RU2749606C1 - Method for three-stage adjustment of reactive power by a condensing unit - Google Patents
Method for three-stage adjustment of reactive power by a condensing unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2749606C1 RU2749606C1 RU2020128868A RU2020128868A RU2749606C1 RU 2749606 C1 RU2749606 C1 RU 2749606C1 RU 2020128868 A RU2020128868 A RU 2020128868A RU 2020128868 A RU2020128868 A RU 2020128868A RU 2749606 C1 RU2749606 C1 RU 2749606C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capacitor
- thyristor
- stage
- reactive power
- network
- Prior art date
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
- H02J3/18—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)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике, в частности, к электроэнергетическим системам и может быть использовано для трехступенчатого регулирования реактивной мощности конденсаторной установкой.The proposed technical solution relates to electrical engineering, in particular, to electric power systems and can be used for three-stage regulation of reactive power by a capacitor unit.
Известен способ трехступенчатого регулирования реактивной мощности конденсаторной установкой, в состав которой входит сетевой выключатель и три батареи конденсаторов, каждая из которых оснащена трехфазным тиристорным пускателем и разрядным устройством (Кабышев А.В. Компенсация реактивной мощности в электроустановках промышленных предприятий: учебное пособие. / А.В. Кабышев; Томский политехнический университет.- Томск: Изд - во ТПУ, 2012, - с. 185, рис. 5.1.), при этом каждый тиристорный пускатель содержит три тиристорных ключа с двухсторонней проводимостью тока (Климаш B.C. Способы включения трехфазного электрооборудования и их реализация / B.C. Климаш, В.И. Тараканов // Электротехнические комплексы и системы управления - Воронеж, 2015, №2, с. 27, стр. 6.), заключающейся в том, что число ступеней регулирования реактивной мощности равно количеству батарей конденсаторов в установке и все батареи конденсаторов имеют одинаковые параметры (Солодухо Я.Ю. Состояние и перспективы внедрения в электропривод статических компенсаторов реактивной мощности. Статические компенсаторы реактивной мощности ведущих зарубежных фирм и отечественных предприятий. - М.: Информэлектро. 1982, - с. 29, рис. 29,г.).There is a method of three-stage regulation of reactive power by a capacitor unit, which includes a network switch and three capacitor banks, each of which is equipped with a three-phase thyristor starter and a discharge device (Kabyshev A.V. Compensation of reactive power in electrical installations of industrial enterprises: a tutorial. / A. V. Kabyshev; Tomsk Polytechnic University. - Tomsk: TPU Publishing House, 2012, - p. 185, Fig. 5.1.), While each thyristor starter contains three thyristor switches with two-way current conductivity (Klimash BC Methods of switching on three-phase electrical equipment and their implementation / BC Klimash, V.I. Tarakanov // Electrotechnical complexes and control systems - Voronezh, 2015, No. 2, p. 27, p. 6.), which consists in the fact that the number of reactive power control steps is equal to the number of capacitor banks in the installation and all capacitor banks have the same parameters (Solodukho Y.Yu. electric drive of static reactive power compensators. Static reactive power compensators from leading foreign firms and domestic enterprises. - M .: Informelectro. 1982, - p. 29, fig. 29, d.).
Включение и выключение конденсаторной установки производится сетевым выключателем, а включение и выключение батарей конденсаторов (ступеней регулирования) соответствующими трехфазными тиристорными пускателями.The switching on and off of the capacitor unit is carried out with a mains switch, and the switching on and off of the capacitor banks (regulation steps) with the corresponding three-phase thyristor starters.
Разрядные устройства представляют собой резисторы, которые постоянно подключены параллельно конденсаторам или подключаются через разрядные ключи только при отключении конденсаторных батарей. В качестве разрядных ключей применяют механические контакты электрического аппарата или бесконтактные ключи электронного аппарата.Discharge devices are resistors that are permanently connected in parallel with capacitors or are connected through discharge switches only when the capacitor banks are disconnected. Mechanical contacts of an electrical device or contactless keys of an electronic device are used as bit keys.
Отмечая повышение энергетической эффективности от применения в системах электроснабжения промышленных предприятий способа прямой компенсации реактивной мощности, следует указать и основной его недостаткам, о котором постоянно говорят производители конденсаторных установок и обслуживающий персонал, работающий на эксплуатации устройств компенсации реактивной мощности с трехступенчатым регулированием.Noting the increase in energy efficiency from the use of direct compensation of reactive power in power supply systems of industrial enterprises, one should also point out its main disadvantages, which are constantly mentioned by manufacturers of capacitor units and maintenance personnel working on the operation of reactive power compensation devices with three-stage regulation.
