PL245373B1 - Method of and system for controlling tension and phase load balancing of three-phase power line - Google Patents

Method of and system for controlling tension and phase load balancing of three-phase power line Download PDF

Info

Publication number
PL245373B1
PL245373B1 PL441546A PL44154622A PL245373B1 PL 245373 B1 PL245373 B1 PL 245373B1 PL 441546 A PL441546 A PL 441546A PL 44154622 A PL44154622 A PL 44154622A PL 245373 B1 PL245373 B1 PL 245373B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
phase
power line
transformers
wire
terminals
Prior art date
Application number
PL441546A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL441546A1 (en
Inventor
Marek Adamowicz
Zbigniew Krzemiński
Original Assignee
Mmb Drives Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mmb Drives Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia filed Critical Mmb Drives Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority to PL441546A priority Critical patent/PL245373B1/en
Publication of PL441546A1 publication Critical patent/PL441546A1/en
Publication of PL245373B1 publication Critical patent/PL245373B1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/26—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/24—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using bucking or boosting transformers as final control devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1807—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using series compensators
    • H02J3/1814—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using series compensators wherein al least one reactive element is actively controlled by a bridge converter, e.g. unified power flow controllers [UPFC]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1821—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
    • H02J3/1835—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control
    • H02J3/1842—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control wherein at least one reactive element is actively controlled by a bridge converter, e.g. active filters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/66—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
    • H02M7/68—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/79—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/797—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y04S10/123—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving renewable energy sources

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób i układ regulacji napięcia i symetryzacji obciążeń fazowych trójfazowej linii elektroenergetycznej. Układ składa się z łącznika konfiguracyjnego (ŁK) zacisków wyjściowych trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe (FS), przy czym zaciski pierwotne łącznika konfiguracyjnego (ŁK) są połączone z zaciskami wyjściowymi trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe (FS), pierwsza grupa zacisków wtórnych łącznika konfiguracyjnego (ŁK) jest połączona z poszczególnymi fazami (L1, L2, L3) i przewodem neutralnym (N) trójfazowej linii elektroenergetycznej po lewej stronie od miejsca szeregowego włączenia uzwojeń wtórnych jednofazowych transformatorów dodawczych (TR1, TR2, TR3) w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej, a druga grupa zacisków wtórnych łącznika konfiguracyjnego (ŁK) jest połączona z poszczególnymi fazami (L1, L2, L3) i przewodem neutralnym (N) trójfazowej linii elektroenergetycznej po prawej stronie od miejsca szeregowego włączenia uzwojeń wtórnych jednofazowych transformatorów dodawczych (TR, TR2, TR3) w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej.The subject of the application is a method and system for voltage regulation and phase load symmetrization of a three-phase power line. The system consists of a configuration switch (ŁK) output terminals of a three-phase, four-wire inverter symmetrizing phase loads (FS), the primary terminals of the configuration switch (ŁK) are connected to the output terminals of a three-phase, four-wire inverter symmetrizing phase loads (FS), the first group of secondary terminals of the switch configuration (ŁK) is connected to individual phases (L1, L2, L3) and the neutral wire (N) of the three-phase power line on the left side from the place of series connection of the secondary windings of single-phase addition transformers (TR1, TR2, TR3) in individual phases of the three-phase power line , and the second group of secondary terminals of the configuration connector (ŁK) is connected to the individual phases (L1, L2, L3) and the neutral wire (N) of the three-phase power line on the right side from the place of serial connection of the secondary windings of single-phase addition transformers (TR, TR2, TR3 ) in individual phases of a three-phase power line.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ regulacji napięcia i symetryzacji obciążeń fazowych trójfazowej linii elektroenergetycznej. Wynalazek znajduje zastosowanie do stabilizowania napięcia zasilania odbiorców i zmniejszenia strat energii w trójfazowych liniach elektroenergetycznych, zwłaszcza w liniach o dużej liczbie przyłączonych instalacji fotowoltaicznych.The subject of the invention is a method and system for voltage regulation and phase load symmetrization of a three-phase power line. The invention is used to stabilize the supply voltage of consumers and reduce energy losses in three-phase power lines, especially in lines with a large number of connected photovoltaic installations.

Napięcie zasilania odbiorców powinno spełniać określone parametry jakościowe, które zostały opisane między innymi w normie PN-EN 50160 Parametry napięcia zasilającego w publicznych sieciach elektroenergetycznych. Spadki napięcia powodowane przepływem prądów przez odcinki linii elektroenergetycznych o określonych impedancjach są przyczyną istotnych problemów w elektroenergetycznych sieciach dystrybucyjnych. Powodują one zmianę napięcia u użytkownika w postaci obniżenia lub zwiększenia wartości napięcia w obiekcie podłączonym do sieci. Ocenę warunków napięciowych przeprowadza się z uwzględnieniem wpływu spadków napięcia na impedancjach linii.The supply voltage of consumers should meet certain quality parameters, which are described, among others, in the PN-EN 50160 standard: Parameters of supply voltage in public power networks. Voltage drops caused by the flow of currents through sections of power lines with specific impedances cause significant problems in power distribution networks. They cause a change in the user's voltage in the form of a decrease or increase in the voltage value in the object connected to the network. The assessment of voltage conditions is carried out taking into account the influence of voltage drops on line impedances.

W elektroenergetycznych sieciach dystrybucyjnych, w których odbiorcami końcowymi są prosumenci posiadający instalacje generujące energię z odnawialnych źródeł energii (OZE), pojawiają się zmiany kierunku przepływu energii związane z produkcją przekraczającą zapotrzebowanie prosumentów. Innym problemem jest niesymetryczne obciążenie poszczególnych faz linii elektroenergetycznej. Odbiorniki energii elektrycznej w indywidualnych gospodarstwach domowych są w znacznej części odbiornikami jednofazowymi. Również znacząca liczba instalacji fotowoltaicznych (PV) jest przyłączana do linii elektroenergetycznej jednofazowo. Oznacza to, że przeważnie w trakcie poboru energii z sieci i oddawania energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznych do sieci, obciążenie poszczególnych faz jest niesymetryczne. Efektem niesymetrii prądów jest pojawienie się prądu o istotnej wartości w przewodzie neutralnym, co prowadzi do istotnych strat energii. Ponadto przekroczenie wartości dopuszczalnej prądu w przewodzie neutralnym, może powodować wyłączenie linii.In power distribution networks, where the final recipients are prosumers with installations generating energy from renewable energy sources (RES), changes in the direction of energy flow occur due to production exceeding the demand of prosumers. Another problem is the unbalanced load on individual phases of the power line. Electricity receivers in individual households are mostly single-phase. Also, a significant number of photovoltaic (PV) installations are connected to the power line in single-phase. This means that usually when absorbing energy from the grid and transmitting electricity from photovoltaic installations to the grid, the load on individual phases is asymmetric. The effect of current asymmetry is the appearance of a significant current in the neutral wire, which leads to significant energy losses. Moreover, exceeding the permissible value of the current in the neutral wire may result in switching off the line.

