Устройство для регулирования линейного фильтра Советский патент 1976 года по МПК H02P13/04 H02M1/12 

1

Изобретение относится .к устройствам, служащим для подавления высших гармонических составляющих, присутствующих в спектре напряжения на линиях или шинах высшего напряжения, и может быть использовано на преобразовательных подстанциях передач постоянного тока.

Известно 1, что 1высоковольтные преобразователи генерируют высшие гармоники как «а стороне постоянного тока (четные гармоники), так и на стороне переменного тока (нечетные гармоники, пятая, седьмая, одиннадцатая, трин-адцатая и т. д.).

Гармоники вызывают дополнительные потери, например, в генераторах и трансформаторах. Эффективная мера борьбы с ними - шунтирование их с помощью фильтров, настроеннЫХ в резонанс на выбранную частоту гармоники.

В качестве фильтров используется последовательное соединение конденсаторной батареи и реактора.

Однако указанные фильтры не могут быть настроены точно в резонанс на данную гармонику вследствие изменения как параметров окружающей среды, возможного изменения числа конденсаторов в батарее, так и ввиду нестабильности частоты основной гармоники сети переменного тока, а следовательно, и всех основных гармоник

Для настройки фильтров в резонанс на заданную гармонику фильтры должны быть регулируемыми. Наиболее удобно регулировать фильтры изменением индуктивности реактора.

Индуктивность реактора можно менять двумя способами: плавно и ступенчато.

Плавное изменение индуктивности реактора достигается путем его подмагничивания

постоянным током, а ступенчатое - изменением числа витков его обмотки.

Известное устройство для регулирования линейного фильтра 2 содержит измерительный блок. На первый вход этого блока поступают сигналы с датчика Тока, установленного в цепи линейного фильтра, а на второй - через резонансный усилитель с выхода датчйка напряжения шин переменного Тока. Выход измерительного блока через блок управлеПИЯ соединен с блоком переключения отпаек, подключенным к обмотке регулируемого реактора.

Известное устройство основано на измерении реактивной мощности линейного фильтра

по данной гармонике и сведения этой мощности к минимуму путем изменения йндуктивHOiCTH реактора.

Однако в таком устройстве напряжение с выхода датчика напряжения шин переменнбго тока поступает на вход измерительного

блока через резонансный фильтр. От стабильности величины и фазы выходного напряжения этого резонансного фильтра зависит вычисленное значение реактивной мощности. может иметь отклонение от номинальной на

Учитывая, ЧТО частота в питающей системе может иметь отклонение от номинальной на ±1 Гц, то фаза и ам плитуда выходного напряжения фильтра существенно изменяются. Так, например, при добротности фильтра изменение фазового сдвига Л 50°эл., а амллитуда иа 20% на частоте гармоники при изменении частоты сети с 50 до 49 гц.

Таким образом, изменение частоты в питающей преобразователь сети приводит к ложному изменению .реактивной мощности и к вынужденной расстройке силового резонанса фильтра, что недопустимо.

С целью устранения этого недостатка разработано устройство, позволяющее производить с необходимой точностью настройку линейных фильтров, когда в их цепях установлены реакторы со ступенчатой регулировкой индуктивности, независимо от дрейфа частоты сети переменного тока, а также от изменения параметров окружающей среды и числа конденсаторов ,в батарее.

В предлагаемом устройстве для регулирования линейного фильтра это достигается благодаря наличию двух блоков синхронизации, причем выход датчика тока, установленного в цепи линейного фильтра, соединен с входом одной из схем синхронизации, выход датчика напряжения щий переменного тока - с входом второй схемы синхронизации, а выходы обеих схем синхронизации подсоединены к входам измерительного блока.

Схема устройства показана на чертеже.

Устройство для регулирования линейного фильтра, подключенного к шинам переменного тока и выполненного из конденсаторной батареи 1 и регулируемого реактора фильтра

2с отпайками на обмотке, содержит датчик

3така 1В цепи линейного фильтра, датчи1к4напряжения шин переменного тока, измерительный блок 5, блок 6 управления, блок 7 переключения отпаек, блоки 8, 9 синхронизации.

Устройст1во работает следующим образом.

Сигнал пропорциональный току, протекающему через цепь линейного фильтра, с датчика 3 тока подается на вход блока 8 синхронизации. На .выходе этого блока формируется напряжение, частота которого равна частоте подавляемой фильтром гармоники, а

фаза напряжения сдвинута на угол - по отношению к фазе тока данной гармоники, протекак щей через цепь линейного фильтра.