Недостатком известного способа является большое количество коммутационных аппаратов.The disadvantage of this method is the large number of switching devices.
Наиболее близким по физической сущности является способ трехступенчатого регулирования реактивной мощности конденсаторной установкой, в состав которой входит сетевой выключатель и батареи конденсаторов, каждая из которых оснащена трехфазным тиристорным пускателем и разрядным устройством, при этом число ступеней регулирования реактивной мощности равно количеству батарей конденсаторов и каждый тиристорный пускатель содержит три тиристорных ключа с двухсторонней проводимостью тока (патент РФ на изобретение №2577769, Бюл. №8, 20.03.16), который взят за прототип.The closest in physical essence is a method of three-stage reactive power control by a capacitor unit, which includes a network switch and capacitor banks, each of which is equipped with a three-phase thyristor starter and a discharge device, while the number of reactive power control steps is equal to the number of capacitor banks and each thyristor starter contains three thyristor switches with double-sided current conductivity (RF patent for invention No. 2577769, bull. No. 8, 20.03.16), which is taken as a prototype.
В способе - прототипе включение установки производится общим сетевым выключателем, включение каждой батареи конденсаторов индивидуальным тиристорным пускателем. Выключение батарей конденсаторов производится естественным путем при снятии управляющих импульсов с тиристоров соответствующего пускателя, а выключение конденсаторной установки производится снятием управляющих импульсов со всех тиристорных ключей с последующим отключением обесточенного сетевого выключателя без возникновения дуги на его механических контактах.In the prototype method, the installation is switched on by a common mains switch, each capacitor bank is switched on by an individual thyristor starter. The capacitor banks are turned off in a natural way when the control pulses are removed from the thyristors of the corresponding starter, and the capacitor unit is turned off by removing the control pulses from all thyristor switches, followed by turning off the de-energized mains switch without arcing on its mechanical contacts.
Особенностью способа является то, что включение трехфазных батарей конденсаторов выполняется в две операции. Сначала включают две фазы соответствующими тиристорными ключами в момент перехода линейного напряжения этих двух фаз через ноль, а затем включают третью фазу в момент перехода фазного напряжения этой фазы через ноль. При такой последовательности операций способа включение трехфазных батарей конденсаторов производит практически за полпериода сетевого напряжения без всплеска токов и без превышения напряжений на конденсаторах их установившихся значений. Прототип обладает улучшенной динамикой дискретного регулирования в установках с прямой компенсацией реактивной мощности. Вместе с тем, следует отметить и его недостаток.A feature of the method is that the inclusion of three-phase capacitor banks is performed in two operations. First, two phases are turned on with the corresponding thyristor switches at the moment the line voltage of these two phases passes through zero, and then the third phase is turned on at the moment the phase voltage of this phase passes through zero. With such a sequence of operations of the method, the switching on of three-phase capacitor banks is carried out practically for half a period of the mains voltage without a surge in currents and without exceeding the voltages on the capacitors of their steady-state values. The prototype has improved dynamics of discrete control in installations with direct reactive power compensation. At the same time, its disadvantage should be noted.
К недостатку прототипа следует отнести большое количество коммутационной аппаратуры.The disadvantage of the prototype is a large number of switching equipment.
Задачей изобретения является уменьшение количества коммутационных аппаратов при трехступенчатом регулировании реактивной мощности конденсаторной установкой за счет введения новых операций способа и последовательности между существующими и вновь введенными операциями.The objective of the invention is to reduce the number of switching devices with three-stage regulation of reactive power by a capacitor unit by introducing new operations of the method and sequence between existing and newly introduced operations.
В результате решения поставленной задачи будет уменьшено количество тиристорных пускателей в 1,5 раза (два вместо трех), а тиристоров в 2, 25 раза (восемь против восемнадцати) и, как следствие повышена надежность системы электроснабжения, снижены капитальные затраты на установку и эксплуатационные затраты на ее обслуживание. Следует отметить, что в 1,5 раза уменьшится также количество блоков разряда конденсаторов вместе с коммутационными аппаратами для подключения разрядных резисторов.As a result of solving the problem, the number of thyristor starters will be reduced by 1.5 times (two instead of three), and thyristors by 2, 25 times (eight against eighteen) and, as a result, the reliability of the power supply system will be increased, capital costs for installation and operating costs will be reduced for her service. It should be noted that the number of capacitor discharge units along with switching devices for connecting discharge resistors will also decrease by 1.5 times.
