RU2690370C1 - Three-phase balancing device - Google Patents

Three-phase balancing device Download PDF

Info

Publication number
RU2690370C1
RU2690370C1 RU2018137476A RU2018137476A RU2690370C1 RU 2690370 C1 RU2690370 C1 RU 2690370C1 RU 2018137476 A RU2018137476 A RU 2018137476A RU 2018137476 A RU2018137476 A RU 2018137476A RU 2690370 C1 RU2690370 C1 RU 2690370C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
power cable
output
link
control unit
Prior art date
Application number
RU2018137476A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роман Вячеславович Солопов
Андрей Вячеславович Усанов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
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 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority to RU2018137476A priority Critical patent/RU2690370C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2690370C1 publication Critical patent/RU2690370C1/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
    • H02J3/26—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/50—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.SUBSTANCE: use: in electric power engineering. Three-phase balancing device is made with possibility of serial connection to three-phase alternating current network with zero wire to power lines and comprises measurement unit, control unit, as well as first, second, third and fourth power cables, each of which is configured for series connection to phases "A", "B", "C" and zero wire "0" of three-phase network. Proposed device comprises DC link made up of in-series connected rectifier bridge, filter and inverter, as well as first, second and third transformers of galvanic isolation. Measurement unit is made in form of first current sensor and first voltage sensor installed on first power cable, a second current sensor and a second voltage sensor mounted on the second power cable, a third current sensor and a third voltage sensor mounted on the third power cable, and a fourth current sensor mounted on the fourth power cable. Outputs of the first, second, third and fourth current sensors are respectively connected to the first, second, third and fourth inputs of the control unit, outputs of the first, second and third voltage sensors are respectively connected to the fifth, sixth and seventh inputs of the control unit, control unit eighth input is configured to be connected to the first, second or third power cable, the ninth input of the control unit is connected to the fourth power cable. First input of the rectifying bridge, which is also the first input of DC link, is connected to the first power cable, the second input of the rectifying bridge, which is also the second input of DC link, is connected to the second power cable, third input of rectifier bridge, which is also third input of DC link, is connected to third power cable, fourth input of rectifier bridge, which is also the fourth input of DC link, is connected to fourth power cable. First transformer of galvanic isolation is installed on first power cable, and its input is connected to first output of inverter, which is also the first output of DC link, second transformer of galvanic isolation is installed on the second power cable, input of which is connected to the second output of inverter, which is also the second output of DC link, third transformer of galvanic isolation is installed on third power cable, input of which is connected to third output of inverter, which is also third output of DC link, outputs of galvanic decoupling transformers are connected in common point connected to fourth output of inverter, which is also the fourth output of DC link, first output of control unit is connected to fifth input of rectifier bridge, which is control, second output of control unit is connected to control input of inverter.EFFECT: high accuracy of operation of the device and reduced power losses caused by asymmetry, and as a result higher quality of electrical energy.1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для симметрирования напряжения в сети 0,4 кВ.The present invention relates to electric power industry and can be used to balance the voltage in the 0.4 kV network.

Известно трехфазное симметрирующее устройство (патент RU №2521864, публ. 10.07.2014, МПК H02J 3/26), содержащее входные зажимы для подключения питающей сети и выходные зажимы для подключения нагрузки, трехфазный трехстержневой трансформатор, две первичные обмотки которого соединены в «зигзаг» и включены на выходные зажимы. При этом в каждую фазу введены одна или две последовательно соединенные вольтодобавочные обмотки, включенные со стороны питающей сети через двух- или трехпозиционный переключатель последовательно с нагрузкой.Known three-phase balancing device (patent RU №2521864, publ. 10.07.2014, IPC H02J 3/26), containing input terminals for connecting the supply network and output terminals for connecting the load, three-phase three-rod transformer, two primary windings of which are connected in a "zigzag" and included on the output clips. In this case, one or two successively connected booster windings are connected to each phase, connected from the mains side through a two- or three-position switch in series with the load.

Недостатком настоящего технического решения является симметрирование напряжения только на шинах трансформаторной подстанции, что обусловлено конструкцией устройства, и не исключает несимметрию на участках сети и в точках подключения нагрузок.The disadvantage of this technical solution is the balancing voltage only on the tires of the transformer substation, due to the design of the device, and does not exclude asymmetry in the network sections and in the connection points of the loads.

