RU2007814C1

RU2007814C1 - Device for regulation of reactive power

Info

Publication number: RU2007814C1
Authority: RU
Inventors: Е.Л. Тутубалин; В.Р. Николаев
Original assignee: Тутубалин Евгений Леонидович
Priority date: 1991-06-20
Filing date: 1991-06-20
Publication date: 1994-02-15

Abstract

FIELD: power supply systems. SUBSTANCE: circuit for control of reverse shift register provides galvanic decoupling with mains, determination of phase shift angle between current in loading and mains voltage, setting regulation parameters as angles measured in electric degrees, digital processing and transmission of information between units of circuit. Device has phase detector, galvanic decoupling element, two binary-decimal counters which are connected in series, two decoders which are connected to counters, two switches which connect specified outputs of decoders to inputs NAND gate, two counting flip-flops, two delay flip-flops, 2AND-OR gate, timer. EFFECT: increased functional capabilities. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при построении систем электроснабжения для поддержания заданного баланса реактивной мощности. The invention relates to the electric power industry and can be used in the construction of power supply systems to maintain a given balance of reactive power.

Известно устройство регулирования реактивной мощности Аркон-1 (I) содержащее командный блок, приставку командную и блок управления. Командный блок в свою очередь состоит из преобразователя напряжения, преобразователя тока, преобразователя противотока, соединенных с нуль-органом. С ними же соединен генератор зонного напряжения. Один выход нуль-органа подключен к входу схемы логики. Схема логики связана с элементом времени. Два других выхода схемы логики и выход элемента времени подключены к соответствующим входам элемента И-канала "выше", И-канала "ниже". Командный блок обеспечивает выбор параметров регулирования:
а) по реактивному току с уставкой, зависящей от напряжения;
б) по реактивному току;
в) по напряжению.A device for controlling reactive power Arkon-1 (I) containing a command unit, a command console and a control unit is known. The command unit, in turn, consists of a voltage converter, a current converter, a counter current converter connected to a null organ. A zone voltage generator is connected to them. One output of the zero-organ is connected to the input of the logic circuit. A logic diagram is associated with an element of time. The other two outputs of the logic circuit and the output of the time element are connected to the corresponding inputs of the I-channel element "above", the I-channel "below". The command unit provides a choice of control parameters:
a) for reactive current with a voltage-dependent setting;
b) reactive current;
c) voltage.

Недостатками устройства являются: низкая информативность параметров регулирования, не дающая наглядного представления о коэффициенте мощности системы электроснабжения в пределах которого осуществляется оптимальная работа потребителя; сложность задания уставок регулирования, заключающаяся в использовании для этих целей высококвалифицированного специально обученного персонала; недостаточная надежность и точность регулирования, обусловленная зависимостью параметров регулирования от амплитудных значений напряжения сети и реактивного тока. The disadvantages of the device are: low information content of the control parameters, which does not give a clear idea of the power factor of the power supply system within which the optimal consumer operation is carried out; the difficulty of setting the regulatory settings, which consists in using highly qualified specially trained personnel for these purposes; insufficient reliability and accuracy of regulation, due to the dependence of the regulation parameters on the amplitude values of the network voltage and reactive current.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для регулирования реактивной мощности (2) содержащее n-секций конденсаторной батареи, подключаемых к шинам посредством блоков коммутации и вентильно-реакторное компенсирующее устройство. В состав устройства входит также включаемый в цепь вентильно-реакторного компенсирующего устройства датчик тока, состоящий из трахфазной группы трансформаторов тока и выпрямителя, вход которого подключен к инвертирующему входу первого компаратора и неинвертирующему входу второго компаратора, другие входы которых подключены соответственно к первому и второму источникам опорного напряжения. Устройство содержит также цифровую пересчетную схему в состав которой входят шесть логических элементов 2И, два логических элемента НЕ, логический элемент ИЛИ, два счетчика на К (где К - число коммутаций вентильно-реакторного компенсирующего устройства за период напряжения системы электропитания), RS-триггер, синхронизатор, элемент задержки и n-разрядный реверсивный регистр сдвига. Цепь управления вентильно-реакторным компенсирующим устройством образует контур, содержащий датчик обратной связи, схему сравнения, блок управления вентильно-реакторным компенсирующим устройством и датчик тока нагрузки, при этом выход последнего подключен к одному из входов датчика обратной связи, другой вход которого подключен к шинам системы электроснабжения, а выход его соединен с одним из входов схемы сравнения, на другой вход которой поступает опорный сигнал. Выход схемы сравнения соединен с входом блока управления, выход которого образует управляющий вход вентильно-реакторного компенсирующего устройства. The closest in technical essence to the claimed invention is a device for regulating reactive power (2) containing n-sections of a capacitor bank connected to the buses via switching units and a valve-reactor compensating device. The device also includes a current sensor, which is included in the circuit of the valve-reactor compensating device, consisting of a trahphase group of current transformers and a rectifier, the input of which is connected to the inverting input of the first comparator and the non-inverting input of the second comparator, the other inputs of which are connected respectively to the first and second sources of the reference voltage. The device also contains a digital conversion circuit, which includes six 2I logic elements, two NOT logic elements, an OR logical element, two counters on K (where K is the number of switching the valve-reactor compensating device for the voltage period of the power supply system), RS-trigger, synchronizer, delay element, and n-bit reverse shift register. The control circuit of the valve-reactor compensating device forms a circuit containing a feedback sensor, a comparison circuit, the control unit of the valve-reactor compensating device and a load current sensor, while the output of the latter is connected to one of the inputs of the feedback sensor, the other input of which is connected to the system buses power supply, and its output is connected to one of the inputs of the comparison circuit, the other input of which receives a reference signal. The output of the comparison circuit is connected to the input of the control unit, the output of which forms the control input of the valve-reactor compensating device.

