RU210337U1 - LOAD BALING DEVICE - Google Patents

LOAD BALING DEVICE Download PDF

Info

Publication number
RU210337U1
RU210337U1 RU2020141280U RU2020141280U RU210337U1 RU 210337 U1 RU210337 U1 RU 210337U1 RU 2020141280 U RU2020141280 U RU 2020141280U RU 2020141280 U RU2020141280 U RU 2020141280U RU 210337 U1 RU210337 U1 RU 210337U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
phases
electrical network
load balancing
outgoing line
Prior art date
Application number
RU2020141280U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Игоревич Орлов
Алексей Андреевич Савельев
Сергей Владимирович Волков
Ильсур Халилевич Гарипов
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Россети Центр и Приволжье"
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 Публичное акционерное общество "Россети Центр и Приволжье" filed Critical Публичное акционерное общество "Россети Центр и Приволжье"
Priority to RU2020141280U priority Critical patent/RU210337U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU210337U1 publication Critical patent/RU210337U1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/16—Measuring asymmetry of polyphase 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
    • H02J3/26—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к устройствам выравнивания нагрузки для уменьшения асимметрии в трехфазных распределительных электрических сетях. Технический результат заключается в повышении надежности. Достигается тем, что устройство выравнивания нагрузки (УВН) содержит клеммы, соединенные с тремя датчиками тока и четырьмя датчиками напряжения фаз электрической сети и нейтрального провода, контроллер, блок изменения чередования фаз, содержащий два 2-полюсных коммутационных элемента, блок круговых перестановок фаз, содержащий три 3-полюсных коммутационных элемента, интерфейс пользователя, при этом УВН выполнено с возможностью присоединения к трехфазной четырехпроводной электрической сети, а также с возможностью присоединения к 3-фазной четырехпроводной отходящей линии с нагрузкой. 5 ил.The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular to load balancing devices for reducing asymmetry in three-phase electrical distribution networks. The technical result is to increase reliability. It is achieved by the fact that the load balancing device (LHD) contains terminals connected to three current sensors and four voltage sensors of the phases of the electrical network and neutral wire, a controller, a phase sequence change unit containing two 2-pole switching elements, a phase rotation unit containing three 3-pole switching elements, user interface, while the UVN is configured to be connected to a three-phase four-wire electrical network, as well as to be connected to a 3-phase four-wire outgoing line with a load. 5 ill.

Description

Полезная модель относится к устройствам для уменьшения асимметрии в трехфазных распределительных электрических сетях. Устройство выравнивания нагрузки может быть использовано в электроэнергетике, промышленности и других отраслях экономики или в социальной сфере, в которых используются 1- или 3-фазные электроприемники, подключаемые к трехфазной электрической сети. Рассматриваемое устройство предназначено для выравнивания фазных нагрузок трехфазной линии электропередачи, имеющей 2 или более ответвления в узловой точке - 3-фазные отходящие линии, а также 1-фазные отходящие линии за счет перераспределения фазных нагрузок одной из 3-фазных отходящих линий. Выравнивание фазных нагрузок позволяет снизить коэффициенты несимметрии напряжения трехфазной линии электропередачи по обратной и нулевой последовательностям.The utility model relates to devices for reducing asymmetry in three-phase electrical distribution networks. The load balancing device can be used in the electric power industry, industry and other sectors of the economy or in the social sphere, which use 1- or 3-phase electrical receivers connected to a three-phase electrical network. The device under consideration is designed to equalize the phase loads of a three-phase power line having 2 or more branches at the nodal point - 3-phase outgoing lines, as well as 1-phase outgoing lines by redistributing the phase loads of one of the 3-phase outgoing lines. Equalization of phase loads makes it possible to reduce the voltage unbalance coefficients of a three-phase power transmission line in terms of reverse and zero sequences.

Несимметричные токи трехфазной линии электропередачи вызывают несимметрию напряжений в удаленных от источника точках общего присоединения нагрузки по причине различия падений напряжений на полных сопротивлениях фазных проводников линии электропередачи. Отклонения отдельных фазных напряжений в часы максимума нагрузок могут превышать предельно допустимые стандартом [1] значения. Симметричные составляющие нулевой и обратной последовательностей несимметричной трехфазной системы напряжений приводит к дополнительным электрическим потерям в линии и отрицательно влияют на работу однофазных и трехфазных потребителей: сокращается срок службы однофазных потребителей, возникают дополнительные потери в электросетевом оборудовании, снижается мощность и КПД трехфазных устройств электропривода.Asymmetric currents of a three-phase transmission line cause voltage asymmetry at points of common load connection remote from the source due to the difference in voltage drops across the impedances of the phase conductors of the transmission line. Deviations of individual phase voltages during hours of maximum load may exceed the maximum allowable standard [1] values. Symmetrical components of the zero and reverse sequences of an asymmetric three-phase voltage system lead to additional electrical losses in the line and adversely affect the operation of single-phase and three-phase consumers: the service life of single-phase consumers is reduced, additional losses occur in the power grid equipment, and the power and efficiency of three-phase electric drive devices decrease.

