SE525393C2 - Metod och system för koordinerad kontroll och styrning av en omkopplingskontrollstyrd effektkondensator med en integrerad resonansskyddsfunktion - Google Patents

Description

525 393 2 Resonansskyddssystemet övervakar för kretsen harmoniska resonanstillstånd.

Harmoniska resonanstillständ kan bero på kondensatoromkopplingsoperationer eller systemändringar såsom, t. ex. en laständring, ett systems ändring av kållimpedansen eller en ändring i nätverkstopologin. Harmonisk resonans kan orsaka märkbar harmonisk distorsion i systemspänningar och strömmar, vilka kan öka förlusterna i kretsen och orsaka skador på utrustning som år verksamma i systemet beroende på överhettning och vibrationer. När ett resonanstillstànd beroende på. kondensatoromkopplingsoperationer detekteras, utför skyddssystemet ytterligare kondensatoromkopplingsoperationer för att snedstämma kretsen mot den ihärdiga resonansen. Om en i omkopplingsoperation krävs, bestämmer det harmoniska resonansskyddssystemet vidare vilken kondensator som ska omkopplas baserat på andra faktorer såsom, t. ex. en kondensators storlek och huruvida en kondensator är ansluten eller bortkopplad.

Existerande omkopplingskontrollstyrda efiektkondensatorkontrollsystem kan innehålla både ett oberoende primärt kontrollsystem och ett oberoende resonansskyddssystem. Oberoendet hos dessa två system resulterar i åtskilliga nackdelar. För det första måste de oberoende systemen duplicera vissa funktioner såsom, t. ex. bestämmande huruvida en kondensator är ansluten och generera en signal för att styra en kondensator. För det andra kan de oberoende systemen, under vissa förhållanden, tvinga kondensatoruppsåttningarna in i ett konstant av/ på iunktionsdödlâge. T. ex. kan det primära kontrollsystemet bestämma att en viss kondensatoruppsâttning behöver kopplas på. Om påkopplingen av denna kondensatoruppsâttning stämmer kretsen till ett resonanstillstånd, då kommer resonansskyddssystemet att utföra ytterligare kondensatoromkopplingsoperationer för att snedstämma kretsen från den ihärdiga resonansen. Det är möjligt att resonansskyddssystemet kan bestämma att stänga av samma kondensatoruppsâttning som det primära kontrollsystemet kopplade på. Så fort som kondensatoruppsättrxingen kopplas bort med hjälp av resonansskyddssystemet kommer det primära kontrollsystemet att koppla in kondensatoruppsâttningen. Detta 525 393 3 funktionsdödlâge kan orsaka för mycket slitage på kondensatorer och omkopplingsapparatur. Således skulle det vara en stor förbättring på området _ i att integrera och koordinera det primära kontrollsystemet och resonansskyddssystemet för att undvika duplicering av funktioner och omkopplingsdödlâge.

Kort sammandrag av upgfinningen Den föreliggande uppfmningen är inriktad på. system och metoder för koordinerad kontroll och styrning av en omkopplingskontrollstyrd effektkondensator med en integrerad resonansskyddsfunktion.

Koordineringssystemet mottager kontrollparametrar som är beräknade av den primära kontrollenheten. Koordineringssystemet mottager också från resonansskyddssystemet en inmatning/insignal som indikerar huruvida ett harmoniskt resonanstillstånd råder. Om ett harmoniskt resonanstillstånd är närvarande justerar koordineringssystemet kontrollpararnetrania. Om inget harmoniskt resonanstillstånd är närvarande ändras inte kontrollparametrazna som beräknats av det primära kontrollsystemet. Koordineringssystemet utför då kondensatoruppsättningsomkopplingsoperationer som är baserade på antingen de ursprungligt beräknade kontrollparametrarna av det primära kontrollsystemet eller de justerade kontrollparametrarna.

