RU2548656C1 - Method of balancing of phase currents of three-phase four-wire line and device for its implementation - Google Patents
Method of balancing of phase currents of three-phase four-wire line and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2548656C1 RU2548656C1 RU2013158802/07A RU2013158802A RU2548656C1 RU 2548656 C1 RU2548656 C1 RU 2548656C1 RU 2013158802/07 A RU2013158802/07 A RU 2013158802/07A RU 2013158802 A RU2013158802 A RU 2013158802A RU 2548656 C1 RU2548656 C1 RU 2548656C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- loaded
- inputs
- unit
- line
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/50—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Способ и устройство относятся к области электротехники и могут быть использованы для автоматического симметрирования фазных токов линий трехфазной четырехпроводной сети, по меньшей мере, часть нагрузок которой являются однофазными.The method and device relates to the field of electrical engineering and can be used to automatically balance the phase currents of the lines of a three-phase four-wire network, at least part of the loads of which are single-phase.
Известен способ симметрирования нагрузки трехфазной четырехпроводной линии, предполагающий переключение однофазной нагрузки к наименее нагруженной фазе, которую определяют сравнением аргументов (фаз) основной гармоники напряжения нулевой последовательности (НПП) по отношению к каждому из фазных напряжений в месте присоединения однофазной нагрузки, а переключение однофазной нагрузки производят при превышении ННП порогового значения (реализован в устройстве по а.с. СССР №604080 «Устройство для автоматического переключения однофазных потребителей в низковольтных распределительных сетях», МПК H02J 3/26).A known method of balancing the load of a three-phase four-wire line, which involves switching a single-phase load to the least loaded phase, which is determined by comparing the arguments (phases) of the main harmonic of the zero-sequence voltage (NCC) with respect to each phase voltage at the point of connection of a single-phase load, and switching the single-phase load when the NNP threshold is exceeded (implemented in the device according to AS USSR No. 604080 "Device for automatic switching of single-phase otrebiteley in low voltage distribution networks ", the IPC H02J 3/26).
Переключение однофазных нагрузок трехфазной четырехпроводной линии к наименее нагруженной фазе позволяет автоматически уменьшать несимметрию нагрузки линии независимо от используемого способа определения наименее нагруженной фазы.Switching the single-phase loads of the three-phase four-wire line to the least loaded phase allows you to automatically reduce the asymmetry of the line load, regardless of the method used to determine the least loaded phase.
Достоинство рассматриваемого известного способа - в минимальности средств, используемых для определения наименее нагруженной фазы, поскольку необходимая информация получается по тем же цепям, что используется для подключения однофазной нагрузки к фазным проводам линии.The advantage of this known method is the minimality of the means used to determine the least loaded phase, since the necessary information is obtained through the same circuits that are used to connect a single-phase load to the phase conductors of the line.
Недостатком способа является низкая чувствительность, то есть высокий уровень несимметрии фазных токов, при котором достоверно определяется наименее загруженная фаза.The disadvantage of this method is the low sensitivity, that is, a high level of phase current asymmetry, at which the least loaded phase is reliably determined.
Под уровнем несимметрии здесь и далее понимается относительный параметр, характеризующий разницу фазных токов, например, отношение действующего значения тока нулевого провода и среднего действующего значения фазных токов.Hereinafter, the asymmetry level is understood as a relative parameter characterizing the difference in phase currents, for example, the ratio of the effective value of the neutral wire current and the average effective value of the phase currents.
Чувствительность известного способа ограничена необходимостью отстройки от различных факторов, влияющих на используемый при определении наименее загруженной фазы информационный параметр - угол сдвига ННП по отношению к каждому из фазных напряжений в месте подсоединения однофазной нагрузки. К этим факторам относятся:The sensitivity of the known method is limited by the need to detune from various factors affecting the information parameter used in determining the least loaded phase — the NNP shift angle with respect to each phase voltage at the point of connection of a single-phase load. These factors include:
- переключение однофазной нагрузки на другую фазу, изменяющее параметры ННП в месте подсоединения этой нагрузки. Изменение информационного параметра, используемого при определении наименее нагруженной фазы в результате переключения однофазной нагрузки на другую фазу, может стать причиной обратного переключения, то есть неустойчивости режима (автоколебаний), что более нежелательно, чем, например, подключение нагрузки к фазе с нагрузкой не абсолютно меньшего уровня;- switching of a single-phase load to another phase, changing the parameters of the NNP at the point of connection of this load. Changing the information parameter used to determine the least loaded phase as a result of switching a single-phase load to another phase can cause reverse switching, i.e., instability of the mode (self-oscillations), which is more undesirable than, for example, connecting a load to a phase with a load not absolutely smaller level;
- изменение параметров нагрузок других линий (фидеров), питающихся от общего трансформатора, и их переключение на другие фазы, что может привести к переключению однофазной нагрузки на другую фазу и к неоптимальному распределению нагрузки по фазам в пределах одной линии;- changing the load parameters of other lines (feeders), powered by a common transformer, and their switching to other phases, which can lead to switching of a single-phase load to another phase and to non-optimal load distribution in phases within the same line;
- наличие нелинейных нагрузок в сети, приводящих к искажению НПП высшими гармониками, что при использовании фазового принципа неизбежно приводит к большим ошибкам в определении наименее нагруженной фазы;- the presence of nonlinear loads in the network, leading to distortion of the NRP by higher harmonics, which, when using the phase principle, inevitably leads to large errors in determining the least loaded phase;
- зависимость уровня ННП от положения переключаемой однофазной нагрузки на линии, то есть от величины предвключенного сопротивления, основную часть которого составляют сопротивления линии и трансформатора питания.- the dependence of the level of NNP on the position of the switched single-phase load on the line, that is, on the value of the upstream resistance, the main part of which is the resistance of the line and the power transformer.
Известен также способ симметрирования нагрузки трехфазной четырехпроводной сети переключением однофазной нагрузки на наименее нагруженную фазу линии, которую определяют путем сравнения уровней токов фаз со стороны питающей стороны линии относительно места подключения однофазной нагрузки, а ее переключение производят при условии превышения разности тока фазы однофазной нагрузки и тока наименее нагруженной фазы над током однофазной нагрузки (а.с. СССР №1034119 «Способ подключения однофазной симметрирующей нагрузки», МПК H02J 3/26 и а.с. СССР №993389 «Устройство для симметрирования токов и напряжений в электрических сетях», МПК H02J 3/26).There is also a method of balancing the load of a three-phase four-wire network by switching a single-phase load to the least loaded phase of the line, which is determined by comparing the levels of phase currents from the supply side of the line relative to the connection point of the single-phase load, and its switching is performed provided that the difference between the phase current of the phase of the single-phase load and the current of the least loaded phase over the current of a single-phase load (AS USSR No. 1034119 "Method for connecting a single-phase balancing load", IPC H02J 3/26 and AS CCC №993389 «Device for balancing the currents and voltages in electric networks", IPC H02J 3/26).
Прямое измерение значений уровней фазных токов линии, предполагаемое таким способом, позволяет достаточно просто определить наименее нагруженную фазу, причем влияние на результат изменений нагрузок других линий (фидеров), питающихся от общего трансформатора, в этом способе значительно ниже, чем у рассмотренного выше. Однако, поскольку один из фазных токов, используемых при определении наименее нагруженной фазы линии, содержит также и ток однофазной нагрузки, такое переключение последней может производиться только при разнице фазных токов, превышающей ток однофазной нагрузки.Direct measurement of the values of the phase currents of the line, assumed in this way, makes it easy to determine the least loaded phase, and the effect on the result of changes in the loads of other lines (feeders) powered by a common transformer in this method is significantly lower than that considered above. However, since one of the phase currents used in determining the least loaded phase of the line also contains a single-phase load current, such switching of the latter can be performed only with a difference in phase currents exceeding the current of a single-phase load.
