RU2749279C1 - Method for controlling power line operation and device for its implementation - Google Patents

Method for controlling power line operation and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2749279C1
RU2749279C1 RU2020138273A RU2020138273A RU2749279C1 RU 2749279 C1 RU2749279 C1 RU 2749279C1 RU 2020138273 A RU2020138273 A RU 2020138273A RU 2020138273 A RU2020138273 A RU 2020138273A RU 2749279 C1 RU2749279 C1 RU 2749279C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power
voltage
reactive element
transmission line
line
Prior art date
Application number
RU2020138273A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Иванович Панфилов
Михаил Георгиевич Асташев
Павел Ахматович Рашитов
Original Assignee
Дмитрий Иванович Панфилов
Михаил Георгиевич Асташев
Павел Ахматович Рашитов
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 Дмитрий Иванович Панфилов, Михаил Георгиевич Асташев, Павел Ахматович Рашитов filed Critical Дмитрий Иванович Панфилов
Priority to RU2020138273A priority Critical patent/RU2749279C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2749279C1 publication Critical patent/RU2749279C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/70—Regulating power factor; Regulating reactive current or power
    • 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
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/16—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by adjustment of reactive power
    • 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
    • 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
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering; power engineering.
SUBSTANCE: invention is used in the field of electrical engineering and power engineering to reduce the loss of electrical energy, regulate the voltage in the places where these devices are installed in the power transmission line (PTL), as well as control the power transmitted through the power transmission line. According to the method for controlling the operating mode of the power transmission line, implemented by a control device built on the basis of a reactive element and a sinusoidal voltage regulator connected by its input terminals to the power line and generating an adjustable sinusoidal voltage at its output terminals, which sets the voltage on the reactive element, the voltage on the reactive element is calculated based on the specified required operating mode of the power transmission line using information about the measured values of currents and voltages of the power transmission line at the points where the input terminals of the control device are connected to it, and they are formed by an alternating voltage regulator by algebraic summation of the instantaneous values of the regulated line voltages of all phases of the power transmission line, while the reactive element is additionally controlled by controlling the reactance of the reactive element. The device for controlling the operating mode of the power line consists of three independent regulators of sinusoidal voltages, the input terminals of which are connected respectively to different phases of the power line, and the output terminals are connected in series and connected to the controlled reactive element, voltage and current sensors included in the power line at the points of connection input terminals of the control device to the power line, and the outputs of the voltage and current sensors are connected to the inputs of the control unit.
EFFECT: invention is aimed at expanding the functionality of the method for controlling the operating mode of the power transmission line and the device for its implementation, allowing regulating active and reactive power simultaneously in all phases of the power transmission line.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электрических сетей и может быть использовано в устройствах поперечной компенсации с целью уменьшения потерь электрической энергии, регулирования напряжения в местах установки данных устройств в линию электропередачи (ЛЭП), а также управления мощностью, передаваемой по ЛЭП.The invention relates to the field of electrical networks and can be used in lateral compensation devices in order to reduce the loss of electrical energy, regulate the voltage in the places where these devices are installed in the power transmission line (PTL), as well as control the power transmitted through the PTL.

Известен способ управления мощностью статического компенсатора мощности, работающего в сети синусоидального переменного напряжения и содержащего последовательное соединение реактивного элемента и управляющего устройства, включающий задание генерируемой статическим компенсатором мощности, измерение напряжения на входных зажимах статического компенсатора мощности, вычисление соответствующего заданной генерируемой мощности значения напряжения управляющего устройства, синхронные с напряжением сети воздействия на управляющее устройство, обеспечивающие формирование вычисленного значения его напряжения (Патент RU на изобретение №2675620, опубл. 21.12.2018 г.).There is a known method for controlling the power of a static power compensator operating in a sinusoidal alternating voltage network and containing a series connection of a reactive element and a control device, including setting the power generated by the static compensator, measuring the voltage at the input terminals of the static power compensator, calculating the voltage value of the control device corresponding to the given generated power, synchronous with the mains voltage impact on the control device, ensuring the formation of the calculated value of its voltage (Patent RU for invention No. 2675620, publ. 21.12.2018).

Недостатком способа является ограничение его функциональных возможностей, обусловленное формированием только реактивной мощности в фазе линии электропередачи в месте подключения управляющего устройства.The disadvantage of this method is the limitation of its functionality, due to the formation of only reactive power in the phase of the power line at the connection point of the control device.

