Устройство для автоматического регулирования конденсаторной установки Советский патент 1983 года по МПК G05F1/70 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для компенсации реактивной мощности в электрических распределительных цепях. Известны устройства автоматического регулирования мощности конденсаторной установки ij. Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению явля ется устройство для автоматического регулирования конденсаторной установ ки, содержащее канал управления по реактивному току, состоящий из датчика реактивного тока на входе и двух пороговых элементов на выходе, входы которых подключены к выходу датчика реактивного тока/ две логические схемы И-ИЛИ и триггер и канал управления по напряжению состоящий из датчика напряжения на входе, двух пороговых элементов, входы которых подключены к выходу датчика напряжения и двух логических схем И на; выходе 2 . недостаткам этих известных устройств относится невозможность дистанционного управления одновременно нескольким подстанциями. Цель изобретеяия - обеспечение оптимального режима конденсаторной установки и дистанционное управление несколькими подстанциями. Поставленная цель достигается тем что устройство Для автоматического регулирования конденсаторной установ ки, содержащее датчики реактивного тока и напряжения с входами для под ключения к шинам низковольтной части подстанции, блок коммутации, Подклю ченный к батарее конденсаторов, сна жено семью усилителями, пятью дешиф раторами, четырьмя блоками задержки тремя счетчик.ами, двумя селекторами двумя элементами И-НЕ, двумя широтн импульсными генераторами, делителем частоты, демодулятором, задающим ге нератором, генератором тактовых импульсов и дополнительным блоком ком мутации, причем входы первого усили теля подключены к датчику реактивно тока и датчику напряжения, к выходу этого усилителя подключен демодулятор, два выхода которого подключены к двум параллельным цепям, каждая из которых состоит из широтно-импул ного генератора, два выхода которог подключены к блоку задержки и селек тору соответственно, выходы которых подключены к двум входам счетчика импульсов, соединенным череэ последовательно соединенные дешифратор, усилитель, вторые дешифре тор и усилитель с блоком коммутации на вторые входы вторых дешифраторов указа ных цепей подключен через шестой усилитель блок задержки/ соединенны с седьмым усилителем и с пятым дешифратором, выход которого через последовательно соединенные элемент И-НЕ и блок задержки соединен с входом счетчика импульсов/ к другому входу которого .подключен через генеpaTOp тактовых импульсов второй элемент И-НВ/ соединенный с первым элементом И-НЕ, выход счетчика импульсов соединен с входом пятого дешифратора, который соединен с седьмым усилителем/ подключенньм к, дополнительному блоку коммутации/ а на входы селекторов подключен делитель частоты с задающим генератором на его входе. На чертеже приведена структурная схема устройства. Устройство состоит из шин низковольтной части подстанций 1/ каждая шина подключается блоком коммутации 2, который предназначен для подключения соответствующих шин на вход датчика реактивного тока 3 и датчика напряжения .4, Количество блоков коммутации равно количеству контролируемых подстанций (конструктивно блоки коммутации могут быть выполнены в. виде магнитных пускателей, реле и др. в контактном или бесконтактном исполнении). датчики реактивного тока 3 и датчик напряжения 4 подключены с помощью блока коммутации к шинам контролируемой подстанции 1 и реагируют на изменения реактивного токи и напряжения, которые изменяются при подключении или отключении к соответствующей подстанции нагрузки. Выходы датчиков 3 и 4 подключены, к входам усилителя 5, предназначен-, ного для усиления сигнгшов указанных датчиков, С выхода усилителя 5 сигнал подается на фазочувствительный выпрямитель (демодулятор) 6, предназначенный для выпрямления сигнала, полярность которого зависит от фазы входного сигнала, т,е, от вида нагрузки (индуктивная или емкостная), подключенной на вход датчика 3 и 4. Сигнал с выхода демодулятора б подается (в зависимости от полярности) на входы широтно-импульсных генераторов 7 и 8, которые генерируют импульсы прямоугольной формы, длительность которых зависит от напряжения на входе, паузы импульсов постоян- . ной длительности. Сигналы с выходов ши)отно-импульснь1х генераторов подаются на один из входов временных селекторов 9 и 10/ представляющих двухвходовой элемент И-НЕ/ на вторые Ёходы подаиотся импульсы с задающего генератора 11 с делителем частсэты 12. Временные селекторы 9 и 10 вщ;еляют импульсы, совпадающие во времени с импульсами с выходов генераторов 7 и 8, Задающий генератор 11 генерирует импульсы с высокой стабильностью частоты, с целью уменьшения данной частоты для необходимого рабочего значения/ на выходе задающего генератора установлен делитель частоты 12. На выход временных селе торов 9 и 10 подключены два счетчика импульсов 13 и 14, которые (в зависимости от полярности сигнала.