Способ компенсации потери напряжения в питающей электрической сети Советский патент 1992 года по МПК H02J3/18 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в автоматических системах управления компенсирующими устройствами.

Цель изобретения - повышение точности компенсации при изменении температуры проводников.

На фиг.1 представлена схема компенсации потери напряжения в питающей электрической сети, реализующая предлагаемый способ; на фиг.2 - эквивалентная схема замещения участка системы электроснабжения; на фиг.З - векторная диаграмма напряжений для этой схемы.

Схема компенсации потери напряжения в питающей электрической сети (фиг.1) содержит питающую электрическую сеть 1, измерительный трансформатор 2 напряжения, измерительный преобразователь 3 тока, измерительный преобразователь 4 активного тока, измерительный преобразователь 5 реактивного тока, измерительный преобразователь б температуры, функциональный блок 7, односторонний выпрямитель 8, элемент 9 сравнения, регулирующее устройство 10, регулируемое компенсирующее устройство 11, нагрузку 12 электрической сети.

Эквивалентная схема замещения участка системы электроснабжения, изображенная на фиг.2. содержит питающую линию с активным сопротивлением г и индуктивным сопротивлением х, нагрузку ZH и компенсирующее устройство xic. На схеме (фиг.2) и векторной диаграмме (фиг.З), построенной для случая опережающего тока (р 0), обозначено: Е - напряжение в начале линии; 0 - напряжение в конце линии (в узле нагрузки); I U + jlp - ток сети, содержащий активную U и реактивную 1р составляющие; АО - падение напряжения в питающей сети.

ч (А) XJ О

ч

К питающей электрической сети 1 подключены измерительные трансформаторы напряжения 2 и тока 3, на выходах которых формируются сигналы, пропорциональные соответственно напряжению U - 1)мз1п а) в узле нагрузки и току питающей сети I 1м sin (on +(р) . Ток питающей сети определяется суммой токов нагрузки и компенсирующего устройства и может быть представлен в виде суммы активной а и реактивной 1р составляющих.

Выход трансформатора 3 тока подключен к объединенным информационным входам измерительных преобразователей активного 4 и реактивного 5 токов. Управляющие входы измерительных преобразователей активного 4 и реактивного 5 токов объединены и подключены к выходу трансформатора 2 напряжения. Сигнал U на выхо- .де измерительного преобразователя 4 активного тока пропорционален активной составляющей тока

IJ4 K lMSln 5COS (Wt,

а сигнал Us на выходе измерительного преобразователя 5 реактивного тока пропорционален реактивной составляющей тока сети

L)5 KslMSln CJSCUt.

где КА и КБ - коэффициенты передачи измерительных преобразователей активного 4 и реактивного 5 токов.

Сигнал Us с выхода измерительного преобразователя 5 реактивного тока поступает на вход одностороннего выпрямителя 8, который формирует сигнал

Us )

I

Us Kslwislnpcos йипри 40 О при Us О,

0

5

0

5

0

5

0

реактивного тока сети в соответствии с выражением

(е-а)1а (1)

где г0 - активное сопротивление сети при расчетной температуре 6Ь проводников;

а - коэффициент температурного увеличения активного сопротивления проводников.

Сигнал 1ро с выхода функционального блока 7 поступает на суммирующий вход элемента 9 сравнения, на вычитающий вход которого поступает выходной сигнал Ue одностороннего выпрямителя 8. Элемент 9 сравнения формирует сигнал

Ug U - Us,

пропорциональный разности уставки 1ро и значе ния емкостного тока в сети. Этот сигнал представляет собой ошибку регулирования реактивного тока сети. Он поступает на вход регулирующего устройства 10, которое в соответствии с принятым законом регулирования, например пропорциональным или пропорционально-интегральным, формирует сигнал управления компенсирующим устройством 11. В результате этого в сети устанавливается емкостный ток, величина которого определяется уставкой, вычисленной по формуле (1),

В соответствии с векторной диаграммой напряжений в системе электроснабжения, приведенной на фиг.З, падение напряжения в сети равно

