SU1667191A1

SU1667191A1 - Способ включени конденсаторной батареи в распределительную сеть

Info

Publication number: SU1667191A1
Application number: SU884421678A
Authority: SU
Inventors: Всеволод Савельевич Федий; Сергей Леонидович Чередниченко
Original assignee: Институт Электродинамики Ан Усср
Priority date: 1988-05-06
Filing date: 1988-05-06
Publication date: 1991-07-30

Abstract

Изобретение относитс к области электроэнергетики, в частности к распределительным сет м энергосистем и потребителей электрической энергии, в которых осуществл етс коммутаци конденсаторных батарей с помощью диодно-тиристорных выключателей. Цель изобретени - повышение качества напр жени сети путем исключени бросков тока в батарее. Дл достижени этой цели при поступлении команды от регул тора реактивной мощности измер ют напр жение батареи, регулируют его до величины V_со, определ емой соотношением V_со = X_C/(X_C - X_L)E_м (где X_C - емкостное сопротивление батареи

X_L - индуктивное сопротивление распределительной сети, измен ющеес в пределах 0≤X_L*98X_C

E_м - амплитудное значение напр жени сети после поступлени команды от регул тора, после чего подают команду на отпирание тиристора в ключе. 3 ил.

Description

Изобретение относитс к электроэнергетике и может быть использовано дл повышени качества напр жени в распределительных сет х при коммутации конденсаторных батарей, вход щих в состав различных компенсирующих, фильтрующих и симметрирующих установок.

Цель изобретени - повышение качества напр жени в сети путем исключени бросков тока в момент коммутации батареи.

На фиг.1 представлена схема устройства дл реализации предлагаемого способа; на фиг.2 - кривые тока и напр жени конденсатора; на фиг.З - временные диаграммы работы устройства.

Устройство (фиг.1) содержит известный диодно-тиристорный ключ, выполненный на

неуправл емом 1 и управл емом 2 вентил х , подключающих конденсаторную батарею 3 к распределительной сети. Узел подзар да содержит маломощный трехоб- моточный трансформатор 4, подключенный к той же сети. Одна из вторичных обмоток трансформатора нагружена на выпр митель 5 с емкостным фильтром 6, втора - на выпр митель 7 (без фильтра). Дл осуществлени подзар да батареи используетс бесконтактный ключ 8, разр да - ключ 9.

В систему управлени диодно-тири- сторным ключом вход т датчик 10 амплитудного значени напр жени , датчик 11 напр жени на батарее, схема 12 сравнени с трем выходами: Больше, Норма, Меньше, логический элемент И 13. схема

о о

чэ

14 синхронизации с сетью, логические элементы И 15, НЕ 16, И 17 и регул тор 18 реактивной мощности.

На фиг.2 показаны кривые тока (напр жени ) батареи при включении ее в распределительную сеть в соответствии с предлагаемым способом (v 2). Включение батареи происходит в момент максимума напр жени сети (точка to), а начальное напр жение на батарее устанавливают равV24

ным . В этом случае

V2- 13

свободна составл юща не возникает, а в цепи сразу же устанавливаетс вынужденный режим: Uc;Lfg,,,. В этом нетрудно убедитьс теоретически, проанализировав соответствующие уравнени при включении RLC-контура на гармоническое напр жение при ненулевых начальных услови х (Uc0 О, ILO 0):

ХСг- г i /,... . I „/Л 1

UC°XC-XL

Em - sin (ол t 4-1/0 +e

(sin 1/JCOS va t, 4- cos von t) 4+ Ur

0 Em

cos t;

- cos (аи t + 1/) + e

-bt

е b

R 2 L

XC -XL (cos t COSvwi t - vsin sln VM t)- e

vftji t ; коэффициент затухани , учигыP

волновое сопротивлевающий наличие активного сопротивлени цепи;

С v ние;

у- начальна фаза включени .

