RU2798470C1 - Method for reactive resistance control of reactive power compensator - Google Patents
Method for reactive resistance control of reactive power compensator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2798470C1 RU2798470C1 RU2022122677A RU2022122677A RU2798470C1 RU 2798470 C1 RU2798470 C1 RU 2798470C1 RU 2022122677 A RU2022122677 A RU 2022122677A RU 2022122677 A RU2022122677 A RU 2022122677A RU 2798470 C1 RU2798470 C1 RU 2798470C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- controlled
- reactive power
- reactive
- power compensator
- reactor
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано в электрических сетях в устройствах поперечной компенсации для управления реактивным сопротивлением и реактивной мощностью в линии электропередачи (ЛЭП) с целью уменьшения потерь электрической энергии и регулирования напряжения в местах установки данных устройств в ЛЭП.The invention relates to the field of electrical engineering and electric power industry and can be used in electrical networks in transverse compensation devices for controlling reactance and reactive power in a power transmission line (TL) in order to reduce electrical energy losses and regulate voltage at the installation sites of these devices in power lines.
Известен способ управления реактивным сопротивлением компенсатора реактивной мощности емкостного типа, содержащего группу конденсаторов и полупроводниковых управляемых ключей. Управляемые полупроводниковые ключи позволяют обеспечивать различные комбинации последовательно-параллельного включения конденсаторов, что, определяет эквивалентную емкость и реактивную мощность компенсатора реактивной мощности (Патент RU 2683964 С1). Способ обеспечивает синусоидальную форму тока компенсатора реактивной мощности во всем диапазоне регулирования его реактивной мощности. Недостатком способа является то, что он, в зависимости от типа реактивного элемента, позволяет реализовывать управляемое реактивное сопротивление только одного характера: либо индуктивное, либо емкостное.A known method of controlling the reactance of a capacitive reactive power compensator containing a group of capacitors and semiconductor controlled switches. Controlled semiconductor switches make it possible to provide various combinations of series-parallel connection of capacitors, which determines the equivalent capacitance and reactive power of the reactive power compensator (Patent RU 2683964 C1). The method provides a sinusoidal form of the reactive power compensator current in the entire range of its reactive power regulation. The disadvantage of this method is that it, depending on the type of reactive element, allows you to implement controlled reactance of only one nature: either inductive or capacitive.
Известен способ управления реактивным сопротивлением и реактивной мощностью, использующий статический тиристорный компенсатор (СТК), построенный на основе управляемого тиристорным ключом реактора и параллельно включенной ему конденсаторной батареи [Рыжов Ю.П. «Дальние электропередачи сверхвысокого напряжения», Издательский дом «МЭИ», 2007 г. стр. 306, рис. 9.6]. Способ позволяет реализовывать управляемое реактивное сопротивление, как индуктивного, так и емкостного характера. Управление реактивной мощностью и эквивалентным реактивным сопротивлением СТК осуществляется с помощью фазового управления тиристорным ключом, включенным последовательно с реактором. Фазовое управление тиристорным ключом обеспечивает изменение действующего значения первой гармоники тока в реакторе и, соответственно управление действующим значением тока СТК. Способ позволяет реализовать плавное регулирование реактивного сопротивления компенсатора реактивной мощности. Недостатком способа является несинусоидальная форма тока компенсатора реактивной мощности, что напрямую сказывается на качестве электрической энергии в местах подключения компенсатора реактивной мощности к сети, и требует применение фильтров для подавления высших гармоник, что существенно удорожает компенсатор реактивной мощности.A known method of controlling reactance and reactive power using a static thyristor compensator (STK), built on the basis of a thyristor-controlled reactor and a capacitor bank connected in parallel to it [Ryzhov Yu.P. "Long-distance transmission lines of extra-high voltage", Publishing House "MPEI", 2007, p. 306, fig. 9.6]. The method allows to implement controlled reactance, both inductive and capacitive. The reactive power and equivalent reactance of the STK are controlled by phase control of a thyristor key connected in series with the reactor. Phase control of the thyristor key provides a change in the effective value of the first harmonic of the current in the reactor and, accordingly, control of the effective value of the STC current. The method allows to implement smooth control of the reactive resistance of the reactive power compensator. The disadvantage of this method is the non-sinusoidal form of the current of the reactive power compensator, which directly affects the quality of electrical energy at the points of connection of the reactive power compensator to the network, and requires the use of filters to suppress higher harmonics, which significantly increases the cost of the reactive power compensator.
