RU2661339C2

RU2661339C2 - Electrical network parameters stabilizing device

Info

Publication number: RU2661339C2
Application number: RU2017113834A
Authority: RU
Inventors: Виталий Александрович Тетерин; Илья Александрович Дубков; Максим Александрович Дубков; Денис Викторович Макаров
Original assignee: Виталий Александрович Тетерин; Илья Александрович Дубков; Максим Александрович Дубков; Денис Викторович Макаров
Priority date: 2017-04-20
Filing date: 2017-04-20
Publication date: 2018-07-16
Also published as: RU2017113834A

Abstract

FIELD: electrical equipment.

SUBSTANCE: invention relates to electrical equipment and relates to the electrical network parameters stabilizing and control device. Device is the three-phase voltage converter, with the function of phase-by-phase current stabilization, output voltage level control, and also the operation zero generator. Input three-phase voltage is converted into the output controlled three-phase voltage, with the phases shift angle between the voltage vectors close to 120°. In the real time control unit analyzes the voltage and current levels input values, the output data by the reverse sequence current from the electric consumers are analyzed in-parallel, output voltage level, issues the control signals to the output current and voltage control unit by each phase to create the current or voltage limit so, that the consumers efficiency is not reduced. Device is installed in the input switchgear and is accordingly connected by the low voltage side of 0.4 kV after the commercial accounting unit into the phase and zero discontinuity.

EFFECT: invention can be used to solve the energy saving issues in the energy sector, as well as to save electricity and improve its quality during powering the enterprises shops and residential micro-districts.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и касается устройства для стабилизации и регулирования параметров электрической сети и может быть использовано при решении вопросов энергосбережения в энергетике, а также для экономии электроэнергии и повышения качества ее при электропитании цехов предприятий и жилых микрорайонов.The invention relates to electrical engineering and relates to a device for stabilizing and regulating the parameters of the electric network and can be used to solve energy saving issues in the energy sector, as well as to save electricity and improve its quality when powering the shops of enterprises and residential areas.

Известен энергосберегающий стабилизатор напряжения (патент РФ №2514087, опубл. 27.04.2014 Бюл. №12), который представляет собой энергосберегающий стабилизатор напряжения, содержащий по меньшей мере один регулировочный однофазный сухой трансформатор многоцелевого назначения, первичная обмотка которого подключена к блоку регулирования и коммутации, а вторичная обмотка включена в цепь нагрузки, анализатор качества электросети с функциями программируемого логического контроллера с цифровыми управляющими выходами и возможностью конфигурирования функции управления устройством в зависимости от параметров электросети и коммутирующего блока, выполненного на базе управляющих выходов анализатора, которые через помехоподавляющую схему, состоящую из RC-супрессора и конденсаторных пускателей с группой подавления пусковых токов или контакторов типа двунормально открытых или двунормально закрытых, совершающих коммутацию первичной обмотки регулировочного трансформатора, размыкающего и замыкающего контактов, соединенных последовательно, при этом первичная обмотка трансформатора с одной стороны подключена к первым выводам напрямую, с другой - через второй размыкающий контакт; к точке соединения второго вывода первичной обмотки и второго размыкающего контакта подключен второй замыкающий контакт от блока управления, совмещенного с анализатором, параллельно первичной обмотке трансформатора включен конденсатор, а параллельно коммутирующим элементам включены RC-цепи, параллельно нагрузке включен выходной конденсатор, содержащий силовой двухполюсный автомат с независимым расцепителем, контакты которого включены последовательно в цепь нагрузки на входе и выходе регулировочного узла, между сетью и входом и между нагрузкой и выходом упомянутого узла введен дополнительный узел защиты с дистанционным управлением, подключенный входом к точке соединения первого силового контакта с входом регулировочного узла, выходом - к нейтральному проводу сети, второй и третий контакты трехполюсного автомата защиты упомянутого дополнительного узла подключены между нейтральным проводом и точкой соединения упомянутого второго замыкающего контакта с конденсатором первой RC-цепи и между выходным выводом первичной обмотки трансформатора и точкой соединения вторых замыкающего и размыкающего контактов коммутирующего блока.Known energy-saving voltage stabilizer (RF patent No. 2514087, publ. 04/27/2014 Bull. No. 12), which is an energy-saving voltage stabilizer containing at least one single-phase regulating dry multi-purpose transformer, the primary winding of which is connected to the control and switching unit, and the secondary winding is included in the load circuit, the network quality analyzer with the functions of a programmable logic controller with digital control outputs and the ability to configure the control function of the device, depending on the parameters of the mains and the switching unit, based on the control outputs of the analyzer, which, through an interference suppression circuit consisting of an RC suppressor and capacitor starters with a group of suppression of inrush currents or contactors of the type of normally open or double normal, making primary switching windings of the regulating transformer, opening and closing contacts connected in series, while the primary winding of the transformer on the one hand it is connected directly to the first terminals, on the other, through the second NC contact; the second closing contact from the control unit combined with the analyzer is connected to the connection point of the second terminal of the primary winding and the second NC contact, a capacitor is connected in parallel with the transformer primary winding, RC circuits are connected in parallel with the switching elements, and an output capacitor containing a bipolar power an independent release, the contacts of which are connected in series in the load circuit at the input and output of the control unit, between the network and the input and between at the load and the output of the said node, an additional protection unit with remote control is introduced, connected by an input to the connection point of the first power contact with the input of the control unit, by the output to the neutral wire of the network, the second and third contacts of the three-pole circuit breaker of the mentioned additional node are connected between the neutral wire and the point connecting said second make contact with the capacitor of the first RC circuit and between the output terminal of the transformer primary winding and the connection point of the WTO ry of the making and breaking contacts of the switching block.

