RU2586061C2 - Method and device for control of adaptive energy-saving system of n-phase network - Google Patents
Method and device for control of adaptive energy-saving system of n-phase network Download PDFInfo
- Publication number
- RU2586061C2 RU2586061C2 RU2014105715/07A RU2014105715A RU2586061C2 RU 2586061 C2 RU2586061 C2 RU 2586061C2 RU 2014105715/07 A RU2014105715/07 A RU 2014105715/07A RU 2014105715 A RU2014105715 A RU 2014105715A RU 2586061 C2 RU2586061 C2 RU 2586061C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactive
- reactive elements
- network
- elements
- power
- Prior art date
Links
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
- Y02E40/30—Reactive power compensation
-
- 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
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам и устройствам, обеспечивающим повышение качества тока в электрических сетях в условиях переменных нагрузок и помех.The invention relates to electrical engineering, and in particular to methods and devices that improve the quality of current in electrical networks under conditions of variable loads and interference.
Из уровня техники для повышения качества тока в электрических сетях в условиях переменных нагрузок и помех известны способы управления системами энергосбережения, заключающиеся в следующем: разбивают весь энерготехнологический процесс на этапы его проведения; устанавливают измерители энергии и вычисляют энергию на каждом этапе; определяют энергоемкость этапов в исходном варианте энерготехнологического процесса, намечают энергосберегающие мероприятия, в качестве которых могут выступать регулирование параметров, изменение режимов, замена элементов, прочие технические, технологические, производственные, организационные меры, направленные на повышение эффективности данного этапа энерготехнологического процесса; определяются энергоемкости этапов при внедрении намеченных энергосберегающих мероприятий; вычисляют коэффициенты эффективности энергосберегающих мероприятий; энерготехнологический процесс проводят применением таких энергосберегающих мероприятий на каждом этапе, чтобы его общий коэффициент эффективности принимал максимальное значение (Патент РФ №2357342, МПК H02J 3/18, 21.04.2008) [1]. Недостатком данного решения является ограниченные функциональные возможности, обусловленные невозможностью обеспечить динамическую адаптацию системы энергосбережения к случайным изменениям нагрузки и воздействию помех в ходе электротехнического процесса.From the prior art, to improve the quality of current in electric networks under conditions of variable loads and interference, methods for controlling energy-saving systems are known, which are as follows: they break down the entire energy-technological process into its stages; install energy meters and calculate energy at each stage; determine the energy intensity of the stages in the initial version of the energy-technological process, outline energy-saving measures, which may include regulation of parameters, change of modes, replacement of elements, other technical, technological, production, organizational measures aimed at increasing the efficiency of this stage of the energy-technological process; the energy intensity of the stages is determined during the implementation of the planned energy-saving measures; calculate the efficiency coefficients of energy-saving measures; the energy technology process is carried out by applying such energy-saving measures at each stage, so that its overall efficiency coefficient assumes the maximum value (RF Patent No. 2357342, IPC H02J 3/18, 04/21/2008) [1]. The disadvantage of this solution is the limited functionality due to the inability to provide dynamic adaptation of the energy saving system to accidental changes in load and the effects of interference during the electrical process.
Известен способ управления системой энергосбережения в условиях переменных нагрузок, в котором для компенсации реактивной мощности производят коммутацию косинусных конденсаторов в моменты достижения линейным напряжением, под которое подключен конденсатор амплитудного значения, а также устройство для его осуществления, содержащее входную трехфазную четырехпроводную шину, для подключения к источнику питания, выходную трехфазную шину для подключения нагрузки, три трансформатора тока, регулятор реактивной мощности, К ступеней регулирования, состоящих из двунаправленных ключей и трех конденсаторов каждая, зарядно-разрядное устройство с функцией компенсации токов утечки конденсаторов (Патент РФ №2467448, МПК H03J 3/18, 29.09.2011) [2].A known method of controlling an energy-saving system in conditions of variable loads, in which to compensate reactive power, cosine capacitors are switched when the linear voltage reaches which the capacitor is connected to the amplitude value, as well as a device for its implementation, containing an input three-phase four-wire bus for connecting to the source power supply, output three-phase bus for connecting the load, three current transformers, reactive power regulator, K steps Hovhan consisting of three-way switches each capacitor, charge-discharge device with the function of compensation of leakage currents of capacitors (RF Patent №2467448, IPC H03J 3/18, 29.09.2011) [2].
Недостатком данного способа и устройства является низкое быстродействие, обусловленное как инерционностью функционирования зарядно-разрядного устройства, так и тем обстоятельством, что коммутация осуществляется в строго определенные моменты периода напряжения сети, что может привести к нарушению функционирования потребителей и прерыванию дорогостоящих технологических процессов.The disadvantage of this method and device is the low speed, due to both the inertia of the functioning of the charge-discharge device, and the fact that the switching is carried out at strictly defined moments of the network voltage period, which can lead to disruption of consumer functioning and interruption of expensive technological processes.