Jeżeli w jednej z faz pobierany jest zbyt duży prąd, a w innej oddawana jest do sieci energia pochodząca z instalacji fotowoltaicznej, to może to doprowadzić do sytuacji, w której napięcie w jednej fazie może być przekroczone, a na innej może być zbyt niskie. Napięcia w poszczególnych fazach linii elektroenergetycznej powinny być zatem regulowane. Korzystnie aby regulacja napięcia w trójf azowej linii elektroenergetycznej była przeprowadzona indywidualnie dla każdej z faz.If too much current is consumed in one phase and energy from a photovoltaic installation is fed into the grid in another, this may lead to a situation in which the voltage in one phase may be exceeded and in another phase it may be too low. The voltages in individual phases of the power line should therefore be regulated. It is preferable for the voltage regulation in a three-phase power line to be carried out individually for each phase.

Znane jest zastosowanie w trójfazowych liniach energetycznych układów transformatorów dodawczych do indywidualnej regulacji napięcia w poszczególnych fazach. Podczas gdy uzwojenie wtórne jednofazowego transformatora dodawczego jest włączone szeregowo w fazę linii elektroenergetycznej, uzwojenie pierwotne musi być w określony sposób zasilane dla realizacji postawionego zadania regulacji napięcia w fazie linii elektroenergetycznej. Znany jest z publikacji Topolski, Ł., Firlit, A., Piątek, K., Hanzelka, Z. „Ograniczanie wzrostów i asymetrii napięć powodowanych jednofazowymi instalacjami fotowoltaicznymi za pomocą szeregowego transformatora dodawczego w sieci niskiego napięcia”, Przegląd Elektrotechniczny, R96 NR3/2020 układ regulacji napięcia liniach energetycznych niskiego napięcia zawierający transformatory dodawcze, których uzwojenia wtórne w poszczególnych fazach połączone są w szereg z linią energetyczną niskiego napięcia, a uzwojenia pierwotne są połączone równoległe z linią energetyczną niskiego napięcia, w której odbywa się regulacja napięcia. Konfiguracja układu transformatorów dodawczych poprzez załączanie i wyłączanie uzwojeń stron pierwotnych poszczególnych transformatorów dodawczych odbywa się za pomocą łączników tyrystorowych. Regulacja napięcia za pomocą transformatorów dodawczych korzystnie wpływa na stabilizację zasilania odbiorców i prosumentów przyłączonych w pobliżu do tej linii. Niedogodnością powyższego rozwiązania jest to, że każda jednostka regulacyjna składa się z co najmniej dwóch transformatorów połączonych szeregowo, których odpowiednie sprzęganie i odsprzęganie daje możliwość regulacji napięcia wyjściowego w górę lub w dół tylko w sposób skokowy, z określonym skokiem i nie umożliwia płynnej regulacji ze stabilizacją napięcia na ściśle określonym poziomie. Pomimo znacznego wyrównania wartości skutecznych napięć fazowych, układ nie zapewnia redukcji poziomu asymetrii napięć fazowych. Ponadto włączenie szeregowo w każdej fazie linii elektroenergetycznej dwóch uzwojeń wtórnych dwóch transformatorów dodawczych niekorzystnie powoduje zwiększenie impedancji linii i może mieć niekorzystny wpływ na zadziałanie automatyki zabezpieczeniowej.It is known to use addition transformer systems in three-phase power lines for individual voltage regulation in individual phases. While the secondary winding of a single-phase feeder transformer is connected in series with the power line phase, the primary winding must be energized in a certain way to achieve the task of regulating the voltage in the power line phase. He is known from the publications Topolski, Ł., Firlit, A., Piątek, K., Hanzelka, Z. "Limiting voltage increases and asymmetries caused by single-phase photovoltaic installations using a series addition transformer in a low-voltage network", Przegląd Elektrotechniczny, R96 NR3/ 2020 voltage regulation system for low-voltage power lines containing additional transformers whose secondary windings in individual phases are connected in series with the low-voltage power line, and the primary windings are connected in parallel with the low-voltage power line in which the voltage regulation takes place. The configuration of the add-on transformer system by switching on and off the primary windings of individual add-on transformers is done using thyristor switches. Voltage regulation using addition transformers has a beneficial effect on stabilizing the power supply of consumers and prosumers connected nearby to this line. The disadvantage of the above solution is that each regulation unit consists of at least two transformers connected in series, the appropriate coupling and decoupling of which makes it possible to regulate the output voltage up or down only in steps, with a specific step and does not enable smooth regulation with stabilization. voltage at a precisely defined level. Despite the significant equalization of the effective values of phase voltages, the system does not reduce the level of phase voltage asymmetry. Moreover, connecting two secondary windings of two additional transformers in series in each phase of the power line adversely increases the line impedance and may have an adverse effect on the activation of the protection automatics.

Jednym ze sposobów kompensacji asymetrii prądów i napięć w sieciach trójfazowych czteroprzewodowych zasilających jednofazowe odbiorniki i odnawialne źródła energii jest zainstalowanie w linii elektroenergetycznej transformatora symetryzującego. Zanany jest z publikacji Topolski Ł., Woźny K.,One way to compensate for current and voltage asymmetry in three-phase, four-wire networks supplying single-phase receivers and renewable energy sources is to install a symmetry transformer in the power line. He is known from the publications of Topolski Ł., Woźny K.,

Hanzelka Z., Kompensacja asymetrii prądów i napięć powodowanej odbiornikami i odnawialnymi źródłami energii za pomocą transformatora symetryzującego w sieciach niskich napięć, Przegląd Elektrotechniczny, R. 95 NR 9/2019, trójfazowy transformator syntetyzujący o układzie połączeń uzwojeń w zygzak, który przyłącza się równolegle w wybranym miejscu linii elektroenergetycznej. Urządzenie to w odróżnieniu od transformatorów dystrybucyjnych, nie posiada uzwojenia wtórnego. Trójfazowe uzwojenie połączone w zygzak redukuje asymetrię prądów od strony zasilania w miejscu występowania asymetrii prądów obciążenia. Działanie syntetyzujące wynika z różnicy impedancji przewodu neutralnego oraz impedancji wewnętrznej transformatora symetryzującego. Skuteczność symetryzacji prądów i napięć za pomocą transformatora symetryzującego jest zależna od stosunku impedancji przewodu neutralnego do impedancji uzwojeń transformatora symetryzującego. Im mniejsza jest impedancja uzwojeń transformatora symetryzującego, tym większa część prądu przewodu neutralnego będzie płynęła przez transformator syntetyzujący i będzie rozdzielana na poszczególne fazy linii elektroenergetycznej.Hanzelka Z., Compensation of current and voltage asymmetry caused by receivers and renewable energy sources using a symmetrizing transformer in low voltage networks, Przegląd Elektrotechniczny, Vol. 95 No. 9/2019, three-phase synthesizing transformer with a zigzag winding connection system, which is connected in parallel in selected place on the power line. This device, unlike distribution transformers, does not have a secondary winding. Three-phase winding connected in a zigzag pattern reduces current asymmetry on the supply side in the place of load current asymmetry. The synthesizing effect results from the difference in the impedance of the neutral wire and the internal impedance of the symmetrizing transformer. The effectiveness of current and voltage symmetrization using a symmetrizing transformer depends on the ratio of the impedance of the neutral conductor to the impedance of the windings of the symmetrizing transformer. The lower the impedance of the windings of the symmetrizing transformer, the greater part of the neutral current will flow through the synthesizing transformer and will be distributed to individual phases of the power line.

