Устройство для автоматического управления компенсирующей установкой

(23) ПриоритетОпубликовано 07 Дата опубликова СССРм кзобретенноткрытий 3) УДК 621. 316.728(088.8) 07.82, Бюллетень ЗЧЬ 2 ия описания 07. 07, 82 И.Я улиев, А,И.Кудинов, А.А.Онищенко;и Г,Р,ГаджибабаевФ) Авторы изобретен Дагестанское районное энергетическое упр 1 влене,Дагэнерго" и Кизлярский электромеханический-завод 1) Заявит 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕ КОМПЕНСИРУОЦЕЙ УСТАНОВКОЙ ержит датчикиощности, пре. 15мацию о па"тствующиения и оргаений с вьюками 1. 20тройстваеобразовавной) мощ- практичес 1Изобретение относится к управлению электроэнергетическими системами и предназначено для автоматического регулирования мощности компенсирующих установок, например, шунто"5 вых конденсаторных батарей нагрузочных узлов электрических систем.Известно устройство, осуществляющее сравнение фактической реактивной мощности, потребляемой нагрузочными узлами, с величиной его активной мощности для обеспечения определенного значения коэффициента мощности.Структура устройства содактивной и реактивной мобразующие входную инфорраметрах режима в соотвепропорциональные напряжены сравнения этих напряжходными усилительными блНедостатками этого усявляются наличие двух пртелей (активной и реактиности, что приводит при 2кой реализации к его неоправданному усложнению 1 бесконтрольность уровня напряжения в процессе автоматического управления компенсирующей установкой (КУ), что может привести к повреждению самих батарей конденсаторов КУ.. Известно устройство, состоящее из центрального устройства (ЦУ), размещенного на одном иэ пунктов управления, и периферийных устройств (ПУ), установленных в узлах подключения источников реактивной мощнос" ти. Центральное устройство содержит органы сравнения, сумматор и дешифратор. На входы органов сравнения ЦУ поступает информация о фактическом перетоке реактивной мощности в узле, а в качестве опорных сигналов служат заданные значения реактивных мощностей, заранее расчитываемые по. условиям минимума потерь при пере" даче электроэнергии, В зависимости от соотношения между фактическим и941969 Заказ 1838/37 Тираж 91 ч Подписно НИИ лиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектнач20 3 9 ч 196заданным значениями реактивной мощ"ности в ЦУ формируются соответствующие сигналы, которые через дешифратор передаются периферийным блоком.Последние осуществляют регулированиереактивной мощности компенсирующихустановок посредством переключенияконденсаторных батарей или шунтовыхреакторов 2 1,Недостатками такого устройства 1 вявляются сложность и ненадежностьустройства, обусловленные содержанием в нем нескольких периферийныхустройств, размещенных на различныхэнергообъектах требующих для функционирования данной системы рядаканалов передачи информации междуЦУ и ПУ, использование в качествепараметра управления только сигналареактивной мощности и отсутствиеконтроля уровня напряжения в нагрузочных узлах. Подобная функция автоматического управления КУ обеспечивая в контролируемой электросетевойзоне минимум потерь электроэнергии,не исключает реально возможного ущер-.ба потребителям электроэнергии из-заотключения и колебания напряженияот номинальных уровней,Известен регулятор реактивноймощности, который в качестве параметра управления использует реактивнуюсоставляющую полного тока узла нагрузки и содержит блок выделения сигнала реактивного тока, пороговое уст"ройство, элемент выдержки времени,выходной блок, формирующий релейныекоманды "Включить" и "Отключить"иблок питания ГЗ 3Однако при очевидной простоте4 Суказанного устройства его структура,основанная на данном параметре управления (реактивном токе), не можетобеспечивать оптимизацию режимаэлектропотребления нагрузочных узловпо минимуму потерь электроэнергии и45исключение ущерба от отключения напряжения от номинальных, уровней, Устройство, обеспечивая снижение потребляемой величины реактивной мощности5 Онагрузоцным узлом, не позволяет поддерживать экономичность режима электропотребления по оптимальному значению коэффициента реактивной мощностии номинальному уровню напряжения.