RU2055440C1 - Adaptive voltage regulator - Google Patents
Adaptive voltage regulator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2055440C1 RU2055440C1 SU5063912A RU2055440C1 RU 2055440 C1 RU2055440 C1 RU 2055440C1 SU 5063912 A SU5063912 A SU 5063912A RU 2055440 C1 RU2055440 C1 RU 2055440C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- input
- voltage
- output
- load tap
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования напряжения в электрических сетях, в частности, на тяговых подстанциях электрических железных дорог. The invention relates to electrical engineering and can be used to control voltage in electrical networks, in particular, at traction substations of electric railways.
Известны устройства регулирования напряжения с использованием переключателя под нагрузкой трансформатора с так называемым устройством РПН трансформатора с автоматизацией их работы (АРПН). Мощным шагом по пути повышения эффективности функционирования АРПН явились разработки адаптивного регулятора напряжения. Известен также адаптивный регулятор напряжения трансформатора с дискретно переключающим устройством регулирования напряжения под нагрузкой (РПН), содержащий привод РПН, соединенный с блоком формирования сигнала управления, трансформатор напряжения с измерительным преобразователем, подключенный к тяговому трансформатору, этот регулятор принят за прототип. Known devices for voltage regulation using a switch under the load of a transformer with the so-called on-load tap-changer of a transformer with automation of their work (ARP). The development of an adaptive voltage regulator was a powerful step towards improving the efficiency of the ARPN functioning. Also known is an adaptive voltage regulator of a transformer with a discrete switching device for regulating voltage under load (on-load tap-changer), containing an on-load tap-changer connected to a control signal generating unit, a voltage transformer with a measuring transducer connected to a traction transformer, this regulator is adopted as a prototype.
Обработку измерительной информации, формирование управляющих воздействий по заданному алгоритму осуществляет микропроцессорное устройство, включающее блок контроля и управления напряжения, блоки расчета числа переключений РПН и дисперсии напряжения, блоки увеличения и уменьшения выдержки времени и зоны нечувствительности, блоки сравнения с выходами "да" и "нет" числа переключений РПН за сутки с заданным значением и зоны нечувствительности с заданными значениями (максимальным и минимальным). The processing of measurement information, the formation of control actions according to a predetermined algorithm is carried out by a microprocessor device, including a voltage monitoring and control unit, blocks for calculating the number of on-load tap-changer switches and voltage dispersion, blocks for increasing and decreasing the time delay and deadband, and comparison blocks with yes and no outputs "the number of on-load tap-changer switches per day with a given value and dead zones with specified values (maximum and minimum).
Идея алгоритма регулирования в прототипе основана на постоянном формировании массивов напряжений, соответст- вующих определенным комбинациям различных выдержек времени и зон нечувствительности к выбору таких их сочетаний, при которых дисперсия напряжения минимальна, а число переключений АРПН не превышает допустимого значения. При этом программно чередуется число обучающих и рабочих циклов. The idea of the control algorithm in the prototype is based on the constant formation of arrays of voltages corresponding to certain combinations of different time delays and insensitivity zones to the choice of such combinations for which the voltage dispersion is minimal and the number of ARPH switching does not exceed the permissible value. At the same time, the number of training and work cycles alternates programmatically.
Недостаток рассматриваемого устройства заключается в сложности алгоритма регулирования в связи с необходимостью иметь большую память оперативного запоминающего устройства для обработки большого объема информации и периодического перевода работы микропроцессорного устройства из режима контроля и управления в режим расчета уставок, при котором контроль и управление напряжением не осуществляется. The disadvantage of this device is the complexity of the control algorithm due to the need to have a large memory of random access memory for processing a large amount of information and periodically transferring the microprocessor device from the monitoring and control mode to the setting calculation mode, in which voltage is not monitored and controlled.
Цель изобретения упрощение и повышение эффективности адаптивного регулятора напряжения. The purpose of the invention is the simplification and increase the efficiency of the adaptive voltage regulator.
Поставленная цель достигается введением блока определения текущего положения переключателя РПН, блока расчета эффективности регулирования, блока сравнения с выходами "да" и "нет" эффективности регулирования с заданным значением и соответствующим соединением блоков в устройстве. This goal is achieved by introducing a unit for determining the current position of the on-load tap-changer, a unit for calculating the regulation efficiency, a unit for comparing with the outputs “yes” and “no” the regulation efficiency with a predetermined value and the corresponding connection of the blocks in the device.
