RU2715731C1

RU2715731C1 - Система управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока

Info

Publication number: RU2715731C1
Application number: RU2019135537A
Authority: RU
Inventors: Тимур Рифхатович Храмшин; Рифхат Рамазанович Храмшин; Геннадий Петрович Корнилов; Ольга Викторовна Газизова; Александр Андреевич Бунин
Priority date: 2019-11-05
Filing date: 2019-11-05
Publication date: 2020-03-03

Abstract

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в повышении надежности и стабильности поддержания напряжения распределительной сети для ответственных потребителей промышленного предприятия. Достигается тем, что устройство дополнительно снабжено: первым (16) и вторым (17) блоками регулирования трехфазного напряжения; пятым выключателем (18); первым (19), вторым (20) и третьим (21) однофазными блоками регулирования напряжения; вольтодобавочным трансформатором (22) с одной первичной (23) и тремя вторичными обмотками (24, 25, 26); шестью полупроводниковыми ключами (28, 29, 30, 31, 39, 42); четырьмя блоками формирования команд на включения/выключения ключей (32, 33, 45, 46); четырьмя датчиками напряжения (34, 35, 47, 48); тремя однофазными фильтрокомпенсирующими устройствами (36, 37 , 38); двумя реакторами (40, 43); двумя батареями конденсаторов (41, 44). 6 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, а именно к устройствам регулирования напряжения в электрических распределительных сетях переменного тока. Устройство может быть использовано в системах электроснабжения промышленных предприятий, для которых характерны случайные отклонения напряжения питающей сети (например, для сети 110 кВ), вследствие частых изменений её конфигурации.

Известна система управления режимом напряжений в распределительной электрической сети, питаемой от силового трансформатора, оснащенного регулятором напряжения под нагрузкой, содержащая первый блок управления, аналого-цифровые преобразователи, измерительные трансформаторы тока и напряжения, установленные на выходе силового трансформатора и, по меньшей мере, на части трансформаторных подстанций распределительной сети установлены автоматические компенсаторы реактивной мощности, поддерживающие напряжения на шинах трансформаторных подстанций в соответствии с заданными уставками, введен второй блок управления, связанный цифровыми каналами с первым блоком управления и, по меньшей мере, с частью автоматических компенсаторов реактивной мощности и измерительных трансформаторов (см. патент РФ №2631873, H02J 3/12).

Недостатком известного устройства является его низкая надежность, так как в нем применяют электромеханическое устройство регулирования напряжения под нагрузкой (РПН), частые переключения которого снижают срок службы и надежность работы силового трансформатора. Кроме того, в указанном устройстве отсутствует возможность независимого, пофазного регулирования напряжения, что снижает его эффективность. В известной системе управления опрос показаний трансформаторов тока и напряжений осуществляется каждые 180 секунд и, в случае выхода напряжения на шинах отдельных подстанций за допустимые пределы, осуществляется изменение текущего положения автоматических компенсаторов реактивной мощности или переключение РПН. Указанная периодичность опроса существенно снижает быстродействие известной системы управления и надежность поддержания допустимого режима напряжений в распределительной сети переменного тока.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является система управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия, содержащая энергосистему высокого напряжения, к которой через шины распределительного устройства подключены входы первого и второго выключателей, выходы последних подключены соответственно к первичным обмоткам первого и второго силовых трехобмоточных трансформаторов, при этом к одной из вторичных обмоток указанных трансформаторов подключены входы соответственно третьего и четвертого выключателей, первую и вторую шины распределительных устройств низкого напряжения, к которым подключены соответственно первые и вторые ответственные потребители, а также – первый и второй трехфазные фильтрокомпенсирующие устройства, блок управления (см. патент РФ №151864, H02J 9/06).

Недостатком известной системы управления является низкая надежность и недостаточная стабильность поддержания допустимого режима напряжений в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия, вследствие ее ограниченного диапазона регулирования напряжений.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание устройства, обеспечивающего повышение надежности и стабильности поддержания напряжения распределительной сети для ответственных потребителей промышленного предприятия.

Технический результат, достигается благодаря применению электронного регулятора напряжения, имеющего высокую аппаратную надежность и высокое быстродействие, а также возможность независимого, пофазного регулирования напряжения в широком диапазоне. Кроме того, предложенные алгоритмы управления полупроводниковыми ключами в заявляемом устройстве позволяют ограничить токи короткого замыкания в электронном регуляторе напряжения, а также ограничить токи, потребляемые фильтрокомпенсирующими устройствами (ФКУ) в переходных процессах, что повышает аппаратную надежность устройства и в целом надежность всей системы управления.

Поставленная задача решается тем, что система управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия, содержащая энергосистему высокого напряжения, к которой через шины распределительного устройства подключены входы первого и второго выключателей, выходы последних подключены соответственно к первичным обмоткам первого и второго силовых трехобмоточных трансформаторов, при этом к одной из вторичных обмоток указанных трансформаторов подключены входы соответственно третьего и четвертого выключателей, первую и вторую шины распределительных устройств низкого напряжения, к которым подключены соответственно первые и вторые ответственные потребители, а также первый и второй трехфазные фильтрокомпенсирующие устройства, блок управления, согласно изобретению, она снабжена первым и вторым блоками регулирования трехфазного напряжения, входы которых подключены соответственно к выходам третьего и четвертого выключателей, а выходы – соответственно к первой и второй шинам распределительных устройств низкого напряжения, при этом указанные шины соединены между собой через пятый выключатель, причем каждый блок регулирования трехфазного напряжения снабжен тремя одинаковыми однофазными блоками регулирования напряжения, первый однофазный блок регулирования напряжения врезан своим входом и выходом в фазу Аа, второй – в фазу Bb, третий – в фазу Сс, при этом однофазный блок регулирования напряжения снабжен вольтодобавочным трансформатором с одной первичной обмоткой и тремя последовательно, согласно соединенными первой, второй и третьей вторичными обмотками, причем первичные обмотки однофазных блоков соединены в звезду, при этом концы первичных обмоток присоединены к нейтральной точке, а начала обмоток – к входам своих однофазных блоков регулирования, однофазный блок регулирования напряжения снабжен первым, вторым, третьим и четвертым полупроводниковыми ключами, выходы которых присоединены к выходу однофазного блока регулирования напряжения, при этом вход первого ключа подключен к началу первой вторичной обмотки, вход второго ключа подключен к точке соединения конца первой вторичной обмотки и начала второй вторичной обмотки, вход третьего ключа подключен к точке соединения конца второй вторичной обмотки, начала третьей вторичной обмотки и начала первичной обмотки, вход четвертого ключа подключен к концу третьей обмотки, входы управления четырех ключей в однофазном блоке регулирования напряжения через шины управления для первого и второго блоков регулирования трехфазного напряжения подключены соответственно к выходам первого и второго блоков формирования команд на включение/выключения ключей в блоках регулирования, первые входы указанных блоков формирования команд соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления, второй вход первого блока формирования команд на включения/выключения ключей соединен с первым входом блока управления и с выходом первого датчика напряжений, вход которого подключен к вторичной обмотке первого силового трансформатора, второй вход второго блока формирования команд на включения/выключения ключей соединен со вторым входом блока управления и с выходом второго датчика напряжений, вход которого подключен к вторичной обмотке второго силового трансформатора, каждое трехфазное фильтрокомпенсирующее устройство снабжено тремя одинаковыми однофазными фильтрокомпенсирующими устройствами, которые соединены в звезду, первое однофазное фильтрокомпенсирующее устройство присоединено к фазе а шинного распределительного устройства низкого напряжения, второе – к фазе b, третье – к фазе с, при этом однофазное фильтрокомпенсирующее устройство содержит две параллельно соединенные ступени, первая ступень из которых представляет собой последовательное соединение пятого полупроводникового ключа, первого реактора и первой батареи конденсаторов, вторая ступень представляет собой последовательное соединение шестого полупроводникового ключа, второго реактора и второй батареи конденсаторов, входы управления указанных ключей в однофазных фильтрокомпенсирующих устройствах через шину управления для первого и второго трехфазных фильтрокомпенсирующих устройств подключены соответственно к выходам третьего и четвертого блоков формирования команд на включения/выключения ключей, первые входы указанных блоков формирования соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока управления, второй вход третьего блока формирования команд на включения/выключения ключей соединен с третьим входом блока управления и с выходом третьего датчика напряжений, вход которого подключен к первой шине распределительного устройства низкого напряжения, второй вход четвертого блока формирования команд на включения/выключения ключей соединен с четвертым входом блока управления и с выходом четвертого датчика напряжений, вход которого подключен ко второй шине распределительного устройства низкого напряжения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