Наиболее близким к изобретению55является устройство для управленияконденсаторной установкой, содержащееизмерительный блок или блок формиро 9 4вания сигнала, пропорционального, параметру управления, сумматор узлатоковой компенсации, блок заданияуставок верхней и нижней границзоны нечувствительности и форсировки,одновибратор, преобразующий импульсный сигнал в сигнал большой длительности, элемент ЗАПРЕТ, интеграторы,преобразующие импульсные сигналы впотенциальные, логический элементНЕ, логический элемент ИЛИ, элементВРЕМЯ, элемент И, блок реализацииуправляющих сигналов в релейнЫе команды "Включить", "Отключить", элемент задержки и блок питания.Известно, что значительная частьпотерь электроэнергии в электрических системах обуславливается потокамиреактивной мощности, а отклонениенапряжений в их нагрузочных узлах отноминально допустимых уровней вызывает экономический ущерб из-за несоблюдения оптимальных технологических процессов промышленных потребителей, В связи с этим для оптимизации процессов генерации, передачи ипотребления электроэнергии по минимуму ее потерь и уменьшения экономического ущерба для промышленных нагрузок.оптимальные значения напряжения Ун и реактивной мощности Я(иликоэффициента реактивной мощностийр Ч) регламентируются соответствующими директивами 43,Однако принцип действия (и построения структуры) известного устройства основан на использовании вкачестве параметра управления комбинированного сигнала, в состав которого входят сигналы напряжения и реактивной составляющей тока, т,е,л= (р+ и), (1) где 1 Р - реактивная составляющаятока;0 - напряжение в контролируемомузле.При подобной структуре известного устройства, основанной на.функции (1), может быть обеспечено в лучшем случае поддержание номинальных уровней напряжений в узлах нагрузок электрических систем. Однако это не позволяет оптимизировать режимы электропотребления по реактивной мощности, так как функциональная связь между реактивным током и реактивной мощностью или напряжением и реактивной мощностью не однозначна. Такимобъекта, а также исключения ложнойработы устройства в нестационарныхрежимах, в канал формирования управляющих импульсов по реактивной мощности введены блок уставок, состоящий из двух задающих элементов, пороговый блок, состоящий из двух импульсных элементов сравнения, и управляемый генератор импульсов, причемодин из входов элементов сравнениячерез общую точку соединен с выходомизмерительного блока по реактивноймощности, к входам опорных напряжений элементов сравнения подключенызадающие элементы, а к выходам кажпараллельно подключены соответственно один вход элемента И в выходных цепях "Включить" и "Отключить" и один из двух входов управляемого ге" нератора импульсов, выход которого через общую точку подключен ко вторым входам элементов И.Кроме того, с целью повышения надежности работы устройства в режимах внезапных изменений реактивной мощности, управляемый генератор импульсов УГИ) содержит два элемента НЕ, три элемента ВРЕМЯ, два элемента ЗАПРЕТ, два элемента И и элемент ИЛИ, на выходе, причем входы одного элемента НЕ и одного элемента ВРЕМЯ через общую точку связаны с выходом одного из элементов сравнения порогового блока, а входы второго элемента НЕ и второго элемента ВРЕМЯ через общую точку связаны с выходом второго элемента сравнения порогового блока, выходы элементов НЕ соединены с одним из входов .каждого элементаИ, а выходы двух элементов ВРЕМЯ че"рез элементы ЗАПРЕТ подключены к элементу ИЛИ, к выходу которого подключен третий элемент ВРЕМЯ, выход этого элемента параллельно соединен со вторыми входами элементов И, выходы которых заведены на управляющие входы элементов ЗАПРЕТ,Причем с целью исключения возможного ущерба, обуславливаемого отклонением напряжения от номинально до-.пустимых уровней, в канал формирования управляоцих импульсов по напря"жению введены блок уставок, состоящий из двух задающих элементов(верхнего и нижнего допустимых уровней напряжения соответственно), пороговое устройство, состоящее из двух импульсных элементов сравнения,5 9 Ц 19696образом, известное устройство не позволяет автоматически поддерживатьв узлах электрических систем оптимальные значения перетоков реактивной моЩности ЯЗ пРи номинальных УРовнях напряжения он.