Однако в данном устройстве не предусмотрено управление (ограничение, стабилизация) и устранение перекоса по току обратной последовательности, ограничение фазных токов, перекоса по напряжению, устранение потерь по нулю и раздельное управление уровнем выходного напряжения на вторичных обмотках однофазных трансформаторов, не предусмотрены система аварийной защиты - режим «бай-пасс», система дистанционного управления и диспетчеризации.However, this device does not provide for control (limiting, stabilizing) and eliminating reverse current bias, limiting phase currents, voltage distorting, eliminating zero losses and separately controlling the output voltage level on the secondary windings of single-phase transformers, there is no emergency protection system - By-pass mode, remote control and dispatch system.

Известно устройство для стабилизации и регулирования параметров электроэнергии в системах питания электроустановок постоянным током (патент №2253890, 11.11.2003, МПК G05F 1/253, опубл. 10.06.2005. Бюл. №16), которое представляет собой устройство для стабилизации и регулирования параметров электроэнергии в системах питания электроустановок постоянным током, содержащее питающий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к питающей сети, а между выходными зажимами его вторичной обмотки и входными зажимами трехфазного мостового выпрямителя включены последовательно вторичные обмотки одного или нескольких трансформаторов соответствующих трансформаторно-тиристорных модулей, зажимы и отводы первичных обмоток которых через свой блок тиристорных ключей подключены к отводам различных фаз первичной обмотки питающего трансформатора, а имеющая процессор система программного управления устройством своими выходными зажимами подключена к управляющим электродам тиристорных ключей соответствующих трансформаторно-тиристорных модулей, отличающееся тем, что питающий трансформатор содержит дополнительную трехфазную обмотку, каждая фаза которой соединена последовательно с соответствующей электрической цепью, содержащей последовательное соединение датчика тока и полностью управляемого транзисторного ключа, два свободных зажима сформированной указанным образом последовательной цепи в каждой фазе соединены между собой, а система программного управления устройством дополнительно содержит последовательно соединенные блок DSP-контроллера и блок формирования управляющих напряжений для управления работой полностью управляемых электронных ключей, которые включены в разные фазы дополнительной обмотки питающего трансформатора, блок DSP-контроллера содержит две однотипные параллельные трехфазные цепи, состоящие из последовательно соединенных функциональных звеньев, первая из указанных цепей содержит последовательно соединенные датчик тока первичной обмотки питающего трансформатора, аналого-цифровой преобразователь, звено для прямого быстрого преобразования Фурье и звено обработки и фильтрации с двумя парами выходных зажимов, одна пара из которых подключена к функциональному звену для определения коэффициента гармоник тока, потребляемого первичной обмоткой питающего трансформатора из питающей сети, во второй цепи датчик тока включен в цепь дополнительной обмотки питающего трансформатора, звено обработки и фильтрации имеет одну пару выходных зажимов, причем выходные зажимы функциональных звеньев обработки и фильтрации обеих цепей соединены с соответствующими входными зажимами сумматора, к выходным зажимам которого подключена цепь из последовательно соединенных функциональных звеньев для выполнения обратного быстрого преобразования Фурье и цифроаналогового преобразования, а выходные зажимы этой цепи связаны с блоком формирования управляющих напряжений, в котором они соединены параллельно с входными зажимами пропорционального и пропорционально-дифференциального регуляторов, а также с первой парой входных зажимов функционального звена, моделирующего вольтамперные характеристики используемых полностью управляемых электронных ключей, выходные зажимы упомянутых регуляторов соединены с соответствующими входными зажимами сумматора, выход которого соединен с входными зажимами функционального звена, инвертирующего входной сигнал по знаку и суммирующего его с текущим значением ЭДС соответствующей фазы дополнительной обмотки питающего трансформатора, поступающего на другой вход этого же звена от датчика ЭДС, установленного в данной фазе, а выходные зажимы вышеупомянутого функционального звена соединены со второй парой входных зажимов звена, моделирующего вольтамперные характеристики используемых полностью управляемых электронных ключей, одна пара выходных зажимов упомянутого выше звена соединена с затвором и истоком полностью управляемого электронного ключа одной фазы, а две другие пары выходных зажимов аналогично связаны с затвором и истоком полностью управляемых электронных ключей