Так, например, некоторые непрерывные технологические процессы литья формы занимают несколько часов и выполняются установками крайне чувствительными к качеству напряжения сети, в случае даже кратковременных отклонений происходит их блокировка, вследствие чего форма отбраковывается и идет в переплавку. Кроме того, после коммутации ступеней регулирования изменяется уровень паразитных высших гармонических составляющих в сети, однако в предложенном способе и устройстве отсутствуют компоненты, позволяющие их скомпенсировать.So, for example, some continuous technological processes of mold casting take several hours and are carried out by installations extremely sensitive to the quality of the mains voltage, in case of even short-term deviations, they are blocked, as a result of which the mold is rejected and goes into re-melting. In addition, after switching the regulation steps, the level of spurious higher harmonic components in the network changes, however, in the proposed method and device there are no components that allow them to be compensated.
Известны способы управления системами энергосбережения включающие в себя использование адаптивных режекторных фильтров в качестве последовательных контуров для ослабления высших гармоник, измерение частоты, мощности и спектра гармоник сети. По результатам измерений вычисляется величина добротности колебательного контура, даются управляющие команды для подключения или отключения дополнительных конденсаторов и дросселей адаптивных режекторных фильтров. Изобретение позволяет повысить качество тока в сети за счет адаптивного подавления высших гармоник, возникающих в паразитных колебательных контурах, образованных элементами сети и динамической нагрузки (Патент РФ №2480883, МПК H02J 3/01, 24.06.2011) [3]. Недостатком данного способа является отсутствие возможности динамической компенсации реактивной мощности в сети.Known methods for controlling energy-saving systems include the use of adaptive notch filters as sequential circuits to attenuate higher harmonics, measuring the frequency, power and spectrum of harmonics of a network. Based on the measurement results, the quality factor of the oscillatory circuit is calculated, control commands are given for connecting or disconnecting additional capacitors and chokes of adaptive notch filters. The invention improves the quality of current in the network due to adaptive suppression of higher harmonics arising in spurious oscillatory circuits formed by network elements and dynamic loads (RF Patent No. 2480883, IPC H02J 3/01, 06/24/2011) [3]. The disadvantage of this method is the lack of dynamic compensation of reactive power in the network.
Наиболее близким по технической сути является способ и устройство согласованного управления коммутируемым реактивными элементами с встроенной системой защиты от паразитных резонансов. Процесс включения батарей реактивных элементов ставят в зависимость от величины реактивной мощности и наличия гармоник, а также помех в сети. Устройство, реализующее данный способ включает в себя регулятор реактивной мощности, измеритель реактивной мощности, N контакторов, осуществляющих управление N батареями реактивных элементов по M реактивных элементов в каждой, а также соответствующим образом включенные датчик помех и компенсатор гармоник (патент РФ №2300799, МПК G05F 1/70, 20.12.2002) [4]. Недостатком способа и устройства является большой уровень помех, возникающих при коммутации батарей конденсаторов при их подключении и отключении, большие величины зарядно-разрядных токов в конденсаторах батарей при коммутации, что приводит к отказам как контакторов, так и отдельных реактивных элементов в батареях и, как следствие, к нарушению работоспособности системы энергосбережения и возможному срыву технологических процессов, в которых задействованы потребители сети. Кроме того, к недостаткам можно отнести низкое быстродействие системы управления, обусловленное использованием общих исполнительных реактивных элементов для двух контуров системы регулирования.The closest in technical essence is the method and device for coordinated control of switched reactive elements with an integrated protection system against spurious resonances. The process of turning on the batteries of reactive elements is made dependent on the magnitude of the reactive power and the presence of harmonics, as well as interference in the network. A device that implements this method includes a reactive power regulator, a reactive power meter, N contactors that control N reactive element batteries of M reactive elements in each, as well as appropriately included interference sensors and harmonics compensators (RF patent No. 2300799, IPC G05F 1/70, 12/20/2002) [4]. The disadvantage of this method and device is the high level of interference that occurs when switching capacitor banks when they are connected and disconnected, the large values of charge-discharge currents in the battery capacitors when switching, which leads to failures of both contactors and individual reactive elements in the batteries and, as a result , to the disruption of the efficiency of the energy saving system and the possible disruption of technological processes in which network consumers are involved. In addition, the disadvantages include the low speed of the control system due to the use of common executive reactive elements for two loops of the control system.
Технической задачей изобретения является повышение качества тока в сети за счет снижения уровня коммутационных помех и повышение быстродействия управления, а также повышение надежности функционирования.An object of the invention is to improve the quality of current in the network by reducing the level of switching noise and increasing the speed of control, as well as improving the reliability of operation.