Поддержание заданного баланса реактивной мощности в системе электроснабжения осуществляется путем плавного изменения реактивной мощности вентильно-реакторного компенсирующего устройства в функции отклонения величины стабилизирующего параметра при незначительном изменении нагрузки и ступенчатого изменения реактивной мощности за счет подключения (отключения) определенного количества секций конденсаторной батареи регулируемого при помощи блоков коммутации батареи конденсаторов при глубоком изменении нагрузки. Maintaining a given balance of reactive power in the power supply system is carried out by smoothly changing the reactive power of the valve-reactor compensating device as a function of deviating the value of the stabilizing parameter with a slight change in load and stepwise changing reactive power by connecting (disconnecting) a certain number of sections of the capacitor bank controlled by switching units capacitor banks with deep load changes.

Логика работы устройства такова, что подключение очередной секции конденсаторной батареи происходит сразу после того, как на одном из интервалов работы компенсатора амплитуда тока последнего станет меньше наперед заданного значения, установленного источником опорного напряжения, а отключение очередной секции конденсаторной батареи будет происходить после того, как на всех шести (если схема компенсатора трехфазная мостовая) интервалах работы амплитуда тока вентильно-реакторного компенсирующего устройства превысит наперед заданное значение, установленное источником опорного напряжения. The logic of the device is such that the connection of the next section of the capacitor bank occurs immediately after, at one of the intervals of the compensator, the amplitude of the current of the latter becomes less than the predetermined value set by the reference voltage source, and the next section of the capacitor bank is disconnected after all six (if the compensator circuit is three-phase bridge), the operation intervals, the current amplitude of the valve-reactor compensating device will exceed the predetermined value set by the reference voltage source.

Недостатком этого устройства является оценка наличия и величины реактивной мощности основанная на принципе сравнения амплитуды тока нагрузки с наперед заданным значением, установленным источником опорного напряжения. Как правило нагрузка системы носит сложный характер, заключающийся в неравномерности распределения ее по фазам и частом изменении по амплитуде в результате коммутационных операций. Это может привести к ложному срабатыванию устройства для регулирования реактивной мощности на подключение и отключение секций конденсаторной батареи. Данный случай нежелателен так как ведет к изменению коэффициента мощности, отрицательно влияя на нагрузочную способность системы электроснабжения, уменьшая ее КПД. Кроме того использование уставок регулирования по току не дает наглядного представления о коэффициенте мощности электроснабжения в пределах которого осуществляется оптимальная работа потребителя. The disadvantage of this device is the assessment of the presence and magnitude of reactive power based on the principle of comparing the amplitude of the load current with a predetermined value set by the reference voltage source. As a rule, the load of the system is complex, consisting in the uneven distribution of its phases and frequent changes in amplitude as a result of switching operations. This can lead to a false response of the device for regulating reactive power to connect and disconnect sections of the capacitor bank. This case is undesirable since it leads to a change in power factor, adversely affecting the load capacity of the power supply system, reducing its efficiency. In addition, the use of current control settings does not give a clear idea of the power supply coefficient of power supply within which the optimal operation of the consumer is carried out.

Цель изобретения - повышение надежности, информативности и точности регулирования реактивной мощности в системе электроснабжения. The purpose of the invention is to increase the reliability, information content and accuracy of regulation of reactive power in the power supply system.

