Устройство для регулирования реактивной мощности

(51 нта за 23, КБв 20, 21 иГГринципна дисконденсаторгеский тник,ов нои батар и импульс тильно-ре кто ствойствВеличиньисточника гла ССС 19тво /18 пит нагрузройстввень ршемся о позвол ктивно АКТ7) ежиь Ить ложное с эн подключение ил конденсаторных вано снаб обеспечить выс обеспечения ко б,алаизобЭтологи и автоног в ли он примен ника электро 1 СОЮЗ СОНЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГННТ СССР ОЛИСАНЙЕ ИЗ(56) Патент С 1 ГА 11) 4028614кл. Н 02 Л 3/18, 1)977.Авторское свидетельсВ 1272400, кл, Н 02 Г 3 УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ИВНОЙ МОЩНОСТИИзобретение относится к электергетике и может быть использопри построении систем электрожения для поддержания заданного нса реактивной мощности. Цель етения - повышение надежности. достигается введением четырех ческих элементов 2 И 13-16, двух ф ) ФпУ 1 ф Я 1 Фв011 Й, 1 .йфЪ: у элементов НЕ7, 18, элемедержки 24, синхронизаторатриггера 22, двух счетчикодатчика тока нагрузки 29.раооты устройства основанретном изменении емкости к и 1 блоками коммутации 2 о-фазовом управлении вен ным компенсируюшим в Функции отк;гонения сдвига Фаз между током ния и наг)ряженггем на данного значения . Уст яет контролировать урой мощности в ус. а новиваботы системы и исклюабатьгвание канала на и отключение секций батарей. Это позволяет окую надежность за счет ммутационной устойчиого инвертора тока, естся в качестве источтания. 3 ил.Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использованопри построении систем электроснабжения для поддержания заданного ба 5лацса реактивной мощности.Цель изобретения - повышение надежности,На Фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства, на Фиг. 2 и 3 - , 1 рвременные диаграммы, посцяющие егоработу.Устройство для регулирования реактивной мощности в системе электроснабжения содержит и секций 1 конденсаторной батареи, подключаемых кшинам посредством блоков 2 коммутации, и вецтильно-реакторное компенсирующее устройство 3, 11 состав устройства входит также включенный в 20цепь вентильцо-реакторцого компенсирующего устройства датчик 4 тока,состоящий из трехФазной группы трансФорматоров 5 тока и выпрямителя 6,выход которого подключен к ицвертирующему входу первого компаратора 7и инвертирующему входу второго компаратора 8 другие входы которыхподключены соответственно к первому9 и второму 10 источникам опорного 30напряжения, Устройство содержит также циФровую пересчетцую схему, всостав которой входят шесть логических элементов 2 И 11-16 два логических элемента НЕ 17 и 18, логическийэлемент 1 ШИ 19, два счетчика на 1(20 и 21 (где К - число коммутацийвентилей вентипьно-реакторного компецсирующего устройства за периоднапряжения системы электропитания)эКЯ-триггер 22, синхронизатор 23,элемент 24 задержки и и-разрядный регерсивцый регистр 25 сдвига.При этом вход синхронизатора 23подкхпочец к шинам системы электроснабжения, а выход соединен с входомС 1 первого счетчика 20, с одним извходов первого 11, второго 12, третьего 13 элементов 2 И и через элемент24 задержки с входом синхронизацииС регистра 25 сдвига, а также с одним из входов четвертого 14 и пятого15 элементов 2 И, выход первого компаратора 7 подключен к второму входупергого элемента 2 И 11, выход последнего соединен с одним из вхоцов шестого элемента 2 И 16, другой вход которого подключен к выходу 1 первого счетчика 20, а выход соединен с Б-входом триггера 22, выход ( которого соединен с записывающим 0 я и управляющим Б входами регистра 25 сдвига, а также с вторым входом четвертого элемента 2 И 14, выход которого образует входы сброса Ко первого счетчика 20 и К-триггера 22, выход второго компаратора 8 соединен с вторым входом второго элемента 2 И 12, выход которого подключен к входу .С 1 второго счетчика 21, выход второго компаратора 8 соединен также через первый элемент НЕ 17 с вторым входом третьего элемента 2 И 13, а выход последнего подключен к одному из входов логического элемента 2 ИЛИ 19, другой вход которого соединен с выходом пятого элемента 2 И 15, а выход его образует вход сброса К о второго счетчика 21,выход которого соединен с управляющим Б, и через второй элемент НЕ 18 с записывающим Бь входами регистра 25 сдвига, а также с вторым входом пятого элемента 2 И 15.