Устройство для автоматического управления электрической нагрузкой предприятия Советский патент 1991 года по МПК H02J13/00 G05F1/70 

сл

С

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем управления реактивной мощностью и повышение экономичности путем уменьшения потерь мощности. Устройство позволяет управлять компенсирующими устройствами предприятия и потребителями-регуляторами, поддерживая заданные значения активной и реактивной нагрузок. При этом включение и отключение секций конденсаторной батареи или потребителя-регулятора осуществляется по условию минимума потерь мощности в распределительной сети предприятия с учетом реального напряжения в каждом узле 4 ил

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано на всех предприятиях народного хозяйства для управления электрической нагрузкой.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем управления реактивной мощностью и повышение экономичности путем уменьшения потерь мощности.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства автоматического управления электрической нагрузкой предприятия, на фиг. 2 - блок-схема блока задания установок; на фиг. 3 - блок-схема блока анализа потерь; на фиг. 4 - схема функционального преобразователя.

Выходы датчика 1 активной мощности и датчика 2 реактивной мощности подключены соответственно к входам каналов прогноза активной мощности 3 1 и реактивной мощности 3.2 блока 3 прогноза. Выходы каналов прогноза активной 3.1 и реактивной

о

ICJ

сл

к

Выходы каналов коммутации активной 7.1 и реактивной 7.2 нагрузки подключены к входам исполнительных органов 9.1-Э.п и к входам блока 8 анализа потерь. К разрешающим входам управления по условию технологического процесса канала коммутации активной нагрузки 7.1 решающего блока 7 подключены выходы датчиков технологического процесса 10.1-10.п. К входам блока 8 анализа потерь подключены выходы датчиков 11.1-11.П активной электроэнергии и выходы датчиков 12.1-12 п реактивной электроэнергии. Кроме того, к входу блока 8 анализа потерь подключены выходы каналов сравнения активной 4.1 и реактивной 4.2 мощности блока 4 сравнения и выход таймера 6, который также подключен к запускающему входу решающего блока 7.

В состав блока задания установок входят задатчик 13 установки входной реактивной мощности утреннего максимума, задатчик 14 установки вечернего максимума 14, задатчик 15 установки входной реактивной мощности минимума, и задатчик 16 установки внепикового режима, выходы которых подключены к входам мультиплексора 17. Выходы задатчиков входной активной мощности утреннего 18 и вечернего 19 мак- си мумов и внепикового режима 20 подключены к входам мультиплексора 21 К управляющим входам мультиплексоров 17 и 21 подключены выходы таймера 6 Выходы мультиплексоров 17 и 21 соответственно подключены к входам каналов сравнения активной 4.1 и реактивной 42 мощности блока 4 сравнения.

В состав блока 8 анализа потерь входят счетчики 22.1-22.п, к входам которых подключены выходы датчиков 12.1-12.п реактивной электроэнергии и счетчики

231-23.п, к выходам которых подключены выходы датчиков 11.1 -11 .п активной электроэнергии. Выходы счетчиков 22.1-22.п и счетчиков 23.1-23.п подключены к входам регистров 24.1-24.2.п Выходы регистров

241-24.2.п попарно подключены к входам функциональных преобразователей 251- 25.п, причем к входам функционального преобразователя 25.1 подключены выходы регистров 24.1 и 24.П-И, к функциональному преобразователю 25.2 подключены выходы регистров 24.2 и 24.П+2 и т.д. Выходы функциональных преобразователей 25 1-25п подключены к первым входам органов сравнения 26.1-26 п, к вторым входам которых подключен выход реверсивного счетчика 27. Выходы органов сравнения 26 1-26 п подключены к разрешающим входам по условиям потерь каналов коммутации активной 7 1 и реактивной 7 2 нагрузки

решающего блока 7 и к входам логического элемента ИЛИ-НЕ 28, выход которого подключен к первому входу логического элемента 2ИЛИ 29, выход которого подключен

к первому входу логического элемента 2И 30, к второму входу которого подключен выход генератора 31 тактовых импульсов. Выход логического элемента 2И 30 подключен к первому входу дешифратора 32, к второму

