Симметрокомпенсирующее устройство для произвольной трехфазной несимметричной нагрузки

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в трехфазных системах электроснабжения с изолированной нейтралью для автоматического регулирования реактивной мощности и симметрирования несимметричных нагрузок с изменяющимися параметрами . Цель изобретения - уменьшение потерь электрической энергии в питающей линии . Симметрокомпенсирующее устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 02 J 3/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

-:.1Ã. t (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ к д

Ф \

°

Ъ (21) 4647436/07 (22) 23.11.88 (46) 23.10.91. Бюл. hL 39 (71) Омский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) С.Н.Костин, Е.И.Кордюков и В.С.БолясНый (53) 621.316.716.21 (088.8) ( (56) Авторское свидетельство СССР

М 1089699, кл. Н 02 J 3/26, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N 1330700, кл. Н 02 J 3/26, 1985.... Ы„„1686601 А1 (54) СИММЕТРОКОМПЕНСИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛ Л ПРОИЗВОЛЬНОЙ ТРЕХФАЗНОЙ НЕСИММЕТРИЧНОЙ НАГРУЗКИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в трехфазных системах электроснабжения с изолированной нейтралью для автоматического регулирования реактивной мощности и симметрирования несимметричных нагрузок с изменяющимися параметрами. Цель изобретения — уменьшение потерь электрической энергии в питающей линии. Симметрокомпенсирующее устройство

1686601 для произвольной трехфазной несимметричной нагрузки 1 содержит датчик 2 фазных напряжений, датчик 3 линейных токов, датчики 4 — 6 реактивных токов, датчики 7 — 9 активных токов, сумматоры 10 — 12, пороговые элементы 13 — 18, исполнительный орган

19, выполненный на регулируемых секциях

20 — 25 конденсаторных батарей, соединенИзобретение относится к области электротехники и может быть использовано в трехфазных системах электроснабжения с изолированной нейтралью для автоматического регулирования реактивной мощности и симметрирования несимметричных нагрузок с изменяющимися параметрами.

Целью изобретения является уменьшение потерь электрической энергии в питающей линии.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого симметрокомпенсирующего устройства.

Симметрокомпенсирующее устройство для произвольной трехфазной несимметричной нагрузки 1 содержит датчик 2 фазных напряжений, датчик 3 линейных токов, датчики 4 — 6 реактивных токов, датчики 7 — 9 активных токов, сумматоры 10-12, пороговые элементы 13 — 18, исполнительный орган

19, выполненный на регулируемых секциях

20 — 25, причем конденсаторные батареи соединены в треугольник, коммутационные аппараты 26 — 31 включены последовательно с соответствующими секциями конденсаторных батарей.

Входы датчика 2 фазных напряжений подключены к фазам А, В, С линии, а входы датчика 3 линейных токов подключены в рассечку фаз А, В, С питающей линии. Выходы фаз А, В, С датчика 2 фазных напряжений и датчика 3 линейных токов соединены с входами датчиков 4-6 реактивных токов и датчиков 7-9 активных токов соответствующих фаз А, В, С. Входы сумматора 10 соединены с выходами датчиков 4 — 6 реактивных токов и датчиков 7 и 8 активных токов, входы сумматора 11 соединены с выходами датчиков

4 — 6 реактивных токов и датчиков 8 и 9 активных токов, входы сумматора 12 соединены с выходами датчиков 4 — 6 реактивных токов и датчиков 7 и 9 активных токов. Входы пороговых элементов 13 и 14 связаны с выходом сумматора 10, входы пороговых элементов

15 и t6 соединены с выходом сумматора 11, входы пороговых элементов 17 и 18 связаны с выходом сумматора 12.

Выходы пороговых элементов 13 и 14 соединены с входами коммутационных anных в треугольник, в которых последовательно с секциями включены коммутационные аппараты 26-31. Устройство обеспечивает выполнение компенсации реактивной мощности и симметрирования токов в питающей линии, в результате чего потери активной мощности в системе электроснабжения сводятся к минимуму, 1 ил. паратов 26 и 27, включенных последовательно с секциями 20 и 21 конденсаторных батарей междуфазамиА, В исполнительногооргана19.

Выходы пороговых элементов 15 и 16

5 соединены с входами коммутационных аппаратов 28 и 29, включенных последовательно с секциями 22 и 23 конденсаторных батарей между фазами В, С исполнительного органа 19, выходы пороговых элементов 17 и

10 18 соединены с входами коммутационных аппаратов 30 и 31, включенных последовательно-с секциями 24 и 25 конденсаторных батарей между фазами А, С исполнительного органа 19.

15 Назначение и выполнение узлов и элементов следующее.