Цепь управления вентильно-реакторным компенсирующим устройством 3 образует контур, содержащий датчик 26 обратной связи, схему 27 сравнения,. блок 28 управления вентильно-реакторным компенсирующим устройством 3 и датчик 29 тока нагрузки, при этом выход последнего подключен к одному из входов датчика 26, другой вход которого подключен к шинам системы электроснабжения, а выход его соединен с одним из входов схемы 27 сравнения, ца другой вход которой пос- туцает опорный сигнал, выход схемы 27 сравнения соединен с входом блока 28 управления, выход которого об-разует управляющий вход вентильнореакторцого компенсирующего устройства.Устройство работает следующим образом.Поддержание заданного баланса реактивной мощности в системе электроснабжения осуществляется путем плавного изменеция реактивной мощности вентильно-реакторного компенсирующего устройства 3 в Функции отклонения величины стабилизируемого параметра (угла ц сдвига Фаз между напряжениями системы и током нагрузки) и ступенчатого изменения реактивной мощности за счет подключения (отключения) определенного количества сек 147147тттдтт 1, рот утттттеттого ири помотци блоков 2 коммутации батареи конденсатородт. Сигнал, пропдттлтиональный углу Ц сдвита Фаз, вырабатываетсядатчиком 26 обратной связи, этотсигнал на схеме 27 сравттения сравнивается с опорным сигналом Пе и разница подается на информационныйвход блока 28 управления вентильно 10 реакторным компенсирующим устройством. Последний осуществляет сдвиг последовательности вырабатываемых им импульсов управления вентилями компенсатора 3 на временной интервал, 15 пропорциональный величине отклонения угла дт от заданного значенття, Следствием этого является изменение "еличины потребляемого компенсатором 3 реактивного тока (и, соответствен но, величины реактивной энергии), что в конечном ито.-е приводит к компенсации возмущающего воздействия нагрузки на величину стабилизируемого параметра.При глубском изметтении нагрузки компенсация возмущающего воздействия осуществляется путем переключения секций конденсаторной батареи, Переключение секций 1 производится на 30 основании информации о величине реактивной мощности комгенсирующего устройства 3 посредством контроля за величиной гока последнего. 11 аксимальная реактивная мощность компен сирующего устройства 3 опрецеляется из условия компенсации реактивной мощности одной секции 1 конденсаторной батареи. Для некоторых систем (например, которые предполагают в 40 качестве источника питания автономный инвертор тока) компенсатор 3должен рассчитываться из условия компенсации реактивной мощности емкостного характера, имеющего место в системе и необходимого для обеспечения коммутационной устойчивости инвертора при кратковременных перегрузках, обусловленных, к примеру, пуском двигателя или подключением индукционного нагревательного поста при централизованном электроснабжении. Логика работы устройства такова, что подключение очередной секции 1 происходит сразу после того, как на одном из интервалов работы компенсатора 3 амплитуда тока последнего станет меньше наперед заданного значения, следующее подключение буттет тотсходит. тртт тех же усттовттях, но по истечении ттреттетттт, равного периоду напряжения сттстемы и необходимого для затухатнтя переходтого процесса подключения секций 1 регулируемой части .конденсаторной батареи,Отключение очере;.тнои секции 1 конденсаторной батареи будет происходить после того, как на всех шести (если схема компенсатора 3 трехфазная мостовая) интервалах работы амплитуда тока вентильно-реакторна". о компенсирующего устройства 3 превысит наперед заданное значение. В системах электропитания, построенных на базе автономного инвертора тока, это гарантирует то, чтопри несимметричном характере нагрузки отключение секций 1 не приведетк аварддйному уменьшению реактивноймощности емкостного характера в наиболее загруженной Фазе и, как следствие, к срыву инвертирования,Последовательность работы каналаФормирования сигнала на подключениеочередной секции 1 к шинам системыэлектроснабжения иллюстрируется временными диаграммами (фиг. 2 т,Выделение сигнала, гропорционального току компенсирующего устройства3, производит датчттт:,тока, содержащий трехфазную группу трансформаторов 5 тока и вьтдтр.,литель б, "ттот сигнал поступает на инвертирующий входпервого компаратора 7, на неинвертирующий вход которого поступает опорное напряжение источника 9, величинакоторого определяет минимально допустимую амплитуду тока компенсирующего устройства 3. На выходе компаратора 7 будет присутствовать сигнал, равный уровню логической единицы,ког 7 та напряжение источника 9 превышает напряжение датчика 4, и равныйуровню логического куля в обратномслучае. Этот сигнал поступает на одиниз входов первого элемента 2 И 11,на другой вход которого с выходасинхронизатора 23 поступают импульсы,сформированные в момент перехода напряжения системы через ноль. Этот момент будет совмещен с амплитудой тока вентильно-реакторного компенсирующего устройства 3.