В данном случае при выборе включени в максимум напр жени сети (1р 90°), предварительном зар де батареи, равном Ос

-с-V Em, получают Хс - XL

И (wit + 90°) +

лС I

+ е

-ы

cos vtui t 4 е Хс

-bt

Хс

Хс XL

cos t - Em cos ом t

Xc - XL

lc - - - v- - cos (ал t 4- 90°) - Xc XL

y.tj-e-b E.n

sin vrih т XC-XL

- - sin 0)1 t

0

5

0

5

0

5

0 т

Как видно, в этих уравнени х исчезают свободные составл ющие (с частотой vw) в токе и напр жении конденсатора, а в цепи сразу наступает установившийс режим независимо от величины активного сопротивлени цепи, вли ющего на множитель е .

Работа устройства по сн етс с помощью временных диаграмм, приведенных на фиг.З.

До включени батареи 3 в сеть она зар жена до амплитудного значени напр жени сети () с помощью диода 1. Если напр жение в сети повышаетс , то батаре успевает (за несколько периодов) зар дитьс через диод 1 до более высокого напр жени . Однако при снижении напр жени в сети соответствующее снижение напр жени на зар женной батарее происходит очень медленно (за несколько минут), так как диод 1 преп тствует ее разр ду на сеть.

Зар дный 8 и разр дный 9 ключи разомкнуты , конденсатор фильтра 6 посто нно подзар жаетс через выпр митель 5. Номинальное напр жение на фильтре выбирают в пределах (1,5-2) Ет (за счет соответствующего коэффициента трансформации трансформатора 4, подключенного к той же сети). Число витков нижней обмотки трансформатора 4 выбирают из услови , чтобы амплитуда переменного напр жени на входе

т к-Хс гвыпр мител 7 была равной-- Em

Хс - XL

(Em - амплитуда напр жени в сети до включени батареи 3). Это напр жение выпр мл етс и подаетс на датчик 10 амплитуды напр жени , который запоминает его и сохран ет (в течение полупериода) до следующего перехода переменного напр жени Хс

5

0

5

Em через максимум (фактически сигХс XL

нал с датчика 10 содержит информацию о том, какое должно быть напр жение на батарее в момент ее включени ).

Блок 14 синхронизации непрерывно вырабатывает импульсы в момент перехода напр жени сети через максимум, т.е. только при этом условии на тиристоре 2 по вл етс положительное напр жение и его можно включить.

Пусть в момент времени to (фиг.З) амплитуда напр жени в сети равна Егщ, а батаре зар жена до напр жени Uco- Предположим, что в момент времени t1 поступил сигнал Пуск от регул тора 18 реактивной мощности на включение батареи в сеть, а напр жение в сети при этом по каким-либо причинам возросло (Ет2 Emi). Если не изменить начальное напр жение на батарее, то диодно-тиристорный ключ 1,2

сможет включитьс лишь при равенстве напр жений сети и батареи (в точке А), т.е. с переходным процессом, так как условие

Ucn wъ Em при этом не выполн етХс - XL

с . Поскольку быстродействие диодно-тири- сторных ключей равно одному периоду, то эта задержка (между сигналом регул тора на включение батареи и импульсом управлени на тиристор 2 ключа) позвол ет осуществить подзар д (или частичный разр д) батареи с тем, чтобы в момент замыкани тиристора было выполнено условие Uco

Хг

- Em Это осуществл етс следуюХс - XL щим образом.

В момент времени t2 происходит сравнение текущего значени напр жени на батарее UCQ (сигнал от датчика 11) и требуемого , формируемого датчиком 10. Поскольку напр жение UCQ меньше амплитуды

---г- Ет2 то на выходе схемы 12 сравне- АС - XL

ни по вл етс сигнал Меньше, поступающий на вход логического элемента И 15, на втором входе которого присутствует сигнал от логического элемента НЕ 16. При совпадении обоих сигналов на выходе логического элемента 15 формируетс сигнал, поступающий после соответствующего усилени на бесконтактный ключ 8. Поскольку напр жение на конденсаторе фильтра 6 выбрано выше, чем напр жение на батарее 3, то последн начинает подзар жатьс (скорость подзар да зависит от разницы напр жений конденсатора 6 и батареи 3, внутреннего сопротивлени цепи подзар да и может регулироватьс за счет величины напр жени верхней обмотки трансформатора 4). Импульс тока подзар да не попадает в питающую сеть.

