Устройство для регулирования установки емкостной поперечной компенсации Советский патент 1983 года по МПК H02J3/18 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах электроснабжения, промышленных предприятий и электрифицированного транспорта с целью повышения коэффициента моишости нелинейных нагрузок при несинусоидальных напряжениях. По основному авт. св. № 9О7691 известно устройство для регулирования установки емкостной поперечной конпёнсации, содержащее датчик напряжения, питающей сети и подключенные к его выходу последовательно соединенные блок дифференцирования и квадратор, датчик тока нагрузки, блок перемножения, входы которого соединены с выходами датчика тока нагрузки и блока дифференцирования, а выход через первый фильтр соединен с входом делимого блока деления, вход делителя которого через вто- 20 рой фильтр соединен .с выходом квадратора, а выход подключен к входу исполнительного элемента, управляющего изменением емкости конденсатрорной батарест ем ме та ве где . Принцип действия такого устройа заключается в регулировании кости конденсаторной батареи по изренным величинам напряжений пищей сети и тока нагрузки в соотствии с выражением Пки Э.51пЦ. . КМ ujElK uJ К - номер гармоники; и - действующее значение К-ой гармоники питающего напряжения;Dj - действующее значение К-ой гармоники тока нагрузки; Ц/. - угол сдвига фаз между К-ми гармониками тока нагрузки и питающего напряжения; U) - частота питакшей сети Jl. 1 При таком регулировании емкости конденсаторной батареи коэффициент мощности в узле нагрузки поддерживается максимальным а ток в питающе сети и, следователькОу потери электроэнергии, минимальны. Действующее значение тока конденсаторной батареи равноГ5о Э, о При вью оком уровне искажений формы питающего напряжения возможна пере грузка конденсаторов, что может послужить причиной выхода их из строя. Алгоритм управления не учитывает перегрузок конденсаторной батареи, обусловленных высшими гармониками. Цель изобретения - повьпиение надея ности работы конденсаторов при высоком уровне искажений формы питающего напр жения. Поставленная цель достигается тем, что устройство регулирования установки емкостной поперечной конденсации снабжено двухпозиционным реле и вторым блоком перемножения, включенным между блоком деления и первым фильтром, и двухпози1щонное реле включено между входом второго блока перемножения и выходом второго фильтра. На чертеже представлена схема устройства для регулирования .установки : емкостной поперечной компенсации. Устройство содержит датчик 1 напря жений питакяцей сети, датчик 2 тока н грузки, нагрузку 3, блок дифференцирования 4, первый блок 5 перемножения, квадратор 6, фильтры 7 и 8, второй бл 9 перемножения, двухпозиционное реле 10, блок 11 деления, исполнительный элемент 12, конденсаторную батарею 1 Двухпозиционное реле 1О имеет характеристику

Устройство для автоматического регулирования конденсаторной батареи работает следующим образом.

Несинусоидальное питающее напряжение

т 5in(Kw4:4 f)

Ki1

Фильтры 7 и 8. выделяют постоянные составляющие из сигналов i(J и U , на 50 выходах формируются напряжения

ГОО,

i U c3i 2и ZZ U cos{Kuji+1) X о

fOE.100

x|L. (Kuji. ijai u,E:Ku j 5in4;-. 434 где Чк - начальная фаза К-ой гармоники, измеряется с помощью датчика 1 напряжения. Несинусоидальный ток нагрузки i Ct21 51п(..-Ц.,) К. г./ измеряется датчиком 2 тока. Ток конденсаторной батареи равен 1 UJс COS(Kujt+Ч) Действующее значение этого тока авно Гоо Э..к : () .6 Цк К Коэффициент мощности в узле нагрузки, как известно, достигает максимального значения в том случае, если емкость конденсаторной батареи установлена в соответствии с выражением (1). Реализация этого алгоритма осуществляется следующим образом. Сигнал с датчика 1 напряжения, псх;тупает на блок 4 дифференцирования, выходное напряжение которого , 4,02-| zIZKu)(Ku)t+4..) ч-cjt j,-/) возводится в квадрат с помощью квадратора 6 и умножается на си1т1ал, пропорциональный току нагрузки в блоке 5 перемножения. В результате на выходах блока 5 Перемножения и квадратора 6 формируются сигналы Гоо, iU 2 Е: и. CX3S (Kuui -«f k КИ (J 00j tlJ..(..-,fl к K/j -9 JГ,,Г U,-u2.2w|ZlKU co5(Ku.t.f)J со С (.4jfa u) КИ где Т 2Щ(л} - период осйовной гамон ки питающего напряжения. Из сравнения выражений (2) и (З) следует, что выходной сигнал фильтра 8 пропорционален квадрату действутощего значения тока, протекающего через конденсаторную батарею. Этот факт позволяет использовать сигнал, пропор циональный действующему значению ква рата производной от напряжения питающей сети, для косвенной оценки тока ко денсаторной установки и - отключения. ее при перегрузке. В том случае, если ток через конденсаторы не превышает допустимого значения, т.е. , выходной сигнал двухпозиционного репе 10 V IMи, следовательно, выходной сигнал второго блока 9 перемножения равен ю Блок 11 деления формирует напряжение пропорииональное частному и - - VUgUgшЦ К В соответствии с которым с помощью ис полнительного элемента 12 устанавливается оптимальное значение емкости конденсаторной батареи. Если среднее значение квадрата производной от напря жения питающей сети, пропорциональное току конденсаторной батареи, превысит допустимое значение, т.е. , то входной сигнал двухпозишонного реле 10примет значение :U,o KUe)o и, следовательно, входные напряжения второго блока 9 перемножения и блока 11деления также равны О. Конденсаторная батарея при этом отключается от питающей сети. При снижении уровня высщих гармоник ниже допустимого уровня при котором переUg mUQ, двухпозиционное реле ключается, сигнал на его выходе принимает значение и емкость конденсаторной батареи регулируется в соответствии с алгоритмом (1). Значение порогового напряжения UQ выбирается по перегрузочной способности конденсаторов, а ширина петли гистерезиса (l-ni)Uo-B зависимости от сопротивления питаюшей сети из условия отсутствия повторных включений конденсаторной батареи после ее отклкнчения за счет снижения напряжения при выключении конденсаторов. Таким образом, предлагаемое yci ройство для автоматического регулирования конденсаторной батареи обеспечивает оптимизацию коэффициента мощности в узле нагрузки; минимизацию действующего значения тока и, следовательно, потерь энергии в питающей сети{ автоматическую защиту конденсаторной батареи от перегрузок при высоком уровне искажений питающего напряжения. Использование предлагаемого технического решения в системах электроснабжения промышленных предприятий и электрифицированного транспорта повысит эффективность использования электроэнергии и надежность силовых конденсаторов при значительных искажениях питающих токов и напряжений. Формула изобретения Устройство для регулирования установки емкостной поперечной компенсахши по авт. св. № 9О7691, отличающееся тем, что, с целью повьпцения его надежности, оно снабжено двукпозици онным реле и вторым блоком перемножения, включенным между блоком деления и переым фильтром, а двухпозиционное реле включено между входом второго блока перемножения и выходом второго ильтра. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР NO 907691, кл. Н О2 J 3/18, 1980.