Аналогом полезной модели является «Устройство равномерного распределения электрической нагрузки по n-фазной сети распределения электроэнергии» [2]. Принцип действия данного устройства заключается в переключении каждой из распределительных цепей на входящую фазу для получения равномерной нагрузки по всем трем фазам путем физического переключения каждой из распределительных цепей. Для такого переключения требуется прерывать подачу напряжения, что вызывает перебои в поставке электроэнергии потребителям. В данном способе и устройстве отсутствует контроль последовательности чередования фаз, в связи с чем изобретение невозможно использовать для ряда многофазных электроприемников, например, многофазных электрических двигателей переменного тока. Кроме того, устройство не выравнивает нагрузку питающей электрической сети в целом, поскольку симметрирование выполняется только для непосредственно подключенной к устройству нагрузки.An analogue of the utility model is the "Device for uniform distribution of electrical load over the n-phase power distribution network" [2]. The principle of operation of this device is to switch each of the distribution circuits to the incoming phase to obtain a uniform load on all three phases by physically switching each of the distribution circuits. Such switching requires interruption of the voltage supply, which causes interruptions in the supply of electricity to consumers. In this method and device, there is no phase sequence control, and therefore the invention cannot be used for a number of multi-phase electrical receivers, for example, multi-phase AC motors. In addition, the device does not equalize the load of the power supply network as a whole, since balancing is performed only for the load directly connected to the device.

Другим аналогом полезной модели является «Устройство симметрирования нагрузки» [3]. В данном устройстве контроллер на основании сигналов с датчиков тока и датчиков напряжения вычисляет способ подключения отходящих линий к фазам электрической сети, направленный на выравнивание нагрузки электрической сети в целом, заключающийся в минимизации разницы действующих значений фазных напряжений для каждой пары фаз электрической сети, и подает управляющие воздействия на силовые ключи, реализующие такой способ подключения. При этом под термином «нагрузка» в описании полезной модели понимаются токи. Силовая часть устройства содержит девять 1-полюсных коммутационных элементов, позволяющих соединить любую фазу трехфазной электрической сети с любой фазой 3-фазной отходящей линии, что является теоретически минимальным количеством. Однако с целью повышения надежности устройства при его практическом использовании целесообразно использовать меньшее количество промышленно выпускаемых 2- и 3-полюсных коммутационных элементов. Порядок работы устройства, при котором с целью минимизации линейных напряжений выравниваются фазные токи электрической сети, также представляется неоптимальным. При сохранении режима работы потребителей выравнивание токов может привести к изменению фазных напряжений в узле электрической сети. Изменение фазных напряжений влечет соответствующее изменение фазных токов, что может привести к необходимости возврата к прежнему соединению фаз 3-фазной отходящей линии с трехфазной электрической сетью до выравнивания нагрузки. Таким образом, могут возникнуть циклические срабатывания устройства.Another analogue of the utility model is the “Load Balancing Device” [3]. In this device, the controller, on the basis of signals from current sensors and voltage sensors, calculates a method for connecting outgoing lines to the phases of the electrical network, aimed at equalizing the load of the electrical network as a whole, which consists in minimizing the difference in the effective values of phase voltages for each pair of phases of the electrical network, and applies control impact on the power keys that implement this method of connection. In this case, the term "load" in the description of the utility model refers to currents. The power part of the device contains nine 1-pole switching elements that allow you to connect any phase of a three-phase electrical network to any phase of a 3-phase outgoing line, which is the theoretical minimum number. However, in order to increase the reliability of the device in its practical use, it is advisable to use a smaller number of industrially produced 2- and 3-pole switching elements. The order of operation of the device, in which the phase currents of the electrical network are aligned in order to minimize line voltages, also seems to be non-optimal. While maintaining the mode of operation of consumers, the equalization of currents can lead to a change in the phase voltages in the node of the electrical network. A change in phase voltages entails a corresponding change in phase currents, which may lead to the need to return to the previous connection of the phases of the 3-phase outgoing line to the three-phase electrical network before load balancing. Thus, cyclic operation of the device may occur.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является заявка на изобретение «Способ симметрирования многофазной электрической сети и устройство для его реализации» [4]. Действие устройства направлено на выравнивание фазных проводимостей многофазной электрической сети, что исключает циклические срабатывания, являющиеся недостатком устройства, описанного в работе [3]. Силовая часть устройства содержит п 1-полюсных коммутационных элементов, позволяющих соединить любую фазу и-фазной электрической сети с любой фазой n-фазной отходящей линии. В данной конструкции количество 1-полюсных коммутационных элементов является теоретически минимальным. Однако в трехфазном исполнении устройства с целью повышения его надежности при практическом применении целесообразно использовать меньшее количество промышленно выпускаемых 2- и 3-полюсных коммутационных элементов.The closest analogue, taken as a prototype, is the application for the invention "Method for balancing a multi-phase electrical network and a device for its implementation" [4]. The action of the device is aimed at equalizing the phase conductivities of a multi-phase electrical network, which eliminates cyclic operation, which is a disadvantage of the device described in [3]. The power part of the device contains n 1-pole switching elements that allow you to connect any phase of the u-phase electrical network with any phase of the n-phase outgoing line. In this design, the number of 1-pole switching elements is theoretically minimal. However, in the three-phase version of the device, in order to increase its reliability in practical application, it is advisable to use a smaller number of industrially produced 2- and 3-pole switching elements.