соответствующих двух других фаз.A device is known for stabilization and regulation of electric power parameters in DC power systems (patent No. 2253890, 11.11.2003, IPC G05F 1/253, publ. 10.06.2005. Bull. No. 16), which is a device for stabilization and regulation of parameters electric power in DC power systems, containing a supply transformer, the primary winding of which is connected to the mains, and between the output terminals of its secondary winding and the input terminals of a three-phase bridge rectifier the sequentially secondary windings of one or several transformers of the corresponding transistor-thyristor modules, the clamps and taps of the primary windings of which are connected through their thyristor switch unit to the taps of various phases of the primary winding of the supply transformer, and the processor-controlled device control system is connected to the thyristor control electrodes by its output terminals keys of the corresponding transistor-thyristor modules, characterized in that the supply transformer with contains an additional three-phase winding, each phase of which is connected in series with a corresponding electrical circuit containing a series connection of a current sensor and a fully controlled transistor switch, two free clips of the serial circuit formed in this way in each phase are connected to each other, and the device software control system additionally contains series-connected DSP controller unit and control voltage generation unit for controlling operation of controlled electronic keys, which are included in different phases of the auxiliary winding of the supply transformer, the DSP controller unit contains two parallel three-phase circuits of the same type, consisting of series-connected functional links, the first of these circuits contains a series-connected current sensor of the primary winding of the supply transformer, analog-to-digital converter, link for direct fast Fourier transform and processing and filtering link with two pairs of output terminals, one pair of which connected to the functional link to determine the harmonic coefficient of the current consumed by the primary winding of the supply transformer from the supply network, in the second circuit, the current sensor is included in the auxiliary winding of the supply transformer, the processing and filtering link has one pair of output terminals, and the output terminals of the processing and filtering of both circuits are connected to the corresponding input terminals of the adder, to the output terminals of which a circuit is connected from series-connected functions components for performing the inverse fast Fourier transform and digital-to-analog conversion, and the output terminals of this circuit are connected to the control voltage generation unit, in which they are connected in parallel with the input terminals of the proportional and proportional-differential regulators, as well as with the first pair of input terminals of the functional link modeling the current-voltage characteristics of the fully-controlled electronic keys used, the output terminals of the said regulators are connected to the input terminals of the adder, the output of which is connected to the input terminals of the functional link, which inverts the input signal by sign and sums it with the current value of the EMF of the corresponding phase of the additional winding of the supply transformer supplied to the other input of the same link from the EMF sensor installed in this phase, and the output terminals of the aforementioned functional link are connected to a second pair of input terminals of the link simulating the current-voltage characteristics of the fully controlled electron keys, one pair of output terminals of the aforementioned link is connected to the gate and source of a fully controlled electronic key of one phase, and two other pairs of output terminals are similarly connected to the gate and source of fully controlled electronic keys of the corresponding two other phases.

Однако данное устройство не позволяет управлять (ограничивать, стабилизировать) и устранять перекос по току обратной последовательности, ограничивать фазные токи, устранять перекос по входящему напряжению, устранять потери по нулю и раздельно управлять уровнем выходного напряжения, не предусмотрены система аварийной защиты - режим «бай-пасс», система дистанционного управления и диспетчеризации.However, this device does not allow controlling (limiting, stabilizing) and eliminating the bias in the reverse sequence current, limiting the phase currents, eliminating the bias in the incoming voltage, eliminating the zero losses and separately controlling the output voltage level; emergency protection system is not provided - the “by- pass ”, remote control and dispatch system.