Итак, если амплитуда тока компенсирующего устройства 3 в каждый интервал времени превышает эталонныйуровень, на выходе первого элемента2 И 11 постоянно присутствует нулевойуровень. Стоит хотя бы на одном интервале току компенсатора 3 упастьниже эталонного значения, как ввидуприсутствия на выходе компаратора7 в синхронизирующий момент единичного уровня ца выходе элемента 2 И 11появится импульс, который поступает 10ца один из входов шестого элемента2 И 16. На другой вход элемента 16 свьгхода первого счетчика 20 поступаетсигнал логического нуля, если в течение предыдущего периода уже происходила процедура подключения секции 1, и сигнал логической единицы,если указаццая процедура места неимела.Слежение за числом истекших ип-. 20тервалов после подключения очереднойсекции 1 осуществляется счетчиком наК (для трехфазной мостовой схемы К =6), который после сброса в нупевоесостояние шестым по счету прошедшим 25импульсом с выхода синхронизатора навход С 1 устанавливает ца выходе О,гуровень логической единицы, Такимобразом, поступивший ца один из входов элемента 2 И 16 импульс при нали- З 0чии ца втором входе уровня логическойединицы появляется на Б-входе ЕБтриггера. На выходе последнего устанавливается уровень логической едигпцы, который подается ца первый управляющий Бо и первый записывающий Ввходы регистра 25 сдвига.После прихода задержанного на элементе 24 импульса на синхронизирующий С-вход регистра 25 реализуется,процедура записи логической едицицыв младший разряд регистра 25 и сдвигвыходцоипоследовательности влево.Элемент 24 задержки обеспечиваетсдвиг сицхроцизирующего момента за 45писи ца время, необходимое для установления требуемьгх уровней на управляющих Бо, Б, и записывающих П,0,входах регистра 25,Запись очередной единицы в регистр50приводит к срабатыванию соответствующего блока 2 коммутации и подключению очередной секции 1 к шинам системы, Появившийся на выходе О триггера уровень логической едицицьг пос 55тупает также на один из входов четвертого логического элемента 2 И 14,ца другой вход которого поступает залержанный на элементе 24 импульс синхронизации. Появившийся на элементе 14 импульс подается на входысброса Е первого счетчика 20 и триггера 22,устанавливая на выходныхвыводах последних нулевые уровни прежде,чемпоявится следующий импульс синхронизации. Тем самым исключается последовательное подключение несколькихсекций 1 конденсаторной батареи квыходным шинам системы,Канал устройства, предназначенныйдля отключения секций 1 от шин питания системы при избытке реактивноймощности емкостного характера, функционирует следующим образом, В случае, когда сигнал, пропорциональныйтоку компенсирующего устройства 3,меньше напряжения источника 10 - навыходе компаратора 8 будет присутствовать уровень логического нуля, который является запрещающим для работыкакала и отключения секций 1 от шинпитания, При превьшгении выходнымсигналом датчика 4 напряжения источника 10 на выходе компаратора 8 будетприсутствовать сигнал логической единицы, который поступает на один извходов второго элемента 2 И 12, на выходе которого по приходу импульсасинхронизации появляется импульс положительной полярности, подаваемыйна С 1-вход второго счетчика на К 21,При последовательном приходе на счетчик К импульсов на выходе последнегоустанавливается уровень логическойединицы, который поступает на второйуправляющий вход Б, а также инвертируется вторым элементом НЕ 18 ипоступает на второй записывающий входР ь регистра 25 сдвига. Происходитзапись логического нуля в старшийразряд регистра и сдвиг выходной последовательности вправо, При этомстаршая единица в выходной последовательности заменяется нулем, нулевой сигнал подается на вход соответствующего блока 2 коммутации,который отключает секцию 1 конденсаторов от шин системы,Цепь сброса счетчика 21 организована такигл образом, чтобы на его выходе устанавливался уровень логического нуля при очередной записи логического нуля в старший разряд регистра, а также на каждом интервалеработы компенсатора 3, где сигналс датчика 4 тока меньше сигнала источка 10 опорного напряжения, Выпол 14 7124715 20 30 35 