Другим недостатком такого способа является сложность реализации, неприемлемая для широкого применения в электрических сетях. Кроме подсоединений к трем фазным и нулевому проводам линии, минимально необходимых для подключения однофазной нагрузки к любому из фазных напряжений, способ, кроме того, предполагает получение информации о токе каждой из трех фаз. Это требует либо врезания в транзитные провода линии с их разрывом, что неприемлемо и по конструктивным, и по эксплуатационным требованиям, либо применения датчиков, измеряющих ток без разрыва цепи. Кроме того, установка датчиков тока на фазных проводах линий при любом их исполнении (неразъемном или разъемном) сопряжена с необходимостью их защиты - как климатической, так антивандальной. Такую защиту особенно сложно обеспечить конструктивно на линиях с воздушной изоляцией, где провода разных фаз разнесены на большие расстояния друг от друга и нет возможности разместить датчики тока в общем боксе.Another disadvantage of this method is the complexity of the implementation, unacceptable for widespread use in electrical networks. In addition to connecting to the three phase and neutral wires of the line, the minimum necessary to connect a single-phase load to any of the phase voltages, the method also involves obtaining information about the current of each of the three phases. This requires either embedment of the line into the transit wires with their break, which is unacceptable both in terms of design and operational requirements, or the use of sensors that measure current without breaking the circuit. In addition, the installation of current sensors on the phase conductors of the lines for any of their designs (one-piece or detachable) is associated with the need to protect them, both climatic and anti-vandal. Such protection is especially difficult to provide constructively on lines with air insulation, where wires of different phases are spaced apart over long distances from each other and it is not possible to place current sensors in a common box.
Наиболее близким к предлагаемому является способ симметрирования нагрузки трехфазной четырехпроводной линии, предполагающий определение наименее нагруженной фазы линии путем измерения фазных напряжений и токов нулевого провода линии и однофазной нагрузки, причем условием переключения однофазной нагрузки является превышение ее тока током тока нулевого провода линии с питающей стороны относительно места подключения к нему нулевого провода однофазной нагрузки «Способ управления переключениями однофазной симметрирующей нагрузки» (а.с. СССР №1257748, МПК H02J 3/26).Closest to the proposed one is a method of balancing the load of a three-phase four-wire line, which involves determining the least loaded phase of the line by measuring the phase voltages and currents of the neutral wire of the line and the single-phase load, and the condition for switching the single-phase load is to exceed its current by the current of the neutral wire of the line from the supply side relative to connecting to it a zero-wire single-phase load "Method for controlling the switching of a single-phase balancing load" ( USSR AS No. 1257748, IPC H02J 3/26).
Устройство, реализующее этот способ, содержит блок коммутации, первый, второй и третий входы которого являются входами устройства и служат для подключения к соответствующим фазным проводам питающей линии, выход блока коммутации является выходом устройства и служит для подключения первого входа однофазной нагрузки, второй вход которой соединен с нулевым проводом питающей линии, первый датчик тока, подключенный к нулевому проводу линии с ее питающей стороны относительно места соединения с ним второго входа однофазной нагрузки, и второй датчик тока однофазной нагрузки, выходы которых подключены к блоку сравнения, блок определения наименее нагруженной фазы, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока коммутации, а выход соединен с первым входом блока управления, к второму входу которого подключен выход блока сравнения, а выход соединен с управляющим входом коммутатора (а.с. СССР №1257748, МПК H02J 3/26).A device that implements this method contains a switching unit, the first, second and third inputs of which are the inputs of the device and are used to connect to the corresponding phase wires of the supply line, the output of the switching unit is the output of the device and is used to connect the first input of a single-phase load, the second input of which is connected with a neutral wire of the supply line, the first current sensor connected to the neutral wire of the line on its supply side relative to the point of connection of the second input of the single-phase load with it, and the second a single-phase load current sensor, the outputs of which are connected to the comparison unit, the unit for determining the least loaded phase, the first, second and third inputs of which are connected respectively to the first, second and third inputs of the switching unit, and the output is connected to the first input of the control unit, to the second input of which the output of the comparison unit is connected, and the output is connected to the control input of the switch (USSR AS No. 1257748, IPC H02J 3/26).
В рассматриваемых известных способе и устройстве наименее нагруженная фаза определяется без учета токов фаз, что освобождает от необходимости использования средств измерения этих токов, затрудняющего его применение на питающих линиях. Однако из-за факторов, указанных выше для способа по а.с. СССР №604080, МПК H02J 3/26, определение наименее нагруженной фазы по фазным напряжениям линии если и может быть произведено, то только при разнице фазных токов, превышающей ток однофазной нагрузки. Это ограничение необходимо из-за наличия в измеряемом токе нулевого провода линии тока однофазной нагрузки, так как измерение производится с питающей стороны линии относительно места подключения нулевого провода однофазной нагрузки.In the known known method and device, the least loaded phase is determined without taking into account phase currents, which eliminates the need to use means of measuring these currents, which makes it difficult to use it on supply lines. However, due to the factors mentioned above for the method as. USSR No. 604080, IPC H02J 3/26, determination of the least loaded phase by phase line voltages, if it can be done, then only with a phase current difference exceeding the single-phase load current. This restriction is necessary due to the presence of a zero-wire current line of the single-phase load line in the measured current, since the measurement is made from the supply side of the line relative to the connection point of the zero-wire single-phase load.
Другим фактором, ограничивающим чувствительность рассматриваемого способа, являются высшие гармоники в токе нулевого провода линии, уровень которых может быть соизмерим с фазными токами. Высокий уровень тока высших гармоник в нулевом проводе линии не связан с несимметрией токов по фазам и может привести к ложному переключению однофазной нагрузки и, в конечном счете, возникновению автоколебаний. Для исключения возможных ошибок уровень тока, при котором допускается переключение однофазной нагрузки, должен быть дополнительно увеличен с учетом уровня высших гармоник тока в нулевом проводе линии. Этот ток не может быть уменьшен переключением однофазных нагрузок к другим фазным напряжениям линии, плохо предсказуем и зависит не только от текущей доли нелинейной составляющей в нагрузках линии, но и от близости однофазной нагрузки к питающему концу линии относительно других ее нагрузок.Another factor limiting the sensitivity of the method under consideration is the higher harmonics in the current of the neutral wire of the line, the level of which can be comparable with phase currents. A high level of higher harmonics current in the neutral wire of the line is not related to phase asymmetry and can lead to a false switching of a single-phase load and, ultimately, to the occurrence of self-oscillations. To eliminate possible errors, the current level at which switching of a single-phase load is allowed should be further increased taking into account the level of higher harmonics of the current in the neutral wire of the line. This current cannot be reduced by switching single-phase loads to other phase voltages of the line, it is poorly predicted and depends not only on the current fraction of the non-linear component in the line loads, but also on the proximity of the single-phase load to the supply end of the line relative to its other loads.
В изобретении решается задача создания способа симметрирования фазных токов трехфазной четырехпроводной с повышенной чувствительностью к уровню несимметрии фазных токов и разработки реализующего его устройства, предполагающих переключение однофазной нагрузки на менее нагруженную фазу.The invention solves the problem of creating a method of balancing phase currents of a three-phase four-wire with increased sensitivity to the level of asymmetry of phase currents and developing a device that implements it, involving the switching of a single-phase load to a less loaded phase.