Наиболее близким прототипом к заявляемому способу и устройству является способ управления мощностью статического компенсатора мощности, работающего в сети синусоидального напряжения и содержащего последовательное соединение реактивного элемента и управляющего устройства, включающий задание генерируемой статическим компенсатором мощности, измерение напряжения на входных зажимах статического компенсатора мощности, вычисление соответствующего заданной генерируемой мощности значения напряжения управляющего устройства, синхронные с напряжением сети воздействия на управляющее устройство, обеспечивающие формирование вычисленного значения его напряжения, с фазовым сдвигом относительно напряжения сети. (Патент №2726935, от 17.07.2020, опубл. 17.07.2020, бюл. №20).The closest prototype to the claimed method and device is a method for controlling the power of a static power compensator operating in a sinusoidal voltage network and containing a series connection of a reactive element and a control device, including setting the power generated by the static compensator, measuring the voltage at the input terminals of the static power compensator, calculating the corresponding set the generated power voltage values of the control device, synchronous with the mains voltage of the influence on the control device, providing the formation of the calculated value of its voltage, with a phase shift relative to the mains voltage. (Patent No. 2726935, dated 17.07.2020, published on 17.07.2020, bulletin No. 20).

Управляющее устройство для реализации данного способа построено на основе регулятора синусоидального напряжения, входные зажимы которого подключены к линии электропередачи, а его выход включен последовательно с реактивным элементом, датчик напряжения, включенный параллельно входным зажимам регулятора, и блок управления.The control device for implementing this method is based on a sinusoidal voltage regulator, the input terminals of which are connected to the power line, and its output is connected in series with the reactive element, a voltage sensor connected in parallel with the input terminals of the regulator, and a control unit.

Реализация управления по данному способу-прототипу позволяет управлять как реактивной, так и активной составляющими мощностей в фазе линии электропередачи посредством подключенного к ней управляющего устройства.The implementation of control according to this prototype method allows you to control both reactive and active components of the power in the phase of the transmission line by means of a control device connected to it.

Недостатком способа и устройства прототипа является ограничение их функциональных возможностей, связанное с управлением посредством применения таких способа и устройства мощностями лишь в одной фазе линии электропередачи.The disadvantage of the method and device of the prototype is the limitation of their functionality associated with control through the use of such a method and device with capacities in only one phase of the power line.

Техническим результатом заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей способа управления режимом работы линии электропередачи и устройства для его осуществления, позволяющих регулировать активные и реактивные мощности одновременно во всех фазах линии электропередачи при одновременном упрощении структуры устройства, реализующего способ, и существенном улучшении за счет этого его технико-экономических показателей.The technical result of the claimed invention is to expand the functionality of the method for controlling the operating mode of the power transmission line and the device for its implementation, allowing to regulate active and reactive power simultaneously in all phases of the power transmission line while simplifying the structure of the device that implements the method, and thereby significantly improving its technical economic indicators.