Niedogodnością rozwiązania transformatora symetryzującego jest to, iż brak aktywnych sterowanych elementów układu regulacji i wykorzystanie wyłącznie pasywnej struktury transformatora powoduje, że działanie transformatora symetryzującego powoduje redukcję prądu w przewodzie neutralnym bez możliwości jego całkowitego wyeliminowania. Układ nie jest w stanie w pełni wyeliminować asymetrii napięciowej w punkcie przyłączenia i nie posiada funkcji regulacji napięcia w poszczególnych fazach linii.The disadvantage of the symmetrizing transformer solution is that the lack of active controlled elements of the regulation system and the use of only the passive structure of the transformer means that the operation of the symmetrizing transformer reduces the current in the neutral wire without the possibility of completely eliminating it. The system cannot fully eliminate voltage asymmetry at the connection point and does not have a voltage regulation function in individual line phases.

Znany jest z publikacji Krzemiński Z., „Regulacja napięcia w sieci nN z rozproszonymi źródłami energii”, Przegląd Elektrotechniczny R. 96 NR 5/2020 elektroniczny regulator napięcia składający się z dwóch falowników, z których jeden służy do dodawania do poszczególnych faz linii elektroenergetycznej napięć o regulowanej amplitudzie za pomocą małych transformatorów dodawczych. Drugi, falownik sieciowy, służy do dostarczania energii czynnej do falownika zasilającego transformatory dodawcze oraz do korekty poboru mocy biernej w założonym zakresie w punkcie przyłączenia. Korzystnie gdy falownik sieciowy jest o konstrukcji czteroprzewodowej i realizuje jednocześnie funkcję symetryzacji obciążeń fazowych. Wówczas elektroniczny regulator napięcia spełnia podwójna funkcję układu regulacji napięcia i symetryzacji obciążeń fazowych trójfazowej linii elektroenergetycznej.He is known from the publication Krzemiński Z., "Voltage regulation in a low-voltage network with distributed energy sources", Przegląd Elektrotechniczny V. 96 No. 5/2020 electronic voltage regulator consisting of two inverters, one of which is used to add voltages to individual phases of the power line with adjustable amplitude using small addition transformers. The second one, the grid inverter, is used to supply active energy to the inverter that powers the additional transformers and to correct the reactive power consumption within the assumed range at the connection point. Preferably, the network inverter has a four-wire structure and simultaneously performs the function of phase load symmetrization. Then the electronic voltage regulator performs a double function of a voltage regulation system and symmetrization of phase loads of a three-phase power line.

Działanie elektronicznego regulatora napięcia polega na dodawaniu napięcia, jeżeli w miejscu włączenie regulatora napięcie sieci jest niższe od zadanego i odejmowaniu napięcia, jeżeli napięcie sieci jest wyższe od zadanego. Związane jest to z przepływem, w każdej f azie, energii z sieci do transformatora dodawczego przy obniżonym napięciu sieci i przepływem energii z transformatora dodawczego do sieci przy podwyższonym napięciu w sieci. Regulacja przepływu energii odbywa się w każdej z faz niezależnie. Użycie transformatorów dodawczych, których uzwojenia wtórne włączone są w szereg z przewodami fazowymi linii zasilającej, a napięcia stron pierwotnych zasilane są za pomocą trójfazowego falownika czteroprzewodowego, pozwala zapewnić precyzyjną regulację napięcia w poszczególnych fazach linii elektroenergetycznej. Gdy wypadkowy przepływ energii w trzech fazach linii elektroenergetycznej następuje od tej strony, patrząc od punktu włączenia transformatorów dodawczych, po której jest przyłączony falownik sieciowy, to działanie elektronicznego regulatora napięcia odbywa się w najkorzystniejszych warunkach, tzn. w warunkach pracy o najwyższej sprawności energetycznej. Jeżeli natomiast zmieni się kierunek wypadkowego przepływu energii w trzech fazach linii elektroenergetycznej i będzie następował od przeciwnej strony do punktu włączenia falownika sieciowego, to działanie falownika sieciowego zasilającego obwód pośredniczący falownika czteroprzewodowego zasilającego transformatory dodawcze spowoduje powstanie niekorzystnej pętli mocy. W związku z tym układ elektronicznego regulatora napięcia będzie pracował przy niekorzystnie zwiększonym przepływie prądów i niekorzystnie zwiększonych stratach energii elektrycznej.The operation of the electronic voltage regulator consists in adding voltage if the network voltage at the point where the regulator is turned on is lower than the set value and subtracting voltage if the network voltage is higher than the set value. This is related to the flow, in each phase, of energy from the network to the adding transformer at reduced network voltage and the flow of energy from the adding transformer to the network at increased network voltage. Energy flow is regulated independently in each phase. The use of additional transformers, whose secondary windings are connected in series with the phase wires of the power line, and the voltages of the primary sides are supplied by a three-phase, four-wire inverter, allows to ensure precise voltage regulation in individual phases of the power line. When the resultant energy flow in the three phases of the power line occurs from the side, looking from the switch-on point of the feeder transformers, on which the grid inverter is connected, the operation of the electronic voltage regulator takes place in the most favorable conditions, i.e. in the operating conditions with the highest energy efficiency. However, if the direction of the resultant energy flow in the three phases of the power line changes and takes place from the opposite side to the grid inverter switch-on point, the operation of the grid inverter feeding the intermediate circuit of the four-wire inverter powering the feeder transformers will create an unfavorable power loop. Therefore, the electronic voltage regulator system will operate with unfavorably increased current flow and unfavorably increased electrical energy losses.