Известно трехфазное симметрирующее устройство (патент RU №2453965, публ. 20.06.2012, МПК H02J 3/26), содержащее входные зажимы для подключения питающей сети и выходные зажимы для подключения нагрузки, трехфазный трехстержневой трансформатор, содержащий две первичные обмотки: первую ближнюю к стержню и вторую. При этом введена третья обмотка, крайняя на каждом стержне, включенная согласно последовательно с первой обмоткой и встречно в «зигзаг» с обмотками, расположенными на других стержнях, при этом суммарное число витков первой и третьей обмоток равно числу витков второй обмотки; первые свободные выводы первых обмоток соединены с выходными или входными зажимами, а свободные выводы вторых обмоток соединены в одну общую точку и являются нулевым выводом для подключения фазных нагрузок. Между нулевым выводом питающей сети и нулевым выводом для подключения фазных нагрузок включен полупроводниковый ключ на двух встречно параллельно включенных тиристорах, управляющие электроды которых через два встречно параллельно включенных стабилитрона и последовательный резистор соединены между собой.Known three-phase balancing device (patent RU №2453965, publ. 20.06.2012, IPC H02J 3/26), containing input terminals for connecting the supply network and output terminals for connecting the load, three-phase three-rod transformer, containing two primary windings: the first closest to the rod and the second. At the same time, a third winding is introduced, extreme on each rod, connected in series with the first winding and opposite in a zigzag with windings located on other rods, while the total number of turns of the first and third windings is equal to the number of turns of the second winding; The first free terminals of the first windings are connected to the output or input terminals, and the free terminals of the second windings are connected to one common point and are the zero terminal for connecting phase loads. Between the zero output of the mains supply and the zero output for connecting the phase loads, a semiconductor switch is connected to two oppositely connected thyristors, the control electrodes of which through two oppositely connected zener diodes and a series resistor are interconnected.

Недостатком настоящего технического решения является симметрирование напряжения только на шинах трансформаторной подстанции, что обусловлено конструкцией устройства, и не исключает несимметрию на участках сети и в точках подключения нагрузок.The disadvantage of this technical solution is the balancing voltage only on the tires of the transformer substation, due to the design of the device, and does not exclude asymmetry in the network sections and in the connection points of the loads.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство автоматического симметрирования токов многофазной системы по заданной фазе, описанное в патенте RU №2393610 «Способ автоматического симметрирования токов многофазной системы по заданной фазе» (публ. 27.06.2010, МПК H02J 3/26), содержащее датчики формы тока фаз для получения информации о несимметрии, два фазосдвигающих блока для суммирования сигналов разных фаз, блок формирования разностных сигналов, дополнительный источник мощности для подачи сформированного сигнала в фазы и логический блок анализа опорной фазы. Для снижения несимметрии в заданную линию электропередачи производится инжекция напряжения, сформированная от постороннего источника, для чего осуществляют симметрирование многофазной системы относительно заданной фазы, либо фазы с током нагрузки, близким к среднему, либо наименее нагруженной фазы, которую определяют в качестве опорной. Данное устройство предполагается к установке на единичных электроприемниках в фиксированном месте установки и производит симметрирование исходя из условия, что несимметрия не меняется и постоянно находится в одной фазе.The closest in technical essence of the present invention is a device for automatic balancing of currents of a multiphase system for a given phase, described in RU patent No. 2393610 "Method for automatic balancing of currents of a multiphase system for a given phase" (publ. 27.06.2010, IPC H02J 3/26), containing phase current waveform sensors for obtaining information on asymmetry, two phase-shifting units for summing signals of different phases, a differential signal generating unit, an additional power source for supplying formed of the signal in phase and logic unit analysis phase reference. To reduce the asymmetry in a given power line, voltage is injected, formed from an external source, for which a multiphase system is balanced against the specified phase, or a phase with a load current close to the average or the least loaded phase, which is defined as the reference. This device is supposed to be installed on single electrical receivers in a fixed installation site and performs balancing on the basis of the condition that the asymmetry does not change and is constantly in one phase.

Недостатком настоящего технического решения является симметрирование напряжения только в точке подключения данного устройства для заданного единичного электроприемника. При этом несимметрия и величина потерь в сети, обусловленная ей, остается на том же уровне. Кроме того, несимметрия в точке подключения единичного электроприемника фиксируется только на основании датчиков формы тока фаз, что приводит к недостаточной точности симметрирования.The disadvantage of this technical solution is voltage balancing only at the point of connection of this device for a given single electrical receiver. At the same time, the asymmetry and the magnitude of losses in the network, due to it, remain at the same level. In addition, the asymmetry at the point of connection of a single electrical receiver is fixed only on the basis of the sensors of the shape of the current of the phases, which leads to insufficient balancing accuracy.

Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в устранении несимметрии напряжений как в произвольной точке, так и на заданном участке сети 0,4 кВ в целом путем инжекции напряжения в линию электропередачи.The technical problem to which the invention is directed, is to eliminate the voltage unbalance both at an arbitrary point and in a given part of the 0.4 kV network as a whole by injecting voltage into the transmission line.

Технический результат заключается в повышении точности работы устройства и снижении дополнительных потерь электроэнергии в сети 0,4 кВ, обусловленных несимметрией, и как следствие, повышении качества электрической энергии.The technical result is to improve the accuracy of the device and reduce additional losses of electricity in the 0.4 kV network, due to asymmetry, and as a result, improve the quality of electrical energy.

Это достигается тем, что известное трехфазное симметрирующее устройство, выполненное с возможностью последовательного подключения к линиям электропередачи трехфазной сети переменного тока с нулевым проводом, и содержащее блок измерения и блок управления, снабжено первым, вторым, третьим и четвертым силовыми кабелями, каждый из которых выполнен с возможностью последовательного подключения, соответственно, к фазам «А», «В», «С» и нулевому проводу «0» трехфазной сети, звеном постоянного тока, выполненным в виде последовательно соединенных выпрямительного моста, фильтра и инвертора, а также первым, вторым и третьим трансформаторами гальванической развязки, причем блок измерения выполнен в виде первого датчика тока и первого датчика напряжения, установленных на первом силовом кабеле, второго датчика тока и второго датчика напряжения, установленных на втором силовом кабеле, третьего датчика тока и третьего датчика напряжения, установленных на третьем силовом кабеле, и четвертого датчика тока, установленного на четвертом силовом кабеле, при этом выходы первого, второго, третьего и четвертого датчиков тока соединены, соответственно, с первым, вторым, третьим и четвертым входами блока управления, выходы первого, второго и третьего датчиков напряжения соединены, соответственно, с пятым, шестым и седьмым входами блока управления, восьмой вход блока управления выполнен с возможностью подключения к первому, второму или третьему силовому кабелю, девятый вход блока управления подключен к четвертому силовому кабелю, первый вход выпрямительного моста, являющийся также первым входом звена постоянного тока, подключен к первому силовому кабелю, второй вход выпрямительного моста, являющийся также вторым входом звена постоянного тока, подключен ко второму силовому кабелю, третий вход выпрямительного моста, являющийся также третьим входом звена постоянного тока, подключен к третьему силовому кабелю, четвертый вход выпрямительного моста, являющийся также четвертым входом звена постоянного тока, подключен к четвертому силовому кабелю, первый трансформатор гальванической развязки установлен на первом силовом кабеле, причем его вход соединен с первым выходом инвертора, являющимся также первым выходом звена постоянного тока, второй трансформатор гальванической развязки установлен на втором силовом кабеле, вход которого соединен со вторым выходом инвертора, являющимся также вторым выходом звена постоянного тока, третий трансформатор гальванической развязки установлен на третьем силовом кабеле, вход которого соединен с третьим выходом инвертора, являющимся также третьим выходом звена постоянного тока, выходы трансформаторов гальванической развязки соединены в общей точке, подсоединенной к четвертому выходу инвертора, являющемуся также четвертым выходом звена постоянного тока, первый выход блока управления подключен к пятому входу выпрямительного моста, являющемуся управляющим, второй выход блока управления подключен к управляющему входу инвертора.This is achieved by the fact that the known three-phase balancing device, made with the possibility of serial connection to the power lines of a three-phase AC network with a neutral wire, and containing a measurement unit and a control unit, is equipped with first, second, third and fourth power cables, each of which is made with the possibility of serial connection, respectively, to the phases "A", "B", "C" and the zero wire "0" of a three-phase network, DC link, made in the form of series-connected x rectifier bridge, filter and inverter, as well as the first, second and third galvanic isolation transformers, with the measurement unit made in the form of the first current sensor and the first voltage sensor installed on the first power cable, the second current sensor and the second voltage sensor installed on the second the power cable, the third current sensor and the third voltage sensor installed on the third power cable, and the fourth current sensor installed on the fourth power cable, with the outputs of the first, second, tr The second and fourth current sensors are connected to the first, second, third, and fourth inputs of the control unit, respectively; the outputs of the first, second, and third voltage sensors are respectively connected to the fifth, sixth, and seventh inputs of the control unit; the eighth input of the control unit is configured to connection to the first, second or third power cable, the ninth input of the control unit is connected to the fourth power cable, the first input of the rectifier bridge, which is also the first input of the DC link, is connected n to the first power cable, the second input of the rectifier bridge, which is also the second input of the DC link, is connected to the second power cable, the third input of the rectifier bridge, which is also the third input of the DC link, is connected to the third power cable, the fourth input of the rectifier bridge, which is also by the fourth input of the DC link, connected to the fourth power cable, the first galvanic isolation transformer is installed on the first power cable, and its input is connected to the first The output of the inverter, which is also the first output of the DC link, the second galvanic isolation transformer is installed on the second power cable, whose input is connected to the second output of the inverter, which is also the second output of the DC link, the third galvanic isolation transformer is installed on the third power cable, the input of which is connected with the third output of the inverter, which is also the third output of the DC link, the outputs of the galvanic isolation transformers are connected at a common point, connected connected to the fourth output of the inverter, which is also the fourth output of the DC link, the first output of the control unit is connected to the fifth input of the rectifier bridge, which is the control, the second output of the control unit is connected to the control input of the inverter.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором изображено трехфазное симметрирующее устройство.The essence of the invention is illustrated in the drawing, which shows a three-phase balancing device.