На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого адаптивного регулятора напряжения; на фиг.2 схема определителя положения переключателя регулятора РПН. In FIG. 1 is a block diagram of a proposed adaptive voltage regulator; figure 2 diagram of the position determiner switch on-load tap-changer.
Рассмотрим функциональное назначение всех элементов схемы (см. фиг.1). Consider the functional purpose of all elements of the circuit (see figure 1).
Измерительный преобразователь (ИП) 1 преобразует действующее значение переменного напряжения 100 В вторичной обмотки трансформатора напряжения (ТН) 2 в постоянное напряжение 0-10 В. A measuring transducer (IP) 1 converts the effective value of an alternating voltage of 100 V of the secondary winding of a voltage transformer (VT) 2 into a constant voltage of 0-10 V.
Блок расчета оценки дисперсии напряжения (D) 3 выполняет расчет каждый раз по поступлению очередного значения напряжения по выражению
D σ2[n] σ2[n-1] {σ2[n-1]-(x[n]+c[n])2}
(1) где c[n] c[n-1] (c[n-1]-x[n])
σ [n] σ [n-1] среднеквадратическое значение напряжения за n и (n 1) отсчетов;
x[n] текущая реализация измеряемого напряжения;
n число отсчета текущих значений напряжения.The unit for calculating the estimate of the variance of the voltage (D) 3 performs a calculation each time upon receipt of the next voltage value according to the expression
D σ 2 [n] σ 2 [n-1] {σ 2 [n-1] - (x [n] + c [n]) 2 }
(1) where c [n] c [n-1] (c [n-1] -x [n])
σ [n] σ [n-1] rms voltage value for n and (n 1) samples;
x [n] current implementation of the measured voltage;
n is the reference number of the current voltage values.
Блок расчета эффективности регулирования S 4 выполняет расчет эффективности регулирования по выражению
S (2) где σр среднее квадратическое отклонение напряжения при его регулировании;
σ среднее квадратическое отклонение напряжения без регулирования.The unit for calculating the effectiveness of regulation S 4 calculates the effectiveness of regulation in terms of
S (2) where σ p is the mean square deviation of the voltage when it is regulated;
σ standard deviation of voltage without regulation.
Трансформатор напряжения ТН 2 подключен к шинам 27,5 кВ тяговой подстанции, которые питаются от тягового трансформатора Т 5 с приводом ПР 6 переключателя под нагрузкой ответвлений обмотки (РПН). The
Блоки D 3 и S 4 расположены в микропроцессорном устройстве МУ 7. Кроме того, в МУ содержатся блоки ОПР 8 определителя положения переключателя регулятора РПН, блок N 9 расчета числа переключений, блок Nc < Nq 10 сравнения суточного числа Nс переключений РПН с заданным Nq, блок S > Sq 11 сравнения рассчитанной эффективности регулирования S с заданной Sq, блоки (ТВ t) и (ТВ + t) соответственно уменьшения 12 и увеличения 13 выдержки времени.