0 входу которого подключен выход блока 4 сравнения Выходы дешифратора 32 подключены к входам реверсивного счетчика 27, к входу сброса которого подключен выход логического элемента НЕ 33, вход кото5 рого подключен к выходу логического элемента ИЛИ-НЕ 34, который также подключен к входу логического элемента 2И 35, к второму входу которого подключен выход генератора 36 тактовых импульсов. Входы

0 логического элемента ИЛИ- НЕ 34 подключены к входным цепям каналов коммутации активной 7.1 и реактивной 7.2 нагрузки решающего блока 7 К входам сброса счетчиков 22 1-22 п и 23.1-23 пик входам записи

5 регистров 24 1-24 п подключен выход таймера 6.

Функциональный преобразователь 25 представляет собой постоянное запоминающее устройство, к младшим адресным вхо0 дам которого подключены выходы одного из регистров 24 1-24 п, а к старшим адресным входам - выходы одного из регистров 24 п+1 - 24 2 п Выходы функциональных преобразователей 25 1-25 п подключены к

5 входам органов сравнения 26 1 -26 п

Устройство работает следующим образом

С датчика 1 активной мощности и датчика 2 реактивной мощности в блок 3 прогноза

0 на входы каналов прогноза активной 3 1 и реактивной 3 2 мощности поступает информация о текущем значении входной активной и реактивной мощности Блок 3 прогноза формирует по заданному алгорит5 му по соответствующим каналам прогноза 3 1 и 3 2 прогнозные значения входной активной и реактивной мощности на определенный интервал времени и передает их на входы каналов сравнения активной 4 1 и

0 реактивной 4.2 мощности блока 4 сравнения На вторые входы каналов сравнения активной 4 1 и реактивной 4 2 мощности блока сравнения 4 поступают текущие значения уставок входной активной и реактив5 ной мощностей с выходов уставок активной 5 1 и реактивной 5 2 мощности блока 5 зада ния уставок которые вырабатываются за- датчиками уставок входной реактивной мощности утреннего 13 и вечернего 14 максимумов минимума 15 внепикового режи

ма 16 и задатчиками уставок активной мощности утреннего 18, вечернего 19 максимумов и внепикового режима 20. Значения уставок входной реактивной мощности подаются на входы мультиплексора 17, а уста- Аок входной активной мощности - на входы мультиплексора 21. Мультиплексоры 17 и 21, в зависимости от времени суток, информация о котором поступает на их управляющие входы с таймера 6, подают значение установки одного из задатчиков уставки входной активной мощности и одного из задатчиков входной реактивной мощности на входы каналов сравнения активной 4.1 и реактивной 4.2 мощности блока 4 сравне- ния. Блок 4 сравнения производит сравнение прогнозных значений входной активной и реактивной мощностей с соответствующими уставками. Результаты этого сравнения передаются на входы управления каналов коммутации активной 7.1 и реактивной 7.2 нагрузки решающего блока 7 и блока 8 анализа потерь. На входы блока 8 анализа потерь с датчиков 12.1-12.п реактивной электроэнергии и датчиков 11.1-11 пактив- ной электроэнергии поступает информация о расходе активной и реактивной электроэнергии в линиях распределительной сети предприятия в виде импульсов, период следования которых пропорционален расходу активной и реактивной электроэнергии в данной линии. Информация с датчиков 12.1-12.п реактивной электроэнергии поступает в блоке 8 анализа потерь на входы счетчиков 22.1-22.п, а с датчиков 11 : 11.п активной электроэнергии - на входы счетчиков 23.1-23.п, которые производят счет импульсов и передают результаты этого счета на входы регистров 24.1-24 2п Через промежутки времени Д t с таймера 6 на входы сброса счетчиков 22.1-22 п и 23.1 23 п и входы записи регистров 24.1-24 2п поступают импульсы. При этом происходит запись информации о средней реактивной мощности за период времени At в каждой линии в регистры 24.1-24.п, средней активной мощности за период времени в каждой линии в регистры 24.п+1-24.2п и сброс счетчиков 22.1-22.П и 23.1-23.п, которые после сброса продолжают счет импульсов за очередной период времени At. Информация с выходов регистров 24.1-24.2п в виде двоичного кода попарно поступает на входы функциональных преобразователей 25 1-25 п которые представляют собой постоянные запоминающие устройства, в ячейки которых записаны таблицы преобразований, произведенных по выражению

д Р, ()R.