40 50 нение первого условия обеспечивает цепочка из последовательно соединенных пятого элемента 2 И 15, на одинвход которого поступает выходной сигнал счетчика 21, на второй - задержанные синхроимпульсы, и элементаИЛИ 19, выход которого подключен кК-входу сброса счетчика 21, Выполнение второго условия обеспечивает цепочка из последовательно соединенных элементов НЕ 17, 2 И 13 иИЛИ 19, причем вход элемента НЕ 17подключен к выходу второго компаратора 8, а на второй вход элемента2 И 13 подаются импульсы с выходасинхронизатора 23. Таким образом, устройство для гегулирования реактивной мощности в системе электроснабжения позволяет с высоким быстродействием осуществлять дискретно-непрерывное регулирование реактивной мощности. При этом устройство позволяет обеспечить высокую устойчивость работы коммутапионной аппаратуры секций конденсаторных батарей в переходных режимах подключения-отключения последних. Это достигается исключением ложного срабатывания каналов Формирования управляющих импульсов устройствами коммутации секций конденсаторных батарей.При построении системы электроснабжения на базе автономного инвертора тока в качестве источника питания предлагаемое устройство для регулирования реактивной мощности позволяет обеспечить высокую коммутационную устойчивость работы инвертора в самых различных режимах: внезапном изменении нагрузки, перестройке системы компенсации реактивной мощности (выражающейся в подключении-отключении) секций батареи коммутирующих конденсаторов и др. Важным преимуществом устройства является обеспечение коммутационной устойчивости автономного инвертора тока при несимметричном характере нагрузки,формула изобретенияУстройство цля регулирования реактивной мощности в системе электроснабжения, сопержащее и секций конденсаторных батарей, подключенных к ,выводам для подключения к сети через 1блоки коммутации, и вентильно-реакторное компенсирующее устройство сблоком упрагления, к входу которогоподключен блок сравнения, соециненный с датчиксм обратной ся к, одиниз входов которого подключен к вывадам для подключения к сетидатчиктока, включенный в цепь вентильнореакторного компенспруюпег устройства, выход датчика тека соецинен с инвертирующим входом первого и неинвертируюим входом второго компараторов, первый и второйисточникиопорного напряжения, соединенные соответственно с неинвертирующим входом первого и инвертирующим входом второго компараторов, выходы которых поцключены к первому и второму логическим элементам 2 И соответственно, логический элемент 2 ИЛП и и-разрядный реверсивный регистр сдвига, выходы которого соединены с информационными входами соответствующих блокоммутации, о т л и ч а ю щ е с я тем что, с целью повыщения надежности, оно снабжено четырьмя логическими элементами 2 И, двумя логическими элементами НЕ, элементом задержки, двумя счетчиками на число коммутаций вентилей вентильно-реакторного компенсирующего устройства за период напряжения системы, НЯ-триг: ером, синхронизатором и датчиком тока нагрузки, соедине.нным с дат.-;иком обратной связи, при этом вход синхронизатора подключен к выводам для подключения к сети, а выход соединен сосчетным входом первого счетчика, свторыми входами первого и второго логических элементов 2 И и с первым входом третьего логического элемента2 И и через элемент задержки с входомсинхронизации регистра сдвига и спервыми входами четвертого и пятогологических элементов 2 И, выход первого элемента 2 И соединен с входом шестого логического элемента 2 И, другойвход которого подключен к выходу первого счетчика, а выход соединен сЯ-входом триггера, выход которогосоединен с записывающим и управляющимвходами регистра сдвига, а также свторым входом четвертого элемента 2 Ивыход которого подключен к сбрасывающим входам первого счетчика и К-входом триггера, выход второго логического элемента 2 И соединен со счетным входом второго счетчика, выход второго компаратора соединен через пер 1471247 1 Овый элемент НЕ с вторым входом третьего элемента 2 И, выход которогоподключен к одному из входов логического элемента 2 ИЛИ, другой вход ко,торого соединен с выходом пятогоэлемента 2 И, его выход соединен со сбрасывающим входом второго с летчика, выход которого соединен с управляющим и через второй элемент НЕс записывающим входами регистрасдвига и с вторым входом пятого элемента 2 И.1471247 2 мборская Н,Тупи орректо дак аказ 1613/53 Тираж б 05 НИИПИ Государственного комитета по изобретени 113035, Москва, Ж, Раушская