- на фиг. 1 изображена функциональная схема системы управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия;

- на фиг. 2 приведены осциллограммы фазных и линейных напряжений на шинах распределительного устройства низкого напряжения 9 и 10 (фиг. 1), поясняющие работу третьего 45 и четвертого 46 блоков формирования команд на включение полупроводниковых ключей 39 и 42 в однофазных фильтрокомпенсирующих устройствах 36, 37 и 38;

- на фиг. 3 приведена таблица, поясняющая, как обеспечивается поддержание напряжения

на шинах низкого напряжения в заданном диапазоне

, за счет применения одного из наборов корректирующих воздействий;

- на фиг. 4 приведены графики

, поясняющие принцип работы заявляемой системы управления режимом напряжений для ответственных потребителей промышленного предприятия;

- на фиг. 5 приведена упрощенная схема замещения одной фазы заявляемой системы управления режимом напряжений;

- на фиг. 6 приведены векторные диаграммы поясняющие процесс поддержания напряжения

на шинах распределительного устройства низкого напряжения 9 и 10 (фиг. 1) для восьми наборов корректирующих воздействий

.

Заявляемая система управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия, (фиг. 1), содержит энергосистему высокого напряжения 1, к которой через шины распределительного устройства 2 подключены входы первого 3 и второго 4 выключателей. Выходы выключателей 3 и 4 подключены соответственно к первичным обмоткам первого 5 и второго 6 силовых трехобмоточных трансформаторов. При этом к одной из вторичных обмоток указанных трансформаторов подключены входы соответственно третьего 7 и четвертого 8 выключателей. Система управления режимом напряжений, также содержит первую 9 и вторую 10 шины распределительных устройств низкого напряжения, к которым подключены соответственно первые 11 и вторые 12 ответственные потребители, а также – первый 13 и второй 14 трехфазные фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ), блок управления 15.

Система управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока (фиг. 1) дополнительно снабжена первым 16 и вторым 17 блоками регулирования трехфазного напряжения, входы которых подключены соответственно к выходам третьего 7 и четвертого 8 выключателей, а выходы – соответственно к первой 9 и второй 10 шинам распределительных устройств низкого напряжения. При этом указанные шины соединены между собой через пятый выключатель 18. Каждый блок регулирования трехфазного напряжения 16, 17 снабжен тремя одинаковыми однофазными блоками регулирования напряжения 19, 20 и 21. При этом первый однофазный блок регулирования напряжения 19 врезан своим входом и выходом в фазу Аа, второй 20 – в фазу Bb, третий 21 – в фазу Сс. При этом однофазный блок регулирования напряжения 19, 20, 21 снабжен вольтодобавочным трансформатором 22 с одной первичной обмоткой 23 и тремя последовательно, согласно соединенными первой 24, второй 25 и третьей 26 вторичными обмотками. Первичные обмотки 23 однофазных блоков 19, 20, 21 соединены в звезду, при этом концы первичных обмоток присоединены к нейтральной точке 27, а начала обмоток – к входам своих однофазных блоков регулирования. Однофазный блок регулирования напряжения снабжен первым 28, вторым 29, третьим 30 и четвертым 31 полупроводниковыми ключами, выходы которых присоединены к выходу однофазного блока регулирования напряжения. При этом вход первого ключа 28 подключен к началу первой вторичной обмотки 24. Вход второго ключа 29 подключен к точке соединения конца первой вторичной обмотки 24 и начала второй 25 вторичной обмотки. Вход третьего ключа 30 подключен к точке соединения конца второй вторичной обмотки 25, начала третьей 26 вторичной обмотки и начала первичной обмотки 23. Вход четвертого ключа 31 подключен к концу третьей обмотки 26. Входы управления четырех ключей 28, 29, 30 и 31 в однофазном блоке регулирования напряжения через шины управления для первого 16 и второго 17 блоков регулирования трехфазного напряжения подключены соответственно к выходам первого 32 и второго 33 блоков формирования команд на включения/выключения ключей в блоках регулирования. Первые входы указанных блоков формирования команд 32 и 33 соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления 15. Второй вход первого блока формирования команд 32 на включения/выключения ключей соединен с первым входом блока управления 15 и с выходом первого датчика напряжений 34, вход которого подключен к вторичной обмотке первого силового трансформатора 5. Второй вход второго блока формирования команд 33 на включения/выключения ключей соединен со вторым входом блока управления 15 и с выходом второго датчика напряжений 35, вход которого подключен к вторичной обмотке второго силового трансформатора 6. Каждое трехфазное фильтрокомпенсирующее устройство (ФКУ) 13, 14 снабжено тремя одинаковыми однофазными ФКУ 36, 37 и 38, которые соединены в звезду. Первое 36 однофазное фильтрокомпенсирующее устройство присоединено к фазе а шинного распределительного устройства низкого напряжения, второе 37 – к фазе b, третье 38 – к фазе с. При этом однофазное ФКУ содержит две параллельно соединенные ступени. Первая ступень представляет собой последовательное соединение пятого полупроводникового ключа 39, первого реактора 40 и первой батареи конденсаторов 41. Вторая ступень представляет собой последовательное соединение шестого полупроводникового ключа 42, второго реактора 43 и второй батареи конденсаторов 44. Входы управления указанных ключей 39, 42 в однофазных ФКУ через шину управления для первого 13 и второго 14 трехфазных ФКУ подключены соответственно к выходам третьего 45 и четвертого 46 блоков формирования команд на включения/выключения ключей. Первые входы указанных блоков формирования 45, 46 соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока управления 15. Второй вход третьего блока формирования команд 45 на включения/выключения ключей соединен с третьим входом блока управления 15 и с выходом третьего датчика напряжений 47, вход которого подключен к первой шине распределительного устройства низкого напряжения 9. Второй вход четвертого блока формирования команд 46 на включения/выключения ключей соединен с четвертым входом блока управления 15 и с выходом четвертого датчика напряжений 48, вход которого подключен ко второй шине распределительного устройства низкого напряжения 10.