Техническим результатом заявляемой группы изобретений является повышение чувствительности устройства симметрирования фазных токов трехфазной четырехпроводной линии к уровню несимметрии фазных токов. При этом достигается упрощение реализации и повышение эксплуатационной надежности устройства симметрирования нагрузок трехфазной четырехпроводной линии.The technical result of the claimed group of inventions is to increase the sensitivity of the device for balancing phase currents of a three-phase four-wire line to the level of asymmetry of phase currents. This simplifies the implementation and increases the operational reliability of the device for balancing the loads of a three-phase four-wire line.
Технический результат достигается тем, что в способе симметрирования фазных токов трехфазной четырехпроводной линии, основанном на переключении, по меньшей мере, части однофазных нагрузок к наименее нагруженной фазе, для каждой из переключаемых однофазных нагрузок в месте ее присоединения к линии определяют значения активной мощности, соответствующие каждому из фазных напряжений и току нулевого провода линии без учета тока однофазной нагрузки, причем в качестве наименее нагруженной принимают фазу линии с наибольшим значением модуля активной мощности, знак которого противоположен знаку активной мощности наиболее нагруженной фазы.The technical result is achieved by the fact that in the method of balancing the phase currents of a three-phase four-wire line, based on switching at least part of the single-phase loads to the least loaded phase, for each of the switched single-phase loads in the place of its connection to the line determine the values of active power corresponding to each of phase voltages and the current of the neutral wire of the line without taking into account the current of a single-phase load, and the phase of the line with the highest module value is taken as the least loaded active power, the sign of which is opposite to the sign of the active power of the most loaded phase.
Технический результат достигается также тем, что в устройстве для реализации предлагаемого способа, содержащем блок коммутации, первый, второй, третий и четвертый входы которого являются входами устройства, а первый и второй выходы блока коммутации - выходами устройства, блок определения наименее нагруженной фазы, датчик тока, первый выход которого подключен к четвертому входу устройства, первый, второй и третий датчики фазных напряжений, первые входы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами устройства, а вторые входы соединены с четвертым входом устройства, выходы первого, второго и третьего датчиков фазных напряжений соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока определения наименее нагруженной фазы, выход которого подключен к управляющему входу блока коммутации, выход датчика тока подключен к четвертому входу блока определения наименее нагруженной фазы, выход которого соединен с управляющим входом блока коммутации.The technical result is also achieved by the fact that in the device for implementing the proposed method, comprising a switching unit, the first, second, third and fourth inputs of which are the inputs of the device, and the first and second outputs of the switching unit are the outputs of the device, the unit for determining the least loaded phase, current sensor the first output of which is connected to the fourth input of the device, the first, second and third phase voltage sensors, the first inputs of which are connected respectively to the first, second and third inputs of the device, and the second its inputs are connected to the fourth input of the device, the outputs of the first, second, and third phase voltage sensors are connected respectively to the first, second, and third inputs of the least loaded phase detection unit, the output of which is connected to the control input of the switching unit, the output of the current sensor is connected to the fourth input of the determination unit the least loaded phase, the output of which is connected to the control input of the switching unit.
Предпочтительно выполнить блок определения наименее нагруженной фазы в виде многоканального аналого-цифрового преобразователя и блока математической обработки сигналов, при этом первый, второй, третий и четвертый входы блока определения наименее нагруженной фазы являются соответствующими входами многоканального аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом блока математической обработки сигналов, выходная шина которого является выходной шиной блока определения наименее нагруженной фазы.It is preferable to perform the unit for determining the least loaded phase in the form of a multi-channel analog-to-digital converter and a mathematical signal processing unit, while the first, second, third and fourth inputs of the unit for determining the least loaded phase are the corresponding inputs of the multi-channel analog-to-digital converter, the output of which is connected to the input of the unit mathematical signal processing, the output bus of which is the output bus of the unit for determining the least loaded phase.
Блок определения наименее нагруженной фазы возможно также выполнить в виде первого, второго и третьего перемножителей и блока математической обработки сигналов, при этом первый, второй и третий входы блока определения наименее нагруженной фазы образуются первыми входами соответствующих перемножителей, вторые входы которых объединены и образуют четвертый вход блока определения наименее нагруженной фазы, выходы первого, второго и третьего перемножителей соединены с соответствующими входами блока математической обработки сигналов, выходная шина которого является выходом блока определения наименее нагруженной фазы.The unit for determining the least loaded phase can also be made in the form of the first, second and third multipliers and a block of mathematical signal processing, while the first, second and third inputs of the unit for determining the least loaded phase are formed by the first inputs of the corresponding multipliers, the second inputs of which are combined to form the fourth input of the block the definition of the least loaded phase, the outputs of the first, second and third multipliers are connected to the corresponding inputs of the block of mathematical signal processing, Khodnev tire which is an output unit for identifying the least loaded phase.
В качестве датчика тока целесообразно применять разъемный трансформатор тока.It is advisable to use a detachable current transformer as a current sensor.
Преимуществом предложенного изобретения является низкий уровень несимметрии фазных токов, при котором корректно осуществляется симметрирование нагрузок трехфазной четырехпроводной линии. Указанное преимущество достигается за счет определения наименее нагруженной фазы по значениям трех активных мощностей, соответствующих каждому из трех фазных напряжений и току нулевого провода, а также за счет того, что используется ток нулевого провода со стороны конца линии. При этом в качестве наименее нагруженной принимается фаза с наибольшим значением модуля активной мощности и знаком, противоположным знаку наиболее загруженной фазы.An advantage of the proposed invention is the low level of asymmetry of phase currents, at which the load balancing of the three-phase four-wire line is correctly carried out. This advantage is achieved by determining the least loaded phase from the values of three active powers corresponding to each of the three phase voltages and the neutral wire current, and also due to the fact that the neutral wire current is used from the end of the line. In this case, the phase with the highest value of the active power module and the sign opposite to the sign of the most loaded phase is taken as the least loaded.
Активные мощности, определяемые через произведение фазных напряжений и тока нулевого провода, пропорциональны уровню несимметрии, в то время как действие на их модули указанных выше влияющих факторов относительно невелико и не превышает 10-15%. Это значение ниже, чем в известном способе, использующем параметры напряжения нулевой последовательности, уровень которого составляет единицы процентов от фазных напряжений, что сравнимо с влиянием на их уровень влияющих факторов. Это также ниже, чем у известного способа, использующего в качестве признака наименее загруженной фазы значения фазных токов с питающей стороны линии, чувствительность которого ограничена уровнем тока переключаемой однофазной нагрузки.Active power, determined through the product of the phase voltages and the neutral wire current, is proportional to the level of asymmetry, while the action on their modules of the above-mentioned influencing factors is relatively small and does not exceed 10-15%. This value is lower than in the known method using zero-sequence voltage parameters, the level of which is units of percent of phase voltages, which is comparable to the influence of influencing factors on their level. This is also lower than that of the known method, which uses phase current values from the supply side of the line, the sensitivity of which is limited by the current level of the switched single-phase load, as a sign of the least loaded phase.