AU АЦ + ДЦ аг - 1рх 4- Jtax + Jlpr

Модуль напряжения на электроприемнике определяется по формуле

Сущность изобретения: регулирование тока компенсирующего устройства осуществляют в зависимости от разности тока уставки, который определяют по формуле IP.O, + а(&- вЬ)/х, где la - активный ток сети; г0 - активное сопротивление сети при расчетной температуре проводников 0Ь ; «- коэффициент температурного увеличения активного сопротивления; 0- температура проводников; х - индуктивное сопротивление проводников, и емкостного тока сети. Повышение точности компенсации потери напряжения достигается за счет коррекции реактивного тока компенсирующего устройства в зависимости от температуры проводников. 3 ил.

емкостной сокоторый пропорционален ставляющей тока сети; при р 0, т.е. при отстающем токе. Us 0. Измерительный преобразователь 6температуры предназначен для формирования напряжения Ue, пропорционального температуре ©проводников:

Ue Ke в,

где Кб- коэффициент пропорциональности. Сигналы U4 и Ue с выходов измерительных преобразователей активного тока 4 и температуры 6 поступают на входы функционального блока 7, который вычисляет уставку

U VEZ - (х1а + rip) - rla + xlp . (2)

Так как питающие сети проектируются из условия допустимой потери напряжения в линии, то для реальных систем электроснабжения всегда выполняется неравенство

Е2 ( + rip)2

(3)

При изменениях температуры проводников, происходящих в результате нагрева их током и изменений температуры окружающей среды, их активное сопротивление изменяется а соответствии с выражением г г0 1 +a(0-Q)) ,

подставив которое в формулу (2), получим с учетом неравенства (3) приближенное уравнение для напряжения в узле нагрузки

U Е - ГоП + 0(0 - 6b)la + хс1р. (4) 5

Из уравнения (4) следует, что, если с помощью компенсирующего устройства, включенного параллельно с нагрузкой, регулировать емкостный ток сети таким образом, чтобы выполнялось соотношение

(0-a)Јla.

то потеря напряжения в питающей электрической сети будет практически полностью скомпенсирована при любой температуре проводников, т.е.

U «E.

При этом предложенный способ предполагает наличие информации об активной la и реактивной р составляющих тока сети, температуре проводников 0 и отношении расчетного активного сопротивления Го линии к индуктивному х, которое определяет- ся-характеристиками питающей линии и не зависит от ее длины. Следовательно, информация о длине питающей линии в предлагаемом способе не требуется. Не требуется также информация означениях напряжения в узле нагрузки и центре питания.

Таким образом, при использовании предлагаемого способа компенсации потери напряжения в питающей электрической сети повышается точность компенсации потери напряжения за счет коррекции величины реактивного тока при изменениях температу

0

5

0

5

0

5

ры проводников, происходящих в результате нагрева их током, а также при изменениях температуры окружающей среды.

Использование предлагаемого способа компенсации потери напряжения в питающей электрической сети позволит повысить качество электроэнергии и уменьшить ее потери в электрических сетях промышленных предприятий.

Формула изобретения .Способ компенсации потери напряжения в питающей электрической сети с помощью компенсирующего устройства, включенного параллельно с нагрузкой, состоящий в том, что измеряют активный и реактивный токи сети и регулируют емкостный ток компенсирующего устройства, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности компенсации при изменении температуры проводников, измеряют температуру проводников, вычисляют уставку тока компенсирующего устройства в соответствии с выражением

1ро + а(0-0о)/х,

где а активный ток сети;

г0 - активное сопротивление сети при расчетной температуре проводников 0Ь ;

а- коэффициент температурного увеличения активного сопротивления; 0-температура проводников;

х - индуктивное сопротивление сети, выделяют емкостную составляющую реактивного тока сети, сравнивают ее с уставкой и в зависимости от полученной разности устанавливают ток компенсирующего устройства.

laX

Фиг.3

i:lg + jlf

MD