Kort beskrivning av ritn rerna Föreliggande uppfinning kommer att förstås bättre efter studerandet av den följande detaljerade beskrivningen av de föreliggande föredragna utföringsformerna därav med hänvisning till de medföljande ritningsfigurerna, i vilka: Fig. 1 illustrerar en kontrollstyrd effektkondensatoranordning i enlighet med en variant av den föreliggande uppfinningen; Fig. 2 illustrerar ett blockdiagram till en kontrollenhet för en kontrollstyrd effektkondensatoranordning i enlighet med den föreliggande uppfinningen; och Fig. 3 illustrerar ett flödesdiagram av en illustrerad metod för att koordinera kontrollsystemet för en kontrollstyrd effektkondensator i enlighet med den föreliggande uppfinningen; s2s 393 Detaljerad beskrivning av illustrerade utföringsformer Föreliggande uppfinning kommer att förstås bättre efter att ha läst den följande detaljerade beskrivningen av de föreliggande föredragna utföringsformema därav med hänvisning till de medföljande ritningsfigurema, i vilka: Fig. 1 illustrerar en kontrollstyrd effektkondensatoranordning i enlighet med en ~ variant av den föreliggande uppfinningen; Fig. 2 illustrerar ett blockdiagram till en kontrollenhet för en kontrollstyrd effektkondensatoranordning i enlighet med den föreliggande uppfinningen; och Fig. 3 illustrerar ett flödesdiagram av en illustrerad metod för att koordinera kontrollsystemet för en kontrollstyrd effektkondensator i enlighet med den föreliggande uppfinningen, DETALJERAD BESKRIVNING System och metoder för koordinerad kontroll och styrning av en omkopplingskontrollstyrd effektkondensator med en integrerad resonansskyddsfunktion ienlighet med den föreliggande uppfinningen beskrivs här nedan med hänvisning till fig. 1-3. De som är kunniga på området kommer lätt att inse att beskrivningen som ges hâri med avseende på dessa figurer endast är till för förklarande ändamål och är inte avsedda för att begränsa uppfinningens skyddsomfång. Genom beskrivningen kommer samma referenssifïror hänvisa till samma element i respektive figurer.

Fig. 1 illustrerar en omkopplingskontrollstyrd effektkondensatoranordning 120 i enlighet med en aspekt av den föreliggande uppfmningen. Såsom visas matar en matning/ matarkrets / matare 1 10 den omkopplingskontrollstyrda effektkondensatoranordningen 120 som inkluderar brytarkontrollstyrda kondensatoruppsättningar 140 och 140b tillsammans med en kontrollenhet 160. Kontrollenheten 160 mäter spänningen 180 och strömmen 190 för att bestämma kontrollstyrningsoperationema för kondensatoruppsättriingama 140a och 140b som tillhandahåller den önskade effekten till lasten 170. 525 393 Fig. 2 illustrerar ett blockschema av kontrollenheten 160 för den omkopplingskontrollstyrda effektkondensatoranordningen 120 i enlighet med den föreliggande uppfinningen. Vanligen beräknar det primära kontrollsystemet 220 kontrollparametrarna. Resonansskyddssystemet 230 bestämmer om ett harmoniskt resonanstillständ råder. Koordineringssystemet 240 justerar kontrollparametrarna om ett harmoniskt resonanstillstånd råder och utför kondensatoromkopplingsoperationer baserade på kontrollparametrarna.

Såsom visas i fig. 2 sänder det primära kontrollsystemet 220 iväg kontrollparametrar 222 till koordineringssystemet 240. Kontrollparametrarna 222 omfattar någon parameter som är relevanta för att kontrollera och styra en omkopplingskontrollstyrd effektkondensator, såsom t. ex. effektfaktorn och nodspånningen. Kontrollparametrarna 222 består av både förbestämda börkontrollparaterar/börparametrar och årkontrollparametrar/ ärparametrar som är beräknade av det primära kontrollsystemet 220. Kontrollparametrarna 222 kan också bestå av skillnaden mellan börparametrarna och ärparametrarna. Det primära kontrollsystemet beräknar ärparameuarria baserade på mätningar av spänningen 180 och strömmen 190 erhållna med spånnings- respektive strömtransformerare/-transformatoren Resonansskyddssystemet 230 bestämmer om ett harmoniskt resonanstillstånd råder och sänder en inmatning 232 till koordineringssystemet 240 som indikerar huruvida ett harmoniskt resonanstillstånd hade detekterats. Exempel på metoder för att bestämma om ett harmoniskt resonanstillstånd råder beskrivs i detalj i US patentet nr. 6,181, 113. Om inmatning 232 indikerar att ett harmoniskt resonanstillstánd råder, då justerar koordineringssystemet 240 kontrollparametrarna 222. Koordineringssystemet 240 justerar kontrollparametrar 222 för att snedstämma den kontrollstyrda effektkondensatom 120 från ett harmoniskt resonanstillstånd.

