CN1006583B - 电压变动抑制装置 - Google Patents

Abstract

本发明是关于调整母线电压的电压变动抑制装置，通过传输上述母线电压信号的低通滤波器和由长周期电压变动某规定的、具有上限电压设定值和下限电压设定值的上限及下限限幅器回路得到与母线电压信号进行比较的参考电压信号并将上述母线电压信号和参考电压信号进行比较，将所得到的信号和稳定容量设定器中的可控硅稳定运转信号相加以后得到的可控硅导通相位控制信号输入到反相并联连接的可控硅上，通过可控硅控制串联电抗器的相位并调整母线电压。

Description

本发明是关于接续于电弧炉之类的无功功率产生不规则且急剧变化的负荷的电力系统的电压变动抑制装置。

众所周知，电压变动抑制装置是以抑制较快速的电压变动为目的，将输入电压和把该输入电压通过低通滤波器所得到的电压作为参考值加以比较，根据比较后的信号，用可控硅控制电抗器（由串联电抗器和反相并联连接的可控硅构成）和交流滤波器控制反馈，抑制电力系统的母线的电压变动。

但是，若上述参考值固定不变，采用反馈控制的方式，则可控硅控制电抗器为了达到以与电压快速变动同样来响应电压快速变动部分以外的如长周期变动的目的，不仅需要大容量的可控硅和电抗器，而且对于母线电压变动这一部分也不能进行有效地抑制。也就是，上述结构的电压变动抑制装置对于系统等的较快速的电压变动能够抑制，而当母线长周期电压变动出现的过电压或低电压时，也只和控制电压快速变动一样，进行抑制闪变。可是，在母线的长周期电压变动所出现的过电压或低电压时，首先要对过电压或低电压进行补偿，这比防止闪变更为重要。

本发明的目的在于对母线电压长周期电压变动，例如超过对几秒～几十秒范围内的电压变动所规定的上限设定电平及下限设定电平时，在快速闪变变动之前，把上限、下限设定电平作为标准值，用控制反馈来保持系统的稳定。

本发明的结构是在用反向并联的可控硅控制串联电抗器的相位并调整母线电压的电压变动控制中，备有电压设定器、参考电压回路机构、 比较运算器、稳定容量设定器和加法器而构成电压变动抑制装置，该电压设定器是用来设定由母线电压的周期性变动幅度而定的电压设定值;参考电压回路机构是选择母线电压信号经过过滤的信号和电压设定值这两者中的一个，作为参考电压信号输出;比较运算器是将母线电压信号和参考电压信号进行比较运算;稳定容量设定器是在母线电压信号无变动的情况下，设定可控硅的通电量;加法器是将比较运算器输出的信号和稳定容量设定器的可控硅稳定运转信号相加，输出控制可控硅导通角的可控硅导通相位控制信号。

在以往的装置中，只能对快速的电压变动进行有效的控制，而本发明除了上述控制外，对系统电压等长周期变动所出现的过电压或低电压也能在一定的范围内加以抑制。

图1    是本发明实施例的方块图。

图2    是图1A部份的详细方块图。

图3    是表示图2的限幅器回路特性的曲线。

图4    是图1B部分的详细方块图。

图1用方块图表示本发明的实施例。图2用方块图表示图1A1部份的详细情况，图4用方块图表示图1B1部份的详细情况。和图4相同的部分用同样标号表示。

交流滤波器12与可控硅控制电抗器并联接到母线3上，该可控硅控制电抗器是由串联电抗器10和反向并联的可控硅11组成的。

4是仪表用变流器（PT），它的初级端接于母线3，而在它的次级端则接有电压检测器5。仪表用变流器4输出的经过降压的母线电压是由电压检测器5转换成直流信号。该母线电压信号V_IN为电压输入控制信号。

上述电压检测器5的输出是接入参考电压回路机构6和比较运算器7的各个输入端，上限电压设定器13和下限电压设定器14接到参考电压回路机构6上。由上限电压设定器13和下限电压设定器14构成电压设定 器（134）。

如图2所示，参考电压回路机构6是由作为滤波手段的低通滤波器61和在与低通滤波器61连接的同时，又分别与上、下限电压设定器13、14相接的上限限幅器621及下降限幅器622串联的限幅器回路62构成的。

参考电压回路机构6的输出接到比较运算器7的一个输入端。而电压检测器5的输出则接在比较运算器7的另一输入端。比较运算器7的输出接到第1调节器8的输入，第1调节器8的输出则接到加法器17的一个输入端。而加法器17的另一个输入是与第2调节器16的输出相接。加法器17的输出在接到脉冲发生器9的输入端的同时，并接到第2调节器16的一个输入端。第2调节器16的另一个输入接到稳定容量设定器15上，脉冲发生器9接到可控硅11的控制极。

以下对该实施例的工作加以说明。

来自电压检测器5的母线电压信号V_IN被输入到参考电压回路机构6，在和上限电压设定器13以及下限电压设定器14的相互作用中，形成下述的参考电压信号V_ref。

母线电压信号V_IN通过低通滤波器61转换成过滤母线电压信号V_IN′之后，输入到限幅器回路62，同时来自上限、下限电压设定器13、14的上限电压设定值和下限电压设定值都被输入到该限幅器回路62。

