Устройство для регулирования компенсатора реактивной мощности

(19) (И) А 1 а 11 а Н 02 З ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН А ВТОРСНСМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЬ(Й КОМИТЕТ СССРПС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ(ТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР 9 116494, кл. Н 02 Л 3/18, 1984.Авторское свидетельство СССР М 1070644, кл. Н 02 Л 3/18, 1982.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯКОМПЕНСАТОРА РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ(57) Изобретение относится к областиэлектроэнергетики, в частности к управлению режимами се 1 ей путем воздействия на баланс реак.ивной мощности. Цель изобретения - расширение области применения и повышение надежностиУстройство может работать как в режиме компенсации суммарной реактивной мощности нагрузки, так и отдельного потребителя. Имеется компаратор 9 знака входной реактивной мощности, обеспечивающий включение-отключение секций конденсаторных батарей (КБ) по одному каналу формирования кодовой комбинации управления на регистре 23 в соответствии с числом импульсов генератора 15 за цикл регулирования и предыдущим состоянием ре- сЖ137 версивного счетчика 22 (в первом режиме компенсации). Запуском и остановом генератора 5 управляет компаратор 1 в зависимости от уровня сигналов на его входах от выпрямителя 8, входного сигнала с датчика 6 (1 з з ), и аналогового сумматора 14 (О , ),Ьык 1 ф опорного сигнала П и сигнала обратной связи (Р ) формируемого по цепочке генератор 15 - суммирующий счетчик 12 - цифроаналоговый преобразователь 13. В исходном состоянии Пбьп 1 Г 0 и 08 ы=Пщ, в При Ц П =Пкомпаратор 11 запускает генера 2466тор 15 и останавливает его при соотновременно счетчик 12 обнуляется, а по импульсу одновибратора 24 считывается код с регистра 23, происходит переключение секции КБ, обеспечивающее баланс реактивной мощности, при котором П сП , и схема затормажиВых 8 61вается. Во втором режиме переключатель 26 обеспечивает обнуление счетчика 22 и одинаковые условия его работы со счетчиком 2. В остальном работа схемы аналогична работе схемы в первом режиме. 5 ил.Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к управлению режимами сетей путем воздействия на баланс реактивной мощности.Цель изобретения - расширение области применения и повышение надежности.На фиг,1 представлена блок-схема устройства для регулирования компенсатора реактивной мощности; на фиг.2 10 и 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства в двух различных режимах компенсации реактивной мощности; на фиг,4 и 5 - схемы подключения устройства для регулирования в различных режимах компенсации реактивной мощности.Устройство, подключенное к электрической сети с нагрузкой 1, содержит четыре секции конденсаторных батарей (КБ) 2.1-2.4, блоки 3.1-3.4 коммутации, трансформатор 4 напряжения,трансформатор 5 тока, датчик 6 реактивной мощности (ДРМ), регулятор 7, прецизионный выпрямитель 8, компара 25 тор 9 определения знака реактивной мощности, компаратор 10 сброса суммирующего счетчика, компаратор 11 запуска генератора импульсов, суммирующий счетчик 12, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13, аналоговую схему 14 суммирования, генератор импульсов 15, логический элемент НЕ 16, первый, второй и третий логические элементы ЗИ-НЕ 17-19, элемент 20 35 ограничения прямого счета реверсивного счетчика, элемент 21 ограничения обратного счета реверсивного счетчика, четырехразрядный реверсивный двоичный счетчик 22, регистр 23 памяти, одновибратор 24, логический элемент 2 И 25, переключатель 26 режимов компенсации и усилитель-формирователь 27 управляющих сигналов блокоа коммутации.Устройство может работать в двух режимах, отличающихся способами формирования сигналов управления блоками коммутации конденсаторных батарей (КБ), в функции которых происходит компенсация реактивной мощности.