Устройство для регулирования реактивной мощности
Применение: в системах электроснабжения для поддержания заданного баланса реактивной мощности. Сущность изобретения: схема управления реверсивным регистром сдвига обеспечивает гальваническую развязку с сетью, определение угла сдвига фаз между током нагрузки и напряжением сети, задание уставок регулирования в виде углов, выраженных в электрических градусах, обработку и передачу информации между элементами схемы в цифровом виде и включает в себя фазовый детектор, элемент гальванической развязки, два последовательно соединенных двоично-десятичных счетчика с подключенными к ним дешифраторами, два переключателя, соединяющие требуемые выходы дешифраторов с входами логического элемента ИЛИ - НЕ, два счетных триггера, два триггера задержки, элемент 2И - ИЛИ и таймер. 2 ил.
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при построении систем электроснабжения для поддержания заданного баланса реактивной мощности.
Известно устройство регулирования реактивной мощности Аркон-1 (I) содержащее командный блок, приставку командную и блок управления. Командный блок в свою очередь состоит из преобразователя напряжения, преобразователя тока, преобразователя противотока, соединенных с нуль-органом. С ними же соединен генератор зонного напряжения. Один выход нуль-органа подключен к входу схемы логики. Схема логики связана с элементом времени. Два других выхода схемы логики и выход элемента времени подключены к соответствующим входам элемента И-канала "выше", И-канала "ниже". Командный блок обеспечивает выбор параметров регулирования: а) по реактивному току с уставкой, зависящей от напряжения; б) по реактивному току; в) по напряжению. Недостатками устройства являются: низкая информативность параметров регулирования, не дающая наглядного представления о коэффициенте мощности системы электроснабжения в пределах которого осуществляется оптимальная работа потребителя; сложность задания уставок регулирования, заключающаяся в использовании для этих целей высококвалифицированного специально обученного персонала; недостаточная надежность и точность регулирования, обусловленная зависимостью параметров регулирования от амплитудных значений напряжения сети и реактивного тока. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для регулирования реактивной мощности (2) содержащее n-секций конденсаторной батареи, подключаемых к шинам посредством блоков коммутации и вентильно-реакторное компенсирующее устройство. В состав устройства входит также включаемый в цепь вентильно-реакторного компенсирующего устройства датчик тока, состоящий из трахфазной группы трансформаторов тока и выпрямителя, вход которого подключен к инвертирующему входу первого компаратора и неинвертирующему входу второго компаратора, другие входы которых подключены соответственно к первому и второму источникам опорного напряжения. Устройство содержит также цифровую пересчетную схему в состав которой входят шесть логических элементов 2И, два логических элемента НЕ, логический элемент ИЛИ, два счетчика на К (где К - число коммутаций вентильно-реакторного компенсирующего устройства за период напряжения системы электропитания), RS-триггер, синхронизатор, элемент задержки и n-разрядный реверсивный регистр сдвига. Цепь управления вентильно-реакторным компенсирующим устройством образует контур, содержащий датчик обратной связи, схему сравнения, блок управления вентильно-реакторным компенсирующим устройством и датчик тока нагрузки, при этом выход последнего подключен к одному из входов датчика обратной связи, другой вход которого подключен к шинам системы электроснабжения, а выход его соединен с одним из входов схемы сравнения, на другой вход которой поступает опорный сигнал. Выход схемы сравнения соединен с входом блока управления, выход которого образует управляющий вход вентильно-реакторного компенсирующего устройства. Поддержание заданного баланса реактивной мощности в системе электроснабжения осуществляется путем плавного изменения реактивной мощности вентильно-реакторного компенсирующего устройства в функции отклонения величины стабилизирующего параметра при незначительном изменении нагрузки и ступенчатого изменения реактивной мощности за счет подключения (отключения) определенного количества секций конденсаторной батареи регулируемого при помощи блоков коммутации батареи конденсаторов при глубоком изменении нагрузки. Логика работы устройства такова, что подключение очередной секции конденсаторной батареи происходит сразу после того, как на одном из интервалов работы компенсатора амплитуда тока последнего станет меньше наперед заданного значения, установленного источником опорного напряжения, а отключение очередной секции конденсаторной батареи будет происходить после того, как на всех шести (если схема компенсатора трехфазная мостовая) интервалах работы амплитуда тока вентильно-реакторного компенсирующего устройства превысит наперед заданное значение, установленное источником опорного напряжения. Недостатком этого устройства является оценка наличия и величины реактивной мощности основанная на принципе сравнения амплитуды тока нагрузки с наперед заданным значением, установленным источником опорного напряжения. Как правило нагрузка системы носит сложный характер, заключающийся в неравномерности распределения ее по фазам и частом изменении