RU2453021C1 - Control device of deviations of voltage and reactive power of electric network - Google Patents
Control device of deviations of voltage and reactive power of electric network Download PDFInfo
- Publication number
- RU2453021C1 RU2453021C1 RU2011118261/07A RU2011118261A RU2453021C1 RU 2453021 C1 RU2453021 C1 RU 2453021C1 RU 2011118261/07 A RU2011118261/07 A RU 2011118261/07A RU 2011118261 A RU2011118261 A RU 2011118261A RU 2453021 C1 RU2453021 C1 RU 2453021C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- network
- load
- inverter
- output
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, а именно к устройствам регулирования отклонений напряжения и реактивной мощности в электрических распределительных сетях переменного тока. Устройство может быть использовано в системах электроснабжения промышленных предприятий, для которых характерны частые провалы и отклонения напряжения различной глубины, вследствие частого запуска мощных электродвигателей и коммутации нагрузки с различным режимом работы и уровнем потребления активной и реактивной мощности.The invention relates to electrical engineering and the electric power industry, and in particular to devices for regulating deviations of voltage and reactive power in electrical distribution networks of alternating current. The device can be used in power supply systems of industrial enterprises, which are characterized by frequent voltage dips and voltage deviations of various depths due to the frequent starting of powerful electric motors and load switching with different operating modes and active and reactive power consumption levels.
Известен трансформаторно-тиристорный компенсатор реактивной мощности (патент SU №1793514, д. пр. 24.04.1990), содержащий два инвертора с синхронизированными системами управления, два трансформатора, первичные обмотки которых включены последовательно между собой, причем конец первичной обмотки первого трансформатора подключен к началу первичной обмотки второго трансформатора, другой вывод которой подключен к выводам для подключения нагрузки, а вторичные обмотки первого и второго трансформаторов подключены соответственно к выходам первого и второго инверторов, входы которых объединены и подключены к источнику постоянного напряжения, датчик реактивной мощности сети, датчик напряжения нагрузки, выпрямитель и блок сравнения, причем выход датчика реактивной мощности сети подключен к управляющему входу системы управления первым инвертором, первый вход блока сравнения подключен к выходу датчика напряжения, второй вход блока сравнения подключен к источнику задающего сигнала, а выход блока сравнения подключен к управляющему входу системы управления второго инвертора, синхронизирующие входы первой и второй систем управления инверторами подключены к выводам для подключения к сети, к которым также подключено начало первичной обмотки первого трансформатора, входы выпрямителя подключены к выводам для подключения к нагрузке, а выходы выпрямителя - к объединенным выходам инверторов.Known transformer-thyristor reactive power compensator (patent SU No. 1793514, etc. pr. 24.04.1990), containing two inverters with synchronized control systems, two transformers, the primary windings of which are connected in series with each other, and the end of the primary winding of the first transformer is connected to the beginning the primary winding of the second transformer, the other terminal of which is connected to the terminals for connecting the load, and the secondary windings of the first and second transformers are connected respectively to the outputs of the first and of inverters, the inputs of which are combined and connected to a constant voltage source, a reactive power sensor, a load voltage sensor, a rectifier and a comparison unit, the output of the reactive power sensor connected to the control input of the control system of the first inverter, the first input of the comparison unit connected to the output of the sensor voltage, the second input of the comparison unit is connected to the source of the reference signal, and the output of the comparison unit is connected to the control input of the control system of the second inverter, synchronization ruyuschie inputs of first and second inverter control systems are connected to terminals for connecting to a network to which is also connected to the beginning of the primary winding of the first transformer, rectifier connected to terminals for connection to a load, a rectifier outputs - to the combined outputs of the inverters.
Недостатком устройства является невысокое быстродействие, невозможность синхронизации регулирования уровней напряжения в начале и конце питающей линии при значительной ее длине и неспособность регулировать потребление мощности при изменении направления ее потока в питающей линии.The disadvantage of this device is its low speed, the inability to synchronize the regulation of voltage levels at the beginning and end of the supply line with its considerable length and the inability to regulate power consumption when changing the direction of its flow in the supply line.
Известен компенсатор реактивной мощности (патент RU №2031511, д. пр. 29.04.1992), содержащий инвертор напряжения, вход которого подключен к выходу выпрямителя, и синхронизированную с сетью систему управления инвертором, трехфазный датчик напряжения нагрузки, блок сравнения, датчик реактивной мощности, два однофазных трансформатора тока и трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого включены между сетью и нагрузкой, а в двух фазах соединены последовательно с первичными обмотками однофазных измерительных трансформаторов тока, первичные фазные обмотки трехфазного трансформатора подключены одними выводами к выходу трехфазного инвертора, другие выводы объединены, вход выпрямителя подключен к сети, первый вход блока сравнения соединен с выходом датчика напряжения нагрузки, второй вход блока сравнения подключен к источнику задающего сигнала, выход блока сравнения соединен со вторым управляющим входом системы управления инвертора, первый управляющий вход которой подключен к выходу датчика реактивной мощности сети, а синхронизирующий вход подключен к сети, причем система управления инвертором выполнена с возможностью управления амплитудой и фазой выходного напряжения инвертора.A known reactive power compensator (patent RU No. 2031511, etc. pr. 04/29/1992), containing a voltage inverter, the input of which is connected to the output of the rectifier, and an inverter control system synchronized with the network, a three-phase load voltage sensor, a comparison unit, reactive power sensor, two single-phase current transformers and a three-phase transformer, the secondary windings of which are connected between the network and the load, and in two phases are connected in series with the primary windings of the single-phase measuring current transformers, The main windings of a three-phase transformer are connected by one output to the output of a three-phase inverter, the other outputs are combined, the rectifier input is connected to the network, the first input of the comparison unit is connected to the output of the load voltage sensor, the second input of the comparison unit is connected to the source of the reference signal, the output of the comparison unit is connected to the second control the input of the inverter control system, the first control input of which is connected to the output of the reactive power sensor of the network, and the synchronizing input is connected to the network, and the system the inverter control is configured to control the amplitude and phase of the inverter output voltage.