Датчик 2 фазных напряжений предназначен для измерения напряжения каждой фазы питающей линии и выполнен в виде

20 трансформатора напряжения.

Датчик 3 линейных токов предназначен для измерения тока в фазах питающей линии и выполнен в виде трансформатора тока.

Датчики 4 — 6 реактивных токов преднаэ-

25 начены для измерения реактивных составляющих тока фаз А, В, С соответственно и выполнены в виде двухтактных фазовых детекторов.

Датчики 7 — 9 активных токов предназна30,чены для измерения активных составляющих тока фаз А, В, С соответственно и выполнены в виде двухтактных фазовых детекторов, Сумматоры 10-12 предназначены для суммирования сигналов, поступающих с

35 датчиков реактивных и активных токов и выполнены в виде резисторных аналоговых схем суммирования.

Пороговые элементы 13-18 предназначены для выработки сигналов на включение

40 . и отключение коммутационных аппаратов

26-31 и выполнены в виде двухпоэиционного реле напряжения, Исполнительный орган 19 предназначен для создания токов, с помощью которых

45 осуществляются компенсация реактивной мощности и симметрирование токов в питающей линии.

За критерий оптимальности работы устройства в системе электроснабжения при-.

1686601 нимается сведение к минимуму потерь активной мощности р р Aê)2 + (! Вкк)2 + (! Гк)2) . R где lд", ia", Iск — модули компенсированных токов в питающей линии;

R — активное сопротивление провода питающей линии на фазу.

Это достигается в режиме полного симметрирования токов и компенсации реак° тивной мощности в питающей линии, т.е. при выполнении условий ! д" = Ia" = 1с": активных токов и сигналы IAcospa, (всоз(рв с датчиков 7 и 8 активных токов, На вход сумматора 11 поступают сигналы

lAslnpA, lasin рв, 1сз!прс с датчиков 4-6 реак5 тивных токов и сигналы !Всозрв, Iссозрс с датчиков 8 и 9 активных токов.

На вход сумматора 12 поступают сигналы

lasinpa,! вз!п фв, Icsinpc с датчиков 4-6 реак10 тивных токов и сигналы Iacospa, 1Гсоз1рс с датчиков 7 и 9 активных токов.

Сумматоры 10 — 12 формируют токи согласно выражениям (2) рд =pa =ус =0 где рд, рв,pc- углы сдвига фаз токов на- 15 грузки по отношению к соответствующим на-, пряжениямм.

Для схемы данного устройства векторные уравнения связи компенсированных токов !д", 1В",1с" с исходными токами несимметричной 20 нагрузки IA,!в, Ic и необходимыми для компенсации фазными токами исполнительно° т го органа lдв, Iвс, IÀñ имеют вид

1 ч

«Ь Г ьь« "Чс «ьсаЬЧ « — «Ь(ьЧ з т "ьггь з ьс -ьь ьЧь J eos((— J ь ««Ч-,"(— 1 2 . ( д а ь ь ьЧта " с I 1 (Н- -с ь а Чс «-ассаьЧ « — аьь««Ч

Я

Нь ь зд "т (««ь саь Чь — J ь(ь Ч

««7 (ЗссаьЧс ь ЭьЬ«nVn j ьч3 (аьсаьЧь 3 аьь «Чь. (4) Эти сигналы, пропорциональные необходи« мым фазным токам !дв,1вс, Igc исполнительного органа 19, соответственно поступают на вход пороговых элементов 13 — 18, Пороговые напряжения каждой пары пороговых элементов 13, 14 и 15, 16 и 17, 18 определяются фоРмУлами 0порЛ = К!1; 0пор.2 = К(! (+ 12), гДе

11, 12 — номинальные трки секций конденсаторных батарей, причем (11 12), К вЂ” коэффи!

А = !А+ !АВ 1АС к к

Iв =la+ Iac-!Ав:

«

° «/

lск= 1с+ !Ас- !в1 :.

25 (3) Симметрокомпенсирующее устройство 30 циент пропорциональности. работает следующим образом. Пороговые элементы 13 14 15 16 р включениисхемывсетьиподключе- 17, 18 срабатывают при увеличении сигнании нагрузки 1 на входы датчика 4 реактивно- лов на выходах сумматоров 10 — 12. П ичем го тока и ка 7 датчика активного тока поступают сначала срабатывают пороговые элементы сигналысдатчика2фазныхнапряжений, пропор 35 13, 15 и 17 для первых секций 20, 22 и 24 циональные напряжению! дфазыА, и сигналы с конденсаторных батарей, так как их порогодатчика линейных токов, пропорциональные вые напряжения имеют наименьшее значетоку IA в фазе А. На входы датчика 5 реактивного ние. При дальнейшем нарастании в нии величины идатчика активноготока подаются сигналы необходимых для компенсации фазн х

