RU2608829C1 - Method and device for reduction of energy losses during voltage transformation - Google Patents

Method and device for reduction of energy losses during voltage transformation Download PDF

Info

Publication number
RU2608829C1
RU2608829C1 RU2015133935A RU2015133935A RU2608829C1 RU 2608829 C1 RU2608829 C1 RU 2608829C1 RU 2015133935 A RU2015133935 A RU 2015133935A RU 2015133935 A RU2015133935 A RU 2015133935A RU 2608829 C1 RU2608829 C1 RU 2608829C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
load
input
current
power
phase
Prior art date
Application number
RU2015133935A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Михайлович Косолапов
Original Assignee
Александр Михайлович Косолапов
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 Александр Михайлович Косолапов filed Critical Александр Михайлович Косолапов
Priority to RU2015133935A priority Critical patent/RU2608829C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2608829C1 publication Critical patent/RU2608829C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention can be applied to electrical engineering. Method involves comparing current consumed by load with preset value, is consumed current becomes less than specified value, then first outputs are disconnected, and then, high power transformer inputs from load and voltage source, respectively, and current to load is obtained from lower capacity transformer, if consumed current becomes greater than or equal to specified value, then inputs are first connected, and then outputs of higher power transformer to voltage source and load, respectively. In device to reduce voltage transformation losses two different power transformers are connected into parallel channels between common voltage source and load, and switches input and output units are connected at larger power transformer input and output, control unit is connected to switches units control inputs and current converter unit, which input is connected in series with parallel power transmission channels and load.
EFFECT: technical result consists in improvement of reliability, wider range of operating voltages, reduced power losses during voltage transformation for different in power, nature and degree of symmetry sources and loads.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в различных установках с силовыми трансформаторами, источниках питания от сети переменного тока, в частности в трансформаторных подстанциях, работающих с большими изменениями нагрузки во времени, когда снижение потерь холостого хода имеет большое значение.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in various installations with power transformers, AC power supplies, in particular in transformer substations operating with large changes in load over time, when reducing idle losses is of great importance.

Известен способ уменьшения потерь энергии при трансформации напряжения в низковольтных сетях, заключающийся в изменении режимов работы трансформаторов в трансформаторных подстанциях (ТП) путем периодического отключения одного из трансформаторов (К.К. Волчков, В.А. Козлов. Эксплуатация сооружений городской электрической сети. - 2-е изд. перераб. - Л.: Энергия, Ленингр. отделение, 1979. С. 265-271).There is a method of reducing energy losses during voltage transformation in low-voltage networks, which consists in changing the operating modes of transformers in transformer substations (TP) by periodically turning off one of the transformers (KK Volchkov, VA Kozlov. Operation of structures of the city electric network. - 2nd ed. Revised. - L.: Energy, Leningrad Branch, 1979.P. 265-271).

Основными недостатками известного способа являются: снижение надежности работы системы и качества поставляемой энергии при быстрых изменениях нагрузки, невозможность его применения при случайно изменяющейся нагрузке.The main disadvantages of this method are: a decrease in the reliability of the system and the quality of the supplied energy with rapid changes in load, the impossibility of its use with a randomly changing load.

Прототипом предложенного способа является способ (патент RU 2224344) снижения потерь электроэнергии в сетях низкого напряжения трансформаторной подстанции, заключающийся в изменении режимов работы трансформаторов посредством управления моментом включения их на нагрузку, содержащей два трансформатора разной мощности, подключенные через силовые выключатели с приводами к сети высокого напряжения и к нагрузке, датчик мощности, включенный в силовую трехфазную сеть на стороне высокого напряжения трансформаторов, а также силовой выключатель с приводом, в замкнутом состоянии подключающий всю нагрузку к одному из двух трансформаторов, а в разомкнутом состоянии позволяющий каждому трансформатору подстанции работать на свою нагрузку, отличающийся тем, что в процессе изменения режимов работы трансформаторов управление моментом включения трансформаторов на нагрузку осуществляется нечетким логическим контроллером, на который поступают сигналы тока с датчика мощности и дифференциатора, пропорциональные мощности нагрузки и ее производной и сигналы тока с датчиков положения контактов силовых выключателей с приводами и который формирует величины временных регулируемых задержек на срабатывание приводов силовых выключателей трансформаторов в зависимости от величины мощности нагрузки, знака ее производной и положения контактов выключателей, исходя из условия минимизации потерь электрической энергии в сетях низкого напряжения.The prototype of the proposed method is a method (patent RU 2224344) for reducing energy losses in low voltage networks of a transformer substation, which consists in changing the operating modes of transformers by controlling the moment they are turned on to a load containing two transformers of different power, connected through power switches with drives to the high voltage network and to the load, a power sensor included in the three-phase power network on the high voltage side of the transformers, as well as a power switch the drive, in the closed state, connects the entire load to one of the two transformers, and in the open state, allowing each transformer of the substation to work on its own load, characterized in that when changing the operating modes of the transformers, the moment of turning on the transformers to the load is controlled by a fuzzy logical controller, to which current signals are received from the power sensor and the differentiator, proportional to the power of the load and its derivative and current signals from the position sensors cycles circuit breakers with drives and which generates a regulated in temporary delays in actuation drives power switches of transformers depending on the power load, the sign of its derivative and the position switch contacts, starting from the condition of minimizing power losses in the low voltage networks.