Технической задачей предлагаемого способа управления реактивным сопротивлением компенсатора реактивной мощности является обеспечение синусоидальной формы тока компенсатора реактивной мощности и большого количества дискретных уровней реактивных сопротивлений во всем диапазоне их регулирования.The technical task of the proposed method for controlling the reactance of the reactive power compensator is to provide a sinusoidal form of the current of the reactive power compensator and a large number of discrete levels of reactive resistances in the entire range of their regulation.
Техническим результатом предлагаемого способа является обеспечение высокого качества электрической энергии компенсатора реактивной мощности во всем диапазоне ее регулирования и упрощение устройства.The technical result of the proposed method is to provide high quality electrical energy of the reactive power compensator in the entire range of its regulation and simplify the device.
Технический результат достигается тем, что в способе управления реактивным сопротивлением компенсатора реактивной мощности, работающего от сети переменного напряжения, содержащего параллельное соединение управляемого реактора и конденсаторной батареи, при котором эквивалентное реактивное сопротивление компенсатора реактивной мощности формируют путем суммирования токов конденсаторной батареи и управляемого реактора, синхронизируют управление реактора с сетью переменного синусоидального напряжения, при этом, управляемый реактор и конденсаторную батарею выполняют в виде отдельных управляемых блоков состоящих из нескольких параллельных ветвей с реактивными элементами, имеющими фиксированные значения параметров, исходя из количества параллельных ветвей каждого управляемого блока подбирают фиксированные параметры реактивных элементов ветвей управляемых блоков так, чтобы реактивные сопротивления управляемых блоков отдельно и при их параллельном соединении обеспечивали максимальное количество различных фиксированных значений эквивалентных сопротивлений компенсатора реактивной мощности, сохраняют эти значения в таблице и, при формировании требуемой величины реактивного сопротивления компенсатора реактивной мощности, выбирают из таблицы фиксированных значений наиболее близкое к требуемой величине, определяют и формируют фиксированные значения реактивных сопротивлений управляемых блоков, соответствующие выбранному значению реактивного сопротивления компенсатора реактивной мощности, при этом синхронизацию задания состояний управляемых блоков с сетью переменного синусоидального напряжения осуществляют раздельно.The technical result is achieved by the fact that in the method for controlling the reactance of a reactive power compensator operating from an AC voltage network, containing a parallel connection of a controlled reactor and a capacitor bank, in which the equivalent reactance of the reactive power compensator is formed by summing the currents of the capacitor bank and the controlled reactor, the control is synchronized reactor with a network of alternating sinusoidal voltage, while the controlled reactor and the capacitor bank are made in the form of separate controllable blocks consisting of several parallel branches with reactive elements having fixed parameter values, based on the number of parallel branches of each controllable block, fixed parameters of the reactive elements of the controlled branches are selected units so that the reactances of the controlled units separately and when connected in parallel provide the maximum number of different fixed values of the equivalent resistances of the reactive power compensator, store these values in the table and, when forming the required value of the reactance of the reactive power compensator, choose the closest one from the table of fixed values to the required value, determine and form fixed values of the reactive resistances of the controlled units corresponding to the selected value of the reactive resistance of the reactive power compensator, while the synchronization of setting the states of the controlled units with the AC sinusoidal voltage network is carried out separately.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведен пример построения компенсатора реактивной мощности, реализующий предлагаемый способ. На фиг.2 приведены таблицы отдельно для дискретных значений токов управляемых блоков реактора и конденсаторной батареи и суммарных токов компенсатора реактивной мощности. На фиг.3 приведены временные диаграммы, поясняющие синхронизацию с сетью переменного синусоидального напряжения, процессов изменения состояний управляемых блоков реактора и конденсаторной батареи.The essence of the invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows an example of building a reactive power compensator that implements the proposed method. Figure 2 shows tables separately for the discrete values of the currents of the controlled units of the reactor and the capacitor bank and the total currents of the reactive power compensator. Figure 3 shows the timing diagrams explaining the synchronization with the AC sinusoidal voltage network, the processes of changing the states of the controlled reactor units and the capacitor bank.