1. Поставленная задача решается за счет того, что в способе управления адаптивным устройством энергосбережения n-фазной сети обеспечивается постоянный контроль значения напряжения, реактивной мощности, уровня и состава гармоник, а также помех в n-фазной сети, по результатам которого осуществляют коммутацию к каждому из фазных проводов n-фазной сети соответствующего числа из N батарей реактивных элементов по M реактивных элементов в каждой и управление компенсатором гармоник, число реактивных элементов в каждой из N батарей реактивных элементов увеличивают до значения M+K, где К - число резервных реактивных элементов, которое выбирают из условия обеспечения непрерывности технологического процесса потребителей энергии, а подключение каждого из реактивных элементов в каждой из N батарей реактивных элементов производят индивидуально в моменты равенства напряжения на соответствующих реактивных элементах при произвольном его значении и напряжения сети с учетом результатов постоянной выполняемой диагностики исправности каждого из реактивных элементов, при этом подключение каждой из N батарей реактивных элементов к сети осуществляют после момента завершения коммутации реактивных элементов в соответствующей из N батарей реактивных элементов, после чего формируют управляющую команду для уточнения настроек адаптивного компенсатора гармоник.1. The problem is solved due to the fact that in the control method of the adaptive energy-saving device of the n-phase network, the voltage, reactive power, level and composition of harmonics, as well as interference in the n-phase network are constantly monitored, according to the results of which switching to each from the phase wires of the n-phase network of the corresponding number of N batteries of reactive elements with M reactive elements in each and control of the harmonic compensator, the number of reactive elements in each of the N batteries of reactive elements of entrances is increased to a value of M + K, where K is the number of backup reactive elements, which is selected from the condition for ensuring the continuity of the technological process of energy consumers, and the connection of each of the reactive elements in each of the N batteries of reactive elements is carried out individually at equal voltage moments on the corresponding reactive elements at its arbitrary value and network voltage, taking into account the results of a constantly performed diagnostics of the serviceability of each of the reactive elements, while connecting each of the N batteries of reactive elements to the network is carried out after the moment of completion of switching of the reactive elements in the corresponding of the N batteries of reactive elements, after which a control command is formed to clarify the settings of the adaptive harmonic compensator.
2. Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве управления адаптивной системой энергосбережения n-фазной сети, содержащем регулятор реактивной мощности и для каждой из фаз: измеритель реактивной мощности, вход которого подключен линейному проводу сети, а выход - к соответствующему входу регулятора реактивной мощности, N контакторов, первые силовые контакты которых подключены к линейному проводу сети, а управляющий вход которого подключен к соответствующему выходу регулятора мощности, N блоков реактивных элементов, в каждом из которых первые силовые выводы реактивных элементов объединены и подключены к проводу нейтрали сети, адаптивный компенсатор гармоник, который включен между линейным проводом и проводом нейтрали сети, а управляющий вход которого подключен к соответствующему выходу регулятора мощности, датчик помех, первый вывод которого подключен к линейному проводу сети, второй вывод которого подключен к проводу нейтрали сети, а информационный выход которого подключен к соответствующему входу регулятора реактивной мощности, согласно изобретению число реактивных элементов в каждом из N блоков реактивных элементов выбрано равным M+K, где M - число реактивных элементов, необходимых для компенсации максимально заданной величины реактивной мощности в сети, а K - число резервных реактивных элементов, в каждый из N блоков реактивных элементов введены M+K коммутаторов, каждый их которых включен между вторым силовым выводом соответствующего из M+K реактивного элемента и вторым силовым выводом соответствующего из N контакторов, и M+K контроллеров, соответствующие выводы которых подключены к соответствующим дополнительным выводам регулятора реактивной мощности, линейному проводу сети, информационному выводу соответствующего из M+K реактивных элементов и управляющему входу соответствующего из M+K коммутаторов.2. The problem is solved due to the fact that in the control device of the adaptive energy-saving system of the n-phase network containing a reactive power regulator and for each of the phases: a reactive power meter, the input of which is connected to a linear wire of the network, and the output to the corresponding input of the reactive regulator power, N contactors, the first power contacts of which are connected to the linear wire of the network, and the control input of which is connected to the corresponding output of the power regulator, N blocks of reactive elements, in each of which the first power leads of the reactive elements are connected and connected to the network neutral wire, an adaptive harmonic compensator that is connected between the line wire and the network neutral wire, and the control input of which is connected to the corresponding output of the power regulator, an interference sensor, the first output of which is connected to the linear wire network, the second output of which is connected to the neutral wire of the network, and the information output of which is connected to the corresponding input of the reactive power controller, according to the invention the number of reactive elements in each of the N blocks of reactive elements is chosen equal to M + K, where M is the number of reactive elements necessary to compensate for the maximum set value of reactive power in the network, and K is the number of reserve reactive elements, each of N blocks of reactive elements is introduced M + K switches, each of which is connected between the second power terminal of the corresponding reactive element from M + K and the second power terminal of the corresponding of N contactors, and M + K controllers, the corresponding terminals of which are connected to the corresponding etstvuyuschim additional conclusions reactive power regulator line conductor network data pin of the corresponding M + K reactive elements and the control input of the corresponding M + K switches.
В устройстве управления адаптивной системой энергосбережения n-фазной сети реактивные элементы могут быть выполнены на базе косинусных конденсаторов и имеют емкостное сопротивление.In the control device of the adaptive energy-saving system of the n-phase network, the reactive elements can be made on the basis of cosine capacitors and have capacitive resistance.
