Устройство регулирования компенсатора реактивной мощности

9) ( ) 1)5 6 05 Е 1/7 ЕНИ дени ВАМ ОСТИство ретивной ИСКЛЮ- овые премирующие ирователи устройстк для вы; четыре ми форми- ерсивный им обращую форГОСУДАРСТВЕН.ОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Высшее техническое учебное за(56) 1. Авторское свидетельство ССМ 1151938, кл. 6 05 Е 1/70, 1983,2. Авторское свидетельство ССМ 1397896, кл, 6 05 Е 1/70, 1986,(54) УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИПЕНСАТОРА РЕАКТИВНОЙ МОЩН(57) Сущность изобретения: в устройгулирования компенсатором реа Настоящее изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в устройствах регулирования компенсаторов реактивной мощности в электроэнергетических системах с искажающими нагрузками.Цель изобретения - увеличение точности регулирования компенсатора реактивной мощности,На фиг, 1 приведена блок-схема устройства регулирования компенсатора реактивной мощности; на фиг. 2 и фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства,Устройство содержит трансформатор тока 1; трансформатор напряжения 2; аналоговый перемножитель 3: компараторы 4, 6, 19, одновибратор 5; интеграторы 7, 8; логические элементы 2 И 9, 10; генератор 11; одержащее трансформатор форматор напряжения, три а, аналоговый перемножитор импульсов и суммирую- дополнительно введены два оящих из аналого-цифровых ателей с шинными формироммирующих счетчиков с выегистрами, которые через х подключены к арифметитройству, Арифметическое реализует алгоритм вычистивной мощности. который овысить точность регулировамощности. с тока. транс компаратор тель, генера щий счетчик канала, сост преобразов вателями, су ходными р шины данны ческому ус устройства ления реак позволяет и ния. 3 ил. О-триггер 21; логический элеменЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18; аналого-цифробразователи (АЦП)14, 15; сумсчетчики 12, 13, 20; шинные форм22; 24; постоянно-запоминающеево (ПЗУ) 23; арифметический блочисления реактивной мощностирегистра со встроенными шиннырователями 16, 17, 26, 27 и ревсчетчик 28,Устройство работает следуюзом, Устройство реализует следуюмулу:О (Р ).ТН РН.Р)Т Сигналы с трансформатора тока 1 и трансформатора напряжения 2 пропорциональные току нагрузки ф) и напряжению(+)Т 35 40 45 сети 0(т) поступают на перемножитель 3 на выходе которого формируются сигнал пропорциональный мгновенной мощности нагрузки Р(1) (фиг. 2), Сигнал с трансформатора 2 поступает на вход компаратора 4, который формирует импульс Оз (фиг, 2) длительностью 180 электрических градусов, передний фронт которого совпадает с началом положительной полуволны напряжения питающей электрической сети. Импульс Оз поступает на вход одновибратора 5, который вырабатывает короткий по длительности импульс 04, формируемый по переднему фронту Оз, Короткий импульс 04 определяет цикл измерения реактивной мощности. Согнал Р(т) с выхода перемножителя 3 поступает на вход компаратора 6 и на информационные Е-входы интеграторов 7 и 8. На инверсном выходе компаратора 6 формируется сигнал 01, длительность которого равна длительности отрицательного участка мгновенной мощности Р(т) (фиг. 2), Этот сигнал поступает на Н-вход хранения интегратора 8 и на второй вход логического элемента 2 И 10. На прямом выходе компаратора 6 формируется сигнал 02, длительность которого равна длительности положительного участка мгновенной мощности Р(т), Сигнал 02 поступает на Н-вход хранения интегратора 7 и на второй вход логического элемента 2 И 9, При наличии на Н-входах интеграторов 7 и 8 логической единицы, интеграторы фиксируют напряжение на выходе (режим хранения). а при наличии логического нуля интегрируют сигнал на Е- входах (режим интегрирования). В-входы интеграторов предназначены для сброса.В течении интервала времени (О-т 1) (фиг. 2). соответствующего участку отрицательной мгновенной мощности Р(1), разрешающий сигнал 01 обеспечивает прохождение импульсов с выхода генератора 11 на счетный вход счетчика 12 через логических элемент 2 И 10. В момент времени 11 в счетчик 12 запишется количество импульсов й 1 = т 1 о, где 1 о - частота генератора 11, В течении этого интервала времени происходит интегрирование сигнала мгновенной мощности в интеграторе 7, поскольку на его Н-входе хранения присутствует низкий потенциал сигнала 02 в интеграторе 8 интегрирования не происходит, т.