Układ regulacji napięcia i symetryzacji obciążeń fazowych trójfazowej linii elektroenergetycznej, składający się z trzech jednofazowych transformatorów dodawczych oraz trójfazowego czteroprzewodowego falownika zasilającego transformatory dodawcze, przy czym uzwojenia wtórne poszczególnych transformatorów dodawczych są włączone szeregowo w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej, a uzwojenia pierwotne poszczególnych transformatorów dodawczych są połączone z trzema wyjściami jednofazowymi trójfazowego czteroprzewodowego falownika zasilającego transformatory dodawcze, a także z trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe, przy czym zaciski napięcia stałego trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe oraz zaciski napięcia stałego trójfazowego czteroprzewodowego falownika zasilającego transformatory dodawcze są połączone z zaciskami wspólnego kondensatora obwodu napięcia stałego, charakteryzuje się według wynalazku tym, że składa się z łącznika konfiguracyjnego zacisków wyjściowych trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe, przy czym zaciski pierwotne łącznika konfiguracyjnego są połączone z zaciskami wyjściowymi trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe, pierwsza grupa zacisków wtórnych łącznika konfiguracyjnego jest połączona z poszczególnymi fazami i przewodem neutralnym trójfazowej linii elektroenergetycznej po lewej stronie od miejsca szeregowego włączenia uzwojeń wtórnych jednofazowych transformatorów dodawczych w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej, a druga grupa zacisków wtórnych łącznika konfiguracyjnego jest połączona z poszczególnymi fazami i przewodem neutralnym trójfazowej linii elektroenergetycznej po prawej stronie od miejsca szeregowego włączenia uzwojeń wtórnych jednofazowych transformatorów dodawczych w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej.Voltage regulation and phase load symmetrization system of a three-phase power line, consisting of three single-phase auxiliary transformers and a three-phase, four-wire inverter powering the auxiliary transformers, where the secondary windings of individual auxiliary transformers are connected in series in individual phases of the three-phase power line, and the primary windings of individual auxiliary transformers are connected to the three single-phase outputs of the three-phase four-wire inverter supplying the feeder transformers, and also to the three-phase four-wire inverter symmetrizing the phase loads, wherein the DC voltage terminals of the three-phase four-wire inverter symmetrizing the phase loads and the DC voltage terminals of the three-phase four-wire inverter supplying the feeder transformers are connected to the terminals of the common circuit capacitor constant voltage, is characterized according to the invention in that it consists of a configuration connector of the output terminals of a three-phase, four-wire inverter symmetrizing phase loads, the primary terminals of the configuration connector are connected to the output terminals of the three-phase, four-wire inverter symmetrizing phase loads, the first group of secondary terminals of the configuration connector is connected with the individual phases and the neutral wire of the three-phase power line on the left side of the place of serial connection of the secondary windings of single-phase addition transformers in the individual phases of the three-phase power line, and the second group of secondary terminals of the configuration connector is connected to the individual phases and the neutral wire of the three-phase power line on the right side of places of serial connection of the secondary windings of single-phase addition transformers in individual phases of a three-phase power line.

W odmianie wynalazku układ regulacji napięcia i symetryzacji obciążeń fazowych trójfazowej linii elektroenergetycznej, składający się z trzech jednofazowych transformatorów dodawczych oraz trójfazowego czteroprzewodowego falownika zasilającego transformatory dodawcze, przy czym uzwojenia wtórne poszczególnych transformatorów dodawczych są włączone szeregowo w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej, a uzwojenia pierwotne poszczególnych transformatorów dodawczych są połączone z wyjściami jednofazowymi trójfazowego czteroprzewodowego falownika zasilającego transformatory dodawcze, charakteryzuje się według wynalazku tym, że składa się z dwóch trójfazowych czteroprzewodowych falowników symetryzujących obciążenia fazowe, których zaciski napięcia stałego są połączone z zaciskami odpowiednio pierwszego kondensatora oraz drugiego kondensatora, a zaciski pierwszego kondensatora i drugiego kondensatora są połączone ze sobą równolegle oraz połączone z zaciskami napięcia stałego trójfazowego czteroprzewodowego falownika zasilającego transformatory dodawcze, a zaciski wyjściowe pierwszego trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe są połączone z poszczególnymi fazami i przewodem neutralnym trójfazowej linii elektroenergetycznej po lewej stronie od miejsca szeregowego włączenia uzwojeń wtórnych jednofazowych transformatorów dodawczych w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej, a zaciski wyjściowe drugiego trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe są połączone z poszczególnymi fazami i przewodem neutralnym trójfazowej linii elektroenergetycznej po prawej stronie od miejsca szeregowego włączenia uzwojeń wtórnych jednofazowych transformatorów dodawczych w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej.In a variant of the invention, a system for voltage regulation and phase load symmetrization of a three-phase power line, consisting of three single-phase auxiliary transformers and a three-phase, four-wire inverter powering the auxiliary transformers, where the secondary windings of individual auxiliary transformers are connected in series in individual phases of the three-phase power line, and the primary windings of individual adding transformers are connected to the single-phase outputs of a three-phase four-wire inverter supplying the adding transformers, is characterized according to the invention in that it consists of two three-phase four-wire inverters symmetrizing phase loads, whose DC voltage terminals are connected to the terminals of the first capacitor and the second capacitor, respectively, and the terminals of the first the capacitor and the second capacitor are connected in parallel and connected to the DC terminals of the three-phase four-wire inverter supplying the auxiliary transformers, and the output terminals of the first three-phase four-wire inverter symmetrizing the phase loads are connected to the individual phases and the neutral wire of the three-phase power line on the left side from the point of series connection secondary windings of single-phase power line transformers in individual phases of a three-phase power line, and the output terminals of the second three-phase four-wire inverter symmetrizing phase loads are connected to individual phases and the neutral wire of the three-phase power line to the right of the place of series connection of the secondary windings of single-phase power line transformers in individual phases of the three-phase power line electricity.

Sposób regulacji napięcia i symetryzacji obciążeń fazowych trójfazowej linii elektroenergetycznej z wykorzystaniem trzech jednofazowych transformatorów dodawczych, zasilającego je trójfazowego czteroprzewodowego falownika i połączonego z nim zaciskami napięcia stałego trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe polegający na równoważeniu energii oddawanej i pobieranej we wszystkich fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej poprzez generowanie na wyjściu trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe przyłączonego do trójfazowej linii elektroenergetycznej określonych prądów dopływających bądź odpływających z poszczególnych faz oraz poprzez dodawanie bądź odejmowanie za pomocą transformatorów dodawczych określonych napięć w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej charakteryzuje się według wynalazku tym, że trójfazowy czteroprzewodowy falownik symetryzujący obciążenia fazowe generuje prądy dopływające bądź odpływające z poszczególnych faz w punkcie przyłączenia po lewej stronie od miejsca szeregowego włączenia uzwojeń wtórnych jednofazowych transformatorów dodawczych w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej jeżeli wypadkowy przepływ energii w trzech fazach odbywa się od lewej strony do prawej, natomiast jeżeli wypadkowy przepływ energii w trzech fazach odbywa się od prawej strony do lewej , to trójfazowy czteroprzewodowy falownik symetryzujący obciążenia fazowe generuje prądy dopływające bądź odpływające z poszczególnych faz w punkcie przyłączenia po prawej stronie od miejsca szeregowego włączenia uzwojeń wtórnych jednofazowych transformatorów dodawczych w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej.A method of voltage regulation and symmetrization of phase loads of a three-phase power line using three single-phase auxiliary transformers, a three-phase, four-wire inverter powering them and a three-phase, four-wire inverter connected to it with direct voltage terminals symmetrizing phase loads, consisting in balancing the energy given and consumed in all phases of a three-phase power line by generating at the output of a three-phase four-wire inverter symmetrizing phase loads connected to a three-phase power line of specific currents flowing into or out of individual phases and by adding or subtracting specific voltages in individual phases of the three-phase power line using transformers, the invention is characterized by the fact that the three-phase four-wire inverter symmetrizing loads phase generates currents flowing into or out of individual phases at the connection point on the left side of the place of serial connection of the secondary windings of single-phase addition transformers in individual phases of a three-phase power line if the resultant energy flow in the three phases is from left to right, and if the resultant energy flow in three phases takes place from right to left, a three-phase four-wire inverter symmetrizing phase loads generates currents flowing into or out of individual phases at the connection point on the right side of the place of series connection of the secondary windings of single-phase feeder transformers in individual phases of a three-phase power line.