В устройстве управления адаптивной системой энергосбережения n-фазной сети L из M+K реактивных элементов, где M/2≤L<M, могут быть выполнены на базе дросселей и имеют индуктивное сопротивление, при этом M+K-L из M+K реактивных элементов могут быть выполнены на базе косинусных конденсаторов и имеют емкостное сопротивление.In the control device of the adaptive energy-saving system of the n-phase network L of M + K reactive elements, where M / 2≤L <M, can be made on the basis of chokes and have inductive resistance, while M + KL of M + K reactive elements can be made on the basis of cosine capacitors and have capacitive resistance.
В устройстве управления адаптивной системой энергосбережения n-фазной сети в каждом из N блоков реактивных элементов каждый из реактивных элементов с подключенными к нему коммутатором и контроллером могут быть выполнены в виде конструктивно законченных легкосъемных автономных модулей.In the control device of the adaptive energy-saving system of the n-phase network in each of the N blocks of reactive elements, each of the reactive elements with a switch and a controller connected to it can be made in the form of structurally complete easily removable stand-alone modules.
Технический результат в заявленном способе и устройстве управления адаптивной системой энергосбережения n-фазной сети заключается в улучшении качества тока в сети за счет повышения быстродействия процессов компенсации реактивной мощности в условиях переменных нагрузок и отказов отдельных элементов системы энергосбережения n-фазной сети; уточнения настроек адаптивного компенсатора гармоник после завершения процессов коммутации реактивных элементов; уменьшения уровня помех, обусловленных процессами коммутации реактивных элементов; уменьшения перегрузок реактивных элементов и элементов коммутации по причине снижения зарядно-разрядных токов и, как следствие, повышение надежности функционирования адаптивной системы энергосбережения n-фазной сети. В отличие от способа и устройства, использованных в качестве прототипа, в изобретении адаптивный компенсатор гармоник при том, что получает сигнал управления от контура компенсации реактивной мощности, использует встроенные исполнительные элементы (например, перестраиваемые режекторные фильтры, как в [3]). Поэтому контуры регулирования компенсации реактивной мощности и компенсации гармоник являются фактически автономными, что повышает быстродействие регулирования и увеличивает его устойчивость. При этом вследствие относительно высокой добротности режекторных фильтров, используемых в адаптивном компенсаторе гармоник, процессы их подстройки после коммутации реактивных элементов практически не влияют на уровень реактивной мощности в сети.The technical result in the claimed method and control device for an adaptive energy-saving system of an n-phase network is to improve the quality of current in the network by increasing the speed of reactive power compensation processes under variable loads and failures of individual elements of the energy-saving system of an n-phase network; refinement of adaptive harmonic equalizer settings after completion of switching processes of reactive elements; reduce interference caused by switching processes of reactive elements; reduce overloads of reactive elements and switching elements due to a decrease in charge-discharge currents and, as a result, an increase in the reliability of the adaptive energy-saving system of the n-phase network. In contrast to the method and device used as a prototype, in the invention the adaptive harmonic compensator, while receiving a control signal from the reactive power compensation circuit, uses built-in actuators (for example, tunable notch filters, as in [3]). Therefore, the control loops of reactive power compensation and harmonic compensation are virtually autonomous, which increases the speed of regulation and increases its stability. Moreover, due to the relatively high quality factor of the notch filters used in the adaptive harmonic compensator, the processes of their adjustment after switching reactive elements practically do not affect the level of reactive power in the network.
Изобретение поясняется чертежом (фиг.1), который не охватывает и тем более не ограничивает весь объем притязаний данного технического решения, а является лишь иллюстрирующим материалом частного случая выполнения. Связи, указанные между функциональными блоками, в общем случае являются многоканальными для обеспечения алгоритма функционирования, отраженного в формуле и описании изобретения. Питание функциональных блоков может осуществляться от внешнего источника бесперебойного питания, который на чертеже не показан.The invention is illustrated by the drawing (figure 1), which does not cover and, moreover, does not limit the entire scope of the claims of this technical solution, but is only illustrative material of a particular case of execution. The relationships indicated between the functional blocks are generally multi-channel to provide the functioning algorithm reflected in the claims and the description of the invention. The power of the functional blocks can be carried out from an external uninterruptible power supply, which is not shown in the drawing.
На фиг.1 приведена функциональная схема устройства управления адаптивной системой энергосбережения n-фазной сети, являющаяся одним из возможных вариантов реализации предложенного способа управления адаптивной системой энергосбережения n-фазной сети.Figure 1 shows a functional diagram of a control device for an adaptive energy-saving system of an n-phase network, which is one of the possible options for implementing the proposed method for controlling an adaptive energy-saving system of an n-phase network.