若上限电压设定值为V_o，下限电压设定值为V_v，则参考电压信号V_ref为：

（1）在V_o≥V_IN′≥V_v时，V_ref＝V_IN′

（2）在V_IN′≥V_o以及V_IN′≤V_v时，分别为V_ref＝V_o以及V_ref＝V_v。

总之，系统电压换句话说，过滤母线电压信号V^′ _IN处于上限电压设定值V_o和下限电压设定值V_v之间的情况下，来自参考电压回路机构6的过滤母线电压信号V^′ _IN直接就成为参考电压信号值，若超过上限电压设定值V_o或下限电压设定值V_v则上限电压设定值V₀或下限电压设定 值V_v分别变为参考电压信号值。图3表示上述过滤母线电压信号V_IN′、参考电压信号V_ref、上限电压设定值V_o以及下限电压设定值V_v的关系。母线电压信号V_IN和参考信号V_ref用比较运算器7进行比较后，作为差分信号取出并输入到第一调节器8中。第1调节器8具有K₃/1+ST₃（式中K₃为比例增益，S为拉氏变量，T₃为时间常数）传递函数，带有控制反馈所需要的环路增益以及环路时间常数。第1调节器8的输出信号V_K1被输入到由图1虚线B1包围的，如图4所示的详细回路，输入该信号V_K1的加法器17的输出信号V_P用比较器161与稳定容量设定器15的设定容量进行比较以后，输入第2调节器16。而第2调节器16的输出信号V_K2则输给加法器17，和输出信号V_K1相加。

这里，稳定容量设定器15为设定第1调节器8的输出信号V_K1为零时可控硅11的通电量，而发挥稳定容量设定之功能的机构，第2调节器16用来将稳定容量设定器15的输出和比较运算器的输出V_P相加，利用K₂/1+ST₂（式中，K₂是和K₃不同的比例增益，S为拉氏变量，T₂为时间常数）传递函数，来调整第1调节器8的输出信号V_K1。

在没有稳定容量设定器15、第2调节器16和比较运算器17的情况下，控制工作若在第1调节器8的输出为零，也就是无电压变动时，使可控硅11断开，系统的长周期电压变动则变为低电压，当V_ref＝V_v时，可控硅11仍旧断开，不控制串联电抗器。若与上述构成相反，即V_ref＝V_o时，可以说与前者相同。在此情况下，电压变动即使为零，也因可控硅11上流通满载电流，而不经济。

通常，在没有来自第1调节器8的输入信号V_K1时，即无电压变动，而且母线电压处于稳定值时，可以通过稳定容量设定器15预先设定与脉冲发生器9相对的输出信号，以便使可控硅11的通电电流达50%左右。也就是，稳定容量设定器15具有通过调节，变更和设定可控硅11的稳定运转信号这样的功能。

当系统电压处于上限电压设定值V_o和下限电压设定值V_v之间时，过滤母线电压信号V_IN′直接就成为参考电压信号V_ref，并和电压检测器5的母线电压信号V_IN进行比较，若V_IN＞V_ref，则通过比较运算器17以及脉冲发生器9，给可控硅11通上更大电流的指令，控制使V_IN≒V_IN′（V_ref）。

若系统电压不在上限和下限电压设定电平范围之内，例如V_IN′≥V_o，则V_o为V_ref，以后，和前面的V_IN＞V_ref的情况一样进行工作，控制使V_IN≒V_o（V_ref）。

这些控制都是在通过脉冲发生器9的输入信号V决定导通相位角脉冲，控制串联电抗器10的通电，于抑制母线电压变动的方向上进行的。

Claims (4)

1、一种用于电力系统的电压变动抑制装置，是用反向并联的可控硅控制串联电抗器的相位来调整母线电压，它备有用来设定按母线电压周期变动幅度规定的电压设定值的电压设定器、选择过滤母线电压信号后的信号和电压设定值这两者中的一个，作为参考电压信号输出的参考电压回路机构、将母线电压信号和参考电压信号进行比较后加以运算的比较运算器、设定母线电压信号无变动时的可控硅通电量的稳定容量设定器以及将比较运算器输出的信号和稳定容量设定器中的可控硅稳定运转信号相加，输出对可控硅导通角进行控制的可控硅导通相位控制信号的加法器；

其特征在于，所述电压设定器由设定上限电压设定值的上限电压设定器和设定下限电压设定值的下限电压设定器构成；

所述选择参考电压回路根据滤波后的母线电压与上限电压和下限电压之间的关系从中选出一个作为参考电压信号，当滤波后的母线电压信号为上限电压设定值和下限电压设定值之间的数据时，把该滤波后的母线电压信号作为参考电压信号输出，或者当滤波后的母线电压信号超过了各个电压设定值时，分别将上限电压设定值或下限电压设定值作为参考电压信号输出。

2、根据权利要求1的电压变动控制装置，其特征在于参考电压回路机构由将母线电压信号进行滤波的滤波器回路和选择滤波的母线电压信号或是上限电压设定值或下限电压设定值中的任一个并输出的限幅器回路构成。

3、根据权利要求2的电压变动抑制装置，其特征在于滤波器回路是低通滤波器。

4、根据权利要求2的电压变动抑制装置，其特征在于限幅器由串联连接的上限限幅器和下限限幅器构成。

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