по амплитуде в результате коммутационных операций. Это может привести к ложному срабатыванию устройства для регулирования реактивной мощности на подключение и отключение секций конденсаторной батареи. Данный случай нежелателен так как ведет к изменению коэффициента мощности, отрицательно влияя на нагрузочную способность системы электроснабжения, уменьшая ее КПД. Кроме того использование уставок регулирования по току не дает наглядного представления о коэффициенте мощности электроснабжения в пределах которого осуществляется оптимальная работа потребителя. Цель изобретения - повышение надежности, информативности и точности регулирования реактивной мощности в системе электроснабжения. Указанная цель достигается тем, что устройство для регулирования реактивной мощности, содержащее вентильно-реакторное компенсирующее устройство с блоком управления, к входу которого подключен блок сравнения, соединенный с датчиком обратной связи, один из входов которого подключен к выводам для подключения к сети, второй к входу датчика тока нагрузки и n-секций конденсаторной батареи, подключенных к выводам для подключения к сети через блоки коммутации, реверсивный регистр сдвига, каждый выход которого соединен с соответствующим блоком коммутации, элемент НЕ и два счетчика, снабжено датчиком тока, состоящим из двухфазной группы трансформаторов тока, установленных в цепи вентильно реакторного компенсирующего устройства, элементом гальванической развязки и согласования амплитуды входных сигналов с последующими элементами схемы, фазовым детектором, дешифратором единиц, дешифратором десятков, двумя счетными триггерами, двумя элементами 2ИЛИ-НЕ, двумя триггерами задержки, логическим элементом 2 ИЛИ, таймером и четырьмя переключателями, а счетчики выполнены двоично-десятичными и соединены последовательно, причем трансформаторы датчика тока выходами подключены к первому входу элемента гальванической развязки и согласования амплитуды входных сигналов, второй вход которого соединен с выводами для подключения к фазам сети, в которых установлены трансформаторы датчика тока, фазовый детектор первым и вторым входом подключен к соответствующим выходам элемента гальванической развязки и согласования амплитуды входных сигналов, выход фазового детектора связан с входом первого двоично-десятичного счетчика, выходы которого подключены к входам дешифратора единиц, выходы второго двоично-десятичного счетчика подключены к входам дешифратора десятков, входы первого логического элемента 2ИЛИ-НЕ двумя переключателя подключены к соответствующим выходам дешифратора единиц и дешифратора десятков, входы второго логического элемента 2ИЛИ-НЕ двумя переключателями подключены к соответствующим выходам дешифратора единиц и дешифратора десятков, вход первого счетного триггера подключен к выходу первого логического элемента 2ИЛИ-НЕ, вход второго счетного триггера подключен к выходу второго логического элемента 2ИЛИ-НЕ, первый триггер задержки входом D соединен с инверсным выходом первого счетного триггера; второй триггер задержки входом D соединен с прямым выходом второго счетного триггера, при этом синхровходы первого и второго триггеров задержки соединены с входами обнуления первого и второго двоично-десятичных счетчиков и подключены к второму выходу фазового детектора, вход логического элемента НЕ соединен с прямым выходом первого триггера задержки, выход элемента НЕ соединен с входом DL реверсивного регистра сдвига, вход S1 которого соединен с прямым выходом первого триггера задержки непосредственно, один вход логического элемента 2ИЛИ подключен к прямому выходу первого триггера задержки, а другой вход подключен к прямому выходу второго триггера задержки и к входам So, DR реверсивного регистра сдвига, вход таймера соединен с выходом логического элемента 2 ИЛИ и входом С реверсивного регистра сдвига, а выход - с входами обнуления счетных триггеров, триггеров задержки и входом фазового детектора. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для регулирования реактивной мощности. На фигуре 2 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие последовательность формирования сигнала в блоках устройства на подключение и отключение секции конденсаторной батареи от системы электроснабжения. Устройство для регулирования реактивной мощности в системе электроснабжения содержит вентильно-реакторные компенсирующее устройство 1 с блоком управления 2, к выходу которого подключен блок сравнения 3, соединенный с датчиком обратной связи 4, один из входов которого подключен к выводам для подключения к сети, второй - к входу датчика тока нагрузки 5, n-секций батареи конденсаторов 6, подключенных к выводам для подключения к сети через блоки коммутации 7, датчик тока 8 в виде двухфазной группы трансформаторов тока, установленных в цепи вентильно-реакторного компенсирующего устройства, выходами подключенных к первому входу элемента 9 гальванической развязки и согласования амплитуды входных сигналов с последующими элементами схемы, второй вход которого соединен с шинами тех фаз сети, где установлены трансформаторы тока датчика тока 8. Выходы элемента 9 гальванической развязки и согласования амплитуды входных сигналов подключены к соответствующим входам фазового детектора 10. Первый выход фазового детектора 10 соединен с счетным входом двоично-десятичного счетчика единиц 11, к выходу Q8 