Симметрокомпенсирующее устройство для произвольной трехфазной несимметричной нагрузки Советский патент 1991 года по МПК H02J3/26 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в трехфазных системах1 электроснабжения с изолированной нейтралью для автоматического регулирования реактивной мощности и симметрирования несимметричных нагрузок с изменяющимися параметрами.

Целью изобретения является уменьшение потерь электрической энергии в питающей линии.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого симметрокомпен- сирующего устройства,

Симметрокомпенсирующее устройство для произвольной трехфазной несимметричной нагрузки 1 содержит датчик 2 фазных напряжений, датчик 3 линейных токов, датчики 4-6 реактивных токов, датчики 7-9 активных токов, сумматоры 10-12, порого- выеэлементы 13-18, исполнительный орган 19, выполненный на регулируемых секциях 20-25, причем конденсаторные батареи соединены в треугольник, коммутационные аппараты 26-31 включены последовательно с соответствующими секциями конденсаторных батарей.

Входы датчика 2 фазных напряжений подключены к фазам А, В, С линии, а входы датчика 3 линейных токов подключены в рассечку фаз А, В, С питающей линии. Выходы фаз А, В, С датчика 2 фазных напряжений и датчика 3 линейных токов соединены с входами датчиков 4-6 реактивных токов и датчиков 7-9 активных токов соответствующих фаз А, В, С. Входы сумматора 10 соединены с выходами датчиков 4-6 реактивных токов и датчиков 7 и 8 активных токов, входы сумматора 11 соединены с выходами датчиков 4-6 реактивных токов и датчиков 8 и 9 активных токов, входы сумматора 12 соединены с выходами датчиков 4-6 реактивных токов и датчиков 7 и 9 активных токов. Входы пороговых элементов 13 и 14 связаны с выходом сумматора 10, входы пороговых элементов 15 и 16 соединены с выходом сумматора 11. входы пороговых элементов 17 и 18 связаны с выходом сумматора 12.

Выходы пороговых элементов 13 и 14 соединены с входами коммутационных аппаратов 26 и 27, включенных последовательно с секциями 20и 21 конденсаторных батарей между фазами А, В исполнительногооргана 19. Выходы пороговых элементов 15 и 16

соединены с входами коммутационных аппаратов 28 и 29, включенных последовательно с секциями 22 и 23 конденсаторных батарей между фазами В, С исполнительного органа 19, выходы пороговых элементов 17 и

18 соединены с входами коммутационных аппаратов 30 и 31. включенных последовательно с секциями 24 и 25 конденсаторных батарей между фазами А, С исполнительного органа 19.

Назначение и выполнение узлов и элементов следующее.

Датчик 2 фазных напряжений предназначен для измерения напряжения каждой фазы питающей линии и выполнен в виде

трансформатора напряжения.

Датчик 3 линейных токов предназначен для измерения тока в фазах питающей линии и выполнен в виде трансформатора тока. Датчики 4-6 реактивных токов предназначены для измерения реактивных составляющих тока фаз А, В, С соответственно и выполнены в виде двухтактных фазовых детекторов.

Датчики 7-9 активных токов предназначены для измерения активных составляющих тока фаз А, В, С соответствен но и выполнены в виде двухтактных фазовых детекторов.

Сумматоры 10-12 предназначены для суммирования сигналов, поступающих с

датчиков реактивных и активных токов и выполнены в виде резисторных аналоговых схем суммирования.

Пороговые элементы 13-18 предназначены для выработки сигналов на включение

и отключение коммутационных аппаратов 26-31 и выполнены в виде двухпозиционно- го реле напряжения.

Исполнительный орган 19 предназначен для создания токов, с помощью которых

осуществляются компенсация реактивной мощности и симметрирование токов в питающей линии.

За критерий оптимальности работы ус- тройства в системе электроснабжения принимается сведение к минимуму потерь активной мощности

AP(lAlc)2 + (lBK)2+(lcK),(1)

где 1дк, 1вк, 1ск - модули компенсированных токов в питающей линии;

R - активное сопротивление провода питающей линии на фазу.

Это достигается в режиме полного симметрирования токов и компенсации реактивной мощности в питающей линии, т.е. при выполнении условий

1Ак 1вк 1ск; )

{(2)

уд рв рс 0 )

где , рв , рс - углы сдвига фаз токов на- грузки по отношению к соответствующим напряжениям,

Для схемы данного устройства векторные уравнения связи компенсированных токов 1дк, вк. icK с исходными токами несимметричной нагрузки 1д, IB, ic и необходимыми для компенсации фазными токами исполнительного органа |дв- I BC. IAC имеют вид

|АК А+ IAB-IAC;

вк в+ IBC-IAB; |(3)

iAc-teE,

Симметрокомпенсирующее устройство работает следующим образом.

При включении схемы в сеть и подключении нагрузки 1 на входы датчика 4 реактивного тока и датчика 7 активного тока поступают сигналы с датчика 2 фазных напряжений, пропор- циональные напряжению UA фазы А, и сигналы с датчика 3 линейных токов, пропорциональные току IA в фазе А. На входы датчика 5 реактивного тока и датчика 8 активного тока подаются сигналы с датчика 2 фазного напряжения, пропорцио- нальные напряжению UB фазы В, и сигналы с датчика 3 линейных токов, пропорциональные току IB в фазе В. На входы датчика 6 реактивного тока и датчика 9 активного тока подаются сигналы с датчика 2 фазного на- пряжения, пропорциональные напряжению Uc фазы С, и сигналы с датчика 3 линейных токов, пропорциональные току 1с в фазе С.

