SU943985A1 - Устройство дл дискретного регулировани реактивной мощности в электрических сет х - Google Patents

Description

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к управлению режимами электрических сетей и систем, и может быть использовано для повышения пропускной способности, ₅ устойчивости и управления аварийными режимами электросистем, а также обеспечения качества электроэнергии.

Известен управляемый статический источник реактивной мощности (ИРМ), который содержит конденсаторные батареи или реакторы, подсоединенные к сети через тиристорный выключатель, выполненный из встрёчно-параллельно соединенных тиристоров. Система управления этим источником содержит датчики режима сети и усилитель, образующие регулятор, блоки управления тиристорами, генерирующие 20 сигналы управления (импульсы), по-даваемые на управляющие электроды тиристоров в определенной фазе, задаваемой регулятором. Данная система управления осуществляет плавное регулирование секцией конденсаторной батареи или реактора .

Недостатком данного ИРМ является то, что при плавном регулировании реактивной мощности ИРМ генерирует высшие гармоники.

Известна система автоматического управления несколькими параллельно и последовательно соединенными секциями конденсаторных батарей, каждая из которых включается в сеть через встречно-параллельно соединенные тиристоры. Система управления такой конденсаторной батареей предназначена для ступенчатого регулирования реактивной мощности путем изменения числа параллельно и последовательно включенных секций конденсаторных батарей ^2j .

Недостатком такого устройства является то, что дискретное регулирование мощности конденсаторной бата3 реи требует большого количества тиристорных ключей, число которых соответствует числу ступеней регулирования.

Известно устройство для дискретного регулирования реактивной мощ- , ности в электрических сетях, содержащее трехсекционный ИРМ. Собранный из логических элементов регулятор ’управляет работой тиристорного ключа, который подключает к сети необходимое число секций конденсаторных батарей, что позволяет получить максимально возможное число (до семи) ступеней регулирования реактивной мощности в зависимости от соотношения мощностей секций. Сигнал параметра регулирования поступает от датчика на входы измерительных органов, которые преобразуют плавно изменяющийся сигнал параметра в дискретный* Выходы измерительных органов в определенной логической последовательности через инверторы соединены со входами блоков сравнения, с выходом которых сигналы поступают на исполнительные органы и на систему внутренней блокировки. Сигналы со входов элементов внутренней блокировки поступают на второй ряд блоков сравнения, выходы которых соединены с исполнительными органами. Между исполнительными органами осуществляется связь с помощью системы внешней блокировки. Исполнительные органы воздействуют на систему управления, которая, в свою очередь, осуществляет включение и отключение тиристорных выключателей, подключающих к сети необходимое количество секций батарей конденсаторов. В случае подключения ИРМ к сети с небалансом реактивной мощности регулятор обеспечивает возможность мгновенного включения необходимой ступени ИРМ, не осуществляя перебора предыдущих ступеней. Каждый из трех тиристорных блоков вступает в работу, начиная с вполне определенного вентиля, и заканчивает работу также на вполне определенном вентиле. Такая логическая последовательность работы связана с необходимостью задавать полярность остаточного напряжения на отключаемой секции конденсаторных ба- . тарей с целью выбора наиболее благоприятных (по переходному процессу) условий последующего включения этой секции. Внутренняя блокировка осуществляет предварительное закрытие каждого предыдущего блока вентилей при включении последующего. Данная 5 блокировка имеет взаимный характер, т. е. действует между смежными каналами как при наборе мощности, так и при ее сбросе. При наличии на входах элементов блокировки сигнала »0 равного 1, осуществляется ввод ее в работу. Блоки внешней блокировки выполнены также по взаимному принципу. Они определяют необходимое количество одновременно включен15 ных тиристорных ключей и секций конденсаторных батарей £3j.

Недостатком указанного устройства является небольшое число ступеней изменения реактивной мощности ба20 тарей конденсаторов, что не позволяет достаточно точно реализовать аппроксимирование закона непрерывного регулирования, необходимого для управления некоторыми режимами электричес2$ ких сетей и систем.

