СИСТЕМА И СПОСОБ СОГЛАСОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ КОММУТИРУЕМЫМ СИЛОВЫМ КОНДЕНСАТОРОМ С ВСТРОЕННОЙ СИСТЕМОЙ ЗАЩИТЫ ОТ РЕЗОНАНСА Российский патент 2007 года по МПК G05F1/70 

Область применения изобретения

Настоящее изобретение в общем имеет отношение к созданию систем и способов согласованного управления коммутируемым силовым конденсатором, со встроенной системой защиты от резонанса. Более конкретно, настоящее изобретение имеет отношение к подстройке вычислений, осуществленных первичной системой регулирования, в ответ на определение состояния гармонического резонанса при помощи системы защиты от резонанса.

Предпосылки к созданию изобретения

Существующие системы управления коммутируемыми силовыми конденсаторами могут содержать первичную систему регулирования и систему защиты от гармонического резонанса. Первичная система регулирования определяет, необходима ли операция переключения конденсатора путем сравнения фактических параметров управления с заданными параметрами управления, и определяет, позволяет ли операция переключения сблизить фактические параметры управления с заданными параметрами управления. Заданные параметры управления являются заранее установленными. Фактические параметры управления вычисляют при помощи первичной системы регулирования на основании измерений напряжений и токов, полученных соответственно при помощи трансформаторов напряжения и тока. Если требуется проведение операции переключения, то первичная система регулирования дополнительно определяет, какую конденсаторную батарею следует переключить, на основании других факторов, таких как, например, емкость конденсатора, с учетом того, является ли конденсатор подключенным или отключенным.

Система защиты от резонанса контролирует условия гармонического резонанса в контуре. Состояния гармонического резонанса могут быть вызваны операциями переключения конденсатора или изменениями в системе, такими как, например, изменение нагрузки, изменение полного внутреннего сопротивления источника питания системы или изменение топологии сети. Гармонический резонанс может вызывать существенное нелинейное (гармоническое) искажение в системе напряжений и токов, которое может увеличивать потери в контуре и вызывать повреждение оборудования, работающего в системе, за счет перегрева и вибраций. Когда обнаруживают состояние резонанса, вызванное операцией переключения, тогда система защиты осуществляет дополнительную операцию переключения конденсатора, чтобы произвести расстройку контура от установившегося резонанса. Если требуется операция переключения, то система защиты от гармонического резонанса дополнительно определяет, какой конденсатор следует переключить, на основании других факторов, таких как, например, емкость конденсатора, с учетом того, является ли конденсатор подключенным или отключенным.

Существующие системы управления коммутируемыми силовыми конденсаторами могут содержать как независимую первичную системы регулирования, так и независимую систему защиты от резонанса. Независимость этих двух систем приводит к различным недостаткам. Во-первых, независимые системы могут дублировать некоторые функции, такие как, например, определение подключенного состояния конденсатора и выработка сигнала управления конденсатором. Во-вторых, независимые системы могут, при некоторых обстоятельствах, блокировать конденсаторные батареи в состоянии постоянного отключения или включения. Например, первичная система регулирования может определить, что некоторую конденсаторную батарею следует подключить. Однако, если подключение этой конденсаторной батареи приводит контур в состояние резонанса, то тогда система защиты от резонанса будет производить дополнительные операции переключения конденсаторов, чтобы расстроить контур от установившегося резонанса. Существует вероятность того, что система защиты от резонанса может решить отключить ту же самую конденсаторную батарею, которую подключила первичная система регулирования. Но если эта конденсаторная батарея отключена при помощи системы защиты от резонанса, то первичная система регулирования будет опять подключать эту конденсаторную батарею. Эта операция блокировки может приводить к чрезмерному износу конденсаторов и устройства переключения. Таким образом, существенным усовершенствованием является объединение и согласование первичной системы регулирования и системы защиты от резонанса, чтобы избежать дублирования функций и блокировки переключения.

Краткое изложение изобретения

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию систем и способов согласованного управления коммутируемым силовым конденсатором, со встроенной функцией защиты от резонанса. Координационная система получает параметры управления, вычисленные при помощи первичного блока управления. Координационная система также получает от системы защиты от резонанса входной сигнал, несущий информацию о наличии состояния гармонического резонанса. Если имеется состояние гармонического резонанса, то координационная система регулирует параметры управления. Если состояние гармонического резонанса отсутствует, то параметры управления, вычисленные при помощи первичной системы регулирования, не изменяются. Затем координационная система осуществляет операции переключения конденсаторной батареи на основании параметров управления, первоначально вычисленных при помощи первичной системы регулирования, или на основании подстроенных параметров управления.

Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, данного в качестве примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показано устройство с коммутируемыми силовыми конденсаторами в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.2 показана блок-схема блока управления устройства с коммутируемыми силовыми конденсаторами в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.3 показана блок-схема примерного способа согласованного управления системой с коммутируемыми силовыми конденсаторами в соответствии с настоящим изобретением.

Подробное описание изобретения

Далее описаны со ссылкой на фиг.1-3 системы и способы согласованного управления коммутируемыми силовыми конденсаторами, со встроенной функцией защиты от резонанса, в соответствии с настоящим изобретением. На всех чертежах аналогичные элементы имеют одинаковые позиционные обозначения. Специалисты легко поймут, что приведенное описание дано только для пояснения изобретения и не имеет ограничительного характера.

На фиг.1 показано устройство 120 с коммутируемыми силовыми конденсаторами в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения. Можно видеть, что фидер (питающая линия) 110 подает питание на устройство 120 с коммутируемыми силовыми конденсаторами, которое содержит переключаемые при помощи прерывателя конденсаторные батареи 140а и 140b, а также блок управления 160. Блок управления 160 измеряет напряжение 180 и ток 190 для определения необходимости операций переключения конденсаторных батарей 140а и 140b, которые подают желательную мощность на нагрузку 170.

На фиг.2 показана блок-схема блока управления 160 устройством 120 с коммутируемыми силовыми конденсаторами в соответствии с настоящим изобретением. Обычно первичная система регулирования 220 рассчитывает параметры управления. Система защиты от резонанса 230 определяет, существует ли состояние гармонического резонанса. Координационная система 240 регулирует (подстраивает) параметры управления, если имеется состояние гармонического резонанса, и осуществляет операции переключения конденсатора на основании параметров управления.

Как это показано на фиг.2, первичная система регулирования 220 передает параметры управления 222 на координационную систему 240. Параметры управления 222 содержат любые параметры, которые являются важными для управления коммутируемыми силовыми конденсаторами, такие как, например, коэффициент мощности и узловое напряжение. Параметры управления 222 включают в себя как предварительно определенные заданные (искомые) параметры, так и фактические (действительные) параметры, вычисленные при помощи первичной системы регулирования 220. Параметры управления 222 могут также содержать разность между заданными параметрами и фактическими параметрами. Первичная система регулирования рассчитывает фактические параметры на основании измерений напряжения и тока, проводимых соответственно при помощи трансформаторов напряжения и тока.

Система защиты от резонанса 230 определяет, существует ли состояние гармонического резонанса, и передает на координационную систему 240 входной сигнал 232, который свидетельствует о том, что было обнаружено состояние гармонического резонанса. Примерные способы определения наличия состояния гармонического резонанса подробно описаны в патенте США No.6181113. Если входной сигнал 232 свидетельствует о том, что было обнаружено состояние гармонического резонанса, то тогда координационная система 240 регулирует параметры управления 222. Координационная система 240 регулирует параметры управления 222 таким образом, чтобы произвести расстройку и вывести коммутируемый силовой конденсатор 120 из состояния гармонического резонанса. Координационная система 240 может регулировать параметры управления 222 при помощи любого способа, например, путем уменьшения заданной реактивной мощности на величину реактивной мощности, обеспечиваемой при помощи одной конденсаторной батареи.

Координационная система 240 осуществляет операции переключения 244 конденсаторной батареи на основании параметров управления 222. Координационная система 240 сравнивает фактические параметры управления с заданными параметрами управления и определяет, требуется ли операция переключения, чтобы фактические параметры стали ближе к заданным параметрам. Координационная система 240 дополнительно определяет, требуется ли операция переключения, на основании других факторов, таких как, например, рабочее состояние 242 каждой конденсаторной батареи и емкость каждого конденсатора. Определение рабочего состояния 242 каждого конденсатора предусматривает определение того, является ли конденсатор подключенным или отключенным.

