Устройство для управления симметрирующими элементами электрической сети, питающей несимметричную нагрузку Советский патент 1983 года по МПК H02J3/26 

Изобретение относится к электроснабжению, а именно к симметрированию напряжения сети при подключении к ней несимметричной нагрузки, дуговых электропечей.

Известно устройство для управле ния симметрирующими элементами электрической сети, питающей несимметричную нагрузку, содержащее датчики фазных напряжений, блоки сравнения измеренных напряжений с заданными номинальными величинами и исполнительный блок в виде тиристорных блоков коммутации, управляющих включением симметрирующих элементов, в качестве которых использованы конденсаторы

Данное устройство не учитывает

связности процессов стохастического изменения величины несимметрии в сетях электроснабжения, питающих дуговые электропечи. В результате использования такого устройства наблюдается большое число излишних регулирований по фазам и, таким образом, большое число коммутаций конденсаторов , что снижает общую надежность работы устройства и повышенную вероятность потока отказов. Имеется возможность наложения таких факторов, как повышение напряжения в фазе за счет увеличения общего числа подключенных конденсаторов в одной из фаз симметрирующего устройства и одновременно возникшего очередного скачка напряжения из-за случайного провала нагрузки в этой же фазе сети, питающей дуговую электропечь. Все это может вызвать перере

10 гулирование, пониженную степень симметрирования или перекос напряжений в большую, чем это необходимо, сторону в отдельных фазах сети.

Цель изобретения - повышение ка15чества симметрирования.

Указанная цель достигается тем, что устройство для управления симметрирующими элементами электрической сети, питающей несимметричную

20 нагрузку, например дуговые электропечи, содержащее датчики фазных напряжений ,- блоки сравнения и исполнительный блок для переключения симметрирующих элементов в каждой из

25 фаз сети, снабжено блоками измерения модулей линейнйх напряжений, блоком суммирования и масштабирования, блоками вычитания, блоком умножения, блоком извлечения квадратного корня,

30 блоком усреднения, задатчиком временных интервалов, блоком задания электрического сигнала, пропорционального площади треугольника линейных напряжений при их полной симметрии,-блоком определения фазы с минимальным средним напряжением, причем входы блоков измерения модулей линейных напряжений подключены попарно к выходам датчиков фазных напряжений , первые выходы подключены к входам блока суммирования и масш- табирования, а вторые выходы - к входам трех блоков вычитания, к вторым входам которых подключены три выхода блоков суммирования и масштабирования, выходы блоков 15 .вычитания и четвертый выход блока суммирования и масштабирования подключены на вход блока умножения, соединенный своим выходом с входом блока извлечения квадратного корня, 20 выход блока, извлечения квадра.тного , ,корня включен на вход блока усреднения , другой вход которого подключен к задатчику временных интервалов, а выход включен на вход блока срав- 25 нения, другой вход которого подключен к блоку задания электрического сигнала, пропорционального площади треугольника линейных напряжений при их полной симметрии, выход бло- -зп ка сравнения включен на первый вход исполнительного блока, который другим сёоим входом соединен с выходом блока определения фазы с минималь ным средним напряжением, причем три ..„ входа последнего соединены с выходами трех датчиков фазных напряжений, а четвёртый вход подключен к второму выходу задатчика временных интервалов,

В основу устройства, формирующе- 0 го с помощью системы блоков сложения, масштабирования, вычитания, усумножения, извлечения квадратного корня и усреднения электрический сигнал, пропорциональный площади 45 треугольника линейных напряжений, заложен следующий физический смысл Для сетей с изолированной нейталью степень несимметрии трехфазной системы .напряжений сети элект- 50 оснабжения, питающей, например, ощные дуговые сталеплавильные пеи, характеризуется относительным значением напряжения обратной поседовательности, взятым в процентах 55 т номинального

. fOO

. d. -- -/1Ж±Ж±ЖНйй.

П fc

Отсюда видно, что качество симметрирования растет при максимизации величины Рд - площади инвариантного треугольника, вычисляемой по моду- . лям линейных напряжений

РЛ ACPA-VABKPA-V8c)(PA-VcA) ,

СА 2 полупе « РЛ АВ ьс

риметр упомянутоготреуголника.

Из приведенных выражений видно, что устройство должно формировать электрический сигнал, пропорциональный площади треугольника линейных напряжений, с .помощью системы последовательно-параллельно включенных блоков, выполняющих логические и математические операции: сложения, масштабирования, вычитания, умножения, извлечения квадратного корня и усреднения.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

К выходам датчиков 1 фазных напряжений попарно подключены своими двумя входами три блока 2 измерения модулей линейных напряжений, которые своими первыми выходами подключены к входам блока 3 суммирования и масштабирования, а вторьами выходами - к входам трех блоков 4 вычитания, к вторым входам которых подключены три выхода блока 3, выходы блоков 4 и четвертый выход блока 3 подключены на вход блока 5 умножения, соединенного своим выходом с входом блока 6 извле.чения квадратного корня, выход блока б включен на вход блока 7 усреднения, запитанного другим входом от задатчика 8 временных интервалов, а выходом включенного на вход блока 9 сравнения, другим своим, входом запитанного от блока , 10 задания электрического сигнала, пропорционального площади треугольника линейных напряжений при их полной симметрии, выход блока 9 включен на первый вход исполнительного блока 11, который другим своим входом соединен с выходом блока 12. определения фазы с минимальным средним напряжением, причем три входа последнего соединены с выходами трех датчиков 1 фазных напряжений, а четвертый вход соединен с выходом задатчика 8 временных .интервалов, выходы исполнительного блока 11 включены на входы трех коммутируемых конденсаторных батарей 13 различных фаз симметрирующего устройства.