Цель изобретения - увеличение числа ступеней регулирования реактивной мощности при минимальном количестве тиристорных выключателей и ком30 мутируемых ими секций конденсаторных батарей, реакторов или других элементов, упрощение системы управления многоступенчатыми установками ИРМ, увеличение надежности уст₃₅ ройства и качества регулируемого параметра.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для дискретного 40 Регулирования реактивной мощности в электрических сетях, содержащее статические источники реактивной мощности, выполненные из секционированных блоков, датчик параметра регулирования, подключенный к сети, блоки сравнения и исполнительный орган, снабжено генераторами опорных импульсов, генератором постоянного сигнала, противоположного по знаку параметру регулирования, сум⁵⁰ матором и органом блокировки, при этом входы генераторов опорных импульсов объединены между собой, а их выходы подсоединены к одному из входов блоков сравнения, к второму ⁵⁵ входу которых подсоединен выход датчика параметра регулирования, который подсоединен также к одному из источников реактивной мощности и к входу сумматора, выход каждого из блоков сравнения подсоединен к входу соответствующего исполнительного органа, выполненного в виде электронных ключей, на второй вход каждого из исполнительных органов подсоединен выход генератора·постоянного сигнала, вход которого подсоединён к пи.тающей сети, выходы исполнительных органов подсоединены к сумматору, выход которого подсоединен к входу второго источника реактивной мощности , а выходы органа блокировки подсоединены к вторым входам источников реактивной мощности, а к входам органа блокировки подсоединены выходы источников реактивной мощности.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства связи, включаемого между регуляторами двух известных ИРМ, на фиг. 2 - диаграмма токов по секциям и суммарного тока двух ИРМ, образующих предлагаемое устройство.

Устройство для регулирования реактивной мощности (фиг. 1) содержит два источника (ИРМ) 1 и 2. Сигнал от датчика 3 параметра регулирования зашунтирован рядом параллельных цепочек, состоящих из последовательно соединенных генераторов 4-6 опорных импульсов, блоков 7~9 сравнения, исполнительных органов 10-12 и сумматора 13. В схему также входит генератор 14 постоянного по величине и противоположного по знаку сигнала параметра регулирования и орган 15 блокировки. Значения текущего параметра регулирования от датчика 3 и опорные импульсы от генераторов 4-6 сравниваются в блоках 7^_9 сравнения соответственно, выполненных по принципу логических элементов И. При совпадении контрольного сигнала с одним из опорных срабатывает соответствующий исполнительный орган 10-12. Выход генератора 14 постоянного по величине и отрицательного

943985 6 входы сумматора 13. На один из входов сумматора 13 также поступает сигнал параметра регулирования. Сумматор 13 осуществляет суммирование контрольного сигнала параметра регулирования с постоянными импульсами, поступающими от исполнительных органов 10-12. Результирующий сигнал с выхода сумматора 13 поступает на регулятор промежуточного ИРМ 2. Орган 15 блокировки осуществляет предварительное закрытие всех тиристорных ключей ИРМ 2 перед включением каждой ступени первого ИРМ при наборе мощности и обратную операцию при сбросе мощности.

Устройство функцирнирует следующим образом.

На примере двух однотипных ИРМ, объединенных устройством связи, имеем следующее соотношение значений мощности по трем их секциям: ИРМ 1 7:14:21, ИРМ 21:2: 3. Каждый ИРМ с помощью своего регулятора в логической последовательности комбинирует шесть возможных ступеней регулирования реактивной мощности.

При увеличении значения параметра регулирования сначала в работу вступает ИРМ 2, так как порог срабатывания его первой ступени в шесть раз ниже порога срабатывания первой ступени ИРМ 1, и в логической последовательности комбинирует шесть возможных ступеней. При достижении значения параметра регулирования порога срабатывания первой ступени ИРМ 1 на вхо-: дах первого блока 7 сравнения оказываются равные по величине сигналы, что приводит к появлению сигнала равного 1 на его выходе. Исполнительный орган 10 первой цепочки подключает ко входу сумматора 13 постоянный отрицательный сигнал от генератора 14. Происходит сложение равных по величине и противоположных по знаку сигналов. На выходе сумматора 13 формируется нулевое значепо знаку сигнала соединен со входами исполнительных органов 10-12. Величина постоянного импульса равна порогу срабатывания первого по очереди ИРМ 1 Исполнительные органы 10-12 представляют собой электронные ключи, которые включаются сигналом, поступающим с выхода блоков 7~9 сравнения. Выходные сигналы каждого исполнительного органа 10-12, равные по величине и знаку постоянному сигналу, подаются на ние сигнала, что приводит к отключению всех секций ИРМ 2 и одновременному включению первой секции ИРМ 1, так как на его регулятор контрольный сигнал попадает, минуя устройство связи. Процесс отключения ИРМ 2 и включения первой ступени ИРМ 1 контролируется органом 15 взаимной блокировки. При дальнейшем увеличении параметра регулирования вновь вступает в работу ИРМ 2, про7 943985 должая увеличивать генерируемую мощность устройства за счет егвода своих секций конденсаторных батарей с первой до шестой до тех пор, когда эта мощность не достигнет порога 5 включения второй ступени ИРМ 1, которое вступает в работу при одновременном выключении всех секций ИРМ 2. При снижении значения параметра регулирования отключение каждой ступе- Ю ни ИРМ 1 происходит с одновременным включением шестой ступени ИРМ 2, что обеспечивается логической частью регуляторов и органом 15 блокировки. Следовательно, переход к каждой из шести ступеней ИРМ 1 осуществляется путем перебора шести ступеней ИРМ 2, что позволяет получить при данном соотношении мощностей по секциям ИРМ сорок восемь ступеней измене20 ния реактивной мощности с единичным шагом. Этот процесс иллюстрируется диаграммой токов, представленной на фиг. 2.

