Изобретение относится к электротехнике и может быть применено для симметрирования напряжений и компенсации реактивной мощности в узлах сложных электроэнергетических систем с произвольными несимметричными нагрузками,
Целью изобретения является повышение качества электрической энергии и уменьшение номинальной мощности управляемых реактивных сопротивлений за счет автоматического снижения несимметрии напряжений до заданного значения и поддержания напряжения прямой последовательности в допустимых пределах.
На чертеже показана схема замещения узла электроэнергетической системы
Электрическая система 1 с эквивалентными параметрами (ЭДС и сопротивления прямой и обратной последовательностей соответственно Eic, E2c, 2ic. 22с)подключена к узлу с симметричной нагрузкой 2, несимметричной нагрузкой 3 и симметро-компен- сирующим устройством 4. В цели питания симметричной нагрузки 2, несимметричной нагрузки 3 и электрической системы 1 включены измерительные трансформаторы 5 7 к которым подключены измерители 8 10 комплексов симметричных составляющих
сл
ь
GO N О
токов в соответствующих цепях. Измеритель 11 комплексов симметричных составляющих напряжений узла подключен к трансформатору 12 напряжения, первичная обмотка которого подключена к узлу электроэнергетической системы. Входы формирователей 13 и 14 прямой и обратной последовательностей подключены к выходам измерителей 8-11 комплексов симметричных составляющих токов и напряжения и к выходу задатчика 15 требуемых напряжений прямой и обратной последовательностей на шинах узла и эквивалентных сопротивлений прямой и обратной последовательностей электрической системы 1, Входы формирователя 16 тока нулевой последовательности подключены к выходам формирователей 13 и 14 прямой и обратной последовательностей и к выходу задатчика 15 требуемых напряжений прямой и обратной последовательностей на шинах узла. Входы формирователя 17 управляющих воздействий подключены к выходам формирователей 13, 14 и 16 прямой, обратной и тока нулевой последовательностей и к выходу задатчика 15 требуемых напряжений прямой и обратной последовательностей на шинах узла. Выходы формирователя 17 уп- рав ляющих воздействий подключены к входам блока 18 управления симметро-ком- пенсирующего устройства 4.
Если на линейные напряжения сети подключены симметричная и несимметричная нагрузки и симметро-компенсирующее устройство, то по этим элементам протекают токи Не, J2c, Иен, 2сн, Инн, Ьнн, Ьску, 12ску соответственно системы, симметричной, несимметричной нагрузок и симметро-ком- пенсирующего устройства. В любой момент времени для узла справедливы соотношения %
1ску Не Нсн Ннн,
2ску J2c 12сн 2нн.(1)
Для режима, соответствующего допустимым (заданным) значениям (индекс ) напряжений прямой и обратной последовательностей, аналогичной выражениям (1), справедливы выражения
Иску Не - IfcH Инн,
2ску
2нн.
На с -
Zlc
,э
,Э Е2с V2
12с -
Z2c
(3)
Допустимые токи прямой и обратной ледовательностей системы определяютпо выражениям
a Eic-V
V
.а
0
5
0
5
где Vi , Va - допустимые значения напряжений прямой и обратной последовательностей в узле.
Экспериментально установлено, что величины Zic и Zacизменяются незначительно, а именно при изменении мощности нагрузок на 50-70%, сопротивления системы меняются на 2-3%, что позволяет принять в данной схеме электроснабжения Zic const и Z2c const. ЭДС электрической системы feic и Е2с в любой момент времени можно определить по§ выражениям
Eic Vi + |ic -Zic,
Ё2с 2 + 2с-г2с,(4)
где 1, 2 - значения напряжений прямой и обратной последовательностей в узле в данный момент.
Подставим (4) в (3), получим
Vi+HcZic-fri8
Ис
.а V2 + 12с Z2c - V2f ,,
Токи симметричной нагрузки 12сн можно определить по выражениям ;э Vi5
Иен - Т77 11сн ,
(5)
. -V2 , 12сн - ТТГ 12сн
(6)
Для тока прямой последовательности несимметричной нагрузки Ннн при условии,
Vr что -ГТ- 50 справедливо выражение
V
Ннн - тт Ннн
СО
Для тока обратной последовательности несимметричной нагрузки 2нн при условии,
что
40
45
50
a2z2b+zBc+zS
са
7н Ј-с,
са
0,1
55
Zab + ZBc H
где Zab , Zb c, Zca - сопротивления фаз не симметричной нагрузки; будет справедливо выражение
||нн 12нн .(8)
В остальных случаях принимаем
2нн 2нн
С учетом (5), (6), (7) и (8) выражения (2) примут вид .5
+ ilc-(HcH+ilHH),(9)
- /2э V2aVi9
|2ску -. + |2с |2сн |2нн .