Решение поставленной задачи достигается тем, что емкость второй батареи конденсаторов в два раза больше, чем у первой, при этом включение второй ступени регулирования реактивной мощности производится при завершении отключения первой батареи конденсаторов, а включение третьей ступени производится подключением первой батареи конденсаторов параллельно ко второй батареи конденсаторов.The solution to this problem is achieved by the fact that the capacity of the second capacitor bank is twice as large as that of the first, while the second stage of reactive power regulation is turned on when the first capacitor bank is disconnected, and the third stage is turned on by connecting the first capacitor bank in parallel to the second capacitor bank ...
Сущность предлагаемого технического решения поясняется ниже следующим описанием и прилагаемыми к нему чертежами, где на фиг. 1 приведена схема конденсаторной установки, а на фиг. 2 и фиг. 3, осциллограммы напряжений и токов, иллюстрирующие имитационную реализацию в среде Matlab операций способа трехступенчатого регулирования реактивной мощности конденсаторной установкой.The essence of the proposed technical solution is explained below by the following description and the accompanying drawings, where in Fig. 1 shows a diagram of a capacitor bank, and FIG. 2 and FIG. 3, oscillograms of voltages and currents, illustrating the simulation implementation in the Matlab environment of the operations of the three-stage reactive power control method by a capacitor unit.
Схема (фиг. 1), реализующая предлагаемый способ, содержит сетевой выключатель 1, активно-индуктивную нагрузку 2, первую батарею конденсаторов 3 с резистивным блоком 4 разряда конденсаторов первой батареи, первый тиристорный пускатель 5 с тиристорными ключами 6 и 7, вторую батарею конденсаторов 8 с резистивным блоком 9 разряда конденсаторов второй батареи, второй тиристорный пускатель 10 с тиристорными ключами 11 и 12, формирователь импульсов управления 13, на управляющий вход которого подано напряжение управления Uy, а шесть его выходов 14, 15, 16, 17, 18, 19, предназначенных для подключения к цепям управления соответствующих тиристорных ключей и к ключам резистивных блоков разряда конденсаторов.The circuit (Fig. 1), which implements the proposed method, contains a
На осциллограммах (фиг. 2 и фиг. 3) введены следующие обозначения: U*A и U*BC - синхронизирующие сигналы, пропорциональные соответственно фазному UA и линейному UBC напряжениям сети; UA - фазное напряжение сети; iA, iB и iC - фазные токи сети; iкA, iкВ и iкС - фазные токи батареи конденсаторов; Т-1, Т-2 и Т-3 - интервалы работы первой, второй и третьей ступеней соответственно. Осциллограммы (фиг. 2, фиг. 3) получены при проведении численных экспериментов в среде Matlab.On the oscillograms (Fig. 2 and Fig. 3), the following designations are introduced: U * A and U * BC - synchronizing signals proportional to the phase U A and linear U BC mains voltages, respectively; U A - phase voltage of the network; i A , i B and i C - phase currents of the network; i kA , i kV and i kS - phase currents of the capacitor bank; T-1, T-2 and T-3 are the intervals of operation of the first, second and third stages, respectively. Oscillograms (Fig. 2, Fig. 3) were obtained during numerical experiments in the Matlab environment.
Суть предлагаемого способа трехступенчатого регулирования реактивной мощности конденсаторной установкой заключается в последовательности выполнения известных и вновь введенных операций.The essence of the proposed method for three-stage regulation of reactive power by a capacitor unit is the sequence of performing known and newly introduced operations.
Ниже приведены операции способа, описание которых с прилагаемыми чертежами поясняет его принцип действия.Below are the operations of the method, the description of which with the accompanying drawings explains its principle of operation.