Использование изобретения позво- 25 лит в ряде случаев при управлении режимами электрических систем заме нить плавное регулирование реактивной мощности на дискретное без ущерба качеству регулирования. При 30 этом устройство не генерирует высших гармоник тока. Предлагаемое устройство связи позволит не усложняя логической части регуляторов известных ИРМ получить до 63 ступеней регу- 35 лирования реактивной мощности при двух-трехсекционных ИРМ, управляемых тиристорными выключателями.

Claims (3)

1. (5 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСКРЕТНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ Изобретение относитс  к электроэнергетике , в частности к управлени режимами электрических сетей и систем , и может быть использовано дл  повышени  пропускной способности, устойчивости и управлени  аварийными режимами электросистем, а также обеспечени  качества электроэнергии Известен управл емый статический источник реактивной мощности (ИРМ), который содержит конденсаторные батареи или реакторы, подсоединенные к сети через тиристорный выключатель , выполненный из встрёчно-параллельно соединенных тиристоров. Система управлени  этим источником содержит датчики режима сети и усилитель , образующие регул тор, блоки управлени  тиристорами, генерирующи сигналы управлени  (импульсы), подаваемые на управл ющие электроды т ристоров в определенной фазе, задаваемой регул тором. Данна  система СЕТЯХ управлени  осуществл ет плавное регулирование секцией конденсаторной батареи или реактора l. Недостатком данного ИРМ  вл етс  то, что при плавном регулировании реактивной мощности ИРМ генерирует высшие гармоники. Известна система автоматического управлени  несколькими параллельно и последовательно соединенными секци ми конденсаторных батарей, кажда  из которых включаетс  в сеть через встречно-параллельно соединенные тиристоры. Система управлени  такой конденсаторной батареей предназначена дл  ступенчатого регулировани  реактивной мощности путем изменени  числа параллельно и последовательно включенных секций конденсаторных батарей 2 . Недостатком такого устройства  в етс  то, что дискретное регулирование мощности конденсаторной батареи требует большого количества тиристорных ключей, число которых соот ветствует числу ступеней регулировани . , Известно устройство дл  дискретного регулировани  реактивной мощ- , ности в электрических сет х, содержащее трехсекционный ИРМ. Собранный из логических элементов регул тор управл ет работой тиристорного ключа, который подключает к сети необходимое число секций конденсаторных батарей, что позвол ет получить максимально возможное число (до семи) ступеней регулировани  реактивной мощности в зависимости от соотношени  мощностей секций. Сигнал параметра регулировани  посту пает от датчика на входы измерительных органов, которые преобразуют плавно измен ющийс  сигнал параметра в дискретный« Выходы измерительных органов в определенной логической последовательности через инверторы соединены со входами блоков сравнени , с выходом которых сигналы пос тупают на исполнительные органы и на систему внутренней блокировки. Сигналы со входов элементов внутренней блокировки поступают на второй р д блоков сравнени , выходы которых соединены с исполнительными органами . Между исполнительными органами осуществл етс  св зь с помощью сиетемы внешней блокировки. Исполнитель ные органы воздействуют на систему управлени , котора , в свою очередь, осуществл ет включение и отключение тиристорных выключателей, подключающих к сети необходимое количество секций батарей конденсаторов. В случае подключени  ИРМ к сети с небалан сом реактивной мощности регул тор обеспечивает возможность мгновенного включени  необходимой ступени ИРМ, не осуществл   перебора предыдущих ступеней. Каждый из трех тирис торных блоков вступает в работу, начина  с вполне определенного вентил  и заканчивает работу также на вполне определенном вентиле. Така  логическа  последовательность работы св зана с необходимостью задавать пол рность остаточного напр жени  на отключаемой секции конденсаторных батарей с целью выбора наиболее благопри тных (по переходному процессу) условий последующего включени  этой секции. Внутренн   блокировка осуществл ет предварительное закрытие каждого предыдущего блока вентилей при включении последующего. Данна  блокировка имеет взаимный характер , т. е. действует между смежными каналами как при наборе мощности, так и при ее