Предлагаемое устройство лишено недостатков аналогов: не подвержено возникновению циклических срабатываний, имеет повышенную надежность за счет применения меньшего количества коммутационных элементов - два 2-полюсньгх и три 3-полюсных.The proposed device is devoid of the disadvantages of analogs: it is not subject to the occurrence of cyclic operations, it has increased reliability due to the use of a smaller number of switching elements - two 2-pole and three 3-pole.

Место монтажа устройства выравнивания нагрузки.Mounting location of the load balancer.

Возможные положения устройства выравнивания нагрузки УВН относительно узла трехфазной электрической сети демонстрируются на фиг. 1 и фиг. 2. На фиг. 1. изображен фрагмент однолинейной электрической схемы распределительного устройства 0,4 кВ. Устройство выравнивания нагрузки УВН монтируется в данном распределительном устройстве 0,4 кВ на одной из 3-фазных четырехпроводных отходящих линий после коммутационного аппарата QF. Устройство выравнивания нагрузки УВН получает информационные сигналы от датчиков тока трехфазной электрической сети ДТэс, которые входят в состав распределительного устройства 0,4 кВ, но не являются конструктивными элементами устройства выравнивания нагрузки УВН. Другие 1- и 3-фазные отходящие линии подключены к распределительному устройству 0,4 кВ через коммутационные аппараты QF1-QFn.Possible positions of the load balancing device LHV relative to the node of the three-phase electrical network are shown in Fig. 1 and FIG. 2. In FIG. 1. shows a fragment of a single-line electrical circuit of a 0.4 kV switchgear. The load balancing device LHV is mounted in this 0.4 kV switchgear on one of the 3-phase four-wire outgoing lines after the QF switching device. The load balancing device UVN receives information signals from the current sensors of the three-phase electrical network DTES, which are part of the 0.4 kV switchgear, but are not structural elements of the load balancing device UVN. Other 1- and 3-phase outgoing lines are connected to the 0.4 kV switchgear through switching devices QF1-QFn.

Возможное место монтажа устройства выравнивания нагрузки УВН показано на фиг. 2, где изображен узел трехфазной четырехпроводной линии электропередачи, в которой соединяются несколько 1-й 3-фазных отходящих линий. Устройство выравнивания нагрузки УВН монтируется на одной из 3-фазных четырехпроводных отходящих линий, отходящих от узла трехфазной четырехпроводной линии электропередачи. Устройство выравнивания нагрузки УВН получает информационные сигналы от датчиков тока трехфазной электрической сети ДТэс, которые располагаются на трехфазной четырехпроводной линии электропередачи со стороны источника и не являются конструктивными элементами устройства выравнивания нагрузки УВН.A possible place for mounting the load balancing device UVN is shown in Fig. 2, which shows a node of a three-phase four-wire transmission line, in which several 1st 3-phase outgoing lines are connected. The load balancing device UVN is mounted on one of the 3-phase four-wire outgoing lines extending from the node of the three-phase four-wire power transmission line. The load leveling device UVN receives information signals from the current sensors of the three-phase electrical network DTES, which are located on the three-phase four-wire power line from the source and are not structural elements of the load leveling device UVN.

Конструкция устройства выравнивания нагрузки.The design of the load balancing device.

Устройство выравнивания трехфазной нагрузки УВН, изображенное на фиг. 3, содержит следующие конструктивные элементы, находящиеся в функционально-конструктивном единстве: три датчика тока ДТ фаз 3-фазной отходящей линии УВН; четыре датчика напряжения ДН фаз электрической сети и нейтрального провода; контроллер К; блок изменения чередования фаз 1, содержащий два 2-полюсных коммутационных элемента 1.1 и 1.2; блок круговых перестановок фаз 2, содержащий три 3-полюсных коммутационных элемента 2.1, 2.2 и 2.3; интерфейс пользователя И; клеммы U1, VI, W1, N1 со стороны источника; клеммы U2, V2, W2, N2 со стороны нагрузки.The three-phase load balancing device UVN, shown in Fig. 3, contains the following structural elements that are in functional and structural unity: three current sensors DT phases of the 3-phase outgoing line of the UVN; four voltage sensors DN phases of the electrical network and neutral wire; controller K; a block for changing the phase sequence 1 containing two 2-pole switching elements 1.1 and 1.2; block of circular permutations of phases 2, containing three 3-pole switching elements 2.1, 2.2 and 2.3; user interface AND; terminals U1, VI, W1, N1 on the source side; terminals U2, V2, W2, N2 on the load side.

