PL171781B1

PL171781B1 - Method of and system for monitoring and controlling power of an electric load

Info

Publication number: PL171781B1
Application number: PL29972493A
Authority: PL
Inventors: Wincenty Poloczek
Original assignee: Przed Budowy I Modernizacji Ur
Priority date: 1993-07-16
Filing date: 1993-07-16
Publication date: 1997-06-30
Also published as: PL299724A1

Abstract

Sposób kontroli i regulacji mocy odbiornika energii elektrycznej realizowany z wykorzystaniem transformatorów regulacyjnych w oparciu o pomiar i/lub mocy w przyłączu odbiorczym, znamienny tym, ze prowadzi się ciągły pomiar mocy odbiornika i jednocześnie dokonuje się ciągłych pomiarów hałasu generowanego przez pracuiący odbiornikenetgii elektrycznej oraz temperaturywytypowanych, najbardziej narażonych na nagrzewanie, miejsc odbiornika elektrycznego a uzyskane w wyniku tych pomiarów wartości prądu i/lub mocy pobieranych przez odbiornik, temperatury oraz poziomu hałasu porównuje się z zadanymi uprzednio granicznymi wartościami mocy zamówionej u dostawcy energii elektrycznej, dopuszczalnym natężeniem prądu, dopuszczalnej temperatury wytypowanych miejsc odbiornika elektrycznegoorazdopuszczalnego poziomu hałasu, a otrzymanymi z takiego porównania przyrostami sygnałów reguluje się parametry elektryczne członów nadążnej regulacji z transformatorami regulacyjnymi jako elementami wykonawczymi, z których zasila się odbiornik energii elektrycznej 2 Układ do kontroli i regulacji mocy odbiornika energii elektrycznej zasilanego za pośrednictwem transformatora dopasowującego napięcie z co najmniejjednego transformatora regulacyjnego, w którego wtórnym uzwojeniu jest włączony regulator prądu i/lub mocy, znamienny tym, ze zawiera mikrokomputer (6), do którego wejść są przyłączone, kontrolujący moc w pomiarowym przyłączu (14) pomiarowy przetwornik mocy (1), przetwornik temperatury(2)sterowany z czujnika (1 J)umieszczonego w miejscu o dużym obciążeniu cieplnym odbiornika (10), przetwornik hałasu (3) sterowany z mikrofonu (12) usytuowanego w pobliżu odbiornika (10), przetwornik prądu (4) włączony w tor prądowy odbiornika (10) oraz przetwornik mocy (5) odbiornika (10) połączonyz pierwotnym uzwojeniem regulacyjnegotransformatora (8), przy czym dodatkowo do wejść mikrokomputera (6) są włączone wyjścia zadajnika mocy zamówionej (15), zadajnika temperatury(16), zadajmka hałasu (17), zadajnika prądu (18) oraz zadajnika poziomu mocy (19) odbiornika (10), natomiastwejście regulatora mocy (7)sterującego regulacyjnym transformatorem (8)jest połączone z wyjściem ręcznego zadajnika (13) poziomu mocy odbiornika (10) oraz z wyjściem nadążnego sygnału regulacyjnego mikrokomputera (6)The method of controlling and regulating the power of an electric energy receiver implemented with the use of control transformers based on measurement and / or power at the receiving connection, characterized in that it leads continuous measurement of the receiver power is carried out and at the same time continuous measurements are made measurements of noise generated by an operating electric receiver and temperatures of selected, most exposed to heating, places of the electric receiver and the values obtained as a result of these measurements current and / or power consumed by the receiver, temperature and level noise is compared with previously set limit values the power ordered from the electricity supplier, with the permissible intensity current, permissible temperature of selected places of the receiver electric noise level obtained from such comparing the signal increments, the electrical parameters of the units are controlled follow-up control with control transformers as components executive devices from which the electric energy receiver is powered 2 The system for controlling and regulating the power of the electric energy receiver powered by a transformer matching the voltage from co of one or more regulating transformers in the secondary winding of which a current and / or power regulator is activated, characterized in that it comprises microcomputer (6) to which the inputs are connected, controlling the power w measuring connection (14) measuring power converter (1), converter temperature (2) controlled by a sensor (1 J) placed in a large place heat load of the receiver (10), noise transducer (3) controlled with a microphone (12) located near the receiver (10), a current transducer (4) connected to the current path of the receiver (10) and the power converter (5) receiver (10) connected to the primary winding of the control transformer (8), and additionally to the microcomputer inputs (6) are turned on outputs of the ordered power adjuster (15), the temperature adjuster (16), room unit noise (17), current adjuster (18) and power level adjuster (19) the receiver (10), while the input of the power regulator (7) to control the regulating one the transformer (8) is connected to the output of the hand set (13) receiver power level (10) and with a follow-up control signal output microcomputer (6)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do kontroli i regulacji mocy odbiornika energii elektrycznej, zwłaszcza odbiornika dużej mocy zasilanego za pośrednictwem transformatorów regulacyjnych.The subject of the invention is a method and a system for controlling and regulating the power of an electric energy receiver, in particular a high-power receiver powered by regulating transformers.