Первая операция способа. Заключается в подготовке к работе силовой части и микроэлектронной систему управления конденсаторной установки. Для этого в произвольный момент времени сетевым выключателем 1 подают напряжение на тиристорные пускатели 5, 10 и формирователь импульсов управления 13 с непосредственным подключением одной фазы батарей конденсаторов 3 и 8, например фазы «В», к сети.The first operation of the method. It consists in preparing the power section and the microelectronic control system of the capacitor unit for operation. To do this, at an arbitrary point in time, the network switch 1 supplies voltage to the
Вторая операция способа. Заключается во включении первый ступени. Выполняется подключением к сети первой батареи конденсаторов 3 посредством первого тиристорного пускателя 5 при выключенной второй батареи конденсаторов 8. Сначала включают один тиристорный ключ, например, для фазы «С» ключ 7, в момент перехода через ноль линейного напряжения между фазами «В» и «С» сети, а затем включают другой тиристорный ключ 6 в момент перехода через ноль фазного напряжения фазы «А». Включение тиристорных ключей 6 и 7 производится подачей импульсов управления соответственно с выходов 14 и 15 формирователя 13 импульсов управления.Second operation of the method. It consists in the inclusion of the first stage. It is carried out by connecting the
Третья операция способа. Заключается во включении второй ступень. Выполняется подключением к сети второй батареи конденсаторов 8 вторым тиристорным пускателем 10 и отключением первой батареи конденсаторов 3 первым тиристорным пускателя 5. Отключение первого тиристорного пускателя 5 производится снятием импульсов управления с его тиристорных ключей 6, 7 и соответственно с выходов 14, 15 формирователя 13 этих импульсов. При подключении к сети второй батареи конденсаторов 8 вторым тиристорным пускателем 10 сначала включают один тиристорный ключ, например, для фазы «С» ключ 11, в момент перехода через ноль линейного напряжения между фазами «В» и «С» сети, а затем включают другой тиристорный ключ 12 в момент перехода через ноль фазного напряжения фазы «А». Включение тиристорных ключей 11 и 12 производится подачей импульсов управления соответственно с выходов 18 и 19 формирователя 13 импульсов управления.The third operation of the method. It consists in the inclusion of the second stage. It is performed by connecting the second capacitor bank 8 to the network with the
Четвертая операция способа. Заключается во включении третьей ступени. Выполняется подключением к сети первой батареи конденсаторов 3 посредством первого тиристорного пускателя 5 при подключенной к сети второй батареи конденсаторов 8. Эта операция способа выполняется по алгоритму аналогичному во второй его операции.Fourth operation of the method. It consists in the inclusion of the third stage. It is performed by connecting the
Выключение трех ступеней регулирования реактивной мощности и в целом конденсаторной установки производится также в четыре операции, но в обратной последовательности.Turning off the three stages of reactive power regulation and the capacitor installation as a whole is also performed in four operations, but in the reverse order.
В формуле и в описании принципа действия способа в соответствии с чертежами рассмотрен вариант, когда тиристорные ключи первого и второго пускателей включены в фазу «А» и в фазу «С» и устройство стартует с момента перехода через ноль линейного напряжения между фазами «В» и «С» сети. Это не единственный вариант возможны и другие. Например, при переключении на выходе сетевого выключателя трех вводов устройства по направлению часовой стрелки или против него и сохранении прямого порядок следования фаз, устройство также успешно будет выполнять известные и вновь введенные операции и последовательность операций способа, стартуя соответственно от момента перехода через ноль двух других линейного напряжения трехфазной сети.In the formula and in the description of the principle of operation of the method in accordance with the drawings, an option is considered when the thyristor switches of the first and second starters are included in phase "A" and in phase "C" and the device starts from the moment of transition through zero line voltage between phases "B" and "C" network. This is not the only option and others are possible. For example, when the three inputs of the device are switched at the output of the mains switch in a clockwise or counterclockwise direction and maintaining the direct sequence of the phases, the device will also successfully perform the known and newly introduced operations and the sequence of operations of the method, starting, respectively, from the moment when two other linear voltage of a three-phase network.