,М1 PlRl +QiXK2

(U - 7jТТ-Г

(1)

2UH

где Р - средняя активная мощность в 1-й линии за период времени At, эта информация подается на старшие адресные входы постоянного запоминающего устройства в виде двоичного кода;

QI - средняя реактивная мощность в 1-й линии за период времени At, эта информация подается на младшие адресные входы постоянного запоминающего устройства в виде двоичного кода;

UH - номинальное напряжение распределительной сети - входит в выражение (1) как постоянная величина;

RI - активное сопротивление 1-й линии;

Х| - реактивное сопротивление 1-й линии:

Величины RI и Xi входят в выражение (1) как постоянные составляющие для каждой линии.

В результате преобразований, произведенных функциональными преобразователями 25.1-25.п по выражению (1), на их выходах формируются величины, пропорциональные потерям активной мощности в каждой линии распредсети предприятия, которые поступают на первые входы органов сравнения 26.1-26.П, на вторые входы которых подается сигнал с ревгог.ивного счетчика 27 на входы прямого и статного счета которого через дешифратор 32 и логический элемент 2И 30 поступают с генератора 31 тактовых импульсов. На второй вход дешифратора 32 подается сигнал с выхода блока 4 сравнения, который управляет переключением первого входа дешифратора 32 на прямой или реверсивный вход счетчика 27 в зависимости от того, превышает ли прогнозное значение входной активной или реактивной мощности значение соответствующей уставки или ниже его, что указывает на необходимость включения или отключения секции конденсаторной батареи или потребителя-регулятора в одном из узлов распределительной сети предприятия. При превышении прогнозным значением входной активной мощности или прогнозным значением входной реактивной мощности значений соответствующих уставок дешифратор 32 подключает вход генератора 31 тактовых импульсов через элемент 2И 30 к входу обратного счета реверсивного счетчика 27 При этом на его входе сначала устанавливается максимально возможное значение, определяемое разрядностью счетчика, которое затем будет уменьшаться по мере поступления тактовых

импульсов на вход обратного счета реверсивного счетчика 27. Постоянно уменьшающееся значение с выхода реверсивного счетчика 27 сравнивается органами сравнения 26.1-26.п со значениями потерь активной мощности в каждой линии распредсети предприятия. Первым достигается равенство значений на входе реверсивного счетчика 27 и значения потерь мощности в линии на том органе сравнения 26.1-26.п, где значение потерь активной мощности в линии максимально. При этом на выходе данного органа 26 сравнения появится уровень 1, Сигналы с выходов органов сравнения 26.1- 26.п поступают на входы элемента ИЛИ-НЕ 28 и на разрешающие входы по условию потерь каналов коммутации активной 7.1 и реактивной 7.2 нагрузки решающего блока 7. Появление уровня 1 на одном из входов логического элемента ИЛИ-НЕ 28 вызовет появление уровня О на его выходе, который передается через логический элемент 2ИЛИ 29 на второй вход логического элемента 2И 30, блокируя при этом дальнейшее поступление сигналов с генератора 31 тактовых импульсов на реверсивный счетчик 27, значение на выходе которого при этом фиксируется. Таким образом на разрешающие входы каналов коммутации активной 7.1 и реактивной 7.2 нагрузки по условию потерь решающего блока 7 с выходов органов сравнения 26.1-26.п поступает сигнал в позиционном коде, позиция единицы в котором соответствует линии с наивысшими потерями, где целесообразно отключить потребитель-регулятор или включить секцию конденсаторной батареи. Уровень 1 в соответствующей позиции разрешает коммутацию в данном канале, а уровень О в остальных - запрещает. Кроме того, решающий блок 7 анализирует информацию, поступающую с блока 4 сравнения, определяя по ней необходимость включения или отключения потребителя-регулятора. В результате анализа решающий блок 7 либо выдает команду по соответствующему каналу коммутации 7.1 или 7.2 на один из исполнительных органов 9.1-Э.п об отключении выбранного потребителя-регулятора или секции конденсаторной батареи в той линии, где потери максимальны, либо если по условиям технологического процесса окажется невозможным отключение потребителя-регулятора в данной линии или все секции конденсаторной батареи включены, сигнал в выходные цепи не выдается. При этом с выходных цепей каналов коммутации активной 7.1 и реактивной 7.2 нагрузки на входы логического элемента ИЛИ-НЕ 34 блока 8 анализа потерь поступают сигналы