Известно также трехфазное симметрирующее устройство для работы от четырехпроводной питающей сети (патент 2612649, 01.02.2016, МПК H02J 3/26), которое представляет собой устройство для работы от четырехпроводной питающей сети, содержащее входные зажимы для подключения питающей сети A1, B1, C1, N1 и трехфазный автоматический выключатель, включенный последовательно с первичными обмотками трехстержневого трансформатора, две или три первичные обмотки которого соединены в «зигзаг», общая нулевая точка этих обмоток является нулевым выводом N2 для подключения однофазных нагрузок, отличающееся тем, что между нулевым выводом N1 питающей сети и нулевым выводом N2 введен дроссельный фильтр токов нулевой последовательности, при этом входные выводы A1, B1, C1 являются и выходными выводами для подключения нагрузки. Однако данное устройство не позволяет управлять (ограничивать, стабилизировать) ток обратной последовательности, ограничивать фазные токи и раздельно управлять уровнем выходного напряжения, не предусмотрены система аварийной защиты - режим «бай-пасс» система дистанционного управления и диспетчеризации.Also known is a three-phase balancing device for operation from a four-wire supply network (patent 2612649, 02/01/2016, IPC H02J 3/26), which is a device for operation from a four-wire supply network, containing input terminals for connecting the supply network A1, B1, C1, N1 and a three-phase circuit breaker, connected in series with the primary windings of a three-rod transformer, two or three primary windings of which are connected in a "zigzag", the common zero point of these windings is the zero terminal N2 for connection single-phase loads, characterized in that between the zero terminal N1 of the supply network and the zero terminal N2 a throttle filter of currents of zero sequence is introduced, while the input terminals A1, B1, C1 are also output terminals for connecting the load. However, this device does not allow controlling (limiting, stabilizing) the negative sequence current, limiting phase currents and separately controlling the output voltage level. Emergency protection system is not provided - by-pass mode is a remote control and dispatch system.