В каче.стве блока 8 может быть использован 3 блок синхронизации, содержащий фазовый дискрими1натор. Выход дискриминатора соединен через интегратор с входом управляемого генератора, а генератор в свою очередь подключен к второму входу фазового дискриминатора, на первый вход которого подаются сигналы с датчиками 3 тока, установленного в цепи линейного фильтра.

Такая замкнутая схема синхронизации с управляемым генератором, собственная частота которого близка к частоте выделяемой гармоники, позволяет получить сигнал этой гармоники на выходе управляемого генератора, причем фаза этого сигнала отличается от фазы тока данной гармоники, протекаю„ v

щей через цепь линейного фильтра «а угол -

Напряжение, частота которого равна частоте подавляемой фильтром гармоники, а

фаза, сдвинутая на угол - по отношению

к фазе тока данной гармоники, протекающего через цепь линейного фильтра, с выхода блока 8 синхронизации поступает на один из входов измерительного блока 5, на другой

вход которого подается напряжение от блока 9 синхронизации, подключенного к выходу датчика 4 напряжения шин переменного тока.

В качестве блока 9 может быть использована схема синхронизации, состоящая из фазового дискриминатора, интегратора и управляемого генератора.

В этом случае один из входов фазового дискриминатора блока синхронизации соединен

с выходом датчика 4 напряжения шин переменного тока. В результате на выходе блока 9 синхронизации формируется напряжение, частота которого равна частоте подавляемой линейным фильтром гармоники, при

этом фаза выходного напряжения сдвинута

на угол - по отношению к фазе напряже i

ния, подавляемой линейным фильтром гармоники.

Напряжения с выходов обоих блоков синхронизации поступают на соответствуюшие входы измерительного блока 5. Измерительный блок предназначен Дчяя определения фазы и величины угла сдвига между напряжеНИЯ.МИ, поступающими на его входы от блоков 8 и 9 синхронизации, т. е. для определения фазы и угла сдвига мелсду током и напряжением гармоники частоты «а.стройки линейного фильтра.

При измерении в качестве опорного напряжения принимается напряжение гармоники частоты настройки линейного фильтра, т. е. напряжение, поступающее с выхода блока 9 синхронизации на один из входов измерительного блока 5.

Измерительный блок может быть выполнен на основе фазометра 4.

При настройке линейного фильтра в резонанс напряжения, поступающие на входы измерительного блока 5 от блоков 8 и 9 синхронизации, совпадают по фазе, в результате чего сигнал на выходе измерительного блока отсутствует. В случае расстройки линейного фильтра

между напряжениями, поступающими на входы измерительного блока 5 от блоков 8 и 9 синхронизации, появляется угол сдвига, величина которого paiBHa величине угла сдвига между током и напряжением гармоники частоты настройки линейного фильтра.

Если ток гармоники частоты настройки линейНого фильтра опережает свое напряжение, то на выходе измерительного блока 5 появляется сигнал одной полярности, если ток отстает - другой полярности.

Величина выходного -сигнала измерительного элемента пропорциональна углу между током и напряжением гармоники частоты настройки линейного фильтра. Сигнал с выхода измерительного блока через блок 6 управления поступает на вход блока 7 пер еключения отпаек, который в зависимости от полярности и величины сигнала включает соответствующую отпайку реактора.

Формула изобретения

Устройство для регулирования линейного фильтра, подключенного к шинам переменного тока, например, на преобразовательной подстанции передачи постоянного тока и выполненного из конденсаторной батареи и регулируемого реактора с отпайками, содержащее датчик тока в цепи линейного фильтра, датчик напряжения шин переменного тока, измерительный блок, подключенный через блок управления к блоку переключения отнаек, отличающееся тем, что, с целью повышения точности настройки фильтра в резонанс на заданную гармонику, оно снабжено двумя блоками синхронизации, на вход одного из которых падсоединен выход датчика тока, а на вход другого подсоединен выход датчика напряжения, а выходы блоков синхронизации подсоединены к блоку измерения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1. Поссе А. В. Схемы и режимы электропередач постоянного тока. «Энергия, 1973.

2. Патент Франции № 1538745 по кл. H02J.

3.Бухвинер В. Е. Дискретные схемы в фазовых системах радиосвязи. «Связь, 1969.

4.Шляндин В. М. Цифровые измерительные преобразователи тт

приборы. «Высшая шко ла, 1973.