Устройство выравнивания нагрузки УВН выполнено с возможностью присоединения к трехфазной четырехпроводной электрической сети, а также с возможностью присоединения к 3-фазной четырехпроводной отходящей линии. Трехфазная четырехпроводная электрическая сеть, 3-фазная четырехпроводная отходящая линия УВН, электрическая нагрузка, а также другие 1- и 3-фазные отходящие линии не являются конструктивными элементами устройства выравнивания нагрузки УВН.Load balancing device UVN is made with the possibility of connection to a three-phase four-wire electrical network, as well as with the possibility of connection to a three-phase four-wire outgoing line. Three-phase four-wire electrical network, 3-phase four-wire outgoing line UVN, electrical load, as well as other 1- and 3-phase outgoing lines are not structural elements of the load balancing device UVN.

Датчики тока ДТ формируют сигналы, пропорциональные соответствующим фазным токам 3-фазной отходящей линии УВН. Датчики напряжения ДН формируют сигналы, пропорциональные фазным напряжениям электрической сети относительно нейтрального провода.The current sensors DT form signals proportional to the corresponding phase currents of the 3-phase outgoing line of the UVN. DN voltage sensors generate signals proportional to the phase voltages of the electrical network relative to the neutral wire.

Клеммы U1, V1, W1, N1 расположены со стороны источника и предназначены для подключения устройства выравнивания нагрузки УВН к узловой точке трехфазной электрической сети. Клеммы Ul, V1, W1, N1 соединяются с датчиками датчики тока ДТ и датчиками напряжения ДН, которые в свою очередь соединяются со входом блока изменения чередования фаз 1. Выход блока чередования фаз 1 соединяется со входом блока круговых перестановок 2. Выход блока круговых перестановок 2 соединяется с клеммами U2, V2, W2, N2, расположенными со стороны нагрузки и предназначеными для подключения 3-фазной отходящей линии УВН с нагрузкой.Terminals U1, V1, W1, N1 are located on the source side and are designed to connect the load balancing device UVN to the nodal point of the three-phase electrical network. Terminals Ul, V1, W1, N1 are connected to current sensors DT and voltage sensors DN, which in turn are connected to the input of the phase sequence change unit 1. The output of the phase sequence unit 1 is connected to the input of the circular permutation unit 2. The output of the circular permutation unit 2 connects to terminals U2, V2, W2, N2, located on the load side and intended for connection of a 3-phase outgoing line of UVN with a load.

Блок изменения чередования фаз 1 посредствам двух 2-полюсных коммутационных элементов 1.1 и 1.2 и блок круговых перестановок фаз 2 посредствам трех 3-полюсньгх коммутационных элемента 2.1, 2.2 и 2.3 выполняет коммутации между фазами электрической сети и фазами отходящей линии устройства выравнивания нагрузки УВН в зависимости от сигналов управления, формируемых контроллером К. При этом блок изменения чередования фаз 1 предназначен для выбора прямого или обратного чередования фаз, а блок круговых перестановок фаз 2 предназначен для выбора одного из трех вариантов круговых перестановок фаз. На фиг. 4. показана схема одного 2-полюсного коммутационного элемента, на фиг. 5 - 3-полюсного коммутационного элемента. Коммутационный элемент по сигналам от контроллера К замыкает или размыкает одновременно все свои контакты. На фиг. 3 блок изменения чередования фаз 1 последовательно соединяется с блоком круговой перестановки фаз 2; данная последовательность может быть изменена, при этом порядок работы устройства остается без изменений.The block for changing the phase sequence 1 by means of two 2-pole switching elements 1.1 and 1.2 and the block of circular phase exchanges 2 by means of three 3-pole switching elements 2.1, 2.2 and 2.3 perform switching between the phases of the electrical network and the phases of the outgoing line of the load balancing device UHV, depending on control signals generated by the controller K. In this case, the block for changing the phase sequence 1 is designed to select the direct or reverse phase sequence, and the block of circular phase permutations 2 is designed to select one of three options for circular phase permutations. In FIG. 4. shows a diagram of one 2-pole switching element, in fig. 5 - 3-pole switching element. The switching element, according to signals from the controller K, closes or opens all its contacts at the same time. In FIG. 3 the phase change unit 1 is connected in series with the phase rotation unit 2; this sequence can be changed, while the order of operation of the device remains unchanged.

Контроллер К принимает и обрабатывает сигналы от датчиков токов ДТ, датчиков токов датчиков тока трехфазной электрической сети ДТэс, датчиков напряжений ДН фаз электрической сети и нейтрального провода и формирует сигналы управления 2-полюсными коммутационными элементами 1.1 и 1.2 блока изменения чередования фаз 1, 3-полюсными коммутационными элементами 2.1, 2.2 и 2.3 блока круговых перестановок фаз 2.Controller K receives and processes signals from DT current sensors, current sensors of current sensors of a three-phase electrical network DTES, voltage sensors of DN phases of an electrical network and a neutral wire and generates control signals for 2-pole switching elements 1.1 and 1.2 of the block for changing the phase sequence 1, 3-pole switching elements 2.1, 2.2 and 2.3 of the block of circular permutations of phases 2.