Цель изобретения - поддержаниеоптимального баланса реактивных мощностей в узлах энергосистемы приноминально допустимых уровнях на Опряжения.Поставленная. цель достигаетсятем, что устройство для автоматического управления компенсирующей установкой, например конденсаторной 15установкой, содержащее измерительный дого из двух элементов сравненияблок напряжения, логические элементы И в выходных цепях "Включить" и"Отключить", выходы которых подключены к исполнительному блоку, снабже-рвно измерительным блоком средней реактивной мощности и каналами формирования управляющих импульсов поуровню напряжения и средней реактивной мощности, причем выходы измерительных блоков напряжения и среднейреактивной мощности через соответствующие каналы формирования управляющих импульсов связаны с входами элементов И в выходных цепях "Включить" зои "Отключить",Кроме того, с целью упрощения вкачестве измерительного блока напряжения и измерительного блока среднейреактивной мощности использованизмерительный преобразователь, состоящий из согласующего трансформаторанапряжения, фазосдвигающей схемы,блока умножения на базе мультивибратора Роера, активного полосовогофильтра, активного выпрямителя, схемы запоминания экстремумов и их сло.-жения и вычитания, выходного сглаживающего Фильтра, причем выход согласующего трансформатора напряжениячерез Фазосдвигающую схему связанс амплитудным модулятором блокаумножения, к выходу которого параллельно подключены активный полосовойфильтр и активный выпрямитель, выходактивного полосового фильтра параллельно соединен со схемами запоминания экстремумов и их сложения и вычитания, а к выходу активного выпрямителя подключен сглаживающий Фильтр.55При этом с целью повышения точности автоматического управления компенсирующими установками при измененияхреактивной мощности в узле энерго 941969при этом один из входов элементовсравнения через общую точку соединенс выходом измерительного блока понапряжению, к входам опорных напряжений элементов сравнения подключены задающие элементы, а выходы каждого элемента сравнения пороговогоблока соединены с отчим из элементов И,На фиг. 1 представлена блок-схема 10предлагаемого устройства; на фиг.2блок-схема измерительного преобразователя, на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройст"ва, 15Устройство (фиг,1) состоит изизмерительного преобразователя 1,входы которого подключены на напряжение и ток, к выходу по реактивноймощности которого подключен канал 20формирования управляющих импульсовпо средней реактивной мощности,состоящий из блока 2 уставок, порогового блока 3 и управляемого генератора 4 импульсов. Блок уставок состоит из двух задающих элементов 5и б. Пороговый блок состоит из двухимпульсных элементов 7 и 8 сравнения.Один из входов элементов сравнениячерез общую точку соединен с выходом зоизмерительного преобразователя 1по реактивной мощности. Ко входамопорных напряжений элементов сравнения подключены выходы задающихэлементов 5 и б. Выходы каждого издвух элементов 7 и 8 сравнения подключены на входы элементов И 9 и 10соответственно в цепях "Включить" и"Отключить" и на входы управляемогогенератора 4 импульсов, выход которого подключен ко вторым входам элементов И 9 и 10,К выходу по напряжению измерительного преобразователя 1 подключенвход канала формирования управляющихимпульсов по напряжению, состоящийиз блока 11 уставок порогового блока.12 . Блок уставок состоит из задающих элементов 13 и 14. Пороговый блоксостоит из двух импульсных элементов 15 и 16 сравнения. Один из входов элементов сравнения через общуюточку соединен с выходом измерительного преобразователя 1 по напряжению,ко входам опорных напряжений элемен 55тов 15 и 16 сравнения подключенызадающие элементы 13 и 14, а выходыкаждого элемента сравнения подключены к третьим входам элементов И 9 и 10. Выходы элементов И подключеныко входам исполнительного блока 17.