Известно устройство для стабилизации и регулирования параметров электроэнергии в трехфазных электросетях (патент №2209501, 21.06.2001, МПК М 5/12, М 5/257), опубл. 27.07.2003. Бюл. №21), которое содержит сетевой двухобмоточный трансформатор, группу из n трансформаторно-тиристорных модулей (где n=1, 2, …), первичные обмотки соответственно n трансформаторов которых соединены последовательно, а также блоки тиристорных ключей по числу n трансформаторно-тиристорных модулей и функциональный блок, вырабатывающий сигналы о величине напряжения и фазовом угле нагрузки и входящий в систему программного управления устройством, выходные зажимы которой через блоки выходных каскадов подключены к управляющим электродам тиристорных ключей трансформаторно-тиристорных модулей, отличающееся тем, что при создании ресурсо- и энергосберегающего трансформатора зажимы различных фаз питающей сети соединены с соответствующими входными зажимами цепей, содержащих одноименные фазы первичных обмоток трансформаторов первой части группы трансформаторно-тиристорных модулей, выходные зажимы этих цепей подключены к входным зажимам соответствующих фаз первичной обмотки сетевого трансформатора, к выходным зажимам разных фаз вторичной обмотки сетевого трансформатора подключены цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные конденсаторные батареи и соответствующие фазы первичных обмоток второй части группы трансформаторно-тиристорных модулей, концы упомянутых цепей соединены между собой и образуют один узел цепи, а зажимы и отводы вторичных обмоток трансформаторов первой и второй частей группы трансформаторно-тиристорных модулей через тиристорные ключи соединены с возможностью их коммутации между собой или встречно-согласного по отношению к соответствующим первичным обмоткам этих трансформаторов и параллельного их подключения к зажимам питающей сети для первой части группы трансформаторно-тиристорных модулей и к выходным зажимам вторичной обмотки сетевого трансформатора для второй части группы этих модулей, а функциональный блок системы программного управления включен между выходными зажимами различных фаз вторичной обмотки сетевого трансформатора последовательно с входными зажимами одноименных фаз электроприемников нагрузки и дополнительно снабжен датчиками тока и мощности, число выходных каскадов системы программного управления выбирают соответственно числу трансформаторно-тиристорных модулей в устройстве. Однако данное устройство не позволяет управлять (ограничивать, стабилизировать) и устранять перекос по току обратной последовательности, ограничивать фазные токи, устранять перекос по входящему напряжению, устранять потери по нулю и раздельно управлять уровнем выходного напряжения, не предусмотрены система аварийной защиты - режим «бай-пасс» система дистанционного управления и диспетчеризации.A device is known for stabilization and regulation of electric power parameters in three-phase power networks (patent No. 2209501, 06.21.2001, IPC M 5/12, M 5/257), publ. 07/27/2003. Bull. No. 21), which contains a network double-winding transformer, a group of n transformer-thyristor modules (where n = 1, 2, ...), the primary windings of respectively n transformers of which are connected in series, as well as blocks of thyristor switches in the number n of transformer-thyristor modules and a functional unit that generates signals about the voltage value and the phase angle of the load and is included in the program control system of the device, the output terminals of which are connected to the thyristor control electrodes through the output stage blocks x keys of transistor-thyristor modules, characterized in that when creating a resource and energy-saving transformer, the clamps of the various phases of the supply network are connected to the corresponding input terminals of the circuits containing the same phases of the primary windings of the transformers of the first part of the group of transistor-thyristor modules, the output terminals of these circuits are connected to the input terminals of the corresponding phases of the primary winding of the network transformer, to the output terminals of the different phases of the secondary winding of the network transformer These are circuits, each of which contains series-connected capacitor banks and the corresponding phases of the primary windings of the second part of the transistor-thyristor module group, the ends of the mentioned circuits are interconnected and form one circuit node, and the clamps and taps of the secondary windings of the transformers of the first and second parts of the transformer group thyristor modules through thyristor keys are connected with the possibility of their switching between themselves or counter-consonant with respect to the corresponding primary windings of these trans ormators and their parallel connection to the terminals of the supply network for the first part of the group of transistor-thyristor modules and to the output terminals of the secondary winding of the network transformer for the second part of the group of these modules, and the functional block of the program control system is connected between the output terminals of the various phases of the secondary winding of the network transformer in series with input terminals of the same phases of the load electrical receivers and is additionally equipped with current and power sensors, the number of output stages of the system Program control is selected according to the number of transistor-thyristor modules in the device. However, this device does not allow controlling (limiting, stabilizing) and eliminating the bias in the reverse sequence current, limiting the phase currents, eliminating the bias in the incoming voltage, eliminating the zero losses and separately controlling the output voltage level; emergency protection system is not provided - the “by- pass »remote control and dispatch system.

Задачей заявляемого изобретения является стабилизация токов по каждой фазе раздельно, раздельное управление напряжением на каждой фазе без снижения КПД электроприемников, устранение потерь на нуле, равномерное распределение нагрузок по фазам.The task of the invention is to stabilize the currents for each phase separately, separately control the voltage in each phase without reducing the efficiency of the electrical receivers, eliminate losses at zero, and evenly distribute the loads in phases.

Поставленная задача решается устройством для стабилизации параметров электрической сети, которое включает трансформаторы, содержащие магнитопроводы, отличающимся тем, что оно включает однофазные и трехфазный трансформаторы, в которых магнитопроводы выполнены цельнолитыми, однофазные трансформаторы имеют однофазную управляемую первичную обмотку и однофазную управляемую вторичную обмотку, трехфазный трансформатор имеет трехфазную управляемую первичную обмотку, трехфазную управляемую вторичную обмотку и дополнительную симметрирующую обмотку на каждую фазу, первичная и вторичная обмотки всех трансформаторов соединены последовательно через управляющие силовые элементы, каждый силовой элемент состоит из двух соединенных последовательно одинаковых преобразователей из переменного в постоянное напряжение и обратно, каждый из преобразователей имеет управляемый уровень напряжения, необходимый для работы электроприемников, включенных последовательно в цепь на выходе устройства.The problem is solved by a device for stabilizing the parameters of the electric network, which includes transformers containing magnetic cores, characterized in that it includes single-phase and three-phase transformers, in which the magnetic cores are solid, single-phase transformers have a single-phase controlled primary winding and a single-phase controlled secondary winding, the three-phase transformer has three-phase controlled primary winding, three-phase controlled secondary winding and additional symmetry the winding for each phase, the primary and secondary windings of all transformers are connected in series through the control power elements, each power element consists of two identical in series converters from alternating to direct voltage and vice versa, each of the converters has a controlled voltage level necessary for the operation of power receivers, connected in series to the circuit at the output of the device.