Указанная цель достигается тем, что устройство для регулирования реактивной мощности, содержащее вентильно-реакторное компенсирующее устройство с блоком управления, к входу которого подключен блок сравнения, соединенный с датчиком обратной связи, один из входов которого подключен к выводам для подключения к сети, второй к входу датчика тока нагрузки и n-секций конденсаторной батареи, подключенных к выводам для подключения к сети через блоки коммутации, реверсивный регистр сдвига, каждый выход которого соединен с соответствующим блоком коммутации, элемент НЕ и два счетчика, снабжено датчиком тока, состоящим из двухфазной группы трансформаторов тока, установленных в цепи вентильно реакторного компенсирующего устройства, элементом гальванической развязки и согласования амплитуды входных сигналов с последующими элементами схемы, фазовым детектором, дешифратором единиц, дешифратором десятков, двумя счетными триггерами, двумя элементами 2ИЛИ-НЕ, двумя триггерами задержки, логическим элементом 2 ИЛИ, таймером и четырьмя переключателями, а счетчики выполнены двоично-десятичными и соединены последовательно, причем трансформаторы датчика тока выходами подключены к первому входу элемента гальванической развязки и согласования амплитуды входных сигналов, второй вход которого соединен с выводами для подключения к фазам сети, в которых установлены трансформаторы датчика тока, фазовый детектор первым и вторым входом подключен к соответствующим выходам элемента гальванической развязки и согласования амплитуды входных сигналов, выход фазового детектора связан с входом первого двоично-десятичного счетчика, выходы которого подключены к входам дешифратора единиц, выходы второго двоично-десятичного счетчика подключены к входам дешифратора десятков, входы первого логического элемента 2ИЛИ-НЕ двумя переключателя подключены к соответствующим выходам дешифратора единиц и дешифратора десятков, входы второго логического элемента 2ИЛИ-НЕ двумя переключателями подключены к соответствующим выходам дешифратора единиц и дешифратора десятков, вход первого счетного триггера подключен к выходу первого логического элемента 2ИЛИ-НЕ, вход второго счетного триггера подключен к выходу второго логического элемента 2ИЛИ-НЕ, первый триггер задержки входом D соединен с инверсным выходом первого счетного триггера; второй триггер задержки входом D соединен с прямым выходом второго счетного триггера, при этом синхровходы первого и второго триггеров задержки соединены с входами обнуления первого и второго двоично-десятичных счетчиков и подключены к второму выходу фазового детектора, вход логического элемента НЕ соединен с прямым выходом первого триггера задержки, выход элемента НЕ соединен с входом D_L реверсивного регистра сдвига, вход S₁ которого соединен с прямым выходом первого триггера задержки непосредственно, один вход логического элемента 2ИЛИ подключен к прямому выходу первого триггера задержки, а другой вход подключен к прямому выходу второго триггера задержки и к входам S_o, D_R реверсивного регистра сдвига, вход таймера соединен с выходом логического элемента 2 ИЛИ и входом С реверсивного регистра сдвига, а выход - с входами обнуления счетных триггеров, триггеров задержки и входом фазового детектора.This goal is achieved by the fact that the device for regulating reactive power, comprising a valve-reactor compensating device with a control unit, the input of which is connected to a comparison unit connected to a feedback sensor, one of the inputs of which is connected to the terminals for connecting to the network, the second to the input load current sensor and n-sections of the capacitor bank connected to the terminals for connection to the network via switching units, a reverse shift register, each output of which is connected to the corresponding unit switching element NOT and two counters, equipped with a current sensor, consisting of a two-phase group of current transformers installed in the valve-reactor compensating device circuit, an element of galvanic isolation and matching of the amplitude of the input signals with subsequent circuit elements, a phase detector, a unit decoder, a dozen decoder, two counting flip-flops, two 2 OR-NOT elements, two delay triggers, 2 OR logic element, timer and four switches, and counters are made in ten they are connected in series, the transformers of the current sensor with outputs connected to the first input of the galvanic isolation element and matching the amplitude of the input signals, the second input of which is connected to the terminals for connecting to the phases of the network in which the transformers of the current sensor are installed, the phase detector with the first and second input connected to the corresponding outputs of the galvanic isolation element and the matching of the amplitude of the input signals, the output of the phase detector is connected to the input of the first binary decimal counter, the outputs of which are connected to the inputs of the unit decoder, the outputs of the second binary-decimal counter are connected to the inputs of the tens decoder, the inputs of the first logic element 2 OR NOT by two switches are connected to the corresponding outputs of the units decoder and the decoder dozens, the inputs of the second logic element 2 OR NOT by two switches connected to the corresponding outputs of the units decoder and the tens decoder, the input of the first counting trigger is connected to the output of the first logic element 2 OR NOT, the input of the second counting the second trigger is connected to the output of the second logic element 2 OR NOT, the first delay trigger input D is connected to the inverse output of the first counting trigger; the second delay trigger by the input D is connected to the direct output of the second counting trigger, while the sync inputs of the first and second delay triggers are connected to the zeroing inputs of the first and second binary decimal counters and are connected to the second output of the phase detector, the input of the logic element is NOT connected to the direct output of the first trigger delay, the output of the element is NOT connected to the input D _{L of the} reverse shift register, the input S _{1 of} which is connected to the direct output of the first delay trigger directly, one input of the logic element 2I LI is connected to the direct output of the first delay trigger, and the other input is connected to the direct output of the second delay trigger and to the inputs S _o , D _{R of the} reverse shift register, the timer input is connected to the output of logic element 2 OR and the input C of the reverse shift register, and the output to with zeroing inputs for counting triggers, delay triggers, and phase detector input.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для регулирования реактивной мощности. На фигуре 2 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие последовательность формирования сигнала в блоках устройства на подключение и отключение секции конденсаторной батареи от системы электроснабжения. In FIG. 1 is a block diagram of a device for controlling reactive power. The figure 2 shows the timing diagrams illustrating the sequence of signal formation in the blocks of the device to connect and disconnect the section of the capacitor bank from the power supply system.

