Устройство для регулирования напряжения узла нагрузки

7 ) Заявител ена Ле им.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОУЗЛА НАГРУЗКИ,НАПРЯЖЕ нагруз 4 иихрон 1 е оеди- регуля- нхроне реакивный висив узл 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 регулирования напряжения и реактивной мощности в узле нагрузки с помощью компенсирую ших установок, которые применяются с цепью повышения экономичности режима -сети 1Однако в данных устройствах при выборе 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 а политехнический вистпинского комсомоаа . трансформатор напряжения еки, трансформатор тока нагрузки сного двигатели, выходы которых сиены со входом автоматическоготора тока обмотки возбуждения синого двигателя. В этом устройствизмеряю т напряжение подстанции,тивный ток трансформатора, реактток распределительной сети и в замости от суммы полученнык сигналовпроизводится регулирование трансформа то.ра связи и источника реактивнои мощности, В таком устройстве для регулирования автоматически поддерживаетсязаданный уровень напряжения на подстанции распределительной сети 1 2 Д .Однако применительно к узлам на.грузки, питающихся от трансформаторасвязи длинными линиями электронерео дач, имеющих значительное сопротивление (например, при питании буровыхустановок), применение такого устроВства регулирования не обеспечивает необходимой точности поддержания напря 3 99157жения, так как оценка качества напряжения не производится непосредственнона зажимах узла нагрузки и не учитывает знак отклонений напряжения.Целью изобретения является повьпиение качества напряжения в узле нагрузки.Поставленная цель достигается тем,что устройство цля регулирования напряжения в узле нагрузки с синхроннымидвигателями, содержащее трансформатор 10капжжения; трансформагор тока нагрузки синхронного двигателя, выходы которыхсоеаинены с входом авгамагическогорегулятора тока обмогки возбужцениясинхронного двигателя, снабжено статистическим анализатором .качества напряжения.блоком связи и апериоцическим звеном,при этом вхоц статистического анализатора качества напряжения поаключен ктрансформатору напряжения узла нагрузки, 2а его выхоа через блок связи соециненсо вхоаом первого апериоаического звена, выхоп которого соепинен с вхоаомавтоматического регулятора тока обмогкивозбужцения. сийхронного цвигателя,При этом статистический анализатор качества напряжения выполнен в випе пороговых элементов, соециненных с релейнымиэлементами, контакты первой половинырелейных элементов подключены к источнику опорного напряжения положительнойполярности блока связи и через резисторыблока связи соединены с выхоцом апериоаического звена, а вторая половина контактов релейных элементов поаключена кисточнику опорного напряжения отрицатель3ной полярности блока связи и через резисторы блока связи соединена с указанным вхоцом,Кроме того, при наличии трансформа 4 Отора связи и регулятора напряжения трансформатора связи устройство снабженовторым апериоанческим звеном, включенным между,йхоаом регулятора напряженияи выходом блока связи,На фиг. 1 изображена блок-схема4предлагаемого устройства регулированиянапряжения в узле нагрузки с синхронными цвигателямиф на фиг. 2 - схемастатистического анализатора качестванапряжения и блока связи; на фиг. 350кривые зависимости выходного напряженияапериоцических звеньев ог величины отклонений напряжения при различных значениях стандартного отклонения (а) и магематического ожидания отклонений напря. фжения (б), полученных экспериментально.Устройство регулировании напряженияв узле нагрузки содержит синхронный 4 4авигатель 1, трансформатор 2 напряженияв узле нагрузки, трансформатор 3 токанагрузки синхронного авигателя, автоматический регулятор 4 тока обмотки возбужцения синхронного цвигателя, статистический анализатор 5 качества напряжения с пороговыми элементами 6 и релейными элементами 7, блок 8 связи,первое апериоцическое звено 9, второеапериоцическое звено 10, регулятор 11напряжения трансформатора связи, трансформатор 12 связи, линию электропередачи с активным 13 и инауктивным 14сопротивлением, Звено 5 может бытьтехнически выполнено, например, на базевыпускаемого промышленностью прибораСАКН, а звенья 9 и 10 - на базе операционных усилителей,Трансформатор 2 напряжения и звенья5 - 10 служат цля опрецелення аналоговых величин, пропорциональных составляющим ущерба ог огклонений и .