Трехфазное симметрирующее устройство, выполненное с возможностью последовательного подключения к линиям электропередачи трехфазной сети переменного тока с нулевым проводом, содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 силовые кабели, каждый из которых выполнен с возможностью последовательного подключения, соответственно, к фазам «А», «В», «С» и нулевому проводу «0» трехфазной сети.Three-phase balancing device, made with the possibility of serial connection to the power lines of a three-phase AC network with zero wire, contains the first 1, second 2, third 3 and fourth 4 power cables, each of which is made with the possibility of serial connection, respectively, to the phases "A "," B "," C "and the zero wire" 0 "of a three-phase network.

Трехфазное симметрирующее устройство содержит также блок измерения 5, включающий первый датчик тока 6 и первый датчик напряжения 7, установленные на первом силовом кабеле 1, второй датчик тока 8 и второй датчик напряжения 9, установленные на втором силовом кабеле 2, третий датчик тока 10 и третий датчик напряжения 11, установленные на третьем силовом кабеле 3, и четвертый датчик тока 12, установленный на четвертом силовом кабеле 4.Three-phase balancing device also contains a measurement unit 5, which includes the first current sensor 6 and the first voltage sensor 7 installed on the first power cable 1, the second current sensor 8 and the second voltage sensor 9 installed on the second power cable 2, the third current sensor 10 and the third a voltage sensor 11 mounted on the third power cable 3, and a fourth current sensor 12 mounted on the fourth power cable 4.

Выходы первого 6, второго 8, третьего 10 и четвертого 10 датчиков тока соединены, соответственно, с первым, вторым, третьим и четвертым входами блока управления 13, причем каждая из этих связей реализована парой жил кабеля связи 14. Выходы первого 7, второго 9 и третьего 11 датчиков напряжения соединены, соответственно, с пятым, шестым и седьмым входами блока управления 13, причем каждая из этих связей реализована собственной парой жил кабеля связи 14. Восьмой вход блока управления 13 выполнен с возможностью подключения силовым кабелем оперативного тока 15 к первому 1, второму 2 или третьему 3 силовому кабелю (например, как показано на чертеже, к третьему силовому кабелю 3). Девятый вход блока управления 13 подключен силовым кабелем оперативного тока 15 к четвертому силовому кабелю 4.The outputs of the first 6, second 8, third 10 and fourth 10 current sensors are connected, respectively, with the first, second, third and fourth inputs of the control unit 13, each of these connections being implemented by a pair of communication cable wires 14. The outputs of the first 7, second 9 and the third 11 voltage sensors are connected, respectively, to the fifth, sixth and seventh inputs of the control unit 13, each of these connections being implemented by its own pair of wires of the communication cable 14. The eighth input of the control unit 13 is adapted to be connected with an operative power cable ka 15 to the first 1, second 2 or third 3 power cable (for example, as shown in the drawing, to the third power cable 3). The ninth input of the control unit 13 is connected by a power cable operating current 15 to the fourth power cable 4.