Odbiorcy energii elektrycznej eksploatujący na przykład piece łukowe zasilane w sposób tradycyjny posiadają możliwość stopniowej regulacji mocy doprowadzonej do pieca za pomocą przełącznika zaczepów transformatora piecowego. Zasadniczo, warunkiem decydującym o odpowiednim poziomie mocy, wybieranym za pomocą przełącznika zaczepów są wymogi procesu technologicznego. W pewnych okresach realizowanego procesu pożądana jest maksymalna moc urządzenia, natomiast w innych fazach procesu moc musi być obniżona do około jednej trzeciej mocy znamionowej. Z punktu widzenia racjonalnej gospodarki elektroenergetycznej danego odbiorcy energii, z uwagi na istniejący poziom mocy umownej, często dochodzi do sprzeczności pomiędzy poborem mocy a wymogami procesu technologicznego. Zazwyczaj jednak charakter i możliwości procesu technologicznego umożliwiają realizację nadrzędności kryterium ograniczania pobieranej mocy, by nie dopuścić do przekroczenia poziomu mocy umownej. Dotychczas można to realizować albo przez okresowe wyłączanie dużych odbiorów energii elektrycznej albo przez obniżanie ich mocy, przykładowo w przypadku pieców łukowychElectricity consumers using, for example, traditional arc furnaces, have the option of gradual adjustment of the power supplied to the furnace by means of the furnace transformer tap changer. Basically, process requirements are the decisive condition for the appropriate power level to be selected with the tap changer. Maximum machine power is desired at certain times during the process being carried out, while power must be reduced to about one third of rated power at other stages of the process. From the point of view of the rational power management of a given energy recipient, due to the existing level of contracted capacity, there is often a contradiction between power consumption and the requirements of the technological process. Usually, however, the nature and possibilities of the technological process enable the supremacy of the criterion of limiting the power consumed, in order to avoid exceeding the contracted capacity level. So far, this can be done either by periodically switching off large electric loads or by reducing their power, for example in the case of electric arc furnaces.

171 781 za pomocą przełączników pod obciążeniem lub też w stanie beznapięciowym po wyłączeniu dopływu energii. Znane są przypadki, że za pomocą przełącznika zaczepów pod obciążeniem dokonywano kilkukrotnych w ciągu minuty zmian mocy pieca, by nie dopuścić do przekroczenia mocy umownej. Układ regulacji mocy realizujący tak częste przełączenia jest wyposażony zazwyczaj między innymi w elektromechaniczny przełącznik zaczepów wymagający okresowych, bardzo pracochłonnych i uciążliwych zabiegów konserwacyjnych. Układ taki powoduje obniżenie pewności ruchowej odbiornika i nie zapewnia dokładnej regulacji mocy.171 781 by means of switches under load or in a de-energized state after switching off the power supply. There are cases where the furnace power was changed several times per minute by means of the on-load tap changer in order not to exceed the contracted power. The power control system that performs such frequent change-over is usually equipped with, inter alia, an electromechanical tap changer that requires periodic, time-consuming and cumbersome maintenance. Such a system reduces the operational reliability of the receiver and does not ensure precise power control.

Z polskiego opisu patentowego numer 156 837 jest znany sposób sterowania mocą odbiornika elektrycznego polegający na ciągłym pomiarze napięcia i prądu łuku elektrycznego. Uzyskane w wyniku pomiaru sygnały napięciowe proporcjonalne do wartości prądu lub do wartości iloczynu napięcia i prądu odbiornika porównuje się z napięciem odniesienia, które uzyskuje się z niezależnego źródła napięciowego. Tak uzyskane wielkości napięciowe wykorzystuje się do sterowania jednofazowymi transformatorami regulacyjnymi, natomiast przebiegi prądowe z obwodu zasilania odbiornika przesyła się do układu blokad w obwodzie regulacji transformatorów regulacyjnych, za pośrednictwem których przerywa się proces sterowania w przypadku zaniku przepływu prądu odbiornika lub w przypadku przekroczenia zadanej wartości prądu odbiornika.The Polish patent specification No. 156 837 describes a method of controlling the power of an electric receiver consisting in the continuous measurement of the voltage and current of an electric arc. The voltage signals obtained as a result of the measurement, proportional to the current value or to the value of the product of voltage and current of the receiver, are compared with the reference voltage obtained from an independent voltage source. The voltage values obtained in this way are used to control single-phase control transformers, while the current waveforms from the receiver power supply circuit are sent to the interlock system in the control transformer control circuit, through which the control process is interrupted in the event of loss of load current flow or exceeding the preset current value receiver.

