Способ управления статическим компенсатором реактивной мощности

 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при разработке системы управления статическими компенсаторами реактивной мощности. Цель изобретения - оптимизация одновременно нескольких параметров режима электрической сети. Способ включает сравнение напряжений Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в статических компенсаторах реактивной мощности (СТК) для обеспечения качества электроэнергии одновременно по нескольким показателям. Цель изобретения - оптимизация одновременно нескольких параметров режима электрической сети. На чертеже представлена функциональная схема устройства для его реализации. сети со сформированным сигналом UCp , учитывающим текущее значение реак- I тивной мощности нагрузки, линейные напряжения сети, и сравнение этого сигнала с двумя уровнями уставки,соответствующими максимальному и минимальному допустимому уровню напряжения сети. В зависимости от результатов сравнения формируют и выбирают один из 3-х уровей по реактивной мощности компенсатора: равный реактивной мощности нагрузки, если UCp лежит внутри диапазона допустимых изменений напряжения сети, если ис выое максимально допустимого значения напряжения или QMMK если UCp имеет уровень ниже минимально допустимого. Сформированный уровень сигнала реактивной мощности распределяют по фазам статического компенсатора таким образом, чтобы обеспечить не только требования системы по компенсации реактивной мощности , но симметрию и допустимые уровни линейных напряжений. 1 ил. Схема содержит нагрузку 1, статический компенсатор 2, датчик 3 мощности , трансформаторы 4 напряжения, трансформаторы 5 тока, блок 6 формирования сигнала сравнения, блок 7 формирования уставки по мощности короткого замыкания сети, .блок 8 сравнения, блок 9 формирования уставки по максимально допустимому напряжению , блок 10 формирования уставки по минимально допустимому напряжению , коммутатор 11, блок 12 формироваi (Л a ел 4 СС ОС

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (®5 Н 02 3 3/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2i ) 4636132/07 (22) 12.01.89 (46) 07.06.91, Бюл. Р 21 (71) Московский энергетический институт (72) A Ï.Лптипов, Л.В.Лнтонов, А.IO.Воробьев, И.И.Картащев, Д.Б.Крючков, Л.В.Никитин и В.И.Чехов (53) 621.3.072. 86(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1272401, кл. Н .02 J 3/18, 1985.

Авторское свидетельство СССР

У 1279015, кл. Н 02 J 3/18, 1984 ° (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКИМ

КОМПЕНСАТОРОМ РЕАКТИВНОЙ ИОЦНОСТИ (57) Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при разработке системы управления статическими компенсаторами реактивной мощности. Цель изобретения — оптимизация одновременно нескольких параметров режима электрической сети.

Способ включает сравнение напряжений. Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в статических компенсаторах реактивной мощности (СТК) для обеспечения качества электроэнергии одновременно по нескольким погсазателям.

Цель изобретения — оптимизация одновременно нескольких параметров режима электрической сети.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для его реализации.

„„SU„, 16549l 8 А 1

2 сети со сформированным сигналом U 1,, учитывающим текущее значение реак- тивной мощности нагрузки, линейные напряжения сети, и сравнение этого сигнала с двумя уровнями уставки,со-, ответствующими максимальному и минимальному допустимому уровню напряжения сети. В зависимости от результатов сравнения формируют и выбирают один из 3-х уровей по реактивной мощности коггпенсатора: равный реактивной мощности нагрузки, если Uz лежит внутри диапазона допустимых изменений напряжения сети, если Uc выне максимально допусти" мого эна4ения напряжения или ()„ и, если U< имеет уровень ниже минимально допустимого. Сформированный уровень сигнала реактивной мощности распределяют по фазам статического компенсатора таким образом, чтобы обеспечить не только требования системы по компенсации реактивной мощности, но симметрию и допустимые уровни линейных напряжений. 1 ил.

Схема содержит нагрузку 1, статический компенсатор 2, датчик 3 мощности, трансформаторы 4 напряжения, трансформаторы 5 тока, блок 6 формирования .сигнала сравнения, блок 7 формирования уставки по мощности короткого замыкания сети, .блок 8 сравнения, блок 9 формирования уставки по максимально допустимому напряжению, блок 10 формирования уставкн по минимально допустимому напряжению, коммутатор 11, блок 12 формирова1654918 ния сигнала уставки по максималь-- ной мощности СТК, блок IÇ формирования сигнала уставки по минимальной мощности СТК, каналы 14-16 управления СТК и блок 11 формирования импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Пусть в трехфазную сеть, содержащую нагрузку 1, включен СТК " реактивной мощности в ходе управлейия котофым должны быть обеспечены требования

Электрической сети к качеству элек1 роэнергии, а иие1шо симметрия линейных напряжений, уровни линейных

Напряжений н пределах допустимых значений, компенсация реактивной мощНости нагрузки.