Здесь ТВ исходная выдержка времени (2-5 мин), ступень изменения выдержки времени (1 мин). Блок Zн < Z < Zв (14 сравнивает текущее значение зоны нечувствительности с заданными минимальным Zн и максимальным Zв значениями, к его выходам "да" и "нет" подсоединены блоки (Z + + ΔZ) и (Z Δ Z) соответственно изменения зоны 15 и изменения знака приращения Z 16 зоны нечувствительности.Here TV is the initial time delay (2-5 min), the stage of change of time delay (1 min). Block Z n <Z <Z in (14 compares the current value of the dead zone with the given minimum Z n and maximum Z in values, the blocks (Z + + ΔZ) and (Z Δ Z) are connected to its outputs “yes” and “no” accordingly, changes in zone 15 and changes in the sign of the
В блок контроля и управления БКУ 17 поступает информация о выбранной в результате поиска устройством МУ выдержке времени и зонах нечувствительности в следующих вариантах:
(ТВ + t), Z
ТВ, Z
(ТВ t), (Z Δ Z)
(ТВ t), (Z + Δ Z) Входные сигналы блока БКУ 17 усиливает блок формирования сигналов управления ФСУ 18.The control unit BKU 17 receives information about the time delay and dead zones selected as a result of the search by the MU device in the following options:
(TV + t), Z
TV, Z
(TV t), (Z Δ Z)
(TV t), (Z + Δ Z) The input signals of the
На фиг.2 показано подсоединение блока ОПР к магнитоэлектрическому логометру Л привода ПР, где R1, R2, R3 сопротивления логометра, а Rл сопротивление линии. Логометр питается напряжением 12 В. Rп1 и Rп2 сопротивления датчика перемещения. При изменении положения переключателя РПН изменяется положение контакта К и соответственно изменяется соотношение Rп1/Rп2 и, следовательно, U1/U2. Так как каждому отношению U1/U2 соответствует определенное положение переключателя РПН, то блок ОПР, рассчитывая отношение U1/U2, определяет положение переключателя.Figure 2 shows the connection of the ODA unit to the magnetoelectric logometer A of the PR drive, where R 1 , R 2 , R 3 are the resistance of the logometer, and R l is the resistance of the line. The logometer is powered by a voltage of 12 V. R p1 and R p2 are the resistance of the displacement sensor. When changing the position of the on-load tap-changer, the position of the contact K changes and, accordingly, the ratio R p1 / R p2 and, therefore, U 1 / U 2 change. Since each ratio U 1 / U 2 corresponds to a specific position of the on-load tap-changer, the ODA unit, calculating the ratio U 1 / U 2 , determines the position of the switch.
Схема адаптивного регулятора работает следующим образом. The adaptive controller circuit operates as follows.
В зависимости от режима нагрузки в энергосистеме и тяговой подстанции, а также положения переключателя РПН тягового трансформатора Т 5 напряжение на шинах 27,5 кВ постоянно изменяется. Сигнал, пропорциональный напряжению на шинах 27,5 кВ, с помощью трансформатора напряжения ТН 2 и измерительного преобразователя ИП 1 поступает на вход блока контроля и управления напряжения БКУ 17, который получает информацию о значениях зоны нечувствительности и выдержке времени и выдает команду блоку ФСУ 6 на повышение или понижение напряжения. В исходном состоянии в блоке БКУ параметры регулирования ТВ и Z. Блок ФСУ формирует сигналы управления для привода ПР 6, который воздействует на переключатель РПН тягового трансформатора 5. Depending on the load conditions in the power system and traction substation, as well as the position of the on-load tap-changer of the
Блок 3 ведет расчет дисперсии напряжения, поступающего от ИП 1, т.е. дисперсии напряжения шин 27,5 кВ при его регулировании с помощью РПН. Одновременно, учитывая положение переключателя РПН с помощью блока ОПР 8, в блоке D ведется расчет напряжения, приведенного к исходному (неизменному) положению переключателя РПН, т.е. расчетным путем определяется напряжение при условии отсутствия регулирования и затем выполняется расчет дисперсии этого напряжения. Все расчеты МУ повторяет с заданной периодичностью (обычно 10-60 с).
Основная задача микропроцессорного устройства МУ 7 осуществить поиск оптимальных значений параметров регулирования (зоны нечувствительности Z и выдержки времени ТВ). Для этого соответствующим образом выполнено соединение блоков МУ (см. фиг.1), в результате на вход БКУ может подаваться увеличенная или уменьшенная выдержка времени и зона нечувствительности. The main task of the
Поиск оптимальных параметров регулирования начинается с оценки числа переключений регулятора за расчетный период (сутки) в блоке N 9. При этом могут быть следующие ситуации:
если суточное число переключений регулятора Nс превышает допустимое значение Nд, что определяется в блоке Nc < Nд 10, то принимается решение об увеличении выдержки времени в блоке (ТВ + t), 13. В результате блок БКУ работает с параметрами регулирования (ТВ + t), Z, т.е. увеличивается только выдержка времени;