(10)
Как видно из выражений (9)и (10), задавшись значением допустимых напряжений в узле и эквивалентных сопротивлений прямой и обратной последовательностей системы и замеряя значения напряжений и токов
можно сформировать величины токов прямой и обратной последовательностей сим- метро-компенсирующего устройстве, которые будут удовлетворять условию поддержания допустимых значений напряжений прямой и обратной последовательностей в узле.
Однако, следует учесть, что симметропротивлений устройства, т.е. Rae Rdc Rc 0, при этом, выделяя из (11) действитель ные части, получаем систему трех уравне ний при двух неизвестных: loa и 10р - активной и реактивной составляющей ток нулевой последовательности
(Via + /2а )-(lla +|t2a +
компенсирующие устройства выполняются .- , 3i , Г, , л. VA, 1 у в основном на реактивных элементах, с по- ° + 2loa + Т °Р) + (Vlp 1 2р 2в) мощью которых можно регулировать только продольную составляющую напряжения, поэтому можно принять напряжения Vi и VT совпадающими по фазе.
Формирование величин тока нулевой последовательности (1оску) и реактивных сопротивлений симметро-компенсирующе- го устройства проводится по аналитическим зависимостям, предлагаемым в известном
X(hp + +|lop)«0,
(12
15 (Via - V28)(lla l2a - VSlop) + (Vlp - V2p) XCIlp-fep+ySTlopJ-O,
20
(Via )-(lla + 2в -jrfcp - loa + flop) + ( Vlp + |V2P + Л/2а) Х
способе. Согласно этой методике полные сопротивления симметро-компенсирующе- го устройства определяются по выражениям
Ток 1оску существует только в системе координат треугольника, а потому, не влияя на режим сети, оказывает влияние на параметры устройства. Данное свойство тока 1оску позволяет, в частности, принять условие равенства нулю величин активных соVT.
30
35
Решаем в формирователе 16 тока н вой последовательности систему уравн (12) относительно loa, lop методом наим ших квадратов. Подставляя полученны личины loa, toP в мнимые части уравн (11). получим величины реактивных со тивлений устройства
3 С ( ViP + V2p - V2a ) ( На +
Xab
Xbc
-(Via+2-V2a+ V2p)
l2a V§,
а., + -yl2p
-I
loa H-n op )
( Hp j 2a 2p2 oa + op )J
Xer
4.1 д.. x, J.VT| j.rtVT. , 1,VT, ,3. ч2
(,l1a + + T-y-lop; +C 1pп ш + 2p2 oa % °РГ
3 ( Vlp - V2p ) ( lla l2a - ) ( Vta V2a ) ( Hp - J2p + )3 Vila - I2a - vTlop f + ( lip bo + tfTloa
3(VlP+ V2a+|v2p)-(lla+jl2a- l2p-|loa+:y lop)- -()-(llp+ l2a+|l2p -flop- loa)
7. 7T /T. 3 . v5V 2 , /. , С ТТ
(Ma - у 2p oa -«--(ор; +(Нр +-2-12а + op )
противлений устройства, т.е. Rae Rdc Rca 0, при этом, выделяя из (11) действительные части, получаем систему трех уравнений при двух неизвестных: loa и 10р - активной и реактивной составляющей тока нулевой последовательности
(Via + /2а )-(lla +|t2a +
, 3i , Г, , л. VA, 1 у + 2loa + Т °Р) + (Vlp 1 2р 2в)
.- , 3i , Г, , л. VA, 1 у ° + 2loa + Т °Р) + (Vlp 1 2р 2в)
X(hp + +|lop)«0,
(12)
15 (Via - V28)(lla l2a - VSlop) + (Vlp - V2p)X XCIlp-fep+ySTlopJ-O,
20
(Via )-(lla + 2в -jrfcp - loa + flop) + ( Vlp + |V2P + Л/2а) Х
X(
Vfr,
пг ор 7т loa Js VJ,
25
30
35
3i 2loP 2
где Via, Vip, V2a, V2p - активные и реактивные составляющие допустимых напряжений прямой и обратной последовательностей;
На, Ир, I2a. l2p активные и реактивные составляющие токов прямой и обратной последовательностей симметро-компенсиру- ющего устройства.
Решаем в формирователе 16 тока нулевой последовательности систему уравнений (12) относительно loa, lop методом наименьших квадратов. Подставляя полученные величины loa, toP в мнимые части уравнений (11). получим величины реактивных сопротивлений устройства
( На +
l2a V§,
а., + -yl2p
-I
loa H-n op )
( Hp j 2a 2p2 oa + op )J
| j.rtVT. , 1,VT, ,3. 