колебанийпитающего напряжения. Величина ущерба( пропорциональна величине суммы квацрата срецнеквацратического отклонения6 и квапрата математического ожиаанйя,оотклонений напряжения с учетомкоэффициента К , зависящего от типаэнергоустановки, ее экономических характеристик и времени работыТ элекгрооборуцования, поцключенного в узле нагрузки при отклонениях напряжения, т.е.Ч = КТ(6 ФО ) или 1 = КТ И, Неоцина 2.ковость напряжения Й опрецеляется выра.жен немпннгцеОО,- прецельные значениясииотклонений напряжениясети ог номинальногозначения 9, которыев энергосистемах изменяются от - 0,15 О цо+ 0,15 О,- плотность распределенияотклонений напряженияЦ, которая поцчиняетсянормальному (Гауссовс-,кому) закону с параметрами 6 и,О,В соответствии с (1) опрецелениевеличины М производится в такой послеаовательности (фиг. 2). Изменяющийся вовремени сигнал отклонения напряжениясети Ц от трансформатора 2 напряженияпопается на вход статистического анализатора 5, затем на его пороговые элементы 6 с уровнями открывания О. Выход5 9915кажцого из таких элементов соединен свходом соответствующего релейного элемента 7. При этом огносительное времявключения 1 -порогового элемента даетстатистическую оценку функции М (0),при О О,; . Контакты первой и вгоройполовины релейных элементов подключенык источникам опорного напряжения положительной и огридательной полярностиблока связи, и через резисторы блока 1 рсвязи - с вхоаами апериоцических звеньев.Следовательно, при срабатывании 1 -релейного элемента на вход апериоцического звена подается сигнал, пропорциональный отклонению напряжения О с полярностью, соответствующей отклонениюнапряжения сети от номинального: +Ь 01соответствует повышению напряжения,- ЬЦ - снижению напряжения. Величинысопротивлений Р,й, выбираются изусловия получения вьмоцного напряженияапериоцических звеньев, пропорционального Д Ц. . Таким образом, на выходахобоих апериоцических звеньев 9 и 10образуются напряжения, пропорциональные Инеодинаковости напряжения К . Для вьаеления ее составляющих постоянная временизвена 9 принимается в 10-15 разменьше, чем такая же постоянная .г,2 вто.рого звена 10. Благодаря этому, сигнална выходе звена 9 представляет собойоценку 6,1, а сигнал на выходе звена210 - оценку величины,б о.На фиг. 3 (а ) приведены экспе риментально снятые кривые выходного напря 35жения первого апериоцического звена вфункции отклонений напряжения сети при,О = 0 и авух значениях станцаргногоотклонения бц = 2% и 6 = 4% при постоянной времени (; = 50 с.,На фиг. 3 (б) показаны кривые выхоцного напряжения вгорого апериоцическогозвена в функции огклонений напряжениясети при 6 = 2 Ъ и значениях математического ожидания Ц=-2,5%, =-5,0%при постоянной времени Ь= 560 СЗвенья 2,5 - 9 совместно с датчикомтока нагрузки синхронного цвигателяслужат цля управления автомагическимрегулятором 4 тока воэбужаения синхрон.ного цвигателя 1, На вхоц автоматического регулятора возбужаения подается также сигнал ограничения минимально допустимого тока возбуждения .1 р (огранячения тока возбуждения "снизу). НапряЯжение с выхода первого апериоцическогозвена, пропорциональное квадрату станцаргного отклонения 6 ц , имеет знак минуспри повышении напряжения сети от иоми 74 6нального и действует в сторону уменьшения тока возбуждения синхронного цвигателя, и знак плюс" при его снижениии направлено в сторону увеличения токавозбужцения синхронного цвигателя,Звенья 2,5 - 8, 10 совместно с регулятором 11 напряжения трансформаторасвязи служат для управления трансформатором связи, Регулятор 11 напряженияоснащен устройством ручного регулирования уровня напряжения сети Цр,Напряжение с выхода второго апериоцического звена пропорционально квадрату .гматематического ожидания,О и зависитог начальной установки напряжения ,Осилового трансформатора, опрецеляемойконкретно цля каждого типа силовой энер.