Прототипом предложенного устройства является устройство (патент RU 2224344) для снижения потерь электроэнергии в сетях низкого напряжения трансформаторной подстанции, содержащее два трансформатора разной мощности, подключенные через четыре силовых выключателя с приводами к сети высокого напряжения и к нагрузке, датчик мощности, включенный в силовую трехфазную сеть на стороне высокого напряжения трансформаторов, а также силовой выключатель с приводом, в замкнутом состоянии подключающий ее к одному из двух трансформаторов, а в разомкнутом состоянии позволяющий каждому трансформатору подстанции работать на свою нагрузку, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит нечеткий логический контроллер, датчики положения контактов силовых выключателей с приводами и дифференциатор сигнала мощности, выходы которых соединены с входами нечеткого логического контроллера, выход датчика мощности подключен к входу нечеткого логического контроллера и к входу дифференциатора, а выходы нечеткого логического контроллера соединены с приводами силовых выключателей, при этом нечеткий логический контроллер формирует функциональную зависимость моментов срабатывания силовых выключателей с приводами от величины мощности нагрузки, знака ее производной и положения контактов силовых выключателей с приводами, исходя из условия минимизации потерь электрической энергии в сетях низкого напряжения.The prototype of the proposed device is a device (patent RU 2224344) for reducing energy losses in low voltage networks of a transformer substation, containing two transformers of different power, connected through four power switches with drives to the high voltage network and to the load, a power sensor included in the three-phase power network on the high voltage side of the transformers, as well as a power switch with a drive, in the closed state connecting it to one of the two transformers, and in the open A state that allows each transformer of the substation to operate on its own load, characterized in that it additionally contains a fuzzy logic controller, position sensors of contacts of power switches with drives and a power signal differentiator, the outputs of which are connected to the inputs of a fuzzy logic controller, the output of the power sensor is connected to the input of a fuzzy logic controller and to the input of the differentiator, and the outputs of the fuzzy logic controller are connected to the drives of the circuit breakers, while the fuzzy th logic controller forms a functional dependency moments tripping circuit breakers with actuators on the magnitude of the power load, the sign of its derivative and position contacts of circuit breakers with actuators based on the condition of minimizing electrical power losses in the low voltage networks.

Основным недостатком прототипа является низкая реальная эффективность и надежность. Это обусловлено необходимостью выполнения большого числа переключений на выходах и особенно на высоковольтных входах каждого из трансформаторов при одновременно больших значениях напряжений и токов, что практически ограничивает его широкое применение, в частности в сетях высокого напряжения. Стоимость выключателей для больших значений напряжений и токов больше стоимости трансформаторов, а их совокупная надежность меньше чем у трансформаторов.The main disadvantage of the prototype is the low real efficiency and reliability. This is due to the need to perform a large number of switching at the outputs and especially at the high-voltage inputs of each of the transformers with simultaneously high values of voltages and currents, which practically limits its widespread use, in particular in high voltage networks. The cost of circuit breakers for large voltages and currents is greater than the cost of transformers, and their combined reliability is less than that of transformers.

Устройства, реализующие способ-прототип, принципиально не позволяют использовать параллельную работу обоих трансформаторов на общую нагрузку, а небольшое, сравнительно, отклонение от симметрии, например в трехфазной системе, нарушает их работоспособность.Devices that implement the prototype method, in principle, do not allow the parallel operation of both transformers for the total load, and a small, relatively deviation from symmetry, for example in a three-phase system, violates their performance.