Предметом изобретения является способ управления режимом работы линии электропередачи, реализуемый устройством управления, построенным на основе реактивного элемента и регулятора синусоидального напряжения, подключаемого своими входными зажимами к линии электропередачи и формирующего регулируемое синусоидальное напряжение на своих выходных зажимах, задающего напряжение на реактивном элементе, включающий задание требуемого режима работы линии электропередачи, измерение напряжений на входных зажимах регулятора синусоидального напряжения, вычисление требуемых значений напряжения на выходе регулятора синусоидального напряжения и реактивном элементе, формирование воздействия на регулятор синусоидального напряжения синхронно с напряжениями линии электропередачи, обеспечивающего формирование вычисленного значения синусоидального напряжения на его выходе, в котором напряжение на реактивном элементе вычисляют исходя из заданного требуемого режима работы линии электропередачи с использованием информации об измеряемых величинах токов и напряжений линии электропередачи в местах подключения к ней входных зажимов устройства управления, а формируют регулятором переменного напряжения путем алгебраического суммирования мгновенных значений регулируемых линейных напряжений всех фаз линии электропередачи, при этом ток реактивного элемента дополнительно регулируют путем управления реактивным сопротивлением реактивного элемента, а устройство управления режимом работы линии электропередачи, содержащее регулятор синусоидального напряжения, входные зажимы которого подключены к линии электропередачи, а выход включен последовательно с реактивным элементом, датчик напряжения, включенный параллельно входным зажимам регулятора, блок управления, состоит из трех независимых регуляторов синусоидальных напряжений, входные зажимы которых подключены соответственно к различным фазам линии электропередачи, а выходные зажимы соединены последовательно и подключены к управляемому реактивному элементу, датчиков напряжений и токов, включенных в линию электропередачи в местах подключения входных зажимов устройства управления в линию электропередачи, а выходы датчиков напряжений и токов подключены ко входам блока управления.The subject of the invention is a method for controlling the operating mode of a power transmission line, implemented by a control device built on the basis of a reactive element and a sinusoidal voltage regulator connected by its input terminals to the power line and generating an adjustable sinusoidal voltage at its output terminals, setting the voltage on the reactive element, including setting the required the operating mode of the power line, measuring the voltages at the input terminals of the sinusoidal voltage regulator, calculating the required voltage values at the output of the sinusoidal voltage regulator and the reactive element, shaping the effect on the sinusoidal voltage regulator synchronously with the voltages of the power line, which ensures the formation of the calculated value of the sinusoidal voltage at its output, in where the voltage across the reactive element is calculated based on the specified required operating mode of the power transmission line using in formations about the measured values of the currents and voltages of the power line at the points where the input terminals of the control device are connected to it, and are formed by the AC voltage regulator by algebraic summation of the instantaneous values of the regulated line voltages of all phases of the power line, while the current of the reactive element is additionally regulated by controlling the reactance of the reactive element , and a device for controlling the operating mode of the power line, containing a sinusoidal voltage regulator, the input terminals of which are connected to the power line, and the output is connected in series with the reactive element, the voltage sensor connected in parallel with the input terminals of the regulator, the control unit consists of three independent sinusoidal voltage regulators, the input terminals of which are connected respectively to different phases of the power line, and the output terminals are connected in series and connected to the controlled reactive element, the sensor iks of voltages and currents included in the power line at the points of connection of the input terminals of the control device to the power line, and the outputs of the voltage and current sensors are connected to the inputs of the control unit.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема подключения устройства, реализующего способ управления режимом работы линии электропередачи (далее - устройство управления), к трехфазной электрической сети. На фиг. 2 представлена упрощенная внутренняя структура устройства управления, а на фиг. 3 приведена развернутая структурная схема устройства управления и схема его подключения к электрической сети.The essence of the invention is illustrated by drawings, where FIG. 1 shows a diagram of connecting a device that implements a method for controlling the operating mode of a power transmission line (hereinafter referred to as a control device) to a three-phase electrical network. FIG. 2 shows a simplified internal structure of the control device, and FIG. 3 shows a detailed block diagram of the control device and a diagram of its connection to the electrical network.

Линия электропередачи, представленная на фиг. 1, сформирована генератором 1, образующим систему трехфазных ЭДС. К фазам А, В, С линии электропередачи подключен блок 2 трехфазной нагрузки. Устройство управления 3, реализующее заявляемый способ управления режимом работы линии электропередачи, подключается своими зажимами к фазам А, В и С линии электропередачи.The power line shown in FIG. 1 is formed by a generator 1 forming a three-phase EMF system. A three-phase load unit 2 is connected to phases A, B, C of the power line. The control device 3, which implements the inventive method for controlling the operating mode of the power transmission line, is connected with its clamps to phases A, B and C of the power transmission line.

На фиг. 2 представлена упрощенная внутренняя структура устройства управления 3, состоящего из трех одинаковых трансформаторов 4, 5, и 6 с регулируемыми коэффициентами трансформации и управляемого реактивного элемента 7. При этом первичные обмотки трансформаторов 4, 5 и 6 соединены в треугольник и подключены к фазам А, В и С линии электропередачи: первичная обмотка трансформатора 4 включена между фазами А и В, первичная обмотка трансформатора 5 включена между фазами В и С, первичная обмотка трансформатора 6 включена между фазами С и А. Вторичные обмотки трансформаторов 4, 5, и 6 соединены последовательно, при этом свободные выводы вторичных обмоток трансформаторов 5 и 6, не соединенные с выводами вторичной обмотки трансформатора 4, подключены к выводам управляемого реактивного элемента 7.FIG. 2 shows a simplified internal structure of a control device 3, consisting of three identical transformers 4, 5, and 6 with adjustable transformation ratios and a controlled reactive element 7. In this case, the primary windings of transformers 4, 5 and 6 are delta-connected and connected to phases A, B and C of the power line: the primary winding of the transformer 4 is connected between phases A and B, the primary winding of the transformer 5 is connected between phases B and C, the primary winding of the transformer 6 is connected between phases C and A. The secondary windings of the transformers 4, 5, and 6 are connected in series, the free terminals of the secondary windings of the transformers 5 and 6, not connected to the terminals of the secondary winding of the transformer 4, are connected to the terminals of the controlled reactive element 7.

