Устройство для компенсации реактивной мощности сети и способ управления устройством Советский патент 1982 года по МПК H02J3/18 

снижению КПД компенсирующбгго устройства в целом.

Наиболее близким к предутагаемому по технической сущности является устройство, содержащее одновременно компенсирующий реактор, коммутируемый тиристорами с фазным управление и фильтр-компенсаторы, пo цpaздeлeнные на несколько ступеней (секций), подключенных к сети коммутирующими аппаратами, работающими в ключевом режиме 2 . .

Однако в данном устройстве номинальная мощность реактора равна мощности минимальной ступени фильтркомпенсаторов , что одновременно определяет способ управления устройством - переключение ступеней в моменты крайних значений углов отпирания тиристоров. Этот недостаток приводит к неустойчивой работе устройства на границах ступеней переключения гфильтр-компенсаторов, к частоту срабатыванию их коммутирующих аппаратов и значительному отрицательному влиянию устройства на питающую сеть в моменты срабатывани коммутирующих аппаратов.В конечном счете это ограничивает функциональные возможности известного устройства и область его практического применения, а в определенных условиях приводит к его полной неработоспособности.

Цель , изобретения - повьзшение надежности и функциональных возможностей.

Поставленная, цель достигается тем, что в устройстве длякомпенсации реактивной мощности сети, каждая фаза которого содержит -компенсирующий реактор, подключенный к сети последовательно с встречно-параллельно соеди:ненными тиристорами, и не менее двух фильтр-компенсаторов, состоящих из последовательно соединенных реакторов и конденсаторов, подключенных к сети через коммутационные элементы, обеспечивающие ступенчатое изменение уровня компенсации реактивной мощности, и блока управления, входы которого связаны с сетью, а выходы соединены с тиристорами и коммутационными элементами, компенсирующий реактор выполнен на номинальную мощность, котора равна

QP 1,2 - 1,3 Оф-к,е,и6., где QP - мощность компенсирующего

реактора; О, ,/ - мощность наибольшей степен

S urttio

фильтр-компенсатора. .В способе управления устройством для компенсацией реактивной мощности сети, при котором на каждой ступени регулирования от блока Управления полностью открывают тиристоры в цепи

компенсирующего реактора, затем коммутируют соответствующую степень фильтр-компенсатора, начиная с минимальной по мощности, после чего тиристо,ры в цепи компенсирующего реактора полностью закрывают, в течение примерно 0,02 с после коммутации в ступени фильтр-компенсатора открывают тиристоры в цепи компенсирующего реактора до обеспечения мощности этого реактора, соответствующей мощности коммутируемой ступе, ни фильтр-компенсатора при увеличении компенсации, и до мощности, равной разности мощности реактора и коммутируемой ступени фильтр-компенсатора при снижении компенсации.

На фиг,1 приведена схема устройства для компенсации; на фиг. 2 статическая характеристика, поясняющая принцип работы и способ управления устройством.

Компенсирующее устройство состои из линейного компенсирующего реактора 1, включенного последовательно с парой 2 параллельно-встречных тиристоров 3 и 4 между входньми зажимами (например, фазными зажимами питающей сети) А и В, и фильтр-компенсаторов 5 - 7 высших гармоник, каждый из которых может содержать несколько параллельно включённых между собой фильтров (например, 5-ой, 7-ой гармоник и широкополосные), коммутируемых аппаратами 8-10 работающими в ключевом режиме (например, быстродействующими вакуумными выключателями). Регулирование суммарной компенсирующей (генерируемой) реактивной мощности -Qj- производится изменением сочетания замкнуты аппаратов 8-10, а между уровнями ступенчатого регулирования - непрерывным плавным изменением углов отпирания (регулирования) тиристоров 3 и 4, что в общем случае может производиться автоматической системой 11 управления, на вход которой подают управляющий сигналах равный разности сигналов задания обратной связи Х,,. В зависимости от уровня сигнала ошибки дх система 11 управления формирует воздействия на изменение сочетания замкнутых аппаратов 8-10 (например, в простейшем случае, изменением сочетания положений своих управляющих контактов 12-14) и воздействия на изменение фазы углов) импульсов управления оЧпирающих тиристоры 3 и 4 (блок 15). Принхщп работы устройства в общем соответствует управлению любых импульсно-непрерывных (зонно-непрерывных) регуляторов и достаточно ограничиться его рассмотрением в разомкнутом режиме. Отличие заключается в особенностях моментов переключ:ения ступеней

фильтр-компенсаторов при увеличении и уменьшении уровней компенсирующей (реактивной) мощности, что поясняется диаграммами на статической характеристике фиг.2.

Пусть производится непрерьшное монотонное увеличение уровня генерируемой мощности QJ-. На первом участке (1) статической характеристики поддерживается неизменным уровень генерируемой мощности фильтр-компенсаторов Qp. и рост общей мощности Qjr производится уменьшением мощности, потребляемой реактором 1 Qp), за I счет увеличения углов отпирания тиристоров 3 и 4.

г Qci - p . .

где QP К„(Хос-ХэаА)

Kf, - коэффициент передачи системы управления тиристорами 3 и 4 (блок 15).

