1 -порогового элемента пает статистическую оценку функции М (0), при 0 0 . Контакты первой и вгорой половины релейных элементов поцключены к источникам опорного напряжения положительной и огрипательной полярности блока связи, и через резисторы блока щ связи - с вхоаами апериоцических звеньев.

Следовательно, при срабатывании -релейного элемента Hà ехоп апериоцического звена попается сигнал, пропорциональный отклонению напряжения 0;с полярностью, соответствуюшей отклонению напряжения сети от номинального: +Ь0.1 соответствует повышению напряжения, — ЬЦ вЂ” снижению напряжения. Величины

I сопротивлений Р.„ ... й,„. выбираются из условия получения высоцкого напряжения апериоцических звеньев, пропорционального ДЦ. 1 . Таким образом, на выхопах

4 обоих апериоцических звеньев 9 и 10 образуются напряжения, пропорциональные р неоцинаковости напряжения Я . Для выцеления ее составляющих постоянная времени звена 9 принимается в 10-15 раз

1 меньше, чем такая же постоянная - 2 второго звена 10. Благоцаря этому, сигнал на выхоце звена 9 препставляет собой оценку 6, а сигнал на выходе звена

10 — опенку величины P g.

На фиг. 3 (а ) приведены экспе риментально снятые кривые выходного напря35 жения первого апериоцического звена в функции отклонений напряжения сети при

P< = 0 и авух значениях станцартного отклонения бц = 2% и Q = 4% при постоянной времени (; = 50 с., На фиг. 3 (б) показаны кривые выхоцного напряжения вгорого апериоцическогозвена в функции огклонений напряжения сети при 6 = 2Ъи значениях математического ожицания Ц =,5%, =5,0% при постоянной времени 4g- =560С

Звенья 2,5 - 9 совместно с цатчиком тока нагрузки синхронного цвигателя служат цля управления автомагическим регулятором 4 тока воэбужаения синхрон ного цвигателя 1. На вхоц автоматического регулятора возбужаения подается также сигнал ограничения минимально попустимого тока возбужаения 1 р (огранячения тока возбужпения снизу ). Напря5$ жение с выхопа первого апериоцического звена, пропорциональное квацрату станцарг. ного отклонения Q ц имеет знак минус при повышении напряжения сети от иоми74 6 нального и пействует в сторону уменьше ния тока возбужпения синхронного цвигателя, и знак плюс" при его снижении и направлено в сторону увеличения тока возбужцения синхронного цвигателя.

Звенья 2,5 — 8, 10 совместно с регулятором 11 напряжения трансформатора связи служат цля управления трансформа тором связи. Регулятор 11 напряжения оснащен устройством ручного регулирования уровня напряжения сети Цр .

Напряжение с выхопа второго апериоцического звена пропорционально квацрату . г математического ожипания,О и зависит

or начальной установки напряжения,О силового трансформатора, опрецеляемой конкретно цля кажцого типа силовой энергоустановки, ее экономических характеристик, алины питающей линии. Напряжение выхоца вгорого апериоцического звена со знаком "минус" буцет при напряжении сети больше установленного начал ного значения и со знаком "плюс при напряжении сети меньше установленного значения и действует в сторону соответственно уменьшения и увеличения напря» жения трансформатора связи.

В расчетном режиме, при 0 = 0 напряжение выхоца апериопических звеньев равно нулю, поэтому ток возбужцения синхронной машины, работающей в режиме компенсатора, устанавливается минималь ным (1р ) и никаких изменений в схему регулирования не вносигся. То же относится и к режимам рабогы синхронного цвигателя, при которых ущерб от отклонений напряжения равен нулю.В пругих режимах, отклоняющихся от указанных, устройство управления работает слецуюшим образом.

Пусть в узле нагрузки, питающемся ог трансформатора линией элекгроперецачи, нагрузка эа счет поцключения потребителей электроэнергии увеличивается во времени. Это привоцит к увеличению отклонений питающего напряжения и к снижению уровня отклонения напряжения

Q. Возрастает неоцинаковость напряжения, слеповательно, увеличивается сигнал положительной полярности на выхоае звена 9, направленный на увеличение тока возбужпения синхронной машины, что привепет к восстановлению прежнего уровня напряжения, и слецовательно, к улучшению качества напряжения в уз а нагрузки. Если снижение напряжения но сит цлительный характер, то через время напряжение на выхопе звена 10 поло

Г жйтельной олщжости возрастает, приво

991574

7 дится в движение регулятор трансформато. ра напряжения, повышаюший начальный уровень напряжения сети, уровень crnuioнения напряжения сети в узле нагрузки уменьшится, приближаясь к номинальному, З т.е. качество напряжейия сети в узле нагрузки увеличится.

Допустим, что уровень напряжения в узле нагрузки увеличился огносительно номинального. В этих условиях, благода- 10 ря действию звеньев 9 и 10, уровень тока возбуждения синхронного двигателя

1 иуровень напряжения трансформатора

12 связи снижаются. Следовательно, и в этом случае осушествляется повышение качества напряжения в узле нагрузки, т.е. в обоих случаях увеличивается производительность механизмов, улучша- ются тепловые режимы работы электрических машин, сокрашаются потери энергии в них и питаюших линиях электропередач.

Формула изобретения

1. Устройство llJIH регулирования H&» пряжения узла нагрузки с синхронными двигателями, содержашее трансформатор напряжения в узле нагрузки, трансформа;тор тока нагрузки синхронного двигателя, выходы которых соединены с входом автоматического регулятора тока обмотки возбуждения синхронного двигателя, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения качества напряжения в узле нагрузки, оно снабжено статистическим анализатором качества напряжения, блоком связи и апериоцическим звеном, причем вход статистического анализатора подключен к трансформатору напряжения узла нагрузки, à его выход через блок связи соединен с входом апериодического звена, выход которого соединен с входом автоматического регулятора тока возбуждения синхронного двигателя.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а юш е е с я тем, что статистический анализатор качества напряжения выполнен в виде пороговых элементов, соединенных с релейнымииэлементами, контакты первой половины релейных элементов подключены к источнику опорного напряжения положительной полярности блока связи и через резисторы блока связи соединены с входом апериодического звена, вторая половина контактов релейных элементов подключена к источнику .опорного напряжения отрицательной полярности блока связи и через другие резисторы блока связи соединена с входом апериодического звена.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повыш йия качества напряжения в узле нагрузки при наличии трансформатора связи и рбгулятора напряжения трансфор матора, оно снабжено вторым апериодическим звеном, включенным между входом регулятора напряжения и выходом блока связи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 434534, кл. Н02 Т 3/12, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Ж 438078, кл. НО2 7.3/12, 1975.

OS 1874

Составитель О. Наказная

Редактор Н, Пушненкова Техред T.Ôaèòà Корректор О. Билак

Заказ 161/75 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по пелам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж 5, Рэушская наб., a. 4/5

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