На фиг. 3 приведена структура устройства управления 3, иллюстрирующая реализацию трансформатора 4 с регулируемом коэффициентом трансформации, выполненного на основе трансформатора, первичная обмотка W1 которого подключена между фазами А и В линии электропередачи, и тремя изолированными секциями вторичной обмотки W21, W22, W23 и управляемого ключевого коммутатора, построенного на основе управляемых ключей S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8. При этом ключевой коммутатор состоит из двух параллельно включенных ветвей, каждая из которых состоит из последовательного соединения управляемых ключей: S1, S2, S3, S4 и S5, S6, S7, S8 соответственно. Начало секции W21 подключено к общей точке соединения выводов ключей S1 и S2, а конец секции W21 подключен к общей точке соединения выводов ключей S5 и S6. Начало секции W22 подключено к общей точке соединения выводов ключей S2 и S3, а конец секции W22 подключен к общей точке соединения выводов ключей S6 и S7. Начало секции W23 подключено к общей точке соединения выводов ключей S3 и S4, а конец секции W23 подключен к общей точке соединения выводов ключей S7 и S8. При этом общие точки соединения параллельных ветвей, одна из которых образована соединением выводов ключей S1 и S5, а вторая соединением ключей S4 и S8, являются зажимами вторичной обмотки трансформатора 4 с регулируемым коэффициентом трансформации. Аналогичным образом реализуется построение трансформаторов 5 и 6 на фиг. 3. Блок управления 8 устройства управления 3 формирует управляющие сигналы на управляемые ключи всех ключевых коммутаторов, входящих в структуры блоков 4, 5, 6 трансформаторов с управляемым коэффициентом трансформации и управляемый реактивный элемент 7. Датчики токов 9, 10, 11, 12, 13 и 14 включены последовательно в линию электропередачи до и после подключения к ней каждого зажима устройства управления 3. При этом датчики тока 9 и 10 расположены в фазе А, датчики тока 11 и 12 - в фазе В, датчики тока 13 и 14 - в фазе С. Датчики напряжения 15, 16 и 17 подключены соответственно между фазами А, В и С линии электропередачи. Выходы всех датчиков тока и напряжения подключены к соответствующим входным зажимам блока управления 8 устройства управления 3.FIG. 3 shows the structure of the control device 3, illustrating the implementation of the transformer 4 with an adjustable transformation ratio, made on the basis of a transformer, the primary winding W1 of which is connected between phases A and B of the power line, and three isolated sections of the secondary winding W21, W22, W23 and a controlled key switch, built on the basis of managed keys S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8. In this case, the key switch consists of two parallel-connected branches, each of which consists of a serial connection of managed keys: S1, S2, S3, S4 and S5, S6, S7, S8, respectively. The beginning of section W21 is connected to a common junction point of the pins of keys S1 and S2, and the end of section W21 is connected to a common junction point of the pins of keys S5 and S6. The beginning of section W22 is connected to a common junction point of the pins of keys S2 and S3, and the end of section W22 is connected to a common junction point of the pins of keys S6 and S7. The beginning of the W23 section is connected to a common junction point of the pins of the keys S3 and S4, and the end of the W23 section is connected to the common junction point of the pins of the S7 and S8 keys. In this case, the common points of connection of parallel branches, one of which is formed by connecting the terminals of the keys S1 and S5, and the second by connecting the keys S4 and S8, are the terminals of the secondary winding of the transformer 4 with an adjustable transformation ratio. The construction of transformers 5 and 6 in FIG. 3. The control unit 8 of the control device 3 generates control signals to the controlled keys of all key switches included in the structures of blocks 4, 5, 6 of transformers with a controlled transformation ratio and a controlled reactive element 7. Current sensors 9, 10, 11, 12, 13 and 14 are connected in series to the power line before and after each terminal of the control device 3 is connected to it. In this case, current sensors 9 and 10 are located in phase A, current sensors 11 and 12 - in phase B, current sensors 13 and 14 - in phase C. Voltage sensors 15, 16 and 17 are connected, respectively, between phases A, B and C of the power line. The outputs of all current and voltage sensors are connected to the corresponding input terminals of the control unit 8 of the control unit 3.

Способ и устройство для его реализации работают следующим образом.The method and device for its implementation work as follows.