Устройство управления адаптивной системой энергосбережения n-фазной сети содержит регулятор 1 реактивной мощности и для каждой из фаз: измеритель 2 реактивной мощности, вход которого подключен к линейному проводу сети, а выход - к соответствующему входу регулятора 1, N контакторов 3, первые силовые контакты которых подключены к линейному проводу сети, а управляющий вход которого подключен к соответствующему выходу регулятора 1, N блоков реактивных элементов 4, в каждом из которых первые силовые выводы реактивных элементов 5 объединены и подключены к проводу нейтрали сети, при этом число реактивных элементов 5 в каждом из блоков реактивных элементов 4 равно M+К, где M - число реактивных элементов, необходимых для компенсации максимально заданной величины реактивной мощности в сети, K - число резервных реактивных элементов, адаптивный компенсатор 6 гармоник, который включен между линейным проводом и проводом нейтрали сети, а управляющий вход которого подключен к соответствующему выходу регулятора 1, датчик 7, первый вывод которого подключен к линейному проводу сети, второй вывод которого подключен к проводу нейтрали сети, а информационный выход которого подключен к соответствующему входу регулятора 1, коммутаторы 8, число которых в каждом из N блоков реактивных элементов 4 равно M+К, каждый их которых включен между вторым силовым выводом соответствующего из M+K реактивного элемента 5 и вторым силовым выводом соответствующего из N контакторов 3, контроллеры 9, число которых в каждом из N блоков реактивных элементов 4 равно M+К и соответствующие выводы которых подключены к соответствующим дополнительным выводам регулятора 1, линейному проводу сети, информационному выводу соответствующего из M+K реактивных элементов 5 и управляющему входу соответствующего из M+K коммутаторов 8. Совокупности контакторов 3 и блоков реактивных элементов 4 образуют соответствующие модули 10, число которых равно N. Совокупности соответствующих реактивных элементов 5, коммутаторов 8 и контроллеров 9 в каждом из N блоков реактивных элементов 4 могут быть выполнены в виде конструктивно обособленных модулей 11.The control device for the adaptive energy-saving system of the n-phase network contains a reactive power regulator 1 and for each of the phases: reactive power meter 2, the input of which is connected to the line wire of the network, and the output - to the corresponding input of the regulator 1, N contactors 3, whose first power contacts connected to the linear wire of the network, and the control input of which is connected to the corresponding output of the regulator 1, N blocks of reactive elements 4, in each of which the first power leads of the reactive elements 5 are combined and sub are connected to the neutral wire, while the number of reactive elements 5 in each of the blocks of reactive elements 4 is M + K, where M is the number of reactive elements necessary to compensate for the maximum set value of reactive power in the network, K is the number of backup reactive elements, adaptive a harmonics compensator 6, which is connected between the linear wire and the neutral wire of the network, and the control input of which is connected to the corresponding output of controller 1, sensor 7, the first output of which is connected to the linear wire of the network, the second output to It is connected to the neutral wire of the network, and the information output of which is connected to the corresponding input of controller 1, switches 8, the number of which in each of the N blocks of reactive elements 4 is M + K, each of which is connected between the second power terminal of the corresponding reactive M + K element 5 and a second power terminal corresponding to N contactors 3, controllers 9, the number of which in each of the N blocks of reactive elements 4 is M + K and the corresponding terminals of which are connected to the corresponding additional terminals of controller 1 , a linear network wire, the information output of the corresponding from M + K reactive elements 5 and the control input of the corresponding from M + K switches 8. The sets of contactors 3 and blocks of reactive elements 4 form the corresponding modules 10, the number of which is N. The sets of the corresponding reactive elements 5, switches 8 and controllers 9 in each of the N blocks of reactive elements 4 can be made in the form of structurally isolated modules 11.
Устройство управления адаптивной системой энергосбережения n-фазной сети работает следующим образом.The control device adaptive energy saving system of the n-phase network operates as follows.
В штатном режиме при изменении нагрузки в сети и связанного с этим изменении характера и уровня реактивной мощности по сигналу с измерителя реактивной мощности 2 регулятором 1 формируется соответствующая управляющая команда на модули 10. При этом вначале управляющий сигнал поступает на контроллеры 9 соответствующего блока реактивных элементов 4.In the normal mode, when the load in the network changes and the character and level of reactive power associated with this changes, the controller 1 generates the corresponding control command for the modules 10 by the signal from the reactive power meter 2. In this case, the control signal is first sent to the controllers 9 of the corresponding block of reactive elements 4.
В случае получения сигнала на отключение контроллеры 9 соответствующего блока реактивных элементов 4 формируют команду на отключение соответствующих коммутаторов 8 и по ее выполнению - сигнал на регулятор 1 о завершении процесса коммутации. По получении сигнала о завершении всех коммутаций в соответствующем блоке реактивных элементов 4, регулятор 1 формирует команду на отключение соответствующего контактора 3 в модуле 10, а также управляющий сигнал на адаптивный компенсатор 6 для уточнения настройки входящих в его состав режекторных фильтров.In the case of receiving a shutdown signal, the controllers 9 of the corresponding block of reactive elements 4 form a command to shut down the corresponding switches 8 and, upon its completion, a signal to the controller 1 to complete the switching process. Upon receipt of a signal about the completion of all switching in the corresponding block of reactive elements 4, the controller 1 generates a command to turn off the corresponding contactor 3 in module 10, as well as a control signal to the adaptive compensator 6 to clarify the settings of its notch filters.