На фиг. 1 представлена схема заявляемого устройства, которая содержит: вводные клеммы 1, анализатор качества электроэнергии 2, блоки коммутации 3, 4, блок регулировки выходного тока и напряжения 5, блок управления 6, регистратор 7, входной счетчик электрической энергии 8, выходной счетчик электрической энергии 9, трехфазный управляемый симметрирующий трансформатор 10, блок пофазного ограничения/регулирования тока 11, однофазные управляемые трансформаторы 12, 13, 14, датчики-переключатели силовые 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, индикаторы (лампочки) 24, 25, переключатель ручного управления 26, ограничитель импульсных перенапряжений питающей сети 27, виртуальную базу данных (сервер) 28, контур заземления 29.In FIG. 1 is a diagram of the inventive device, which contains: input terminals 1, power quality analyzer 2, switching units 3, 4, control unit for output current and voltage 5, control unit 6, recorder 7, input electricity meter 8, output electricity meter 9 , three-phase controlled balancing transformer 10, phase-limiting / current control unit 11, single-phase controlled transformers 12, 13, 14, power sensors 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, indicators (bulbs) 24, 25, switch manual control 26, surge suppressor of the supply network 27, virtual database (server) 28, ground loop 29.

Устройство для стабилизации параметров электрической сети используется следующим образом:A device for stabilizing the parameters of the electrical network is used as follows:

Для начала работы устройства (фиг. 1) переключатель на лицевой панели устройства 26 переводится в режим «Автомат». С вводных клемм 1 напряжение подается через вводный автомат на трансформаторы тока, которыми осуществляется замер уровня напряжения и тока обратной последовательности. Полученные данные через вводный счетчик 8 передаются на регистратор 7 для фиксации и отправки полученных вводных данных в блок управления 6 и через модем на сервер для архивирования и обработки данных. В блоке управления 6 происходит анализ вводных данных и подается управляющий сигнал на изменение заданных параметров в блок регулировки выходного тока и напряжения 5 по каждой фазе. Блок регулировки выходного тока и напряжения 5 производит необходимые изменения параметров сети в соответствии с полученными из блока управления 6 уставками. Выходные параметры с блока регулировки выходного тока и напряжения 5 измеряются трансформаторами тока и через выходной счетчик 9 передаются на регистратор 7 для фиксации и отправки полученных выходных данных в блок управления 6 и через модем на сервер для архивирования и обработки. Полученные данные блоком управления 6 анализируются для сравнения правильности выполнения уставок. В случае отклонений или иных изменений входных параметров сети, подается корректирующий сигнал в блок регулировки выходного тока и напряжения 5. Устройство автоматически переводится в режим «бай-пасс» подачей управляющего сигнала из блока управления 6 в блок коммутации 4, в следующих случаях: повышение температуры внутри устройства выше заданных значений; выход из строя одного из элементов блока управления; отсутствие питания на входных клеммах; выход из строя одного из элементов блока регулировки выходного тока и напряжения.To start the operation of the device (Fig. 1), the switch on the front panel of the device 26 is transferred to the "Automatic" mode. From the input terminals 1, the voltage is supplied through the input automaton to the current transformers, which measure the voltage level and current of the negative sequence. The data obtained through the input counter 8 are transmitted to the registrar 7 for fixing and sending the received input data to the control unit 6 and through a modem to the server for archiving and processing data. In the control unit 6, the input data is analyzed and a control signal for changing the set parameters is supplied to the adjustment unit for the output current and voltage 5 for each phase. The unit for adjusting the output current and voltage 5 makes the necessary changes to the network parameters in accordance with the settings received from the control unit 6. The output parameters from the unit for adjusting the output current and voltage 5 are measured by current transformers and through the output counter 9 are transmitted to the recorder 7 for fixing and sending the received output data to the control unit 6 and through the modem to the server for archiving and processing. The data obtained by the control unit 6 are analyzed to compare the correct settings. In case of deviations or other changes in the input parameters of the network, a correction signal is supplied to the output current and voltage control unit 5. The device is automatically switched to bypass mode by supplying a control signal from control unit 6 to switching unit 4, in the following cases: temperature increase inside the device above the specified values; failure of one of the elements of the control unit; lack of power at the input terminals; failure of one of the elements of the unit for adjusting the output current and voltage.

В режим «бай-пасс» устройство можно перевести в ручном режиме переключателем 26.In the "by-pass" mode, the device can be transferred in manual mode with switch 26.