При достижении углами управления тиристоров 3 и 4 значения, соответствующего точке 1, производится коммутация уровня мощности фильтркомпенсаторов Qc.i« При этом с целью сохранения неизменным уровня мощности QJ; в момент коммутации аппаратов 8 и 9 необходимо с помощью соответствующего изменения Х.усгановить угол отпирания тиристоров 3 и 4, соответствующий мощности Qp Qc2 QC т.е. мощности, равной по величине ступени изменения. На статической ха рактеристике это означает переход от точки l в точку 1 и затем непрерывное монотонное регулирование Qj- на участке (2) статической характеристики. Причем в отличие от известного возврат из точки 1 непосредственно в точку l

(например, в случае малых колебаний реа.ктиввой мощности в зоне точки 1) уже невозможен, (чем и достигается положительный эффект уменьшения частоты переключения аппаратов 8-10 и обеспечение работоспособности устройства в каждой точке), а если и произойдет, то не мгновенно, а по достижении точки 1 , в которой угол управления тиристорами 3 -« 4 равен jr/2. Следовательно, дополнение статической характеристики компенсирующего устройства участком 1-1

(за счет увеличения на 20-30% установочной мощности реактора 1) приводит к положительному эффекту, обеспечивающему расширение функциональных возможностей компенсирующего устройства в целом.

При непрерывном монотонном уменьшении уровня генерируемой мощности Qrr при достижении углами управления тиристорами 3 и 4 (фиг.1) значения J/2 (Qp- max) производится коммутация уровня мощности фильтр-ксяйпенсаторов (например, Qco QC )

этом с целью сохранения неизменным после переключения (например, в течение периода или его части) уровня мощности QJ- в момент коммутации аппаратов 8-10 устанавливают угол отпирания тиристоров 3 и 4, соответствующий мощности QP Орн-(0сг C1 где Q рн - номинальная мощность реактора. Т.е. при переключении с верхнего уровня QJ. на нижний реактивную

0 мощность, потребляемую реактором, устанавливают равной номинальной мощности реактора Ори и ступени изменяемой мощности фильтр-компенсаторов д Q с.

Описанный выше алгоритм является

5 общим как для случая неравенства ступеней, так и для случая монотонного увеличения и уменьшения уровня генерируемой мощности. Отмеченная закономерность вытекает из необходи0мости сохранения в момент переключения уровня Q и обеспечения зоны плавного регулирования после перек|лючения. Здесь следуете отметить, что в реальных сетях и реальных ком5мутирующих устройствах (с любым быстродействием) изменение уровня мощности фильтр-компенсаторов (даже при мгновенных реакциях системы 11 управления и аппаратов 8-10) и из0менение мощности реактора 1 не может происходить мгновенно, что объясняется периодичност.ю напряжения питающей сети. Т.е. реакция обратной связи X{j и сигнала управления d X .при

5 коммутациях аппаратов 8-10 может привести к отрицательному влиянию на питающую сеть послекоммутационных переходных процессов. Для исключения этого недостатка предлагается в сле0дующий после коммутации ступеней фильтр-компенсаторов период (в части периода) питающей сети углы отпирания тиривторов 3 и 4 сохранять постоянными, определяемыми описанным выше алгоритмом управления.

5

Как видно из диаграмм на фиг.2, интервалы уровней мощности фильтркомпенсаторов при монотонном увеличении и уменьшении перекрывают друг друга, что исключает разрывы

O регулированной характеристики, неустойчивую работу устройства в определенных точках или чрезмерное увеличение частоты срабатывания коммутирующих аппаратов при регулировании

5 на участках, близких к точкам переключения ступеней,

Положительный эффект достигается за счет увеличения номинальной мощности реакторов над мощностью ступе0ней изменения уровней мощности (примерно на 20-30%) фильт1Ькс1Мпенсаторов и установки после переключения ступеней на период (часть периода) вполне определенньк углов отпирания

5 тиристоров, определяемых величинами

ступеней изменения уровня переключаемой, мощности, номинальной мощностью реактора и направлением изменения (увеличения или уменьшения) переключаемой ступени мощности.

Формула изобретения

1. Устройство для компенсации реактивной мощности сети, каждая фаза которого содержит компенсирующий реактор, подключенный к сети последовательно с встречно-параллельно соединенными тиристорами, и не менее двух фильтр-компенсаторов, состоящих из последовательно соединенных реакторов и конденсеп оров, подключенных к сети через коммутационные элементы, обеспечивающие ступенчатое изменение уровня компенсации реактивной мощности,и блок управления, входы которого связаны с сетью, а выходы соединенья с тиристорами и коммутационными элементами отлич ающеес я тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностейкомпенсирующий реактор выполнен на номинальную мощность, которая равна

о.р 1,2 - ьзаф..

где . - мощность компенсирующего реактора; .1 Xjaff- МОЩНОСТЬ наибольшей ступеФ-нс и5

ни фильтр-компенСатора. 2. Способ управления устройством для компенсации реактивной мощности сети, при котором на каждой ступени

регулирования от блока управления полностью открывают тиристоры в цепи компенсирующего реактора, затем коммутируют соответствующую ступень фильтр-компенсатора, начиная с минимальной по мощности, после чего

тиристоры в цепи компенсирующего реактора полностью закрывают, о тличаюцийся тем, что, с целью повышения плавности регулирования, в течение примерно 0,02 с после коммутации в ступени фильтркомпенсатора открывают тиристоры в цепи компенсирующего реактора до обеспечения мощности этого реактора,

соответствующей мощности коммутируемой ступени фильтр-компенсатора при увеличении компенсации, и до мощности, равной разности мощности реактора и коммутируемой ступени

фильтр-компенсатора при снижении компенсации.

Источн|1ки информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 251662, кл. Н 02 а 3/16, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР № 744841, кл. Н 027 3/18,.1980 (прототип). фигЛ

§

,15 .O

.O

Sc3.0

фиг. г