Кроме того, использование в качестве информационного параметра активных мощностей, соответствующих каждому из трех фазных напряжений и току нулевого провода со стороны конца линии в месте подключения однофазной нагрузки, обеспечивает значительно меньшую чувствительность к высшим гармоникам в составе как фазных напряжений, так и тока нулевого провода. Наиболее распространенная в настоящее время нелинейная нагрузка в трехфазных четырехпроводных сетях (выпрямление питающего однофазного напряжения с емкостным сглаживанием) при равномерном ее распределении по фазам дает в нулевом проводе ток, содержащий преимущественно гармоники, кратные 3, причем их уровень может быть сравним и даже превышать уровень фазных токов. Если нелинейная нагрузка несимметрична по фазам линии, то в токе нулевого провода будет представлен весь спектр нечетных гармоник. Поскольку фазные напряжения искажены значительно меньше (коэффициент гармоник редко превышает 5%), а активная мощность, соответствующая составляющей фазного напряжения основной частоты и высшим гармоникам тока, равна нулю, то и относительный уровень влияние высших гармоник тока нулевого провода на значения фазных активных мощностей будет близок к значению коэффициента гармоник. То есть в используемом для переключения однофазной нагрузки информационном параметре - модуле и знаке фазных активных мощностей влияние высших гармоник в токе нулевого провода значительно ниже, чем при использовании в качестве такового признака уровней фазных и нулевого токов, также как и фазных напряжений. Это также способствует повышению чувствительности предлагаемого способа при определении наименее нагруженной фазы.In addition, the use of active powers as an information parameter, corresponding to each of the three phase voltages and the neutral wire current from the end of the line at the connection point of a single-phase load, provides significantly lower sensitivity to higher harmonics in the composition of both phase voltages and the neutral wire current. The most common non-linear load in three-phase four-wire networks (rectification of the supplying single-phase voltage with capacitive smoothing) with its uniform distribution over the phases gives a current in the neutral wire that contains mainly harmonics that are multiples of 3, and their level can be comparable to or even exceed the level of phase currents. If the nonlinear load is asymmetric in the phases of the line, then the entire spectrum of odd harmonics will be presented in the neutral wire current. Since the phase voltages are distorted much less (the harmonic coefficient rarely exceeds 5%), and the active power corresponding to the phase voltage component of the fundamental frequency and the higher harmonics of the current is zero, the relative level of the influence of the higher harmonics of the zero wire current on the values of the phase active powers will be close to the value of the harmonic coefficient. That is, in the information parameter used for switching a single-phase load - the module and the sign of the phase active powers, the influence of higher harmonics in the neutral wire current is much lower than when using phase and zero current levels as well as phase voltages as such a sign. This also helps to increase the sensitivity of the proposed method in determining the least loaded phase.
Важным результатом предложенного изобретения является то, что для вычисления активных мощностей, необходимых для реализации предлагаемого способа, используется информация о токе только одного из четырех транзитных проводов линии - нулевого провода (со стороны конца линии) и фазные напряжения каждой из трех фаз. Если получение сигналов фазных напряжений не представляет технической сложности - подключение ко всем четырем проводам линии в любом случае необходимо для обеспечения возможности переключения нагрузки на другие фазы, то получение информации о токах во всех четырех транзитных проводах линии с помощью соответствующих датчиков тока как сложно реализуемо, так и неприемлемо для реальных условий эксплуатации. Отсутствие необходимости в применении датчиков токов фазных проводов линии при одновременном обеспечении высокой чувствительности устройства к несимметрии фазных токов позволяет существенно снизить стоимость устройства, его установки и эксплуатации, в том числе и за счет мер по их защите - климатической и антивандальной. Кроме того, это повышает эксплуатационную надежность, поскольку эффективность любой возможной защиты конечна. Особенно это относится к линиям с воздушной изоляцией, на которых из-за больших расстояний между проводами практически нереально применять защиту, выполненную в виде бокса, общего для всех датчиков тока и устройства. Использование в предлагаемом устройстве только одного датчика тока делает возможной реализацию защиты, например, указанным способом.An important result of the proposed invention is that to calculate the active capacities required to implement the proposed method, information is used on the current of only one of the four transit wires of the line — the neutral wire (from the end of the line) and the phase voltages of each of the three phases. If receiving phase voltage signals is not a technical difficulty - connecting to all four wires of the line is in any case necessary to provide the ability to switch the load to other phases, then obtaining current information in all four transit wires of the line using the corresponding current sensors is difficult to implement, so and unacceptable for actual operating conditions. The absence of the need to use current sensors of phase conductors of the line while ensuring high sensitivity of the device to the asymmetry of phase currents can significantly reduce the cost of the device, its installation and operation, including through measures to protect them - climatic and anti-vandal. In addition, this increases operational reliability, since the effectiveness of any possible protection is finite. This is especially true for lines with air insulation, on which, due to the large distances between the wires, it is almost impossible to apply protection made in the form of a box common to all current sensors and devices. The use in the proposed device of only one current sensor makes it possible to implement protection, for example, in this way.
Схема устройства, реализующего предлагаемый способ, приведена на Фиг.1. Там же показан способ его подключения к трехфазной четырехпроводной линии для присоединения однофазной нагрузки.A diagram of a device that implements the proposed method is shown in Fig.1. The method of its connection to a three-phase four-wire line for connecting a single-phase load is also shown there.
На Фиг.2 показана возможная реализация блока определения наименее нагруженной фазы устройства в предпочтительном варианте.Figure 2 shows a possible implementation of the unit for determining the least loaded phase of the device in the preferred embodiment.
Устройство по Фиг.1 содержит блок 1 коммутации, блок 2 определения наименее нагруженной фазы, датчик 3 тока, а также первый 4, второй 5 и третий 6 датчики фазных напряжений. Первый 7, второй 8, третий 9 и четвертый 10 входы устройства являются одновременно входами блока 1 коммутации, первым выходом 11 устройства служит первый выход блока 1 коммутации, второй 12 выход которого объединен с четвертым 10 входом устройства и является его вторым выходом и служит в качестве точки нулевого потенциала устройства. Первые входы первого 4, второго 5 и третьего 6 датчиков фазных напряжений соединены соответственно с первым 7, вторым 8 и третьим 9 входами устройства, вторые входы первого 4, второго 5 и третьего 6 датчиков фазных напряжений соединены с четвертым 10 входом устройства, а их выходы подключены к первому 13, второму 14 и третьему 15 входами блока 2 определения наименее нагруженной фазы, к четвертому 16 входу которого подключен первый выход датчика 3 тока, второй вход которого соединен с четвертым 10 входом устройства.The device of FIG. 1 contains a switching unit 1, a
Блок 2 определения наименее нагруженной фазы на Фиг.1 содержит многоканальный аналого-цифровой преобразователь 17 и блок 18 математической обработки сигналов, причем первый 13, второй 14, третий 15 и четвертый 16 входы блока 2 определения наименее нагруженной фазы являются соответствующими входами многоканального аналого-цифрового преобразователя 17, выход 19 которого соединен с входом блока 18 математической обработки сигналов, выходная шина 20 которого является выходом блока определения наименее нагруженной фазы.The least loaded
Устройство своими первым 7, вторым 8, третьим 9 и четвертым 10 входами подключается соответственно к фазным F1, F2 и F3 и нулевому N проводам трехфазной четырехпроводной линии, а к его первому 11 и второму 12 выходам присоединяются соответственно фазный и нулевой входы однофазной нагрузки 21. Датчик тока 3 устройства подключается к нулевому N проводу со стороны конца линии относительно места подключения четвертого 10 входа устройства и служит для получения информации о токе нулевого провода линии.The device with its first 7, second 8, third 9 and fourth 10 inputs is connected respectively to the phase F1, F2 and F3 and N neutral wires of the three-phase four-wire line, and the phase and zero inputs of the single-phase load 21 are connected to its first 11 and second 12 outputs. The current sensor 3 of the device is connected to the neutral N wire from the side of the end of the line relative to the connection point of the fourth 10 input of the device and serves to obtain information about the current of the neutral wire of the line.