если же суточное число переключений регулятора Nс не превышает допустимого Nд, то далее ведется расчет эффективности регулирования в блоке S 4 и сравнения с заданным значением Sд в блоке S > Sд 11;
если эффективность регулирования удовлетворительная, т.е. условие S > Sд не выполняется, то параметры регулирования остаются без изменения, блок БКУ продолжает работать с параметрами ТВ и Z;
если же условие S > Sд выполняется, т.е. эффективность регулирования неудовлетворительная, то принимается решение об уменьшении выдержки времени в блоке (ТВ t) 12 и одновременном изменении зоны нечувствительности. Для этого в блоке Zн < Z < Zв? 14 сравнивается Z с заданными значениями Zн и Zв. Если условие выполняется, то изменяется зона нечувствительности в блоке Z + Δ Z на приращение Δ Z 15, в противном случае изменяется знак приращения зоны нечувствительности в блоке Δ Z Δ Z 16. Таким образом, блок БКУ 17 будет работать с параметрами (ТВ t), (Z + + Δ Z) или (ТВ t), (Z Δ Z), а также с ТВ, Z или с (ТВ + t), Z.The search for the optimal control parameters begins with an estimate of the number of switchings of the controller for the billing period (day) in
if the daily number of switchings of the controller N s exceeds the permissible value N d , which is determined in the block N c <
if the daily number of switchings of the controller N s does not exceed the permissible N d , then the calculation of the efficiency of regulation in block S 4 and comparison with the set value S d in block S>
if the regulatory efficiency is satisfactory, i.e. the condition S> S d is not fulfilled, then the control parameters remain unchanged, the control unit continues to work with the parameters TV and Z;
if the condition S> S d is satisfied, i.e. Since the regulatory efficiency is unsatisfactory, a decision is made to reduce the time delay in the unit (TV t) 12 and at the same time change the deadband. For this, in the block Z n <Z <Z in ? 14 compares Z with predetermined values of Z n and Z in . If the condition is met, then the deadband in the Z + Δ Z block changes by the increment Δ Z 15, otherwise the sign of the deadband increment in the Δ
Блоки 14, 15 и 16 формируют "челночный ход" зоны Z: от Zн к Zв (при плюсовом Δ Z) и затем от Zв к Zн (при Δ Z Δ Z), далее снова от Zн к Zв и т.д. В результате просматриваются все значения зон Z в пределах Zн-Zв.
Таким образом, в процессе поиска оптимальных параметров регулирования происходит направленный перебор различных сочетаний выдержек времени и зоны нечувствительности (в пределах заданных значений), что упрощает реализацию оптимального регулирования напряжения; за счет перехода от полного перебора всех допустимых сочетаний выдержки времени и зоны нечувствительности (как в [7] ) к направленному перебору с контролем среднеквадратического отклонения напряжения; за счет того, что отпала необходимость в периодическом переводе микропроцессора из режима контроля и управления в режим расчета уставок регулирования, когда управление режимом не осуществляется. За счет замены операции усреднения по множеству операцией усреднения по времени при обработке информации по мере ее поступления, что экономит память оперативного запоминающего устройства микропроцессора. Thus, in the process of searching for optimal control parameters, directional enumeration of various combinations of time delays and dead zone (within the specified values) occurs, which simplifies the implementation of optimal voltage regulation; due to the transition from a complete enumeration of all acceptable combinations of time delay and deadband (as in [7]) to directional enumeration with control of the standard deviation of the voltage; due to the fact that there is no longer a need to periodically transfer the microprocessor from the control and management mode to the mode of calculating control settings when the mode is not controlled. By replacing the averaging operation over the set with an averaging operation over time when processing information as it arrives, which saves the memory of the microprocessor random access memory.
Первоначальный выбор параметров регулирования производится непосредственно на тяговой подстанции. The initial selection of control parameters is made directly at the traction substation.
Адаптивный регулятор работает на тяговой подстанции Мухтолово Горьковской железной дороги, где принималось, что
Nд 15, Zн 1,3 кВ, Zв 2 кВ,
Δ Z 0,05 кВ, t 1 мин, Sд 0,2 Начальные значения Z 1,65 кВ, ТВ 4 мин.The adaptive regulator operates at the traction substation Mukhtolovo of the Gorky Railway, where it was assumed that
N d 15, Z n 1.3 kV,
Δ Z 0.05 kV,
Эксплуатационные результаты: среднесуточное число переключений регулятора 7-10, эффективность регулирования S 0,7-0,79. Operational results: the average daily number of switchings of the regulator is 7-10, the regulation efficiency is S 0.7-0.79.