с уровнем О. На выходе логического элемента ИЛИ-НЕ 34 при этом формируется уровень 1, которая поступает на вход логического элемента 2И 35, разрешает прохождение тактовых импульсов с генератора 36 тактовых импульсов, который формирует тактовые импульсы с периодом большим, чем время преобразования блока 8 анализа потерь, поступающие на вход логического

0 элемента 2ИЛИ 29. При этом на второй вход логического элемента 2И 30 поступает сигнал с уровнем 1, импульсы с генератора 31 тактовых импульсов поступают на вход реверсивного счетчика 27 и значение на его

5 выходе продолжает уменьшаться до тех пор, пока не будет найдена линия с вторым по величине значением потерь мощности. При этом счет прекратится и информация об этой линии снова будет передана на разре0 шающие входы по условию потерь каналов коммутации активной 7.1 и реактивной 7.2 мощности решающего блока 7. Этот цикл будет повторяться до тех пор, пока в зависимости от того, требуется ли в данный мо5 мент отключить потребитель-регулятор или включить секцию конденсаторной батареи, не будет определена линия, где по условию снижения потерь мощности в линии и условию технологического процесса целесооб0 разно произвести коммутацию.

Если блок 4 сравнения определит необходимость включения потребителя-регулятора или отключения секции конденсаторной батареи, дешифратор 32

5 подключит выход генератора 31 тактовых импульсов через логический элемент 2И 30 к выходу прямого счета реверсивного счетчика 27. При этом значение на выходе реверсивного счетчика 27 будет расти от нуля до

0 максимально возможного (определяемого разрядностью счетчика) значения. Первым будет достигнуто равенство значений счетчика и величины потерь в той линии, где потери минимальны. При этом выходы орга5 нов сравнения 26.1-26.п образуют код, позиция 1 в котором обозначит линию с наименьшими потерями и в которой наиболее целесообразно включение потребителя-регулятора или отключение секции

0 конденсаторной батареи. В дальнейшем решающий блок 7 будет производить анализ этого кода и анализ информации, поступающей с датчиков технологического процесса 10.1-Ю.п так, как описано выше, до тех пор,

5 пока не будет найдена линия с наименьшими потерями, в которой по условиям технологического процесса и по условию минимума потерь мощности целесообразно включить потребитель-регулятор или отключить секцию конденсаторной батареи При

этом решающий блок 7 формирует сигнал, который подается в соответствующую цепь коммутации на соответствующий исполнительный орган 9.1-9.п. Одновременно этот сигнал поступает на один из входов логического элемента ИЛИ-НЕ 34, формируя на его выходе уровень О, который блокирует прохождение тактовых импульсов с генератора 36 тактовых импульсов через логический элемент 2И 35 на вход логического элемента 2ИЛИ 29, не разрешая дальнейший запуск блока 8 анализа потерь. Кроме того, сигнал с логического элемента ИЛИ- НЕ 3.4 через логический элемент НЕ поступает на вход сброса реверсивного счетчика 27, осуществляя его сброс и приведение устройства в исходное состояние.

Введение новых блоков и новых связей позволяет более точно оценить потери мощности в каждой линии распределительной сети предприятия за счет учета загрузки линий активной и реактивной мощностью. Это позволяет исключить ложный выбор узла, где целесообразно включить или отключить активную или реактивную нагрузку. В результате повышается эффективность управления компенсирующими устройствами и потребителями-регуляторами. Кроме того, данное устройство позволяет управлять одновременно компенсирующими устройствами и потребителями-регуляторами, решая при этом две задачи: управление входной активной мощностью предприятия и управление входной реактивной мощностью предприятия. Комплексное решение этих двух задач позволяет использовать одно устройство вместо двух, что значительно сокращает затраты на оборудование и повышает эффективность управления.

