RU2791049C1 - Device for compensation of parallel voltage dip and interruptions - Google Patents

Device for compensation of parallel voltage dip and interruptions Download PDF

Info

Publication number
RU2791049C1
RU2791049C1 RU2022119266A RU2022119266A RU2791049C1 RU 2791049 C1 RU2791049 C1 RU 2791049C1 RU 2022119266 A RU2022119266 A RU 2022119266A RU 2022119266 A RU2022119266 A RU 2022119266A RU 2791049 C1 RU2791049 C1 RU 2791049C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
control system
phase
voltage
group
transformers
Prior art date
Application number
RU2022119266A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Денис Владимирович Армеев
Варвара Владимировна Гужавина
Сергей Николаевич Ленёв
Андрей Владимирович Охлопков
Кирилл Сергеевич Никишов
Дмитрий Маратович Габдушев
Original Assignee
Публичное акционерное общество энергетики и электрификации "Мосэнерго" (ПАО "Мосэнерго")
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество энергетики и электрификации "Мосэнерго" (ПАО "Мосэнерго") filed Critical Публичное акционерное общество энергетики и электрификации "Мосэнерго" (ПАО "Мосэнерго")
Application granted granted Critical
Publication of RU2791049C1 publication Critical patent/RU2791049C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering to compensate for voltage dips and interruptions in switchgear with two or more bus sections. The device contains an energy storage device, bidirectional converters and two load break switches, as well as a control system and a battery management system. Two groups of single-phase transformers are introduced, each group consists of three single-phase transformers. The high voltage windings of the transformers of each group are connected in parallel to two sections of the switchgear busbars, respectively, through load breakers, and the low voltage windings of single-phase transformers of each group are connected to a group of three bidirectional converters interconnected by a common DC busbar and power storage. Bidirectional converters are configured to receive commands from the control system to provide switching between operating modes and with the possibility of phase-by-phase regulation of the output and/or consumed power, and the control system is connected to the energy storage device through the battery management system.
EFFECT: increasing the operational reliability of the device, increasing the efficiency of its work.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для компенсации провалов и прерываний напряжения на распределительных устройствах с двумя и более секциями шин.The invention relates to the field of electrical engineering and is intended to compensate for voltage dips and interruptions in switchgears with two or more bus sections.

Известно устройство компенсации провалов напряжения (патент RU на полезную модель №201614, опубл. 23.12.2020, МПК H02J 3/12). Оно обеспечивает возможность работы, как минимум в трех режимах, а именно: компенсация неглубоких провалов напряжения, компенсация провалов напряжения средней глубины и компенсация глубоких провалов напряжения. Устройство компенсации провалов напряжения включает вольтодобавочный трансформатор, одна из обмоток высокого напряжения которого подключена к управляемому выходному инвертору, а другая обмотка низкого напряжения подключена в сеть между питающей сетью и потребителем, а также трансформатор, обмотка высокого напряжения которого подключена к входному управляемому инвертору, а обмотка низкого напряжения подключена в питающую сеть. Кроме этого, устройство содержит статические ключи, выключатели, систему управления и накопитель энергии. Накопитель энергии подключен между управляемым входным и выходным инверторами, в звене постоянного тока.A voltage dip compensation device is known (RU patent for utility model No. 201614, publ. 12/23/2020, IPC H02J 3/12). It provides the ability to work in at least three modes, namely: shallow voltage dip compensation, medium voltage dip compensation and deep voltage dip compensation. The voltage dip compensation device includes a booster transformer, one of the high voltage windings of which is connected to a controlled output inverter, and the other low voltage winding is connected to the network between the supply network and the consumer, as well as a transformer, the high voltage winding of which is connected to the input controlled inverter, and the winding low voltage is connected to the mains. In addition, the device contains static keys, switches, a control system and an energy storage device. The energy storage device is connected between the controlled input and output inverters, in the DC link.