На фиг.3 показана блок-схема примерного способа управления коммутируемыми силовыми конденсаторами в соответствии с настоящим изобретением. При проведении операции 310 координационная система 240 очищает (сбрасывает) флажки резонанса. При проведении операции 312 координационная система 240 принимает параметры управления 222 от первичной системы регулирования 220. Параметры управления 222 содержат любые параметры, которые являются важными для управления коммутируемыми силовыми конденсаторами, такие как, например, коэффициент мощности и узловое напряжение. При проведении операции 314 координационная система 240 определяет, установлен ли флажок (признак) резонанса.

Если флажок резонанса не установлен, то тогда, при проведении операции 316, координационная система 240 определяет, указывает ли входной сигнал 232 на то, что состояние гармонического резонанса имеется. Если состояние гармонического резонанса имеется, то тогда, при проведении операции 318, координационная система 240 устанавливает флажок резонанса и регулирует параметры управления 222. Координационная система 240 может производить регулировку параметров управления 222 при помощи любого способа, например путем уменьшения заданной реактивной мощности на величину реактивной мощности, обеспечиваемой при помощи одной конденсаторной батареи.

Если флажок резонанса установлен, то тогда, при проведении операции 320, координационная система 240 регулирует параметры управления 222. Регулировка, осуществляемая при проведении операции 320, является эквивалентной регулировке, осуществляемой при проведении операции 318, чтобы избежать осуществления множества операций переключения ранее сброса флажка резонанса. При проведении операции 322 координационная система 240 определяет, выполнены ли условия для сброса флажка резонанса. Условием для сброса флажка резонанса может быть истечение заранее установленной временной задержки или изменение состояния системы, которое превышает заранее установленное пороговое значение. Изменение состояния системы может включать в себя такие события, как, например, изменение нагрузки, изменение полного внутреннего сопротивления источника питания системы или изменение топология сети. Такие события могут приводить к расстройке и выводить контур из состояния резонанса. Если выполнено условие для сброса флажка резонанса, то тогда, при проведении операции 324, координационная система 240 сбрасывает флажок резонанса.

При проведении операции 326 координационная система 240 определяет, требуется ли операция переключения 244 конденсаторной батареи. Для определения необходимости операции переключения конденсатора координационная система 240 сравнивает фактические параметры управления с заданными параметрами управления и определяет, необходима ли операция переключения для того, чтобы сделать фактические параметры ближе к заданным параметрам. Координационная система 240 дополнительно определяет, нужна ли операция переключения, на основании других факторов, таких как, например, рабочее состояние 242 каждой конденсаторной батареи и емкость каждого конденсатора. Определение рабочего состояния 242 каждого конденсатора предусматривает определение того, является ли конденсатор подключенным или отключенным. Если необходима операция переключения 244 конденсаторной батареи, то тогда, при проведении операции 328, координационная система 240 осуществляет операции переключения 244 конденсаторной батареи. После этого процесс возвращается к проведению операции 312.

Несмотря на то, что были описаны со ссылкой на чертежи специфические предпочтительные варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят однако за рамки приведенной далее формулы изобретения. Например, в то время как была описана регулировка параметров управления путем снижения величины заданной реактивной мощности на величину, создаваемую одной конденсаторной батареей, в соответствии с настоящим изобретением можно также производить регулировку параметров управления путем снижения величины заданной реактивной мощности на величину, создаваемую множеством конденсаторных батарей. Более того, в резонансной системе защиты может быть использован любой способ обнаружения состояния гармонического резонанса, а не только способ, описанный в патенте США No.6181113, который использован при описании фиг.1.