Dzięki sposobowi i układowi według wynalazku działanie układu regulacji napięcia i symetryzacji obciążeń fazowych trójfazowej linii elektroenergetycznej nie powoduje powstania niekorzystnej pętli mocy w układzie, niezależnie od kierunku wypadkowego przepływu energii w trzech fazach linii elektroenergetycznej. Tym samym, dla różnych kierunków wypadkowego przepływu energii w trzech fazach linii elektroenergetycznej układ regulacji napięcia i symetryzacji obciążeń fazowych trójfazowej linii elektroenergetycznej może zawsze pracować przy korzystnie najmniejszych stratach energii elektrycznej i korzystnie najwyższej sprawności energetycznej. Zatem dzięki sposobowi i układowi według wynalazku możliwe jest zwiększenie ilości energii przesyłanej linią elektroenergetyczną od bądź do prosumenta. Ponadto, korzyścią z zastosowania sposobu i układu według wynalazku dla operatorów systemów dystrybucyjnych jest zwiększenie mocy przyłączeniowej prosumentów oraz eliminacja problemów wynikających z niewystarczającej pojemności sieci przy zachowaniu wysokich parametrów jakościowych napięcia.Thanks to the method and system according to the invention, the operation of the voltage regulation system and symmetrization of phase loads of a three-phase power line does not create an unfavorable power loop in the system, regardless of the direction of the resultant energy flow in the three phases of the power line. Therefore, for different directions of the resultant energy flow in the three phases of the power line, the voltage regulation system and symmetrization of phase loads of the three-phase power line can always operate with the lowest possible losses of electrical energy and, preferably, the highest energy efficiency. Therefore, thanks to the method and system according to the invention, it is possible to increase the amount of energy transmitted along the power line from or to the prosumer. Moreover, the benefit of using the method and system according to the invention for distribution system operators is the increase in the connection power of prosumers and the elimination of problems resulting from insufficient network capacity while maintaining high voltage quality parameters.

Przedmiot wynalazku objaśniony jest bliżej w przykładach wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy układu regulacji napięcia i symetryzacji obciążeń fazowych o wyjściu trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego przełączanym za pomocą łącznika konfiguracyjnego, fig. 2 - w sposób schematyczny schemat ideowy układu regulacji napięcia i symetryzacji obciążeń fazowych o dwóch czteroprzewodowych falownikach symetryzujących.The subject of the invention is explained in more detail in the examples of implementation and in the drawing, in which Fig. 1 shows a schematic diagram of the voltage regulation system and symmetrization of phase loads with the output of a three-phase, four-wire symmetrization inverter switched using a configuration switch, Fig. 2 - a schematic diagram of the regulation system voltage and symmetrization of phase loads with two four-wire symmetrization inverters.

Przykład IExample I

Uzwojenia wtórne trzech transformatorów dodawczych TR1, TR2, TR3 są włączone szeregowo w odpowiednio trzech fazach L1, L2, L3 trójfazowej linii elektroenergetycznej. Uzwojenia pierwotne poszczególnych transformatorów dodawczych są połączone z trzema wyjściami jednofazowymi trójfazowego czteroprzewodowego falownika FD zasilającego transformatory dodawcze. Zaciski napięcia stałego trójfazowego czteroprzewodowego falownika FD zasilającego transformatory dodawcze oraz zaciski napięcia stałego trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe FS są połączone ze sobą oraz z zaciskami wspólnego kondensatora obwodu napięcia stałego Cdc. Zaciski wyjściowe trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe FS są połączone z zaciskami pierwotnymi łącznika konfiguracyjnego ŁK. Pierwsza grupa zacisków wtórnych łącznika konfiguracyjnego ŁK jest połączona z poszczególnymi fazami L1, L2, L3 i przewodem neutralnym N trójfazowej linii elektroenergetycznej po lewej stronie od miejsca szeregowego włączenia uzwojeń wtórnych jednofazowych transformatorów dodawczych TR1, TR2, TR3 w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej, a druga grupa zacisków wtórnych łącznika konfiguracyjnego ŁK jest połączona z poszczególnymi fazami L1, L2, L3 i przewodem neutralnym N trójfazowej linii elektroenergetycznej po prawej stronie od miejsca szeregowego włączenia uzwojeń wtórnych jednofazowych transformatorów dodawczych TR1, TR2, TR3 w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej.The secondary windings of three feeder transformers TR1, TR2, TR3 are connected in series in the three phases L1, L2, L3 of the three-phase power line, respectively. The primary windings of the individual feeder transformers are connected to the three single-phase outputs of the three-phase, four-wire FD inverter that powers the feeder transformers. The DC voltage terminals of the three-phase, four-wire FD inverter supplying power to the feeder transformers and the DC voltage terminals of the three-phase, four-wire inverter symmetrizing the phase loads FS are connected to each other and to the terminals of the common capacitor of the DC voltage circuit Cdc. The output terminals of the three-phase, four-wire inverter FS are connected to the primary terminals of the ŁK configuration switch. The first group of secondary terminals of the ŁK configuration switch is connected to the individual phases L1, L2, L3 and the neutral wire N of the three-phase power line on the left side from the place of serial connection of the secondary windings of single-phase addition transformers TR1, TR2, TR3 in the individual phases of the three-phase power line, and the second group the group of secondary terminals of the ŁK configuration switch is connected to the individual phases L1, L2, L3 and the neutral wire N of the three-phase power line on the right side from the place of serial connection of the secondary windings of single-phase add-on transformers TR1, TR2, TR3 in the individual phases of the three-phase power line.