Недостатками компенсатора являются невысокое быстродействие и невозможность синхронизации регулирования уровней напряжения в начале и конце питающей линии при значительной ее длине.The disadvantages of the compensator are the low speed and the inability to synchronize the regulation of voltage levels at the beginning and end of the supply line with a significant length.
Известен статический компенсатор реактивной мощности (патент RU №2066083, д. пр. 12.11.1992), содержащий трансформатор с двумя системами первичных обмоток и одной системой вторичных соединенных в звезду обмоток и реактивные сопротивления, причем концы одной из систем первичных обмоток соединены в звезду, нейтраль которой соединена с нейтралью вторичных обмоток и нейтралью сети, а к началам первичных обмоток, соединенных в звезду, подключены концы второй системы первичных обмоток, причем обмотки, начало и конец которых соединены вместе, находятся на соседних стержнях магнитопровода, при этом начала обмоток второй системы подсоединены к соответствующим фазам сети и через реактивные сопротивления к синфазным концам вторичных регулируемых обмоток.Known static reactive power compensator (patent RU No. 2066083, etc. pr 12.11.1992), containing a transformer with two primary winding systems and one secondary system of windings connected to a star and reactance, the ends of one of the primary winding systems connected to a star, the neutral of which is connected to the neutral of the secondary windings and the neutral of the network, and to the beginnings of the primary windings connected to the star, the ends of the second primary winding system are connected, and the windings, the beginning and end of which are connected together, are on adjacent terminals of the magnetic circuit, while the beginning of the windings of the second system are connected to the corresponding phases of the network and through reactance to the in-phase ends of the secondary adjustable windings.
Недостатками компенсатора являются неспособность регулирования потребления мощности при изменении направления ее потока в питающих линиях и невозможность синхронизации регулирования уровней напряжения в начале и конце питающих линий при значительной их длине.The disadvantages of the compensator are the inability to control power consumption when changing the direction of its flow in the supply lines and the inability to synchronize the regulation of voltage levels at the beginning and end of the supply lines with a significant length.
Известен трансформаторно-тиристорный компенсатор отклонений напряжения и реактивной мощности (патент RU №2094839, д. пр. 29.06.1994), принятый за прототип и содержащий трансформатор, основной инвертор, инвертор напряжения, в состав которого входит вентильный блок с прямым тиристорным и обратным диодным мостами и входной фильтр с датчиком направления тока, синхронизированная с сетью система регулирования фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения сети, выпрямитель с синхронизированной с частотой сети и сфазированной с напряжением нагрузки системой управления, ведомый сетью инвертор с синхронизированной с частотой сети и сфазированной с напряжением сети системой управления, узел раздельного управления выпрямителем и инвертором, ведомым сетью, а также датчик отклонения напряжения нагрузки и датчик реактивной мощности сети.Known transformer-thyristor compensator for voltage and reactive power deviations (patent RU No. 2094839, etc. pr. 29.06.1994), adopted as a prototype and containing a transformer, main inverter, voltage inverter, which includes a valve block with direct thyristor and reverse diode bridges and an input filter with a current direction sensor, a system for controlling the phase of the output voltage of the main inverter relative to the mains voltage, synchronized with the network, a rectifier with a phase synchronized with the frequency of the network with a load voltage control system, a network-driven inverter with a control system synchronized with the frequency of the network and a phase-control system phased with the network voltage, a separate control unit for the rectifier and inverter, the slave network, as well as a load voltage deviation sensor and a reactive power sensor.
Недостатком прототипа является невозможность синхронизации регулирования уровня напряжения в начале и конце питающей линии при значительной ее длине.The disadvantage of the prototype is the inability to synchronize the regulation of the voltage level at the beginning and end of the supply line with a significant length.
Технический результат изобретения заключается в стабилизации уровня напряжения распределительной сети, снижении величины и длительности провалов и отклонений напряжения и повышении коэффициента мощности сети. Предлагаемое устройство может быть востребовано в распределительных сетях промышленных предприятий, для которых характерны частые провалы напряжения различной глубины, вследствие частого запуска мощных электродвигателей и коммутации нагрузки с различным режимом работы и уровнем потребления активной и реактивной мощности.The technical result of the invention is to stabilize the voltage level of the distribution network, reduce the magnitude and duration of the voltage dips and deviations and increase the power factor of the network. The proposed device can be in demand in the distribution networks of industrial enterprises, which are characterized by frequent voltage dips of various depths, due to the frequent starting of powerful electric motors and load switching with different modes of operation and the level of consumption of active and reactive power.