Генератор 4 импульсов содержитдва элемента НЕ 18 и 19, три элемента 20-22 времени, два элемента ЗАПРЕТ 23 и 24, два элемента И 25 и 26и элемент ИЛИ 27 на выходе,Измерительный преобразователь(фиг.2) состоит из согласующего трансформатора 28 напряжения, к выходукоторого подключена фазосдвигающаясхема 29, блок 30 умножения на баземультивибратора Роера, состоящегоиз широтно-импульсного модулятора31 и амплитудно-импульсного модулятора 32, .Выход мультивибратора подключенко входам активного полосового фильтра 33 и активного выпрямителяВыход Фильтра 33 подключен ко входу схемы 35 запоминания экстремумов,их сложения и вычитания, С выходаэтой схемы снимается сигнал, пропорциональный среднему значению реактивной мощности Щ. Выход активноговыпрямителя включен на вход сглаживающего фильтра 36, с выхода которого снимается сигнал, пропорциональный напряжению Ю.На Фиг.3 приведены временные диаграммы выходных напряжений структурных блоков устройства (фиг,2) . Приэтом Я- оптимальное (расчетное)значенйе средней реактивной мощностив узле энергообъекта, используемогодля определения уставки элемента 5,0,001 Я З - значение этой же мощностидля определения уставки 1,нижней границы зоны нечувствительности) элемента 6; 11 и- номинальный уровеньнапряжения; 1,1 ЬН - верхний допустимый предел номинального напряжения,используемого для определения уставки элемента 13, а 0,95 ЦН - нижнийдопустимый предел номинального напряжения, используемого для определения уставки элемента 14; МЯ и Ювыходные измерительные сигналы блока 1, пропорциональные фактическимзначениям средней реактивной мощности и напряжения нагрузочного узлаэнергосистемы. Ь ЦЬ Уу БЮ 7Ц 8 6 ь Ц 8 Ъ 111 ЦВ ЦЬ 14ц ., 1 у, ц ., Ц ; Ц - выходныесигналы элементов устройства.Устройство работает следующим образом,Подаваемые на вход блока 1 устройства сигналы фазных тока и напря(4)дцВ силу этого в момент С 9 на выходах элементов 8 и 15 Формируются сиг. щ налы, равные единице, а На выходеэлемента 18 - равный нулю. Элементы7 и 16 Формируют выходные сигналы,равные нулю, и поэтому сигнал на вы"ходе элемента 19 равен единице. Одно 2 з временно начинается выдержка времени на срабатывание элемента 21. Вмомент С 1 на выходе элемента 21 генерируется сигнал, равный единице, аблагодаря тому, что в этот момент зв на выходах элементов 22 и 26 сигналыравны нулю, .элементом 24 также формируется сигнал, равный единице. Навыходах элементов 20 и 23 сигналыравны нулю, а на выходе элемента27 появляется сигнал, равный единице.С этого момента вновь начинаетсявыдержка времени на срабатываниеэлемента 22. В момент й на выходеэлемента 10 одновременно все трисигнала равные единице, и поэтомуон передает на блок 17 сигнал, равныйединице, для Формирования команды: В момент 1 элемент 22 формирует вы:1ходной сигнал, равный единице, навыходах элементов также появляетсясигнал, равный единице. Ввиду этогона выходах элементов 24 и 27 сигналы становятся равными нулю и начинается выдержка времени на возвратэлемента 22, которая заканчиваетсяв момент ,. В этот момент на выходах элементов 26 и 22 сигналы равнынулю, Элементы 24 и 27 вновь формируют выходные сигналы, равные единице. Поэтому элемент 10 снова генерирует сигнал, равный единице, и ЩЦ 514В момент йна выходах элементов 7 и 16 появляются сигналы, равные единице. При этом элементы 8, 15 и 19 Формируют выходные сигналы, равные нулю, а элемент 18 - равный единице. Одновременно начинается выдержка времени на срабатывание элемента 20. На выходе элемента 20 появляется сигнал, равный единице. В этот момент, благодаря тому, что на выходе элемента 25 сигнал равен нулю, элемент 23 формирует на выходе сигнал, равный единице, На выходах элементов 21 и 24 сигналы равны нулю. На выходе элемента 27 появляется сигнал, равный единице, и начинается выдержка времени на срабатывание элемента 9. Таким образом, в момент 1 на входе элемента 9 одновременно все три входных сигнала равны единице и поэтому он формирует на выходе сигнал, равный единице, передаваемый в блок 17 и преобразуемый в сигнал "Включить", В этот момент на выходах элементов 22 и 25 сигналы равны нулю. Элементы 23 и 27 вновь формируют сигналы, равные единице. Элемент 9 снова выдает сигнал, равный единице,9 9 жения преобразуются в измерительные сигналы, пропорциональные Фактическим значениям средней реактивной мощности М, напряжения Щ. Сигнал Ю поступает на вход блока 3, а сигнал Ы 3 - на вход блока 12. Ввиду того, что в период 0-й между входными сигналами элементов сравнения блоков 3 и 12 измеют место следующие соотношения Ко 6.