P rzy kła d I IEXAMPLE I I

Uzwojenia wtórne trzech transformatorów dodawczych TR1, TR2, TR3 są włączone szeregowo w odpowiednio trzech fazach L1, L2, L3 trójfazowej linii elektroenergetycznej. Uzwojenia pierwotne poszczególnych transformatorów dodawczych są połączone z trzema wyjściami jednofazowymi trójfazowego czteroprzewodowego falownika FD zasilającego transformatory dodawcze. Zaciski napięcia stałego trójfazowego czteroprzewodowego falownika FD zasilającego transformatory dodawcze oraz zaciski napięcia stałego pierwszego trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe FS1 są połączone ze sobą oraz z zaciskami wspólnego pierwszego kondensatora obwodu napięcia stałego Cdc1. Ponadto, zaciski napięcia stałego trójfazowego czteroprzewodowego falownika FD zasilającego transformatory dodawcze oraz zaciski napięcia stałego drugiego trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe FS2 są również połączone ze sobą oraz z zaciskami wspólnego drugiego kondensatora obwodu napięcia stałego Cdc2. Zaciski wyjściowe pierwszego trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe FS1 są połączone z poszczególnymi fazami L1, L2, L3 i przewodem neutralnym N trójfazowej linii elektroenergetycznej po lewej stronie od miejsca szeregowego włączenia uzwojeń wtórnych jednofazowych transformatorów dodawczych TR1, TR2, TR3 w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej. Zaciski wyjściowe drugiego trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe FS2 są połączone z poszczególnymi fazami L1 , L2, L3 i przewodem neutralnym N trójfazowej linii elektroenergetycznej po prawej stronie od miejsca szeregowego włączenia uzwojeń wtórnych jednofazowych transformatorów dodawczych TR1 , TR2, TR3 w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej.The secondary windings of three feeder transformers TR1, TR2, TR3 are connected in series in the three phases L1, L2, L3 of the three-phase power line, respectively. The primary windings of the individual feeder transformers are connected to the three single-phase outputs of the three-phase, four-wire FD inverter that powers the feeder transformers. The DC voltage terminals of the three-phase four-wire FD inverter supplying the feeder transformers and the DC voltage terminals of the first three-phase four-wire inverter symmetrizing the phase loads FS1 are connected to each other and to the terminals of the common first capacitor of the DC voltage circuit Cdc1. Moreover, the DC voltage terminals of the three-phase four-wire FD inverter feeding the feeder transformers and the DC voltage terminals of the second three-phase four-wire inverter symmetrizing the phase loads FS2 are also connected to each other and to the terminals of the common second capacitor of the DC voltage circuit Cdc2. The output terminals of the first three-phase four-wire inverter symmetrizing phase loads FS1 are connected to the individual phases L1, L2, L3 and the neutral wire N of the three-phase power line on the left side from the place of serial connection of the secondary windings of single-phase add-on transformers TR1, TR2, TR3 in the individual phases of the three-phase power line . The output terminals of the second three-phase four-wire inverter symmetrizing phase loads FS2 are connected to the individual phases L1, L2, L3 and the neutral wire N of the three-phase power line on the right side from the place of series connection of the secondary windings of single-phase add-on transformers TR1, TR2, TR3 in the individual phases of the three-phase power line .

P rzy kła d I I IEXAMPLE I I I

W układzie regulacji napięcia i symetryzacji obciążeń fazowych trójfazowej linii elektroenergetycznej L1, L2, L3, N, składającym się z trzech transformatorów dodawczych TR1, TR2, TR3, trójfazowego czteroprzewodowego falownika FD oraz łącznika konfiguracyjnego ŁK służącego do łączenia zacisków wyjściowych trójfazowego czteroprzewodowego falownika FS z poszczególnymi fazami linii elektroenergetycznej, wypadkowy przepływ energii w trzech fazach linii L1, L2, L3 odbywa się od lewej strony do prawej strony, patrząc od miejsca włączenia w linię transformatorów dodawczych TR1, TR2, TR3. Transformatory dodawcze TR1, TR2, TR3 są włączone uzwojeniami wtórnymi w poszczególne fazy trójfazowej linii elektroenergetycznej L1, L2, L2. Łącznik konfiguracyjny ŁK łączy zaciski wyjściowe trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe FS z poszczególnymi fazami L1, L2, L3 i przewodem neutralnym N trójfazowej linii elektroenergetycznej po lewej stronie od miejsca szeregowego włączenia uzwojeń wtórnych jednofazowych transformatorów dodawczych TR1, TR2, TR3. W reakcji na przepływ prądów fazowych iL1, iL2, iL3, falownik symetryzujący obciążenia fazowe FS generuje takie prądy wyjściowe is1, is2, is3, że prąd iN płynący w przewodzie neutralnym N linii elektroenergetycznej jest sprowadzony do zera. Przyłączony zaciskami wyjściowymi do linii elektroenergetycznej trójfazowy czteroprzewodowy falownik symetryzujący obciążenia fazowe FS za pośrednictwem kondensatora Cdc zasila energią prądu stałego zaciski napięcia stałego trójfazowego czteroprzewodowego falownika FD. Trójfazowy czteroprzewodowy falownik FD zasilaj uzwojenia pierwotne transformatorów dodawczych TR1, TR2, TR3 w taki sposób, że na uzwojeniach wtórnych występują napięcia uD1, uD2, uD3, które zapewniają stabilizację napięć w fazach L1, L2 oraz L3 linii elektroenergetycznej na wymaganym poziomie.In the system of voltage regulation and symmetrization of phase loads of a three-phase power line L1, L2, L3, N, consisting of three additional transformers TR1, TR2, TR3, a three-phase four-wire FD inverter and a configuration connector ŁK used to connect the output terminals of the three-phase four-wire FS inverter with individual phases of the power line, the resultant energy flow in the three phases of the line L1, L2, L3 takes place from left to right, looking from the point of inclusion of the addition transformers TR1, TR2, TR3 in the line. Adding transformers TR1, TR2, TR3 are connected with secondary windings to individual phases of the three-phase power line L1, L2, L2. The ŁK configuration connector connects the output terminals of the three-phase, four-wire inverter symmetrizing phase loads FS with the individual phases L1, L2, L3 and the neutral wire N of the three-phase power line on the left side of the place of series connection of the secondary windings of single-phase addition transformers TR1, TR2, TR3. In response to the flow of phase currents iL1, iL2, iL3, the inverter symmetrizing phase loads FS generates output currents is1, is2, is3 such that the current iN flowing in the neutral wire N of the power line is reduced to zero. A three-phase, four-wire inverter connected to the power line via its output terminals, which symmetrizes the phase loads FS, supplies DC power to the DC voltage terminals of the three-phase, four-wire FD inverter via the Cdc capacitor. The three-phase, four-wire FD inverter supplies the primary windings of the TR1, TR2, TR3 add-on transformers in such a way that the secondary windings have uD1, uD2, uD3 voltages, which ensure voltage stabilization in the L1, L2 and L3 phases of the power line at the required level.