Электрические сигналы, например, по напряжению от датчиков 1, пропорц.иональные напряжениям V, Vg , V. , поступают попарно Vд и Vg , Vg, и Vg, YC и Уд на блоки 2 измерения модулей линейных напряжений ,, , V . Далее с помощью блока 3 формируется электрический сигнал, пропорциональный пол у периметру Р Удр, + Vg + д ), треугольника линейнйх напряжений, и с помощью блоков 4 из

этого сиг.нала вычитаются электрические сигналы, пропорциональные модулям линейных напряжений Р - Уда, Р - V , Р - УСЙ . В блоке 5 производится умножение Р (Р - Уд,) (Р - л и - У(;д) затем с помощью блока 6 формируется сигнал, например, по напряжению, пропорциональный площади треугольника линейных напряжений Рд УР(Р - Уде) (Р - VBC)(P - Vc). Далее сформированный электрический сигнал, пропорциональный площади треугольника линейных напряжений, поступает в блок 7, где производится его усреднение за интервал времени, например одну минутку, задаваемый задатчиком 8. Сформированный и усредненный за указанный интервал времени электрический сигнал, пропорциональный площади треугольника линейных напряжений, подается на блок 9- сравнения, где сравнивается с аналогичным электрическим сигналом, вырабатываемым задатчиком 10 и пропорциональным максимальной площади треугольника линейных напряжений при их полной симметрии. Выходной сигнал с блока 9 в случае превышения расхождения больше нормируемой величины поступает на исполнительный блок 11, который в фазе с минимальным средним за одну минуту фазным напряжением, определенным в блоке 12, коммутирует конденсаторы 13 этой фазы симметрирующего устройства в с сторону увеличения или в фазе с максимальным средним напряжением - в сторону уменьшения.

Применениепредлагаемого изобретения позволит получить высокое качество Напряжения в сети электроснабжения за счет учета специфики связан но-стохастического характера изменения напряжения сети при работе дуговых сталеплавильных печей и постро,ить симметрирующее устройство по интегральному критерию - сформирован ному электрическому сигналу, пропорциональному площади инвариантного треугольника линейных напряжений сети . это приведет к значительному сокращению числа регулировок и, таКИМ образом, к сокращению числа ком-1 мутаций конденсаторов в фазах симметрирующего устройства. Все это ведет к повышению надежности работы устройства, резкому снижению вероятности потока отказов, увеличению про.изводительности дуговых сталеплавильных печей, питаемых от сетей с предлагаемым симметрирующим устройством.

Формула изобретения Устройство для управления симметрирующими элементами электрической сети, питающей невимметричную нагрузку, например дуговые электропечи, содержащее датчики фазных напряжений, блоки сравнения и исполнительный блок для переключения симметрирующих элементов в каждой из фаз сети, отличающееся тем, что, с целью повышения точности симметрирования, оно снабжено блоками измерения модулей линейных напряжений , блоком суммирования и масштабирования, блоками вычитания, блоком

умножения, блоком извлечения квадратного корня, блоком усреднения, задатчиком временных интервалов, блоком задания электрического сигнала, пропорционального площади треугольника линейных напряжений при их полной симметрии, блоком определения фазы с минимальным: средним напряжением, причем входы блоков измерения модулей линейных напряжений подключены попарно к выходам датчиков фазных напряжений, первые выходы подключены к входам блока суммирования и масштабирования, а вторые выходы к входам трех блоков вычитания, к вторым входам которых подключены три выхода блока суммирования и масштабирования, выходы блоков вычитания и четвертый выход блока суммирования и масштабирования подключены .на вход блока умножения, соединенный своим выходом с входом блока извлечения квадратного корня, выход блока извлечения квадратного корня включен на вход блока усреднения , другой вход которого подключен к задатчику временных интервалов, а выход включен на вход блока сравнения, другой вход которого подключен к блоку задания электрического сигнала, пропорционального площади треугольника линейных напряжений при их полной симметрии, выход блока сравнения включен на первый вход исполнительного блока, который другим своим входом соединен с выходом блока определения фазы с минимальным средним напряжением, причем три входа последнего соединены с выходами датчиков фазных напряжений, а четвертый вход подключен к второму выходу задатчика временных интервалов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ 2353060, кл. Н 02 J 3/26, 1973.