Устройство для дискретного регулирования реактивной мощности в электрических сетях Советский патент 1982 года по МПК H02J3/18 

(5 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСКРЕТНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к управлени режимами электрических сетей и систем, и может быть использовано для повышения пропускной способности, устойчивости и управления аварийными режимами электросистем, а также обеспечения качества электроэнергии Известен управляемый статический источник реактивной мощности (ИРМ), который содержит конденсаторные батареи или реакторы, подсоединенные к сети через тиристорный выключатель, выполненный из встрёчно-параллельно соединенных тиристоров. Система управления этим источником содержит датчики режима сети и усилитель, образующие регулятор, блоки управления тиристорами, генерирующи сигналы управления (импульсы), подаваемые на управляющие электроды т ристоров в определенной фазе, задаваемой регулятором. Данная система СЕТЯХ управления осуществляет плавное регулирование секцией конденсаторной батареи или реактора l. Недостатком данного ИРМ является то, что при плавном регулировании реактивной мощности ИРМ генерирует высшие гармоники. Известна система автоматического управления несколькими параллельно и последовательно соединенными секциями конденсаторных батарей, каждая из которых включается в сеть через встречно-параллельно соединенные тиристоры. Система управления такой конденсаторной батареей предназначена для ступенчатого регулирования реактивной мощности путем изменения числа параллельно и последовательно включенных секций конденсаторных батарей 2 . Недостатком такого устройства явяется то, что дискретное регулирование мощности конденсаторной батареи требует большого количества тиристорных ключей, число которых соот ветствует числу ступеней регулирования. , Известно устройство для дискретного регулирования реактивной мощ- , ности в электрических сетях, содержащее трехсекционный ИРМ. Собранный из логических элементов регулятор управляет работой тиристорного ключа, который подключает к сети необходимое число секций конденсаторных батарей, что позволяет получить максимально возможное число (до семи) ступеней регулирования реактивной мощности в зависимости от соотношения мощностей секций. Сигнал параметра регулирования посту пает от датчика на входы измерительных органов, которые преобразуют плавно изменяющийся сигнал параметра в дискретный« Выходы измерительных органов в определенной логической последовательности через инверторы соединены со входами блоков сравнения, с выходом которых сигналы пос тупают на исполнительные органы и на систему внутренней блокировки. Сигналы со входов элементов внутренней блокировки поступают на второй ряд блоков сравнения, выходы которых соединены с исполнительными органами. Между исполнительными органами осуществляется связь с помощью сиетемы внешней блокировки. Исполнитель ные органы воздействуют на систему управления, которая, в свою очередь, осуществляет включение и отключение тиристорных выключателей, подключающих к сети необходимое количество секций батарей конденсаторов. В случае подключения ИРМ к сети с небалан сом реактивной мощности регулятор обеспечивает возможность мгновенного включения необходимой ступени ИРМ, не осуществляя перебора предыдущих ступеней. Каждый из трех тирис торных блоков вступает в работу, начиная с вполне определенного вентиля и заканчивает работу также на вполне определенном вентиле. Такая логическая последовательность работы связана с необходимостью задавать полярность остаточного напряжения на отключаемой секции конденсаторных батарей с целью выбора наиболее благоприятных (по переходному процессу) условий последующего включения этой секции. Внутренняя блокировка осуществляет предварительное закрытие каждого предыдущего блока вентилей при включении последующего. Данная блокировка имеет взаимный характер, т. е. действует между смежными каналами как при наборе мощности, так и при ее сбросе. При наличии на входах элементов блокировки сигнала равного 1, осуществляется ввод ее в работу. Блоки внешней блокировки выполнены также по взаимному принципу. Они определяют необходимое количество одновременно включенных тиристорных ключей и секций конденсаторных батарей З. Недостатком