Устройство внешне представляет собой металлический корпус (шкаф) со степенями защиты от IP20 до IP65 по ГОСТ 14254. Для удобства монтажа допускается размещение блоков в различных металлических корпусах со степенями защиты от IP20 до IP65, соединенных между собой коммутационными проводами или шинопроводом (любыми токоведущими проводниками). Выводы к сети и нагрузке могут быть расположены в любой части корпуса устройства согласно техническим условиям на монтаж.The device externally represents a metal case (cabinet) with degrees of protection from IP20 to IP65 in accordance with GOST 14254. For ease of installation, blocks can be placed in various metal cases with degrees of protection from IP20 to IP65, interconnected by switching wires or busbars (any current-carrying conductors) . The conclusions to the network and the load can be located in any part of the device according to the technical conditions for installation.

На дверце устройства имеется световая индикация 24, 25 наличия напряжения на входе и на выходе. Также на двери корпуса имеется световая индикация одного из режимов работы (режим автомат, режим бай-пасс, режим авария, режим отключения питания). На двери корпуса устройства расположен ручной переключатель 26.On the door of the device there is a light indication 24, 25 of the presence of voltage at the input and output. Also on the door of the case there is a light indication of one of the operating modes (automatic mode, bypass mode, emergency mode, power off mode). On the door of the device housing is a manual switch 26.

Устройство имеет встроенный блок 2 анализа качественных показателей электроэнергии с входа устройства по каждой фазе раздельно и нулю.The device has a built-in unit 2 for the analysis of qualitative indicators of electricity from the input of the device for each phase separately and to zero.

Устройство имеет встроенный блок управления 6, который управляет выходными параметрами устройства (ток, напряжение) по каждой фазе раздельно, сравнивая полученные данные с заданными параметрами.The device has a built-in control unit 6, which controls the output parameters of the device (current, voltage) for each phase separately, comparing the data obtained with the given parameters.

Устройство имеет встроенный блок Регистрации 7, который регистрирует и архивирует данные, полученные с блока управления, затем передает их на удаленный или локальный сервер. Есть возможность удаленного подключения к регистратору, для получения данных с блока управления в режиме реального времени. Каналы связи: Internet, GSM, GPRS, WI-FI, BluetoothTechnology, NFC.The device has a built-in Registration unit 7, which registers and archives data received from the control unit, then transfers it to a remote or local server. It is possible to remotely connect to the registrar to receive data from the control unit in real time. Communication channels: Internet, GSM, GPRS, WI-FI, Bluetooth Technology, NFC.

Блоки регистрации и управления имеют автономные источники питания. Время работы в автономном режиме не более 6 ч.The registration and control units have autonomous power sources. Battery life not more than 6 hours

Устройство имеет встроенный блок регулировки выходного тока 5, в котором размещены три однофазных трансформатора 12, 13, 14, симметрирующий трехфазный трансформатор 10, а также силовые датчики-переключатели 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23. Обмотки трансформаторов выполнены медным обмоточным проводом, бифилярным способом, с полимеризированной изоляцией повышенной магнитоустойчивости и вентилируемой мембраной. По способу монтажа трансформатор относятся к стационарным. Класс нагревостойкости изоляции обмоток - В. После вводных клемм трансформатора, устанавливаются автоматические выключатели сети и защиты. В блоке регулировки выходного тока на выходе генерируется рабочий ноль для потребителей, подключенных последовательно в сеть.The device has a built-in output current adjustment unit 5, in which there are three single-phase transformers 12, 13, 14, a three-phase transformer balancing 10, as well as power sensors-switches 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23. The transformer windings are made of a copper winding wire, bifilar, with polymerized insulation of increased magnetoresistance and a ventilated membrane. According to the installation method, the transformer is stationary. The class of heat resistance of the insulation of the windings is B. After the input terminals of the transformer, circuit breakers for the network and protection are installed. In the block for adjusting the output current at the output, a working zero is generated for consumers connected in series to the network.

Устройство также имеет входной и выходной счетчики электрической энергии для считывания входных и выходных данных сети, переключатель 26 для принудительного переключения режима работы устройства из режима «Автомат» в "бай-пасс".The device also has input and output electric energy meters for reading the input and output data of the network, a switch 26 for forcing the device to switch from the Automatic mode to bypass mode.