Через интерфейс пользователя И осуществляется выбор режима работы контроллера и вывод информации о состоянии устройства выравнивания нагрузки УВН.Through the user interface AND, the choice of the operating mode of the controller and the output of information about the state of the load balancing device of the UVN are carried out.

Порядок работы устройства выравнивания нагрузки УВН.The order of operation of the load balancing device UVN.

Контроллер К принимает сигналы от датчиков токов ДТ, датчиков токов датчиков тока трехфазной электрической сети ДТэс, датчиков напряжений ДН фаз электрической сети и нейтрального провода.Controller K receives signals from DT current sensors, current sensors of current sensors of a three-phase electrical network DTES, voltage sensors of DN phases of an electrical network and a neutral wire.

Далее контроллер К вычисляет действующие значения тока в каждой фазе трехфазной электрической сети и в каждой фазе отходящей линии устройства выравнивания нагрузки УВН, действующие значения фазных напряжений между каждой фазой трехфазной электрической сети и нейтральным проводом.Next, the controller K calculates the effective values of the current in each phase of the three-phase electrical network and in each phase of the outgoing line of the load balancing device UVN, the effective values of the phase voltages between each phase of the three-phase electrical network and the neutral wire.

Контроллер К вычисляет значения проводимостей каждой фазы трехфазной электрической сети Gs1, Gs2, и Gs3 по формулеThe controller K calculates the conductivities of each phase of a three-phase electrical network G s1 , G s2 , and G s3 according to the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

где Gsi - проводимость i-ой фазы электрической сети; Isi - действующее значение тока в i-ой фазе электрической сети; Ui - действующее значение напряжения между i-ой фазой электрической сети и нейтральным проводом; i=1, 2, 3 - номер фазы трехфазной электрической сети.where G si - conductivity of the i-th phase of the electrical network; I si - current value in the i-th phase of the electrical network; U i - the effective value of the voltage between the i-th phase of the electrical network and the neutral wire; i=1, 2, 3 - phase number of a three-phase electrical network.

Контроллер К вычисляет значения проводимостей каждой фазы отходящей линии устройства выравнивания нагрузки Gl1, Gl2 и Gl3 по формулеController K calculates the conductivities of each phase of the outgoing line of the load balancing device G l1 , G l2 and G l3 according to the formula

Figure 00000002
Figure 00000002

где Gli - проводимость i-ой фазы отходящей линии устройства выравнивания нагрузки УВН; Ili - ток в i-ой фазе отходящей линии устройства выравнивания нагрузки УВН; Ut - напряжение между i-ой фазой электрической сети и нейтральным проводом.where G li is the conductivity of the i-th phase of the outgoing line of the load balancing device UVN; I li - current in the i-th phase of the outgoing line of the load balancing device UVN; U t - voltage between the i-th phase of the electrical network and the neutral wire.

Контроллер К вычисляет значения проводимостей каждой из 3 фаз других отходящих линий GLu Gl2 и GL3 по формулеController K calculates the conductivities of each of the 3 phases of the other outgoing lines G L u G l2 and G L3 using the formula

Figure 00000003
Figure 00000003

где GLi - проводимость i-ой фазы других 1- или 3-фазных отходящих линий; Gsi - проводимость i-ой фазы трехфазной электрической сети; Gli - проводимость i-ой фазы отходящей линии устройства выравнивания нагрузки УВН, подключенной к i-ой фазе электрической сети.where G Li is the conductivity of the i-th phase of other 1- or 3-phase outgoing lines; G si - conductivity of the i-th phase of a three-phase electrical network; G li - conductivity of the i-th phase of the outgoing line of the load balancing device UHV, connected to the i-th phase of the electrical network.

Затем контроллером К выполняются следующие операции. Фазы отходящей линии устройства выравнивания нагрузки УВН сортируются по убыванию их проводимостей Gli, затем нумеруются последовательно, начиная от фазы с наибольшей проводимостью к фазе с наименьшей проводимостью. Фазы трехфазной электрической сети сортируются по возрастанию проводимостей других 1- или 3-фазных отходящих линий Gu, затем нумеруются последовательно, начиная от фазы электрической сети с наименьшей проводимостью других 1- или 3-фазных отходящих линий к фазе электрической сети с наибольшей проводимостью других 1- или 3-фазных отходящих линий.Then the controller K performs the following operations. The phases of the outgoing line of the load balancing device UHV are sorted in descending order of their conductivities G li , then numbered sequentially, starting from the phase with the highest conductivity to the phase with the lowest conductivity. The phases of a three-phase electrical network are sorted by increasing conductivities of other 1- or 3-phase outgoing lines Gu, then they are numbered sequentially, starting from the phase of the electrical network with the lowest conductivity of other 1- or 3-phase outgoing lines to the phase of the electrical network with the highest conductivity of the other 1- or 3-phase outgoing lines.