Технический результат изобретения достигается тем, что в устройстве регулирования отклонений напряжения и реактивной мощности электрической сети, содержащем датчик реактивной мощности сети и датчик отклонения напряжения нагрузки, трансформатор с первичной и вторичной обмотками и основной инвертор с синхронизированной и сфазированной с сетью системой регулирования фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения сети, управляющий вход которой подключен к выходу датчика отклонения напряжения нагрузки, инвертор, ведомый сетью, с синхронизированной и сфазированной с сетью системой управления и выпрямитель, причем вход выпрямителя подключен к нагрузке, а его выходные выводы формируют выводы постоянного тока, к которым подключены входы основного инвертора и инвертора, ведомого сетью, вторичная обмотка трансформатора соединена в звезду и подключена к выходу основного инвертора, а одни из выводов его первичной обмотки подключены к нагрузке, причем другие выводы первичной обмотки трансформатора подключены к сети, к которой присоединен выход инвертора, ведомого сетью, в качестве основного инвертора применен инвертор напряжения, в состав которого входит вентильный блок с прямым тиристорным и обратным диодным мостами и входной фильтр с датчиком направления тока, кроме того, введена синхронизированная с частотой сети и сфазированная с напряжением нагрузки система управления выпрямителем, узел раздельного управления выпрямителем и инвертором, ведомым сетью, при этом управляющие входы систем управления выпрямителем и ведомым сетью инвертором подключены к выходу датчика реактивной мощности сети, вход контроля режима работы узла раздельного управления выпрямителем и инвертором, ведомым сетью, подключен к выходу датчика направления тока, а его первый и второй выходы подключены к разрешающим входам систем управления выпрямителем и инвертором, ведомым сетью, соответственно, дополнительно введены блок автоматического управления устройством регулирования напряжения под нагрузкой трансформатора, синхронизированная и сфазированная с нагрузкой система регулирования фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения нагрузки, датчик отклонения напряжения сети, блок синхронизации, и вторичная обмотка трансформатора снабжена устройством регулирования напряжения под нагрузкой, к входу которого подключен выход блока автоматического управления устройством регулирования напряжения под нагрузкой, кроме того, выходы синхронизированной и сфазированной с сетью системы регулирования фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения сети, датчика отклонения напряжения сети, синхронизированной и сфазированной с нагрузкой системы регулирования фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения нагрузки, датчика отклонения напряжения нагрузки, датчика реактивной мощности сети соединены с входом блока автоматического управления устройством регулирования напряжения под нагрузкой, выходы синхронизированной и сфазированной с сетью системы регулирования фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения сети и синхронизированной и сфазированной с нагрузкой системы регулирования фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения нагрузки соединены с входом блока синхронизации, выход которого соединен с управляющим входом вентильного блока в составе основного инвертора, выход датчика отклонения напряжения сети соединен с входом синхронизированной и сфазированной с нагрузкой системы регулирования фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения нагрузки, а его вход подключен к сети, вход синхронизированной и сфазированной с нагрузкой системы регулирования фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения нагрузки подключен к нагрузке.The technical result of the invention is achieved by the fact that in the device for regulating voltage and reactive power deviations of the electric network, comprising a reactive power sensor of the network and a load voltage deviation sensor, a transformer with primary and secondary windings and a main inverter with a phase and output phase voltage control system of the main inverter relative to the mains voltage, the control input of which is connected to the output of the load voltage deviation sensor, invert p, driven by the network, with a control system synchronized and phased with the network, and a rectifier, the input of the rectifier connected to the load, and its output terminals form direct current leads to which the inputs of the main inverter and the inverter driven by the network are connected, the secondary winding of the transformer is connected to a star and connected to the output of the main inverter, and some of the terminals of its primary winding are connected to the load, while the other terminals of the primary winding of the transformer are connected to the network to which the inverter output is connected a mains inverter, a voltage inverter is used as a main inverter, which includes a valve block with direct thyristor and reverse diode bridges and an input filter with a current direction sensor; in addition, a rectifier control system synchronized with the mains frequency and phased with the load voltage is introduced , a separate control unit for the rectifier and the inverter driven by the network, while the control inputs of the control systems of the rectifier and the driven network by the inverter are connected to the output of the reactive sensor network power, the input of the control mode of the separate control unit of the rectifier and the inverter driven by the network is connected to the output of the current direction sensor, and its first and second outputs are connected to the enabling inputs of the control systems of the rectifier and the inverter driven by the network, respectively, an automatic control unit is additionally introduced voltage regulation device under the load of the transformer, synchronized and phased with the load, the system for controlling the phase of the output voltage of the main inverter rel regarding the load voltage, the voltage deviation sensor, the synchronization unit, and the secondary winding of the transformer are equipped with a voltage control device under load, the input of which is connected to the output of the automatic control unit of the voltage control device under load, in addition, the outputs of the output phase control system synchronized and phased with the network voltage of the main inverter with respect to the mains voltage, the voltage deviation sensor, synchronized and phased with the load of the phase inverter output voltage control system of the main inverter relative to the load voltage, the load voltage deviation sensor, the reactive power sensor of the network are connected to the input of the automatic control unit of the voltage control device under load, the outputs of the phase inverter output voltage synchronized and phased with the network of the main inverter relative to the network voltage and synchronized and phase-phased load voltage control system The main inverter with respect to the load voltage is connected to the input of the synchronization unit, the output of which is connected to the control input of the valve block as part of the main inverter, the output of the network voltage deviation sensor is connected to the input of the phase inverter output voltage synchronized and phased with the load system of the main inverter relative to the load voltage, and its input is connected to the network, the input of the output voltage phase control system synchronized and phased with the load is mainly of the inverter with respect to the load voltage is connected to the load.