Устройство для регулирования реактивной мощности в системе электроснабжения содержит вентильно-реакторные компенсирующее устройство 1 с блоком управления 2, к выходу которого подключен блок сравнения 3, соединенный с датчиком обратной связи 4, один из входов которого подключен к выводам для подключения к сети, второй - к входу датчика тока нагрузки 5, n-секций батареи конденсаторов 6, подключенных к выводам для подключения к сети через блоки коммутации 7, датчик тока 8 в виде двухфазной группы трансформаторов тока, установленных в цепи вентильно-реакторного компенсирующего устройства, выходами подключенных к первому входу элемента 9 гальванической развязки и согласования амплитуды входных сигналов с последующими элементами схемы, второй вход которого соединен с шинами тех фаз сети, где установлены трансформаторы тока датчика тока 8. Выходы элемента 9 гальванической развязки и согласования амплитуды входных сигналов подключены к соответствующим входам фазового детектора 10. Первый выход фазового детектора 10 соединен с счетным входом двоично-десятичного счетчика единиц 11, к выходу Q₈ которого подключен счетный вход двоично-десятичного счетчика десятков 12, а выходы этих счетчиков соединены с входами соответствующих дешифраторов единиц 13, десятков 14. Переключатели 15, 16 подключают один из выходов Q₀-Q₉ дешифратора единиц 13, дешифратора десятков 14 к входам логического элемента 2ИЛИ-НЕ 17, выход которого соединен с входом Т счетного триггера 18, подключенного инверсным выходом к входу D триггера задержки 19. Прямой выход последнего соединен с входом S₁ непосредственно, с входом D_L через логический элемент НЕ 20 и через логический элемент 2ИЛИ 21 по ее первому входу с входом С реверсивного регистра сдвига 22.A device for controlling reactive power in a power supply system comprises a valve-reactor compensating device 1 with a control unit 2, to the output of which a comparison unit 3 is connected, connected to a feedback sensor 4, one of the inputs of which is connected to the terminals for connection to the network, the second to the input of the load current sensor 5, n-sections of the capacitor bank 6 connected to the terminals for connection to the network via switching units 7, the current sensor 8 in the form of a two-phase group of current transformers installed in the valve circuit compensating device, outputs connected to the first input of galvanic isolation element 9 and matching the amplitude of the input signals with subsequent circuit elements, the second input of which is connected to the buses of those phases of the network where current transformers of current sensor 8 are installed. The outputs of galvanic isolation and coordination element 9 the amplitudes of the input signals are connected to the corresponding inputs of the phase detector 10. The first output of the phase detector 10 is connected to the counting input of the binary decimal counter of units 11, to the output Q _{8 of} which is connected to the counting input of the binary decimal counter of tens of 12, and the outputs of these counters are connected to the inputs of the corresponding decoders of units 13, tens of 14. Switches 15, 16 connect one of the outputs Q ₀ -Q _{9 of the} decoder of units 13, the decoder of tens of 14 to the inputs of the logic element 2 OR NOT 17, the output of which is connected to the input T of the counting trigger 18, connected by an inverse output to the input D of the delay trigger 19. The direct output of the latter is connected directly to the input S ₁ , with the input D _L through the logic element NOT 20 and through l Logic element 2 OR 21 at its first input with input C of the reverse shift register 22.

Переключатели 23, 24 подключают один из входов Q₀-Q₉ дешифратора единиц 13 и дешифратора десятков 14 к входам логического элемента 2ИЛИ-НЕ 25, выход которого соединен с Т-входом счетного триггера 26, подключенного прямым выходом к входу D-триггера задержки 27. Прямой выход последнего соединен с входами S₀, D_R непосредственно и через логический элемент 2ИЛИ 21 по ее второму входу с входом С реверсивного регистра сдвига 22. В то же время выход логического элемента 2 ИЛИ 21 подключен к входу таймера 28, выход которого подключен к входам обнуления триггеров 18,19,26,27 и входу фазового детектора 10, по которому осуществляется запрет выделения импульса разности фаз между током нагрузки и напряжением сети на период переходного процесса в системе электроснабжения после подключения (отключения) секции батареи конденсаторов 6. Второй выход фазового детектора 10 соединен с входами обнуления двоично-десятичных счетчиков 11, 12 и входами С триггеров задержки 19,27.The switches 23, 24 connect one of the inputs Q ₀ -Q _{9 of the} unit decoder 13 and the dozens 14 decoder to the inputs of the 2OR-NOT 25 logic element, the output of which is connected to the T-input of the counting trigger 26, connected by a direct output to the input of the D-delay trigger 27 The direct output of the latter is connected to the inputs S ₀ , D _R directly and through the logic element 2 OR 21 at its second input with the input C of the reverse shift register 22. At the same time, the output of the logic element 2 OR 21 is connected to the input of the timer 28, the output of which is connected to the inputs of zeroing triggers 18.1 9,26,27 and the input of the phase detector 10, through which the pulse of the phase difference between the load current and the mains voltage is prohibited for the transient period in the power supply system after connecting (disconnecting) the capacitor bank section 6. The second output of the phase detector 10 is connected to the inputs zeroing of binary decimal counters 11, 12 and inputs C of delay triggers 19.27.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Поддержание заданного баланса реактивной мощности в системе электроснабжения осуществляется путем плавного изменения реактивной мощности вентильно-реакторного компенсирующего устройства 1 в функции отклонения стабили- зируемого параметра (угла φ сдвига фаз между напряжением системы и током нагрузки) и ступенчатого изменения реактивной мощности за счет подключения (отключения) определенного количества секций 6, регулируемого за счет блоков коммутации 7 батареи конденсаторов. Сигнал, пропорциональный углу φ сдвига фаз, вырабатывается датчиком 4 обратной связи, этот сигнал на схеме 3 сравнивается с опорным сигналом U₀ и разница подается на информационный вход блока 2 управления вентильно-реакторным компенсирующим устройством. Последний осуществляет сдвиг последовательности вырабатываемых им импульсов управления вентилями компенсатора 1 на временной интервал, пропорциональный величине отклонения угла φ от заданного значения. Следствием этого является изменение величины потребляемого компенсатором 1 тока, что в конечном итоге приводит к компенсации возмущающего воздействия нагрузки на величину стабилизируемого параметра.The preset reactive power balance in the power supply system is maintained by smoothly changing the reactive power of the valve-reactor compensating device 1 as a function of the deviation of the stabilized parameter (phase angle φ between the system voltage and the load current) and stepwise change of reactive power due to connection (disconnection) a certain number of sections 6, regulated by switching units 7 of the capacitor bank. A signal proportional to the angle φ of the phase shift is generated by the feedback sensor 4, this signal in scheme 3 is compared with the reference signal U ₀ and the difference is fed to the information input of the valve-reactor compensating device control unit 2. The latter carries out a shift in the sequence of pulses generated by it for controlling the valves of the compensator 1 by a time interval proportional to the deviation of the angle φ from the set value. The consequence of this is a change in the current consumed by the compensator 1 current, which ultimately leads to compensation of the disturbing effect of the load on the value of the stabilized parameter.

