Устройство для регулирования источника реактивной мощности Советский патент 1982 года по МПК G05F1/70 

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к автоматическо- му регулированию источника реактивной мощности в нагрузочном узле.

Известны устройства для регулирования источников реактивной мощности по одному параметру (реактивному току, напряжению, времени суток, температуре воздуха, коэффициенту мощ7 ности и полному току) и по двум параметрам: по току и напряжению,по времени и температуре, наружного воздуха, по коэффициенту мощности и температуре наружного воздуха понапряжению и времени, по напряжению и температуре l .

Источники реактивной мощности в нагрузочных узлах имеют двойное назначение: для разгрузки линий электропередач и трансформаторов от перетоков реактивной мощности, т.е. увеличения пропускной способности электросети и снижения потерь электроэнергии в электрических сетях (компенсации реактивной мощности), а такж.е для регулирования напряжения на зажимах электроприемников. Однако сравнительная, значимость каждой из двух функций управления источником реактивной мощности меняется в зависимости от режима работь энергосистемы. В режимах максимальной нагрузки энергосистемы главное назначение источника реактивной мощности - снижение потерь электроэнергии и разгрузка электросети от перетоков реактивной мощности. Напряжение у электроприемников при этом должно находится, в допустимых пределах. В немакси10мальных режимах задача увеличения пропускной способности электросетей теряет свое значение. Кроме того,в этих режимах нередко снижение электропотребления в соответствии со ста15тическими характеристиками нагрузки по напряжению, вызванное снижением напряжения из-за дополнительной нагрузки электросети потоками реактивной мощности, больше,чем вызванное

20 этой дополнительной нагрузкой увеличение потерь электроэнергии в сети. В этих случаях экономически выгодно не только обеспечивать напряжение в допустимых пределах, но и поддержи25вать его на оптимальном уровне. Во многих случаях это минимально допустимый уровень.