В случае получения сигнала на включение контроллерами 9 соответствующего блока реактивных элементов 4 осуществляется анализ соотношения остаточного напряжения на реактивном элементе 5 и напряжения сети и при их равенстве выдается команда на замыкание коммутатора 8, а по ее выполнению - сигнал на регулятор 1 о завершении процесса коммутации. По получении сигнала о завершении всех коммутаций в соответствующем модуле блока реактивных элементов 4 регулятор 1 формирует команду на включение соответствующего контактора 3 в соответствующем модуле 10, а также управляющий сигнал на адаптивный компенсатор 6 для уточнения настройки входящих в его состав режекторных фильтров.If a signal is received to enable the controllers 9 of the corresponding block of reactive elements 4, the ratio of the residual voltage on the reactive element 5 and the mains voltage is analyzed and, if they are equal, a command is issued to close the switch 8, and when it is executed, a signal is sent to controller 1 to complete the switching process. Upon receipt of a signal about the completion of all switching in the corresponding module of the reactive element block 4, the controller 1 generates a command to turn on the corresponding contactor 3 in the corresponding module 10, as well as a control signal to the adaptive compensator 6 to clarify the settings of the notch filters included in it.
При кратковременных случайных отключениях напряжения сети с последующим включением, а также под воздействием других помех, превышающих заданный уровень, датчиком 7 формируется соответствующий сигнал, по которому регулятор 1 одновременно формирует сигнал на отключение контакторов 3 и соответствующий управляющий сигнал на контроллеры 9, что обеспечивает оперативное отключение модулей 10 от сети. При этом фильтром, входящим в состав датчика 7, исключается выдача с него управляющих сигналов, длительность которых меньше времени срабатывания контакторов 3 модулей 10. После окончания действия помехи регулятором 1 формируется соответствующая управляющая команда на модули 10. При этом вначале управляющий сигнал поступает на контроллеры 9 соответствующего блока реактивных элементов 4. В случае получения сигнала на включение, контроллерами 9 соответствующего блока реактивных элементов 4 осуществляется анализ соотношения остаточного напряжения на реактивном элементе 5 и напряжения сети и при их равенстве выдается команда на замыкание коммутатора 8, а по ее выполнению - сигнал на регулятор 1 о завершении процесса коммутации. По получении сигнала о завершении всех коммутаций в соответствующем модуле блока реактивных элементов 4 регулятор 1 формирует команду на включение соответствующего контактора 3 в соответствующем модуле 10, а также управляющий сигнал на адаптивный компенсатор 6 для уточнения настройки входящих в его состав режекторных фильтров.During short-term random blackouts of the mains voltage with subsequent switching on, as well as under the influence of other interference exceeding the set level, the corresponding signal is generated by the sensor 7, by which the controller 1 simultaneously generates a signal to disconnect the contactors 3 and the corresponding control signal to the controllers 9, which ensures operational shutdown 10 modules from the network. In this case, the filter, which is part of the sensor 7, excludes the issuance of control signals from it, the duration of which is less than the response time of the contactors 3 of the modules 10. After the end of the interference, the regulator 1 generates the corresponding control command for the modules 10. In this case, the control signal is first sent to the controllers 9 the corresponding block of reactive elements 4. In the case of a signal to turn on, the controllers 9 of the corresponding block of reactive elements 4 analyze the ratio of the residual pressure zheniya on reactive element 5 and the supply voltage and when they are equal is given to command closure of the switch 8, and to implement it - a signal to the controller 1 of the completion of the switching process. Upon receipt of a signal about the completion of all switching in the corresponding module of the reactive element block 4, the controller 1 generates a command to turn on the corresponding contactor 3 in the corresponding module 10, as well as a control signal to the adaptive compensator 6 to clarify the settings of the notch filters included in it.
При выходе из строя какого-то из реактивных элементов 5 в подключенном к сети блоке реактивных элементов 4 или снижении его параметров (например, значительного тока утечки косинусного конденсатора) ниже заданного значения соответствующий контроллер 9 формирует и направляет регулятору 1 соответствующий сигнал. При этом возможны 2 алгоритма:If one of the reactive elements 5 fails in the reactive element block 4 connected to the network or if its parameters (for example, a significant cosine capacitor leakage current) decrease below the set value, the corresponding controller 9 generates and sends the corresponding signal to controller 1. In this case, 2 algorithms are possible:
1. В случае аварийной ситуации (например, пробой реактивного элемента и коммутатора с коротким замыканием) регулятор 1 одновременно формирует сигнал на отключение контакторов 3 и соответствующий управляющий сигнал на контроллеры 9. После чего регулятором 1 формируются команды на соответствующие контролеры 9 соответствующего блока реактивных элементов 4 на отключение неисправного реактивного элемента 5 и включение вместо него резервного. При этом повторное подключение блока реактивных элементов 4 к сети происходит в соответствии с алгоритмом, описанным выше.1. In the event of an emergency (for example, a breakdown of the reactive element and the switch with a short circuit), the controller 1 simultaneously generates a signal to turn off the contactors 3 and the corresponding control signal to the controllers 9. Then, the controller 1 generates commands for the corresponding controllers 9 of the corresponding block of reactive elements 4 to turn off the faulty reactive element 5 and turn on the backup instead. In this case, the reconnection of the block of reactive elements 4 to the network occurs in accordance with the algorithm described above.