Устройство является преобразователем трехфазного напряжения, с функцией пофазной стабилизации тока, управления уровнем выходного напряжения, а также генератором рабочего нуля. Входное трехфазное напряжение преобразовывается в выходное управляемое трехфазное напряжение, с углом сдвига фаз между векторами напряжения, близким к 120°. Блок управления 6 анализирует в режиме реального времени входные значения уровня напряжения, тока, параллельно анализируются выходные данные по току обратной последовательности от электроприемников, уровень выходного напряжения, выдает управляющие сигналы в блок регулировки 5 выходного тока и напряжения по каждой фазе на создание ограничения по уровню тока или напряжения таким образом, чтобы не снизить КПД элекроприемников.The device is a three-phase voltage converter, with the function of phase-by-phase current stabilization, control of the output voltage level, and also a working zero generator. The input three-phase voltage is converted into an output controlled three-phase voltage, with a phase angle between voltage vectors close to 120 °. The control unit 6 analyzes in real time the input values of the voltage level, current, in parallel, the output data on the current of the negative sequence from the electrical receivers, the level of the output voltage, provides control signals to the control unit 5 of the output current and voltage for each phase to create a limit on the current level or voltage in such a way as not to reduce the efficiency of power consumers.

Устройство устанавливается в вводных распределительных устройствах, ГРЩ, РП и т.д. и соответственно подключается по низкой стороне 0,4 кВ после узла коммерческого учета в разрыв фаз и нуля.The device is installed in the input switchgear, main switchboard, switchgear, etc. and, accordingly, it is connected on the low side of 0.4 kV after the commercial metering unit to phase and zero.

Работа устройства обеспечивает:The operation of the device provides:

стабильный (необходимый для работы электроприемников) уровень напряжения по 0,4 кВ, с фазным напряжением от 150 до 263 В и линейным напряжением от 360-440 В, во время глубоких и длительных (от 0.003 до 7000 с) перепадов напряжения в сети;stable (necessary for the operation of power receivers) voltage level of 0.4 kV, with a phase voltage of 150 to 263 V and a linear voltage of 360-440 V, during deep and long-term (from 0.003 to 7000 s) power surges;

защиту электроприемников от перенапряжений в сети (за счет снижения напряжения без снижения КПД электроприемников в рамках ГОСТ);protection of power consumers from overvoltages in the network (by reducing voltage without reducing the efficiency of power consumers in accordance with GOST);

фильтрацию высших гармоник тока и напряжения сети, создающих помехи в работе электроприемников;filtering higher harmonics of current and network voltage, which interfere with the operation of power consumers;

одновременную стабилизацию выходного линейного и фазного напряжений с высокой точностью;simultaneous stabilization of the output linear and phase voltages with high accuracy;

защиту электроприемников от перегрузок питающей сети;protection of power consumers from overloads of a power line;

надежную работу электроприемников при линейном напряжении сети в диапазоне 340-440 В, при этом фазные напряжения могут изменяться от 140 до 270 В;reliable operation of power consumers with a linear voltage of the network in the range of 340-440 V, while the phase voltages can vary from 140 to 270 V;

ограничение тока обратной последовательности по нулю (устранение утечки по нулю);negative sequence current limitation to zero (zero leakage elimination);

стабилизацию тока обратной последовательности по каждой фазе раздельно, ограничение пусковых токов электроприемников (до 30%);stabilization of the current of the negative sequence for each phase separately, limitation of the starting currents of power receivers (up to 30%);

диспетчеризацию и архивирование (сертифицированными средствами измерений) значений тока и напряжения по каждой фазе (на входе и выходе ТКИУЭС), хранение данных не ограничено по срокам и объему;scheduling and archiving (with certified measuring instruments) of current and voltage values for each phase (at the input and output of the TKIUES), data storage is not limited in terms and volume;

снижение объема потребления электроэнергии (без снижения КПД электроприемников) до 26%.reduction in electricity consumption (without reducing the efficiency of power consumers) to 26%.

Claims

A device for stabilizing the parameters of the electric network, including transformers containing magnetic circuits, characterized in that it includes single-phase and three-phase transformers, in which the magnetic circuits are solid, single-phase transformers have a single-phase controlled primary winding and a single-phase controlled secondary winding, a three-phase transformer has a three-phase controlled primary winding , a three-phase controlled secondary winding and an additional balancing winding for each phase, the primary I and the secondary windings of all transformers are connected in series through the control power elements, each power element consists of two identical series-connected converters from alternating voltage to direct voltage and vice versa, each of the converters has a controlled voltage level necessary for the operation of power consumers connected in series to the output circuit devices.