Кроме того, способ и устройство прототипы не могут использоваться при значениях реактивной Q составляющей 10-20% полной мощности S нагрузки. Например, переключение нагрузки с трансформатора меньшей мощности на трансформатор большей мощности с допустимыми максимальными мощностями P1 и P2 при (10P1=P2) по результатам измерения активной мощности должно происходить при пороге 0,85 P1, тогда при |Q|=|2⋅P1|<<|P1+P2| трансформатор меньшей мощности будет работать в режиме недопустимой перегрузки, несмотря на относительно малые активную в 0,1 Р1 и реактивную Q=0,2⋅P2 составляющие нагрузки, так как

Figure 00000001
, но подключаться второй трансформатор не будет, пока активная составляющая меньше порогового уровня пороге 0,85 Р1.In addition, the prototype method and apparatus cannot be used with reactive Q values of 10-20% of the total load power S. For example, switching the load from a transformer of lower power to a transformer of higher power with permissible maximum powers P1 and P2 at (10P1 = P2) according to the measurement of active power should occur at a threshold of 0.85 P1, then at | Q | = | 2 =P1 | << | P1 + P2 | a lower power transformer will operate in an unacceptable overload mode, despite the relatively small load components active at 0.1 P1 and reactive Q = 0.2⋅P2, since
Figure 00000001
 but the second transformer will not be connected until the active component is less than the threshold level of 0.85 P1.

Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемого способа, заключается в устранении отмеченных недостатков, в повышении надежности, расширении диапазона рабочих напряжений, в более широком диапазоне изменения характеристик источника напряжения и нагрузки по величине, характеру и отклонению от симметрии по сравнению с прототипом.The technical result achieved by the implementation of the proposed method is to eliminate the noted drawbacks, to increase reliability, expand the range of operating voltages, in a wider range of changes in the characteristics of the voltage source and load in magnitude, nature and deviation from symmetry compared to the prototype.

Требуемый технический результат обеспечивается следующим образом.The required technical result is provided as follows.

1. Способ снижения потерь энергии при трансформации напряжения в системе с двумя трансформаторами разной мощности, включенными в параллельные каналы между источником напряжения и нагрузкой, заключающийся в дискретном изменении режима работы трансформатора отключением и подключением входов и выходов трансформатора к источнику напряжения и нагрузке соответственно, отличающийся тем, что сравнивают ток потребляемый нагрузкой с заданным значением, если потребляемый ток становится меньше заданного значения, то отключают первыми выходы, а затем входы трансформатора большей мощности от нагрузки и источника напряжения соответственно, а ток на нагрузку получают от трансформатора меньшей мощности, если потребляемый ток становится больше или равен заданному значению, то подключают сначала входы, а затем выходы трансформатора большей мощности к источнику напряжения и нагрузке соответственно, а ток на нагрузку получают от обоих трансформаторов.1. A method of reducing energy losses during voltage transformation in a system with two transformers of different capacities included in parallel channels between the voltage source and the load, which consists in discrete changing the operation mode of the transformer by turning off and connecting the transformer inputs and outputs to the voltage source and load, respectively, characterized in that compares the current consumed by the load with a given value, if the consumed current becomes less than the specified value, then turn off the first outputs, and then the inputs of the transformer of higher power from the load and the voltage source, respectively, and the current to the load is received from the transformer of lower power, if the current consumption becomes greater than or equal to the specified value, then connect the inputs and then the outputs of the transformer of higher power to the voltage source and load, respectively. and the load current is obtained from both transformers.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сравнивают ток, потребляемый нагрузкой с заданным значением для каждой i-й фазы отдельно, если потребляемый нагрузкой ток i-й фазы становится меньше заданного значения, то для i-й фазы отключают первыми выходы, а затем входы трансформатора большей мощности от нагрузки и источника напряжения соответственно, а ток для i-й фазы на нагрузку получают от i-й фазы трансформатора меньшей мощности, если потребляемый нагрузкой ток i-й фазы становится больше или равен заданному значению, то подключают сначала входы, а затем выходы трансформатора большей мощности к источнику напряжения и нагрузке соответственно, относящиеся только к i-й фазе, ток для i-й фазы на нагрузку получают от i-х фаз обоих трансформаторов.2. The method according to p. 1, characterized in that they compare the current consumed by the load with a given value for each i-th phase separately, if the current consumed by the load of the i-phase becomes less than the set value, then the first outputs are turned off for the i-th phase and then the inputs of the transformer of greater power from the load and the voltage source, respectively, and the current for the i-th phase to the load is obtained from the i-th phase of the transformer of lower power, if the current consumed by the load of the i-phase becomes greater than or equal to the specified value, then connect inputs first then outputs larger power transformer to a voltage source and a load, respectively, relating only to the i-th phase current for the i-th phases of the load is obtained from the i-x phase transformers both.