В заявляемой системе управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока поддержание напряжения

на шинах распределительного устройства низкого напряжения 9 и 10 (фиг. 1) в диапазоне от

до

осуществляют первый 16 и второй 17 блоки регулирования трехфазного напряжения, первый 13 и второй 14 трехфазные фильтрокомпенсирующие устройства.

Поясним, как работают блоки регулирования трехфазного напряжения 16 и 17, включенные в рассечки фаз Aa, Bb, Cc.

При замкнутом положении одного из ключей 28, 29, 30 или 31 фиг. 1 в рассечку указанных фаз подается соответственно одно из следующих значений добавочных напряжений

,

, 0,

. В заявляемом устройстве принято, что напряжение

увеличивает напряжение

на шинах низкого напряжения 9 и 10 на

, т.е. на

от номинального значения. Напряжение

увеличивает

на

, а напряжение

уменьшает

на

.

Поясним, как работают трехфазные фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ) 13 и 14 фиг. 1, содержащие однофазные фильтрокомпенсирующие устройства 36, 37 и 38.

Ранее было указано, что каждое однофазное ФКУ содержит две параллельно соединенные ступени, которые в свою очередь содержат полупроводниковый ключ, реактор и батарею конденсаторов. Основное назначение указанных устройств заключается в компенсации реактивной мощности ответственных потребителей 11 и 12, и как следствие, в повышении напряжения на шинах распределительного устройства низкого напряжения 9 и 10. Отметим, что в заявляемом устройстве реактивная мощность, генерируемая каждой ступенью, выбрана таким образом, что при подключении одной ступени напряжение на шинах низкого напряжения 9 и 10 увеличивается на

от номинального значения. При подключении двух ступеней – на

. Полагаем, что режим работы нагрузки номинальный. Кроме того, ФКУ позволяют ослабить влияние высших гармоник на шинах низкого напряжения, например, 5-ой или 7-ой гармоник. Указанные гармоники обусловлены работой ответственных потребителей, в которых используется тиристорное регулирование напряжения.

Поясним назначение и дадим краткое описание работы первого 32 и второго 33 блоков формирования команд (фиг. 1) на включения/выключения полупроводниковых ключей 28, 29, 30 и 31 в первом 16 и втором 17 блоках регулирования трехфазного напряжения. Ранее было указано, что указанные ключи включаются в рассечки фаз Aa, Bb и Cc, при этом вначале замыкается один из указанных ключей, а затем после некоторого интервала времени размыкается другой, ранее замкнутый ключ. Описанная последовательность операций включения/выключения ключей исключает перенапряжение на размыкающем ключе, и тем самым повышает надежность работы заявляемой системы электроснабжения. Однако замкнутое состояние двух ключей в течение некоторого времени создает режим короткого замыкания для одной из вторичных обмоток 24, 25 или 26 вольтодобавочного трансформатора 22. Если при этом мгновенное значение напряжения на короткозамкнутой обмотке имеет максимальное значение, то токи через замкнутые ключи могут превысить допустимые значения. Поэтому чтобы ограничить токи короткого замыкания через ключи, блоки 32 и 33 должны определить момент времени, когда следует подавать команду на включение полупроводниковых ключей 28, 29, 30 или 31 в первом 19, втором 20 и третьем 21 однофазных блоках регулирования напряжения.

Например, пусть в блоке 16 фиг. 1 в однофазном блоке 19 в замкнутом состоянии находится третий ключ 30, который рассечку фаз Aa соединяет накоротко, т.е. без всякого добавочного напряжения. Пусть в момент времени

на первый вход первого блока формирования команд 32 с первого выхода блока управления 15 поступил сигнал включить второй ключ 29 в блоке 19. При этом на второй вход блока 32 поступает сигнал с выхода первого датчика напряжений 34. Этот сигнал содержит информацию о мгновенных значениях фазных напряжений

вторичной обмотки силового трансформатора 5. В момент времени

, когда мгновенное значение напряжения фазы A равно нулю

блок 32 выдает команду на включение второго ключа 29. Вторичная обмотка 25 замыкается накоротко ключами 29 и 30. Продолжительность режима короткого замыкания указанной обмотки может составлять

от периода сетевого напряжения, т.е.

Так как мгновенное значение добавочного напряжения на обмотке 25 в момент времени

также практически равно нулю

, то ток короткого замыкания через ключи 29 и 30, ограничиваемый индуктивностью рассеяния указанной обмотки 25, будет незначительным.

Таким образом, блоки формирования команд 32 и 33 фиг. 1 на включение полупроводниковых ключей 28, 29, 30 и 31 в первом 16 и втором 17 блоках регулирования трехфазного напряжения позволяют защитить указанные ключи от перенапряжений и токов короткого замыкания, что повышает эффективность и надежность работы заявляемой системы управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия.

Поясним назначение и дадим краткое описание работы третьего 45 и четвертого 46 блоков формирования команд фиг. 1 на включение полупроводниковых ключей 39 и 42 в однофазных фильтрокомпенсирующих устройствах 36, 37 и 38.

Указанные блоки формирования команд 45 и 46 предназначены ограничить зарядные токи батарей конденсаторов 41 и 44 при замыкании ключей 39 и 42 в первой и второй ступенях ФКУ 36, 37 и 38. Для этого в блоках 45 и 46 определяют моменты времени, когда необходимо подавать команды на включения ключа 39 (42) в первом 36, втором 37 и третьем 38 ФКУ.

