Устройство для автоматического регулирования напряжения узла электрической сети Советский патент 1987 года по МПК H02J3/12 

11

Изобретение относится к электроэнергетике, может быть использовано для управления режимом напряжения в электрических распределительных сетях 6-35 кВ и является усовершенст- вованием устройства по авт. св. № 1171901.

Целью изобретения является повышение надежности и устойчивости системы регулирования напряжения в узла электрической сети путем уменьшения количества срабатывания устройства регулирования под нагрузкой.

На фиг. 1 приведена зависимость ущерба от некачественной электроэнергии в функции отклонения напряжения в.центре питания; на фиг. 2 - блок- схема устройства для автоматического регулирования напряжения узла электрической сети.

Одним из нормируемых показателей качества электроэнергии по напряжению является отклонение напряжения (он) у потребителя от номинального значения. Поэтому под качеством регулирования напряжения понимается обеспечение допустимых ГОСТом ОН на зажимах потребителей. При этом напряжение в центре питания (ЦП) поддерживается в таких пределах, чтобы потреблялось наименьшее количество электроэнергии вне допустимых пределов изменения напряжения. Ущерб от некачественного напряжения пропорционален квадрату ОН от допустимых значений и пропорционален мощности нагрузки .

Y Y, + Y, ,

де

Y, 2:5„ (Уц,-ли.г- Vt)2

YI,S,.I(V,,- ли.,j:

- величина, пропорциональнаяущербу от некачественной электроэнергиипри повышении напряжения свыше допустимого;

vn:

- величина, пропорциональнаяущербу от некачест62

венной электроэнергии при снижении

напряжения

ниже допустимого;

Vt () - верхняя (нижняя) граница допустимого диапазона ОН на шинах j-ro узла.

При этом Y,0, если (V -aUji - - uV.) 0; Yi О, если (Vm- /lUji- VJ) О,

где п - число узлов распределительной сети; ди.-j - потери напряжения до j-ro

узла при токе нагрузки I на шинах ЦП; ОН в центре питания при токе

нагрузки I на шинах ЦП. При этом ЛО; при токе I равно

ли.

К;

HuU, к I; iri К : Z , ,

S

5

0

где л U; - потери напряжения в i-ом

элементе сети;

д1,К,Т7,- где К, -коэффициент, показывающий какая часть тока нагрузки I протекает по i-му участку сети; Zj - сопротивление i-го участка сети.

Следовательно, оптимальному ОН в ЦП соответствует минимальное значение ущерба, т.е. наименьший ущерб от некачественной электроэнергии у потребителей распределительной сети.

Однако поддержание оптимального ОН в ЦП при различных возмущениях сети требует большого количества срабатывания устройства регулирования под нагрузкой (РПН), что снижает на- Q дежность и устойчивость регулирования напряжения. С целью повътения надежности и устойчивости регулирования напряжения в ЦП целесообразно производить переключение устройства РПН в том случае, когда это переключение приводит к значительному снижению ущерба при возмущении в сети. Оценка величины снижения ущерба осуществляется по значению чувствитель5

ности, т.е. первой производной по ущербу от некачественной электроэнгии по ОН в ЦП.

„ эу aYi SY

U t

l l r где Ч - чувствительность снижения ущерба от некачественной электроэнергии по ОН в ЦП.

221 (v,- к,1 - vp;

jr1

--- о, если (V - К Л - v;) О; 1 j

v x; -

2Z.S,-i( - Kjl - V);

- 0, если (Уц1 - Kjl - Vj)0.

Если Y О, то и Ч 0.

. О

Из графика (фиг. 1) видно, что t оптимальному ОН в ЦП соответствует V , при этом минимум ущерба у потребителя. Допустим происходит возмущение в сети и напряжение в OJI становится Уц или V (точка А или точ- ка Б). В этом случае увеличение ущерба от некачественной электроэнергии незначительно по сравнению с минимальным, чувствительность (т.е. первая производная ущерба по ОН в ЦП tgoi) незначительна и переключение устройства РПН нецелесообразно. При ОН Уц2 или Уц2 в ЦП происходит значительное увеличение ущерба от некачественной электроэнергии, чувствительность (первая производная ущерба по ОН в ЦП tgo) большая и целесообразно переключение устройства РПН. В этом случае устройство РПН срабатывает и устанавливается Уц, соответствующее минимальному значению ущерба.

Допустим происходит увеличение нагрузки на шинах ЦП. Тогда первоначальному значению ОН V в точке О соответствует значение ущерба в точке А. В этом случае увеличение ущерба от некачественной электроэнергии незначительно, чувствительность (первая производная ущерба по ОН в ЦП tgcO не

значительна и переключение устройства РПН нецелесообразно. При значительном увеличении нагрузки на шинах ЦП первоначальному значению ОН в ЦП

О

0

5

в точке О соответствует значение ущерба в точке Б. В этом случае происходит значительное увеличение ущерба от некачественной электроэнергии, чувствительность (первая производная ущерба по ОН в ЦП tgoL) большая и целесообразно переключение устройства РПН. Устройство РПН срабатывает и устанавливается V , соответствующее минимальному значению ущерба.