Заявляемый способ осуществляется заявляемым устройством. Требуемый технический результат обеспечивается за счет введения новых элементов и связей входов и выходов трансформаторов с источником электроэнергии, нагрузкой и выключателями следующим образом.The inventive method is carried out by the claimed device. The required technical result is ensured by introducing new elements and connections of the inputs and outputs of the transformers with an electric power source, load and circuit breakers as follows.

3. Устройство снижения потерь энергии при трансформации напряжения, содержащее два трансформатора разной мощности, входной и выходной блоки выключателей, блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами блоков выключателей, первый и второй силовые входы входного блока выключателей соединены соответственно с источником напряжения и входом трансформатора, с выходом которого соединен первый силовой вход выходного блока выключателей, отличающееся тем, что дополнительно введен блок преобразования тока, выход которого соединен с входом блока управления, а токовый вход подключен последовательно с одной стороны со вторым силовым входом выходного блока выключателей, а с другой стороны с нагрузкой, трансформатор меньшей мощности входом соединен с источником напряжения и первым силовым входом входного блока выключателей, а выходом с токовым входом блока преобразования тока и со вторым силовым входом выходного блока выключателей.3. A device for reducing energy loss during voltage transformation, containing two transformers of different power, input and output switch blocks, a control unit whose outputs are connected to the control inputs of the switch blocks, the first and second power inputs of the input switch block are connected respectively to the voltage source and the input of the transformer , the output of which is connected to the first power input of the output block of switches, characterized in that it further introduced a current conversion unit, the output of which is dined with the input of the control unit, and the current input is connected in series on the one hand with the second power input of the output unit of the circuit breakers, and on the other hand with the load, a transformer of lower power input connected to the voltage source and the first power input of the input unit of the switches, and the output with current input a current conversion unit and with a second power input of the output switch unit.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что дополнительно блоки управления входных и выходных выключателей, преобразователей тока для каждой i-й фазы содержат i-е субблоки, выходы i-го субблока управления соединены с управляющими входами i-х субблоков входного и выходного выключателей, первый и второй силовые входы i-го субблока входного блока выключателей соединены соответственно с i-й фазой источника напряжения и i-м фазным входом трансформатора, с i-м фазным выходом которого соединен первый силовой вход i-го выходного выключателя, токовый вход i-го субблока преобразования тока соединен последовательно с одной стороны с вторым силовым входом i-го выходного выключателя, а с другой стороны с i-й фазой нагрузки, второй трансформатор i-м фазным входом соединен с i-й фазой источника напряжения и первым силовым входом i-го входного выключателя, а i-м выходом соединен с токовым входом i-го преобразователя тока и с вторым силовым входом i-го выходного выключателя.4. The device according to claim 3, characterized in that the additional control units of the input and output switches, current converters for each i-th phase contain the i-th subunits, the outputs of the i-th control subunit are connected to the control inputs of the i-th subunits of the input and output switches, the first and second power inputs of the i-th subunit of the input block of switches are connected respectively to the i-th phase of the voltage source and the i-th phase input of the transformer, with the i-th phase output of which is connected the first power input of the i-th output switch, current in One of the i-th current conversion subunit is connected in series on the one hand with the second power input of the i-th output switch, and on the other hand with the i-th load phase, the second transformer with the i-th phase input is connected to the i-th phase of the voltage source and the first the power input of the i-th input switch, and the i-th output is connected to the current input of the i-th current converter and with the second power input of the i-th output switch.

Схема устройства снижения потерь энергии при трансформации напряжения, реализующего способ, приведена на фигуре 1, где введены следующие обозначения: 1, 2 - трансформаторы меньшей и большей мощности (в общем случае многофазные), 3 и 4 - входной и выходной блоки выключателей, 5 - блок управления, 6 - блок преобразователей тока, 7 и 8 - многофазные источник напряжения и нагрузка соответственно.A diagram of a device for reducing energy loss during voltage transformation that implements the method is shown in figure 1, where the following notation is introduced: 1, 2 - transformers of lower and higher power (in general, multiphase), 3 and 4 - input and output switch blocks, 5 - control unit, 6 - block of current converters, 7 and 8 - multiphase voltage source and load, respectively.

На фигуре 2 приведена схема трехфазного устройства, реализующего способ (поясняющая п. 2 и п. 4 формулы изобретения), где дополнительно к указанному для фиг. 1 введены следующие обозначения субблоков 9-11 и 12-14, 15-17, 18-20 соответственно в составе блоков входных и выходных выключателей 3 и 4, управления 5, преобразователей тока 6, из которых для каждой i-й фазы образуется i-я система управления выключателями.Figure 2 shows a diagram of a three-phase device that implements the method (explaining p. 2 and p. 4 of the claims), where in addition to that indicated for fig. 1, the following designations of the subunits 9-11 and 12-14, 15-17, 18-20 are introduced, respectively, as part of the input and output switch blocks 3 and 4, control 5, current converters 6, of which for each ith phase i- I have a switch control system.