В первом режиме (фиг.4) датчик 6 реактивной мощности подключен через трансформатор 4 напряжения и трансформатор 5 тока к питающему фидеру узла нагрузки и регулирование осуществляется в функции суммарной реактивной мощности нагрузки 1 и конденсаторных батарей 2,Во втором режиме (фиг.5) датчик 6 реактивной мощности подключен че-. рез трансформатор 4 напряжения и трансформатор 5 тока непосредственно к нагрузкеи регулирование в этом случае осуществляется в функции реактивной мощности, потребляемой этой нагрузкой. При этом выходной сигнал ДРМ 6 имеет положительное зна-, чение при индуктивном характере реактивной мощности сети и отрицательное значение при емкостном.Работа устройства в первом режиме (фиг.4) .Пусть в исходном состоянии в интервале времени , -й, реактивная мощность в сети имеет, положительное значение, при котором входное напряжение ДРМ 6 меньше чем Ц , величина которого пропорциональна минимальному эначенчю реактивной мощности секций конденсаторных батарей (фиг.2, вых.б) Этот сигнал с ДРМ поступает на вход компаратора 9, на выходе которого появляется высокий потенциал (фиг.2, выл.9). Этот аигнал подается на второй вход элемента ЗИ-НЕ 17, на третьем входе которого присутствует высокий потенциал с выхода элемента 20 ограничения прямого счета реверсивного счетчика. В этот момент через элемент ЗИ-НЕ 17 возможно прохождение импульсов с генератора 15 импульсов на шину сложения (прямой счет) реверсивного счетчика 22. Сигнал с компаратора 9 поступает также на вход элемента НЕ 16, на выходе которого появляется низкий потенциал, поступающий на второй вход элемента ЗИ-НЕ 18, на третьем входе которого присутствует высокий потенциал с выхода элемента 21 ограничения обратного счета реверсивного счетчика. При этом элемент ЗИ-НЕ 18 запрещает прохождение импульсов с генератора 15 на шину вычитания (обратный счет) реверсивного счетчика 22. Счетчик тем самым подготовлен к работе в режиме сложения. Сигнал с ДРМ 6 поступает также на вход прецизионного выпрямителя 8, с выхода которого выпрямленный сигнал поступает на первый вход компаратора 10, управляющего работой суммирующего счетчика 12 и ЦАП 13, и на первый вход компаратора 11. При этом в интервале времени й -С во всех разрядах суммирующего счетчика 12 имеются логические нули, а на входе и выходе ЦАП 13 соответственно нулевой потенциал (фиг.2, вых.13). Сигнал с выхода ЦАП 13 поступает на первый вход аналоговой схемы 14 суммирования, на второй вход которой подается опорное напряжение Ц , при этом на выходе аналоговой схемы 14 суммирования получают сумму БУ , + О, =У. В интервале времени С, -выходное напряжение аналоговой схемы 14 суммирования (фиг.2, вых.14), равное Ц , подается на вто. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 рой вход компаратора 11. При Б,тБвыпрямителя 8 (фиг.2, вых.8) на выходе компаратора 11 присутствует нулевой потенциал (фиг.2, вых.11), который запрещает работу генератора 15 импульсов, в результате чего логические нули сохраняются во всех разрядах счетчиков 12 и 22, остаются нулевой потенциал на выходе ЦАП 13 (фиг.2, вых.13) и логические нули на выходах параллельного регистра 23 памяти (фиг.2, вых.23). Регистр 23 находится в заторможенном состоянии и сигналы на включение блоков 3.1-3.4 коммутации отсутствуют,Допустим, в интервале времени С,-С происходит увеличение реактивной мощности, потребляемой нагрузкой 1, которое приводит к соответствующему увеличению выходного напряжения ДРМ 6 до установившегося значения А (фиг.2, вых,б, момент Т, ) . Тогда в момент времени , сигнал с ДРМ 6 оказывается больше Б, при этом напряжение на выходе выпрямителя 8, поступающее на первый вход компаратора 11, становится больше, чем напряжение на его втором входе, равное "ол (Цвь зУо)в Результате низкий потенциал на выходе компаратора 11 скачкообразно изменяется на высокий и разрешает работу генератора 15 импульсов (фиг2, вых.15), выходные импульсы которого поступают через элемент ЗИ-НЕ 17 (фиг.2, вых,17) на вход сложения реверсивного счетчика 22 и на суммирующий вход счетчика 12. Реверсивный счетчик 22 начинает счет импульсов с генератора 15 в режиме сложения (прямой счет),и на его выходах появляются