Устройство поясняется чертежом, представленным на фиг.1, где показана структура устройства. На фиг.1: 1 - трансформатор; 2 - основной инвертор; 3 - вентильный блок с прямым тиристорным и обратным диодным мостами в составе основного инвертора 2; 4 - входной фильтр с датчиком направления тока в составе основного инвертора 2; 5 - синхронизированная и сфазированная с сетью система регулирования фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения сети; 6 - выпрямитель; 7 - синхронизированная с частотой сети и сфазированная с напряжением нагрузки система управления выпрямителя; 8 - ведомый сетью инвертор; 9 - синхронизированная с частотой сети и сфазированная с напряжением сети система управления ведомого сетью инвертора; 10 - узел раздельного управления выпрямителем и ведомым сетью инвертором; 11 - датчик отклонения напряжения нагрузки; 12 - датчик реактивной мощности сети; 13 - блок автоматического управления устройством регулирования напряжения под нагрузкой трансформатора 1; 14 - синхронизированная и сфазированная с нагрузкой система регулирования фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения нагрузки; 15 - датчик отклонения напряжения сети; 16 - нагрузка; 17 - блок синхронизации.The device is illustrated by the drawing shown in figure 1, which shows the structure of the device. In Fig.1: 1 - transformer; 2 - main inverter; 3 - valve block with direct thyristor and reverse diode bridges in the main inverter 2; 4 - input filter with a current direction sensor as part of the main inverter 2; 5 - synchronized and phased with the network system for controlling the phase of the output voltage of the main inverter relative to the network voltage; 6 - rectifier; 7 - a rectifier control system synchronized with the network frequency and phased with the load voltage; 8 - network-driven inverter; 9 - synchronized with the network frequency and phased with the network voltage control system of the inverter slave network; 10 - separate control unit of the rectifier and the slave network inverter; 11 - load voltage deviation sensor; 12 - sensor reactive power network; 13 - block automatic control device for regulating the voltage under the load of the transformer 1; 14 - synchronized and phased with the load, the system for controlling the phase of the output voltage of the main inverter relative to the load voltage; 15 - sensor voltage deviation; 16 - load; 17 - block synchronization.
В заявляемом устройстве, по сравнению с прототипом, дополнительно введены блок 13 автоматического управления устройством регулирования напряжения под нагрузкой трансформатора 1, синхронизированная и сфазированная с нагрузкой система 14 регулирования фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения нагрузки, датчик 15 отклонения напряжения сети, блок синхронизации 17, кроме того, вторичная обмотка трансформатора 1 снабжена устройством регулирования напряжения под нагрузкой.In the claimed device, in comparison with the prototype, an automatic control unit 13 for controlling the voltage control device under the load of the transformer 1, a synchronized and phased with load system 14 for controlling the phase of the output voltage of the main inverter relative to the load voltage, the network voltage deviation sensor 15, the synchronization unit 17, are additionally introduced in addition, the secondary winding of the transformer 1 is equipped with a voltage control device under load.