Известные устройства для регулирования источника реактивной мощности обеспечивают одну или преимуществен но одну функцию управления. Известно также устройство для ре гулирования источника реактивной мощ ности (конденсаторной батареи) по напряжению с компенсацией по реакти ному (активному)току или только по реактивному току 21 . Это устройство при регулировании по скомпенсированному реактивному току позволяет поддерживать экономя чески целесообразную величину реактивной нагрузки узла в часы максимальной нагрузки энергосистемы. Есл это устройство применять для регули рования напряжения с компенсацией по скомпенсированному току, то можно обеспечить преимущественно функци компенсации реактивной мощности с некоторой чувствительностью к существенным изменениям напряжения. Однако в этих двух случаях регулятор стремится поддержать ту же реактивную нагрузку и в немаксимальные Во многих случаях в часы-немаксимальных нагрузок энергосистемы при этом не исчерпываются все резервы снижения расхода электроэнергии, так как не достигаются минимально допустимые (или оптимальные) уровни напряжения уэлектроприемников. Если это устройство для регулирования конденсаторной батареей применять с регулированием по напряжению и с компенсацией по нескомпенсирован ному реактивному, току (или активному току), то можно обеспечить ,пос- . тоянный уровень напряжения в некоторой точке сети, удаленной от места измерения напряжения, то есть на зажимах электроприемников. Однако в этом случае регулирование-источника реактивной мощности не выполняет функцию компенсации реактивной мощности в часы максимальной нагрузки энергосистемы. Кроме того, это устройство при выполнении любой из названных функций не контролирует непосредственно величину полного тока по ограничивающему элементу сети. Цель изобретения - расширение функций устройства для автоматического управления источником реактивной мощности в нагрузочном узле -для обеспечения требуемой компенсации реактивной мощности в часы максималь ных нагрузок энергосистемы и для получения дополнительной экономии электроэнергии в остальные часы при соблюдении допустимых токо.в по элементам сети и требуемых уровней напряжения у электроприемников за счет поддержания оптимальных по расходу электроэнергии уровней напряжения у электроприемников. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования источника реактивной мощности введены блок управления по внешнему сигналу, например по превышению тока электроприемника заданной величины, блок измерения напряжения у электроприемников, блок ограничения по полному току, каждый с каналами Увеличить и Уменьшить, логические элементы И, ИЛИ, НЕ, причем выход канала Увеличить блока измерения реактивного тока и выход блока управления по внешнему сигналу соединены каждый с соответствующим входом логического элемента И, выход которого соединен с входом логического элемента ИЛИ, два других входа которого соединены соответственно с выходами каналов Увеличить блока измерения напряжения и блока ограничения по полному току, а выход соединен с входом исполнительного элемента Увеличить- при этом выход канала Уменьшить соединен с входом второго элемента И, другой вход коогорого соединен с выходбм третьего элемента И, а выход соединен с входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом исполнительного элемента Уменьшить, причем другой вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом четвертого элемента И, один вход которого соединен с выходом элемента НЕ, вход которого соединен с выходом блока управления по внешнему сигналу, а другой вход четвертого элемента И соединен с выходом третьего элемента И, два входа которого соответственно соединены с выходами каналов Уменьшить блока измерения напряжения и блока ограничения по полному току. На чертеже изображена структурная схема устройства для регулирования источника реактивной мощности. Устройство содержит блок 1 измерения реактивного тока с выходным каналом- 2 Уменьшить реактивную мощность источника и с выходным каналом 3 Увеличить реактивную мощность источника, блок 4 измерения напряжения у электроприемников с выходным каналом 5 Увеличить реактивную мощность источника и с выходным каналом б Уменьшить реактивную мощность источника , блок 7 ограничения по полному току с выходным каналом 8 Увеличить реактивную мощность источника и с выходным каналом 9 Уменьшить реактивную мощность источника, блок 10 управления по внешн1ему сигналу, логический элемент И 11,. логический элемент ИЛИ 12, логический элемент И 13, логический элемент НЕ 14, логический элемент И 15, логический элемент И 16, логический элемент ИЛИ 17,исполнительный элемент 18 Увеличить реактивную мощность источника и исполнительный элемент 19 Уменьшить реактивную мощность источ ника . Устройство работает следующим об разом. На вход блока 1 измерения реактивного тока подается скомпенсированный ток узла. После преобразования этого тока в величину, пропорци нальную реактивной составляющей, по .ледняя сравнивается с заданной уста ками блока величиной, и при выходе ее за пределы уставок вырабатывается соответствующая команда на увеличение или уменьшение реактивной мощности источника через каналы 3 или 2. Команда на увеличение мощности источника ПЕОХОДИТ до исполнительного элемента 18 только при наличии сигнсша от дополнительно введенного блока 10 управления, который .вырабатывает такой сигнал или в заданное время, или при превышении током нагрузки заданной величины, или при другом внешнем условии, в частности блок 10 -может быть программным реле времени или токовым реле или другим релейным устройством. При наличии сигналов от канала 3 и от блока 10 появляется сигнал на выходе элемента И 11 и на выходе элемента ИЛИ 12, срабатывает исполнительный элемент 18, увеличивающий мощность источника Уменьшение мощности источника, кр ме увеличения величины ског/шенсированного реактивного тока, снижает напряжение у электроприемникови уве личивает полный ток через элементы сети. Поэтому команда на уменьшение мощности источника от канала 2 проходит до исполнительного элемента 19 только тогда, если это не вызывае снижения напряжения у электроприемни ков ниже допустимого и увеличения полноготока выше допустимого. Это достигается тем, что сигнал от канала 2 проходит через элемент И 16, на другой вход которого подается логитческое произведение сигналов, идущих от каналов Уменьшить блока 4 измерения напряжения и блока 7 ограничения по полному току. В то время, когда от блока 10 сигнсШ не поступает, на выходе элемента И 11 сигнала нет, и не может быть увеличина мощность источника по условию компенсации реактивной мощности. В этом случае мощность может быть увеличина только тогда, если напряжение у электроприемников снизилось циже допустимого - проходи сигнал к элементу 18 от блока 4 через канал 5 и элемент ИЛИ 12, или повышена величина допустимого полного тока по контролируемому элементу сети - проходит сигнал к элементу 18 от блока7 через канал 8 и элемент ИЛИ 12. Если напряжение у электроприемников выше минимального допустимого уровня на величину, большую, чем зона нечувствительности блока 4 измерения, то на выходе канала б появляется сигнал, который поступает на вход элемента И 13. На другой вход элемента И 13 поступает сигнал от канала 9 блока 7 ограничения в том случае, когда величина полного тока через контролируемый элемент меньше допустимого на величину зрны нечувствительности блока 7 ограничения. Если на обоих входах элемента И 13 находятся сигналы, то появляется сигнал на выходе элемента И 13 и поступает на входы элементов И 16 и И 15. На выходе элемента И 16 сигнал появляется, если уменьшение мощности источника требуется и по условиям компенсации реактивной мощности, а на выходе элемента И 15 - только в том случае, если по условиям компенсации реактивной мощности требований к режиму источника нет. В последнем случае на выходе блока 10 управления нет сигнала, а на выходе элемента НЕ 14 сигнал появляется. В то время, когда сигнал на выходе блока 10 управления гесть, команда на уменьшение мощности источника через элемент И 15 пройти не может, так как на выходе элемента НЕ 14 сигнала нет, не может пройти через элемент И 16, если поступил аналогичный сигнал от блока 1. Такик образом, в то время, когда требуется компенсация реактивной мощности, увеличение реактивной мощности производится только по условиям компенсации реактивной мощности, а снижение - также по условиям компенсации реактивной мощности, но с учетом ор ганичений по минимешьному допустимому уровню напряжения у электроприемников и по допустимому току контролируемого элемента сети. Когда компенсация реактивной мощности не требуется, предлагаемое устройство регулирует мощность источника реактивной мощности по минимуму допустимого напряжения у электроприемников с точностью, определяемой зоной нечувствительности блока 4,- с учетом ограничений по.полному току с точностью, определяемой зоной нечувствительности бло;ка 7. Блок 4 измерения напряжения у электроприемников с выходными каналами 5 и 6 представляет собой регулятор напряжения, в частности регулятор напряжения с токовой компенсацией. Блок ограничения по полному току представляет собой устройство, аналогичное блоку 1, в котором не требуется выделение реактивной составляющей тока.