Другая возможная реализация блока 2 определения наименее нагруженной фазы, показанная на Фиг.2, содержит первый 22, второй 23 и третий 24 перемножители сигналов и блок 18 математической обработки, причем первый 13, второй 14 и третий 15 входы блока 2 определения наименее нагруженной фазы образуются соответственно первыми входами первого 22, второго 23 и третьего 24 перемножителей, вторые входы которых объединены и образуют четвертый вход 16 блока определения наименее нагруженной фазы, выходы первого 22, второго 23 и третьего 24 перемножителей соединены с соответствующими входами блока 18 математической обработки сигналов, выходная шина 20 которого является выходом блока 2 определения наименее нагруженной фазы.Another possible implementation of the least loaded
Предлагаемый способ работает следующим образом.The proposed method works as follows.
Способ предназначен для уменьшения несимметрии трехфазной четырехпроводной сети, в которой, по меньшей мере, часть потребителей являются однофазными.The method is intended to reduce the asymmetry of a three-phase four-wire network, in which at least some consumers are single-phase.
В соответствии с предлагаемым способом, в месте присоединения однофазной нагрузки к трехфазной четырехпроводной линии со стороны, противоположной ее питающему концу, определяют наименее нагруженную фазу (фазу с наименьшим модулем тока), и переключают на эту фазу однофазную нагрузку, если до этого она была подключена к другой фазе. В результате в месте присоединения однофазной нагрузки с питающего конца линии достигается меньшая разница токов в фазных проводах, чем она могла быть при подключении нагрузки к другой фазе.In accordance with the proposed method, at the point of connection of the single-phase load to the three-phase four-wire line from the side opposite to its supply end, the least loaded phase (phase with the smallest current module) is determined, and the single-phase load is switched to this phase, if previously it was connected to another phase. As a result, at the point of connection of the single-phase load from the supply end of the line, a smaller difference in currents in the phase conductors is achieved than it could be when the load was connected to another phase.
Наименее нагруженную фазу (с наименьшим модулем фазного тока) определяют, сравнивая с учетом знака значения модулей трех активных мощностей, соответствующих каждому из трех фазных напряжений и току нулевого провода со стороны конца линии в месте подключения однофазной нагрузки, то есть без учета тока нулевого провода однофазной нагрузки.The least loaded phase (with the smallest phase current module) is determined by comparing, taking into account the sign, the values of the three active power modules corresponding to each of the three phase voltages and the neutral wire current from the end of the line at the connection point of the single-phase load, that is, excluding the single-phase neutral wire current load.
При этом за наименее нагруженную (с наименьшим модулем фазного тока) принимают фазу, имеющую наибольшее значение модуля активной мощности, знак которой противоположен знаку активной мощности наиболее нагруженной фазы.Moreover, for the least loaded (with the smallest module of the phase current) take the phase having the largest value of the module of active power, the sign of which is opposite to the sign of the active power of the most loaded phase.
Знак активной мощности наиболее нагруженной фазы является неизменным при любой степени несимметрии фазных токов линии, в том числе и при наличии тока нагрузки только в одном фазном проводе. Определение этого параметра не является необходимой операцией при каждом определении наименее нагруженной фазы, поскольку он легко задается и сохраняется конструктивно, например, применением датчиков тока с заранее маркированной полярностью выводов их обмотокThe sign of the active power of the most loaded phase is unchanged for any degree of asymmetry of the phase currents of the line, including in the presence of a load current in only one phase wire. The determination of this parameter is not a necessary operation for each determination of the least loaded phase, since it is easily set and stored constructively, for example, by using current sensors with a pre-marked polarity of the terminals of their windings
В предлагаемом способе для определения активной мощности каждой фазы вместе с фазным напряжением этой фазы используют ток нулевого провода линии, измеряемый со стороны ее конца, то есть противоположной ее питающему концу относительно места присоединения нулевого провода однофазной нагрузки.In the proposed method, to determine the active power of each phase, along with the phase voltage of this phase, the neutral wire of the line is used, measured from the side of its end, that is, opposite to its supply end relative to the point of attachment of the zero wire of a single-phase load.
При симметричности фазных напряжений и присущем коммунальным и сельскохозяйственным потребителям характере нагрузок (углов сдвига потребляемого ими тока по отношению напряжению одноименной фазы (cosφ)) знаки (полярности) активных мощностей, определенные указанным выше образом, для наиболее и наименее нагруженных фаз будут противоположны друг другу. Это не зависит от того, с каким знаком (полярностью) по отношению к фазным напряжениям используется при определении активных мощностей ток нулевого провода, важно только, чтобы с одним знаком для всех трех фазных напряжений. При этом активная мощность третьей фазы, в зависимости от уровня и характера ее нагрузки, может либо совпадать, либо быть противоположной по знаку активной мощности наименее нагруженной фазы. Сумма активных мощностей трех фаз при указанных выше условиях близка к нулю.Given the symmetry of phase voltages and the inherent nature of the loads (shear angles of the current consumed by them in relation to the voltage of the same phase (cosφ)), the signs (polarity) of the active powers determined in the above manner for the most and least loaded phases will be opposite to each other. It does not depend on which sign (polarity) with respect to phase voltages the neutral wire current is used in determining active powers, it is important only to have one sign for all three phase voltages. In this case, the active power of the third phase, depending on the level and nature of its load, can either coincide or be opposite in sign of the active power of the least loaded phase. The sum of the active powers of the three phases under the above conditions is close to zero.
Предлагаемый способ обеспечивает корректное определение наименее нагруженной фазы на линиях напряжением 0,4 кВ с бытовыми и сельскохозяйственными потребителями, преимущественный характер нагрузки которых активный или комплексный (активно-индуктивный или активно-емкостный) с углами сдвига фаз их токов по отношению напряжению одноименной фазы не более ±40 градусов.The proposed method provides the correct determination of the least loaded phase on lines with voltage of 0.4 kV with domestic and agricultural consumers, the predominant nature of the load of which is active or complex (active-inductive or active-capacitive) with phase angles of their currents with respect to the voltage of the same phase no more ± 40 degrees.
Для всех однофазных нагрузок, выбранных для симметрирования на одной питающей линии, при определении активных мощностей, соответствующих каждому из трех фазных напряжений, целесообразно использовать одну и ту же полярность (фазировку) сигнала, соответствующего току нулевого провода. Это обеспечивает для них одинаковый знак активной мощности наименее нагруженной фазы. Соблюдение одинаковой фазировки тока нулевого провода у всех присоединений с переключаемой однофазной нагрузкой легко обеспечивается аппаратно, например, маркировкой цепей датчиков тока, что делает определение наиболее нагруженной фазы необязательным.For all single-phase loads selected for balancing on the same supply line, when determining the active powers corresponding to each of the three phase voltages, it is advisable to use the same polarity (phasing) of the signal corresponding to the neutral wire current. This provides them with the same sign of the active power of the least loaded phase. Compliance with the same phasing of the neutral wire current for all connections with a switched single-phase load is easily ensured by hardware, for example, by marking the circuits of current sensors, which makes the determination of the most loaded phase optional.