Изобретение относится к подстройке вычислений, осуществленных первичной системой регулирования. Технический результат заключается в согласовании первичной системы регулирования и системы защиты от резонанса, что позволяет избежать дублирования функций и блокировки переключения. Координационная система регулирует параметры управления, вычисленные при помощи первичной системы управления переключением конденсаторной батареи, в ответ на полученную от системы защиты от резонанса информацию о наличии состояния гармонического резонанса. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ согласованного управления коммутируемым силовым конденсатором с встроенной функцией защиты от резонанса, который включает в себя следующие операции: прием параметров управления и сигнала о том, что имеется состояние гармонического резонанса, и в случае, если состояние гармонического резонанса имеется, проведение регулировки указанных параметров управления и осуществление операций переключения конденсатора на основании указанных параметров управления и возврат к первоначальной операции.2. Способ по п.1, в котором операция приема параметров управления включает в себя прием заданных параметров управления и фактических параметров управления.3. Способ по п.1, в котором операция приема параметров управления включает в себя прием по меньшей мере коэффициента мощности или узлового напряжения.4. Способ по п.1, в котором операция регулировки параметров управления, проводимая при наличии гармонического резонанса, включает в себя следующие операции: определение, установлен ли флажок резонанса и если флажок резонанса не установлен, то определение, имеется ли состояние резонанса и, если состояние резонанса имеется, то регулировка параметров управления и установка флажка резонанса, а в случае, если флажок резонанса установлен, регулировка параметров управления; определение наличия условия для сброса флажка резонанса и, если выполнено условие для сброса флажка резонанса, сброс флажка резонанса.5. Способ по п.4, в котором операция определения наличия условия для сброса флажка резонанса включает в себя определение того факта, что по меньшей мере истекла заранее установленная временная задержка или произошло изменение состояния системы, превышающее заранее установленное пороговое значение.6. Способ по п.5, в котором операция определения факта изменения состояния системы, превышающего заранее установленное пороговое значение, включает в себя определение того, что произошло по меньшей мере одно из следующих событий: изменение нагрузки, изменение полного внутреннего сопротивления источника питания системы или изменение топологии сети, превышающее заранее установленное пороговое значение.7. Способ по п.1, в котором операция регулировки параметров управления предусматривает уменьшение заданной реактивной мощности на величину реактивной мощности, обеспечиваемой при помощи одной конденсаторной батареи.8. Способ по п.1, в котором операция переключения конденсатора включает в себя следующие операции: определение необходимости операций переключения конденсатора и, если операции переключения необходимы, осуществление этих операций.9. Способ по п.8, в котором операция определения необходимости операций переключения конденсатора включает в себя следующие операции: сравнение фактических параметров управления с заданными параметрами управления и определение необходимости осуществления операции переключения конденсатора для сближения фактических параметров управления с заданными параметрами управления.10. Способ по п.9, который дополнительно включает в себя по меньшей мере одну из следующих операций: определение, является ли каждая конденсаторная батарея подключенной или отключенной, и определение емкости каждого конденсатора.11. Система для согласованного управления коммутируемыми силовыми конденсаторами с встроенной функцией защиты от резонанса, которая включает в себя процессор управления, запрограммированный для осуществления следующего способа: прием параметров управления и сигнала о том, что имеется состояние гармонического резонанса, и, если состояние гармонического резонанса имеется, проведение регулировки указанных параметров управления; осуществление операций переключения конденсатора на основании указанных параметров управления и возврат к первоначальной операции.12. Система по п.11, в которой параметры управления содержат заданные параметры управления и фактические параметры управления.13. Система по п.12, в которой параметры управления содержат по меньшей мере коэффициент мощности или узловое напряжение.14. Система по п.11, в которой регулировка параметров управления, если имеется состояние гармонического резонанса, предусматривает определение, установлен ли флажок резонанса и, если флажок резонанса не установлен, то определение, имеется ли состояние резонанса, и, если состояние резонанса имеется, то регулировка параметров управления и установка флажка резонанса, а в случае, если флажок резонанса установлен, регулировка параметров управления; определение наличия условия для сброса флажка резонанс и, если выполнено условие для сброса флажка резонанса, сброс флажка резонанса.15. Система по п.14, в которой наличие условия для сброса флажка резонанса включает в себя по меньшей мере наличие того факта, что истекла по меньшей мере одна заранее установленная временная задержка или произошло изменение состояния системы, превышающее заранее установленное пороговое значение.16. Система по п.15, в которой указанное изменение состояния системы включает в себя по меньшей мере одно событие, выбранное из группы, в которую входят изменение нагрузки, изменение полного внутреннего сопротивления источника питания системы и изменение топологии сети.17. Система по п.11, в которой регулировка параметров управления предусматривает уменьшение реактивной мощности на величину реактивной мощности, обеспечиваемой при помощи одной конденсаторной батареи.18. Система по п.11, в которой осуществление операций переключения конденсатора предусматривает определение необходимости операций переключения конденсатора и, если операции переключения необходимы, то осуществление этих операций.19. Система по п.18, в которой определение необходимости операций переключения конденсатора включает в себя сравнение фактических параметров управления с заданными параметрами управления и определение необходимости осуществления операции переключения конденсатора для сближения фактических параметров управления с заданными параметрами управления.20. Система по п.19, которая дополнительно предусматривает по меньшей мере определение, является ли каждая конденсаторная батарея подключенной или отключенной или определение емкости каждого конденсатора.