Koordineringssystemet 240 kan justera kontrollparametrarna 222 genom någon metod såsom, t. ex. reducera den börreaktiva effekten genom värdet hos den reaktiva effekten som tillhandahålls genom en kondensatoruppsättning. 525 393 Koordineringssystemet 240 genomför kondensatoruppsâttningsomkopplingsoperationer 244 som år baserade på kontrollparametrarna 222. Koordineringssystemet 240 jämför ärkontrollparainetrarria med börkontrollpararnetrarna och bestämmer om en kontrollstyrningsoperation är nödvändig för att närma värdet hos årparameizrarna till värdet för börparametrarrla. Koordineringssystemet 240 bestämmer vidare huruvida en omkopplingsoperation behövs som år baserad på andra faktorer såsom t. ex. driftstatusen 242 hos varje kondensatoruppsåttriing och storleken hos varje kondensator. Beståmmandet av driftstatus 242 för varje kondensator omfattar avgörandet huruvida kondensatom är ansluten eller bortkopplad.

Fig. 3 illustrerar ett flödesschema ßr en illustrerad metod för att kontrollera en omkopplingskontrollstyrd effektkondensator i enlighet med den föreliggande uppfinningen. I steg 310, raderar/ återståller/nollståller koordineringssystemet 240 resonansflaggor. I steg 312, mottager koordineringssystemet 240 kontrollparametrar 222 från det primära kontrollsystemet 220.

Kontrollparametrarna 222 omfattar vazje parameter som är relevant för att kontrollera och styra en omkopplingskontrollstyrd effektkondensator, såsom t. ex. effektfaldorn och nodspånningen. I steg 314, avgör koordineringssystemet 240 om en resonansflagga är satt.

Om en resonansflagga inte år satt, då, i steg 316, avgör koordineringssystemet 240 huruvida inmatningen 232 indikerar att ett harmoniskt resonanstillstånd råder. Om ett harmoniskt resonanstillstånd råder, då, i steg 318, sätter koordineringssystemet 240 en resonansflagga och justerar kontrollparameüama 222. Koordinationssystemet 240 kan justera kontrollparametrarna 222 med någon metod såsom t. ex. minska den börreaktiva effekten med värdet hos den reaktiva effekten som tillhandahålls genom en kondensatoruppsâttning. 525 393 Om en resonansflagga är satt, då i steg 320, justerar koordineringssystemet 240 kontrollparametrama 222. Justeringen som görs i steg 320 kommer att vara ekvivalent med justeringen som görs i steg 318 för att undvika genomförandet av multipla kontrollstyrda åtgärder innan återställning av en resonansflagga. I steg 322, avgör koordineringssystemet 240 om villkoren för radering/ återställning/nollställning av resonansflaggan har uppfyllts. Ett villkor för återställning av resonansflaggan kan startas vid utgången av en förbeståmd tidsfördröjriing eller genom en systemtillståndsåndring som överskrider ett förbestämt tröskelvârde. En systemtillständsändring kan inkludera händelser såsom t. ex. en laständring, en systemkälleimpedansändring eller en nätverkstopologiändring. Sådana händelser kan snedstämrna kretsen från ett resonanstillstånd. Om ett villkor för återställning av resonansflaggan har uppfyllts, då, i steg 234, raderar/ återställer/ nollståller koordineringssystemet 240 resonansflaggan.