При глубоком изменении нагрузки, т. е. при наличии угла сдвига фаз между током нагрузки и напряжения системы электроснабжения, отличного от заданного, компенсация возмущающего воздействия осуществляется путем переключения секций конденсаторной батареи 6. Информация о наличии тока нагрузки выдается датчиком 8 тока на вход элемента 9 гальванической развязки и согласования амплитуды входного сигнала с последующими элементами схемы. На второй вход этого элемента поступает информация о наличии напряжения непосредственно со сборных шин системы электроснабжения, в которых установлены трансформаторы тока датчика 8 тока. С элемента 9 гальванической развязки и согласования сигналов по амплитуде информация о токе нагрузки и напряжении сети поступает на соответствующие входы фазового детектора 10. В нем в течение каждого периода происходит преобразование синусоидной формы опорного сигнала напряжения и тестируемого сигнала тока в прямоугольные однополупериодные сигналы, выделение импульса разности их фаз, определение ее знака ("минус" при индуктивном характере реактивной мощности сети, "плюс" при емкостном), представление импульса разности фаз в виде группы импульсов с периодом следования, равным одному электрическому градусу, с помощью генератора прецизионной частоты, осуществление запрета работы генератора прецизионной частоты при емкостном характере реактивной мощности сети. When the load changes deeply, i.e., if there is a phase angle between the load current and the voltage of the power supply system that is different from the set, the disturbance is compensated by switching sections of the capacitor bank 6. Information about the presence of the load current is provided by the current sensor 8 to the input of element 9 galvanic isolation and matching the amplitude of the input signal with subsequent circuit elements. The second input of this element receives information about the presence of voltage directly from the busbars of the power supply system, in which the current transformers of the current sensor 8 are installed. From the element 9 of galvanic isolation and matching of signals in amplitude, information about the load current and network voltage is supplied to the corresponding inputs of the phase detector 10. In it, during each period, the sinusoidal shape of the voltage reference signal and the tested current signal is converted into rectangular single-wave signals, the difference pulse is extracted their phases, determining its sign (“minus” for the inductive nature of the reactive power of the network, “plus” for capacitive), representing the phase difference momentum in the form of groups pulses with a repetition period equal to one electrical degrees by a precision frequency generator, the exercise inhibit the operation precision frequency generator with capacitive reactive power network.

Пусть в исходном состоянии в интервале времени t₀-t₁, реактивная мощность имеет отрицательное значение. Тогда прямоугольные импульсы с периодом следования, равным одному электрическому градусу с выхода фазового детектора 10 поступят на вход С двоично-десятичного счетчика 11 и далее в последовательно соединенный с ним двоично-десятичный счетчик 12, информация с которых в параллельном коде передается на дешифратор единиц 13 и дешифратор десятков 14. Одновременно с началом поступления прямоугольных импульсов на вход С двоично-десятичного счетчика 11, на входы R двоично-десятичных счетчиков 11, 12 поступит сигнал низкого уровня с другого выхода фазового детектора 10, равный по длительности импульсу разности фаз между током нагрузки и напряжением сети, разрешающий счет.Let in the initial state in the time interval t ₀ -t ₁ , the reactive power has a negative value. Then, rectangular pulses with a repetition period equal to one electrical degree from the output of the phase detector 10 will go to the input C of the binary decimal counter 11 and then to the binary decimal counter 12 connected in series with it, the information from which is transmitted in parallel code to the unit decoder 13 and dozens decoder 14. Simultaneously with the beginning of the arrival of rectangular pulses to the input C of the binary decimal counter 11, the inputs of the R binary decimal counters 11, 12 will receive a low level signal from another phase output th detector 10, is equal to the duration of pulse phase difference between the current load and the mains voltage, allowing the bill.

Предположим, что оптимальная работа потребителя (группы потребителей) должна осуществляться при tg φ системы электроснабжения, равным 0,26, т. е. угол сдвига фаз между током нагрузки и напряжением сети должен находиться в пределах от 15 до 16 электрических градусов. Уставки регулирования задаются переключателями 15,16,23,24 в виде углов φ₁ и φ₂ выраженных в электрических градусах, где φ₁ - уставка регулирования на включение секции конденсаторной батареи 6; φ₂ - уставка регулирования на запрет отключения секции батареи конденсаторов 6. Разность этих углов φ₁-φ₂= φ₃ определяет зону нечувствительности устройства.Suppose that the optimal operation of the consumer (group of consumers) should be carried out with tg φ of the power supply system equal to 0.26, i.e., the phase angle between the load current and the mains voltage should be in the range from 15 to 16 electrical degrees. The control settings are set by switches 15,16,23,24 in the form of angles φ ₁ and φ ₂ expressed in electrical degrees, where φ ₁ is the control setpoint for switching on the section of the capacitor bank 6; φ ₂ - regulation setting to prohibit disconnection of the capacitor bank section 6. The difference of these angles φ ₁ -φ ₂ = φ ₃ determines the deadband of the device.