к, на его Н-входе хранения присутствует высокий потенциал 01, запрещающий интегрирование.В момент времени 11 происходит изменение знака мгновенной мощности Р(1) и соответственно изменение значения импульсов 01 и 02, значению 01 соответствует низкий уровень, а значению 02 высокий уровень сигналов. В течении интервала времени, соответствующему положительному значению участка кривой мгновенной мощности Р(1) разрешающий сигнал 02 обеспечивает прохождение импульсов с выхода генератора 11 на счетчик 13 через логический элемент 2 И 9. Кроме того. начинается интегрирование сигнала мгновенной мощности нагрузки в интеграторе 8 и хранение результата интегрирования за время (О - 11) в интеграторе 7. В момент времени 12 в счетчике 13 запишется количество импульсов равное М 2 = тО (т 2 - 11),В течении интервала времени (12-1 з) процесс интегрирования и хранения значения мгновенной мощности нагрузки происходит аналогично интервалу 0 - 11), при этом в момент времени тз в счетчик 12 запишется, количество импульсов равное Мз = о(11 + +тз 12)За интервал времени (тз-Т) соответствующий положительному участку мгновенной мощности работа интегратора 7 происходит аналогично интервалу т 1 - тД и в момент времени Т в счетчике 13 запишется количество импульсов равное й 4 = Хо(12 - 11+ Т - тз),Таким образом, в момент времени т = Т на выходе интегратора 7 установится напряжение равное:М0 -- 3 Р (1)а,Т . т.е. среднее за период значение отрицательной мгновенной мощности, а на выходеинтегратора 8 напряжение: т,е, среднее за период значение положительной мгновенной мощности,где 1(+) и 1(-) интервалы времени, на которых мгновенная мощность нагрузки Р(1) соответственно положительна Р(+) и отрицательна Р(-). В счетчиках 12 и 13 в момент времени т =Т будут записаны коды, соответствующие времени существования отрицательной и положительной мгновенной мощности нагрузки за период питаюаего напряжения, В момент времени 1 = Т сигнал 04 с выхода одновибратора 5 поступает на входы записи регистров со встроенными формирователями 16 и 17, которые производят запись цифровых кодов с выходов счетчиков 13 и 12 соответственно. Сигналы с выхода одновибратора 5 (момент времени 1 = Т) поступают на входы запуска аналого-цифровых преоб 18305245 10 15 20 25 35 40 45 разователей 14 и 15, которые преобразуют сигналы 09 и 01 о соответственно в цифровой код. По окончании преобразования аналого-цифровые преобразователи 14 и 15 выдают через элемент ИСКЛЮ 4 АЮЩЕЕ ИЛИ 18 сигнал на сброс интеграторов 7 и 8, а также счетчиков 12 и 13.Сигнал с выхода трансформатора тока 1 поступает на вход компаратора 19, выходной сигнал которого 05 соответствует положительному или отрицательному интервалам времени тока нагрузки(логическая единица - положительная, а логический ноль - отрицательная полуволна).Сигнал О 4 с выхода одновибратора 5 (момент времени 1 = Т) поступает на вход сброса счетчика 20 и устанавливает его в нулевое состояние(фиг. 2, фиг. 3), а также на вход О-триггера 21, при этом. если ток нагрузки опережает напряжение питаЮщей сети (т,е, характер нагрузки емкостной), то на прямом выходе О-триггера 21 будет присутствовать логическая единица. а на инверсном логический ноль. Если ток нагрузки отстает от напряжения сети (т.е, характер нагрузки индуктивный), то на прямом выходе О-триггера 21 будет присутствовать логический ноль, а на инверсном логическая единица,Выходное состояние счетчика 20 определяет шаги преобразования (умножение и вычитание) в арифметическом блоке для вычисления реактивной мощности 25 и осуществляет управление работой элементов 16, 17, 22, 24, 25, 26, 27 (фиг, 3) через шины управления и данных устройства регулирования.Описание сигналов на шинах управления или данных зависит от конкретной элементной базы на которой выполнено устройство.Шина управления представляет собой девять линий, каждая из которых имеет свое назначение и подключена к своему конкретному устройству, Активный уровень на ней обозначается словами "подключить" и в зависимости от элементной базы обозначает либо низкий либо высокий логический уровень.Шина данных представляет собой три идентичных четырех проводных линии связи предназначенные для передачи данных в зависимости от управляющих сигналов на шине управления.