В отличие от рассмотренных выше известных способов симметрирования токов нагрузки трехфазных четырехпроводных линий, в предлагаемом способе определение наименее нагруженной фазы в месте присоединения однофазной нагрузки к линии производится без учета тока последней - активные мощности для каждой фазы определяются с использованием тока нулевого провода, создаваемого нагрузками концевой стороны линии, то есть противоположной ее питающему концу относительно места присоединения нулевого провода однофазной нагрузки. Это позволяет уменьшить влияние на результат определения наименее нагруженной фазы изменений в сети, вызываемых переключением на другую фазу однофазной нагрузки рассматриваемого присоединения, до уровня, определяемого конечностью предвключенного сопротивления линии до источника питания. Основную его часть образуют сопротивление проводов линии от места присоединения однофазной нагрузки до силового питающего трансформатора, а также сопротивление последнего. Изменения фазных напряжений в месте присоединения однофазной нагрузки, вызываемые ее переключением на другую фазу, достаточно малы и, как правило, не превышают допустимых отклонений напряжений в сети от номинального, то есть единиц процентов. На ту же относительную величину в месте присоединения однофазной нагрузки при том же токе нулевого провода будут также изменяться и значения активных мощностей, используемые для определения наименее нагруженной фазы. Это позволяет на указанном уровне (единицы процентов от максимального) установить порог (значение) мощности, при котором разрешается переключение однофазной нагрузки, за счет чего отстроиться от влияния изменений фазных напряжений на значения активных мощностей.In contrast to the known methods of balancing the load currents of three-phase four-wire lines discussed above, in the proposed method, the least loaded phase is determined at the point of connection of a single-phase load to the line without taking into account the current of the latter - the active powers for each phase are determined using the neutral wire current generated by the end-side loads line, that is, opposite to its supply end relative to the point of attachment of the zero-wire single-phase load. This allows you to reduce the impact on the result of determining the least loaded phase of changes in the network caused by switching to another phase of the single-phase load of the connection in question, to a level determined by the finiteness of the upstream resistance of the line to the power source. Its main part is formed by the resistance of the line wires from the point of connection of the single-phase load to the power supply transformer, as well as the resistance of the latter. Changes in phase voltages at the point of connection of a single-phase load caused by its switching to another phase are quite small and, as a rule, do not exceed the permissible deviations of the voltage in the network from the nominal, that is, a few percent. The values of active powers used to determine the least loaded phase will also change by the same relative value at the point of connection of a single-phase load at the same current of the neutral wire. This allows you to set the threshold (value) of power at the indicated level (units of percent of the maximum) at which switching of a single-phase load is allowed, due to which it is possible to tune away from the influence of changes in phase voltages on the values of active powers.
Наличие порога чувствительности обязательно для всех известных способов симметрирования трехфазных сетей, использующих переключение нагрузки однофазной нагрузки, является необходимым для исключения ложных переключений и автоколебаний. В известных способах, определяющих наименее нагруженную фазу в месте присоединения однофазной нагрузки, приходится отстраиваться от факторов, сильно влияющих на используемый для этого параметр: фазные напряжения или фазные токи. В обоих случаях это влияние находится на уровне, не меньшем влияния переключения наибольшей по току однофазной нагрузки. В предлагаемом способе влияние этих факторов на значения активных мощностей также может сказываться через изменение фазных напряжений в месте присоединения однофазной нагрузки и обусловленных ими изменений тока нулевого провода концевой части линии и не превышает суммарного значения этих изменений, относительное значение которого не превышает 10-15 процентов.The presence of a sensitivity threshold is mandatory for all known methods of balancing three-phase networks using load switching of a single-phase load, it is necessary to eliminate false switching and self-oscillations. In known methods that determine the least loaded phase at the point of attachment of a single-phase load, it is necessary to detach from factors that strongly affect the parameter used for this: phase voltages or phase currents. In both cases, this effect is at a level no less than the influence of switching the largest single-phase load current. In the proposed method, the influence of these factors on the values of active capacities can also be affected through a change in phase voltages at the point of connection of a single-phase load and the resulting changes in the current of the neutral wire of the end part of the line and does not exceed the total value of these changes, the relative value of which does not exceed 10-15 percent.
Изменения фазных напряжений в месте присоединения переключаемой однофазной нагрузки, вызванные влиянием изменений нагрузок других линий (фидеров), питающихся от общего трансформатора, или их переключением на другие фазы, сказываются на уровнях активных мощностей фаз еще в меньшей степени - только через сопротивление общего для них трансформатора.Changes in phase voltages at the connection point of a switched single-phase load, caused by the influence of changes in the loads of other lines (feeders), powered by a common transformer, or by their switching to other phases, affect the levels of active power of the phases to a lesser extent - only through the resistance of a common transformer for them .
Таким образом, в предлагаемом способе относительные изменения значения используемого информационного параметра - модуля активной мощности, при которых может выполняться переключение однофазной нагрузки на наименее нагруженную фазу, значительно меньше относительных изменений фазных напряжений или напряжения нулевой последовательности, используемых в известных способах. Это обеспечивает возможность автоматического симметрирования при уровнях несимметрии 10-15%.Thus, in the proposed method, the relative changes in the value of the used information parameter, the active power module, at which the single-phase load can be switched to the least loaded phase, are significantly less than the relative changes in phase voltages or zero sequence voltage used in the known methods. This provides the possibility of automatic balancing at levels of asymmetry of 10-15%.
Снижение уровня несимметрии токов со стороны конца линии, при котором корректно определяется наименее нагруженная фаза в месте присоединения однофазной нагрузки, позволяет обеспечить переключение большого количества маломощных однофазных нагрузок на линии и достичь уменьшения уровня несимметрии и тока нулевого провода на всей длине линии. В результате снижаются потери энергии на нагрев проводов линии и в питающем трансформаторе, снижается несимметрия фазных напряжений и повышается качество электрической энергии.A decrease in the current asymmetry level at the end of the line, at which the least loaded phase is correctly determined at the point of connection of a single-phase load, allows switching a large number of low-power single-phase loads on the line and to achieve a decrease in the level of asymmetry and the zero-wire current along the entire length of the line. As a result, energy losses due to heating the wires of the line and in the supply transformer are reduced, the asymmetry of phase voltages is reduced, and the quality of electric energy is increased.
Работа устройства, реализующего предлагаемый способ, поясняется по Фиг.1.The operation of the device that implements the proposed method is illustrated in figure 1.
Устройство отслеживает соотношение фазных токов трехфазной четырехпроводной линии в месте подключения к одной из фаз однофазной нагрузки и обеспечивает ее переключение на фазу с наименьшим значением модуля фазного тока, если она до этого была подключена к другой фазе.The device monitors the phase current ratio of a three-phase four-wire line at the point of connection to one of the phases of a single-phase load and ensures its switching to the phase with the lowest value of the phase current module, if it was previously connected to another phase.