Компенсатор реактивной мощности фиг.1 состоит из двух управляемых блоков: управляемого блока 1 реактора и управляемого блока 2 конденсаторной батареи, каждый из которых своими выходными зажимами подключен к выходным зажимам компенсатора реактивной мощности 3. В свою очередь компенсатор реактивной мощности 3 своими выходными зажимами подключен к зажимам сети переменного синусоидального напряжения 4. Управляемый блок 1 реактора содержит три параллельно включенные ветви, каждая из которых состоит из последовательного соединения реактора и управляемого ключа, подключаемых к выходным зажимам управляемого блока 1 реактора. Первая ветвь состоит из реактора 5 и управляемого ключа 6. Вторая ветвь состоит из реактора 7 и управляемого ключа 8. Третья ветвь состоит из реактора 9 и управляемого ключа 10. Управляемый блок 2 конденсаторной батареи содержит три параллельные ветви, каждая из которых содержит последовательное соединение конденсатора и управляемого ключа, подключаемых к выходным зажимам управляемого блока 2 конденсаторной батареи. Первая ветвь содержит конденсатор 11 и управляемый ключ 12. Вторая ветвь содержит конденсатор 13 и управляемый ключ 14. Третья ветвь содержит конденсатор 15 и управляемый ключ 16. Параллельно выходным зажимам сети переменного синусоидального напряжения 4 подключен датчик напряжения 17, выход которого соединен со входом системы управления 18. Выходы системы управления 18 соединены с управляющими входами управляемых ключей 6, 8, 10, 12, 14, 16.The reactive power compensator figure 1 consists of two controlled units: a controlled
На фиг. 2 приведены отдельно таблицы токов управляемого блока 1 реактора (фиг. 2а), тока управляемого блока 2 конденсаторной батареи (фиг. 2б) и суммарного тока компенсатора реактивной мощности 3 (фиг. 2в, г.), получаемого вычитанием токов управляемого блока 1 реактора и управляемого блока 2 конденсаторной батареи, при различном состоянии управляемых ключей 6, 8, 10, 12, 14, 16.In FIG. 2 shows separately tables of currents of the controlled reactor unit 1 (Fig. 2a), the current of the controlled
На фиг. 3 приведены временные диаграммы тока управляемого блока 1 реактора и тока управляемого блока 2 конденсаторной батареи, поясняющие процессы синхронизации управления управляемыми ключами 6, 8, 10, 12, 14, 16 при независимом управлении изменениями токов управляемых блоков 1 и 2.In FIG. Figure 3 shows the timing diagrams of the current of the controlled
Способ управления реализуется следующим образом. Исходя из требуемого диапазона изменений емкостного и индуктивного сопротивлений компенсатора реактивной мощности 3 определяют максимальные значения реактивных сопротивлений отдельно для управляемого блока 1 реактора и управляемого блока 2 конденсаторной батареи. Исходя из выбранного количества параллельных ветвей с реактивными элементами управляемых блоков 1 и 2, вычисляют значения реактивных элементов для каждого из управляемых блоков 1 и 2, таким образом, чтобы реактивные сопротивления управляемых блоков отдельно и при их параллельном соединении обеспечивали максимальное количество различных, как по характеру, так и величинам, фиксированных значений эквивалентных сопротивлений компенсатора реактивной мощности 3. Характер и значения реактивных сопротивлений компенсатора реактивной мощности 3 определяются фазовым сдвигом и величиной тока компенсатора реактивной мощности 3 по отношению к сети переменного синусоидального напряжения 4. В компенсаторе реактивной мощности 3 могут работать как один из управляемых блоков (управляемый блок 1 реактора или управляемый блок 2 конденсаторной батареи), так и оба управляемых блока 1 и 2 совместно. При работе только одного управляемого блока 1 или 2, характер реактивного сопротивления компенсатора реактивной мощности 3 будет определяться типом работающего управляемого блока 1 или 2 соответственно, а количество уровней реактивного тока или сопротивления компенсатора реактивной мощности 