Устройство регулирования отклонений напряжения и реактивной мощности электрической сети работает следующим образом. К сети переменного тока подключен силовой трансформатор 1 с устройством регулирования напряжения под нагрузкой (РПН), расположенным на вторичной обмотке. К вторичной обмотке трансформатора 1 подключен блок управления устройством РПН 13. К вторичной обмотке трансформатора 1 также подключен основной инвертор 2, состоящий из вентильного блока 3 с прямым тиристорным и обратным диодным мостами и входного фильтра 4 с датчиком направления тока, при этом выходы входного фильтра 4 соединены с входами вентильного блока 3. К входам основного инвертора 2 со стороны входного фильтра 4 с датчиком направления тока подключены выходы выпрямителя 6 и ведомого сетью инвертора 8. К сети подключены: датчик реактивной мощности 12, ведомый сетью инвертор 8, синхронизированная с частотой сети и сфазированная с напряжением сети система управления 9 ведомого сетью инвертора 8, синхронизированная и сфазированная с сетью система регулирования 5 фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения сети, датчик 15 отклонения напряжения сети. К нагрузке 16 подключены: датчик 11 отклонения напряжения нагрузки, выпрямитель 6, синхронизированная с частотой сети и сфазированная с напряжением нагрузки система управления 7 выпрямителя 6, синхронизированная и сфазированная с нагрузкой система регулирования 14 фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения нагрузки. Выход датчика реактивной мощности 12 соединен с входом синхронизированной с частотой сети и сфазированной с напряжением сети системы управления 9 ведомого сетью инвертора 8, входом блока 13 управления устройством РПН трансформатора 1. Выходы блока 10 раздельного управления выпрямителя 6 и ведомого сетью инвертора 8 соединены с входами синхронизированной с частотой сети и сфазированной с напряжением нагрузки системы управления 7 выпрямителя 6 и синхронизированной с частотой сети и сфазированной с напряжением сети системы управления 9 ведомого сетью инвертора 8. Выход входного фильтра 4 с датчиком направления тока соединен с входом блока раздельного управления 10. Выходы синхронизированной и сфазированной с сетью системы 5 регулирования фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения сети и синхронизированной и сфазированной с нагрузкой системы 14 регулирования фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения нагрузки подключены к входам блока синхронизации 17. Выход блока синхронизации 17 соединен с входом вентильного блока 3 основного инвертора 2. Входы блока 13 автоматического управления устройством регулирования напряжения под нагрузкой трансформатора соединены с выходами синхронизированной и сфазированной с сетью системы 5 регулирования фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения сети, датчика 15 отклонения напряжения сети, синхронизированной и сфазированной с нагрузкой системы 14 регулирования фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения нагрузки, датчика 11 отклонения напряжения нагрузки, датчика 12 реактивной мощности сети. Выход синхронизированной с частотой сети и сфазированной с напряжением нагрузки системы управления 7 выпрямителя 6 соединен с входом выпрямителя 6. Выход синхронизированной с частотой сети и сфазированной с напряжением сети системы управления 9 ведомого сетью инвертора 8 соединен с входом ведомого сетью инвертора 8. Выход датчика 15 отклонения напряжения сети подключен к входу синхронизированной и сфазированной с нагрузкой системы 14 регулирования фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения нагрузки. Выход датчика 11 отклонения напряжения нагрузки подключен к входу синхронизированной и сфазированной с сетью системы 5 регулирования фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения сети.A device for controlling deviations of voltage and reactive power of the electric network operates as follows. A power transformer 1 is connected to an alternating current network with a voltage control device under load (on-load tap-changer) located on the secondary winding. The on-load tap-changer control unit 13 is connected to the secondary winding of transformer 1. The main inverter 2 is also connected to the secondary winding of transformer 1, consisting of a valve unit 3 with direct thyristor and reverse diode bridges and an input filter 4 with a current direction sensor, while the outputs of the input filter 4 connected to the inputs of the valve block 3. The outputs of the rectifier 6 and the network-driven inverter 8 are connected to the inputs of the main inverter 2 from the input filter 4 with a current direction sensor: The reactive sensor is connected to the network th power 12, a driven inverter network 8, synchronized with the mains frequency and in phase with the voltage supply control system 9 is driven inverter network 8, and synchronized in phase with the network control system 5 phase main inverter output voltage relative to the supply voltage sensor 15 deflection voltage. The load 16 is connected to: a load voltage deviation sensor 11, a rectifier 6, a control system 7 of the rectifier 6 synchronized with the mains frequency and phase-phased with the load voltage, a system of regulation of the phase 14 of the main inverter output voltage relative to the load voltage, synchronized and phased with the load. The output of the reactive power sensor 12 is connected to the input of the control system 9 of the inverter 8 slave network synchronized with the frequency of the network and the on-load tap-changer of the transformer 1. The outputs of the separate control unit 10 of the rectifier 6 and the slave inverter 8 are connected to the synchronized inputs with the mains frequency and the control system 7 of the rectifier 6 phased with the load voltage and the control system 9 synchronized with the mains frequency and the phase of the control system 9 phased with the voltage th network of the inverter 8. The output of the input filter 4 with the current direction sensor is connected to the input of the separate control unit 10. The outputs of the phase inverter system 5 for controlling the phase of the output voltage of the main inverter with respect to the mains voltage and the phase 14 of the output voltage phase synchronizing and phase-phased with the load the main inverter relative to the load voltage connected to the inputs of the synchronization block 17. The output of the synchronization block 17 is connected to the input of the valve block 3 main of the inverter 2. The inputs of the automatic control unit 13 for controlling the voltage under the load of the transformer are connected to the outputs of the phase inverter system 5 for controlling the phase of the output voltage of the main inverter with respect to the mains voltage, the voltage deviation sensor 15, synchronized and phased with the load of the phase regulation system 14 the output voltage of the main inverter relative to the load voltage, the sensor 11 deviations of the load voltage, the sensor 12 re active network power. The output of the control system 7 of the rectifier 6 synchronized with the mains frequency and phase-phased with the load voltage is connected to the input of the rectifier 6. The output of the control system 9 synchronized with the mains frequency and phase-phased with the mains voltage of the inverter 8 slave network is connected to the input of the inverter 8. The output of the deviation sensor 15 the mains voltage is connected to the input of the phase 14 of the output voltage of the main inverter synchronized and phase-phased with the load with respect to the load voltage. The output of the load voltage deviation sensor 11 is connected to the input of the phase inverter system 5 for controlling the phase of the output voltage of the main inverter with respect to the mains voltage.