2. При отсутствии аварийной ситуации регулятором 1 формируются команды на соответствующие контролеры 9 соответствующего блока реактивных элементов 4 на отключение неисправного реактивного элемента 5 и включение вместо него резервного без проведения коммутации соответствующего контактора 3. При этом коммутация реактивных элементов 5 производится при равенстве имеющихся на них остаточных напряжений с напряжением сети. Число резервных реактивных элементов 5 выбирается по результатам анализа длительности технологических процессов потребителей n-фазной сети, а также времени наработки на отказ используемой элементной базы, определяемого как методом расчетов, так и по результатам эксплуатации адаптивной системы энергосбережения n-фазной сети. Этот же алгоритм непосредственного управления реактивными элементами 5 блоков реактивных элементов 4 (без коммутации контакторов 3) может быть использован для компенсации небольших отклонений реактивной мощности в сети.2. In the absence of an emergency, the regulator 1 generates commands for the corresponding controllers 9 of the corresponding block of reactive elements 4 to turn off the faulty reactive element 5 and turn on the backup instead of switching the corresponding contactor 3. In this case, the switching of the reactive elements 5 is carried out with the equality of the residual voltages with mains voltage. The number of backup reactive elements 5 is selected based on the analysis of the duration of technological processes of consumers of the n-phase network, as well as the MTBF of the used element base, determined both by the calculation method and by the results of the operation of the adaptive energy-saving system of the n-phase network. The same algorithm for direct control of reactive elements 5 blocks of reactive elements 4 (without switching contactors 3) can be used to compensate for small deviations of reactive power in the network.
На фиг.1 приведена реализация изобретения для одной из фаз n-фазной сети, реализация для других фаз может быть идентичной. Подключение фаз B и C для 3-фазной сети показано на фиг.1 схематично. При этом обеспечивается практически независимое управление адаптивной системой энергосбережения n-фазной сети по каждой из фаз.Figure 1 shows the implementation of the invention for one of the phases of the n-phase network, the implementation for other phases can be identical. The connection of phases B and C for a 3-phase network is shown in FIG. 1 schematically. This ensures almost independent control of the adaptive energy-saving system of the n-phase network for each of the phases.
При преимущественно индуктивном характере нагрузки сети блоки реактивные элементов 4 выполняются на базе батарей косинусных конденсаторов. Одиночные косинусные конденсаторы большой емкости не используются вследствие больших габаритов, высокой стоимости и малой надежности.With the predominantly inductive nature of the network load, the blocks of reactive elements 4 are made on the basis of batteries of cosine capacitors. Single high-capacity cosine capacitors are not used due to their large size, high cost and low reliability.
В силовых сетях в связи с широким использованием импульсных источников питания, возникает необходимость компенсировать емкостную нагрузку. При этом при коммутации индуктивных элементов возникают броски напряжения (дуга). Наличие в блоках реактивных элементов 4 косинусных конденсаторов позволяет перед подключением (отключением) индуктивных элементов (определяется контроллером 9) скомпенсировать указанные броски. После осуществления подключения индуктивного элемента компенсирующий косинусный конденсатор отключается, и индуктивный реактивный элемент функционирует в штатном режиме.In power networks, due to the widespread use of switching power supplies, it becomes necessary to compensate for capacitive loads. In this case, when switching inductive elements, voltage surges (arc) occur. The presence of 4 cosine capacitors in the reactive element blocks allows, before connecting (disconnecting) the inductive elements (determined by controller 9), to compensate for these throws. After the inductive element is connected, the compensating cosine capacitor is disconnected, and the inductive reactive element operates in the normal mode.
Известные блоки реактивных элементов 4 выполнены преимущественно в виде практически неразъемных конструкций, в большинстве случаев залитых диэлектриком, что не позволяет обеспечить их ремонтопригодность. Для устранения этого недостатка предлагается каждый из реактивных элементов 5 с подключенными к нему коммутатором 8 и контроллером 9 выполнить в виде конструктивно законченных легкосъемных автономных модулей, что позволит обеспечить оперативный ремонт блока реактивных элементов 4.Known blocks of the reactive elements 4 are made mainly in the form of almost integral structures, in most cases dielectric-filled, which does not allow for their maintainability. To eliminate this drawback, it is proposed that each of the reactive elements 5 with the switch 8 and the controller 9 connected to it be executed in the form of structurally complete easily removable stand-alone modules, which will allow for the operational repair of the reactive element block 4.