Целесообразной областью применения предлагаемого способа являются системы электроснабжения с протяженными линиями электропередач. Предлагаемый способ, как более совершенный, обладающий повышенной надежностью систем электроснабжения, уменьшенными капитальными затратами на установку и эксплуатационными затратами на ее обслуживание, вследствие сокращения количества коммутационной аппаратуры в конденсаторных установках, может заменить известный способ регулирования в устройствах с прямой компенсацией реактивной мощности.An expedient area of application of the proposed method is power supply systems with extended power lines. The proposed method, as a more advanced one, with increased reliability of power supply systems, reduced capital costs for the installation and operating costs for its maintenance, due to a reduction in the number of switching equipment in capacitor plants, can replace the known control method in devices with direct compensation of reactive power.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020128868A RU2749606C1 (en) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | Method for three-stage adjustment of reactive power by a condensing unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020128868A RU2749606C1 (en) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | Method for three-stage adjustment of reactive power by a condensing unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2749606C1 true RU2749606C1 (en) | 2021-06-16 |
Family
ID=76377477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020128868A RU2749606C1 (en) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | Method for three-stage adjustment of reactive power by a condensing unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2749606C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2774841C1 (en) * | 2021-12-20 | 2022-06-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" | Method for smooth power control of a sectioned capacitor unit |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0214661A2 (en) * | 1985-09-10 | 1987-03-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Reactive power compensation apparatus |
RU2012979C1 (en) * | 1991-12-02 | 1994-05-15 | Украинский научно-исследовательский институт силовой электроники "Преобразователь" | Method of control over compensator of reactive power |
RU2096888C1 (en) * | 1996-04-08 | 1997-11-20 | Саратовский государственный технический университет | Method and device for reactive power correction |
TW201439703A (en) * | 2012-12-31 | 2014-10-16 | Gazelle Semiconductor Inc | Switching regulator circuits and methods |
RU2577769C1 (en) * | 2015-03-19 | 2016-03-20 | Владимир Степанович Климаш | Method for connecting capacitors |
-
2020
- 2020-08-31 RU RU2020128868A patent/RU2749606C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0214661A2 (en) * | 1985-09-10 | 1987-03-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Reactive power compensation apparatus |
RU2012979C1 (en) * | 1991-12-02 | 1994-05-15 | Украинский научно-исследовательский институт силовой электроники "Преобразователь" | Method of control over compensator of reactive power |
RU2096888C1 (en) * | 1996-04-08 | 1997-11-20 | Саратовский государственный технический университет | Method and device for reactive power correction |
TW201439703A (en) * | 2012-12-31 | 2014-10-16 | Gazelle Semiconductor Inc | Switching regulator circuits and methods |
RU2577769C1 (en) * | 2015-03-19 | 2016-03-20 | Владимир Степанович Климаш | Method for connecting capacitors |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2774841C1 (en) * | 2021-12-20 | 2022-06-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" | Method for smooth power control of a sectioned capacitor unit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU753416B2 (en) | Drive with high output in failed mode | |
US20180159422A1 (en) | Power conversion device | |
KR20160109137A (en) | Inverter system | |
CN107086605B (en) | Black start method for zero start boosting of power grids | |
US20220109364A1 (en) | Converter | |
RU2577769C1 (en) | Method for connecting capacitors | |
EP3695502B1 (en) | Modular multilevel converter | |
RU2684307C1 (en) | Thyristors switching capacitor group | |
RU2749606C1 (en) | Method for three-stage adjustment of reactive power by a condensing unit | |
RU2746796C1 (en) | Method for regulating reactive power with condenser unit | |
da Silva et al. | Modified sliding-mode observer of capacitor voltages in modular multilevel converter | |
RU2711587C1 (en) | Method of controlling transformer voltage under load and device for its implementation | |
CN111164876A (en) | Multi-stage converter | |
CN109039072B (en) | Bipolar bidirectional direct-current converter and control method and control device thereof | |
CN107332260B (en) | Three-phase commutation system for improving stability of power system | |
RU195453U1 (en) | MULTILEVEL DEVICE FOR COMPENSATION OF REACTIVE POWER AND SUPPRESSION OF HIGH HARMONIC CURRENT | |
WO2018157010A1 (en) | Capacitive-based power transformation | |
CN104065092A (en) | Intelligent balance compensation method and apparatus | |
CN113228452B (en) | Operation of a multistage current transformer | |
Diab et al. | A current flow control apparatus for meshed multi-terminal DC grids | |
Bakeer et al. | A developed model predictive control algorithm for modular multilevel converter with reduced execution time | |
RU2746220C1 (en) | Method and device for switching on and off an electro-thermal installation | |
Chai et al. | A low switching frequency voltage balancing strategy of modular multilevel converter | |
RU2609890C2 (en) | Method and device for reducing power losses | |
RU2742887C1 (en) | Thyristor-switched capacitor group |