В условиях значительного удаления источника электрической энергии от потребителей, наличия большого числа мощных электродвигателей, высокого уровня потребления реактивной мощности, разница ΔU между величинами напряжений источника U1 и потребителя U2 может превысить определенное значение, от которого зависит устойчивость работы ответственных электроприемников. Также завышенный уровень напряжения U2 у потребителей может негативно влиять на режим работы электрооборудования. Помимо этого высокий уровень реактивной мощности со стороны потребителей может оказать негативное влияние на режим напряжения, вызвав дополнительное увеличение величины ΔU. Также в указанных условиях необходимо контролировать величины и разницу отклонений напряжения ΔU1 источника электроснабжения и отклонений напряжения ΔU2 электроприемника относительно номинального значения Uном. Разница γ=ΔU1-ΔU2, как показали результаты экспериментальных исследований, оказывает значительное влияние на режим напряжения сети. Таким образом, устройство регулирования отклонений напряжения и реактивной мощности сети должно осуществлять как прибавление, так и вычитание напряжения со стороны потребителей в зависимости от режима работы предвключенной сети и конфигурации линии электропередачи.In conditions of a significant removal of the source of electrical energy from consumers, the presence of a large number of powerful electric motors, a high level of reactive power consumption, the difference ΔU between the voltage values of the source U 1 and consumer U 2 can exceed a certain value, which determines the stability of critical electric receivers. Also, the overestimated voltage level U 2 among consumers can adversely affect the operation mode of electrical equipment. In addition, a high level of reactive power on the part of consumers can have a negative effect on the voltage regime, causing an additional increase in ΔU. Also in these conditions it is necessary to control the magnitude and difference of voltage deviations ΔU 1 of the power source and voltage deviations ΔU 2 of the power receiver relative to the nominal value of U nom . The difference γ = ΔU 1 -ΔU 2 , as shown by the results of experimental studies, has a significant impact on the voltage mode of the network. Thus, the device for regulating voltage deviations and reactive power of the network should carry out both the addition and subtraction of voltage from the consumers, depending on the operating mode of the upstream network and the configuration of the power line.
Наибольшей эффективности регулирования отклонений напряжения и компенсации реактивной мощности в данных условиях можно добиться путем синхронизации регулирования напряжения по трем основным параметрам: величине напряжения U, фазе напряжения φU, частоте напряжения ƒ и интервалу времени регулирования Δtрег. По этому принципу работает предлагаемое устройство с учетом всех необходимых факторов.The greatest efficiency in regulating voltage deviations and reactive power compensation under these conditions can be achieved by synchronizing voltage regulation in three main parameters: voltage U, voltage phase φ U , voltage frequency ƒ and regulation time interval Δt reg . According to this principle, the proposed device, taking into account all the necessary factors.
Алгоритм, заложенный в блок управления 13 устройством РПН, предусматривает синхронизацию по всем перечисленным выше параметрам U, φU, ƒ и Δtрег с учетом уровня отклонения напряжения до и после трансформатора 1 ΔU1 и ΔU2. На вход блока 13 поступает измерительная информация с датчиков отклонения напряжения 11 и 15 сети и нагрузки соответственно, датчика 12 реактивной мощности сети, а также сигналы от систем 5 и 14, которые, осуществляя синхронизацию параметров со стороны сети и со стороны нагрузки соответственно, дают блоку 13 информацию о синхронизированных параметрах помимо информации о фактических параметрах от датчиков 11 и 15. Алгоритм блока 13 по результатам сравнения информации от блоков 11, 15, 5, 14 и 12 вырабатывает сигнал на устройство РПН, которое корректирует в зависимости от режима напряжения сети выходное напряжение основного инвертора 2. Алгоритм, заложенный в блок 13, предусматривает задание надлежащего уровня, частоты и фазы напряжения основного инвертора 2 на каждом интервале времени регулирования Δtpeг на основании сигналов от датчиков 11, 15 и систем 5, 14. Относительно заданных значений параметров отслеживается изменение фактических значений этих параметров со стороны сети и нагрузки, поэтому в заявляемое устройство, помимо синхронизированной и сфазированной с сетью системы 5 регулирования фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения сети, дополнительно включена синхронизированная и сфазированная с нагрузкой система 14 регулирования фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения нагрузки и датчик 15 напряжения сети. Также блок 13 помимо сигналов от блоков 14, 15, 5 и 11 учитывает уровень реактивной мощности со стороны питающей сети с помощью сигнала от датчика 12, что определяет фазу φU в процессе добавления или вычитания напряжения. На режим добавления или вычитания напряжения также влияет величина и знак отклонений напряжения сети ΔU1 и со стороны нагрузки ΔU2 и их разница γ. Знак указанных отклонений определяется превышением или снижением фактического напряжения U1 или U2 относительно номинального значения Uном сети.The algorithm embedded in the on-load tap-changer control