Принцип действия устройства (фиг. 1) следующий. Блок управления 5 сравнивает сигнал от блока 6 преобразователей тока, потребляемого нагрузкой 8, с заданным значением порогового уровня по току. Если ток нагрузки 8 увеличивается и становится равным или больше порогового уровня, то сигналы от блока управления 5 сначала замыкают выключатели входного 3, а затем выключатели выходного блоков 4. Поэтому при указанном условии ток на нагрузку 8 будет поступать от обоих трансформаторов 1 и 2.The principle of operation of the device (Fig. 1) is as follows. The control unit 5 compares the signal from the unit 6 of the current converters consumed by the load 8, with a given value of the threshold current level. If the load current 8 increases and becomes equal to or greater than the threshold level, then the signals from the control unit 5 first close the input 3 switches, and then the output unit 4 switches. Therefore, under this condition, the current to the load 8 will come from both transformers 1 and 2.

Если ток через нагрузку убывает, например, из-за увеличения сопротивления нагрузки 8 и становится меньше заданного значения порогового уровня по току, то сигналы от блока управления 5 сначала размыкают выключатели выходного 4, а затем выключатели входного 3 блоков, в результате ток через нагрузку в блоке 8 будет протекать только от трансформатора 1.If the current through the load decreases, for example, due to an increase in the load resistance 8 and becomes less than the specified threshold level for current, then the signals from the control unit 5 first open the switches of the output 4, and then the switches of the input 3 blocks, as a result, the current through the load to block 8 will leak only from transformer 1.

Так как справедливы неравенства z1<<Zн и z2<<Zн, где Zн - сопротивление нагрузки и z1, z2 - приведенные выходные сопротивления трансформаторов 1 и 2, то напряжение на нагрузке 8 значимо не меняется при изменении режима работы трансформаторов 1 и 2 из-за переключения выключателей в блоках 3 и 4. Однако потери холостого хода при малых нагрузках уменьшатся за счет того, что объем сердечника трансформатора 1 меньше, чем объем сердечника более мощного трансформатора 2, который отключается при малых нагрузках. Таким образом, при большой нагрузке, например от 20 до 100% максимальной мощности, включены оба трансформатора 1 и 2, а при нагрузке менее 20% основная часть энергии на нагрузку передается только через трансформатор 1, для которого такая нагрузка близка к номинальному значению.Since the inequalities z 1 << Z n and z 2 << Z n are valid, where Z n is the load resistance and z 1 , z 2 are the reduced output resistances of transformers 1 and 2, the voltage at load 8 does not significantly change when the mode changes the operation of transformers 1 and 2 due to the switching of switches in blocks 3 and 4. However, the idle loss at low loads will decrease due to the fact that the core volume of transformer 1 is less than the volume of the core of a more powerful transformer 2, which turns off at low loads. Thus, at high load, for example, from 20 to 100% of maximum power, both transformers 1 and 2 are turned on, and at a load of less than 20%, the main part of the energy is transferred to the load only through transformer 1, for which such a load is close to the nominal value.

В случае многофазной системы естественно, что источник напряжения 8, нагрузка 5, трансформаторы 1, 2 также являются многофазными и количество их входов и выходов соответствует числу фаз. С целью повышения надежности устройства при различной асимметрии, оно реализуется согласно п. 1-п. 4 формулы изобретения.In the case of a multiphase system, it is natural that the voltage source 8, load 5, transformers 1, 2 are also multiphase and the number of their inputs and outputs corresponds to the number of phases. In order to increase the reliability of the device with various asymmetries, it is implemented according to p. 1-p. 4 claims.

Принцип действия для трехфазного устройства, показанного на фиг. 2, следующий.The principle of operation for the three-phase device shown in FIG. 2, next.