Claims (3)

1. Układ regulacji napięcia i symetryzacji obciążeń fazowych trójfazowej linii elektroenergetycznej, składający się z trzech jednofazowych transformatorów dodawczych oraz trójfazowego czteroprzewodowego falownika zasilającego transformatory dodawcze, przy czym uzwojenia wtórne poszczególnych transformatorów dodawczych są włączone szeregowo w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej, a uzwojenia pierwotne poszczególnych transformatorów dodawczych są połączone z trzema wyjściami jednofazowymi trójfazowego czteroprzewodowego falownika zasilającego transformatory dodawcze, a także z trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe, przy czym zaciski napięcia stałego trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe oraz zaciski napięcia stałego trójfazowego czteroprzewodowego falownika zasilającego transformatory dodawcze są połączone z zaciskami wspólnego kondensatora obwodu napięcia stałego znamienny tym, że składa się z łącznika konfiguracyjnego (ŁK) zacisków wyjściowych trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe (FS), przy czym zaciski pierwotne łącznika konfiguracyjnego (ŁK) są połączone z zaciskami wyjściowymi trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe (FS), pierwsza grupa zacisków wtórnych łącznika konfiguracyjnego (ŁK) jest połączona z poszczególnymi fazami (L1, L2, L3) i przewodem neutralnym (N) trójfazowej linii elektroenergetycznej po lewej stronie od miejsca szeregowego włączenia uzwojeń wtórnych jednofazowych transformatorów dodawczych (TR1, TR2, TR3) w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej, a druga grupa zacisków wtórnych łącznika konfiguracyjnego (ŁK) jest połączona z poszczególnymi fazami (L1, L2, L3) i przewodem neutralnym (N) trójfazowej linii elektroenergetycznej po prawej stronie od miejsca szeregowego włączenia uzwojeń wtórnych jednofazowych transformatorów dodawczych (TR1, TR2, TR3) w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej.1. System for voltage regulation and phase load symmetrization of a three-phase power line, consisting of three single-phase auxiliary transformers and a three-phase, four-wire inverter powering the auxiliary transformers, with the secondary windings of individual auxiliary transformers connected in series in individual phases of the three-phase power line, and the primary windings of individual transformers auxiliary transformers are connected to the three single-phase outputs of the three-phase, four-wire inverter supplying the auxiliary transformers, as well as to the three-phase, four-wire inverter symmetrizing the phase loads, wherein the DC voltage terminals of the three-phase, four-wire inverter symmetrizing the phase loads and the DC voltage terminals of the three-phase, four-wire inverter supplying the auxiliary transformers are connected to the terminals of the common capacitor of a DC voltage circuit, characterized in that it consists of a configuration connector (ŁK) of the output terminals of a three-phase, four-wire inverter symmetrizing phase loads (FS), wherein the primary terminals of the configuration connector (ŁK) are connected to the output terminals of a three-phase, four-wire inverter symmetrizing phase loads (FS). ), the first group of secondary terminals of the configuration switch (ŁK) is connected to the individual phases (L1, L2, L3) and the neutral wire (N) of the three-phase power line on the left side from the place of series connection of the secondary windings of single-phase addition transformers (TR1, TR2, TR3 ) in the individual phases of the three-phase power line, and the second group of secondary terminals of the configuration switch (ŁK) is connected to the individual phases (L1, L2, L3) and the neutral wire (N) of the three-phase power line on the right side from the place of serial connection of the secondary windings of single-phase transformers auxiliary units (TR1, TR2, TR3) in individual phases of the three-phase power line. 2. Układ regulacji napięcia i symetryzacji obciążeń fazowych trójfazowej linii elektroenergetycznej, składający się z trzech jednofazowych transformatorów dodawczych oraz trójfazowego czteroprzewodowego falownika zasilającego transformatory dodawcze, przy czym uzwojenia wtórne poszczególnych transformatorów dodawczych są włączone szeregowo w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej, a uzwojenia pierwotne poszczególnych transformatorów dodawczych są połączone z wyjściami jednofazowymi trójfazowego czteroprzewodowego falownika zasilającego transformatory dodawcze, znamienny tym, że składa się z dwóch trójfazowych czteroprzewodowych falowników symetryzujących obciążenia fazowe (FS1, FS2), których zaciski napięcia stałego są połączone z zaciskami odpowiednio pierwszego kondensatora (Cdc1) oraz drugiego kondensatora (Cdc2), a zaciski pierwszego kondensatora (Cdc1) i drugiego kondensatora (Cdc2) są połączone ze sobą równolegle oraz połączone z zaciskami napięcia stałego trójfazowego czteroprzewodowego falownika zasilającego transformatory dodawcze (FD), a zaciski wyjściowe pierwszego trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe (FS1) są połączone z poszczególnymi fazami (L1, L2, L3) i przewodem neutralnym (N) trójfazowej linii elektroenergetycznej po lewej stronie od miejsca szeregowego włączenia uzwojeń wtórnych jednofazowych transformatorów dodawczych (TR1, TR2, TR3) w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej, a zaciski wyjściowe drugiego trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe (FS2) są połączone z poszczególnymi fazami (L1, L2, L3) i przewodem neutralnym (N) trójfazowej linii elektroenergetycznej po prawej stronie od miejsca szeregowego włączenia uzwojeń wtórnych jednofazowych transformatorów dodawczych (TR1, TR2, TR3) w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej.2. System for voltage regulation and phase load symmetrization of a three-phase power line, consisting of three single-phase auxiliary transformers and a three-phase, four-wire inverter powering the auxiliary transformers, with the secondary windings of individual auxiliary transformers connected in series in individual phases of the three-phase power line, and the primary windings of individual transformers auxiliary transformers are connected to the single-phase outputs of a three-phase, four-wire inverter powering the auxiliary transformers, characterized in that it consists of two three-phase, four-wire inverters symmetrizing phase loads (FS1, FS2), whose DC voltage terminals are connected to the terminals of the first capacitor (Cdc1) and the second capacitor, respectively. (Cdc2), and the terminals of the first capacitor (Cdc1) and the second capacitor (Cdc2) are connected in parallel and connected to the DC voltage terminals of the three-phase four-wire inverter supplying the feeder transformers (FD), and the output terminals of the first three-phase four-wire inverter symmetrizing the phase loads (FS1 ) are connected to individual phases (L1, L2, L3) and the neutral wire (N) of the three-phase power line on the left side from the place of series connection of the secondary windings of single-phase addition transformers (TR1, TR2, TR3) in individual phases of the three-phase power line, and the terminals the outputs of the second three-phase four-wire phase load symmetrizing inverter (FS2) are connected to the individual phases (L1, L2, L3) and the neutral wire (N) of the three-phase power line to the right of the place of series connection of the secondary windings of single-phase addition transformers (TR1, TR2, TR3). ) in individual phases of a three-phase power line. 3. Sposób regulacji napięcia i symetryzacji obciążeń fazowych trójfazowej linii elektroenergetycznej z wykorzystaniem trzech jednofazowych transformatorów dodawczych, zasilającego je trójfazowego czteroprzewodowego falownika i połączonego z nim zaciskami napięcia stałego trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe polegający na równoważeniu energii oddawanej i pobieranej we wszystkich fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej poprzez generowanie na wyjściu trójfazowego czteroprzewodowego falownika symetryzującego obciążenia fazowe przyłączonego do trójfazowej linii elektroenergetycznej określonych prądów dopływających bądź odpływających z poszczególnych faz oraz poprzez dodawanie bądź odejmowanie za pomocą transformatorów dodawczych określonych napięć w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej znamienny tym, że trójfazowy czteroprzewodowy falownik symetryzujący obciążenia fazowe (FS) generuje prądy dopływające bądź odpływające z poszczególnych faz (L1, L2, L3) w punkcie przyłączenia po lewej stronie od miejsca szeregowego włączenia uzwojeń wtórnych jednofazowych transformatorów dodawczych (TR1, TR2, TR3) w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej jeżeli wypadkowy przepływ energii w trzech fazach (L1, L2, L3) odbywa się od lewej strony do prawej, natomiast jeżeli wypadkowy przepływ energii w trzech fazach (L1, L2, L3) odbywa się od prawej strony do lewej to trójfazowy czteroprzewodowy falownik symetryzujący obciążenia fazowe (FS) generuje prądy dopływające bądź odpływające z poszczególnych faz (L1, L2, L3) w punkcie przyłączenia po prawej stronie od miejsca szeregowego włączenia uzwojeń wtórnych jednofazowych transformatorów dodawczych (TR1, TR2, TR3) w poszczególnych fazach trójfazowej linii elektroenergetycznej.3. Method of voltage regulation and symmetrization of phase loads of a three-phase power line using three single-phase auxiliary transformers, a three-phase, four-wire inverter powering them and a three-phase, four-wire inverter connected to it with direct voltage terminals, symmetrizing phase loads, consisting in balancing the energy emitted and consumed in all phases of a three-phase power line by generating, at the output of a three-phase, four-wire inverter symmetrizing phase loads connected to a three-phase power line, specific currents entering or leaving the individual phases and by adding or subtracting specific voltages in individual phases of the three-phase power line using transformers, characterized in that the three-phase, four-wire inverter symmetrizing phase loads (FS) generates currents flowing into or out of individual phases (L1, L2, L3) at the connection point to the left of the place of series connection of the secondary windings of single-phase addition transformers (TR1, TR2, TR3) in individual phases of a three-phase power line if the resultant energy flow in three phases (L1, L2, L3) takes place from left to right, while if the resultant energy flow in three phases (L1, L2, L3) takes place from right to left, then a three-phase four-wire inverter symmetrizing phase loads (FS) generates currents flowing into or out of individual phases (L1, L2, L3) at the connection point to the right of the serial connection of the secondary windings of single-phase addition transformers (TR1, TR2, TR3) in individual phases of a three-phase power line.
PL441546A 2022-06-25 2022-06-25 Method of and system for controlling tension and phase load balancing of three-phase power line PL245373B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL441546A PL245373B1 (en) 2022-06-25 2022-06-25 Method of and system for controlling tension and phase load balancing of three-phase power line