н выходе демодулятора) осуществляют ;счет импульсов/ количество которых зависит от величины рассогласования на входных шинах 1 реактивного тока и напряжения. К выходу счетчиков 13 и 14 подключены-дешифраторы 15 и 16/ преобразующие двоичный код отсчитанного числа импульсов счетчиками в десятичное число. Сигнал с выхода .дешифраторов 15 и 16 усиливается до необходимой мощности усилителями 17 и 18 и подается на один из входов матричных дешифраторов 19 и 20/ предназначенных для выбора не обходимого значения емкости батареи при контроле определенной подстанци ;и определенном рассогласовании на .входных шинах. Один матричный дешиф 1ратор 19 работает при индуктивной нагрузке/ другой 20 - при.емкостной Матричные дешифраторы 19 и 20 .состо из горизонтальных шин, каждая из ко торых подключена к усилителям 17 и 18 на выходе дешифраторов 15 и 16 (в зависимости от десятичного кода на выходе дешифраторов 15 и 16 записываются различные горизонтальные шины матричного дешифратора). Вертикальные шины, записываются от усилите лей мощности 21, предназначенных для усиления мощности до необходимой ве личины/ обеспечивающей заданную нагрузочную способность. Входы усилителей подключены к выходам блока задержки 22, необходимого для обеспечения задержки подачи сигнала с выхода дешифратора 23 на вертикальные шины матричных дешифраторов 19 и 20 что обеспечивает подключение без задержки блоком коммутации 2 шин контролируемой подстанции к датчикам 3 и 4. и через t, определяемое парамет рами схемы, подачу напряжения на вертикальные шины матри; 1ных Дешифраторов/ что обеспечивает устойчивую работу устройства. К каждой вертикальной и горизонтальной шинам матричного дешифратора подключаются двухвходовые элементы И-НБ/ на выходе которых подключены усилители 24 и 25/ осуществляющие усиление сигналов до необходимого для управления блоками коммутации значения амплитуды и мощности. Блок коммутации 26 осуществляет подключение и отключени батарей конденсаторов 27 (обычно используются магнитные пускатели или контакторы). Генератор тактовых импульсов 28 генерирует импульсы прямоугольной формы через интервалы времени/ необходимые для нормального принятия и обработки информации устройством. К выходу генератора тактовых импульсов 28 подключен счетчик импульсов 29/ осуществляющий счет тактовых импульсов и их преобразование дешифратором 23 в десятичное число. Каждый тактовый импульс осуществляет переключение шин на один шаг, т.е. на шины следующей подстанции. К выходу дешифратора 23 подключена схема И-НЕ 30/ входы которой подключены к выходам дешифратора/ соответствующим количеству контролируемых подстанций. На выходе схемы И-НЕ 30 подключен блок задержки 31/ с выхода которого через время At, обусловленное параметрами схемы/осуществляеГгся сброс счетчика в исходное состояние, т.е. готовится счетчик к новому пиклу. Блок задержки 31 необходим для временного согласования элементов схемы при сбросе счетчика импульсов 29. Элемент И-НЕ 32 реализует логическую операЗапрети с появлением сигнала на выходе И-НЕ прерывает генерац1йо генератора тактовых импульсов 28 до момента сброса в исходное состояние счетчика импульсов 29. Для усиления мощности для управления блоком коммутации 2 служит усилитель мощности 33. Блоки задержки 34 и 35 на выходе широтно-импульсных генераторов обеспечивают надежный сброс счетчиков, в рабочем состоянии шины низковольтной части подстанций 1 (в дальнейшем шины контролируемой подстанций) при помощи блока коммутации 2 подключаются к датчику реактивного тока 3 и датчику напряжения 4, которые реагируют на изменение параметров контролируемой подстанции. Сигнал рассогласования с датчиков поступает на усилитель 5/ который настраивается на cos ф 0/95. При cos Ч 0,95 сигнал на выходе усилителя отсутствует. При отклонении тока и напряжения, от установленного значения появляется на выходе усилителя 5 сигнал, амплитуда и фаза которого зависит от величины рассогласования на входе и виде нагрузки (емкостная или индуктивная);, данный сигнал выпрямляется демодулятором 6, напряжение на выходе которого зависит от величины рассогласования на входа, а полярность от вида нагрузки/ поэтому к выходу демодулятора 6 подключен широтно-импульсный генератор 7 или 8, на входе которого присутствует сигнал положительной полярности, второй в этот момент импульсы не генерирует . Выходной сигнал на выходе широтнб-импульсного генератора прямоугольной формы/ длительность которого зависит от амплитуды входного сигнала/ т.е. с увеличением входногс