гоустановки, ее экономических характеристик, алины питающей линии. Напряжение выхода вгорого апериоцического звена со знаком "минус" буцет при напряжении сети больше установленного началаного значения и со знаком "плюс принапряжении сети меньше установленногозначения и действует в сторону соответственно уменьшения и увеличения напряжения трансформатора связи.В расчетном режиме, при 0 = О напря.жение выхода апериоцических звеньевравно нулю, поэтому ток возбуждениясинхронной машины, работающей в режимекомпенсатора, устанавливается минимальным (1 р) и никаких изменений в схемурегулирования не вносигся. То же относится и к режимам рабогы синхронногоцвигателя, при которых ущерб от отклонений напряжения равен нулюВ других режимах, отклоняющихся отуказанных, устройство управления работа.ет слецуюшим образом.Пусть в узле нагрузки, питающемсяог трансформатора линией элекгроперецачи, нагрузка эа счет поцключения потребителей электроэнергии увеличиваетсяво времени. Это привоцит к увеличениюотклонений питающего напряжения и кснижению уровня отклонения напряженияО . Возрастает неоцинаковость напряжения, следовательно, увеличивается сигналположительной полярности на выхоае звена 9, направленный на увеличение токавозбуждения синхронной машины, чтоприведет к восстановлению прежнегоуровня напряжения, и слецовательно, кулучшению качества напряжения в узынагрузки, Если снижение напряжения носит длительный характер, то через времянапряжение на выходе звена 10 полоГжйтельной ноляриости возрастает, приво991574 7дится в движение регулятор трансформатора напряжения, повышающий начальныйуровень напряжения сети, уровень огклонения напряжения сети в узле нагрузкиуменьшится, приближаясь к номинальному, 5т.е. качество напряжейия сети в узленагрузки увеличится.Допустим, что уровень напряженияв узле нагрузки увеличился огносигельнономинального, В этих условиях, благопаря действию звеньев 9 и 10, уровеньтока возбужаения синхронного двигателя1 иуровень напряжения трансформатора12 связи снижаются. Следовательно,и в этом случае осуществляется повыше. 1ние качества напряжения в узле нагрузки, т,е. в обоих случаях увеличиметсяпроизвоцительность механизмов, улучша-ются тепловые режимы работы элекгрических машин, сокращаются потери энергии в них и питаюших линиях электропередач,формула изобретения д. 1. Устройство пля регулиромния напряжения узла нагрузки с синхронными двигателями, содержащее трансформатор напряжения в узде нагрузки, трансформа-. тор тока нагрузки синхронного двигателя, выходы которых соединены с вхоцом автоматического регулятора тока обмотки возбуждения синхронного двигателя, о т л и ч а ю ш е е с я тем, чго, с целью повышения качества напряжения в узле нагрузки, оно снабжено статистическим анализатором качества напряжения, блоком связи и апериопическим звеном, причем вход статистического анализатораподключен к трансформатору напряженияузда нагрузки, а его выход через блоксвязи соединен с входом апериопическогозвена, выхоа которого соединен с вхоаомавтоматического регулятора тока возбуждения синхронного двигателя.2. Устройство по и, 1, о т л и ч а юш е е с я тем, что статистический анализатор качестм напряжения выполнен ввице пороговых элементов, соединенныхс релейнымииэлементами, контакты первой половины релейных элементов подключены к источнику опорного напряженияположительной полярности блока связии через резисторы блока связи соединеныо входом апериоаического звена, втораяполовина контактов релейных элементовподключена к источнику .опорного напряжения отрицательной полярности блокасвязи. и через другие резисторы блокасвязи соединена с вхоаом апериопического звена,3, Устройство по пп. 1 и 2, о т л ич а юш е е с я гем, что, с целью повышеЪия качества напряжения в узленагрузки при наличии трансформаторасвязи и рВгулятора напряжения трансформатора, оно снабжено вторым апериоаическим звеном, включенным межцу входомрегулятора напряжения и выходом блокасвязи,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР% 434534, кл. Й 02 Т 3/12, 1974,2. Авторское свипегельство СССР Ж 438078, кл. Н 02 7.3/12, 1975.991874 Составитель О. Наказнаяенкова Техред Т.Фанта Корректор О. Билак ктор Н. П Зека 61/75 Тираж 685 ВНИИПИ Государственного комитета СЮС по делам изобретений в открытий 113035, Москва, Ж- Э 5, Рэушская ваб