Устройство также содержит звено постоянного тока 16, выполненное в виде последовательно соединенных выпрямительного моста 17, фильтра 18 и инвертора 19. Причем первый вход выпрямительного моста 17, являющийся также первым входом звена постоянного тока 16, подключен к первому силовому кабелю 1; второй вход выпрямительного моста 17, являющийся также вторым входом звена постоянного тока 16, подключен ко второму силовому кабелю 2; третий вход выпрямительного моста 17, являющийся также третьим входом звена постоянного тока 16, подключен к третьему силовому кабелю 3; четвертый вход выпрямительного моста 17, являющийся также четвертым входом звена постоянного тока 16, подключен к четвертому силовому кабелю 4.The device also contains a DC link 16, made in the form of a series-connected rectifier bridge 17, filter 18 and inverter 19. Moreover, the first input of the rectifier bridge 17, which is also the first input of the DC link 16, is connected to the first power cable 1; the second input of the rectifier bridge 17, which is also the second input of the DC link 16, is connected to the second power cable 2; the third input of the rectifier bridge 17, which is also the third input of the DC link 16, is connected to the third power cable 3; the fourth input of the rectifier bridge 17, which is also the fourth input of the DC link 16, is connected to the fourth power cable 4.

На первом силовом кабеле 1 установлен первый трансформатор гальванической развязки 20, вход которого соединен с первым выходом инвертора 19, являющимся также первым выходом звена постоянного тока 16. На втором силовом кабеле 2 установлен второй трансформатор гальванической развязки 21, вход которого соединен со вторым выходом инвертора 19, являющимся также вторым выходом звена постоянного тока 16. На третьем силовом кабеле 3 установлен третий трансформатор гальванической развязки 22, вход которого соединен с третьим выходом инвертора 19, являющимся также третьим выходом звена постоянного тока 16. Выходы первого 20, второго 21 и третьего 22 трансформаторов гальванической развязки соединены в общей точке, подсоединенной к четвертому выходу инвертора 19, являющемуся также четвертым выходом звена постоянного тока 16.The first power cable 1 has the first galvanic isolation transformer 20, the input of which is connected to the first output of the inverter 19, which is also the first output of the DC link 16. The second power cable 2 has the second isolation transformer 21, the input of which is connected to the second output of the inverter 19 which is also the second output of the DC link 16. On the third power cable 3 there is installed a third isolation transformer 22, the input of which is connected to the third output of the inverter 19, It is also the third output of the DC link 16. The outputs of the first 20, second 21 and third 22 galvanic isolation transformers are connected at a common point connected to the fourth output of the inverter 19, which is also the fourth output of the DC link 16.

Первый выход блока управления 13 первым кабелем управления 23 подключен к пятому входу выпрямительного моста 17, являющемуся управляющим. Второй выход блока управления 13 вторым кабелем управления 24 подключен к управляющему входу инвертора 19. При этом оба выхода блока управления 13 являются дискретными.The first output of the control unit 13 by the first control cable 23 is connected to the fifth input of the rectifier bridge 17, which is the controller. The second output of the control unit 13 by the second control cable 24 is connected to the control input of the inverter 19. In this case, both outputs of the control unit 13 are discrete.

Предлагаемое трехфазное симметрирующее устройство представляет собой устройство в едином корпусе, все части которого (элементы на чертеже №1-24) расположены внутри корпуса и соединены между собой на предприятии-изготовителе следующими сборочными операциями: свинчиванием, пайкой и опрессовкой, благодаря чему обеспечено конструктивное единство прибора. При этом устройство может быть установлено в разрыв фаз линий и нулевого провода трехфазной сети переменного тока в точке наибольшей несимметрии, как на источнике питания - тины 0,4 кВ трансформаторной подстанции, либо возле нагрузки, являющейся источником несимметрии. Точка установки устройства (точка набольшей несимметрии сети) определяется но результатам измерений несимметрии в сети и их статистической обработки.The proposed three-phase balancing device is a device in a single case, all parts of which (elements in drawing No. 1-24) are located inside the case and are interconnected at the manufacturing plant by the following assembly operations: screwing, soldering and crimping, thereby ensuring the structural unity of the device . At the same time, the device can be installed in the phase gap of lines and the neutral wire of a three-phase AC network at the point of greatest asymmetry, as at the power source - 0.4 kV power of a transformer substation, or near the load, which is the source of asymmetry. The device installation point (the point of the greatest asymmetry of the network) is determined by the results of measurements of asymmetry in the network and their statistical processing.