Например, пусть в момент времени

(фиг. 2) на первый вход третьего блока формирования команд 45 (фиг. 1) с третьего выхода блока управления 15 поступил сигнал включить ключи 39 первой ступени в первом 13 ФКУ. При этом на второй в ход блока 45 поступает сигнал с выхода третьего датчика напряжений 47. Указанный сигнал содержит информацию о мгновенных фазных и линейных напряжениях шинного распределительного устройства низкого напряжения 9.

Блок 45 после момента времени

выполняет следующую последовательность операций, которые ограничивают зарядные токи батареи конденсаторов ФКУ. На первом этапе определяют момент времени

фиг. 2, когда мгновенное значение одного из трех линейных напряжений

,

или

принимает практически нулевое значение. Например, мгновенное значение линейного напряжения

в момент времени

(фиг. 2) меняет свой знак с плюса на минус, т.е. принимает практически нулевое значение

. В указанный момент времени

блок 45 выдает команду на включение ключей 39 (фиг. 1) первой ступени в первом 36 и втором 37 ФКУ, так как они подключены к линейному напряжению

. Батареи конденсаторов 41 указанных устройств соединяются последовательно и через свои реакторы 40 подключаются на линейное напряжение

шины низкого напряжения 9. Полагаем, что конденсаторы имеют разрядные цепи, и к моменту времени

напряжения на них равны нулю. Батареи конденсаторов 41 начинают заряжаться без бросков тока, что повышает эффективность и надежность работы заявляемой системы управления режимом напряжений ответственных потребителей промышленного предприятия.

На втором этапе, ограничения зарядных токов батареи конденсаторов ФКУ, определяют момент времени

(фиг. 2), когда мгновенное значение неподключенного фазного напряжения, в нашем примере

меняет свой знак с минуса на плюс, т.е. принимает практически нулевое значение

. Из курса электротехники известно, что момент времени

наступит через четверть периода

напряжения сети после момента времени

. В момент времени

блок 45 выдает команду на включение ключа 39 в третьем 38 ФКУ. С момента времени

все три батареи конденсаторов 41 через свои реакторы 40 и полупроводниковые ключи 39 первого 13 трехфазного ФКУ будут подключены к шине 9 низкого напряжения. Из графиков мгновенных значений фазных напряжений

фиг. 2 видно, что в момент времени

к конденсатору 41 фиг. 1 в третьем 38 ФКУ будет приложено нулевое значение напряжения

. Следовательно, указанный конденсатор начинает заряжаться без бросков тока. При этом в батареях конденсаторов 41 в первом 36 и втором 37 ФКУ также не будет бросков тока.

Аналогично вышеописанным операциям осуществляют процесс включения второй ступени первого 13 трехфазного фильтрокомпенсирующего устройства. Первая и вторая ступени второго 14 трехфазного ФКУ включаются по описанному алгоритму четвертым блоком 46 формирования команд на включение/выключения ключей 39 и 42.

Таким образом, блоки формирования команд 45 и 46 на включение ключей 39 и 42 в однофазных ФКУ 36, 37 и 38 позволяют ограничить зарядные токи батареи конденсаторов 41 и 44, что повышает эффективность и надежность работы заявляемой системы управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия.

Дадим разъяснения к таблице (см. фиг. 3), которая показывает, каким образом обеспечивается поддержание напряжения

, за счет применения одного из наборов корректирующих воздействий. Термин «корректирующее воздействие» означает, что включена/отключена одна или две ступени ФКУ, создано/не создано добавочное напряжение

,

. Ранее было отмечено, что подключение одной ступени ФКУ способствует увеличению напряжения

на +0,02U _{нн ном}, при подключении двух ступеней ФКУ – на +0,04U _{нн ном}. Создание одного добавочного напряжения

способствует увеличению напряжения

на +0,02U _{нн ном}, создание двух добавочных напряжений

– на +0,04U _{нн ном}. Создание третьего добавочного напряжения

уменьшает напряжение

на 0,06U _{нн ном}. В таблице на фиг. 3 включенное состояние корректирующих воздействий отображается цифрой «1», а отключенное – цифрой «0». Первый столбец таблицы указывает номер набора корректирующих воздействий

. С учетом изложенного, включенные корректирующие воздействия как бы формируют фиктивное корректирующее напряжение

(фиг. 3), которое измерить не возможно, но оно обеспечивает поддержание напряжения

на шинах низкого напряжения в ранее указанном диапазоне.

Переход от одного номера набора корректирующих воздействий к предыдущему или последующему сопровождается включением или отключением одного из корректирующих воздействий. Исключение составляет переход от

к

и наоборот. При этом каждый из семи переходов приводит к увеличению или уменьшению корректирующего напряжения

на

и обеспечивает выполнение условия

для всех восьми наборов корректирующих воздействий.

Обратим внимание на пятый набор корректирующих воздействий

(фиг. 3), который характеризуется тем, что в нем отключены все ступени ФКУ, а вольтодобавочный трансформатор не создает добавочного напряжения

. Указанный набор

применяется в случае, когда напряжение

приблизительно равно номинальному значению.

Отличительной особенностью обладает шестой набор корректирующих воздействий

(фиг. 3), в котором включены первая и вторая ступени ФКУ, а также создано добавочное напряжение

за счет третьей обмотки 26 вольтодобавочного трансформатора 22 (фиг. 1). Указанные ступени ФКУ увеличивают напряжение

на

, а добавочное напряжение

снижает его на

. В результате совместных действий указанных корректирующих воздействий напряжение

на шинах 9 (10) снижается на

. Такая необходимость возникает, когда под действием

происходит увеличение напряжения

настолько, что последнее достигает верхней допустимой границы

(фиг. 4), и происходит смена пятого

на шестой

набор корректирующих воздействий.

На фиг. 4 приведены графики

, поясняющие принцип работы заявляемой системы управления режимом напряжений. Здесь по горизонтальной оси отложены в относительных единицах значения напряжения

на шинах распределительного устройства 2 (фиг. 1) высокого напряжения. В заявляемой системе управления напряжение

является основным возмущающим воздействием, которое вызывает изменение напряжения

на шинах 9, 10 низкого напряжения. Верхняя граница отклонения напряжения на шинах высокого напряжения составляет 1,08 от номинального значения

, т.е.

, а нижняя граница отклонения напряжения составляет

. Указанные границы отклонения напряжений имеют место для отдельных промышленных предприятий, на которых конфигурация высоковольтной питающей сети часто изменяется.

По вертикальной оси на фиг. 4 отложены в относительных единицах значения напряжения

на шинах распределительного устройства 9 (10) низкого напряжения. Кроме того, по вертикальной оси отложены отклонения напряжения

от номинального напряжения

.