unit 13 provides for synchronization of all the parameters U, φ U , ƒ and Δt reg according to the above, taking into account the level of voltage deviation before and after transformer 1 ΔU 1 and ΔU 2 . The input of block 13 receives measurement information from the deviation sensors 11 and 15 of the network and the load, respectively, of the sensor 12 of the reactive power of the network, as well as signals from systems 5 and 14, which, by synchronizing the parameters from the network and the load side, respectively, give the block 13 information on synchronized parameters in addition to information on actual parameters from sensors 11 and 15. The algorithm of block 13, based on the results of comparing information from blocks 11, 15, 5, 14, and 12, generates a signal to the on-load tap-changer, which corrects depending on the mains voltage mode, the output voltage of the main inverter 2. The algorithm embedded in block 13 provides for setting the proper voltage level, frequency and phase of the main inverter 2 for each regulation time interval Δt peg based on signals from sensors 11, 15 and systems 5, 14. Regarding the set values of the parameters, the change in the actual values of these parameters from the network and the load is monitored, therefore, in the inventive device, in addition to the system 5 synchronized and phased with the network, it is regulated phase of the output voltage of the main inverter with respect to the mains voltage, a synchronized and phased with load system 14 for controlling the phase of the output voltage of the main inverter with respect to the load voltage and a network voltage sensor 15 are additionally included. Also, block 13, in addition to signals from blocks 14, 15, 5 and 11, takes into account the level of reactive power from the supply network using a signal from the sensor 12, which determines the phase φ U during the addition or subtraction of voltage. The mode of adding or subtracting voltage is also affected by the magnitude and sign of the voltage deviations ΔU 1 and from the load side ΔU 2 and their difference γ. The sign of these deviations is determined by the excess or decrease of the actual voltage U 1 or U 2 relative to the nominal value U nom network.
При формировании выходного напряжения основного инвертора 2, приложенного к вторичной обмотке трансформатора 1, учитывается сигнал от блока синхронизации 17, который на основании сигналов от систем 5 и 14 генерирует соответствующий сигнал синхронизации параметров сети и нагрузки в зависимости от режима напряжения.When generating the output voltage of the main inverter 2, applied to the secondary winding of the transformer 1, the signal from the synchronization unit 17 is taken into account, which, based on the signals from the systems 5 and 14, generates the corresponding synchronization signal for the network and load parameters depending on the voltage mode.
Таким образом, в заявляемом устройстве на режим добавления или вычитания напряжения, помимо величины угла φи1 между током и напряжением основного инвертора 2 и угла управления αОИ, основного инвертора 2, оказывают влияние сигналы синхронизации, поступающие от систем 5 и 14 на входы блока 13, и сигнал от выхода блока 17 на вход выпрямительного блока 3. При этом выражения для режимов добавления или вычитания напряжения соответственно примут следующий вид:Thus, in the inventive device, the mode of adding or subtracting voltage, in addition to the angle φ and 1 between the current and voltage of the main inverter 2 and the control angle α ОИ , the main inverter 2, is influenced by synchronization signals received from systems 5 and 14 on the inputs of block 13 , and the signal from the output of block 17 to the input of the rectifier block 3. In this case, the expressions for the modes of adding or subtracting voltage, respectively, will take the following form:
где 
Также наличие устройства РПН на вторичной обмотке трансформатора 1 и блока управления 13 позволяет снизить массогабаритные показатели основного инвертора 2, за счет уменьшения номинальных параметров силовых элементов.Also, the presence of an on-load tap-changer on the secondary winding of the transformer 1 and the control unit 13 can reduce the overall dimensions of the main inverter 2, by reducing the nominal parameters of the power elements.
Таким образом, благодаря совокупному использованию дополнительно введенных блока 13 управления устройством РПН трансформатора 1, синхронизированной и сфазированной с нагрузкой системы регулирования 14 фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения нагрузки, датчика 15 отклонения напряжения сети, блока синхронизации 17 предлагаемое устройство позволяет осуществлять синхронизированное регулирование отклонений напряжения в широком диапазоне в условиях протяженной питающей линии со значительными потерями напряжения и компенсировать реактивную мощность.Thus, due to the combined use of the additionally introduced unit 13 for controlling the on-load tap-changer of the transformer 1, synchronized and phased with the load, the regulation system 14 of the phase of the output voltage of the main inverter relative to the load voltage, the voltage deviation sensor 15, the synchronization unit 17, the proposed device allows synchronized regulation of voltage deviations in a wide range in conditions of an extended supply line with significant voltage losses tion and compensate for reactive power.