Осуществляется 8 шагов преобразования в соответствии с формулой:Изменение выходного состояния счетчика 20 определяется количеством импульсов с генератора 11,Шаги преобразования:Шаг 1; Происходит поступление одного импульса(фиг, 3, Ов шаг 1) на С-входсчетчика 20, при этом он переходит из состояния 0000 в состояние 0001 (двоичный код, сигналы 011. 012, 01 з, Ои). Этот код поступает на входы ПЗУ 23, выходные сигналы которого 015 через шину управления производят выборку цифрового значения Р(-) из элемента 14 через элемент 24 и цифрового значения 1(+) иэ регистра 17 через шины данных ШД 2 и ШД 1 (фиг. 1) на входы ДВ и ДА арифметического блока 25 соответственно. Выходные сигналы ПЗУ 23 также дают команду арифметический блок 25 на перемножение этих значений (Р(-)т(+ и результат перемножения через выходную шину данных ШДЗ записывают в регистр 26 (фиг. 3, 07).Шаг 2: Выходные состояния счетчика 20 (фиг. 3 Шаг 2) 0010. При этом состоянии выходные сигналы 016 с выхода ПЗУ 23 через шину управления производят выборку цифрового значения Р(+) через элемент 22 с аналого-цифрового преобразователя 15 и цифрового значения т(-) из регистра 16. В арифметическом блоке 25 происходит перемножение этих значений (Р(+)с(- и результат записывается через выходную шину данных ШДЗ в регистр 27 (фиг. 3 018).Шаг 3: Выходное состояние счетчика 20(фиг. 3 Шаг 3) 0011. В этом состоянии выходные сигналы 019 и 02 о ПЗУ 23 через шину управления подключают регистры 26 и 27 наП(Р(+Э.,(1 РЦ.,(+Т 1 Р+ тН - Р(3 (+ТЭто значение записывается в регистр 26 (фиг. 3 017).Шаг 4: Выходное состояние счетчика 20 (фиг, 3 Шаг 4) 0100. При этом состоянии выходной сигнал Ов с выхода ПЗУ 23 через шину управления подключает регистр 26 на ШД 2 и в арифметическом блоке 25 происходит перемножение входного сигнала с регистра на цифровое значение постоянной П (значение Пзаписано в наборе постоянных арифметического блока) т.е, реализуется формула: Это значение записывается в регистр 26(фиг. 3 01;),шины данных ШД 2 и ШД 1 при этом выходные сигналы с этих регистров через арифме 18305245 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Шаг Б; Выходное состояние счетчика 20 (фиг, 3 Шаг 5) 0101. При этом состоянии выходные сигнал й 01 о с выхода ПЗУ 23 подключают регистр 26 на ШД 2 и в арифметическом блоке 25 происходит сравнение цифрового значения сигналов с выхода регистра 26 с цифровым значением напряжения, определяющего зону нечувствительности (величина зоны нечувствительности пропорциональна минимальному значению реактивной мощности компенсатора и записана в наборе постоянных арифметического блока). Предположим значение сигнала с выхода регистра 26 больше, чем зона нечувствительности, то на старшем разряде арифметического блока 25.появится сигнал 021 логической единицы, который поступает с С-выходэ реверсивного счетчика 28, Тогда в зависимости от состояния О-триггера 21 изменится выходной код реверсивного счетчика 28, который определяет состояние компенсатора реактивной мощности,Шаг 6 и 7: Выходное состояние счетчика 20 изменяется до значения 0111.Шаг 8: Выходное состояние счетчика 20 1000, Старшим разрядом происходит запирание счетчика.Таким образом, работа устройства состоит из двух частей: первая - измерение величин электрической сети за период(фиг.2) питающего напряжения сети ивторая - преобразование измеряемых величин за следующий период напряжения, равное восьми периодам напряжения с генератора 11 (фиг, 3),При изменении реактивной мощности в питающей сети работа устройства повторится и на выходах реверсивного счетчика 28 произойдет изменение кодовой комбинации, которая определит новое состояние компенсатора реактивной мощности.