Устройство включается в разрыв цепи присоединения однофазной нагрузки 21 к трехфазной четырехпроводной линии, для чего к ее трем фазным F1, F2 и F3 и нулевому N проводам присоединяются соответственно первый 7, второй 8, третий 9 и четвертый 10 входы устройства, а фазный и нулевой входы однофазной нагрузки 21 подключаются соответственно к первому 11 и второму 12 выходам устройства. При этом фазные напряжения поступают на первые входы первого 4, второго 5 и третьего 6 датчиков фазных напряжений, вторые входы которых находятся под потенциалом нулевого провода N за счет их соединения с четвертым 10 входом устройства. Выходные сигналы первого 4, второго 5 и третьего 6 датчиков фазных напряжений пропорциональны соответственно напряжениям фазных проводов F1, F2 и F3 относительно нулевого провода N и поступают соответственно на первый 13, второй 14 и третий 15 входы блока 2 определения наименее нагруженной фазы. На его четвертый 16 вход подается сигнал с первого выхода датчика 3 тока, пропорциональный току нулевого провода N линии со стороны ее конца и также привязанный к потенциалу нулевого провода N за счет соединения второго выхода датчика 3 тока с четвертым 10 входом устройства.The device is included in the open circuit connecting the single-phase load 21 to the three-phase four-wire line, for which the first 7, second 8, third 9 and fourth 10 inputs of the device are connected to its three phase F1, F2 and F3 and neutral N wires, and the phase and zero inputs single-phase loads 21 are connected respectively to the first 11 and second 12 outputs of the device. In this case, phase voltages are supplied to the first inputs of the first 4, second 5, and third 6 phase voltage sensors, the second inputs of which are at the potential of the neutral wire N due to their connection with the fourth 10 input of the device. The output signals of the first 4, second 5, and third 6 phase voltage sensors are proportional to the voltages of the phase conductors F1, F2, and F3, respectively, with respect to the neutral wire N and are supplied respectively to the first 13, second 14, and third 15 inputs of the least loaded
Блок 2 определения наименее нагруженной фазы по выходным сигналам первого 4, второго 5 и третьего 6 датчиков фазных напряжений и датчика 3 тока формирует значения трех активных мощностей, соответствующих току нулевого провода N линии и напряжениям фазных проводов F1, F2 и F3 линии относительно нулевого провода N. При наличии несимметрии нагрузок по фазам линии, то есть при ненулевом значении основной гармоники тока нулевого провода N, значения модулей трех активных мощностей также не равны нулю и при этом имеют разные знаки. В блоке 2 определения наименее нагруженной фазы из трех указанных активных мощностей выявляется наибольшая по модулю и имеющая знак, противоположный знаку мощности наиболее нагруженной фазы. Соответствующая этой активной мощности фаза определяется как наименее нагруженная, то есть имеющая наименьшее значение модуля тока из токов, протекающих по фазным проводам F1, F2 и F3 линии со стороны ее конца. В результате этого анализа на выходной шине 20 блока 2 формируется дискретный сигнал, указывающий наименее нагруженную фазу. Блок 1 коммутации содержит три коммутирующих элемента, с помощью которых его первый 11 выход в зависимости от сигнала на шине 20 управления блока подключается к одному из входов 7, 8 и 9 устройства. По сигналу, поступающему по выходной шине 20 блока 2 определения наименее нагруженной фазы, фазный провод однофазной нагрузки 21 подключается к фазному проводу линии с наименьшим значением модуля тока.
Нулевой провод однофазной нагрузки 21 подключается к второму 12 выходу устройства, соединенному с его четвертым 10 входом, который, в свою очередь, подключается к нулевому N проводу линии. Такое «транзитное» подключение нулевого провода однофазной нагрузки 21 нулевому N проводу линии в сравнении с возможным непосредственным подключением к проводу линии более удобно для присоединения устройства и однофазной нагрузки к линии обеспечивает большую безопасность и надежность.The zero wire of the single-phase load 21 is connected to the second 12 output of the device connected to its fourth 10 input, which, in turn, is connected to the zero N line wire. Such a "transit" connection of the zero wire of the single-phase load 21 to the neutral N line wire in comparison with the possible direct connection to the line wire is more convenient for connecting the device and the single-phase load to the line provides greater safety and reliability.
Функциями блока 2 определения наименее нагруженной фазы являются определение значений трех активных мощностей, соответствующих выходным сигналам первого 4, второго 5 и третьего 6 датчиков фазных напряжений и датчика 3 тока, и анализ полученных значений мощностей с целью определения, какая из них, имеющая знак, противоположный знаку наиболее нагруженной фазы, имеет наибольшее значение модуля. Указанные функции могут быть реализованы на различной элементной базе - от аналоговой с использованием пороговой логики до сигнальных цифровых процессоров, преобразующих входные аналоговые сигналы в цифровую форму и реализующие последующие операции в цифровых виде по соответствующей программе.The functions of the
На Фиг.1 в блоке 2 определения наименее нагруженной фазы мгновенные значения сигналов первого 4, второго 5 и третьего 6 датчиков фазных напряжений и датчика 3 тока предварительно преобразуются в цифровую форму с помощью многоканального аналого-цифрового преобразователя 17, вычисление соответствующих значений трех активных мощностей производится с помощью блока 18 математической обработки сигналов, который может быть реализован на микропроцессоре. Большая номенклатура подходящих по характеристикам типов аналого-цифровых преобразователей и микропроцессоров выпускаются как отечественными, так и зарубежными производителями. Могут быть также использованы микропроцессоры со встроенным многоканальным аналого-цифровым преобразователем. Выходным сигналом блока 18 математической обработки сигналов на выходной шине 20 может быть либо двоичный, либо единичный (позиционный) код, определяющий положение переключателя 1, который обеспечивает присоединение фазного провода однофазной нагрузки к фазному проводу линии с наименьшим модулем тока.In Fig. 1, in the
Работа блока 2 определения наименее нагруженной фазы при его реализации в соответствии с Фиг.2 осуществляется следующим образом. Первый 22, второй 23 и третий 24 перемножители формируют сигналы, соответствующие мгновенной мощности каждой из трех фаз линии как произведение мгновенных значений фазных напряжений линии, подведенных к ним с помощью первого 4, второго 5 и третьего 6 датчиков напряжений, и тока нулевого провода линии в виде выходного сигнала датчика 3 тока. Блок 18 математической обработки из каждого из трех сигналов мгновенной мощности, поступающих на его входы с выходов первого 22, второго 23 и третьего 24 перемножителей, вычисляет три значения активных мощностей, соответствующих напряжению каждой фазы и току нулевого провода. Активная мощность одной из фаз, имеющая знак, противоположный знаку наиболее нагруженной фазы, определяется как наименее нагруженная, а если мощностей с таким знаком две, то наименее нагруженной определяется набольшая из них по модулю. На своей выходной шине 20 блок 18 математической обработки формирует дискретный сигнал, соответствующий наименее нагруженной фазе.The operation of the
Первый 22, второй 23 и третий 24 перемножители могут быть аналоговыми, и тогда блок 18 математической обработки должен иметь встроенный многоканальный аналого-цифровой преобразователь, преобразующий аналоговые сигналы мгновенных мощностей в дискретные цифровые последовательности для дальнейшего определения в блоке 18 математической обработки значений активных мощностей и определения наименее нагруженной фазы. Первый 22, второй 23 и третий 24 перемножители могут быть реализованы на принципе дельта-сигма модуляции, согласно которому сигнал мгновенного произведения двух аналоговых сигналов (мгновенной мощности) формируется в виде последовательного единичного кода. Этот принцип широко используется в счетчиках электрической энергии для определения значении активной мощности. В этом случае блок 18 математической обработки может быть выполнен на микропроцессоре без аналого-цифрового преобразователя.The first 22, second 23, and third 24 multipliers can be analog, and then the
Если при изменении нагрузок концевой части линии меньшая величина нагрузки окажется у другой фазы линии, то соответствующая ей активная мощность приобретает наибольшее значение модуля из мощностей со знаком, обратным знаку наиболее нагруженной фазы. Если значение модуля превысит заданный порог активной мощности, то с временной задержкой, необходимой для защиты от кратковременных изменений соотношения токов по фазам линии, блок 18 математической обработки формирует на своем выходе сигнал, обеспечивающий переключение однофазной нагрузки 17 на выявленную наименее нагруженную фазу.If, when changing the loads of the end part of the line, a smaller load will be on the other phase of the line, then the corresponding active power acquires the highest module value from the capacities with a sign opposite the sign of the most loaded phase. If the value of the module exceeds a predetermined threshold of active power, then with the time delay necessary to protect against short-term changes in the ratio of currents along the phases of the line, the
Для измерения тока нулевого провода питающей линии целесообразно использовать датчик, измеряющий ток без разрыва этого провода. Например, это могут быть известные трансформаторы тока с разъемным магнитопроводом или трансформаторы тока с поворотными сердечниками магнитопровода по заявке РФ №2013119876 на изобретение «Трансформатор для измерения тока без разрыва цепи (варианты)».To measure the current of the neutral wire of the supply line, it is advisable to use a sensor that measures the current without breaking this wire. For example, it can be well-known current transformers with a detachable magnetic circuit or current transformers with rotary cores of the magnetic circuit according to the application of the Russian Federation No. 2013119876 for the invention "Transformer for measuring current without breaking the circuit (options)".