Аппаратная реализация предлагаемого устройства может быть осуществлена с помощью существующих силовых электротехнических, электронных и микропроцессорных устройств при надлежащем выборе и настройке соответствующих параметров.The hardware implementation of the proposed device can be carried out using existing power electrical, electronic and microprocessor devices with proper selection and configuration of the relevant parameters.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011118261/07A RU2453021C1 (en) | 2011-05-05 | 2011-05-05 | Control device of deviations of voltage and reactive power of electric network |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011118261/07A RU2453021C1 (en) | 2011-05-05 | 2011-05-05 | Control device of deviations of voltage and reactive power of electric network |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2453021C1 true RU2453021C1 (en) | 2012-06-10 |
Family
ID=46680110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011118261/07A RU2453021C1 (en) | 2011-05-05 | 2011-05-05 | Control device of deviations of voltage and reactive power of electric network |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2453021C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU168544U1 (en) * | 2016-03-03 | 2017-02-08 | Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) | COMBINED VOLTAGE CONTROL DEVICE |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2094839C1 (en) * | 1994-06-29 | 1997-10-27 | Климаш Владимир Степанович | Transformer-thyristor compensator of jumps in voltage and reactive power |
| RU26870U1 (en) * | 2002-07-18 | 2002-12-20 | Российское акционерное общество энергетики и электрификации "Единая энергетическая система России" | DEVICE FOR VOLTAGE AND REACTIVE POWER REGULATION |
| RU51796U1 (en) * | 2005-05-27 | 2006-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) | ELECTRICITY QUALITY DEVICE IN ELECTRIC NETWORKS |
| WO2006087402A2 (en) * | 2005-02-15 | 2006-08-24 | Universidad De Sevilla | Method for the continuous regulation of voltage ratio in transformers |
| RU2406207C1 (en) * | 2006-09-29 | 2010-12-10 | Абб Текнолоджи Лтд. | Method and device for electrical transmission system |
| RU2408971C2 (en) * | 2005-11-11 | 2011-01-10 | КОНВЕРТИМ ЮКей ЛТД | Power converter |
-
2011
- 2011-05-05 RU RU2011118261/07A patent/RU2453021C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2094839C1 (en) * | 1994-06-29 | 1997-10-27 | Климаш Владимир Степанович | Transformer-thyristor compensator of jumps in voltage and reactive power |
| RU26870U1 (en) * | 2002-07-18 | 2002-12-20 | Российское акционерное общество энергетики и электрификации "Единая энергетическая система России" | DEVICE FOR VOLTAGE AND REACTIVE POWER REGULATION |
| WO2006087402A2 (en) * | 2005-02-15 | 2006-08-24 | Universidad De Sevilla | Method for the continuous regulation of voltage ratio in transformers |
| RU51796U1 (en) * | 2005-05-27 | 2006-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) | ELECTRICITY QUALITY DEVICE IN ELECTRIC NETWORKS |
| RU2408971C2 (en) * | 2005-11-11 | 2011-01-10 | КОНВЕРТИМ ЮКей ЛТД | Power converter |
| RU2406207C1 (en) * | 2006-09-29 | 2010-12-10 | Абб Текнолоджи Лтд. | Method and device for electrical transmission system |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU168544U1 (en) * | 2016-03-03 | 2017-02-08 | Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) | COMBINED VOLTAGE CONTROL DEVICE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104579070B (en) | Contactless on-load automatic regulating distribution transformer and the method for carrying out automatic Regulation | |
| RU2675620C1 (en) | Method of managing power of static compensator of reactive power, operating in network of sinusoidal ac voltage | |
| Hu et al. | A droop control strategy of parallel-inverter-based microgrid | |
| RU2446537C1 (en) | Device to adjust voltage and transmitted capacity of electric network | |
| CN101615806B (en) | Phase-control reactive power dynamic compensation device and compensation method thereof | |
| JP2018198478A (en) | Power supply device | |
| EP3392996B1 (en) | Longitudinal voltage regulation at the line terminals of a phase shifting transformer | |
| RU2453021C1 (en) | Control device of deviations of voltage and reactive power of electric network | |
| KR101430577B1 (en) | Voltage sag protector for three phase servo driver | |
| Klavsuts et al. | Providing the quality of electric power by means of regulating customers' voltage | |
| EP3172825B1 (en) | A voltage source converter | |
| RU2562062C1 (en) | Shunt reactor controlled by magnetic biasing | |
| RU2467448C1 (en) | Capacitor plant for automatic compensation of reactive power | |
| RU2697259C1 (en) | Device for per-phase compensation of reactive power | |
| RU2656607C1 (en) | Device for voltage recovery and precision balancing | |
| CZ2015672A3 (en) | Device to symmetrize load of three-phase electric network | |
| Taillefer et al. | Limiting Voltage Dips & Inrush Currents When Energizing Power Transformers Controlled Switching of Gang Operated Switches-Theory and Case Study | |
| RU168544U1 (en) | COMBINED VOLTAGE CONTROL DEVICE | |
| RU2602086C1 (en) | Device for controlling voltage and transmitted power of electric network | |
| RU2402134C1 (en) | Device for uniform distribution of reactive power | |
| KR20160080719A (en) | Apparatus for controlling power configured to be connected to power system operating temporarily and method for controlling power | |
| RU2609890C2 (en) | Method and device for reducing power losses | |
| RU2752693C1 (en) | Method for remote synchronisation and restoration of normal mode of abnormally divided electrical network with generators | |
| RU210867U1 (en) | CONVERTER TRANSFORMER TURNING DEVICE | |
| RU2809339C1 (en) | Method of connecting dc and ac generators for parallel operation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170506 |