Трехфазное симметрирующее устройство работает следующим образом.Three-phase balancing device operates as follows.

Информация с блока измерения 5 (в частности, с первого 6, второго 8, третьего 10 и четвертого 12 датчиков тока, а также с первого 7, второго 9 и третьего 11 датчиков напряжения) непрерывно передается в блок управления 13. Наличие в блоке измерения 5 первого 7, второго 9 и третьего 11 датчиков напряжения позволяет увеличить точность формирования величины мощности для инжекции, а, следовательно, точности работы трехфазного симметрирующего устройства.Information from measurement unit 5 (in particular, from the first 6, second 8, third 10 and fourth 12 current sensors, as well as from the first 7, second 9 and third 11 voltage sensors) is continuously transmitted to the control unit 13. The presence in the measurement unit 5 the first 7, the second 9 and the third 11 voltage sensors allows you to increase the accuracy of the formation of the amount of power for injection, and, consequently, the accuracy of the three-phase balancing device.

В блоке управления 13 на основании полученной информации в режиме реального времени ведется анализ уровня несимметрии напряжения в сети. При повышении уровня несимметрии выше допустимого значения (2%), блок управления 13 осуществляет снижение несимметрии с помощью воздействия на звено постоянного тока 16. В звене постоянного тока 16 при помощи выпрямительного моста 17 и фильтра 18 происходит преобразование переменного трехфазного тока в постоянный ток, затем в инверторе 19 по команде управления от блока управления 13 формируется инжекция необходимого значения мощности на соответствующем наиболее загруженной фазе выходе инвертора 19 и звена постоянного тока 16, которая передается в загруженную фазу через соответствующий трансформатор гальванической развязки 20, 21 или 22. Таким образом, обеспечивается выравнивание токов и напряжений в фазах линии электропередачи. Процесс идет до тех пор, пока уровень несимметрии не снизится до значения ниже 2%, после этого блок управления 13 фиксирует режим работы звена постоянного тока 16 до изменения показателей несимметрии, после чего цикл регулирования повторяется. Использование звена постоянного тока 16 позволяет получить нужные параметры инжекции и избежать установки дополнительных фазовращающих блоков для согласования параметров инжекции с нужной фазой. Трансформаторы гальванической развязки 20, 21 и 22 обеспечивают защиту устройства симметрирования от влияния процессов, происходящих в электрической сети.In the control unit 13 on the basis of the received information in real-time analysis of the level of voltage unbalance in the network. When the asymmetry level rises above the permissible value (2%), the control unit 13 reduces the asymmetry by acting on the DC link 16. In the DC link 16, using a rectifier bridge 17 and a filter 18, the alternating three-phase current is converted into a direct current, then In the inverter 19, the control command from the control unit 13 generates an injection of the required power value at the corresponding most loaded phase output of the inverter 19 and the DC link 16, which is transmitted loaded in phase through the respective electrical isolation transformer 20, 21 or 22. Thus, the alignment is provided by currents and voltages in the phases of the transmission line. The process goes on until the level of asymmetry drops to a value below 2%, after which the control unit 13 fixes the operation mode of the DC link 16 until the asymmetry changes, after which the control cycle repeats. The use of DC link 16 allows you to get the necessary injection parameters and to avoid installing additional phase-shifting units to match the injection parameters with the desired phase. The galvanic isolation transformers 20, 21 and 22 protect the balancing device from the influence of processes occurring in the electrical network.

Блок управления 13 получает питание по кабелю оперативного тока 15 от одной из фаз линии электропередачи 0,4 кВ и нулевого провода, что позволяет устанавливать предлагаемое трехфазное симметрирующее устройство в произвольном месте электрической сети (в месте наибольшей несимметрии на линии электропередачи 0,4 кВ или в точке подключения единичного электроприемника) без дополнительных источников питания. Поскольку симметрирование сети производится за счет интегрального использования датчиков тока и напряжения, значительно повышается точность работы устройства. В предлагаемом устройстве отсутствуют фазосдвигающие блоки, согласование фаз ведется в блоке управления 13 с помощью звена постоянного тока 16, включающего в себя ШИМ-выпрямитель и ШИМ-инвертор.The control unit 13 receives power via an operating current cable 15 from one of the phases of the 0.4 kV power line and the neutral wire, which allows the proposed three-phase balancing device to be installed at an arbitrary place in the electrical network (at the point of greatest unbalance on the 0.4 kV power line or point of connection of a single electric receiver) without additional power sources. Since the balancing of the network is carried out through the integral use of current and voltage sensors, the accuracy of operation of the device is significantly increased. In the proposed device there are no phase-shifting units, the phase matching is carried out in the control unit 13 using a DC link 16, which includes a PWM rectifier and a PWM inverter.