Управление СТК 2 осуществляется

Следующим образом. С помощью датчика 3 реактивной мощности, подключенного после СТН 2, измеряют текущее

Вначение реактивной мощности нагрузКи . В качестве входных сигналов для датчика реактивной мощности исПользуются линейные напряжения сети, снимаемые с трансформаторов 4 напряжения, и фазные токи нагрузки, измеряемые с помощью трансформаторов 5 тока. В блоке 6 формируют сигнал

Напряжения U<, равный

U = (— + 3) х

Он ср

UAh цьс U сд х -. .Аюй. .ю.= = = ) UAS U8C + U8C цсд цсА UAS для чего на входы блока формирования сигнала сравнения подаются напряжения с датчика 3 реактивной мощности и трансформаторов 4 напряжения, а также сигнал уставки, формируемый в блоке 7 пропорционально мощности короткого замыкания сети Б к л.

Полученный сигнал напряжения U+ поступает на вход блока 8 сравнения, в котором сигнал Uz сравнивают с напряжениями уставки по максимально

Макс допустимому напряжению Upon, формируемому в блоке 9, и минимально допустимому напряжению U „ Формимик руемому в блоке 10, дпя его выходы блоков формирования уставки 9 и 10 соединены,с соответствующими входами блока 8 сравнения. ми» АФKG ставки напряжений i .Uдоь и Ugq устанавливают исходя из требований и с блока 13 формирования сигнала по минимальной мощности СТК Q Ми»

30 мя"

„= 10 S (- — -+

Э U< -UAS мим Ч цдв

М»» мин

+ k22. Ж + -.АРа а -) (2)

5 цес цсд

Коммутатор 11 подключает объединенные входы каналов 14-16 управления СТК по фазам к выходу датчика 3 реактивной мощности нагрузки, если напряжение на управляющем входе коммутатора равно U p, и входу одного из блоков формирования сигнала по

40 максимальной мощности 12 СТК и мини" мальной мощности 13 СТК соответственно при сигнале на управляющем мйко входе коммутатора 11, равном U д ми» или цАоа . В каналах 14-16 управле50- ния СТК по фазам уровень входного сигнала изменяется пропорционально значениям линейных напряжений сети

UA» U»;©., ц и напряжению на входе блока 8 сравнения. Причем уровень напряжения на выходе канала 14 управления СТК по фазам AR формируют в соответствии с выражением

1 нагрузки и уровнем отключений напря1 жения, например 5Х оТ номинального напряжения сети, как регламентирует

ГОСТ на качество электроэнергии. В

5, .:зависимости от результатов сравнения цсбр с цАьÄ п цдо» HB выходе 5JIoKa 8 мокс ми появляются сигналы U p, если мив макс y êå

Цдо» - Ucp < Цапов в Цд, если м4 кс Алий и»»

Цс > Ц Аоо и Б о», если ЦС„ U

Won

Указанный блок легко реалйзуется на основе усилителя-ограничителя в аналоговом виде или логического оператора на управляющей ЭВМ. Выходной сигнал блока 8 подается на входы каналов 14-16 управления СТК по фазам и на управляющий вход коммутатора

11. Одновременно на входы коммутатора 11 подаются сигналы с блока 12 формирования сигнала по максимальной мощности СТК Qgo„

Э ц макс ц

Ц 10, $ {ц.Ааа цйв +. мокс вс Сд (1) 1654918 — — (цЛ - цап) ЖС.цсд 9к а (UAB U >c + цАВ цсд + цВС UCA) — 3048, ц . U (3) по фазам ВС (ц — цвс) цд ц с ц тк ю а 2

Ь (АВ вс Ав ЦсА U>c U«) 3UAB Uzc UcA

1 по фазам CA (цд — U д) цлв U д gA ЕК .йл аы у (5)

"8 Uдв "во + "ABULIA+ "в "сд) 3Цдв "sc "cA

U cî — UA5

О =10 S

ЦА, ц со — цса

О =10 S

° сА кУ ц

rye U — напряжение на выходе блока

8 сравнения 8;

Ос,.„— уровень сигнала на выходе коммутатора 11.

Каналы управления СТК по фазам осуществляют распределение выбранной мощности СТК по фазам с целью симметрирования,линейных напряжений таким образом, чтобы соблюдался баланс реактивной мощности между нагрузкой и СТК. Блоки формирования сигнала по максимальной 12 и минимальной мощности 13 СТК работают в режимах ограничений в тех случаях, когда требуемой по условиям баланса реактивной мощности нагрузки Л недоста/ точно для обеспечения условия по уровням отклонений напряжений. Сформированные а выходах каналов 14-16 управления СТК сигналы преобразуются в блоке 17 формирования импульсов в импульсы управления реакторами или секциями конденсаторных батарей СТК 2.