Ponadto, z polskiego opisu patentowego numer 158 141 jest znane urządzenie do sterowania mocy odbiornika elektrycznego, wyposażone w jednofazowe transformatory regulacyjne o bezstopniowo regulowanej indukcyjności oraz zadajnik prądu odbiornika, zadajnik asymetrii prądów fazowych i zadajnik napięcia odbiornika. Te bloki układowe wraz z wyłącznikiem wyzwalania tyrystorów sterujących regulacyjnymi transformatorami mogą być sterowane z mikrokomputera.Moreover, Polish patent specification No. 158 141 discloses a device for controlling the power of an electric receiver, equipped with single-phase regulating transformers with steplessly adjustable inductance and a receiver current adjuster, phase current asymmetry adjuster and receiver voltage adjuster. These circuit blocks, together with the thyristor trip switch controlling the regulating transformers, can be controlled from a microcomputer.

Sposób kontroli i regulacji mocy odbiornika według wynalazku realizowany z wykorzystaniem transformatorów regulacyjnych w oparciu o pomiar prądu i/lub mocy w przyłączu odbiorczym polega na tym, że prowadzi się ciągły pomiar mocy odbiornika i jednocześnie dokonuje się ciągłych pomiarów hałasu generowanego przez pracujący odbiornik energii elektrycznej oraz temperatury wytypowanych, najbardziej narażonych na nagrzewanie, miejsc odbiornika. Uzyskane w wyniku tych pomiarów wartości prądu i/lub mocy pobieranych przez odbiornik, temperatury oraz poziomu hałasu porównuje się z zadanymi uprzednio granicznymi wartościami mocy zamówionej u dostawcy energii elektrycznej, dopuszczalnym natężeniem prądu odbiornika, dopuszczalnej temperatury wytypowanych miejsc odbiornika oraz wartością dopuszczalnego poziomu hałasu. Otrzymanymi z takiego porównania przyrostami sygnałów elektrycznych reguluje się parametry elektryczne członów nadążnej regulacji z transformatorami regulacyjnymi jako elementami wykonawczymi, poprzez które zasila się sterowany odbiornik energii elektrycznej.The method of controlling and regulating the receiver power according to the invention, implemented with the use of control transformers based on the measurement of current and / or power in the receiving connection, consists in the continuous measurement of the receiver power and, at the same time, continuous measurements of the noise generated by the operating electric energy receiver and temperature of selected, most exposed to heating points of the receiver. The values of current and / or power consumed by the receiver, temperature and noise level obtained as a result of these measurements are compared with the previously set limit values of the power ordered from the electricity supplier, the permissible current of the receiver, the permissible temperature of the selected places of the receiver and the value of the permissible noise level. The electrical signal increments obtained from such a comparison are adjusted to the electrical parameters of the follow-up control members with control transformers as actuators, through which the controlled electric energy receiver is supplied.