Контроллер К подает управляющие сигналы блоку изменения чередования фаз 1 и блоку круговой перестановки фаз 2, которые выполняют соединения фаз трехфазной электрической сети и фаз отходящей линии устройства выравнивания нагрузки УВН, имеющих одинаковые номера.The controller K supplies control signals to the phase change unit 1 and the phase rotation unit 2, which perform the connection of the phases of the three-phase electric network and the phases of the outgoing line of the load balancing device of the UVN having the same numbers.

В таблице Б.1 приведено положение коммутационных элементов, входящих в состав блока изменения чередования фаз 1 и блока круговой перестановки фаз 2 для выполнения заданного присоединения соединения фаз трехфазной электрической сети и фаз отходящей линии устройства выравнивания нагрузки УВН.Table B.1 shows the position of the switching elements that are part of the phase sequence change unit 1 and the phase rotation unit 2 to perform the specified connection of the connection of the phases of the three-phase electrical network and the phases of the outgoing line of the load balancing device UVN.

Figure 00000004
Figure 00000004

В результате фазы 3-фазной отходящей линии устройства выравнивания нагрузки УВН с наименьшими проводимостями Gn подключаются соответственно к фазам трехфазной электрической сети, в которых проводимости других 1- и 3-фазных отходящих линий GLi наибольшие. Проводимости всех фаз трехфазной электрической сети оказываются максимально близкими друг к другу по величине. Таким образом обеспечивается выравнивание нагрузки трехфазной электрической сети.As a result, the phases of the 3-phase outgoing line of the load balancing device LHV with the lowest conductivities Gn are connected, respectively, to the phases of the three-phase electrical network, in which the conductivities of the other 1- and 3-phase outgoing lines G Li are the largest. The conductivities of all phases of a three-phase electrical network are as close as possible to each other in magnitude. Thus, load balancing of a three-phase electrical network is ensured.

В составе нагрузки, подключенной к трехфазной отходящей линии устройства выравнивания нагрузки УВН, могут содержаться электроприемники, для работы которых необходимо соблюдать неизменный порядок чередования фаз, например, асинхронные или синхронные электрические двигатели. В этом случае существует только 3 допустимых комбинации присоединения фаз трехфазной электрической сети к фазам трехфазной отходящей линии устройства выравнивания нагрузки УВН, получаемые круговой перестановкой фаз трехфазной отходящей линии устройства выравнивания нагрузки УВН относительно трехфазной электрической сети, без изменения порядка чередования фаз. Оптимальной комбинацией присоединения фаз трехфазной отходящей линии устройства выравнивания нагрузки УВН к трехфазной электрической сети следует считать такую, при которой сумма модулей разности проводимостей i-ой фазы отходящей линии устройства выравнивания нагрузки УВН и i-ой фазы других отходящих линий

Figure 00000005
максимальна при условии сохранения исходного порядка чередования фаз. Реализация указанной комбинаций присоединения фаз электрической сети к фазам отходящей линии симметрирующего устройства обеспечивается блоком круговой перестановки фаз 2 по сигналам управления контроллера К. При этом в блоке изменения чередования фаз 1 остается замкнутым коммутационный элемент 1.1.The load connected to the three-phase outgoing line of the load balancing device UVN may contain electrical receivers, for the operation of which it is necessary to observe a constant phase sequence, for example, asynchronous or synchronous electric motors. In this case, there are only 3 valid combinations of connection of the phases of the three-phase electrical network to the phases of the three-phase outgoing line of the load balancing device of the UVN, obtained by circular permutation of the phases of the three-phase outgoing line of the load balancing device of the UVN relative to the three-phase electrical network, without changing the phase sequence. The optimal combination of connecting the phases of the three-phase outgoing line of the load balancing device UVN to a three-phase electrical network should be considered such, in which the sum of the modules of the difference in conductivity of the i-th phase of the outgoing line of the outgoing line of the load balancing device UVN and the i-th phase of other outgoing lines
Figure 00000005
maximum, provided that the original order of phase sequence is preserved. The implementation of the specified combinations of connecting the phases of the electrical network to the phases of the outgoing line of the balancing device is provided by the block of circular permutation of phases 2 according to the control signals of the controller K. In this case, the switching element 1.1 remains closed in the block for changing the phase sequence 1.

В результате проводимости всех фаз электрической сети оказываются максимально близкими друг к другу по величине в рамках контролируемого диапазона и одновременно обеспечивается сохранение исходного порядка чередования фаз.As a result, the conductivities of all phases of the electrical network are as close as possible to each other in magnitude within the controlled range, and at the same time, the original phase sequence is maintained.

Возможность или невозможность изменения исходного порядка чередования фаз определяет режим работы контроллера и задается через интерфейс пользователя И.The possibility or impossibility of changing the initial phase sequence determines the controller operation mode and is set via the user interface AND.

ЛитератураLiterature

1. ГОСТ 32144-2013 Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.1. GOST 32144-2013 Electromagnetic compatibility of technical means. Standards for the quality of electrical energy in general-purpose power supply systems.