При несимметричной нагрузке 2, токи Iна, Iнв, Iнс в фазах А, В, С (фиг. 1) линии электропередачи представляют из себя несимметричную систему токов, которую, используя метод симметричных составляющих, можно разложить на три симметричные составляющие токов: токи нулевой, прямой и обратной последовательности. Поскольку в линии электропередачи на фиг. 1 отсутствует нулевой провод (что характерно для распределительных электрических сетей средних классов напряжения), то токи нулевой последовательности в разложении будут отсутствовать. Таким образом, в разложении несимметричных токов нагрузки 2 будут присутствовать только симметричная система токов прямой и обратной последовательности. Устройство управления 3, подключенное своими входными зажимами к фазам А, В, С линии электропередачи, будет формировать на своих входных зажимах несимметричную систему токов Ipa, Ipb, Ipc, которую, в общем виде, также можно представить виде трех симметричных систем токов нулевой, прямой и обратной последовательности. Поскольку у устройства управления 3 также отсутствует нулевой провод, то токи нулевой последовательности в разложении несимметричной системы токов устройства управления 3 также будут отсутствовать.With an unbalanced load 2, the currents Ia, Inv, Ins in phases A, B, C (Fig. 1), the power lines are an asymmetrical system of currents, which, using the method of symmetric components, can be decomposed into three symmetrical components of currents: zero currents, direct and reverse sequence. Since the transmission line in FIG. 1, there is no neutral wire (which is typical for distribution electrical networks of medium voltage classes), then zero sequence currents in the decomposition will be absent. Thus, in the decomposition of unbalanced load currents 2, only a symmetrical system of positive and negative sequence currents will be present. Control device 3, connected with its input terminals to phases A, B, C of the power line, will form at its input terminals an asymmetrical system of currents Ipa, Ipb, Ipc, which, in general form, can also be represented as three symmetrical systems of currents of zero, direct and reverse sequence. Since the control device 3 also lacks a neutral wire, the zero-sequence currents in the expansion of the asymmetric system of currents of the control device 3 will also be absent.

Заявляемый способ предполагает формирование и управление токами Ipa, Ipb, Ipc на входных зажимах устройства управления 3 путем регулирования тока в управляемом реактивном элементе 7, входящего в состав устройства управления 3. Регулирование тока через управляемый реактивный элемент 7 осуществляют путем регулирования прикладываемого к нему напряжения и величины реактивного сопротивления реактивного элемента. Напряжение на управляемом реактивном элементе 7 устройства управления 3 определяется алгебраической суммой регулируемых линейных напряжений линии электропередачи. Для формирования из линейных напряжений линии электропередачи независимо регулируемых напряжений как по величине, так и по знаку, входящих в алгебраическую сумму напряжений, в способе используются независимые регуляторы линейных напряжений с коэффициентами преобразования линейных напряжений Ка, Кb и Кс соответственно. При этом знаки у коэффициентов преобразования независимых регуляторов линейных напряжений могут быть как положительные, так и отрицательные. В упрощенном виде в качестве таких регуляторов линейных напряжений могут выступать трансформаторы с регулируемым коэффициентом трансформации. Упрощенная схема построения устройства управления 3, построенного на основе трех трансформаторов 4, 5, 6 с регулируемыми коэффициентами трансформации и управляемого реактивного элемента 7, приведена на фиг. 2. В качестве управляемого реактивного элемента 7 на фиг. 2 представлен управляемый реактор. При фиксированном напряжении, прикладываемом к управляемому реактору 7, величина тока, протекающего в нем, будет определяться величиной его сопротивления, которое в свою очередь зависит от величины индуктивности реактора - L. Таким образом, модуль протекающего в реактивном элементе тока, так же, как и его фаза, будут зависеть от четырех независимых переменных: Ка, Kb Кс и L.The inventive method involves the formation and control of currents Ipa, Ipb, Ipc at the input terminals of the control device 3 by regulating the current in the controlled reactive element 7, which is part of the control device 3. Regulation of the current through the controlled reactive element 7 is carried out by regulating the voltage applied to it and the value reactance of the reactive element. The voltage on the controlled reactive element 7 of the control device 3 is determined by the algebraic sum of the regulated line voltages of the power line. To generate independently regulated voltages from the line voltages of the power transmission line, both in magnitude and in sign, included in the algebraic sum of voltages, the method uses independent line voltage regulators with conversion factors of line voltages Ka, Kb and Kc, respectively. In this case, the signs of the conversion factors of independent line voltage regulators can be both positive and negative. In a simplified form, transformers with an adjustable transformation ratio can act as such line voltage regulators. A simplified diagram of the construction of a control device 3, built on the basis of three transformers 4, 5, 6 with adjustable transformation ratios and a controlled reactive element 7, is shown in Fig. 2. As a controlled reaction element 7 in FIG. 2 shows a controlled reactor. With a fixed voltage applied to the controlled reactor 7, the value of the current flowing in it will be determined by the value of its resistance, which in turn depends on the value of the inductance of the reactor - L. Thus, the modulus of the current flowing in the reactive element, as well as its phase will depend on four independent variables: Ka, Kb Kc and L.