Использование изобретения позволяет повысить точность трехфазного симметрирующег о устройства, автоматически устраняющего несимметрию, изменяющуюся во времени, и, следовательно, снизить дополнительные потери электроэнергии в сети.The use of the invention allows to improve the accuracy of a three-phase balun device, automatically eliminates asymmetry, changing in time, and, consequently, reduce additional losses of electricity in the network.

Claims (1)

Трехфазное симметрирующее устройство, выполненное с возможностью последовательного подключения к линиям электропередачи трехфазной сети переменного тока с нулевым проводом и содержащее блок измерения и блок управления, отличающееся тем, что оно снабжено первым, вторым, третьим и четвертым силовыми кабелями, каждый из которых выполнен с возможностью последовательного подключения соответственно к фазам «А», «В», «С» и нулевому проводу «0» трехфазной сети, звеном постоянного тока, выполненным в виде последовательно соединенных выпрямительного моста, фильтра и инвертора, а также первым, вторым и третьим трансформаторами гальванической развязки, причем блок измерения выполнен в виде первого датчика тока и первого датчика напряжения, установленных на первом силовом кабеле, второго датчика тока и второго датчика напряжения, установленных на втором силовом кабеле, третьего датчика тока и третьего датчика напряжения, установленных на третьем силовом кабеле, и четвертого датчика тока, установленного на четвертом силовом кабеле, при этом выходы первого, второго, третьего и четвертого датчиков тока соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами блока управления, выходы первого, второго и третьего датчиков напряжения соединены соответственно с пятым, шестым и седьмым входами блока управления, восьмой вход блока управления выполнен с возможностью подключения к первому, второму или третьему силовому кабелю, девятый вход блока управления подключен к четвертому силовому кабелю, первый вход выпрямительного моста, являющийся также первым входом звена постоянного тока, подключен к первому силовому кабелю, второй вход выпрямительного моста, являющийся также вторым входом звена постоянного тока, подключен ко второму силовому кабелю, третий вход выпрямительного моста, являющийся также третьим входом звена постоянного тока, подключен к третьему силовому кабелю, четвертый вход выпрямительного моста, являющийся также четвертым входом звена постоянного тока, подключен к четвертому силовому кабелю, первый трансформатор гальванической развязки установлен на первом силовом кабеле, причем его вход соединен с первым выходом инвертора, являющимся также первым выходом звена постоянного тока, второй трансформатор гальванической развязки установлен на втором силовом кабеле, вход которого соединен со вторым выходом инвертора, являющимся также вторым выходом звена постоянного тока, третий трансформатор гальванической развязки установлен на третьем силовом кабеле, вход которого соединен с третьим выходом инвертора, являющимся также третьим выходом звена постоянного тока, выходы трансформаторов гальванической развязки соединены в общей точке, подсоединенной к четвертому выходу инвертора, являющемуся также четвертым выходом звена постоянного тока, первый выход блока управления подключен к пятому входу выпрямительного моста, являющемуся управляющим, второй выход блока управления подключен к управляющему входу инвертора.Three-phase balancing device, made with the possibility of serial connection to the power lines of a three-phase AC network with a neutral wire and containing a measurement unit and a control unit, characterized in that it is equipped with first, second, third and fourth power cables, each of which is configured with a serial connections respectively to the phases "A", "B", "C" and the zero wire "0" of the three-phase network, the DC link, made in the form of serially connected, will straighten bridge, filter and inverter, as well as the first, second and third galvanic isolation transformers, with the measurement unit made in the form of the first current sensor and the first voltage sensor installed on the first power cable, the second current sensor and the second voltage sensor installed on the second power cable, a third current sensor and a third voltage sensor installed on the third power cable, and a fourth current sensor installed on the fourth power cable, with the outputs of the first, second, third and the solid current sensors are connected respectively to the first, second, third and fourth inputs of the control unit; the outputs of the first, second and third voltage sensors are connected respectively to the fifth, sixth and seventh inputs of the control unit; the eighth input of the control unit is configured to connect to the first, second or second the third power cable, the ninth input of the control unit is connected to the fourth power cable, the first input of the rectifier bridge, which is also the first input of the DC link, is connected to the first the sludge cable, the second input of the rectifier bridge, which is also the second input of the DC link, is connected to the second power cable, the third input of the rectifier bridge, which is also the third input of the DC link, is connected to the third power cable, the fourth input of the rectifier bridge, which is also the fourth input DC link is connected to the fourth power cable, the first galvanic isolation transformer is installed on the first power cable, and its input is connected to the first inverter output OA, which is also the first output of the DC link, the second galvanic isolation transformer is installed on the second power cable, the input of which is connected to the second output of the inverter, which is also the second output of the DC link, the third electrical isolation transformer is installed on the third power cable, the input of which is connected to the third output of the inverter, which is also the third output of the DC link, the outputs of galvanic isolation transformers are connected at a common point connected to the fourth To the digital output of the inverter, which is also the fourth output of the DC link, the first output of the control unit is connected to the fifth input of the rectifier bridge, which is the control, the second output of the control unit is connected to the control input of the inverter.
RU2018137476A 2018-10-24 2018-10-24 Three-phase balancing device RU2690370C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018137476A RU2690370C1 (en) 2018-10-24 2018-10-24 Three-phase balancing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018137476A RU2690370C1 (en) 2018-10-24 2018-10-24 Three-phase balancing device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018118057 Substitution 2018-05-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2690370C1 true RU2690370C1 (en) 2019-06-03