сбросе. При наличии на входах элементов блокировки сигнала равного 1, осуществл етс  ввод ее в работу. Блоки внешней блокировки выполнены также по взаимному принципу. Они определ ют необходимое количество одновременно включенных тиристорных ключей и секций конденсаторных батарей З. Недостатком указанного устройства  вл етс  небольшое число ступеней изменени  реактивной мощности батарей конденсаторов, что не позвол ет достаточно точно реализовать аппроксимирование закона непрерывного регулировани , необходимого дл  управлени  нeкoтopы 1 режимами электрических сетей и систем. Цель изобретени  - увеличение числа ступеней регулировани  реактивной мощности при минимальном количестве тиристорных выключателей и коммутируемых ими секций конденсаторных батарей, реакторов или других элементов, упрощение системы управлени  мно госту пен 1 атыми установками ИРМ, увеличение надежности устройства и качества регулируемого п п мртпл параметра. Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  дискретного регулировани  реактивной мощности в электрических сет х, содержащее статические источники реактивной мощности , выполненные из секционированных блоков, датчик параметра регулировани , подключенный к сети, блоки сравнени  и исполнительный орган, снабжено генераторами опорных импульсов, генератором посто нного сигнала, противоположного по знаку параметру регулировани , сумматором и органом блокировки, при этом входы генераторов опорных импульсов объединены между собой, а их выходы подсоединены к одному из входов блоков сравнени , к второму входу которых подсоединен выход датчика параметра регулировани , который подсоединен также к одному из источников реактивной мощности и к входу сумматора, выход каждого из блоков сравнени  подсоединен к входу соответствующего исполнительного органа, выполненного в виде электрон ных ключей, на второй вход каждого из исполнительных органов подсоедине выход генератора-посто нного сигнала , вход которого подсоединён к пи .тающей сети, выходы исполнительных органов подсоединены к сумматору, выход которого подсоединен к входу второго источника реактивной мощности , а выходы органа блокировки подсоединены к вторым входам источн ков реактивной мощности, а к входам органа блокировки подсоединены выходы источников реактивной мощности На фиг. 1 изображена блок-схема устройства св зи, включаемого между регул торами двух известных ИРМ, на фиг. 2 - диаграмма токов по секци м и суммарного тока двух ИРМ, образующих предлагаемое устройство. Устройство дл  регулировани  реак тивной мощности (фиг. 1) содержит два источника (ИРМ) 1 и 2. Сигнал от датчика 3 параметра регулировани  зашунтирован р дом параллельных цепочек , состо щих из последовательно соединенных генераторов k - 6 опорных импульсов, блоков 7-9 сравнени  исполнительных органов 10-12 и сумматора 13. В схему также входит гене ратор I посто нного по величине и противоположного по знаку сигнала параметра регулировани  и орган 15 блокировки. Значени  текущего параметра регулировани  от датчика 3 Ч опорные импульсы от генераторов +-6 сравниваютс  в блоках 7-9 сравнени  соответственно, выполненных по принципу логических элементов И. При совпадении контрольного сигнала с одним из опорных срабатывает соответствующий исполнительный орган 10-12. Выход генератора Н посто нного по величине и отрицательного по знаку сигнала соединен со входами исполнительных органов 10-12. Величи на посто нного импульса равна порогу срабатывани  первого по очереди ИРМ Исполнительные органы 10-12 представ л ют собой электронные ключи, которы включаютс  сигналом, поступающим с выхода блоков 7-9 сравнени . Выходны сигналы каждого исполнительного орга на 10-12, равные по величине и знаку посто нному сигналу, подаютс  на 5 6 входы сумматора 13. На один из входов сумматора 13 также поступает сигнал параметра регулировани . Сумматор 13 осуществл ет суммирование контрольного сигнала параметра регулировани  с посто нными импульсами, поступающими от исполнительных органов 10-12. Результирующий сигнал с выхода сумматора 13 поступает на регул тор промежуточного ИРМ 2. Орган 15 блокировки осуществл ет предварительное закрытие всех тиристорных ключей ИРМ 2 перед включением каждой ступени первого ИРМ при наборе мощности и обратную операцию при сбросе мощности. Устройство функцирнирует следующим образом. На примере двух однотипных ИРМ, объединенных устройством св зи, имеем следующее соотношение значений