При этом замену указанных модулей практически можно выполнять в процессе функционирования адаптивной системы энергосбережения n-фазной сети, что позволит также обеспечить непрерывность технологических процессов потребителей n-фазной сети.At the same time, the replacement of these modules can almost be performed during the operation of the adaptive energy-saving system of the n-phase network, which will also ensure the continuity of technological processes of consumers of the n-phase network.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014105715/07A RU2586061C2 (en) | 2014-02-18 | 2014-02-18 | Method and device for control of adaptive energy-saving system of n-phase network |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014105715/07A RU2586061C2 (en) | 2014-02-18 | 2014-02-18 | Method and device for control of adaptive energy-saving system of n-phase network |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014105715A RU2014105715A (en) | 2015-08-27 |
| RU2586061C2 true RU2586061C2 (en) | 2016-06-10 |
Family
ID=54015281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014105715/07A RU2586061C2 (en) | 2014-02-18 | 2014-02-18 | Method and device for control of adaptive energy-saving system of n-phase network |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2586061C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU181451U1 (en) * | 2017-11-24 | 2018-07-16 | Дмитрий Алексеевич Малинин | ADAPTIVE THREE-PHASE NETWORK ENERGY SAVING SYSTEM |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6008548A (en) * | 1997-09-19 | 1999-12-28 | Cinergy Corp. | Programmable logic controller for resonance control in complex capacitor switching |
| RU2300799C2 (en) * | 2001-12-26 | 2007-06-10 | ЭйБиБи ТЕКНОЛОДЖИ АГ | System and method for synchronized control of commutated power capacitor, with inbuilt resonance protection system |
| RU2467448C1 (en) * | 2011-09-29 | 2012-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН"" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Capacitor plant for automatic compensation of reactive power |
| RU2480883C2 (en) * | 2011-06-24 | 2013-04-27 | Закрытое акционерное общество "ГРИН ЭНЕРДЖИ" | Power saving method |
-
2014
- 2014-02-18 RU RU2014105715/07A patent/RU2586061C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6008548A (en) * | 1997-09-19 | 1999-12-28 | Cinergy Corp. | Programmable logic controller for resonance control in complex capacitor switching |
| RU2300799C2 (en) * | 2001-12-26 | 2007-06-10 | ЭйБиБи ТЕКНОЛОДЖИ АГ | System and method for synchronized control of commutated power capacitor, with inbuilt resonance protection system |
| RU2480883C2 (en) * | 2011-06-24 | 2013-04-27 | Закрытое акционерное общество "ГРИН ЭНЕРДЖИ" | Power saving method |
| RU2467448C1 (en) * | 2011-09-29 | 2012-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН"" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Capacitor plant for automatic compensation of reactive power |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU181451U1 (en) * | 2017-11-24 | 2018-07-16 | Дмитрий Алексеевич Малинин | ADAPTIVE THREE-PHASE NETWORK ENERGY SAVING SYSTEM |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014105715A (en) | 2015-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2010091260A2 (en) | A hybrid distribution transformer with ac & dc power capabilities | |
| CN104362655A (en) | Unbalanced load compensation device and compensation method | |
| CN110739697A (en) | Low-voltage distribution network low-voltage treatment device and treatment method | |
| US8164314B2 (en) | Distributed capacitor bank controllers and methods thereof | |
| US10031168B2 (en) | Detection of islanding condition in electricity network | |
| Sharaf et al. | A novel dynamic capacitor compensator/green plug scheme for 3phase-4 wire utilization loads | |
| Azim et al. | A fuzzy logic based dynamic voltage restorer for voltage sag and swell mitigation for industrial induction motor loads | |
| US11527910B2 (en) | Uninterruptible power supply | |
| CN104037778A (en) | Chain type SVG device with fault automatic restart function | |
| RU181451U1 (en) | ADAPTIVE THREE-PHASE NETWORK ENERGY SAVING SYSTEM | |
| RU144504U1 (en) | REVERSE CENTRALIZED COMPENSATION DEVICE | |
| RU2586061C2 (en) | Method and device for control of adaptive energy-saving system of n-phase network | |
| JP2012228045A (en) | Voltage adjusting device and method of adjusting voltage | |
| RU2561192C1 (en) | DEVICE OF CENTRALISED COMPENSATION OF REACTIVE POWER IN n-PHASE HIGH-VOLTAGE NETWORK | |
| JP2017500684A (en) | Controlled switching device and method of use | |
| Daut et al. | Photovoltaic powered uninterruptible power supply using smart relay | |
| RU2467448C1 (en) | Capacitor plant for automatic compensation of reactive power | |
| RU2697259C1 (en) | Device for per-phase compensation of reactive power | |
| JP6534527B2 (en) | Voltage imbalance suppression device | |
| RU187306U1 (en) | ENERGY SAVING DEVICE FOR 3-PHASE NETWORK | |
| RU174881U1 (en) | ENERGY-SAVING DEVICE FOR 3-PHASE NETWORK | |
| US20200106268A1 (en) | Power supply system and control device | |
| Aho et al. | Power quality support for industrial load using hybrid svc | |
| CN206226025U (en) | A kind of low voltage series phase-selecting switch for low voltage distribution transformer balancing the load | |
| RU2727148C1 (en) | Device for compensation of reactive power in high-voltage networks |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180516 Effective date: 20180516 |