Управление режимом работы линии электропередачи по предлагаемому способу осуществляют с помощью управления устройством управления 3 так, чтобы токи обратной последовательности устройства управления 3 были равны и противоположны по фазе токам обратной последовательности, протекающим в нагрузке 2. При этом режим работы линии электропередачи будет симметрироваться за счет компенсации токов обратной последовательности в линии электропередачи. Способ также позволяет одновременно компенсировать и реактивные составляющие токов прямой последовательности в линии за счет формирования реактивной составляющей токов прямой последовательности устройства управления 3, равной по модулю и противоположной по знаку реактивной составляющей токов прямой последовательности нагрузки 2. Для одновременного решения этих двух задач устройство управления 3 должно обеспечить выполнение четырех условий:The control of the operating mode of the power transmission line according to the proposed method is carried out by controlling the control device 3 so that the negative sequence currents of the control device 3 are equal and opposite in phase to the negative sequence currents flowing in the load 2. In this case, the operating mode of the power transmission line will be balanced by compensation negative sequence currents in the power line. The method also makes it possible to simultaneously compensate for the reactive components of the positive sequence currents in the line due to the formation of the reactive component of the positive sequence currents of the control device 3, equal in magnitude and opposite in sign of the reactive component of the positive sequence currents of the load 2. To simultaneously solve these two problems, the control device 3 must ensure that four conditions are met:

1. Модули токов обратной последовательности устройства управления 3 и нагрузки 2 должны быть равны;1. Modules of negative sequence currents of control device 3 and load 2 must be equal;

2. Фазы токов обратной последовательности устройства управления 3 и нагрузки 2 должны иметь противоположные знаки;2. Phases of negative sequence currents of control device 3 and load 2 must have opposite signs;

3. Модуль реактивной составляющей тока прямой последовательности устройства управления 3 должен быть равен модулю реактивной составляющей тока прямой последовательности нагрузки 2;3. The module of the reactive component of the positive sequence current of the control device 3 must be equal to the modulus of the reactive component of the positive sequence current of the load 2;

4. Фаза реактивной составляющей тока прямой последовательности устройства управления 3 должна быть противоположна по знаку фазе реактивной составляющей тока прямой последовательности нагрузки 2.4. The phase of the reactive component of the positive sequence current of the control device 3 must be opposite in sign to the phase of the reactive component of the positive sequence current of the load 2.

Выполнение вышеперечисленных четырех условий может быть обеспечено блоком управления 8 (фиг. 3) за счет вычисления и задания соответствующих величин: Ка, Кb Кс и L.The fulfillment of the above four conditions can be ensured by the control unit 8 (Fig. 3) by calculating and setting the corresponding values: Ka, Kb Kc and L.

На фиг. 3 в качестве примера приведена блок схема построения устройства управления 3 на основе трех регуляторов переменного напряжения 4, 5 и 6 соответственно, каждый из которых построен на основе трансформатора с первичной обмоткой W1, подключенной к соответствующему линейному напряжению линии электропередачи и секционированными вторичными обмотками W21, W22, W23, подключенными к управляемому коммутатору, состоящему из двух параллельно включенных ветвей, каждая из которых содержит последовательно включенные управляемые ключи S1, S2, S3, S4 и S5, S6, S7, S8 соответственно. При этом общие точки соединения параллельно включенных ветвей формируют выход каждого из регуляторов переменного синусоидального напряжения. Блок управления 8 устройства управления 3 по сигналам с датчиков тока 9, 10, 11, 12, 13, 14, датчиков напряжения 15, 16, 17 в соответствии с требуемым режимом работы линии электропередачи вычисляет требуемые значения Ка, Кb Кс и L и управляет регуляторами напряжения 4, 5, 6 и реактивным элементом 7 (фиг. 3).FIG. 3, as an example, a block diagram of the construction of a control device 3 is shown based on three AC voltage regulators 4, 5 and 6, respectively, each of which is built on the basis of a transformer with a primary winding W1 connected to the corresponding line voltage of the power line and sectioned secondary windings W21, W22 , W23, connected to a managed switch consisting of two parallel-connected branches, each of which contains series-connected managed keys S1, S2, S3, S4 and S5, S6, S7, S8, respectively. In this case, the common points of connection of the parallel-connected branches form the output of each of the variable sinusoidal voltage regulators. The control unit 8 of the control unit 3 according to signals from the current sensors 9, 10, 11, 12, 13, 14, voltage sensors 15, 16, 17 in accordance with the required operating mode of the power line calculates the required values of Ka, Kb Kc and L and controls the regulators voltage 4, 5, 6 and reactive element 7 (Fig. 3).