которого подключен счетный вход двоично-десятичного счетчика десятков 12, а выходы этих счетчиков соединены с входами соответствующих дешифраторов единиц 13, десятков 14. Переключатели 15, 16 подключают один из выходов Q0-Q9 дешифратора единиц 13, дешифратора десятков 14 к входам логического элемента 2ИЛИ-НЕ 17, выход которого соединен с входом Т счетного триггера 18, подключенного инверсным выходом к входу D триггера задержки 19. Прямой выход последнего соединен с входом S1 непосредственно, с входом DL через логический элемент НЕ 20 и через логический элемент 2ИЛИ 21 по ее первому входу с входом С реверсивного регистра сдвига 22. Переключатели 23, 24 подключают один из входов Q0-Q9 дешифратора единиц 13 и дешифратора десятков 14 к входам логического элемента 2ИЛИ-НЕ 25, выход которого соединен с Т-входом счетного триггера 26, подключенного прямым выходом к входу D-триггера задержки 27. Прямой выход последнего соединен с входами S0, DR непосредственно и через логический элемент 2ИЛИ 21 по ее второму входу с входом С реверсивного регистра сдвига 22. В то же время выход логического элемента 2 ИЛИ 21 подключен к входу таймера 28, выход которого подключен к входам обнуления триггеров 18,19,26,27 и входу фазового детектора 10, по которому осуществляется запрет выделения импульса разности фаз между током нагрузки и напряжением сети на период переходного процесса в системе электроснабжения после подключения (отключения) секции батареи конденсаторов 6. Второй выход фазового детектора 10 соединен с входами обнуления двоично-десятичных счетчиков 11, 12 и входами С триггеров задержки 19,27. Устройство работает следующим образом. Поддержание заданного баланса реактивной мощности в системе электроснабжения осуществляется путем плавного изменения реактивной мощности вентильно-реакторного компенсирующего устройства 1 в функции отклонения стабили- зируемого параметра (угла


















Формула изобретения
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ в системе электроснабжения, содержащее вентильно-реакторное компенсирующее устройство с блоком управления, к входу которого подключен блок сравнения, соединенный с датчиком обратной связи, один из входов которого подключен к выводам для подключения к сети, второй - к входу датчика тока нагрузки, и nсекций конденсаторной батареи, подключенных к выводам для подключения к сети через блоки коммутации, реверсивный регистр сдвига, каждый выход которого соединен с соответствующим блоком коммутации, элемент НЕ и два счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, информативности и точности регулирования реактивной мощности, оно снабжено датчиком тока, состоящим из двухфазной группы трансформаторов тока, установленных в цепи вентильно-реактивного компенсирующего устройства, элементом гальванической развязки и согласования амплитуды входных сигналов с последующими элементами схемы, фазовым детектором, дешифратором единиц, дешифратором десятков, двумя счетными триггерами, двумя элементами 2ИЛИ - НЕ, двумя триггерами задержки, логическим элементом 2ИЛИ, таймером и четырьмя переключателями, а счетчики выполнены двоично-десятичными и соединены последовательно, причем трансформаторы датчика тока выходами подключены к первому входу элемента гальванической развязки и согласования амплитуды входных сигналов, второй вход которого соединен с выводами для подключения к фазам сети, в которых установлены трансформаторы датчика тока, фазовый детектор первым и вторым входами подключен к соответствующим выходам элемента гальванической развязки и согласования амплитуды входных сигналов, выход фазового детектора связан с входом первого двоично-десятичного счетчика, выходы которого подключены к входам дешифратора единиц, выходы второго двоично-десятичного счетчика подключены к входам дешифратора десятков, входы первого логического элемента 2ИЛИ - НЕ двумя переключателями подключены к соответствующим выходам дешифратора единиц и дешифратора десятков, входы второго логического элемента 2ИЛИ - НЕ двумя переключателями подключены к соответствующим выходам дешифратора единиц и дешифратора десятков, вход первого счетного триггера подключен к выходу первого логического элемента 2ИЛИ - НЕ, вход второго счетного триггера подключен к выходу второго логического элемента 2ИЛИ - НЕ, первый триггер задержки входом D соединен с инверсным выходом первого счетного триггера, второй триггер задержки входом D соединен с прямым выходом второго счетного триггера, при этом синхровходы первого и второго триггеров задержки соединены с входами обнуления первого и второго двоично-десятичных счетчиков и подключены к второму выходу фазового детектора, вход логического элемента НЕ соединен с прямым выходом первого триггера задержки, выход элемента НЕ соединен с входом D реверсивного регистра сдвига, вход S1 которого соединен с прямым выходом первого триггера задержки непосредственно, один вход логического элемента 2ИЛИ подключен к прямому выходу первого триггера задержки, а другой вход подключен к прямому выходу второго триггера задержки и к входам Sо, DR реверсивного регистра сдвига, вход таймера соединен с выходом логического элемента 2ИЛИ и входом C реверсивного регистра сдвига, а выход - с входами обнуления счетных триггеров, триггеров задержки и входом фазового детектора.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2