высокие потенциалы, соответствующие двоичному коду 1;2:4: :8, поступающие на вход параллельного регистра 23 памяти. Изменение логической кодовой комбинации на выходе счетчика 12 приводит к ступенчатому увеличению выходного напряжения ЦАП 13, которое поступает на вход компаратора 1 О и на вход аналоговой схемы 14 суммирования. В последней происходит сложение выходного сигнала ЦАП 13 и опорного напряжения 0, после чего результирующий сигнал У 1 =Ц 1 + Упоступает на эык 1 вык 1второй вход компаратора 11. В момент времени С потенциал с выхода схемы 4 (уровень напряжения А на фиг4, вых14) становится больше, чем по 1372466тенциал с выхода выпрямителя 8Тогда высокий потенциал на выходе компаратора 11 скачкообразно изменяется на низкий (фиг.2,выл .11,момент ),что приводит к остановке генератора 15(фиг.2, вых.15, момент) и счетчи 5ков 12 и 22Срабатывание компаратора 1 приводит к запуску через элемент ЗИ-НЕ 19 одновибратора 24 и фор-Омированию на его выходе импульса(фиг,2, вых.24), поступающего на шину считывания регистра 23 памяти, Вчастности, в момент времени 1 происходит передача цифрового кодовогосигнала 0101 с выхода регистра 23 наблоки 3.1-3.4 коммутации, которые сзадержкой времени С -1 подключаютопределяемые этим кодом секции конденсаторных батарей 2.1-2.4. В этомслучае происходит подключение первойи третьей секции конденсаторных батарей. В момент времени(фиг.2) про 5исходит снижение реактивной мощностив питающем фидере (фиг.4),что выэывает соответствующее снижение выходногонапряжения датчика 6 на величину,пропорциональную реактивной мощностиконденсаторных батарей, Соответственно изменяется сигнал с выхода выпрямителя 8, поступающий на первый входкомпаратора 10, который в момент Тстановится меньше, чем сигнал на еговтором входе (напряжение В), поступающий с выхода ЦАП 13. Тогда, в моментвременина входе компаратора 106появляется высокий потенциал (фиг,2,вых.10), который приводит к установке логических нулей во всех разрядахсчетчика 12 и нулевому потенциалу на 40выходе ЦАП 13, что вызывает изменениена втором входе компаратора 10 высокого потенциала на низкий (фиг.2,вых.10, момент), В сети устанавли 6вается баланс реактивной мощности, ирегулятор 7 переходит в исходное заторможенное состояние,Пусть в момент временипроисходит дополнительное увеличение реактивной мощности, потребляемой нагрузкой 1 (фиг.4), что приводит к со 50ответствующему увеличению напряженияна выходе ДРМ 6 до значения А в момент(фиг,2, вых.6). При этомпроцесс набора кодовой комбинациина вьмоде параллельного регистра 23повторяется, и в момент временирегулятор 7 подает команду на отключение секции КБ 2.1 и включение секции КБ 2.4, что приводит к установлению баланса реактивной мощности всети и переходу регулятора 7 в исходное заторможенное состояние,Пусть в интервале времениМ 11происходит уменьшение реактивной мощности, потребляемой нагрузкой 1, доустановившегося значения А 1. При этомв момент С выходное напряжение датчика 6 принимает отрицательное значение, что приводит к срабатыванию компаратора 9 и появлению на его выходе низкого потенциала, который черезэлемент НЕ 16 (фиг.2, вых.16) разре.шает прохождение импульсов от генератора 15 через элемент ЗИ-НЕ 18 навход вычитания реверсивного счетчика22 и запрещает прохождение импульсовот генератора 15 через элемент ЗИ-НЕ17 на вход сложения счетчика 22, Вмомент времени Т, напряжение на вылоде выпрямителя 8, поступающее на первый вход компаратора 11, превышаетопорное напряжение Б , поступающеена его второй вход с аналоговой схемы 14 суммирования, что приводит кпоявлению высокого потенциала на выходе компаратора 11 и запуску генератора 15, импульсы которого поступаютчерез элемент ЗИ-НЕ 18 (фиг.2,вых.18)на вход вычитания счетчика 22 и навход счетчика 12. Счетчик 22 начинает счет импульсов, поступающих навход вычитания, и на его выходах появляются высокие потенциалы согласнодвоичному коду О 11, поступающие навход регистра 23, Изменение логической кодовой комбинации на выходахсчетчика 12 приводит к ступенчатомуизменению выходного напряжения ЦАП 13,которое суммируется с опорным напряжением в аналоговой схеме 14 суммирования, выходное напряжение которойравно Б , =П , + У . В моментопвремени С, напряжение на выходе схемы 14 (фиг.2, вых14) становится .