Реализация всех укаэанных блоков не представляет технических трудностей. В частности, блок 17 формирования импульсов управления может быть выполнен на базе блоков преобразования входного сигнала в угол управления тиристорами.

Предлагаемьш способ управления СТК позволяет обеспечить симметрирование, снижение отклонений напряжения и компенсацию реактивной мощности нагрузки при различных отклонениях режима сети от оптимального, в том числе при изменениях режима, вызванных не нагрузкой, а внешними воздействиями. При этом управление

СТК осуществляется следующим образом

Пусть известны линейные напряже20 HHH ceTH UAB Uвс цС4! причем UAB цВс цсд.

Для симметрирования напряжений нужно ввести по фазам CTK реактив" ную мощность, определяемую по выРажению ц-р — цвс вс к) ц

g = 10 S -- — — — — (6) где S < — мощность короткого замыкания сети в точке подключения СТК ИВ А;

U — среднее значение линейных напряжений в системе в. установившемся симметричном режиме после компенсации, В.

По условиям компенсации. реактивной мощности нагрузки можно записать

45 а.дв + 1 ьс+ n„= „. (7) Решая совместно уравнения (6) и (7), получаем

50 Ок

U = (— -+3) х

if $

Ци Us» UcАA х — ——

» д °

ЦАв Цвс+ Цвс Цсд UcA UAB

Если ц „ удовлетворяет условиям по допустимым отклонениям напряжения, то суммарная мощность СТК выбирается равной реактивной мощности, потребляемой нагрузкой.

1654918

Гаспределение мощности Я между ,фазами СТК с целью симметрирования осуществляется по выражениям (3)-(Я, полученным после преобразования уравнений (6) и (7) в форме, удобной

5 для уравнения СТК. В некоторых случаях реактивной мощности СТК, выбираемой равной мощности нагрузки, может быть недостаточно для компенсации отклонений напряжения.

Например, в случае, если все линейные напряжения значительно ниже номинальных за счет централизованно,го снижения напряжения в сети, а реактивная мощность нагрузки близка к нулю (смешанная нагрузка, асинхрон\ ные и синхронные двигатели) ° В этом случае определяется минимальная мощност СТК, необходимая для компенсации отклонений напряжения до допустимых значений по выражению (2),реализованному в блоке 13 формирования сигнала по минимальной реактивной мощности.

Аналогично вступает в действие ограничение по максимальной моцности

СТК, если реактивная мощность нагрузки значительна, а система симметрична и отклонения напряжений не 30 выходят за допустимые пределы. В

t этом случае в соответствии с выражением (1) определяется максимальная мощность СТК, при которой не нарушается реж клонениям

Форму (- — -+ 3) х

Он

ep S„>

UAB Uáñ 1 сА

" в "ьс + "ВРсд "сл UAB где Б „ — моцность короткого замыкания в точке подключения компенсатора, устанавливают два уровня уставки по напряжению U u U и при изме- .

Аоа Доп нении реактивной мощности статиче20 ского компенсатора устанавливают заданный уровень суммарной по фазам реактивной моцности, равный Q>,åñëè при сравнении напряжений Uep лежит внутри области U „ - U „, или мни макс

25 Ао,с,аа

9

10 S х

„макс

Н ь п НAB (Н ььп — Ц

UAS ма кс

ЦmaPUCa)

UcA макс

UA0A э смаке ллакс

Додд це бс сли U cp им сети по допустимым отнапряжения. Q9HH "0 Slc $ (Н ла из обретения

AB мин

Ув . UCA ллиус .

40 если U p < U „, причем выбранный уровень суммарной реактивной мощности, Ом„ или ч ллак распределяют по фазам статического компенсато" ра в соответствии с выражениями

g5 (UA. — UAB) НвсНеАЯ етК

-С сйВ ц (у и + Ц Н + Н Г }30 Use Ueh (U6 УЛа) Цда UCA ßcri< (UAS Вс + НА81 Сд + НВС UCA) 3НАВ Ugc Ucp

«(0й — UcA) UA„USC ÄCt. К

Г.

U.8 (UAs Usc ° + UAsUeA+ UacUcд) 3UАь U яс UcA

I к — реактивная мощность статического компенсатора.

Способ управления статическим компенсатором реактивной мощности, состоящий в том, что измеряют текущие значения линейных напряжений сети

U A, U b,,Uc, сравнивают напряжения йе ° с уставкой, контролируют реактивную мощность и в зависимости от резульгде U — результат сравнения наЬ пряжения U и напряжения уставкй„ тата сравнения изменяют величину реактивной моцности, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью оптимизации одновременно нескольких параметров режима электрической сети, измеряют реактивную мощность нагрузки („, формируют сигнал Ucp равный

1654918

Составитель О.Наказная

Редактор А.Е1андор Техред И.Дидык Корректор С.Шекмар

Заказ 1956 е Тиран 340 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101