На фиг. 4 для восьми наборов корректирующих воздействий

показано восемь рабочих участков

графика зависимости

. Нижней границе отклонения напряжения

всех рабочих участков графика соответствует напряжение

, а верхней границе соответствует

. На фиг. 4 показано, что при достижении отклонения напряжения граничных значений

происходит переход с текущего рабочего участка графика на последующий или предыдущий рабочий участок графика. Описание процесса поддержания напряжения

на шинах низкого напряжения 9 и 10 в диапазоне

для восьми рабочих участков графика (фиг. 4) будет дано ниже.

На фиг. 5 приведена упрощенная схема замещения одной фазы заявляемой системы управления режимом напряжений для ответственных потребителей промышленного предприятия. На схеме приведены следующие обозначения:

– приведенное напряжение на первичной обмотке силового трансформатора 5 (6) (фиг. 1);

– падение напряжения на внутреннем сопротивлении силовом трансформаторе;

– добавочное напряжение, создаваемое блоком регулирования 16 (17);

– напряжение на шинах распределительного устройства низкого напряжения 9 (10);

– суммарный ток потребителей на шинах 9 (10);

– ток фильтрокомпенсирующего устройства 13 (14).

На фиг. 6 приведены векторные диаграммы поясняющие процесс поддержания напряжения

(фиг. 3). Так как модули векторов

и

(фиг. 5) составляют несколько процентов от модуля вектора

на фиг. 6б, 6в, …, 6к, для наглядности показаны фрагменты векторных диаграмм в увеличенном масштабе.

При этом четыре фрагмента векторных диаграмм на фиг. 6, обозначенные буквами б, в, г, д поясняют каким образом поддерживается напряжение

для четырех наборов корректирующих воздействий

. Шесть фрагментов векторных диаграмм, обозначенные буквами а, е, ж, з, и, к (фиг. 6) поясняют, каким образом поддерживается напряжение

для пяти наборов корректирующих воздействий

.

На фиг. 6,а приведена векторная диаграмма напряжений и токов для схемы, изображенной на фиг. 5. Из курса электротехники известно, что для напряжений, указанных на фиг. 5 можно записать следующее уравнение в векторной форме

.

Отметим, что на векторной диаграмме (фиг. 6,а), согласно законам электротехники, направление вектора

- падение напряжения на внутреннем сопротивлении трансформатора 5 (6) (фиг. 1) перпендикулярно вектору тока

, протекающему через него. При этом подключение одной или двух ступеней ФКУ изменяет модуль и угловое положение указанных векторов

и

относительно вектора

. Направление вектора

- добавочное напряжение, создаваемое блоком регулирования 16 (17) на фиг. 6,б, фиг. 6,в, фиг. 6,г совпадает с направлением вектора

, а на фиг. 6,и, фиг. 6,к направление вектора

противоположно направлению вектора

. Обусловлено это тем, какая из вторичных обмоток вольтодобавочного трансформатора 22 (фиг. 1) включена для рассматриваемого набора корректирующих воздействий (фиг. 3).

На векторной диаграмме фиг. 6,а в качестве примера принято, что напряжение на шинах высокого напряжения 2 (фиг. 1) равно

, при этом напряжение на шинах низкого напряжения 9 (10) равно

. На фиг. 6,е в увеличенном масштабе показан фрагмент описанной векторной диаграммы. При этом на фиг. 4 рассмотренному примеру соответствует точка

, расположенная на пятом рабочем участке графика зависимости

, которому соответствует пятый набор корректирующих воздействий

(фиг. 3).

На фиг. 6,а показан вектор тока

фильтрокомпенсирующего устройства 13 (14) для двух режимов его работы. Первый режим, когда включена одна ступень ФКУ – ток

, в таблице на фиг. 3 этому соответствует набор

, второй режим, когда включены две ступени ФКУ – ток

. Указанные ступени ФКУ, как ранее отмечалось, осуществляют компенсации реактивной мощности ответственных потребителей 11 и 12. За счет чего суммарный ток

и

(фиг. 6,а) потребителей на шинах 9 (10) уменьшается по модулю. Кроме того уменьшается сдвиг по фазе между суммарным током

и напряжением

на шинах низкого напряжения, что способствует увеличению коэффициента мощности в точке подключения ФКУ. На векторной диаграмме фиг. 6,а видно, что с учетом вышеизложенного изменяется модуль и направление вектора

.

Описанным двум режимам работы ФКУ соответствуют две векторные диаграммы, изображенные на фиг. 6,ж и на фиг. 6,з. На фиг. 6,ж напряжение на шинах высокого напряжения 2 (фиг. 1) равно

, т.е. снижено относительно номинального

на

, а на шинах низкого напряжения 9 (10) равно

, что соответствует допустимому отклонению. На фиг. 4 рассмотренному режиму соответствует точка

, расположенная на четвертом рабочем участке (

) графика зависимости

. На фиг. 6,з напряжение на шинах высокого напряжения 2 равно

, т.е. снижено относительно номинального

на

, а на шинах низкого напряжения 9 (10) составляет

. На фиг. 4 рассмотренному режиму соответствует точка

, расположенная на третьем рабочем участке

графика зависимости

.

На фиг. 6,и и фиг. 6,к напряжение на шинах высокого напряжения 2 снижено относительного номинального

соответственно на

и на

. На фиг. 4 рассмотренным режимам соответствуют точки

и

, расположенные на втором (

) и первом (

) рабочих участках графика зависимости

.

На фиг. 6,б, 6,в, 6,г, и 6,д напряжение на шинах высокого напряжения 2 увеличено относительного номинального

соответственно на

,

и

при этом напряжение на шинах низкого напряжения 9 (10) равно

, что соответствует допустимому отклонению. На фиг. 4 рассмотренным режимам соответствуют точки

,

и

, расположенные, соответственно, на восьмом (

), седьмом (

), шестом (

) и пятом (

) рабочих участках графика зависимости

.

Система управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока (фиг. 1) для ответственных потребителей промышленного предприятия при отклонениях напряжения

на шине высокого напряжения 2 в диапазоне от

до

(фиг. 4) работает следующим образом.

Рассмотрим конфигурацию системы управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока, в которой первый 3, второй 4, третий 7 и четвертый 8 выключатели включены, а пятый 18 отключен, т.е. первый 11 и второй 12 ответственные потребители получают питание соответственно от первого 5 и второго 6 силовых трансформаторов, и работают в номинальном режиме.

Выбор номера

набора корректирующего воздействия (фиг. 3) осуществляется в блоке 15 (фиг. 1) по следующему правилу: текущий номер

сохраняется до тех пор, пока выполняется условие

; если напряжение

достигло нижней границы диапазона

, то номер набора корректирующего воздействия уменьшают на единицу; при достижении напряжением

верхней границы

– номер набора корректирующего воздействия увеличивают на единицу.