больше напряжения на выходе выпрямителя 8 (напряжение А, фиг2,вых.8) и на выходе компаратора 11 появляется низкий потенциал, которыйзапрещает работу генератора 15 импульсов и останавливает счетчики 12и 22, а через элемент ЗИ-НЕ 19 запускает в работу одновибратор 24, чтоприводит к формированию на его выходе .импульса, поступающего на шину считьгвания регистра 23 памяти, после чегов момент времени Т происходит пере 1372466дача цифровой кодовой комбинации0111 с выхода регистра 23 памяти наблоки 3.1-3.4 коммутации (фиг,2,вых.23). В соответствии с этим ко-5дом происходит отключение секции КБ2.4 и подключение к сети секций КБ2.1 и 2.2, после чего в сети устанавливается баланс реактивной мощностии регулятор 7 переходит в исходныйзаторможенный режим.Работа устройства во втором режиме (фиг. 5) .Переключатель 26 режимов компенсации переводится в состояние, прикотором на его выходе появляется высокий потенциал, подаваемый на первый вход логического элемента 2 И 25,что разрешает прохождение сигналов скомпаратора 1 О подаваемых на второй 20вход элемента 2 И 25, на вход сбросареверсивного счетчика 22. В этом случае счетчики 2 и 22 работают в одинаковых режимах.Допустим, реактивная мощность, 25потребляемая нагрузкой 1 в интервалевремени С - Т, увеличилась и в момент времени Т (фиг.З) выходной сигнал датчика 6 и, соответственно, выходной сигнал выпрямителя 8 превышает 30величину опорного напряжения П . Тоголда в интервале времени С -й работаэлементов регулятора 7 аналогична егоработе в первом режиме компенсации.В момент времени йвыходной импульсодновибратора 24, подаваемый на шинусчитывания регистра 23, приводит вчастности, к передаче цифрового кода0101 с выхода регистра 23 на формирователь 27 управляющих сигналов блоков коммутации, что приводит к срабатыванию блоков 3.1 и 3.3 коммутации.После подключения секций КБ 2.1 и 2,3сигнал с выхода ДРМ 6,пропорциональныйреактивной мощности, потребляемой нагрузкой 1, больше не изменяется (фиг.З,вых.6), соответственно, не изменяется выходной сигнал выпрямителя 8,в результате чего регулятор 7 переходит в заторможенный режим работы.Придальнейшем увеличении реактивной мощности нагрузки в момент времени 1 -процесс набора логической кодовой комбинации повторяется и в момент времени С на выходе параллельного регист 7ра 23 появляется команда на отключение секции КБ 2.1 и включение секции2.4, после чего регулятор 7 переходит в заторможенный режим работы,сигнал, поступающий на первый входкомпаратора 1 О становится меньше,чемвыходной сигнал ЦАП 13, поступающийна второй вход компаратора 10В результате в момент времени С на выходе компаратора 10 появляется высокийпотенциал (фиг.З, вых.10), которыйпоступает на вход сброса счетчика 12и через элемент 2 И 25 на вход сбросасчетчика 22, что приводит к появлениюлогических нулей во всех разрядахсчетчиков 12 и 22 и нулевого потенциала на выходе ЦАП 13 (фиг.З,вых.13).Дальнейшая работа элементов регулятора 7 аналогична первом, режиму компенсации. В момент времени й, выполняется условие 13 , с 1.1 с Г,в сети устанавливается баланс реактивной мощности и регулятор 7 переходит в заторможенное состояние.Использование предлагаемого устройства в двух режимах компенсацииреактивной мощности позволяет значительно расширить область его применения,Использование одного канала навключение и отключение коммутирующихблоков упрощает и повьппает надежностьработы предлагаемого устройства, апри использовании тиристорных блоковкоммутации позволяет добиться унификации предлагаемого устройства,Формула и з о б р е т е н и яУстройство для регулирования компенсатора реактивной мощности, содержащее и секций конденсаторных батарей, подключенных к сети через блоки коммутации, датчик реактивной мощности, подключенный к сети через трансформатор напряжения и трансформатор тока, регулятор, соединенный