Устройство для управления симметрирующими элементами электрической сети, питающей несимметричную нагрузку

 

ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

1307 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 240579 (21) 2769170/24с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 2802,83. Бюллетень ¹

J 3/26

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

К 621.311.

16.313 .8) 2802/

Дата опубликования описания

Н.М. Ворошилов, И.Ф. Антонов, Р.В. инйев ;.,>-;, .

О.A. Бадажков, A.Ï. Михеев, Н.Б. M неева;.-. " :."А и И.A. Игнатов бт -., (72) Авторы изобретения

= /

Сибирский государственный институт по проектированию металлургических заводов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИММЕТРИРУЮЩИМИ

ЭЛЕМЕНТАМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ, ПИТАЮЩЕЙ

НЕСИММЕТРИЧНУЮ НАГРУЗКУ.

Изобретение относится к электроснабжению, а именно к симметрированию напряжения сети при подключении к ней несимметричной нагрузки, дуговых электропечей.

Известно устройство для управления симметрирующими элементами электрической сети, питающей несимметричную нагрузку, содержащее датчики фазных напряжений, блоки сравнения измеренных напряжений с заданными номинальными величинами и исполнительный блок в виде тиристорных блоков коммутации, управляющих включением симметрирующих элементов, в качестве которых использованы конденсаторы $17.

Данное устройство не учитывает связности процессов стохастического изменения величины несимметрии в се тях электроснабжения, питающих дуговые электропечи. В результате использования такого устройства наблюдается большое число излишних регулирований по фазам и, таким образом, большое число коммутаций конденсаторов, что снижает общую надежность работы устройства и повышенную вероятность потока отказов. Имеется возможность наложения таких факторов, как повышение напряжения в фазе за счет увеличения общего. числа подключенных конденсаторов в одной из Фаз симметрирующего устройства и одновременно возникшего очередного скачка напряжения из-за случайного провала нагрузки в этой же фазе сети, питающей дуговую электропечь. Все это может вызвать церере гулирование, пониженную степень симметрирования или перекос напряжений в большую, чем это необходимо, сторону в отдельных фазах сети.

Цель изобретенця — повышение качества симметрирования.

Укаэанная цель достигается тем, что устройство для управления симметрирующими элементами электрической сети, питающей несимметричную нагрузку, например дуговые электропечи, содержащее датчики фазных напряжений,-блоки сравнения и исполнительный блок для переключения симметрирующих элементов в каждой из фаз сети, снабжено блоками измерения модулей линейнйх напряжений, блоком суммирования и масштабирования, блоками вычитания, блоком умножения, блоком извлечения квадратного корня, блоком усреднения, задатчиком вре1001307 менных интерваЛов, блоком задания электрического сигнала, пропорционального площади треугольника линейных напряжений при их полной симметрии,--блоком определения фазы с минимальным средним напряжением, причем входы блоков измерения модулей линейных напряжений подключены попарно к выходам датчиков фазных напряжений, первые выходы подключены к входам блока суммирования и масш. табирования, а вторые выходы — к входам трех блоков вычитания, к вторым входам которых подключены три выхода блоков суммирования и масштабирования, выходы блоков 15 вычитания и четвертый выход блока суммирования и масштабирования подключены на вход блока умножения, соединенный своим выходом с входом блока извлечения квадратного корня, выход блока извлечения квадратного ,корня включен на вход блока усреднения, другой вход которого подключе s к задатчику временных интервалов, а выход включен на вход блока срав- 2 нения, другой вход которого подключен к блоку задания электрического сигнала, пропорционального площади треугольника линейных напряжений при их полной симметрии, выход блока сравнения включен на первый вход исполнительного блока, который другим своим входом соединен с выходом блока определения фазы с минимальным средним напряжением, причем три входа последнего соединены. с выходами трех датчиков фазных напряжений, а четвертый вход подключен к второму выходу задатчика временных интервалов.

В основу устройства, формирующего с помощью системы блоков сложения, масштабирования, вычитания, усумножения, извлечения квадратного корня и усреднения электрический сигнал, пропорциональный площади 45 треугольника линейных напряжений, заложен следующий физический смысл, Для сетей с изолированной нейтралью степень несимметрии трехфазной системы напряжений сети элект- я} роснабжения, питающей, например, мощные дуговые сталеплавильные печи, характеризуется относительным значением напряжения обратной последовательности, взятым в процентах у от номинального

<оо ч .д-у„

Отсюда видно, что качество симмет- о рирования растет при максимизации величины F — площади инвариантного треугольника, вычисляемой по модулям линейных напряжений

4p„ p„-.v»)(p,-y (p„-v,„), где P = (V + V V A) — полупериметр упомянутого треугольника.

Из приведенных выражений видно, что устройство должно формировать электрический сигнал, пропорциональный площади треугольника линейных напряжений, с помощью системы последовательно-параллельно включенных блоков, выполняющих логические и математические операции: сложения, масштабирования, вычитания, умножения, извлечения квадратного корня и усреднения.

На чертеже представлена блок-схе-. ма предлагаемого устройства.

К выходам датчиков 1 фазных напряжений попарно подключены своими дву-мя входами три блока 2 измерения модулей линейных напряжений, которые своими первыми выходами подключены к входам блока 3 суммирования и масштабирования, а вторыми выходами — к входам трех блоков 4 вычитания, к вторым входам которых подключены три выхода блока 3, выходы блоков 4 и четвертый выход блока 3 подключены на вход блока 5 умножения, соединенного своим выходом с входом блока 6 извлечения квадратного корня, выход блока 6 включен на вход блока 7 усреднения, запитанного другим входом от задатчика 8 временных интервалов, а выходом включенного на вход блока 9 сравнения, другим своим входом запитанного от блока .