Датчики 4-6 реактивных токов формируют сигналы, пропорциональные реактив- ным составляющим тока , . фаз А. В, С соответственно.

Датчики 7-9 активных токов формируют сигналы, пропорциональные активным составляющим тока IACOS A, IBCOS B , фаз А, В- С соответственно.

На вход сумматора 10 поступают сигналы lASlnpA, teslnjpB , Icsfnpc с датчиков 4-6 реактивных токов и сигналы IACOS A, с датчиков 7 и 8 активных токов.

На вход сумматора 11 поступают сигналы lASlrvpA, lesln рв , с датчиков 4-6 реактивных токов и сигналы IBCOS JB, Iccos c с датчиков 8 и 9 активных токов.

На вход сумматора 12 поступают-сигналы lASin A, lesln рв, с датчиков 4-6 реактивных токов и сигналы IACOS A, Iccospc с датчиков 7 и 9 активных токов.

Сумматоры 10-12 формируют токи согласно выражениям

:« « 7 «с««, -3,5т(,„-1 f. ; )K IVf- 5 1l 3:I«M6 « Tvf : 5 Yc-fV°S fc-; S; 4 « j

(

(4)

0

5

0

5 0 5

0

Эти сигналы, пропорциональные необходимым фазным токам IAB, l&c, iZc исполнительного органа 19, соответственно поступают на вход пороговых элементов 13-18. Пороговые напряжения каждой пары пороговых элементов 13,14 и 15,16 и 17,18 определяются формулами Unop.i Kh; Unop.2 K(li + (2), где li, (2 - номинальные токи секций конденсаторных батарей, причем (И S la), К - коэффициент пропорциональности.

Пороговые элементы 13, 14 и 15, 16, и 17, 18 срабатывают при увеличении сигналов на выходах сумматоров 10-12. Причем, сначала срабатывают пороговые элементы 13, 15 и 17 для первых секций 20, 22 и 24 конденсаторных батарей, так как их пороговые напряжения имеют наименьшее значение. При дальнейшем нарастании величины необходимых для компенсации фазных токов срабатывают пороговые элементы 14,16 и 18 соответственно следующих секций 21,

23и 25 исполнительного органа 19. При срабатывании пороговых элементов 13-18 подаются сигналы на включение коммутационных аппаратов 26-31 соответствующих секций исполнительного органа 19.

Приуменьшении сигналов на выходах сумматоров пороговые элементы 18,17 и 16,15, и 14,13 срабатывают по мере уменьшения сигналов на выходах сумматоров 12,11 и 10. При этом происходит возврат пороговых элементов 14, 13 и 16. 15, и 18, 17 в исходное состояние и отключение коммутационных аппаратов 27,26 и 29,28 и 31, 30 в секциях 21,20 и 23, 22, и 25,

24соответственно. В результате чего в исполни р tp tp

тельном органе создаются токи IAB, IBC. АС . Вел ичинаэтихтоковтакова, что позволяет устройству осуществить функции компенсации реактивной мощности и симметрирования токов в питающей линии.

Формула изобретения Симметрокомпенсирующее устройство для произвольной трехфазной несиммет- ричной нагрузки, содержащее датчик линейных токов фаз А, В, С питающей линии, исполнительный орган, выполненный на трех группах n-секционных, где п 1, 2, 3..., N, конденсаторных батарей, пороговый эле- мент, три сумматора, причем выход первого сумматора подключен к входу порогового элемента, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потерь электрической энергии в питающей линии, устройство до- полнительно снабжено датчиком фазных напряжений питающей линии, тремя датчиками реактивных токов фаз А, В, С, тремя датчиками активных токов фаз А, В, С, (Зп - 1) пороговыми элементами, а исполнитель- ный орган содержит три группы по п коммутационных аппаратов, каждый из которых включен последовательно с соответствующей секцией конденсаторных батарей, при этом выходы фаз А, В, С датчика фазных на- пряжений и датчика линейных токов соединены соответственно с первыми и вторыми входами датчиков реактивных и активных токов соответствующих фаз А, В, С, входы первого сумматора соединены соответст- венно с выходами датчиков реактивных токов фаз А, В, С и датчиков активных токов

фаз А, В, входы второго сумматора соединены соответственно с выходами датчиков реактивных токов фаз А, В, С и датчиков активных токов фаз В, С, входы третьего сумматора соединены соответственно с выходами датчиков реактивных токов фаз А, В, С и датчиков активных токов фаз А, С, коэффициенты усиления указанных сумматоров по каждому из входов выбраны из условия осуществления одновременной компенсации реактивной мощности и симметрирования, причем входы каждых (п-1}-х пороговых элементов первой группы связаны с выходом первого сумматора, входы каждых п пороговых элементов второй группы связаны с выходом второго сумматора, входы каждых п пороговых элементов третьей группы связаны с выходом третьего сумматора, а выходы каждых п пороговых элементов первой группы соединены с входами соответственно коммутационных аппаратов, включенных в секциях конденсаторных батарей между фазами А, В, выходы каждых п пороговых элементов второй группы соединены с входами соответствующих коммутационных аппаратов, включенных в секциях конденсаторных батарей между фазами В, С, выходы каждых п пороговых элементов третьей группы соединены с входами соответствующих комму- тационных аппаратов, включенных в секциях конденсаторных батарей между фазами А, С.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в трехфазных системах электроснабжения с изолированной нейтралью для автоматического регулирования реактивной мощности и симметрирования несимметричных нагрузок с изменяющимися параметрами. Цель изобретения - уменьшение потерь электрической энергии в питающей линии. Симметрокомпенсирующее устройство