Формула изобретения Устройство для автоматического управления электрической нагрузкой предприятия, содержащее п датчиков активной электроэнергии, нагрузок, блок прогноза с каналом прогноза активной мощности, выход которого подключен к входу канала сравнения активной мощности блока сравнения, блок задания уставок, выход уставок активной мощности которого подключен к второму входу канала сравнения активной мощности блока сравнения, решающий блок с каналом коммутации активной нагрузки, разрешающие входы управления которого по условию технологического процесса подключены к выходам п датчиков технологических процессов нагрузок, разрешающие входы управления канала коммутации активной нагрузки по условию режима активной мощности подключены к

выходам канала сравнения активной мощности блока сравнения, а также таймер, выход которого подключен к запускающему входам решающего блока и блока задания 5 уставок, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем управления реактивной мощностью и повышения экономичности путем уменьшения потерь мощности, блок

0 сравнения выполнен с дополнительным каналом сравнения реактивной мощности, блок прогноза выполнен с дополнительным каналом прогноза реактивной мощности, блок задания уставок выполнен с дополни5 тельным выходом задания реактивной мощности, решающий блок выполнен с дополнительным каналом коммутации компенсирующих устройств реактивной мощности, а также с дополнительными

0 разрешающими входами управления по условиям потерь и по условию режима реактивной мощности, а устройство снабжено п датчиками реактивной энергии, датчиками входной соответственно активной и реак5 тивной мощности предприятия и блоком анализа потерь, состоящим из 2 п счетчиков, 2 п регистров, п функциональных преобразователей величин активной и реактивной мощности в величину потерь активной мощ0 ности, п органов сравнения, реверсивного счетчика, дешифратора, двух логических элементов И, логического элемента ИЛИ, двух логических элементов ИЛИ-НЕ, логического элемента НЕ и двух генераторов

5 тактовых импульсов, при этом выходы датчиков активной и реактивной электроэнергии подключены к входам соответствующих счетчиков блока анализа потерь выходы указанных счетчиков соединены с входами

0 регистров, входы записи которых, а также входы сброса счетчиков соединены с выходом таймера, выходы соответствующих регистров подключены к соответствующим входам функциональных преобразователей,

5 выходы которых соединены с первыми входами соответствующего органа сравнения, к вторым входам которых подключен выход реверсивного счетчика, выходы органов сравнения подключены к разрешающим

0 входам управления по условию потерь каналов коммутации активной нагрузки и компенсирующих устройств реактивной мощности решающего блока и к входам логического элемента ИЛИ-НЕ, выход корто5 рого подключен к первому входу логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу логического элемента И, к второму входу которого подключен выход генератора тактовых импульсов, выход логического элемента И подключен к

первому входу дешифратора, к второму входу которого подключены выходы блока сравнения, выходы дешифратора подключены к входам реверсивного счетчика, к входу сброса которого подключен выход логического элемента НЕ, вход которого подключен к входу второго логического элемента ИЛИ-НЕ, выход которого также подключен к входу второго логического элемента И, к второму входу которого подключен выход генератора тактовых импульсов, выход второго логического элемента И подключен к второму входу логического элемента ИЛИ, входы второго логического элемента ИЛИ- НЕ подключены к выходным цепям каналов коммутации активной нагрузки и компенсирующих устройств реактивной мощности решающего блока, выход датчика входной

активной мощности подключен к входу канала прогноза активной мощности блока прогноза, выход датчика входной реактивной мощности подключен к входу канала

прогноза реактивной мощности блока прогноза, выход канала прогноза реактивной мощности блока прогноза подключен к первому входу канала сравнения реактивной мощности блока сравнения, к второму входу

сравнения которого подключен выход задания входной реактивной мощности блока задания уставок, выход канала сравнения реактивной мощности блока сравнения подключен к разрешающим входам управления по условию режима реактивной мощности каналов коммутации компенсирующих устройств реактивной мощности решающего блока.

Фиг4