Напряжение 1-й фазы от источника 7 поступает через субблок 9 блока выключателей 3 на вход 1-й фазы трансформатора 2 и непосредственно на вход 1-й фазы трансформатора 1, выходной ток 1-й фазы которого через субблок 18 блока преобразователей тока 6 поступает на нагрузку 1-й фазы в блоке 8. Выходной ток 1-й фазы трансформатора 2 через субблок 12 блока выключателей 4 и через субблок 18 блока преобразователей тока 6 также поступает на нагрузку 1-й фазы в блоке 8. Субблок 17 в составе блока управления 5 сравнивает сигнал от субблока 18, соответствующий току нагрузки 1-й фазы с заданным значением порогового уровня по току. Если ток нагрузки 1-й фазы увеличивается и становится равным или больше порогового уровня, то сигналы от субблока 17 блока управления 5 сначала замыкают выключатель 9, а затем выключатель 12, входящие в состав входного и выходного блоков 3 и 4. Поэтому при указанном условии ток на нагрузку 1-й фазы в блоке 8 будет поступать от обоих трансформаторов 1 и 2.The voltage of the 1st phase from the source 7 is supplied through the subunit 9 of the block of switches 3 to the input of the 1st phase of the transformer 2 and directly to the input of the 1st phase of the transformer 1, the output current of the 1st phase of which passes through the subunit 18 of the block of current transformers 6 to the load of the 1st phase in block 8. The output current of the 1st phase of transformer 2 through the subunit 12 of the block of switches 4 and through the subunit 18 of the block of current converters 6 also goes to the load of the 1st phase in block 8. Subunit 17 as part of the control unit 5 compares the signal from subunit 18 corresponding to the load current and 1st phase with a given value of the threshold current level. If the load current of the 1st phase increases and becomes equal to or greater than the threshold level, then the signals from the subunit 17 of the control unit 5 first close the switch 9, and then the switch 12, which are part of the input and output blocks 3 and 4. Therefore, under the specified condition, the current the load of the 1st phase in block 8 will come from both transformers 1 and 2.

Если ток через нагрузку 1-й фазы убывает и становится меньше заданного значения порогового уровня по току, то сигналы от субблока 17 блока преобразователей 5, размыкают сначала выключатели 12 в составе выходного блока 4, а затем 9 в составе входного блока 3, в результате ток через нагрузку 1-й фазы в блоке 8 будет протекать только от трансформатора 1. Подобным образом происходит установление режимов работы трансформаторов 1 и 2 по всем фазам.If the current through the load of the 1st phase decreases and becomes less than the specified threshold level for current, then the signals from subunit 17 of the converter unit 5 first open the switches 12 as part of the output unit 4, and then 9 as part of the input unit 3, as a result, the current only the transformer 1 will flow through the load of the 1st phase in block 8. Similarly, the operation modes of transformers 1 and 2 are established in all phases.

В основе блока преобразователей тока 6 может использоваться типовой преобразователь тока с одним или несколькими с гальванически разделенными входами и цифровым или аналоговым выходом, например по действующему значению. Блок управления 5 может быть выполнен, как и для прототипа, на основе контроллера либо на основе нескольких типовых логических схем и пороговых элементов с заданными порогами срабатывания. Выключатели в цепи высокого напряжения работают в режиме почти нулевого тока при замыкании и размыкании, что существенно повышает надежность их работы и упрощает реализацию, позволяет расширить диапазон входных напряжений.At the heart of the block of current transducers 6 can be used a typical current transducer with one or more galvanically separated inputs and a digital or analog output, for example, the actual value. The control unit 5 can be performed, as for the prototype, on the basis of the controller or on the basis of several typical logic circuits and threshold elements with predetermined thresholds. The switches in the high voltage circuit operate in almost zero current mode when closing and opening, which significantly increases the reliability of their work and simplifies the implementation, allows you to expand the input voltage range.

Предложенные способ и устройство по сравнению с прототипом позволяют расширить диапазон изменения реактивных составляющих нагрузки, в котором обеспечивается работоспособность, снизить требования к допустимой асимметрии многофазной системы, повысить надежность и упростить реализацию, так как требуется меньшее количество выключателей, особенно на высоковольтном входе.The proposed method and device in comparison with the prototype allows you to expand the range of changes in the reactive components of the load, which ensures operability, reduce requirements for permissible asymmetry of a multiphase system, increase reliability and simplify implementation, since fewer switches are required, especially at the high-voltage input.

Предпочтительной областью применения являются системы с трансформаторами, работающие с частыми и значительными изменениями нагрузки во времени, когда снижение потерь имеет большое значение.The preferred field of application is transformer systems operating with frequent and significant changes in load over time, when loss reduction is of great importance.