с выходом датчика реактивной мощности и содержащий компаратор сброса суммирующего счетчика, генератор импульсов, цифроаналоговый преобразователь, реверсивный двоичный счетчик, элемент ограничения обратного счета реверсивного счетчика, элемент ограничения прямого счета реверсивного счетчика, логический элемент 2 И, логический элемент НЕ, усилитель-формирователь управляющих сигналов блоков коммутации, при этом выход компаратора сброса суммирующего счетчика связан с шиной обнуления реверсивного двоичного счетчика, вьяоды которого подключены к элементам ограниче 1372466ния прямого и обратного счета реверсивного счетчика, выходы усилителя-формирователя управляющих сигналов блоков коммутации соединены с блокамикоммутации секций конденсаторных батарей, о т л и ч а ю щ е - е с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения надежности регулирования, оно снабжено компаратором определения знака реактивной мощности, прецизионным выпрямителем, компаратором запуска генератора импульсов, суммирующим счетчиком, аналоговой схемой суммирования, тремя логическими элементами ЗИ-НЕ, параллельным регистром памяти, одновибратором, переключателем режимов компенсации, при этом вход прецизионного выпрямителя и первый вход компаратора определения знака реактивной мощности, второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, подключены к выходу датчика реактивной мощности, выход компарато ра определения знака реактивной мощности соединен с вторым входом первого логического элемента ЗИ-НЕ непосредственно и с вторым входом второго логического элемента ЗИ-НЕ через логический элемент НЕ, первые входы упомянутых логических элементов ЗИНЕ подключены к выходу генератора импульсов, третьи входы первого и второго элементов ЗИ-НЕ соединены со 35 ответственно с выходами элементов ограничения прямого и обратного счета реверсивного двоичного счетчика, а выходы первого и второго логических элементов ЗИ-НЕ соответственно подклю.40 чены к шинам сложения и вычитания реверсивного двоичного счетчика, выход прецизионного выпрямителя подключен к первым входам компаратора сброса суммирующего счетчика и компаратора запуска генератора импульсов, второй вход компаратора сброса суммирующего счетчика соединен с выходом цифроаналогового преобразователя и с первьм входом аналоговой схемы суммирования, второй вход которой подключен к опорному напряжению, а второй вход компаратора запуска генератора импульсов соединен с выходом аналоговой схемы суммирования, выход компаратора запуска генератора импульсов подключен к первому входу третьего логического элемента ЗИ-НЕ, второй и третийвходы которого соединены соответственно с выходами элементов ограничения прямого и обратного счета реверсивного двоичного счетчика, а выход третьего логического элемента ЗИ-НЕ соединен с входом одновибратора, выход которого подключен к шине считывания регистра памяти, выход компаратора запуска генератора импульсовподключен также к шине запуска генератора импульсов, выход которого соединен с шиной суммирования суммирующего счетчика, а выходы суммирующегосчетчика соединены с входами цифроаналогового преобразователя, шина обнуления суммирующего счетчика соединена с компаратором сброса суммирующего счетчика и с вторым входом элемента 2 И, к первому входу которогоподключен переключатель режимов компенсации, выход логического элемента 2 И соединен с шиной обнуления реверсивного двоичного счетчика, выходы которого подключены к элементам ограничения прямого и обратного счета реверсивного счетчика и к регистру памяти, а выходы регистра памяти соединены с входами усилителя-фОрмирователя управляющих сигналов блоков коммутации конденсаторных батарей.+ оод оы,г, 15 Выкй ф ол ВьиУ Выхй ьц О ОУ 15 Вью.П 31 ВПВЦП ПВ 1 ВПВИВ 11 ВП ЮН 16 В 11 ВЗВ 11я 18 дь Юыкй дыха Я" г=г1372466 авнтель С,Егоровед М,Моргентал Корректор А.Т едактор О,Юрковецкая Заказ 492/4 ород,ул.Проектная,4 оизводственно-полиграфическое предприятие Тирам 649 НИИПИ Государственного ко по делам изобретений и 13035, Москва, Ж, Рауш