В момент времени :з напр жение на батарее достигает требуемого

ХС

(Uco

Ет2). кэ выходе схемы 12

XC-XL

сравнени по вл етс сигнал Норма. Снимаетс сигнал на запуск ключа 8, и он размыкаетс . При совпадении сигнала от схемы 14 синхронизации с сетью и сигнала Норма (момент времени ц) на выходе элемента И 13 вырабатываетс сигнал на включение тиристора 2. Зар женна до требуемого значени батаре подключаетс к сети, и в ней начинает протекать установившийс ток, а переходный процесс отсутствует , так как выполнено условие L)CO с

х х Ет2Если напр жение в сети снизилось, то после сравнени текущего и заданного значений напр жени батареи на выходе схемы 12 сравнени по вл етс сигнал Больше и 5 с помощью логических элементов НС 16, И 17 формируетс сигнал на включение разр дного ключа 9 (скорость разр да зависит от величины внутреннего сопротивлени разр дной цепи батаре 3 - ключ 9 и ее

10 можно соответствующим образом регулировать исход из требуемого быстродействи ). Поспе разр да батареи до заданного значени ключ 9 размыкаетс , и в мсмент совпадени сигнала от схемы 14 синхронизации и

5 сигнала Норма вырабатываетс импульс на включение тиристора 2. Ток разр да батареи также не попадает в сеть.

Таким образом, колебани напр жени сети не оказывают вли ни на работоспо0 собность схемы, т.е. отклонени напр жени з сети всегда учитываютс с помощью датчика 10 напр жени и схемы 12 сравнени .

Использование предлагаемого способа

5 наиболее эффективно при коммутации конденсаторных батарей в общепромышленных распределительных сет х, при регулировании напр жени и реактивной мощности в сет х с резкопеременной на0 грузкой, коммутации резонансных фильтров , а также конденсаторных батарей, снабженных защитными реакторами от высших гармоник, в автономных энергосистемах и т.п.

5 Использование способа обеспечивает улучшение качества напр жени в сети за счет исключени высокочастотных помех от свободной составл ющей тока, отрицательно вли ющих на других потребителей, осо0 бенно ЭВМ, устранение бросков тока с сопровождающих их перенапр жений, что увеличивает срок службы конденсаторных батарей, а также исключение потерь энергии от протекани свободной высокочастот5 ной составл ющей тока в элементах сети и конденсаторной батарее.

Формул изобретени

Способ включени конденсаторной ба- 0 тареи в распределительную сеть с индуктивным сопротивлением XL, измен ющимс в пределах О XL Xc, где Хс - емкостное сопротивление батареи, с помощью диодно- тиристорного ключа, который замыкают в 5 момент максимума напр жени сети по команде регул тора реактивной мощности, о тличающийс тем, что, с целью повыше- ни качества напр жени сети путем исключени бросков тока в батарее, при поступлении команды от регул тора измер ют напр жение батареи, регулируют егоное значение напр жени сети после подо величины Uco определ емой соотноше-ступлени команды от регул тора, после че- Хгго подают команду на отпирание тиристора нием Uco - Em , где Ет - амплитуд-Q ключе лс At.

,

LC--LB

Claims

Формул изобретения.

Способ включения конденсаторной батареи в распределительную сеть с индуктивным сопротивлением Xl, изменяющимся в пределах 0 <Xl <Хс, где Хс - емкостное’ сопротивление батареи, с помощью диоднотиристорного ключа, который замыкают в момент максимума напряжения сети по команде регулятора реактивной мощности, о тличающийся тем. что, с целью повышения качества напряжения сети путем исключения бросков тока в батарее, при поступлении команды от регулятора изме7 ряют напряжение батареи, регулируют его до величины Uco. определяемой соотношением Uco “

Хс

Xc-Xl

Em , где E_m - амплитудное значение напряжения сети после поступления команды от регулятора, после чего подают команду на отпирание тиристора в ключе.

Фиг/

Ригг