Для задания уставки регулирования φ₁ = 16 электрических градусов переключатель 23 замыкает вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ 25 на выход Q6 дешифратора единиц 13, переключатель 24 замыкает второй вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ 25 на выход Q1 дешифратора десятков 14. Аналогично выставляется уставка φ₂ = 15 электрическим градусам, т. е. переключатель 15 подключает один вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ 17 к выходу Q5 дешифратора единиц 13, переключатель 16 подключает второй вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ 17 к выходу Q1 дешифратора десятков 14.To set the control setting φ ₁ = 16 electrical degrees, switch 23 closes the input of logic element 2 OR NOT 25 to the output Q6 of the unit decoder 13, switch 24 closes the second input of logic element 2 OR NOT 25 to the output Q1 of the decoder dozens 14. The setting φ _{2 is} set similarly = 15 electrical degrees, that is, switch 15 connects one input of the logic element 2 OR NOT 17 to the output Q5 of the unit decoder 13, switch 16 connects the second input of the logic element 2 OR NOT 17 to the output Q1 of the decoder tens of 14.

Допустим угол сдвига фаз между током нагрузки и напряжением сети в некоторый момент времени в интервале t₀-t₁, превышал значение φ₁. По мере работы двоично-десятичных счетчиков 11,12 на выходах Q дешифратора единиц 13, дешифратора десятков 14 будут появляется сигналы низкого уровня, определяющие количество подсчитанных импульсов с периодом в один электрический градус в импульсе разности фаз между током нагрузки и напряжением сети. С появлением сигналов низкого уровня на выходах Q1 дешифратора десятков 14 и Q5 дешифратора единиц 13, что соответствует φ₂ = 15 электрических градусов, на выходе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 17 появится потенциал высокого уровня и, поступив на вход Т триггера 18, переключит его инверсный выход в нулевое состояние. Низкий потенциал на входе D триггера задержки 19, поступивший с инверсного выхода триггера 18, запретит работу линии на отключение секции батареи конденсаторов 6.Suppose the phase angle between the load current and the mains voltage at some point in time in the interval t ₀ -t ₁ exceeded the value of φ ₁ . As the binary-decimal counters 11,12 work at the outputs of the Q decoder of units 13, the decoder of tens of 14, low-level signals will appear that determine the number of counted pulses with a period of one electrical degree in the pulse of the phase difference between the load current and the mains voltage. With the appearance of low-level signals at the outputs Q1 of the decoder of tens of 14 and Q5 of the decoder of units 13, which corresponds to φ ₂ = 15 electrical degrees, a high level potential will appear at the output of the logic element 2 OR NOT 17 and, upon entering the input T of trigger 18, will switch its inverse exit to zero state. The low potential at the input D of the delay trigger 19, received from the inverse output of the trigger 18, will prohibit the operation of the line to disable the section of the capacitor bank 6.

При появлении сигналов низкого уровня на выходах Q1 дешифратора десятков 14, Q6 дешифратора единиц 13, что соответствует уставке φ₁ = 16 электрических градусов. На выходе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 25 появится потенциал высокого уровня. Поступив на вход Т триггера 26, переключит его в единичное состояние. На входе D триггера задержки 27 создается высокий потенциал. По окончании импульса разности фаз между током нагрузки и напряжением сети сигнал высокого уровня с выхода фазового детектора 10 подается на входы R обнуления двоично-десятичных счетчиков 11,12, входы С триггеров 19,27, переключив триггер 27 в единичное состояние. Сигнал высокого уровня с выхода этого триггера поступит на входы S_o, DR непосредственно и через логический элемент 2ИЛИ-21 на вход С реверсивного регистра сдвига 22. Произойдет запись единицы в его свободный старший разряд, что вызовет посредством блока 7 коммутации подключение очередной секции батареи конденсаторов 6 к шинам системы электроснабжения. Одновременно с появлением логической единицы на выходе группы логического элемента 2 ИЛИ 21, запустится таймер 28. Воздействуя сигналом низкого уровня на входы R обнуления триггеров 18,19,26,27, возвратит их в исходное состояние, воздействуя на вход фазового детектора 10, запретит выделение импульса разности фаз между током нагрузки и напряжением сети на период переходного процесса в системе электроснабжения. Затем процесс обработки информации повторится.When low-level signals appear at the outputs Q1 of the decoder of tens of 14, Q6 of the decoder of units 13, which corresponds to the setting φ ₁ = 16 electrical degrees. At the output of the logic element 2 OR NOT 25, a high-level potential will appear. Having arrived at the input T of the trigger 26, it will switch it to a single state. At the input D of the delay trigger 27, a high potential is created. At the end of the pulse of the phase difference between the load current and the mains voltage, a high-level signal from the output of the phase detector 10 is fed to the inputs R of zeroing the binary decimal counters 11,12, inputs C of the triggers 19,27, switching the trigger 27 to a single state. The high-level signal from the output of this trigger will go to the inputs S _o , DR directly and through the logic element 2 OR-21 to the input C of the reverse shift register 22. The unit will be recorded in its free senior bit, which will cause the next section of the capacitor bank to be connected via switching unit 7 6 to the tires of the power supply system. Simultaneously with the appearance of a logical unit at the output of the group of logical element 2 OR 21, the timer 28 will start. By acting on a low level signal on the inputs R of resetting the triggers 18,19,26,27, it will return them to their original state, acting on the input of the phase detector 10, will prohibit the selection pulse of the phase difference between the load current and the mains voltage for the period of the transition process in the power supply system. Then the information processing process will be repeated.