Sposób według wynalazku jest realizowany w układzie zawierającym transformator dopasowujący napięcie sterowanego odbiornika oraz co najmniej jeden transformator regulacyjny, w którego wtórnym uzwojeniu jest włączony regulator prądu i/lub mocy. Układ jest wyposażony w mikrokomputer, do którego wejść są przyłączone pomiarowy przetwornik mocy do kontroli mocy w przyłączu odbiorczym, przetwornik temperatury połączony z czujnikiem umieszczonym w miejscu o dużym obciążeniu cieplnym odbiornika, przetwornik hałasu sterowany z mikrofonu usytuowanego w pobliżu odbiornika, przetwornik prądu włączony w tor prądowy odbiornika oraz przetwornik mocy odbiornika do pomiaru mocy wejściowej pierwotnej strony regulacyjnego transformatora. Dodatkowo, do wejść mikrokomputera są włączone wyjścia zadajnika mocy zamówionej, zadajnika temperatury, zadajnika hałasu, zadajnika prądu oraz zadajnika poziomu mocy odbiornika, przy czym do wtórnego obwodu regulacyjnego transformatora jest włączone wyjście regulatora mocy, do którego wejść są przyłączone wyjścia nadążnego sygnału regulacyjnego mikrokomputera oraz wyjście ręcznego zadajnika poziomu mocy odbiornika.The method according to the invention is carried out in a system comprising a voltage matching transformer of the controlled load and at least one control transformer, in the secondary winding of which a current and / or power regulator is connected. The system is equipped with a microcomputer to the inputs of which are connected a measuring power converter for power control in the receiving terminal, a temperature converter connected to a sensor located in a place with a high heat load of the receiver, a noise converter controlled from a microphone located near the receiver, a current converter connected to the circuit current current of the load and the power converter of the load for measuring the input power of the primary control side of the transformer. In addition, the outputs of the ordered power adjuster, temperature adjuster, noise adjuster, current adjuster and receiver power level adjuster are connected to the microcomputer inputs, while the power regulator output is connected to the secondary control circuit of the transformer, the inputs of which are connected to the outputs of the follow-up microcomputer control signal and output of the receiver's manual power level adjuster.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na ciągły i jednoczesny monitoring mocy, hałasu, temperatury i innych istotnych parametrów odbiornika oraz na automatyczne regulowanie dopływu energii tak, by nie została przekroczona moc umowna odbiorcy, dopuszczalnyThe solution according to the invention allows for continuous and simultaneous monitoring of power, noise, temperature and other important parameters of the receiver and for automatic regulation of the energy supply so that the contracted power of the recipient is not exceeded, permissible

171 781 poziom generowanego hałasu, temperatura najbardziej wrażliwych na nagrzewanie miejsc odbiornika, czy też inne parametry wymagające okresowego ograniczenia171 781 noise level, temperature of the receiver's most sensitive points to heating, or other parameters requiring periodic limitation

Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykładowym wykonaniu na rysunku przedstawiającym schemat blokowy jednej fazy układu do kontroli i regulacji mocy odbiornika energii elektrycznej.The subject of the invention is shown in an exemplary embodiment in the drawing showing a block diagram of one phase of a system for controlling and regulating the power of an electric energy receiver.

Jak pokazano na rysunku, układ do kontroli i regulacji mocy odbiornika energii elektrycznej, zasilanego poprzez dopasowujący napięcie transformator 9 z regulacyjnego transformatora 8, jest wyposażony w mikrokomputer 6, do którego wejść są przyłączone pomiarowy przetwornik mocy 1 kontrolujący moc w odbiorczym przyłączu 14, przetwornik temperatury 2, przetwornik hałasu 3, przetwornik prądu 4 włączony w tor prądowy odbiornika 10 oraz przetwornik mocy 5 odbiornika 10. Przetwornik temperatury 2 jest połączony z czujnikiem 11 umieszczonym w miejscu o dużym obciążeniu cieplnym odbiornika 10, natomiast przetwornik hałasu 3 jest sterowany z mikrofonu 12 umieszczonego w pobliżu odbiornika 10. Z kolei, wejście przetwornika mocy 5 odbiornika 10 jest połączone z pierwotnym uzwojeniem regulacyjnego transformatora 8, w którego obwodzie wtórnym jest usytuowany regulator mocy 7 sterowany sygnałami wyjściowymi z ręcznego zadajnika 13 poziomu mocy odbiornika 10 lub nadążnego sygnału regulacyjnego mikrokomputera 6. Dodatkowo, do wejść mikrokomputera 6 są przyłączone wyjścia zadajnika mocy zamówionej 15, zadajnika temperatury 16, zadajnika hałasu 17, zadajnika prądu 18 oraz zadajnika poziomu mocy 19 odbiornika 10.As shown in the figure, the system for controlling and regulating the power of the electric energy receiver, supplied by the voltage matching transformer 9 from the control transformer 8, is equipped with a microcomputer 6, to the inputs of which are connected a measuring power converter 1 that controls the power in the receiving connection 14, a temperature converter 2, noise transducer 3, current transducer 4 connected to the current path of the receiver 10 and the power transducer 5 of the receiver 10. The temperature transducer 2 is connected to the sensor 11 located in the place with a high heat load of the receiver 10, while the noise transducer 3 is controlled by the microphone 12 placed in the vicinity of the receiver 10. In turn, the input of the power converter 5 of the receiver 10 is connected to the primary control winding of the transformer 8, in the secondary circuit of which there is a power regulator 7 controlled by the outputs from the manual setter 13 of the power level of the receiver 10 or the follow-up microco control signal mputera 6. Additionally, outputs of the ordered power adjuster 15, temperature adjuster 16, noise adjuster 17, current adjuster 18 and power level adjuster 19 of the receiver 10 are connected to the inputs of microcomputer 6.