ЦО) 1 ЛЦ 4: (2) на входах элементов 7, 8 и 15; 16 сигналы отсутствуют (равны нулю). Это Формирует соответствующие .сигналы на выходах элементов 18 и 19.В этот же период сигналы, равные нулю, формируются на выходах элементов 20, 21 23 24, 25, 27, 26, 22. Поэтому значения сигналов на входах элементов 9 и 10 равны нулю и в силу этого устройство команды автоматического управления не вырабатывает В период, когда й ) й, имеют место следующие соотношения между контролируемыми режимными параметрами и их установками на блок 17 для формирования сигнала "Включить". Процесс повторяется.В момент й ) С 6 значения сигналов М и И 1 соответствуют выражению (2 ) и устройство не вырабатывает выходные управляющие импульсы. Переход устройства в новое состояние осуществля" ется за время 16-СВ, которое обусловлено инерционностью элементов 20-22.В момент времени й1 имеют место следующие соотношения между конт: ролируемыми параметрами и их уста- новками передает сигнал на блок 17 для Фор133. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности автоматического управления компенсирующими установками при изменениях реактивной мощности в узле энергообъекта, а также . исключения ложной работы устройства в нестационарных режимах, канал формирования управляющих импульсов по реактивной мощности содержит блок уставок, состоящий из двух задающих элементов, пороговый блок, состоящий из двух импульсных элементов сравнения, и управляемый генератор импульсов, причем один из входов элементов сравнения через общую точку соединен с выходом измерительного блока по реактивной мощности, к, входам опорных напряжений элементов сравнения подключены задающие элементы, а к выходам каждого из двух элементов сравнения подключены соответственно один вход элемента И в выходных цепях "Включить" и "Отключить" и один из двух входов управляемого генератора импульсов, выход которого через общую точку подключен ко вторым входам элементов И,4. Устройство по пп. 1 и 3, о т " . л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности его работы в режимах внезапных изменений реактивной мощности, управляемый генератор импульсов содержит два элемента НЕ, три элемента ВРЕМЯ, два элемента ЗАПРЕТ, два элемента И и элемент ИЛИ на выходе, причем входы одного элемента НЕ и одного элемен" та ВРЕМЯ через общую точку связаны с выходом одного из элементов сравнения порогового блока, а входы ;второго элемента НЕ и второго эле" мента ВРЕМЯ через общую точку связаны с выходом второго элемента 41969 14сравнения порогового блока, выходыэлементов НЕ соединены с одним иэвходов каждого элемента И, а выходыдвух элементов ВРЕМЯ через элементыЗАПРЕТ подключены к элементу ИЛИ,к выходу которого через третий элемент ВРЕМЯ подключены вторые входыдвух элементов И, выходы которыхзаведены на уравняющие входы элемен 1 о тов ЗАПРЕТ.5. Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюисключения экономического ущерба,обусловливаемого отклонением напря".1 з .жения от номинально допустимых уровней, канал формирования управляющих,.импульсов по напряжению содержитблок уставок, состоящий из двухзадающих элементов, пороговый блок,состоящий из двух импульсных элемен"тов сравнения, причем один иэ входовэлементов сравнения через общую точку соединен с выходом измерительногоблока по напряжению, к входам опор" у ных напряжений элементов сравненияподключены задающие элементы, а выходы каждого элемента сравненияпорогового блока соединены с однимиз элементов И.3 Источники информации упринятые во .внимание при. экспертизе1. Авторское свидетельство СССР,М 237254, кл. Н 02 Х 3/18, 1964.2, Акцептованная заявка Японии зз 1114331, кл. 58 А 3 1975.3. Техническое описание полуэлектронного регулятора, реактивной мощности типа ЯИ фирмы "7 НИ, Берлин,1977, с. 4.4. Техническое описание и инструк"ция по эксплуатации автоматическогоустройства типа АРКОН, Рижскийопытный завод "Латвэнерго", 1977,с. 15.