2. Патент РФ №2200364, ДАВИД Яир, ВИТТНЕР Лупу, 05.12.1997, Устройство равномерного распределения электрической нагрузки по п-фазной сети распределения электроэнергии.2. Patent of the Russian Federation No. 2200364, DAVID Yair, WITTNER Lupu, 12/05/1997, Device for uniform distribution of electrical load over a p-phase power distribution network.

3. Патент РФ №162639, Орлов А.И., Савельев А.А., 26.10.2015, Устройство симметрирования нагрузки.3. Patent of the Russian Federation No. 162639, Orlov A.I., Saveliev A.A., 10.26.2015, Load balancing device.

4. Заявка на патент РФ №2016127923, Савельев А.А., Орлов А.И., 11.07.2016, Способ симметрирования многофазной электрической сети и устройство для его реализации.4. Application for a patent of the Russian Federation No. 2016127923, Saveliev A.A., Orlov A.I., 07/11/2016, Method for balancing a multi-phase electrical network and a device for its implementation.

Claims (15)

Устройство выравнивания нагрузки (УВН), содержащее: клеммы U1,V1, W1, N1 со стороны источника, соединенные с тремя датчиками тока (ДТ) фаз 3-фазной отходящей линии УВН и четырьмя датчиками напряжения (ДН) фаз электрической сети и нейтрального провода, которые соединяются со входом блока изменения чередования фаз 1, содержащим два 2-полюсных коммутационных элемента 1.1 и 1.2; Load balancing device (LHD), containing: terminals U1, V1, W1, N1 on the source side, connected to three current sensors (DT) of the phases of the 3-phase outgoing line of the LHV and four voltage sensors (DN) of the phases of the electrical network and neutral wire, which are connected to the input of the phase change unit 1 containing two 2-pole switching elements 1.1 and 1.2; выход блока чередования фаз 1 соединяется со входом блока круговых перестановок 2, содержащим три 3-полюсных коммутационных элемента 2.1, 2.2 и 2.3; the output of the phase sequence block 1 is connected to the input of the circular permutation block 2, containing three 3-pole switching elements 2.1, 2.2 and 2.3; клеммы U2, V2, W2, N2 со стороны нагрузки, соединенные с выходом блока круговых перестановок 2; terminals U2, V2, W2, N2 on the load side, connected to the output of the circular permutation unit 2; контроллер (К), соединенный с датчиками тока (ДТ), датчиками напряжения (ДН), блоком изменения чередования фаз 1, блоком круговых перестановок 2 и интерфейсом пользователя (И); a controller (K) connected to current sensors (DT), voltage sensors (DN), phase sequence change unit 1, circular permutation unit 2 and user interface (I); которое выполнено с возможностью присоединения к трехфазной четырехпроводной электрической сети, а также с возможностью присоединения к 3-фазной четырехпроводной отходящей линии с нагрузкой, which is configured to be connected to a three-phase four-wire electrical network, as well as to be connected to a three-phase four-wire outgoing line with a load, отличающееся тем, что контроллер (К) выполнен с возможностью определения на основании сигналов от датчиков токов (ДТ) действующего значения токов 3-фазной отходящей линии устройства выравнивания нагрузки, characterized in that the controller (K) is configured to determine, based on the signals from the current sensors (DT), the effective value of the currents of the 3-phase outgoing line of the load balancing device, определения на основании сигналов датчиков токов трехфазной электрической сети (ДТэс) действующего значения токов фаз трехфазной электрической сети, determining, based on the signals of current sensors of a three-phase electrical network (DTES), the effective value of the currents of the phases of a three-phase electrical network, определения на основании сигналов от датчиков напряжений (ДН) фаз электрической сети и нейтрального провода действующего значения напряжений фаз электрической сети относительно нейтрального провода, determining on the basis of signals from voltage sensors (DN) the phases of the electrical network and the neutral wire of the effective value of the voltages of the phases of the electrical network relative to the neutral wire, определения значения проводимостей каждой из 3 фаз трехфазной электрической сети как отношение действующего значения фазного тока электрической сети и фазного напряжения, определения значения проводимостей каждой из 3 фаз 3-фазной отходящей линии устройства выравнивания нагрузки как отношение действующего значения фазного тока 3-фазной отходящей линии устройства выравнивания нагрузки и фазного напряжения, determining the conductivities of each of the 3 phases of a three-phase electrical network as the ratio of the effective value of the phase current of the electrical network and the phase voltage, determining the conductivities of each of the 3 phases of the 3-phase outgoing line of the load balancing device as the ratio of the effective value of the phase current of the 3-phase outgoing line of the equalizing device load and phase voltage, определения значения проводимостей каждой из 3 фаз других 1-фазных и 3-фазных отходящих линий как разности проводимостей соответствующих фаз трехфазной электрической сети и фаз 3-фазной отходящей линии устройства выравнивания нагрузки, determining the conductivities of each of the 3 phases of the other 1-phase and 3-phase outgoing lines as the difference in the conductivities of the corresponding phases of the three-phase electrical network and the phases of the 3-phase outgoing line of the load balancing device, сортировки фазы 3-фазной отходящей линии устройства выравнивания нагрузки по убыванию проводимостей, phase sorting of the 3-phase outgoing line of the load balancing device in descending conductivities, последовательной нумерации фаз 3-фазной отходящей линии устройства выравнивания нагрузки начиная от фазы с наибольшей проводимостью к фазе с наименьшей проводимостью, sequential numbering of the phases of the 3-phase outgoing line of the load balancing device starting from the phase with the highest conductivity to the phase with the lowest conductivity, сортировки фаз трехфазной электрической сети по возрастанию проводимостей других 1- и 3-фазных отходящих линий, sorting the phases of a three-phase electrical network by increasing the conductivities of other 1- and 3-phase outgoing lines, последовательной нумерации фаз трехфазной электрической сети, начиная от фазы с наименьшей проводимостью других 1- и 3-фазных отходящих линий к фазе трехфазной электрической сети с наибольшей проводимостью других 1- и 3-фазных отходящих линий, sequential numbering of phases of a three-phase electrical network, starting from the phase with the lowest conductivity of other 1- and 3-phase outgoing lines to the phase of a three-phase electrical network with the highest conductivity of other 1- and 3-phase outgoing lines, формирования сигналов управления 2-полюсными коммутационными элементами 1.1 и 1.2 блока изменения чередования фаз 1, 3-полюсными коммутационными элементами 2.1, 2.2 и 2.3 блока круговых перестановок фаз 2, соединяющие фазы 3-фазной отходящей линии и фазы трехфазной электрической сети, имеющих одинаковые номера.generation of control signals by 2-pole switching elements 1.1 and 1.2 of the block for changing the phase sequence 1, by 3-pole switching elements 2.1, 2.2 and 2.3 of the block of circular permutations of phases 2, connecting the phases of the 3-phase outgoing line and the phases of the three-phase electrical network having the same numbers.
RU2020141280U 2020-12-14 2020-12-14 LOAD BALING DEVICE RU210337U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020141280U RU210337U1 (en) 2020-12-14 2020-12-14 LOAD BALING DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020141280U RU210337U1 (en) 2020-12-14 2020-12-14 LOAD BALING DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU210337U1 true RU210337U1 (en) 2022-04-08