При запуске блока управления 15 (фиг. 1) в нем предусмотрена начальная установка набора корректирующих воздействий

(фиг. 3). Если напряжение

на шинах распределительного устройства 2 высокого напряжения равно номинальному значению

, то в соответствии с графиком зависимости

(фиг. 4) условие

будет выполняться. Этому режиму соответствует точка

указанного графика. При уменьшении напряжения

рабочая точка на графике зависимости

будет перемещаться в направлении точки

, т.е. к нижней границе диапазона

.

Рассмотрим, каким образом на шинах низкого напряжения 9 (фиг. 1) осуществляется поддержание напряжения

в диапазоне

. Указанное напряжение

, измеряемое третьим датчиком напряжения 47, подается на третий вход блока управления 15 и на второй вход третьего блока формирования команд 45. Когда рабочая точка займет положение

(фиг. 4), для которого

, блок управления 15 на четвертом выходе сформирует команду для первого входа третьего блока формирования команд 45. Эта команда указывает на смену набора корректирующих воздействий с

на

. При этом блок 45 выдает команду на включение первой ступени первому 13 ФКУ (фиг. 3). Работа блока формирования команд 45 на включения/выключения ключей ступеней ФКУ была подробно описана выше. Включение первой ступени первого 13 ФКУ вызовет увеличение напряжения

, в результате чего рабочая точка на графике зависимости

переместится из положения

в положение

, для которого

равно номинальному значению.

При дальнейшем снижении

под действием

рабочая точка займет положение

(фиг. 4). Блок управления 15 сформирует новую команду для блока 45. Эта команда указывает на смену набора корректирующих воздействий с

на

(фиг. 3). Блок 45 выдает команду на включение второй ступени первого 13 ФКУ дополнительно к первой ступени. Это вновь вызовет увеличение напряжения

, в результате рабочая точка на графике зависимости

переместится из положения

в положение

, для которого

равно номинальному значению.

На очередном шаге снижения

рабочая точка займет положение

(фиг. 4). Блок управления 15 на первом выходе сформирует команду для первого входа первого блока формирования команд 32 (фиг. 1). Эта команда указывает на смену набора корректирующих воздействий с

на

. Блок 32 выдает команду на создание 1-го добавочного напряжения

(фиг. 3) первым 16 блоком регулирования трехфазного напряжения. При этом ранее включенные первая и вторая ступени первого 13 ФКУ остаются в работе. Работа блока формирования команд 32 была подробно описана выше. Добавочное напряжение

вызовет увеличение напряжения

переместится из положения

в положение

, для которого

равно номинальному значению.

На последнем шаге снижения

под действием

рабочая точка займет положение

на

. Блок 32 выдает команду на создание 2-го добавочного напряжения

(фиг. 3) первым 16 блоком регулирования трехфазного напряжения дополнительно к 1-му добавочному напряжению

. При этом ранее включенные первая и вторая ступени первого 13 ФКУ остаются в работе. Второе добавочное напряжение

вновь вызовет увеличение напряжения

переместится из положения

в положение

, для которого

равно номинальному значению.

По крайнему левому графику зависимости

(фиг. 4) при снижении

рабочая точка может перейти в положение

, которому соответствует напряжение

. Ранее было отмечено, что указанное напряжение соответствует нижней границе отклонений напряжения

на шине высокого напряжения 2, при котором заявляемая система управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока сохраняет работоспособность.

Если теперь под действием

рабочая точка напряжения

из положения

переместится в положение

(фиг. 4), т.е. напряжение

будет увеличиваться, то на первом выходе блока управления 15 сформируется команда для блока 32 (фиг. 1). Эта команда сменит набор корректирующих воздействий с

на

(фиг. 3). При этом 2-ое добавочное напряжение

будет отключено, что вызовет уменьшение напряжения

переместится из положения

в положение

, для которого

равно номинальному значению.

При дальнейшем увеличении напряжения

под действием

всякий раз, когда

достигает верхней границы

(фиг. 4) на первом и третьем выходах блока управления 15 сформируются команды для блоков 32 и 45 (фиг. 1). Указанные команды сменят наборы корректирующих воздействий с

на

, затем на

и затем на

(фиг. 3). Это вызовет уменьшение напряжения

будет перемещаться из положения

в положение

, затем из положения

в положение

, и затем из положения

в положение

. Ранее было отмечено, что положению

соответствует набор корректирующих воздействий

.

Если напряжения

и далее будет увеличиваться под действием

, рабочая точка займет положение

(фиг. 4). Блок управления 15 сформирует команды для блоков 32 и 45, произойдет смена набора корректирующих воздействий с

на

(фиг. 3). Ранее была описана особенность смены указанных наборов. В результате напряжение

уменьшится, а рабочая точка на графике зависимости

переместится из положения

в положение

, для которого

равно номинальному значению.

При дальнейшем увеличении напряжения

, когда оно в очередной раз достигает верхней границы

(фиг. 4) на третьем выходе блока управления 15 сформируются команды для блока 45 (фиг. 1). Указанные команды сменят наборы корректирующих воздействий с

на

, а затем на

(фиг. 3). Это вызовет уменьшение напряжения

будет перемещаться из положения

в положение

, затем из положения

в положение

.

По крайнему правому графику зависимости

на фиг. 4 при увеличении

рабочая точка может перейти в положение

, которому соответствует напряжение

. Ранее было отмечено, что указанное напряжение соответствует верней границе отклонений напряжения

Если теперь под действием

рабочая точка напряжения

перемещается из положения

, которое соответствует верхней границе

в положение

, которое соответствует нижней границе

на первом и третьем выходах блока управления 15 сформируются команды для блоков 32 и 45 (фиг. 1). Указанные команды сменят наборы корректирующих воздействий с

на

, затем на

и затем на

(фиг. 3). Это вызовет увеличение напряжения

будет перемещаться из положения

в положение

, затем из положения

в положение

, и затем из положения

в положение

которому соответствует набор корректирующих воздействий

.

Если, при запуске блока управления 15 (фиг. 1) начальная установка набора корректирующих воздействий

(фиг. 3) не обеспечивает выполнения условия

, то блок управления 15 по измеренному значению напряжения

и вышеописанному правилу его работы изменит номер набора корректирующих воздействий так, чтобы это условие выполнялось. При этом выбор номера набора корректирующих воздействий однозначно определяется разницей напряжений

между текущим значением напряжения

и его номинальным значением

. Разница напряжений вычисляется по формуле

. Блок управления 15 выберет один из следующих номеров корректирующих воздействий

,

, … ,

, когда будут выполняться, соответственно, следующие условия

,

, … ,

.