Устройство состоит из трансформатора 1 центра питания, переключение отпаек которого под нагрузкой осуществляется посредством привода 2 устройства РПН блоком 3 автоматического регулирования напряжения.Блок 3 подключен к датчику 4 напряжения, через функциональный преобразователь 5 тока компенсации - к блокам 6 токовой компенсации отходящих присоединений, а через ключ 7 - с зоной нечувствительности, которая соответствует определенному значению чувствительности (первой производной), к блоку 8 для определения чувствительности ущерба от некачественной энергии по ОН в ЦП.

Устройство для определения чувствительности ущерба от некачественной электроэнергии по ОН в ЦП реализуется по схеме (фиг. 2) в соответствии с выражеь ием для Ч. Здесь входными сигналаьш являются сигналы с блока токовой компенсации и датчика напряжения, которые поступают на вход усилителей 9 с зоной нечувствительности, соответствующий определенному значению чувствительности (первой производной j-ro потребителя) с выхода усилителей сигнал поступает на вход сумматора 10, где происходит суммирование производных ущербов от некачественной электроэнергии. В зависимости от величины чувствительности ущерба от некачественной электроэнергии становится целесообразным переключение устройства РПН. Зона нечувствительности усилителя равна V и V в соответствии с математическим выражением для Ч, а коэффициент усиления 2S.-J. Преобразование сигнала I в пропорциональный ему К-- и сложение его с сигналом Уц производится также на усилителе 9. Количество усилителей с соответствующей зоной нечувствительности равно числу разнотипных потребителей распределительной сети.

Устройство для автоматического регулирования напряжения работает следующим образом.

При изменении режима в распределительной электрической сети с бло- ком 6 токовой компенсации и датчика 4 напряжения, сигнал подается на вход блока 8 для определения чувствительности ущерба от некачественной электроэнергии. Сигнал с выхода бло- ка 8 подается на вход ключа 7 с зоной нечувствительности. Если чувствительность незначительна, то ключ разомкнут и сигнал на вход блока 3 автоматического регулирования напря- жения не подается и устройство РПН н срабатывает.

Если чувствительность значительная, то ключ 7 срабатывает и разрешает работу блока 3 автоматического регулирования напряжения. В этом случае на вход блока 3 поступает сигнал с блоков 6 токовой компенсации через функциональный преобразователь 5, который вырабатывает сигнал, соответствующий минимальному ущербу от некачественной электроэнергии. Блок 3 подает команду на привод 2 устройства РПН, который осуществляет переключение трансформатора i ЦП под нагрузкой и обеспечивает необходимое ОН в ЦП. При noMoiiw датчика 4 напряжения осуществляется обратная связь по напряжению для компенсации потерь

напряжения в питающей сети. При ущер- 35 ности соединен с блоком автоматичес- бе от некачественной электроэнергии, кого регулирования напряжения.

5

0

0

5

равным нулю, чувствительность равна нулю и устройство РПН не срабатывает.

Ограничение количества срабатьта- ния устройства РПН повышает надежность при заданном ресурсе переключений, уменьшает срок вывода в ремонт устройства РПН и повышает устойчивость регулирования. Устройство для определения чувствительности может быть реализовано на стандартных интегральных элементах.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования напряжения узла электрической сети по авт.св. № 1171901, отличающее ся тем, что, с целью повышения надежности и устойчивости системы регулирования напряжения путем уменьшения количества срабатывания устройства регулирования под нагрузкой, введен блок для определения чувствительности ущерба от некачественной электроэнергии по отклонению напряжения в центре питания сети, содержащей сумматоры напряжения, первые входы которых подключены к датчику напряжения, а вторые входы через пропорциональные блоки соединены с блоком токовой компенсации, выходы сумматоров через усилители с зоной нечувствительности подключены к входу общего сумматора, выход которого через ключ с зоной нечувствительУ

m.pyf

а

2 .,v

t4Kff

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для управления режимом напряжения в электрических распределительных сетях 6-35 кВ. Целью изобретения является повышение надежности и устойчивости системы регулирования напряжения в углах электрической сети путем уменьшения количества срабатывания устройства регулирования под нагрузкой. Это достигается за счет введения в устройство блока 8 для определения чувствительности ущерба от некачественной электроэнергии по отклонению напряжения в центре питания сети. При изменении режима в распределительной электрической сети с блока 6 токовой компенсации и датчика 4 напряжения сигнал подается на вход блока 8, с выхода которого сигнал подается на вход ключа 7 с зоной нечувствительности. Если чувствительность незначительна, то ключ разомкнут и сигнал на вход автоматического регулятора 3 не подается. Если чувствительность значительная, то на вход автоматического регулятора 3 поступает сигнал с блока 6 -Токовой компенсации через функционапьный преобразователь 5, который вырабатывает сигнал, соответствующий минимальному ущербу от некачественной электроэнергии. Регулятор 3 подает команду на привод 2 устройства регулирования под нагрузкой, которое осуществляет переключение трансформатора 1 и обеспечивает необходимое отклоне 1ие в центре питания. 2 ил. с сл N

Редактор И. Шулла

Составитель О. Наказная

Техред А.Кравчук Корректор С. Шекмар

Заказ 1976/53 Тираж 619Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4