Таким образом, предлагаемый способ управления и устройство для его реализации обеспечивают расширение функциональных возможностей способа управления режимом работы линии электропередачи за счет симметрирования режима работы фаз линии электропередачи и управления как реактивными, так и активными мощностями в фазах, а устройство позволяет технически осуществить его реализацию. При этом структура заявляемого устройства управления 3 оказывается существенно более простой по сравнению с возможной реализацией аналогичного устройства на основе устройства-прототипа. Это обеспечивает существенное улучшение технико-экономических показателей заявляемого изобретения.Thus, the proposed control method and the device for its implementation provide an expansion of the functionality of the method for controlling the operating mode of the power transmission line by balancing the operating mode of the phases of the power transmission line and controlling both reactive and active powers in phases, and the device allows you to technically implement its implementation. In this case, the structure of the inventive control device 3 turns out to be much simpler in comparison with the possible implementation of a similar device based on the prototype device. This provides a significant improvement in the technical and economic indicators of the claimed invention.

Claims (2)

1. Способ управления режимом работы линии электропередачи, реализуемый устройством управления, построенным на основе реактивного элемента и регулятора синусоидального напряжения, подключаемого своими входными зажимами к линии электропередачи и формирующего регулируемое синусоидальное напряжение на своих выходных зажимах, задающего напряжение на реактивном элементе, включающий задание требуемого режима работы линии электропередачи, измерение напряжений на входных зажимах регулятора синусоидального напряжения, вычисление требуемых значений напряжения на выходе регулятора синусоидального напряжения и реактивном элементе, формирование воздействия на регулятор синусоидального напряжения синхронно с напряжениями линии электропередачи, обеспечивающего формирование вычисленного значения синусоидального напряжения на его выходе, отличающийся тем, что напряжение на реактивном элементе вычисляют исходя из заданного требуемого режима работы линии электропередачи с использованием информации об измеряемых величинах токов и напряжений линии электропередачи в местах подключения к ней входных зажимов устройства управления, а формируют регулятором синусоидального напряжения путем алгебраического суммирования мгновенных значений регулируемых линейных напряжений всех фаз линии электропередачи, при этом ток реактивного элемента дополнительно регулируют путем управления реактивным сопротивлением реактивного элемента.1. A method for controlling the operating mode of a power transmission line, implemented by a control device built on the basis of a reactive element and a sinusoidal voltage regulator connected by its input terminals to the power line and generating an adjustable sinusoidal voltage at its output terminals, setting the voltage on the reactive element, including setting the required mode operation of the power line, measuring the voltages at the input terminals of the sinusoidal voltage regulator, calculating the required voltage values at the output of the sinusoidal voltage regulator and the reactive element, shaping the effect on the sinusoidal voltage regulator synchronously with the voltages of the power line, which ensures the formation of the calculated value of the sinusoidal voltage at its output, characterized by that the voltage across the reactive element is calculated on the basis of a given required mode of operation of the power transmission line using information about the measurement the values of the currents and voltages of the power transmission line at the points where the input terminals of the control device are connected to it, and are formed by a sinusoidal voltage regulator by algebraic summation of the instantaneous values of the regulated line voltages of all phases of the power transmission line, while the reactive element current is additionally regulated by controlling the reactance of the reactive element. 2. Устройство управления режимом работы линии электропередачи, содержащее регулятор синусоидального напряжения, входные зажимы которого подключены к линии электропередачи, а выход включен последовательно с реактивным элементом, датчик напряжения, включенный параллельно входным зажимам регулятора, блок управления, отличающееся тем, что устройство состоит из трех независимых регуляторов синусоидальных напряжений, входные зажимы которых подключены соответственно к различным фазам линии электропередачи, а выходные зажимы соединены последовательно и подключены к управляемому реактивному элементу, датчиков напряжений и токов, включенных в линию электропередачи в местах подключения входных зажимов устройства управления в линию электропередачи, а выходы датчиков напряжений и токов подключены ко входам блока управления.2. A device for controlling the operating mode of the power line, containing a sinusoidal voltage regulator, the input terminals of which are connected to the power line, and the output is connected in series with the reactive element, a voltage sensor connected in parallel with the input terminals of the regulator, a control unit, characterized in that the device consists of three independent regulators of sinusoidal voltages, the input terminals of which are connected respectively to different phases of the power line, and the output terminals are connected in series and connected to the controlled reactive element, voltage and current sensors included in the power line at the points of connection of the input terminals of the control device to the power line, and the outputs voltage and current sensors are connected to the inputs of the control unit.
RU2020138273A 2020-11-23 2020-11-23 Method for controlling power line operation and device for its implementation RU2749279C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020138273A RU2749279C1 (en) 2020-11-23 2020-11-23 Method for controlling power line operation and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020138273A RU2749279C1 (en) 2020-11-23 2020-11-23 Method for controlling power line operation and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2749279C1 true RU2749279C1 (en) 2021-06-08