Аналогично будет работать заявляемая система управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока для поддержания условия

на шинах низкого напряжения 10 (фиг. 1). При этом напряжение

измеряется четвертым датчиком напряжения 48. Это напряжение подается на четвертый вход блока управления 15 и на второй вход четвертого блока формирования команд 46. Указанный блок 46 работает подобно блоку 45, включая/выключая ключи первой и второй ступеней второго 14 ФКУ по команде, сформированной на четвертом выходе блока управления 15. Указанная команда поступает на первый вход блока формирования команд 46. На втором выходе блока управления 15 формируется команда, которая поступает на первый вход второго блока формирования команд 33 (фиг. 1). Указанный блок 33 работает подобно блоку 32, включая/выключая 1-ое, 2-ое и 3-е добавочные напряжения, создаваемые вторым 17 блоком регулирования трехфазного напряжения.

Отметим, что снижение или увеличение напряжения

на шинах низкого напряжения 9 (10) может быть обусловлено не только изменением напряжения

на шинах высокого напряжения 2.

Так, например, плановый ремонт или аварийная ситуация на одном из силовых трансформаторов 5 или 6 предусматривает, что ранее разделенные шины 9 и 10 распределительного устройства низкого напряжения объединяются посредством секционного выключателя 18, при этом напряжение на объединенной шине может снизиться ниже допустимых значений

. Заявляемая система управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока путем соответствующего выбора номера набора корректирующего воздействия обеспечит на шинах 9 и 10 (фиг. 1) поддержание напряжения в диапазоне

.

В ходе выполнения технологического процесса или при кратковременном вынужденном простое может быть выведена из работы значительная часть мощных электроприемников 11 или 12, которые получали питание от одной из шин 9 или 10 распределительного устройства низкого напряжения, при этом напряжение на данной шине может стать выше допустимых значений

. Заявляемая система управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока, путем соответствующего выбора номера набора корректирующего воздействия, обеспечит на шинах 9 и 10 (фиг. 1) поддержание напряжения в диапазоне

.

Наличие на шинах 9 и 10 распределительного устройства низкого напряжения электроприемников, характеризующихся значительной несимметрией, также является возмущающим воздействием. Если при этом напряжения на отдельных фазах выходят за граничные значения, то заявляемая система управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока обеспечит поддержание напряжения в диапазоне

на шинах низкого напряжения 9 и 10 (фиг. 1). Отметим, что при этом заявляемая система будет осуществлять раздельное регулирование напряжения по фазам, т.е. выбранные наборы корректирующих воздействий по фазам могут различаться.

При наложении двух возмущающих воздействий, например, несимметрии напряжения на шинах 2 высокого напряжения и режиме работы ответственных потребителей отличном от номинального, также могут наблюдаться изменения напряжений на отдельных фазах как ниже

, так и выше

допустимых значений.

Заявляемая система управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока, благодаря возможности раздельного регулирования напряжения по фазам, обеспечит поддержание напряжения в диапазоне

на шинах низкого напряжения 9 и 10 (фиг. 1). При этом выбранные наборы корректирующих воздействий по фазам могут различаться.

Таким образом, заявляемая система управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока обеспечивает поддержание напряжения

в заданном диапазоне

, независимо от того, чем вызвано изменение напряжения

до его нижней или верхней границы.

Блок управления 15 может быть выполнен на базе программируемого контроллера.

Для подтверждения вышеизложенного в программной среде Matlab Simulink было выполнено моделирование схемы замещения одной фазы заявляемой системы управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия (фиг. 5). При этом было принято, что в номинальном режиме работы падение напряжения на внутреннем сопротивлении силового трансформатора

равно напряжению короткого замыкания трансформатора. Значение последнего принимается равным 10% от номинального напряжения, тогда

. Усредненный коэффициент мощности всех потребителей на шинах 9 (10) при отключенных ступенях ФКУ принимается равным

, что соответствует промышленному предприятию, содержащему большое количество электроприводов на основе асинхронных электродвигателей.

В качестве основного возмущающего воздействия, оказывающего влияние на напряжение

на шинах 9 (10), принимаем напряжение

на шинах 2 высокого напряжения. В результате моделирования установлено, что для увеличения напряжения

на

требуется скомпенсировать

реактивной мощности потребителей за счет подключения одной ступени ФКУ. Такая необходимость возникает, когда под действием

происходит снижение напряжения

настолько, что последнее достигает нижней допустимой границы

. После подключения одной ступени ФКУ, чему соответствует четвертый набор корректирующих воздействий

(фиг. 3), напряжение на шинах 9 (10) повысится до номинального значения и будет удовлетворять условию

, а усредненный коэффициент мощности всех потребителей на шинах 9 (10) с учетом подключенной ступени ФКУ составит

.

Моделирование показало, что если под действием возмущающего воздействия

напряжения

вновь снизится и достигнет нижней допустимой границы

, то для его увеличения на

следует дополнительно к первой ступени подключить вторую ступень ФКУ, т.е. применить третий набор корректирующих воздействий

(фиг. 3). В этом случае будет скомпенсировано

реактивной мощности потребителей, напряжение на шинах 9 (10) повысится до номинального значения, а усредненный коэффициент мощности всех потребителей на шинах 9 (10) с учетом подключенных двух ступеней ФКУ составит

.

Компенсацию дальнейшего снижения напряжения

на очередные

в заявляемой системе осуществляет блок 16 (17), который создаст добавочное напряжение

за счет второй обмотки 25 вольтодобавочного трансформатора 22 (фиг. 1), в результате чего напряжение на шинах 9 (10) повысится до номинального значения. В таблице на фиг. 3 этому режиму соответствует выбор

. Аналогичным образом осуществляется компенсация дальнейшего снижения напряжения

на очередные

за счет выбора первого набора корректирующих воздействий

(фиг. 3). При этом к ранее включенной второй обмотке 25 последовательно подключается первая обмотка 24 вольтодобавочного трансформатора 22 (фиг. 1), которая повысит напряжения

на величину

.

Таким образом, моделирование в программной среде Matlab Simulink подтвердило, что под действием напряжения

на шинах высокого напряжения 2 (фиг. 1) возможно последовательное снижение напряжения

от

до

(фиг. 4). Для поддержания напряжения

в заданном диапазоне

были последовательно применены четыре набора корректирующих воздействий от

до

.

Также было выполнено моделирование случая, когда в результате увеличения напряжения

на шинах высокого напряжения 2 (фиг. 1) наблюдается увеличение напряжения

. В качестве исходного состояния принимается режим, при котором блок управления 15 сформировал команду на выбор первого набора

корректирующих воздействий (фиг. 3). Всякий раз при достижении напряжением

верхней допустимой границы

происходит последовательное отключение одного из корректирующих воздействий в наборах от

до

. После последнего отключения

.

Ранее отмечалось, что пятый набор корректирующих воздействий

(фиг. 3), в котором отключены все корректирующие воздействия, применяется в случае, когда напряжение

приблизительно равно номинальному значению

.