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL441546A PL245373B1 (en) 2022-06-25 2022-06-25 Method of and system for controlling tension and phase load balancing of three-phase power line

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL441546A1 PL441546A1 (en) 2023-12-27
PL245373B1 true PL245373B1 (en) 2024-07-08

Family

ID=89452865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL441546A PL245373B1 (en) 2022-06-25 2022-06-25 Method of and system for controlling tension and phase load balancing of three-phase power line

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL245373B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110088748A1 (en) * 2008-05-30 2011-04-21 Kunsan National University Industry-Academy Cooper Grid-interactive photovoltaic generation system with power quality control and energy saving
US20170256944A1 (en) * 2010-10-04 2017-09-07 City University Of Hong Kong Power control circuit and method for stabilizing a power supply
CN209329699U (en) * 2018-12-07 2019-08-30 西安西电电气研究院有限责任公司 A kind of quality of voltage compensation device
CN110277788A (en) * 2019-07-25 2019-09-24 国网青海省电力公司果洛供电公司 Power supply combined compensation device sparse over long distances

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110088748A1 (en) * 2008-05-30 2011-04-21 Kunsan National University Industry-Academy Cooper Grid-interactive photovoltaic generation system with power quality control and energy saving
US20170256944A1 (en) * 2010-10-04 2017-09-07 City University Of Hong Kong Power control circuit and method for stabilizing a power supply
CN209329699U (en) * 2018-12-07 2019-08-30 西安西电电气研究院有限责任公司 A kind of quality of voltage compensation device
CN110277788A (en) * 2019-07-25 2019-09-24 国网青海省电力公司果洛供电公司 Power supply combined compensation device sparse over long distances

Also Published As

Publication number Publication date
PL441546A1 (en) 2023-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10608545B2 (en) Power management utilizing synchronous common coupling
Kaniewski et al. Hybrid voltage sag\/swell compensators: A review of hybrid AC\/AC converters
US6654261B2 (en) Inverter DC link volts “tooth” modulation scheme
EP2671310B1 (en) Power electronic converter
WO2017062381A1 (en) Power management utilizing synchronous common coupling
Kotb et al. A hybrid HVDC transmission system supplying a passive load
JP2001119860A (en) Method and device for adjusting power voltage system
US10790666B2 (en) Power compensator
EP2733809B1 (en) Power quality control
CN109463030A (en) The control of voltage source converter
Strzelecki et al. Distribution transformer with multi-zone voltage regulation for smart grid system application
PL245373B1 (en) Method of and system for controlling tension and phase load balancing of three-phase power line
Yan et al. Electric springs for improving transient stability of micro-grids in islanding operations
Patel et al. Dynamic droop control method for islanded photovoltaic based microgrid for active and reactive power control with effective utilization of distributed generators
Buraimoh et al. Modeling and assessment of the fault ride-through capabilities of grid supporting inverter-based microgrids
Aboelsoud et al. Cooperative decentralized hierarchical based voltage control of DC microgrids
Momeneh et al. Design and control of a small-scale industrial microgrid in islanding mode
Can et al. Adaptive droop control of AC/DC hybrid micro-grid interlinking converter
Sreekumar et al. Modified Droop Control Strategy to minimise losses in an Islanded Microgrid
Darji Line loss minimization and voltage regulation of loop distribution systems using UPFC
Amr et al. Voltage Control of 11-kV AC Grid Using STATCOM Fed with DC Microgrid
US20200403407A1 (en) Device and method for controlling a load flow in an alternating-voltage network
Tazy et al. Enhancement and Control of Reactive Power Sharing Utilizing Circulating Current in AC Microgrids
US20220021215A1 (en) Power transmission method and system
Budahab et al. A virtual impedance droop controller to reduce the circulating current and enhance the transient response of parallel inverters during island operation of AC microgrids