Предположим, что в некоторый момент времени в интервале t₀-t₁ угол сдвига фаз между током нагрузки и напряжением сети станет меньше уставки φ₂ и устройство для регулирования реактивной мощности начнет работать на отключение секций батареи конденсаторов 6. При этом порядок функционирования датчика 8 тока, элемента 9 гальванической развязки и ограничения амплитуды входных сигналов, фазового детектора 10, двоично-десятичных счетчиков 11,12, дешифраторов 13, 14 будет аналогичен рассмотренному выше варианту работы устройства для регулирования реактивной мощности. Но ввиду небольшого угла сдвига фаз между током нагрузки и напряжением сети одновременное присутствие сигналов низкого уровня на входах логического элемента 2ИЛИ-НЕ 17, равно и входах логического элемента 2ИЛИ-НЕ 25 невозможно при выбранных уставках регулирования, поэтому на их выходах будет неизменно присутствовать нулевой потенциал.Suppose that at some point in time in the interval t ₀ -t _1, the phase angle between the load current and the mains voltage will become less than the setting φ ₂ and the device for regulating reactive power will start to turn off the sections of the capacitor bank 6. In this case, the functioning of the current sensor 8 , element 9 of galvanic isolation and limiting the amplitude of the input signals, phase detector 10, binary decimal counters 11,12, decoders 13, 14 will be similar to the above version of the operation of the device for regulating the active power. But due to the small angle of phase shift between the load current and the mains voltage, the simultaneous presence of low level signals at the inputs of the 2 OR NOT 17 logic element, as well as the inputs of the 2 OR NOT 25 logic element, is impossible with the selected control settings, therefore, their potential will invariably have zero potential .

Триггеры 18,26 останутся в исходном состоянии. Сигнал высокого уровня с инверсного выхода триггера 18 будет поступать на вход D триггера задержки 19. В момент окончания импульса разности фаз между током нагрузки и напряжением сети фазовый детектор 10 выдает сигнал высокого уровня на входы R обнуления двоично-десятичных счетчиков 11,12, входы С триггеров 19,27. Триггер 19 переключится в единичное состояние. Высокий потенциал с его выхода поступит на вход S₁, непосредственно и, инвертируясь логическим элементом НЕ 20, поступит на вход D_L, а на вход С регистра сдвига 22 придет с задержкой на логическом элементе 2ИЛИ 21. Произойдет сдвиг влево информации на выходах Q₁-Q₂ регистра сдвига 22 с записью нуля в старший разряд, имевший до этого единичный уровень, что вызовет отключение секции батареи конденсаторов 6 от системы электроснабжения.Triggers 18.26 will remain in their original state. The high level signal from the inverse output of trigger 18 will be fed to the input D of the delay trigger 19. At the end of the pulse of the phase difference between the load current and the mains voltage, the phase detector 10 provides a high level signal to the inputs R of zeroing the binary decimal counters 11,12, inputs C triggers 19.27. The trigger 19 will switch to a single state. A high potential from its output will go to the input S ₁ , directly and, inverting with the logical element NOT 20, will go to the input D _L , and to the input C of the shift register 22 will come with a delay on the logical element 2 OR 21. There will be a left shift of the information at the outputs Q ₁ -Q ₂ of shift register 22 with writing zero to the senior digit, which had previously a unit level, which will cause the disconnection of the capacitor bank section 6 from the power supply system.

Одновременно с появлением сигнала высокого уровня на выходе логического элемента 2ИЛИ 21 включится таймер 28, переключив триггер 19 в исходное состояние, и запретит выделение импульса разности фаз между током нагрузки и напряжением сети в фазовом детекторе 10 на период переходного процесса в системе электроснабжения. Simultaneously with the appearance of a high level signal at the output of the logic element 2 OR 21, the timer 28 will turn on, switching the trigger 19 to its original state, and will prohibit the allocation of the phase difference pulse between the load current and the network voltage in the phase detector 10 for the period of the transition process in the power supply system.

Пусть в момент времени t₁-t₂ реактивная мощность имеет положительное значение. Работа генератора прецизионной частоты в фазовом детекторе 10 блокируется, импульсы на вход 2/10 счетчика 11 не выдаются. Следовательно входы логических элементов 2ИЛИ-НЕ 17,25 имеют высокий потенциал, а выходы низкий. Триггеры 18,19,26,27 находятся в исходном состоянии и подготовлены к работе. В момент окончания импульса разности фаз между током нагрузки и напряжением сети фазовым детектором 10 будет выдан сигнал высокого уровня на входы обнуления двоично-десятичных счетчиков и входы С триггеров 19,27. Триггер 19 переключится в единичное состояние, произведя во взаимодействии с логическим элементом НЕ 20 и логическим элементом 2ИЛИ 21 сдвиг влево информации, записанной в реверсивный регистр сдвига 22 с записью нуля в освободившийся старший разряд.Let at a time t ₁ -t ₂ reactive power has a positive value. The operation of the precision frequency generator in the phase detector 10 is blocked, pulses to the input 2/10 of the counter 11 are not issued. Therefore, the inputs of the logic elements 2OR-NOT 17.25 have a high potential, and the outputs are low. Triggers 18,19,26,27 are in the initial state and are prepared for work. At the end of the pulse of the phase difference between the load current and the mains voltage, the phase detector 10 will output a high level signal to the inputs of zeroing binary decimal counters and inputs C of flip-flops 19,27. The trigger 19 will switch to a single state, performing, in cooperation with the logical element NOT 20 and the logical element 2 OR 21, a left-shift of the information recorded in the reverse shift register 22 with writing zero to the freed high order.