Claims (4)

1. Способ снижения потерь энергии при трансформации напряжения в системе с двумя трансформаторами разной мощности, включенными в параллельные каналы между источником напряжения и нагрузкой, заключающийся в дискретном изменении режима работы трансформатора отключением и подключением входов и выходов трансформатора к источнику напряжения и нагрузке соответственно, отличающийся тем, что сравнивают ток потребляемый нагрузкой с заданным значением, если потребляемый ток становится меньше заданного значения, то отключают первыми выходы, а затем входы трансформатора большей мощности от нагрузки и источника напряжения соответственно, а ток на нагрузку получают от трансформатора меньшей мощности, если потребляемый ток становится больше или равен заданному значению, то подключают сначала входы, а затем выходы трансформатора большей мощности к источнику напряжения и нагрузке соответственно, а ток на нагрузку получают от обоих трансформаторов.1. A method of reducing energy losses during voltage transformation in a system with two transformers of different capacities included in parallel channels between the voltage source and the load, which consists in discrete changing the operation mode of the transformer by turning off and connecting the transformer inputs and outputs to the voltage source and load, respectively, characterized in that compares the current consumed by the load with a given value, if the consumed current becomes less than the specified value, then turn off the first outputs, and then the inputs of the transformer of higher power from the load and the voltage source, respectively, and the current to the load is received from the transformer of lower power, if the current consumption becomes greater than or equal to the specified value, then connect the inputs and then the outputs of the transformer of higher power to the voltage source and load, respectively. and the load current is obtained from both transformers. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сравнивают ток, потребляемый нагрузкой с заданным значением для каждой i-й фазы отдельно, если потребляемый нагрузкой ток i-й фазы становится меньше заданного значения, то для i-й фазы отключают первыми выходы, а затем входы трансформатора большей мощности от нагрузки и источника напряжения соответственно, а ток для i-й фазы на нагрузку получают от i-й фазы трансформатора меньшей мощности, если потребляемый нагрузкой ток i-й фазы становится больше или равен заданному значению, то подключают сначала входы, а затем выходы трансформатора большей мощности к источнику напряжения и нагрузке соответственно, относящиеся только к i-й фазе, ток для i-й фазы на нагрузку получают от i-х фаз обоих трансформаторов.2. The method according to p. 1, characterized in that they compare the current consumed by the load with a given value for each i-th phase separately, if the current consumed by the load of the i-phase becomes less than the set value, then the first outputs are turned off for the i-th phase and then the inputs of the transformer of greater power from the load and the voltage source, respectively, and the current for the i-th phase to the load is obtained from the i-th phase of the transformer of lower power, if the current consumed by the load of the i-phase becomes greater than or equal to the specified value, then connect inputs first then outputs larger power transformer to a voltage source and a load, respectively, relating only to the i-th phase current for the i-th phases of the load is obtained from the i-x phase transformers both. 3. Устройство снижения потерь энергии при трансформации напряжения, содержащее два трансформатора разной мощности, входной и выходной блоки выключателей, блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами блоков выключателей, первый и второй силовые входы входного блока выключателей соединены соответственно с источником напряжения и входом трансформатора, с выходом которого соединен первый силовой вход выходного блока выключателей, отличающееся тем, что дополнительно введен блок преобразования тока, выход которого соединен входом блока управления, а токовый вход подключен последовательно с одной стороны со вторым силовым входом выходного блока выключателей, а с другой стороны с нагрузкой, трансформатор меньшей мощности входом соединен с источником напряжения и первым силовым входом входного блока выключателей, а выходом с токовым входом блока преобразования тока и со вторым силовым входом выходного блока выключателей.3. A device for reducing energy loss during voltage transformation, containing two transformers of different power, input and output switch blocks, a control unit whose outputs are connected to the control inputs of the switch blocks, the first and second power inputs of the input switch block are connected respectively to the voltage source and the input of the transformer , the output of which is connected to the first power input of the output block of switches, characterized in that it further introduced a current conversion unit, the output of which is dyned by the input of the control unit, and the current input is connected in series on the one hand with the second power input of the output unit of the circuit breakers, and on the other hand with the load, a transformer of lower power is connected to the voltage source and the first power input of the input unit of the circuit breakers, and the output to the current input of the unit current conversion and with the second power input of the output block of switches. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что дополнительно блоки управления входных и выходных выключателей, преобразователей тока для каждой i-й фазы содержат i-е субблоки, выходы i-го субблока управления соединены с управляющими входами i-х субблоков входного и выходного выключателей, первый и второй силовые входы i-го субблока входного блока выключателей соединены соответственно с i-й фазой источника напряжения и i-м фазным входом трансформатора, с i-м фазным выходом которого соединен первый силовой вход i-го выходного выключателя, токовый вход i-го субблока преобразования тока соединен последовательно с одной стороны с вторым силовым входом i-го выходного выключателя, а с другой стороны с i-й фазой нагрузки, трансформатор меньшей мощности i-м фазным входом соединен с i-й фазой источника напряжения и первым силовым входом i-го входного выключателя, а i-м выходом соединен с токовым входом i-го преобразователя тока и с вторым силовым входом i-го выходного выключателя.4. The device according to claim 3, characterized in that the additional control units of the input and output switches, current converters for each i-th phase contain the i-th subunits, the outputs of the i-th control subunit are connected to the control inputs of the i-th subunits of the input and output switches, the first and second power inputs of the i-th subunit of the input block of switches are connected respectively to the i-th phase of the voltage source and the i-th phase input of the transformer, with the i-th phase output of which is connected the first power input of the i-th output switch, current in One of the i-th current conversion subunit is connected in series on the one hand with the second power input of the i-th output switch, and on the other hand with the i-th phase of the load, a transformer of lower power with the i-th phase input is connected to the i-th phase of the voltage source and the first power input of the i-th input switch, and the i-th output is connected to the current input of the i-th current converter and with the second power input of the i-th output switch.
RU2015133935A 2015-08-13 2015-08-13 Method and device for reduction of energy losses during voltage transformation RU2608829C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015133935A RU2608829C1 (en) 2015-08-13 2015-08-13 Method and device for reduction of energy losses during voltage transformation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015133935A RU2608829C1 (en) 2015-08-13 2015-08-13 Method and device for reduction of energy losses during voltage transformation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2608829C1 true RU2608829C1 (en) 2017-01-25