3 будет определяться количеством уровней регулирования реактивного тока или сопротивления, обеспечиваемых соответствующим управляемым блоком 1 или 2. При совместной работе двух управляемых блоков 1 и 2, характер реактивного сопротивления компенсатора реактивной мощности 3 будет определяться разностью токов управляемых блоков 1 и 2, а количество уровней реактивного тока или сопротивлений компенсатора реактивной мощности 3 будет определяться количеством уровней регулирования реактивного тока или сопротивления, обеспечиваемыми совместной работой управляемых блоков 1 и 2. Для рассматриваемого примера компенсатора реактивной мощности 3, состоящего из управляемого блока 1 реактора и управляемого блока 2 конденсаторной батареи, каждый их которых состоит из трех реактивных элементов, количество уровней регулирования реактивного тока или сопротивления равно 7. и приведено на фиг. 2а, б. Величина уровней тока управляемых блоков 1 и 2 будет задаваться параметрами реактивных элементов, входящих в их структуру. В качестве примера уровни реактивных токов, формируемых управляемыми блоками 1 и 2, указаны в амперах. При совместной работе управляемых блоков 1 и 2 количество комбинаций уровней регулирования реактивных токов управляемых блоков 1 и 2, участвующих в формировании результирующего реактивного тока компенсатора реактивной мощности 3 существенно возрастает. Количество уровней реактивного тока индуктивного и емкостного характера при совместной работе управляемых блоков 1 и 2 и различном состоянии управляемых ключей 6, 8, 10, 12, 14, 16 приведено на фиг. 2в, г. Как видно из таблиц фиг. 2 уже при трех реактивных элементах в каждом из управляемых блоков 1 и 2 количество формируемых уровней регулирования реактивного тока компенсатора реактивной мощности 3 для индуктивного характера составляет 28 (фиг. 2а, г), а для емкостного - 40 (фиг. 2б, в). Этого уже достаточно для квазиплавного регулирования реактивного сопротивления или мощности компенсатора реактивной мощности 3.The control method is implemented as follows. Based on the required range of changes in the capacitive and inductive resistances of the
Процесс формирования уровня реактивной мощности или реактивного сопротивления компенсатора реактивной мощности 3 связан с определением наиболее близкого к требуемому уровню дискретного значения регулируемого параметра. Формируемые параметры компенсатора реактивной мощности 3: величина реактивного тока или сопротивления, однозначно связаны с параметрами элементов управляемых блоков 1 и 2 и комбинацией состояний управляемых ключей 6, 8, 10, 12, 14, 16 и фиксируются в таблице состояний. Таким образом, процесс формирования состояния компенсатора реактивной мощности 3, соответствующий требуемому уровню реактивной мощности или величины реактивного тока и характера реактивного сопротивления, связан с определением наиболее близкого из возможных дискретных его состояний. Эти состояния формируются управляемыми блоками 1 и 2 с помощью соответствующего управления управляемыми ключами 6, 8, 10, 12, 14, 16. Каждый из управляемых блоков 1 и 2 имеет фиксированные значения параметров реактивных элементов.The process of forming the level of reactive power or reactance of the
При управлении компенсатором реактивной мощности 3 изменение состояния управляемого блока 1 реактора и управляемого блока 2 конденсаторной батареи должно проводиться отдельно и синхронизировано с сетью переменного синусоидального напряжения 4. Для того, чтобы переходной процесс в реакторе при включении соответствующего управляемого ключа 6, либо 8, либо 10, управляемого блока 1 реактора отсутствовал, соответствующий управляемый ключ 6, либо 8, либо 10, должен включаться в момент максимума напряжения сети переменного синусоидального напряжения 4. Это поясняется на фиг. 3 а временной диаграммой тока в реакторе 5 при включении управляемого ключа 6. Процесс изменения эквивалентной емкости управляемого блока 2 конденсаторной