сигнала длительность сигнала увеличивается пауза остается постоянной, величина ее определяется временем приведения схемы в исходное состояние , после контроля параметров очередной подстанции.

Ввнду тогог что устройство состоит из двух аналогичных- частей схемы, которые работают в зависимости от вида нагрузки по одному принципу, рассматривается работа одной половины. Сигнал с широтно-импульсного генератора 7 и с задающего генерато1ра 11, разделенный делителем частоты 12, подается на вход временного селектора 9, который выделяет пачку импульсов , где у - количество импульсов, выделенных временным селектором 9; tr- длительность импульса на выходе широтно-импульсного генератора 7; частота на выходе делителя частоты 12. Импульсы с выхода временного селектора 9 подаются на вход счетчика импульсов 13, который подсчитывает в двоичной системе количество импульсов в пачке. Указанное количество импульсов с помощь дешифратора 15 преобразуется в десятичное число и усиливаются до заданного значения амплитуды и мощности

усилителем 17, что необходимо для

расширения нагрузочной способности дешифратора 15. К выходу усилителя 17 подключены горизонтальные шины матричного дешифратора 19, вертикгшьные шины подключены к усилителю мощности 21, количество горизонтальных шин определяется степенями подключаемых конденсаторов, а вертикальных шин - количеством подключенных к устройству подстанций.. Элементы И-НЕ подключенные к каждой горизонтальной и вертикальной шине, однозначно определяют какие батареи конденсаторов 27 необхЬдимо подключить при соответствующем рассогласовании на входе. На выходе каждого элемента И-НБ матричного дешифратора подклпчён усилитель 24, на выходе которого подключен блок коммутации 26, осуществляющий включение и отключение батарей конденсаторов. При снятии нагрузки может произойти перерегулирование, в данном случае начинает работать другая цепочка/ состоящая из счетчика импульсов 14 с дешифратором 16, Усилителем 1$, матричным

дешифратором 20, усилителем 25, который, воздействуя на блок коммутации 26, отключает соответствующие батареи конденсаторов, тем самым восстанавливают заданное значение cos f .

Переключение вертикальных шин ма ричных дешифраторов 19 и 20 осущестляется генератором тактовых импульсов 28, импульсы с которого подаются на счетчик импульсов 29 с дешифратором 23 на выходе. Каждый тактовый импульс соответствует очередной контролируемой подстанции, подключамой к датчику реактивного тока 3 и датчику напряжения 4. Чтобы осуществить первоначальное подключение шин контролируемой подстанции, а затем управление, к выходу дешифратора 23 подключен блок задержки 22 с усилителем 21, а на усилитель мощности 33, осуществляющий усиление мощности для управления блоком коммутации 2, сигнал подается незадержанный, что и обеспечивает необходимую временную последовательность. После отсчета счетчиком импульсов 29 количества импульсов, соответствующего последней контролируемой подстанции с выходных шин дешифратора 23 набирается схемой И-НЕ 30 двоичный код, соответствующий окончанию цикла, который через блок задержки 31 осуществляет сброс счетчика импульсов 29 в исходное состояние, а посредством элемента И-НБ 32 прерывается генерация тактовых импульсов. Блоки задержки 34 и 35, подключенные на выход широтно-импульсных генераторо 7 и 8, при окончании импульса (с началом паузы) обеспечивают задержку на сброс счетчиков импульсов 13 и 16, что необходимо для обеспечения нормёшьного срабатывания коммутационных устройств (так как время срабатывания, например, магнитного пускателя составляет порядка 0,5 с, а микросхем - на несколько порядков меньше). После переключения шин очередной подстанции цикл повторяется.

Таким образом, последовательно обходя подстанции, дистанционно осуществляется контроль заданных параметров и в соответствии с рассогласованием более точно подключаются или отключаются конденсаторные батареи к линии.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ КОНДЕНСАТОРНОЙ УСТАНОВКИ, содержащее датчики реактивного тока и напряжения с входами для подключения к шинам иизковольтной части подстанции, блок коммутации, подключенный к батарее конденсаторов, отличающееся тем, что, с целью обеспечения оптимального режима конденсаторной установки и .расширения функциональной возможности, оно снабжено семью усилителями, пятью дешифраторами, четырьмя блоками задержки, счетчиками, двумя селекторами, двумя элементами И-НВ, двумя широтно-импульсными генераторами, делителем частотй, демодулятором, задающим генератором/ генератором TaKTOBiax импульсов и дополнительным блоком коммутации, причем входы первого усилителя подктпочеиы к датчику реактивного тока и датчику напряжения, к выходу этого усилителя подключен демодулятор, два выхода которого подключены к двум параллель там цепям, каждая из которых состоит из широтно-импульсного генератора, два выхода которого подключены к блоку задержки и селектору соответственно, выходы которых подключены к двум входам счетчика импуль- сов, соединенным через последовательно соединенные дешифратор, усилитель, вторые дешифратор и усилитель с блоком коммутации, на вторые входы вторых дешифраторов указанных цепей подключен через шЪстой усилитель блок задержки, соединенный с седьмш усилителем и с пятым дешифратором, выход которого через последовательно соединенны е элемент И-НЕ и блок задержки соединен с входом счетчика импульсов, к другому входу которого подключен чере генератор тактовых импульсов второй элемент И-НЕ, соединенный с первым элементом И-НЕ, выход счетчика импульсов соединен с входом пятого дешифратора, который соединен с седьмьм усилителем, подключенным к дополнительному блоку коммутации, а на входы селекторов подключен делитель частоты .с задающим генератором на его входе.