Переход от пятого

к шестому

набору корректирующих воздействий отличается от других переходов тем, что здесь происходит одновременная смена состояний трех корректирующих воздействий: включение 1-ой и 2-ой ступеней ФКУ; создание 3-го добавочного напряжения.

При дальнейшем увеличении возмущающего воздействия

на шинах высокого напряжения 2 (фиг. 1) из таблицы на фиг. 3 и графиков на фиг. 4 следует, что всякий раз при достижении

верхней допустимой границы

, блок управления 15 будет поочередно выбирать следующие номера наборов корректирующих воздействий

и

. Это первоначально приведет к отключению второй ступени ФКУ, а затем первой ступени ФКУ, при этом напряжение

будет поддерживаться в заданном диапазоне

.

Моделирование заявляемой системы управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока для принятых параметров ее схемы замещения (фиг. 5) позволило установить значения емкостей батареи конденсаторов 41 и 44 для первой и второй ступеней ФКУ.

Моделирование показало, что лучшими энергетическими показателями обладают следующие наборы корректирующих воздействий

,

и

, так как они обеспечивают высокий коэффициент мощности заявляемой системы управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока

. Для наборов с номерами

и

этот показатель несколько ниже и составляет

. Перечисленные шесть из восьми наборов корректирующих воздействий обеспечивают высокую эффективность заявляемой системы управления режимом напряжений.

На основании выше изложенного следует, что в заявляемой системе управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока обеспечивается высокая надежность и стабильность поддержания допустимого режима напряжений для ответственных потребителей промышленного предприятия при различных возмущающих воздействиях. Так, при отклонениях напряжения

до

(фиг. 4) заявляемая система управления обеспечивает поддержание напряжения для ответственных потребителей 11, 12 в диапазоне от

до

номинального напряжения.

Отличительной особенностью заявляемого устройства является то, что оно позволяет независимо, пофазно регулировать напряжения. Это дает возможность поддерживать допустимый режим напряжений в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия при отклонениях фазных напряжений различной величины.

Применение электронных регуляторов напряжения повышает быстродействие и надежность заявляемого устройства. Предложенные алгоритмы управления полупроводниковыми ключами в блоках регулирования напряжения 16, 17 и в трехфазных ФКУ 13, 14 позволяют ограничить соответственно токи короткого замыкания и токи, потребляемые ФКУ в переходных процессах, что повышает аппаратную надежность устройства и в целом надежность всей системы управления.

Кроме того, заявляемое устройство обеспечивает высокий коэффициент мощности для шести из восьми наборов корректирующих воздействий, которые обеспечивают поддержание напряжения в диапазоне от

до

номинального напряжения в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия.

Claims

Система управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия, содержащая энергосистему высокого напряжения, к которой через шины распределительного устройства подключены входы первого и второго выключателей, выходы последних подключены соответственно к первичным обмоткам первого и второго силовых трехобмоточных трансформаторов, при этом к одной из вторичных обмоток указанных трансформаторов подключены входы соответственно третьего и четвертого выключателей, первую и вторую шины распределительных устройств низкого напряжения, к которым подключены соответственно первые и вторые ответственные потребители, а также первый и второй трехфазные фильтрокомпенсирующие устройства, блок управления, отличающаяся тем, что она снабжена первым и вторым блоками регулирования трехфазного напряжения, входы которых подключены соответственно к выходам третьего и четвертого выключателей, а выходы - соответственно к первой и второй шинам распределительных устройств низкого напряжения, при этом указанные шины соединены между собой через пятый выключатель, причем каждый блок регулирования трехфазного напряжения снабжен тремя одинаковыми однофазными блоками регулирования напряжения, первый однофазный блок регулирования напряжения врезан своим входом и выходом в фазу Аа, второй - в фазу Bb, третий - в фазу Сс, при этом однофазный блок регулирования напряжения снабжен вольтодобавочным трансформатором с одной первичной обмоткой и тремя последовательно, согласно соединенными первой, второй и третьей вторичными обмотками, причем первичные обмотки однофазных блоков соединены в звезду, при этом концы первичных обмоток присоединены к нейтральной точке, а начала обмоток - к входам своих однофазных блоков регулирования, однофазный блок регулирования напряжения снабжен первым, вторым, третьим и четвертым полупроводниковыми ключами, выходы которых присоединены к выходу однофазного блока регулирования напряжения, при этом вход первого ключа подключен к началу первой вторичной обмотки, вход второго ключа подключен к точке соединения конца первой вторичной обмотки и начала второй вторичной обмотки, вход третьего ключа подключен к точке соединения конца второй вторичной обмотки, начала третьей вторичной обмотки и начала первичной обмотки, вход четвертого ключа подключен к концу третьей обмотки, входы управления четырех ключей в однофазном блоке регулирования напряжения через шины управления для первого и второго блоков регулирования трехфазного напряжения подключены соответственно к выходам первого и второго блоков формирования команд на включения/выключения ключей в блоках регулирования, первые входы указанных блоков формирования команд соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления, второй вход первого блока формирования команд на включения/выключения ключей соединен с первым входом блока управления и с выходом первого датчика напряжений, вход которого подключен к вторичной обмотке первого силового трансформатора, второй вход второго блока формирования команд на включения/выключения ключей соединен со вторым входом блока управления и с выходом второго датчика напряжений, вход которого подключен к вторичной обмотке второго силового трансформатора, каждое трехфазное фильтрокомпенсирующее устройство снабжено тремя одинаковыми однофазными фильтрокомпенсирующими устройствами, которые соединены в звезду, первое однофазное фильтрокомпенсирующее устройство присоединено к фазе а шинного распределительного устройства низкого напряжения, второе - к фазе b, третье - к фазе с, при этом однофазное фильтрокомпенсирующее устройство содержит две параллельно соединенные ступени, первая ступень из которых представляет собой последовательное соединение пятого полупроводникового ключа, первого реактора и первой батареи конденсаторов, вторая ступень представляет собой последовательное соединение шестого полупроводникового ключа, второго реактора и второй батареи конденсаторов, входы управления указанных ключей в однофазных фильтрокомпенсирующих устройствах через шину управления для первого и второго трехфазных фильтрокомпенсирующих устройств подключены соответственно к выходам третьего и четвертого блоков формирования команд на включения/выключения ключей, первые входы указанных блоков формирования соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока управления, второй вход третьего блока формирования команд на включения/выключения ключей соединен с третьим входом блока управления и с выходом третьего датчика напряжений, вход которого подключен к первой шине распределительного устройства низкого напряжения, второй вход четвертого блока формирования команд на включения/выключения ключей соединен с четвертым входом блока управления и с выходом четвертого датчика напряжений, вход которого подключен ко второй шине распределительного устройства низкого напряжения.