батареи требует наличия нулевого напряжения на подключаемых параллельно конденсаторах 11, 13, 15. Это реализуется путем отключения конденсаторов 11, 13, 15 от сети переменного синусоидального напряжения 4 и выдерживания временной паузы на разряд остаточного напряжения конденсаторов 11, 13, 15 на их внутренние резисторы. Подключение конденсаторов 11, 13, 15 к сети переменного синусоидального напряжения 4 должно осуществляться управляемыми ключами 12, 14, 16 соответственно, в момент времени, соответствующего нулевому напряжению сети переменного синусоидального напряжения 4. Переходные процессы при таком подключении отображены на фиг. 3б. на примере подключения незаряженного конденсатора 11 с помощью ключа 12 к сети переменного синусоидального напряжения 4. Поэтому синхронизация управления управляемыми блоками 1 и 2 компенсатора реактивной мощности 3 с сетью переменного синусоидального напряжения 4 должна осуществляться раздельно. Следует подчеркнуть, что при любом сочетании управляемых ключей 6, 8, 10, 12, 14, 16 токи компенсатора реактивной мощности 3 всегда будут синусоидальны, что обеспечивает высокое качество электрической энергии во всем диапазоне ее регулирования.When controlling the
Большое количество уровней регулирования реактивной мощности и реактивного сопротивления обеспечивается при минимальном количестве реактивных элементов и управляемых ключей в схеме компенсатора реактивной мощности 3.A large number of levels of reactive power and reactance regulation is provided with a minimum number of reactive elements and controlled switches in the reactive
Таким образом, предлагаемый способ позволяет обеспечить высокое качество электрической энергии компенсатора реактивной мощности во всем диапазоне ее регулирования и упростить устройство за счет минимизации количества элементов силовой схемы компенсатора реактивной мощности.Thus, the proposed method makes it possible to ensure high quality of the electrical energy of the reactive power compensator in the entire range of its regulation and to simplify the device by minimizing the number of elements of the power circuit of the reactive power compensator.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2798470C1 true RU2798470C1 (en) | 2023-06-23 |
Family
ID=
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1168899A (en) * | 1966-11-21 | 1969-10-29 | Westinghouse Electric Corp | Automatic Reactive Power Compensation Systems |
SU970560A1 (en) * | 1981-04-09 | 1982-10-30 | Отделение Всесоюзного Электротехнического Института Им.В.И.Ленина В Городе Тольятти | Method and apparatus for compensating for reactive power of mains |
SU1661740A1 (en) * | 1989-02-20 | 1991-07-07 | Территориальное Управление Водопровода И Канализации Г.Каунаса | Compensator of reactive power |
RU91657U1 (en) * | 2009-10-07 | 2010-02-20 | Василий Сергеевич Богачев | REACTIVE POWER COMPENSATOR |
CN1845456B (en) * | 2006-04-29 | 2011-01-19 | 杨建宁 | Series type composite switch circuit of switched capacitor bank |
RU2459335C1 (en) * | 2011-04-22 | 2012-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НИИЭФА-Энерго" | Device of automatic control of reactive power compensation |
CN202888839U (en) * | 2012-08-25 | 2013-04-17 | 江苏东能电力科技有限公司 | Compensation device with dual functions of resonance elimination and reactive power compensation |
RU2479907C1 (en) * | 2011-08-19 | 2013-04-20 | Брянцев Михаил Александрович | Device of reactive power compensation |
CN104734161B (en) * | 2015-03-30 | 2017-04-26 | 武汉大学 | Variable series-connection reactance dynamic voltage-adjustment reactive compensation method and device |
RU2742887C1 (en) * | 2020-04-20 | 2021-02-11 | Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" (АО "ЭНИН") | Thyristor-switched capacitor group |
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1168899A (en) * | 1966-11-21 | 1969-10-29 | Westinghouse Electric Corp | Automatic Reactive Power Compensation Systems |