Family

ID=81076450

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020141280U RU210337U1 (en) 2020-12-14 2020-12-14 LOAD BALING DEVICE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU210337U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7804280B2 (en) * 2006-11-02 2010-09-28 Current Technologies, Llc Method and system for providing power factor correction in a power distribution system
RU2548656C1 (en) * 2013-12-27 2015-04-20 Вячеслав Васильевич Самокиш Method of balancing of phase currents of three-phase four-wire line and device for its implementation
US9577427B2 (en) * 2011-02-18 2017-02-21 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Load-balancing device on a polyphase network

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7804280B2 (en) * 2006-11-02 2010-09-28 Current Technologies, Llc Method and system for providing power factor correction in a power distribution system
US9577427B2 (en) * 2011-02-18 2017-02-21 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Load-balancing device on a polyphase network
RU2548656C1 (en) * 2013-12-27 2015-04-20 Вячеслав Васильевич Самокиш Method of balancing of phase currents of three-phase four-wire line and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8289736B2 (en) Conversion of AC lines to HVDC lines
Gwon et al. Mitigation of voltage unbalance by using static load transfer switch in bipolar low voltage DC distribution system
CN105794069B (en) Voltage source converter
US11605950B2 (en) Device for a low-voltage circuit for unbalanced load reduction
JP2016537954A (en) Inverter including a switch between a midpoint of a DC intermediate circuit and a neutral conductor terminal of an AC grid and method of operating the inverter
TW413745B (en) Neutral point connected apparatus providing compensation to an AC power line
KR101999638B1 (en) Control transformer
CN113056865A (en) Multiphase converter topology for multiphase and single phase operation
CN109075722A (en) converter device
Aithal et al. Operation and performance of a medium-voltage DC link
RU2735440C1 (en) Method and device of matched control for series gate groups of voltage converter
RU210337U1 (en) LOAD BALING DEVICE
CN107332260B (en) Three-phase commutation system for improving stability of power system
CN107078506B (en) Voltage source converter
RU2229766C1 (en) Balancing and reactive power correction device
RU162639U1 (en) LOAD SYMMETRATION DEVICE
RU187306U1 (en) ENERGY SAVING DEVICE FOR 3-PHASE NETWORK
GB2050083A (en) Electrical converter
CN113315219A (en) Uninterruptible power supply system
RU2724118C2 (en) Energy-saving method and device for its implementation
Orlov et al. Operation of the electric main multiphase load balancing unit
CN209233489U (en) A kind of multistage contravariant equipment for the grid-connected compensation of power distribution network
EP3614552B1 (en) Voltage source converter
Zhou et al. Comparison of Medium-Voltage cascaded H-bridge inverter and Hexagram inverter for motor drive applications
RU2641649C1 (en) Device for symmetrization and stabilization of three-phase voltage