Family

ID=76301279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020138273A RU2749279C1 (en) 2020-11-23 2020-11-23 Method for controlling power line operation and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2749279C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2792409C1 (en) * 2022-07-25 2023-03-22 Дмитрий Иванович Панфилов Method for control of power line operation modes using controlled power compensator

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5977660A (en) * 1996-08-09 1999-11-02 Mesta Electronics, Inc. Active harmonic filter and power factor corrector
US7638986B2 (en) * 2006-06-28 2009-12-29 Mitsubishi Electric Corporation Control system for static VAR compensator
RU2641643C2 (en) * 2016-06-09 2018-01-19 Дмитрий Иванович Панфилов Method to control controllable shunt reactor and device for its implementation
RU2675620C1 (en) * 2018-05-08 2018-12-21 Дмитрий Иванович Панфилов Method of managing power of static compensator of reactive power, operating in network of sinusoidal ac voltage
RU2726935C1 (en) * 2020-03-27 2020-07-17 Акционерное общество "Научно-технический центр Федеральной сетевой компании Единой энергетической системы" Method of controlling power of a static power compensator operating in a sinusoidal alternating voltage network

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5977660A (en) * 1996-08-09 1999-11-02 Mesta Electronics, Inc. Active harmonic filter and power factor corrector
US7638986B2 (en) * 2006-06-28 2009-12-29 Mitsubishi Electric Corporation Control system for static VAR compensator
RU2641643C2 (en) * 2016-06-09 2018-01-19 Дмитрий Иванович Панфилов Method to control controllable shunt reactor and device for its implementation
RU2675620C1 (en) * 2018-05-08 2018-12-21 Дмитрий Иванович Панфилов Method of managing power of static compensator of reactive power, operating in network of sinusoidal ac voltage
RU2726935C1 (en) * 2020-03-27 2020-07-17 Акционерное общество "Научно-технический центр Федеральной сетевой компании Единой энергетической системы" Method of controlling power of a static power compensator operating in a sinusoidal alternating voltage network

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2792409C1 (en) * 2022-07-25 2023-03-22 Дмитрий Иванович Панфилов Method for control of power line operation modes using controlled power compensator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gu et al. Analysis and control of bipolar LVDC grid with DC symmetrical component method
Aouini et al. Synchronverter-based emulation and control of HVDC transmission
CN103954866B (en) A kind of hookup and its modulator approach of half-bridge structure voltage source converter
RU2675620C1 (en) Method of managing power of static compensator of reactive power, operating in network of sinusoidal ac voltage
JPH04248368A (en) Method and device for symmetrizing three phase system
CN103904876A (en) Modularized multi-level converter smooth starting method with synchronized grid connection function
EP2368316B1 (en) Current source element
RU2711537C1 (en) Static reactive power compensator
RU2749279C1 (en) Method for controlling power line operation and device for its implementation
CN107078506B (en) Voltage source converter
RU2726935C1 (en) Method of controlling power of a static power compensator operating in a sinusoidal alternating voltage network
CA2898139A1 (en) Grid-connected induction machine with controllable power factor
RU2743251C1 (en) Ac voltage regulator in three-phase network
RU2776278C1 (en) Method for symmetring the operation mode of a four-wire electrical transmission line
RU2791058C1 (en) Static reactive power compensator
RU2745329C1 (en) Three-phase static power compensator
Dehghani et al. Dynamic behavior control of induction motor with STATCOM
RU2786122C1 (en) Method for symmetring operation mode of three-wire electric transmission line
RU2739578C1 (en) Method of controlling power of a static power compensator operating in a sinusoidal alternating voltage network
RU2742942C1 (en) Control method of power transmission line operation modes
CN103973088A (en) Peak-prediction-based method for balancing voltage between modularization multi-level current converter bridge arms
SU1089699A1 (en) Device for compensating reactive power and balancing load of three-phase network
RU2734399C1 (en) Three-phase static power compensator
Mikhail et al. Analysis and study of cycloconverter based on rotating magnetic field transformer
RU2669359C1 (en) Phase and ac voltage value stabilizing and regulating device