SU970560A1 (en) * | 1981-04-09 | 1982-10-30 | Отделение Всесоюзного Электротехнического Института Им.В.И.Ленина В Городе Тольятти | Method and apparatus for compensating for reactive power of mains |
SU1661740A1 (en) * | 1989-02-20 | 1991-07-07 | Территориальное Управление Водопровода И Канализации Г.Каунаса | Compensator of reactive power |
CN1845456B (en) * | 2006-04-29 | 2011-01-19 | 杨建宁 | Series type composite switch circuit of switched capacitor bank |
RU91657U1 (en) * | 2009-10-07 | 2010-02-20 | Василий Сергеевич Богачев | REACTIVE POWER COMPENSATOR |
RU2459335C1 (en) * | 2011-04-22 | 2012-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НИИЭФА-Энерго" | Device of automatic control of reactive power compensation |
RU2479907C1 (en) * | 2011-08-19 | 2013-04-20 | Брянцев Михаил Александрович | Device of reactive power compensation |
CN202888839U (en) * | 2012-08-25 | 2013-04-17 | 江苏东能电力科技有限公司 | Compensation device with dual functions of resonance elimination and reactive power compensation |
CN104734161B (en) * | 2015-03-30 | 2017-04-26 | 武汉大学 | Variable series-connection reactance dynamic voltage-adjustment reactive compensation method and device |
RU2742887C1 (en) * | 2020-04-20 | 2021-02-11 | Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" (АО "ЭНИН") | Thyristor-switched capacitor group |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4621198A (en) | Method and system for interconnecting two synchronous or asynchronous electrical alternating three-phase networks by means of variable reactive impedances | |
RU2675620C1 (en) | Method of managing power of static compensator of reactive power, operating in network of sinusoidal ac voltage | |
US3992661A (en) | Reactive current compensating apparatus for electric power systems | |
US4028614A (en) | High speed control of reactive power for voltage stabilization in electric power systems | |
Al-Ali et al. | A PLC based power factor controller for a 3-phase induction motor | |
CN112152263A (en) | Pre-synchronization device and method for switching off-grid to grid-connected micro-grid based on multiple energy storage converters | |
NO149483B (en) | VAR GENERATOR | |
RU2798470C1 (en) | Method for reactive resistance control of reactive power compensator | |
CN104617597B (en) | The control method of electric voltage frequency static difference when reducing inverter parallel | |
CN209844564U (en) | Pre-synchronization device for switching off-grid to grid-connected micro-grid based on multiple energy storage converters | |
CN109980665A (en) | A kind of calculation method of power distribution network threephase load imbalance adjustment parameter optimal value | |
US4001670A (en) | Static reactive power generating apparatus | |
Samedaei et al. | Using “STF-PQ” algorithm and hysteresis current control in hybrid active power filter to eliminate source current harmonic | |
JP3684928B2 (en) | Reactive power compensator | |
Gurav et al. | Application of D-STATCOM for load compensation with non-stiff sources | |
RU2745329C1 (en) | Three-phase static power compensator | |
RU2793449C1 (en) | Higher harmonic suppression and power factor correction device | |
RU2730178C1 (en) | Control method of reactive power compensator operation mode, which is built on the basis of thyristor-switched capacitor group | |
RU2670269C1 (en) | Reactor group switched by thyristors | |
Sharma et al. | A dynamic voltage restorer based on voltage balanced back-to-back stacked multicell converter with equal voltage sources | |
JP6959786B2 (en) | Power phase shifter | |
RU2724118C2 (en) | Energy-saving method and device for its implementation | |
Onah et al. | An RL static var compensator (SVC) | |
CN116742661B (en) | Three-phase unbalance treatment device based on three-phase sagging control | |
RU2804403C1 (en) | Method for controlling power of static reactive power compensator operating in sinusoidal alternating voltage network |