Family

ID=58456981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015133935A RU2608829C1 (en) 2015-08-13 2015-08-13 Method and device for reduction of energy losses during voltage transformation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2608829C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4891569A (en) * 1982-08-20 1990-01-02 Versatex Industries Power factor controller
RU2179776C2 (en) * 2000-03-03 2002-02-20 Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет Method for reducing power loss in low-voltage lines
RU2224344C2 (en) * 2002-04-04 2004-02-20 Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет Method and device for reducing electrical energy loss in low-voltage networks
RU2349012C1 (en) * 2007-12-29 2009-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ГОУВПО "КнАГТУ") METHOD OF POWER LOSSES REDUCTION IN 6( 10)-0,4 kV DISTRIBUTING CIRCUITS

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4891569A (en) * 1982-08-20 1990-01-02 Versatex Industries Power factor controller
RU2179776C2 (en) * 2000-03-03 2002-02-20 Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет Method for reducing power loss in low-voltage lines
RU2224344C2 (en) * 2002-04-04 2004-02-20 Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет Method and device for reducing electrical energy loss in low-voltage networks
RU2349012C1 (en) * 2007-12-29 2009-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ГОУВПО "КнАГТУ") METHOD OF POWER LOSSES REDUCTION IN 6( 10)-0,4 kV DISTRIBUTING CIRCUITS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2664558C2 (en) Unified power flow controller for double-circuit line
Barker et al. A current flow controller for use in HVDC grids
CN105981280B (en) Power-converting device
RU2678318C1 (en) Management system and method of managing a charger device on the basis of a bridge converter with a phase shift
JP6680957B2 (en) AC switch, uninterruptible power supply device including the same, and sag compensator
CN111384718A (en) Power supply device, power supply system and data center
US10148091B2 (en) High voltage direct current power transmission series valve group control device
JP6049960B1 (en) Power control system and control device
CN103378736A (en) Power supplying apparatus, method of operating the same, and solar power generation system including the same
Yapa et al. Extended soft switching operation of the triple active bridge convereter
RU106060U1 (en) PHASE TURNING DEVICE
Hassan et al. Double modulation control (DMC) for dual full bridge current flow controller (2FB-CFC)
RU2577190C1 (en) Method of controlling phase-shift device
Zhang et al. An equivalent circuit method for modeling and simulation of dual active bridge converter based marine distribution system
RU2608829C1 (en) Method and device for reduction of energy losses during voltage transformation
RU2609890C2 (en) Method and device for reducing power losses
RU2687952C1 (en) Power flows control method by means of the voltage vector regulation in the load nodes and device of its implementation
RU154310U1 (en) STEP-BY-STEP SWITCH MANAGEMENT SYSTEM OF A PHASE-TURNING DEVICE SHUNT TRANSFORMER
RU2608831C1 (en) Device for reduction of losses during voltage transformation
CN103762555A (en) Over-current protection device and protection method for frequency converter
CN105914771A (en) Energy router
Rahman et al. Novel dynamic power balancing solution for minimization overdesigning in military aircraft power system architecture
KR101687913B1 (en) UPFC device with a single transformer
RU2631973C1 (en) Method for controlling phase-shifting device
Malek et al. Branch current control on a superconducting DC grid