Технико-экономический эффект адаптивного регулятора состоит в том, что повышается надежность работы РПН трансформатора за счет снижения числа переключений, а также надежность и эффективность работы электроподвижного состава и системы электроснабжения в целом за счет уменьшения колебания напряжения. The technical and economic effect of the adaptive controller is that the reliability of the on-load tap-changer of the transformer is increased by reducing the number of switching operations, as well as the reliability and efficiency of the electric rolling stock and the power supply system as a whole by reducing voltage fluctuations.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5063912 RU2055440C1 (en) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | Adaptive voltage regulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5063912 RU2055440C1 (en) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | Adaptive voltage regulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2055440C1 true RU2055440C1 (en) | 1996-02-27 |
Family
ID=21614099
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5063912 RU2055440C1 (en) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | Adaptive voltage regulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2055440C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2467447C1 (en) * | 2011-10-11 | 2012-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" | DEVICE OF DYNAMIC CONTROL OF VOLTAGE MODE IN ELECTRIC CIRCUIT WITH APPLICATION OF fuzzy LOGIC |
RU2549377C1 (en) * | 2014-01-14 | 2015-04-27 | Закрытое акционерное общество "ЧЕБОКСАРСКИЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЗАВОД" | Mains voltage control unit |
-
1992
- 1992-10-05 RU SU5063912 patent/RU2055440C1/en active
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
Баркан Я. Д. Автоматизация режимов по напряжению и реактивной мощности. М.: Энергоатомиздат, 1984, с.160. * |
Дроздов А. Д. и др. Автоматизация энергетических систем учебное пособие. М.: Энергия, 1977, с.447. * |
Клевцов А. В. Алгоритм функционирования и настройка адаптивного регулятора напряжения в ст. научн. тр. ВЗИИТ "Использование вычислительной техники при проектировании и эксплуатации электрических железных дорог", Вып. 145, М., ВЗИИТ, 1989 с.8-10. * |
Клевцов А. В. Перспективы применения однокристальных микроЭВМ в автоматике тяговых подстанций в сб. научн. тр. ВНИИЭТ "Региональная автоматизация управления электроснабжением железных дорог". М., Транспорт, 1991, с.60-64. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2467447C1 (en) * | 2011-10-11 | 2012-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" | DEVICE OF DYNAMIC CONTROL OF VOLTAGE MODE IN ELECTRIC CIRCUIT WITH APPLICATION OF fuzzy LOGIC |
RU2549377C1 (en) * | 2014-01-14 | 2015-04-27 | Закрытое акционерное общество "ЧЕБОКСАРСКИЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЗАВОД" | Mains voltage control unit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4346341A (en) | Method and apparatus for automatic voltage reduction control | |
KR930005835B1 (en) | Power supply with battery backup | |
RU2055440C1 (en) | Adaptive voltage regulator | |
EP0213877B1 (en) | Control device for power converter apparatus | |
RU2720065C1 (en) | Method of voltage control at substation at one-sided supply of alternating current network with unregulated installation of reactive power compensation | |
US6292380B2 (en) | Self-regulated synchronous rectifier | |
JP3249349B2 (en) | Transformer | |
SU1355514A1 (en) | Device for reducing circulating currents in traction circuit of electrified alternating current railways | |
SU1534625A1 (en) | Device for regulation of power of single-phase transverse capacitance compensation unit | |
SU1543495A1 (en) | Method of automatic regulation of operating conditions of driven autotransformer of power system | |
SU993385A1 (en) | System for automatic regulating voltage and compensating for reactive power in distribution network | |
JPH10133755A (en) | Method for controlling inverter and inverter device | |
JPH06187058A (en) | Power facility operation control method | |
SU822054A1 (en) | Voltage monitoring device | |
US4644559A (en) | Procedure for controlling the type of arc in an electrical furnace, and arc furnace which employs the procedure | |
JP2616384B2 (en) | Constant current DC power supply | |
SU1584031A1 (en) | Device for voltage regulation in high-voltage circuits | |
SU1562960A1 (en) | Method of voltage regulation in supply centre of distributing network | |
RU2066914C1 (en) | Three-phase voltage regulator control method | |
SU140486A1 (en) | The method of regulating the transfer of direct current with intermediate inverter substations | |
JPH03122705A (en) | Static type reactive power compensating device | |
JP2000139040A (en) | Uninterruptible power supply | |
SU1359853A1 (en) | Method of reducing the circulating currents in traction network | |
SU1370699A1 (en) | Arrangement for controlling the voltage of load unit of electric networks | |
SU1654917A1 (en) | Method for automatic control of electric network node voltage |