указанного устройства является небольшое число ступеней изменения реактивной мощности батарей конденсаторов, что не позволяет достаточно точно реализовать аппроксимирование закона непрерывного регулирования, необходимого для управления нeкoтopы 1 режимами электрических сетей и систем. Цель изобретения - увеличение числа ступеней регулирования реактивной мощности при минимальном количестве тиристорных выключателей и коммутируемых ими секций конденсаторных батарей, реакторов или других элементов, упрощение системы управления мно госту пен 1 атыми установками ИРМ, увеличение надежности устройства и качества регулируемого пяпямртпл параметра. Поставленная цель достигается тем, что устройство для дискретного регулирования реактивной мощности в электрических сетях, содержащее статические источники реактивной мощности, выполненные из секционированных блоков, датчик параметра регулирования, подключенный к сети, блоки сравнения и исполнительный орган, снабжено генераторами опорных импульсов, генератором постоянного сигнала, противоположного по знаку параметру регулирования, сумматором и органом блокировки, при этом входы генераторов опорных импульсов объединены между собой, а их выходы подсоединены к одному из входов блоков сравнения, к второму входу которых подсоединен выход датчика параметра регулирования, который подсоединен также к одному из источников реактивной мощности и к входу сумматора, выход каждого из блоков сравнения подсоединен к входу соответствующего исполнительного органа, выполненного в виде электрон ных ключей, на второй вход каждого из исполнительных органов подсоедине выход генератора-постоянного сигнала, вход которого подсоединён к пи.тающей сети, выходы исполнительных органов подсоединены к сумматору, выход которого подсоединен к входу второго источника реактивной мощности , а выходы органа блокировки подсоединены к вторым входам источн ков реактивной мощности, а к входам органа блокировки подсоединены выходы источников реактивной мощности На фиг. 1 изображена блок-схема устройства связи, включаемого между регуляторами двух известных ИРМ, на фиг. 2 - диаграмма токов по секциям и суммарного тока двух ИРМ, образующих предлагаемое устройство. Устройство для регулирования реак тивной мощности (фиг. 1) содержит два источника (ИРМ) 1 и 2. Сигнал от датчика 3 параметра регулирования зашунтирован рядом параллельных цепочек, состоящих из последовательно соединенных генераторов k - 6 опорных импульсов, блоков 7-9 сравнения исполнительных органов 10-12 и сумматора 13. В схему также входит гене ратор I постоянного по величине и противоположного по знаку сигнала параметра регулирования и орган 15 блокировки. Значения текущего параметра регулирования от датчика 3 Ч опорные импульсы от генераторов +-6 сравниваются в блоках 7-9 сравнения соответственно, выполненных по принципу логических элементов И. При совпадении контрольного сигнала с одним из опорных срабатывает соответствующий исполнительный орган 10-12. Выход генератора Н постоянного по величине и отрицательного по знаку сигнала соединен со входами исполнительных органов 10-12. Величи на постоянного импульса равна порогу срабатывания первого по очереди ИРМ Исполнительные органы 10-12 представ ляют собой электронные ключи, которы включаются сигналом, поступающим с выхода блоков 7-9 сравнения. Выходны сигналы каждого исполнительного орга на 10-12, равные по величине и знаку постоянному сигналу, подаются на 5 6 входы сумматора 13. На один из входов сумматора 13 также поступает сигнал параметра регулирования. Сумматор 13 осуществляет суммирование контрольного сигнала параметра регулирования с постоянными импульсами, поступающими от исполнительных органов 10-12. Результирующий сигнал с выхода сумматора 13 поступает на регулятор промежуточного ИРМ 2. Орган 15 блокировки осуществляет предварительное закрытие всех тиристорных ключей ИРМ 2 перед включением каждой ступени первого ИРМ при наборе мощности и обратную операцию при сбросе мощности. Устройство функцирнирует следующим образом. На примере двух однотипных ИРМ, объединенных устройством связи, имеем следующее соотношение значений мощности по трем их секциям: ИРМ 1 , ИРМ 2 1: 2 : 3. Каждый ИРМ с помощью своего регулятора d логической последовательности комбинирует шесть