Одновременно с появлением сигнала высокого уровня на выходе логического элемента 2ИЛИ 21 включится таймер 28, переключив триггер 19 в исходное состояние и запретит выделение импульса разности фаз между током нагрузки и напряжением сети фазовым детектором 10 на период переходного процесса в системе электроснабжения. Simultaneously with the appearance of a high level signal at the output of the logic element 2 OR 21, the timer 28 will turn on, switching the trigger 19 to its original state and prohibiting the allocation of a phase difference pulse between the load current and the network voltage by the phase detector 10 for the period of the transition process in the power supply system.

Таким образом, данный способ регулирования с заданием уставок в виде углов φ₁, φ₂ выраженных в электрических градусах, в отличии от прототипа, является более информативным, позволяет просто и быстро перестраивать параметры регулирования.Thus, this control method with setting the settings in the form of angles φ ₁ , φ ₂ expressed in electrical degrees, in contrast to the prototype, is more informative, allows you to quickly and easily rebuild the control parameters.

Устройство для регулирования реактивной мощности отличается повышенной надежностью работы, т. к. схема управления гальванически развязана с сетью, а амплитудные значения тока и напряжения системы электроснабжения не являются определяющими в выборе параметров регулирования. Применение в фазовом детекторе генератора прецизионной частоты, обработка и передача информации в цифровом виде обеспечивают устройству высокую точность. A device for controlling reactive power is characterized by increased reliability, because the control circuit is galvanically isolated from the network, and the amplitude values of the current and voltage of the power supply system are not decisive in the choice of control parameters. The use of a precision frequency generator in a phase detector, digital processing and transmission of information provide the device with high accuracy.

Отсутствие непосредственной связи между схемой управления вентильно-реакторным компенсирующим устройством и схемой управления блоками коммутации секций батареи конденсаторов позволяет последнюю с батареей конденсаторов использовать в качестве самостоятельного устройства регулирования реактивной мощности. (56) Техническое описание и инструкция по эксплуатации к устройству регулирования реактивной мощности АРКОН-1, г. Рига. Рижский опытный завод "Энергоавтоматика". The lack of direct connection between the control circuit of the valve-reactor compensating device and the control circuit of the switching units of the sections of the capacitor bank allows the latter with the capacitor bank to be used as an independent device for regulating reactive power. (56) Technical description and operating instructions for the reactive power control device ARKON-1, Riga. Riga experimental plant "Energoavtomatika".

Авторское свидетельство СССР N 1471247, кл. Н 02 J 3/18, 1989. USSR copyright certificate N 1471247, cl. H 02 J 3/18, 1989.

Claims

DEVICE FOR REGULATING REACTIVE POWER in a power supply system, comprising a valve-reactor compensating device with a control unit, to the input of which a comparison unit is connected, connected to a feedback sensor, one of the inputs of which is connected to the terminals for connection to the network, and the second to the input of the current sensor load, and n-sections of the capacitor bank connected to the terminals for connecting to the network via switching units, a reverse shift register, each output of which is connected to the corresponding commutator unit a cell, a NOT element and two counters, characterized in that, in order to increase the reliability, information content and accuracy of reactive power control, it is equipped with a current sensor consisting of a two-phase group of current transformers installed in a valve-reactive compensating device circuit, an galvanic isolation element and matching the amplitude of the input signals with the subsequent elements of the circuit, a phase detector, a unit decoder, dozens decoder, two countable triggers, two elements OR - NOT, two triggers delays, a 2OR logical element, a timer and four switches, and the counters are binary-decimal and connected in series, with the current sensor transformers being connected to the first input of the galvanic isolation element and matching the amplitude of the input signals, the second input of which is connected to the terminals for phase connection networks in which transformers of the current sensor are installed, the phase detector with the first and second inputs is connected to the corresponding outputs of the galvanic isolation element and the amplitude of the input signals, the output of the phase detector is connected to the input of the first binary decimal counter, the outputs of which are connected to the inputs of the unit decoder, the outputs of the second binary decimal counter are connected to the inputs of the tens decoder, the inputs of the first logic element 2 OR are NOT connected by two switches to the corresponding outputs units decoder and tens decoder, inputs of the second logic element 2 OR - NOT connected by two switches to the corresponding outputs of the unit decoder and decoder and dozens, the input of the first counting trigger is connected to the output of the first logic element 2 OR - NOT, the input of the second counting trigger is connected to the output of the second logic element 2 OR - NOT, the first delay trigger by input D is connected to the inverse output of the first counting trigger, the second delay trigger by input D is connected with the direct output of the second counting trigger, while the clock inputs of the first and second delay triggers are connected to the zeroing inputs of the first and second binary decimal counters and are connected to the second output of the phase the input of the logic element is NOT connected to the direct output of the first delay trigger, the output of the element is NOT connected to the input D of the reverse shift register, the input S _{1 of} which is connected to the direct output of the first delay trigger, one input of the logic element 2 OR is connected to the direct output of the first delay trigger and the other input is connected to the direct output of the second delay trigger and to the inputs S _о , D _{R of the} reverse shift register, the timer input is connected to the output of the OR gate 2 and the input C of the reverse shift register yoke, and the output is with the inputs of zeroing counting triggers, delay triggers and the input of a phase detector.