ы тодатчи фазного напряжения, пропорцио- 40 ков срабатывают пороговые элементы 14, 16 налъные напряжению Ов фазы 8, и сигналы и 18 соответственно следующих секций 21, сдатчикаЗлинейныхтоков,пропорциональ- 23 и 25 исполнительного органа 19, При ные току 1В в фазе В. На входы датчика 6 срабатывании пороговых элементов 13 — 18 реактивноготокаидатчика9активного тока подаются сигналы на включение коммута. подаются сигналы с датчика 2 фазного на- 45 ционных аппаратов 26 — 31 соответствующих пряжения, пропорциональные напряжению секций исполнительного органа 19.

Uc фазы С, и сигналы с датчика 3 линейных Приуменьшениисигналовна выходахсумтоков, пропорциональные току lc в фазе С. маторов пороговые элементы 18, 17 и 16, 15, и

Датчики 4-6 реактивных токов форми- 14, 13 срабатывают помереуменьшения сигнаруют сигналы, пропорциональные реактив- 50. ловна выходахсумматоров12,11и10.Лриэтом ным составляющим тока lдз1прд, Iasinpg, происходит возврат пороговых элементов 14, 1сз1прс фаз А. В, С соответственно. 13 и .16. 15, и 18, 17 в исходное состояние и

Датчики 7-9 активных токов формируют отключение коммутационных аппаратов 27, 26 сигналы, пропорциональные активным состав и 29, 28 и 31, 30 в секциях 21, 20 и 23, 22, и 25, ляющимтока!Асорд. !Всор. Icco фаз А 55 24 в нно. 8 р уды- ечего в исп«н -

В С соответственно.

На вход сумматора 10 поступают сигналы ел ном р вне создаются токи IAa; !вс, IAc.

1дз1п(рд !Вз1п(рв, 1сз!прс с датчиков 4-6 ре- Вели я(яиэыхтоковтакова,чгопозволяетустройству осуществить функции компенсации реак1686601

Составитель И. Мирошников

Редактор Л. ГРатило Техред М.Моргентал Корректор М, Шароши

Заказ 3606 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 тивной мощности и симметрирования токов в питающей линии.

Формула изобретения

Симметрокомпенсирующее устройство для произвольной трехфазной несимметричной нагрузки, содержащее датчик линейных токов фаз А, В, С питающей линии, исполнительный орган, выполненный на трех группах п-секционных, где n = 1, 2, 3..., N, конденсаторных батарей, пороговый элемент, три сумматора, причем выход первого сумматора подключен к входу порогового элемента, отличающееся тем,что,c целью уменьшения потерь электрической энергии в питающей линии, устройство дополнительно снабжено датчиком фазных напряжений питающей линии, тремя датчиками реактивных токов фаз А, В, С, тремя датчиками активных токов фаз А, В, С, (Зп—

1) пороговыми элементами, а исполнительный орган содержит три группы по п коммутационных аппаратов, каждый из которых включен последовательно с соответствующей секцией конденсаторных батарей, при этом выходы фаз А, В, С датчика фазных напряжений и датчика линейных токов соединены соответственно с первыми и вторыми входами датчиков реактивных и активных токов соответствующих фаз А, В, С, входы первого сумматора соединены соответственно с выходами датчиков реактивных токов фаз А, В, С и датчиков активных токов фаз А, В, входы второго сумматора соединены соответственно с выходами датчиков реактивных токов фаз А, В, С и датчиков активных токов фаз В, С, входы третьего сум5 матора соединены соответственно с выходами датчиков реактивных токов фаз А, В, С и датчиков активных токов фаз А, С, коэффициенты усиления указанных сумматоров по каждому из входов выбраны из условия осу10 ществления одновременной компенсации реактивной мощности и симметрирования, причем входы каждых(п — 1 -х пороговых элементов первой группы связаны с выходом первого сумматора, входы каждых и поро15 говых элементов второй группы связаны с выходом второго сумматора, входы каждых и пороговых элементов третьей группы связаны с выходом третьего сумматора, а выходы каждых и пороговых элементов первой

20 группы соединены с входами соответственно коммутационных аппаратов, включенных в секциях конденсаторных батарей между фазами А, В, выходы каждых и пороговых элементов второй группы соединены с входами

25 соответствующих коммутационных аппаратов, включенных в секциях конденсаторных батарей между фазами В, С, выходы каждых и пороговых элементов третьей группы соединены с входами соответствующих комму30 тационных аппаратов, включенных в секциях конденсаторных батарей между фазами А, С.