10 задания электрического сигнала, пропорционального площади треугольника линейных напряжений при их полной симметрии, выход блока 9 включен на первый вход исполнительного блока 11, который другим своим входом соединен с выходом блока 12. определения фазы с минимальным средним напряжением, причем три входа последнего соединены с выходами трех датчиков 1 фазных напряжений, а четвертый вход соединен с выходом задатчика 8 временных .интервалов, выходы исполнительного блока 11 включены на входы трех коммутируемых конденсаторных батарей 13 различных фаз симметрирующего устройства.

Электрические сигналы, например, по напряжению от датчиков 1, пропорциональные напряжениям V<, V, Ч поступают попарно ЧА и V> > V> и Ч

Vc и УА на блоки 2 измерения модулей линейных напряжений V @, V+, V,.

Далее с помощью блока 3 формируется электрический сигнал, пропорциональный полупериметру P = (VA@ + V@ +

+ V A Q, треугольника линейнйх напряжений, и с помощью блоков 4 из

1001307 этого сигнала вычитаются электрические сигналы, пропорциональные модулям линейных напряжений P — ЧА

P — Чьс, P — Vca . В блоке 5 производится умножение Р (P — VI,@) (P — V + . х (U — VC+ ) затем с помощью блока 6

5 формируется сигнал, например, по напряжению, пропорциональный площади тре гольника линейных нап яжений F, QP(P — Va.) (P — Vsc)(P — Vcg)

Далее сформированный электрический сигнал, пропорциональный площади треугольника линейных напряжений, поступает в блок 7, где производится его усреднение за интервал времени, например одну минуту, задаваемый за- 15 датчиком 8. Сформированный и усредненный за указанный интервал времени электрический сигнал, пропорциональный площади треугольника линейных напряжений, подается на блок Я

9 сравнения, где сравнивается с аналогичным электрическим сигналом, вырабатываемым задатчиком 10 и пропорциональным максимальной площади треугольника линейных напряжений 25 при их полной симметрии. Выходной сигнал с блока 9 в случае превышения расхождения больше нормируемой величины поступает на исполнительный блок 11, который в фазе с минимальным средним за одну минуту фазным напряжением, определенным в блоке

12, коммутирует конденсаторы 13 этой фазы симметрирующего устройства в с сторону увеличения или в фазе с максимальным средним напряжением — в сторону уменьшения.

Применение"предлагаемого изобретения позволит получить высокое качество напряжения в сети электроснабжения за счет учета специфики связанно-стохастического характера изменения напряжения сети при работе дуговых сталеплавильных печей и построить симметрирующее устройство по интегральному критерию — сформирован 45 ному электрическому сигналу, пропор-. циональному площади инвариантного треугольника линейных напряжений сети. это приведет к значительному сокращению числа регулировок и, та- 50 ким образом, к сокращению числа ком.. мутаций конденсаторов в фазах симметрирующего устройства. Все это ведет к повышению надежности работы устройства, Резкому снижению вероят- 55 ности потока отказов, увеличению про,изводительности дуговых сталеплавильных печей, питаемых от сетей с предлагаемым симметрирующим устройством. 60

Формула изобретения

Устройство для управления симметрирующими элементами электрической сети, питающей несимметричную нагрузку, например дуговые электропечи, содержащее датчики фазных напряжений, блоки сравнения и исполнительный блок для переключения симметрирующих элементов в каждой из фаз сети, отличающееся тем, что, с целью повышения точности симметрирования, оНо снабжено блоками измерения модулей линейных напряжений, блоком суммирования и масштабирования, блоками вычитания, блоком умножения, блоком извлечения квадратного корня, блоком усреднения, задатчиком временных интервалов, блоком задания электрического сигнала, пропорционального площади треугольника линейных напряжений при их полной симметрии, блоком определения фазы с минимальным средним напряжением, причем входы блоков измерения модулей линейных напряжений подключены попарно к выходам датчиков фазных напряжений, первые выходы подключены к входам блока суммирования и масштабирования, а вторые выходы— к входам трех блоков вычитания, к вторым входам которых подключены три выхода блока суммирования и масштабирования, выходы блоков вычитания и четвертый выход блока суммирования и масштабирования подключены на вход блока умножения, соединенный своим выходом с входом блока извлечения квадратного корня, выход блока извлечения квадратного корня включен на вход блока усреднения, другой вход которого подключен к задатчику временных интервалов, а выход включен на вход блока сравнения, другой вход которого подключен к блоку задания электрического сигнала, пропорционального площади треугольника линейных напряжений при их полной симметрии, выход блока сравнения включен на первый вход исполнительного блока, который другим своим входом соединен с выходом блока определения фазы с минимальным средним напряжвнием, причем три входа последнего соединены с выходами датчиков фазных напряжений, а четвертый вход подключен к второму выходу задатчика. временных интервалов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Р 2353060, кл. Н 02 J 3/26, 1973.

1001307

Составитель

Редактор Ю. Середа Техред М.Тепер Корректор В. Бутяга

Заказ 1431/бб Тираж 615 Подписное

ВНИИПИ Государственйого комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Т-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4