Family

ID=67037759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018137476A RU2690370C1 (en) 2018-10-24 2018-10-24 Three-phase balancing device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2690370C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2393610C1 (en) * 2008-12-29 2010-06-27 Игорь Владимирович Устименко Method of automatic balancing adjustment of currents in multi-phase system by specified phase
RU2453965C2 (en) * 2010-09-23 2012-06-20 Валерий Дмитриевич Василенко Three-phase balancing device
US9166410B1 (en) * 2012-03-14 2015-10-20 Google Inc. Line balancing for a three-phase alternating current system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2393610C1 (en) * 2008-12-29 2010-06-27 Игорь Владимирович Устименко Method of automatic balancing adjustment of currents in multi-phase system by specified phase
RU2453965C2 (en) * 2010-09-23 2012-06-20 Валерий Дмитриевич Василенко Three-phase balancing device
US9166410B1 (en) * 2012-03-14 2015-10-20 Google Inc. Line balancing for a three-phase alternating current system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10734944B2 (en) Inverter having grid disconnection point and insulation resistance measurement and method for measuring an insulation resistance
CN103825278B (en) Power quality controls
RU2422963C2 (en) Device to melt silver thaw on wires and cables of overhead line (versions)
CN107925365B (en) Method for operating an inverter and inverter
KR101622461B1 (en) Method for compensating of potential transformer
CN105870955B (en) Method for correcting the power consumption in HVDC system
CN104600738B (en) Control device for high-voltage DC transmission series valve set
KR101578292B1 (en) Method for compensating of potential transformer
JP5986857B2 (en) Voltage regulator
RU2690370C1 (en) Three-phase balancing device
CN102624102A (en) Power supplying circuit and power supplying method for chain-type SVG (static var generator) modules
RU2552377C2 (en) Voltage balancer in three-phase network
US11428748B2 (en) System and method for testing power conversion device
RU2012147667A (en) METHOD FOR MATCHING A HETEROGENEOUS FOUR WIRE NONSymmetric ELECTRIC TRANSMISSION LINE WITH ELECTRIC LOAD
US20160197475A1 (en) Electricity transmission
CZ2015672A3 (en) Device to symmetrize load of three-phase electric network
CN212726900U (en) Nuclear power plant excitation system, excitation regulator working power supply and power supply output circuit
RU2736579C1 (en) Method of transmitting electricity with direct current through a multi-wire power line and a device for its implementation
RU2661479C1 (en) Dc power transmission substation
RU2416866C1 (en) Converter of three-phase alternating voltage
RU2741158C1 (en) Device for stress balancing on 27_5 kv busbars of adjacent traction substations
RU187709U1 (en) MULTI-PHASE VOLTAGE REGULATOR
KR101717349B1 (en) An apparatus and method for contingency analysis of hvdc system
CN106452132B (en) Switching Power Supply
SU1138912A1 (en) A.c.voltage-to-d.c.voltage converter