возможных ступеней регулирования реактивной мощности. При увеличении значения параметра регулирования сначала в работу вступает ИРМ 2, так как порог срабатывания его первой ступени в шесть раз ниже порога срабатывания первой ступени ИРМ 1, и в логической последовательности комбинирует шесть возможных ступеней. При достижении значения параметра регулирования порога срабатывания первой ступени ИРМ 1 на вхо-: дах первого блока 7 сравнения оказываются равные по величине сигналы, что приводит к появлению сигнала равного .1 на его выходе. Исполнительный орган 10 первой цепочки подключает ко входу сумматора 13 постоянный отрицательный сигнал от генератора 1. Происходит сложение равных по величине и противоположных по знаку сигналов. На выходе сумматора 13 формируется нулевое значение сигнала, что приводит к отключению всех секций ИРМ 2 и одновременному включению первой секции ИРМ 1, так как на его регулятор контрольный сигнал попадает, минуя устройство связи. Процесс отключения ИРМ 2 и включения первой ступени ИРМ контролируется органом 15 взаимной блокировки. При дальнейшем увеличении параметра регулирования вновь вступает в работу ИРМ 2, продолжая увеличивать генерируемую мощность устройства за смет егвода своих секций конденсаторных батарей с первой до шестой до тех пор, когда эта мощность не достигнет порога включения второй ступени ИРМ 1, которое вступает в работу при одновременном выключении всех секций ИРМ 2. При снижении значения параметра регулирования отключение каждой ступени ИРМ 1 происходит с одновременным включением шестой ступени ИРМ 2, что обеспечивается логической частью регуляторов и органом 15 блокировки. Следовательно, переход к каждой из шести ступеней ИРМ 1 осуществляется путем перебора шести ступеней ИРМ 2, что позволяет получить при данном соотношении мощностей по секциям ИРМ сорок восемь ступеней измен ния реактивной мощности с единичным шагом. Этот процесс иллюстрируется диаграммой токов, представленной на фиг. 2. Использование изобретения позволит в ряде случаев при управлении режимами электрических систем заменить плавное регулирование реактив ной мощности на дискретное без ущерба качеству регулирования. При этом устройство не генерирует высших гармоник тока. Предлагаемое устройство связи позволит не усложняя логической части регуляторов известных ИРМ получить до 63 ступеней регу лирования реактивной мощности при двух-трехсекционных ИРМ, управляемых тиристорными выключателями. Формула изобретения Устройство для дискретного регулирования реактивной мощности в элек трических сетях, содержащее статичес кие источники реактивной мощности, выполненные из секционированных блоков, датчик параметра оегулирования. 58 |подключенный к сети, блоки сравнения и исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью увеличения числа ступеней регулирования, упрощения системы управления источниками, оно снабжено генераторами опорных импульсов, генератором постоянного сигнала, противоположного по знаку параметру регулирования, сумматором и органом блокировки, при этом входы генераторов опорных импульсов объединены между собой а их выходы подсоединены к одному из входов блоков сравнения, к второму входу которых подсоединен выход датчика параметра регулирования, который подсоединен также к одному из источников реактивной мощности м к входу сумматора, выход каждого из блоков сравнения подсоединен к входу соответствующего исполнительного органа, выполненного в виде электронных ключей, на второй вход каждого из исполнительных органов подсоединен выход генератора постоянного сигнала, вход .которого подсоединен к питающей сети, выходы исполнительных органов подсоединены к сумматору, выход которого подсоединен к входу второго источника реактивной мощности, а выходы органа блокировки подсоединены к вторым входам источников реактивной мощности, а к входам органа блокировки подсоединены выходы источников реактивной мощности. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР ff 606185, кл. Н 02 J 3/13, 197. 2.Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 02 J 3/18. 1975. 3.Источники реактивной мощности для ступенчатого регулирования конденсаторных батарей для резкопеременной несинусоидальной нагрузки. Отчет, инв. № Б-589 87, номер гос.регистрации 76005833, 1977j февраль.