I steg 326 avgör koordineringssystemet 240 om en kondensatoruppsättningsomkopplingsoperation 244 behövs. För att bestämma om en kondensatoromkopplingsoperation behövs, jämför koordineringssystemet 240 ärkontrollparametrarna med börkontrollparametrarna, och bestämmer om en omkopplingsoperation är nödvändig för att föra värdet hos ärparametrama närmare till värdet för börparametrama. Koordineringssystemet 240 avgör vidare huruvida en omkopplingsoperation behövs baserad på andra faktorer såsom, t. ex. driftstatusen 242 hos varje kondensatoruppsåttning och storleken hos varje kondensator. Bestämningen av driftstatus 242 hos varje kondensator omfattar fastställandet huruvida en kondensator är ansluten eller bortkopplad.

Om en kondensatoruppsâttningsomkopplingsoperation 244 behövs, då, i steg 328 genomför koordineringssystemet 240 _ kondensatoruppsättningsomkopplingsoperationerna 244. Metoden återgår sedan till steg 312.

Emedan uppfinningen har beskrivits och illustrerats med hänvisning till särskilda utföringsformer, så kommer de som âr kunniga på området att inse att modifiering och variationer kan göras utan att frångå principerna hos 525 393 8 uppfinningen såsom beskrivits ovan och framställts i de efterföljande kraven. T. ex., emedan uppfinningen har beskrivits som att justera kontrollparametrama genom att minska börreaktivefiektvârdet med värdet tillhandahållet genom en kondensatoruppsättning, kan uppfinningen också justera konüollparametrazna genom att minska det börreaktiva effektvârdet med värdet som är tillhandahållet genom ett flertal kondensatoruppsâttningar. Vidare kan resonansskyddssystemet använda någon metod för att detektera ett harmoniskt resonanstillstånd och är inte begränsat till metoden som beskrivs i US patent nr. 6, 181,113, som år inkluderad med hänvisning till fig. 1. Följaktligen bör hänvisning göras till de bifogade kraven som indikerar uppfinningens skyddsomfång. i

Claims (9)

525 393 PATENTKRAV

1. En metod för koordinerad kontroll och styrning av en omkopplingskontrollstyrd effektkondensator med en integrerad resonansskyddsfunktion, vilken omfattar stegen att: A. mottaga kontrollparametrar och en indikation på huruvida ett harmoniskt resonanstillstànd råder; B. om ett harmoniskt resonanstillstànd råder, justera då nämnda kontrollparametrar; och C. genomföra kondensatoromkopplingsoperationer baserade på nämnda kontrollparametrar och återvända till steg A.

2. En metod enligt krav 1, vari nämnda steg för att mottaga kontrollparametrar omfattar mottagandet av börkontrollparametrar och ärkontrollparametrar.

3. En metod enligt krav 1, vari nämnda steg för att mottaga kontrollparametrar omfattar mottagandet av åtminstone någon av effektfaktor och nodspänning.

4. En metod enligt lcrav 1, vari nämnda steg för att justera kontrollparanietrar om ett harmoniskt resonanstillstànd råder omfattar stegen att: i _ i I i i avgöra om en resonansflagga har satts; om en resonansflagga inte är satt, då a. fastställa om ett resonanstillstànd råder; b. om ett resonanstillstànd råder, justera då kontrollpararnetrar och sätt en resonansflagga; i om en resonansflagga är satt, då a. justera kontrollparametrar b. bestämma om ett resonansflaggraderingstillstånd råder; och c. om ett resonansflaggraderingstillstånd råder, radera då resonansflaggian. i 10. 525 593 10 En metod såsom i krav 4, vari nämnda steg för att bestämma om ett resonansflaggraderingstillständ âr rådande omfattar bestämmande om åtminstone en av en förbestâmd tidsfördröjning har löpt ut och en systemtillståndsändririg som överskrider ett förbestämt tröskelvårde har inträffat. En enligt krav 5, vari nämnda steg för att bestämma om en systemtillståndsändring har inträffat som överskrider ett förbestâmt tröskelvärde omfattar bestämmande omåtminstone något av en laständring, en systemkällimpedansändring och en nätverkstopologiåndring som överskrider ett förbestämt tröskelvärde har inträffat. En metod enligt krav 1, vari nämnda steg för att justera kontrollparametrarna omfattar reducerandet av den reaktiva effekten med den reaktiva effekten som tillhandahålls av en kondensatoruppsåttning. En metod enligt krav 1, vari nämnda steg för att utföra kondensatoromkopplingsoperationen omfattar stegen att: bestämma om kondensatoromkopplingsoperationer är nödvändiga; och om kondensatoromkopplingsoperationerna är nödvändiga, då genomföra kondensatoromkopplingsoperationer. ' En metod enligt krav 8, vari nämnda steg för att bestämma om kondensatoromkopplingsoperationer är nödvändiga omfattar stegen att: jämföra ärkontrollparametrar med börkontrollparametrar; och bestämma huruvida en kondensatoromkopplingsoperation skulle närma årkontrollparametrar till börkontrollparametrar. En metod enligt krav 9, vilken vidare omfattar åtminstone ett fastställande huruvida varje kondensator-uppsättning är ansluten eller bortkopplad och bestämma storleken på varje kondensator. 11. 12. 13. 14. 1