Использование предлагаемого устройства позволяет увеличить точность регулирования компенсатором реактивной мощности за счет цифрового способа измерения мощности и преобразования ее в цифровом виде,Формула изобретения Устройство регулирования компенсатора реактивной мощности, содержащее трансформатор тока и трансформатор напряжения,. подключенные к выводам для подключения к питающей сети, аналоговый перемножитель. первый вход которого подключен к выходу трансформатора тока, а второй вход - к выходу трансформатора напряжения, три компаратора, генератор импульсов, первый суммирующий счетчик, о т л ич а ю щ е е с я тем. что, с целью увеличения точности регулирования, в него дополнительно введены О-триггер, одновибратор, два интегратора напряжения, два логических элемента 2 И, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй и третий суммирующие счетчики, два шинных формирователя, два аналого-цифровых преобразователя, четыре регистра со встроенными шинными формирователями, постоянное запоминающее устройство, реверсивный счетчик, арифметический блок для вычисления реактивной мощности, при этом выход трансформатора тока соединен с входом первого компаратора, а выход трансформатора напряжения - с входом второго компарэтора, выход первого компаратора соединен с О-входом О-триггера, прямой выход которого соединен с входом "+1", э, инверсный выход - с входом "-1" реверсивного счетчика, С-вход О-триггера соединен с выходом одновибратора, вход которого соединен с выходом второго компаратора, вцход одновибратора соединен с В-входом первого суммирующего счетчика, а также с входами запуска первого и второго аналого-цифровых преобразователей и входами записи первого и второго регистров со встроенными шинными формирователями, счетный вход первого суммирующего счетчика соединен с выходом генератора импульсов и первыми входами первого и второго логических элементов 2 И, при этом выход первого элемента 2 И соединен со счетным входом второго суммирующего счетчика, а второй вход первого элемента 2 И соединен с входом хранения первого интегратора и инверсным выходом третьего компаратора, вход которого соединен с выходом перемножителя и входами интегрирования первого и второго интеграторов напряжению, прямой выход третьего компаратора соединен с входом хранения второго интегратора напряжения и вторым входом второго логического элемента 2 И, выход которого соединен со счетным входом третьего суммирующего счетчика, вход сброса второго интегратора соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с входами сброса второго и третьего суммирующих счетчиков, а также с входом сброса первого интегратора, выход которогосоединен с входом аналогового сигнала первого аналого-цифрового преобразователя, выход сигнала готовности которого соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом сигнала готовности второго аналого-цифрового преобразователя, вход аналогового сигнала которого соединен с выходом второго интегратора, выходы второго аналого-цифровогопреобразователя соединены с входами второго шинного формирователя, а вход включения этого шинного формирователя соединен с шиной управления, шина управления соединена с выходами постоянного запоминающего устройства, входы которого соединены с выходами первого суммирующего счетчика, с входами разрешения включения первого шинного формирователя и первого, второго, третьего и четвертого регистров со встроенными формирователями, с входами записи третьего и четвертого регистров и тремя входами управления работой арифметического блока для вычисления реактивной мощности, выходы третьего суммирующего счетчика соединены с входами второго регистра со встроенными формирователями, выходы которого соединены с второй шиной данных, вторая шина данных соединена с выходами четвертого регистра со встроенными формирователями. с выходами второго шинного формирователя, а также с информационными В-входами указанного арифметического блока, выходы первого аналого-цифрового 5 преобразователя соединены с входами первого шинного формирователя, выходы которого соединены с первой шиной данных, первая шина данных соединена с выходами третьего регистра со встроенными фор мирователями, с выходами первогорегистра, входы которого соединены с выходами второго суммирующего счетчика, и с информационными А-входами указанного арифметического блока, выход которого 15 соединен через выходную шину данных свходами третьего и четвертого регистров, выход старшего разряда указанного арифметического блока соединен со счетным входом реверсивного счетчика, вы ходы которого являются выходамиустройства,1 В 30524 р С. Пекарь Редактор С. Кол жгород, ул,Гагарина, 101 роизводственно-издательский комбинат "Па акаэ 2522 ВНИИПИ Госуд оставитель В. Матигоровехред М. Моргентал Корр Тираж Подписноеенкого комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 13035, Москва, Ж, Раушскэя наб., 4 г 5