Realizowany w opisanej konfiguracji układowej sposób kontroli i regulacji mocy odbiornika energii elektrycznej polega na tym, że dokonuje się pomiaru mocy pobieranej przez odbiorcę energii w jego odbiorczym przyłączu 14 i jednocześnie prowadzi się ciągły pomiar mocy odbiornika 10 przy użyciu przetwornika 5 połączonego z mikrokomputerem 6. Dodatkowo, za pomocą mikrofonu 12 prowadzi się ciągły pomiar hałasu generowanego przez pracujący odbiornik 10, natomiast za pośrednictwem temperaturowego czujnika 11, który umieszcza się w miejscu o dużym obciążeniu cieplnym odbiornika 10, dokonuje się ciągłego pomiaru temperatury wytypowanych miejsc pracującego odbiornika. Tak uzyskane sygnały pomiarowe przetwarza programowo, wprowadzając dodatkowo kryteria nadrzędności w przypadku regulacji prądu lub mocy kilku odbiorników energii elektrycznej zasilanych ze wspólnego przyłącza 14 sieci zakładowej, a w dodatku wzajemnie się uzupełniających na przykład w generowaniu hałasu. Tak otrzymanymi przyrostami sygnałów steruje się parametry wejściowe regulatora mocy 7 sterującego wtórnym uzwojeniem regulacyjnego transformatora 8, z którego zasila się sterowany odbiornik 10, natomiast według kryterium nadrzędności ogranicza się moc jedynie tego odbiornika, dla którego można osiągnąć minimalizację ujemnych skutków takiej regulacji ze względów technologicznych i ekonomicznych.The method of controlling and adjusting the power of the electric energy receiver implemented in the described system configuration consists in measuring the power consumed by the consumer in its receiving terminal 14 and, at the same time, continuous measurement of the power of the receiver 10 using a converter 5 connected to a microcomputer 6. Additionally, , the microphone 12 continuously measures the noise generated by the operating receiver 10, while the temperature sensor 11, which is placed in a place with a high heat load of the receiver 10, continuously measures the temperature of the selected locations of the operating receiver. He processes the measurement signals obtained in this way, additionally introducing the priority criteria in the case of current or power regulation of several electric energy receivers supplied from the common connection 14 of the plant network, and in addition complementing each other, for example in generating noise. The signal increments obtained in this way are controlled by the input parameters of the power regulator 7 controlling the secondary control winding of the transformer 8, from which the controlled receiver 10 is powered, while the priority criterion limits the power of only the receiver for which minimization of the negative effects of such regulation can be achieved for technological reasons and economic.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 złPublishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price PLN 2.00

Claims

Patent claims

1. The method of controlling and adjusting the power of an electric energy receiver using control transformers based on the measurement and / or power in the receiving connection, characterized by the fact that the receiver's power is continuously measured and, at the same time, the noise generated by the working electric energy receiver is continuously measured. and the temperature of selected, most exposed to heating, places of the electric receiver, and the values of current and / or power consumed by the receiver, temperature and noise level obtained as a result of these measurements are compared with the previously set limit values of the power ordered from the electricity supplier, the permissible current intensity , the permissible temperature of the selected places of the electric receiver and the permissible noise level, and the signal increments obtained from such a comparison, the electrical parameters of the follow-up control members with control transformers as executive elements are regulated which are used to supply electricity to the receiver.

2. A system for controlling and regulating the power of an electric energy receiver powered by a transformer matching the voltage from at least one regulating transformer, in the secondary winding of which a current and / or power regulator is connected, characterized in that it includes a microcomputer (6) to which inputs are connected, power control in the measuring connection (14) measuring power converter (1), temperature converter (2) controlled from the sensor (11) placed in a place with high heat load of the receiver (10), noise converter (3) controlled from the microphone ( 12) located near the receiver (10), the current converter (4) connected to the current path of the receiver (10) and the power converter (5) of the receiver (10) connected to the primary winding of the control transformer (8), additionally to the microcomputer inputs ( 6) the outputs of the ordered power adjuster (15), temperature adjuster (16), noise adjuster (17), current adjuster (18) and power level adjuster (1 9) of the receiver (10), while the input of the power regulator (7) controlling the regulating transformer (8) is connected to the output of the manual setter (13) of the power level of the receiver (10) and to the output of the follow-up regulation signal of the microcomputer (6).