5. 525 395 11 Ett system för koordinerad kontroll och styrning av en omkopplingskontrollstyrd effektkondensator med en integrerad resonansskyddsfunktíon, som omfattar en kontrollprocessor som är programmerad att genomföra följande process: A. mottaga kontrollparametrar och en indikation på huruvida ett harmoniskt resonanstillstånd råder; B. om ett harmoniskt resonanstillstånd råder, justera då nämnda kontrollparametrar; och C. genomföra kondensatoromkopplingsoperationer baserade på nämnda kontrollparametrar och återvända till steg A. Ett system enligt krav 1 1, vari nämnda kontrollparametrar omfattar börkontrollparametrar och ärkontrollparametrar. Ett system enligt krav 12, vari nämnda kontrollparametrar omfattar mottagandet av åtminstone någon av effektfaktom och nodspänningen. Ett system enligt krav 11, vari justerandet av kontrollparametrar om ett harmoniskt resonanstíllstånd råder omfattar: bestämma om en resonansflagga har setts; om en resonansflagga inte är satt, då a. bestämma om ett resonanstillstånd råder; b. om ett resonanstillstånd råder, justera då kontrollparametrar; och sätt en resonansflagga; om en resonansflagga är satt, då a. justera kontrollparametrar b. bestämma om ett resonansflaggraderingstillstånd råder; och c. om ett resonansflaggradeñngstillstånd råder, radera då resonansflaggan. Ett system enligt krav 14, vari nämna resonansflaggraderingstillstånd omfattar åtminstone någon av utlöpandet av en förbestämd tidsfördröjning 1

6. 1

7. 1

8. 1

9. 20. 525 393 12 och en systemtillståndsändring som överskrider ett förbestämt tröskelvärde. Ett system enligt krav 15, vari nämnda systemtillständsändring omfattar åtminstone någon av en laständring, en systemkällimpedansåndring och en nätverkstopologiändring. Ett system enligt krav 1 1, vari justeringen av kontrollparametrar omfattar minskandet av den reaktiva effekten med den reaktiva effekten som tillhandahålls genom en kondensatoruppsättning. Ett system enligt krav 1 1, vari utförandet av kondensatoromkopplingsoperationer omfattar: bestämma om kondensatoromkopplingsoperationer är nödvändiga; och om kondensatoromkopplingsoperationerna är nödvändiga, då genomföra kondensatoromkopplingsoperationer. Ett system enligt krav 18, vari bestämmandet om kondensatoromkopplingsoperationerna år nödvändiga omfattar: jämföra ärkontrollparametrar med börkontrollparametrar; och bestämma huruvida en kondensatoromkopplingsoperation skulle närma ärkontrollparametrar till börkontrollparametrar. Ett system enligt krav 19, vilken vidare omfattar åtminstone en bestämning huruvida varje kondensatomppsâttning år ansluten eller bortkopplad och bestämma storleken på varje kondensator.