мощности по трем их секци м: ИРМ 1 , ИРМ 2 1: 2 : 3. Каждый ИРМ с помощью своего регул тора d логической последовательности комбинирует шесть возможных ступеней регулировани  реактивной мощности. При увеличении значени  параметра регулировани  сначала в работу вступает ИРМ 2, так как порог срабатывани  его первой ступени в шесть раз ниже порога срабатывани  первой ступени ИРМ 1, и в логической последовательности комбинирует шесть возможных ступеней. При достижении значени  параметра регулировани  порога срабатывани  первой ступени ИРМ 1 на вхо-: дах первого блока 7 сравнени  оказываютс  равные по величине сигналы, что приводит к по влению сигнала равного .1 на его выходе. Исполнительный орган 10 первой цепочки подключает ко входу сумматора 13 посто нный отрицательный сигнал от генератора 1. Происходит сложение равных по величине и противоположных по знаку сигналов. На выходе сумматора 13 формируетс  нулевое значение сигнала, что приводит к отключению всех секций ИРМ 2 и одновременному включению первой секции ИРМ 1, так как на его регул тор контрольный сигнал попадает, мину  устройство св зи. Процесс отключени  ИРМ 2 и включени  первой ступени ИРМ контролируетс  органом 15 взаимной блокировки. При дальнейшем увеличении параметра регулировани  вновь вступает в работу ИРМ 2, продолжа  увеличивать генерируемую мощность устройства за смет егвода своих секций конденсаторных батарей с первой до шестой до тех пор, когда эта мощность не достигнет порога включени  второй ступени ИРМ 1, которое вступает в работу при одновременном выключении всех секций ИРМ 2. При снижении значени  параметра регулировани  отключение каждой ступени ИРМ 1 происходит с одновременным включением шестой ступени ИРМ 2, что обеспечиваетс  логической частью регул торов и органом 15 блокировки . Следовательно, переход к каждой из шести ступеней ИРМ 1 осуществл етс  путем перебора шести ступеней ИРМ 2, что позвол ет получить при данном соотношении мощностей по секци м ИРМ сорок восемь ступеней измен ни  реактивной мощности с единичным шагом. Этот процесс иллюстрируетс  диаграммой токов, представленной на фиг. 2. Использование изобретени  позволит в р де случаев при управлении режимами электрических систем заменить плавное регулирование реактив ной мощности на дискретное без ущерба качеству регулировани . При этом устройство не генерирует высших гармоник тока. Предлагаемое устройство св зи позволит не усложн   логической части регул торов известных ИРМ получить до 63 ступеней регу лировани  реактивной мощности при двух-трехсекционных ИРМ, управл емых тиристорными выключател ми. Формула изобретени  Устройство дл  дискретного регулировани  реактивной мощности в элек трических сет х, содержащее статичес кие источники реактивной мощности, выполненные из секционированных блоков , датчик параметра оегулировани . 58 |подключенный к сети, блоки сравнени  и исполнительный орган, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  числа ступеней регулировани , упрощени  системы управлени  источниками, оно снабжено генераторами опорных импульсов, генератором посто нного сигнала, противоположного по знаку параметру регулировани , сумматором и органом блокировки , при этом входы генераторов опорных импульсов объединены между собой а их выходы подсоединены к одному из входов блоков сравнени , к второму входу которых подсоединен выход датчика параметра регулировани , который подсоединен также к одному из источников реактивной мощности м к входу сумматора, выход каждого из блоков сравнени  подсоединен к входу соответствующего исполнительного органа, выполненного в виде электронных ключей, на второй вход каждого из исполнительных органов подсоединен выход генератора посто нного сигнала , вход .которого подсоединен к питающей сети, выходы исполнительных органов подсоединены к сумматору, выход которого подсоединен к входу второго источника реактивной мощности , а выходы органа блокировки подсоединены к вторым входам источников реактивной мощности, а к входам органа блокировки подсоединены выходы источников реактивной мощности. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР ff 606185, кл. Н 02 J 3/13, 197.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 02 J 3/18. 1975.
3. 3.Источники реактивной мощности дл  ступенчатого регулировани  конденсаторных батарей дл  резкопеременной несинусоидальной нагрузки. Отчет, инв. № Б-589 87, номер гос.регистрации 76005833, 1977j февраль.