Изобретение относится к электротехнике и может быть применено для симметрирования напряжений и компенсации реактивной мощности в узлах сложных электроэнергетических систем с произвольными несимметричными нагрузками. Цель изобретения - повышение качества электрической энергии и уменьшение номинальной мощности управляемых реактивных сопротивлений за счет автоматического снижения несимметрии напряжений до заданного значения и поддержания напряжений прямой последовательности в допустимых пределах. Способ заключается в том, что измеряют напряжение на шинах нагрузки, токи симметричной, несимметричной нагрузок и ток питающей системы; задаются допустимыми напряжениями прямой и обратной последовательностей на шинах нагрузки и вычисляют требуемые токи прямой и обратной последовательностей сим- метро-компенсирующего устройства с учетом того, что компенсация напряжения обратной последовательности осуществляется не до нуля, а до заданного допустимого напряжения. Затем определяются величины реактивных сопротивлений симметро- компенсирующего устройства 1 ил сл с
Данные уравнения реализованы в формирователе 17 управляющих воздействий.
Для реализации способа измеряют фазные токи симметричной, несимметричной нагрузок, питающей системы и линейные напряжения в узле, Так как все измеряемые величины комплексные, выбирается ось отсчета, например, совпадающая с ав.
Все измеряемые величины передают в формирователи 13. 14 и 16 токов прямой, обратной и нулевой последовательностей. куда также передают величины модулей допустимых напряжений прямой и обратной последовательностей, значения эквивалентных сопротивлений электроэнергетической системы относительно данного узла,
затем сформированные токи прямой, обрат- ной и нулевой последовательностей передают в формирователь 17 управляющих воздействий, которые передают в блок 18 управления симметро-компенсирующего устройства, с помощью которого устанавливают реактивное сопротивление каждой фазы симметро-компенсирующего устройства, равные сформированным величинам. Формула изобретения
Способ автоматического симметрирования напряжений и компенсации реактивной мощности в электроэнергетической трехфазной системе, на линейные напряжения которой подключена симметричная и несимметричная нагрузки и управляемые реактивные сопротивления (Хав, Хвс- ХСа) симметро-компенсирующего устройства, заключающийся в том, что задают требуемые напряжения прямой и обратной последовательностей (Vi3 Via + Vip, Vaa V2a + V2p) на шинах нагрузки, формируют токи
3 ( Vip + 3- V2p - r V2a ) ( lie + % l2a + 2p + f loa + lop )
Xab
Xbc
-(Vla+wV2a+ V2p)(llp
vr
Vf, , 1,
2 2з т
2p
v5 з
o oa т тг .
op
)1
vr
V5T
Xc$
л i 11 . V3, , У, , VO. О , ,. , . 1. VJ. , J , N2 (J1a Twlaa r-jioa r-grlop/ U1Po 2a -r-nlap2 oa +
3(Vlp-V2p)-()-(Vla-V2a)-( lp l2p+V3 l0a)3 f Ha l2a - f + ( Hp -
3KVlp+ V2a+Jv2p)-( la+ «2a-: l2p-|loe+ lop)- - ( Via +1 V2a - У2р)( 2p flop- loa )
Ti ГТ з, , vF, 2 , л , V3, , 1. з i vz
(l1a + - -rj-tep - +(11р +-тЈ-12а + l2p lop /
отличающийся тем, что, с целью повышения качества электрической энергии и уменьшения номинальной мощности управляемых реактивных сопротивлений за счет автоматического снижения несимметрии напряжений до заданного значения и поддержания напряжения прямой последовательности в допустимых пределах, определяют эквивалентные сопротивления питающей системы (Zic, 72с, измеряют напряжения 4на шинах нагрузки (1, /2), токи (licH, liHH. Ьсн. Ьнн) симметричной и несимпрямой и обратной последовательностей симметро-компенсирующего устройства На, Нр, ha, I2p, определяют ток нулевой последовательности loa, lop симметро-компенсирующего устройства, решая следующую систему уравнений
(Via +iv2a )-(llfl +ii2a + ф2р +
+ 3l,
V3,
oa
+ -j-lop) + ( Vip + |v2p - rV2a) X
V5,
1
V3,
X( + 2 2p j-loa + 7jlop) - 0,
0
(Vie V2a)-(lla l2a - ) + (Vip - V2p)X (llp-l2p+V3 lop)0,
(Via -b-Jv2a - AfepHhe + {l2a - |jloa + ) + ( Vip + V2p + A/2a) X
vT 1 F
x(hp + 2a + l2P -|-iop-f loa) 0,
вырабатывают управляющие воздействия на управляемые реактивные сопротивления согласно выражениям
l2a + 2p + f loa + lop )
Vf, , 1,
2 2з т
2p
v5 з
o oa т тг .
op
)1
vr
V5T
,. , . 1. VJ. , J , U1Po 2a -r-nlap2 oa +
метричной нагрузок и питающей системы 40 (||С, 12с). указанное формирование токов прямой и обратной последовательностей симметро-компенсирующего устройства осуществляют согласно выражениям
fri-vf,
Vf
|1ску Zic + Ис - - ( Иен + 11нн ) ,
Re (Иску), tip
Ha
т(Нску),.
, ; V2 V + I2c щ 2сн 1анн .
Z2c
ha Re ( i2CKy), l2p Im (12ску),