Claims (5)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013158802/07A RU2548656C1 (en) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | Method of balancing of phase currents of three-phase four-wire line and device for its implementation |
| EA201401340A EA028431B1 (en) | 2013-12-27 | 2014-12-26 | Method for balancing phase currents of three-phase four-wire line and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013158802/07A RU2548656C1 (en) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | Method of balancing of phase currents of three-phase four-wire line and device for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2548656C1 true RU2548656C1 (en) | 2015-04-20 |
Family
ID=53289430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013158802/07A RU2548656C1 (en) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | Method of balancing of phase currents of three-phase four-wire line and device for its implementation |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA028431B1 (en) |
| RU (1) | RU2548656C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104882879A (en) * | 2015-05-12 | 2015-09-02 | 周帅 | Single-phase load control device and method |
| RU181460U1 (en) * | 2018-04-18 | 2018-07-16 | Акционерное общество "Корпорация "Стратегические пункты управления" АО "Корпорация "СПУ-ЦКБ ТМ" | A device for balancing voltage in a four-wire high-voltage network |
| RU2678190C1 (en) * | 2017-07-31 | 2019-01-24 | Анастасия Анатольевна Новикова | METHOD FOR SYMMETRIZING CURRENTS OF A THREE-PHASE NETWORK 0,4 kV |
| RU2686480C2 (en) * | 2017-04-27 | 2019-04-29 | Общество с ограниченной ответственностью ООО "НИР Энерго" | Method for balancing phase voltages of a network and device for its implementation |
| RU2719632C1 (en) * | 2018-11-13 | 2020-04-21 | ОАО "Сетевая компания" | Device for automatic compensation of capacitance currents with balancing of phase voltages of network |
| RU210337U1 (en) * | 2020-12-14 | 2022-04-08 | Публичное акционерное общество "Россети Центр и Приволжье" | LOAD BALING DEVICE |
| RU2784455C1 (en) * | 2022-06-23 | 2022-11-25 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (НГИЭУ) | METHOD FOR REGULATED BALANCING OF CURRENTS AND VOLTAGES IN A RURAL ELECTRICAL NETWORK 0.4 kV |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1034119A1 (en) * | 1982-03-24 | 1983-08-07 | Научно-исследовательский институт энергетики и автоматики АН УзССР | Method of connecting single-phase balancing load |
| SU1257748A1 (en) * | 1985-01-02 | 1986-09-15 | Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства | Method of controlling the switching of single-phase symmetrizing load |
| GB2449651A (en) * | 2007-05-29 | 2008-12-03 | Ultra Electronics Ltd | Power control system to reduce imbalances |
-
2013
- 2013-12-27 RU RU2013158802/07A patent/RU2548656C1/en active
-
2014
- 2014-12-26 EA EA201401340A patent/EA028431B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1034119A1 (en) * | 1982-03-24 | 1983-08-07 | Научно-исследовательский институт энергетики и автоматики АН УзССР | Method of connecting single-phase balancing load |
| SU1257748A1 (en) * | 1985-01-02 | 1986-09-15 | Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства | Method of controlling the switching of single-phase symmetrizing load |
| GB2449651A (en) * | 2007-05-29 | 2008-12-03 | Ultra Electronics Ltd | Power control system to reduce imbalances |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104882879A (en) * | 2015-05-12 | 2015-09-02 | 周帅 | Single-phase load control device and method |
| RU2686480C2 (en) * | 2017-04-27 | 2019-04-29 | Общество с ограниченной ответственностью ООО "НИР Энерго" | Method for balancing phase voltages of a network and device for its implementation |
| RU2678190C1 (en) * | 2017-07-31 | 2019-01-24 | Анастасия Анатольевна Новикова | METHOD FOR SYMMETRIZING CURRENTS OF A THREE-PHASE NETWORK 0,4 kV |
| RU181460U1 (en) * | 2018-04-18 | 2018-07-16 | Акционерное общество "Корпорация "Стратегические пункты управления" АО "Корпорация "СПУ-ЦКБ ТМ" | A device for balancing voltage in a four-wire high-voltage network |
| RU2719632C1 (en) * | 2018-11-13 | 2020-04-21 | ОАО "Сетевая компания" | Device for automatic compensation of capacitance currents with balancing of phase voltages of network |
| RU210337U1 (en) * | 2020-12-14 | 2022-04-08 | Публичное акционерное общество "Россети Центр и Приволжье" | LOAD BALING DEVICE |
| RU2784455C1 (en) * | 2022-06-23 | 2022-11-25 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (НГИЭУ) | METHOD FOR REGULATED BALANCING OF CURRENTS AND VOLTAGES IN A RURAL ELECTRICAL NETWORK 0.4 kV |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201401340A1 (en) | 2015-07-30 |
| EA028431B1 (en) | 2017-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2548656C1 (en) | Method of balancing of phase currents of three-phase four-wire line and device for its implementation | |
| CA2739650C (en) | Method and apparatus for dynamic signal switching of a merging unit in an electrical power system | |
| US8717036B2 (en) | Method and apparatus for detecting a phase-to-earth fault | |
| EP2672603A1 (en) | A device for connecting a single-phase device into a multiphase electric network | |
| RU99115774A (en) | DEVICE FOR UNIFORM DISTRIBUTION OF ELECTRIC LOAD ON N-PHASE ELECTRICITY DISTRIBUTION NETWORK | |
| RU2011134083A (en) | DISTRIBUTION SYSTEM ANALYSIS USING ELECTRIC METERS DATA | |
| US10191102B2 (en) | Automatic current transformer polarity correction | |
| US20110102958A1 (en) | Electrical load center | |
| Pirog et al. | Non-linear electrical load location identification | |
| RU2598760C1 (en) | Method for balancing of phase currents of three-phase four-wire line and device for its implementation | |
| RU2550751C2 (en) | Method and device for detection of ground short-circuit | |
| US20210083478A1 (en) | Bidirectional capacitor bank control | |
| RU2673799C1 (en) | Device for automatic compensation of current of single phase-to-earth fault | |
| KR101918189B1 (en) | Device and method for measuring electric power | |
| US8649143B2 (en) | Improper voltage detection for electronic circuit breaker | |
| Malikovich et al. | Mathematical modeling of static characteristics of electromagnetic current converter to detect current asymmetry of the traction power supply system | |
| CN110703146A (en) | Excitation surge current measuring instrument | |
| US11808794B2 (en) | Method and device for approximately determining voltages at a high-voltage side of a transformer | |
| RU2484570C2 (en) | Method for determination of damaged feeder on bus section of three-phase grid with insulated neutral in case of single phase earth faults | |
| JP6771179B2 (en) | Power measurement system | |
| Varskyi et al. | Design features of electromagnetic transducer as a part of electronic current transformer | |
| RU2529684C2 (en) | Method of selective protection from earth-faults in electrical network with small earth-fault currents | |
| JP2020188593A (en) | Vehicle charging system | |
| KR20190076435A (en) | Power measurement system for portable | |
| KR101144278B1 (en) | Terminal for metering out fit protection |