К недостаткам данного устройства следует отнести малые функциональные возможности, неэффективность работы устройства при компенсации затяжных глубоких провалов и прерываний напряжения.The disadvantages of this device include low functionality, inefficiency of the device when compensating for prolonged deep dips and voltage interruptions.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство компенсации провалов и прерываний напряжения (см. Ленев С.Н., Охлопков А.В., Гужавина В.В., и др. Универсальное устройство компенсации провалов и прерываний напряжения для обеспечения надежной работы электроприемников ПАО «Мосэнерго» // Электрические станции. 2020. №11. С. 14-24). Данное устройство обеспечивает возможность работы в четырех режимах: при компенсации неглубоких провалов напряжения, провалов напряжения средней глубины, глубоких провалов напряжения и возможность работы при прерываниях напряжения.The closest in technical essence to the proposed invention is a device for compensating voltage dips and interruptions (see Lenev S.N., Okhlopkov A.V., Guzhavina V.V., etc. Universal device for compensating voltage dips and interruptions to ensure reliable operation receivers of Mosenergo PJSC // Electric Stations, 2020, No. 11, pp. 14-24). This device provides the ability to work in four modes: when compensating for shallow voltage dips, medium-depth voltage dips, deep voltage dips and the ability to work with voltage interruptions.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность работы устройства при однофазных замыканиях на землю, ограниченные функциональные возможности, низкая эксплуатационная надежность из-за деградации технических характеристик суперконденсаторных модулей при рассмотрении их в качестве источника электроэнергии и необходимость установки двух накопителей электроэнергии.The disadvantage of this device is the low efficiency of the device in case of single-phase ground faults, limited functionality, low operational reliability due to the degradation of the technical characteristics of supercapacitor modules when considered as a source of electricity and the need to install two energy storage devices.

Технической задачей предлагаемого изобретения является реализация функции пофазного регулирования напряжения и выработки реактивной мощности, контроль правильной реализации зарядно-разрядных характеристик накопительных элементов и совмещение защиты двух секций шин с помощью одного накопителя электроэнергии.The technical objective of the proposed invention is the implementation of the function of phase-by-phase voltage regulation and reactive power generation, control of the correct implementation of the charging and discharging characteristics of storage elements and combining the protection of two bus sections using one power storage device.

Технический результат заключается в увеличении эффективности работы устройства при однофазных замыканиях на землю, расширении функциональных возможностей, увеличении эксплуатационной надежности устройства, возможности установки накопителя электроэнергии с меньшей емкостью.The technical result consists in increasing the efficiency of the device in case of single-phase ground faults, expanding functionality, increasing the operational reliability of the device, and the possibility of installing an electric power storage device with a smaller capacity.

Это достигается тем, что устройство компенсации провалов и прерываний напряжения параллельного включения содержит накопитель электроэнергии, систему управления, два выключателя нагрузки, снабжено системой управления батареями и состоит из двух групп однофазных трансформаторов (по три однофазных трансформатора на каждую секцию шин), обмотки высокого напряжения трансформаторов каждой группы параллельно подключены к секциям шин распределительного устройства через выключатели нагрузки, а обмотки низкого напряжения каждого однофазного трансформатора подключены к двунаправленному преобразователю, которые объединены между собой общим шинопроводом постоянного тока и накопителем электроэнергии, при этом двунаправленные преобразователи выполнены с возможностью приема команд от системы управления для обеспечения переключений между режимами работы устройства и с возможностью пофазного регулирования выдаваемой и/или потребляемой мощности, а система управления выполнена таким образом, что обеспечивает двусторонний информационный обмен с вышестоящими системами, и связана с накопителем электроэнергии через систему управления батареями.This is achieved by the fact that the device for compensating for voltage dips and interruptions in parallel connection contains an energy storage device, a control system, two load break switches, is equipped with a battery management system and consists of two groups of single-phase transformers (three single-phase transformers for each busbar section), high voltage windings of transformers of each group are connected in parallel to the busbar sections of the switchgear through load break switches, and the low voltage windings of each single-phase transformer are connected to a bidirectional converter, which are interconnected by a common DC busbar and an electric power storage device, while the bidirectional converters are configured to receive commands from the control system for providing switching between the operating modes of the device and with the possibility of phase-by-phase regulation of the output and/or consumed power, and the control system is designed in such a way that provides There is no two-way information exchange with superior systems, and is connected to the energy storage device through the battery management system.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема устройства компенсации провалов и прерываний напряжения параллельного включения.The essence of the invention is illustrated in the drawing, which shows a block diagram of the device for compensating for voltage dips and interruptions in parallel connection.

Устройство компенсации провалов и прерываний напряжения параллельного включения (УКПН) 1 состоит из двух групп однофазных трансформаторов 2, 3, каждая группа состоит из трех однофазных трансформаторов, обмотки высокого напряжения трансформаторов каждой группы параллельно подключены к двум секциям шин 4, 5 распределительного устройства соответственно через выключатели нагрузки 6, 7, а обмотки низкого напряжения каждой группы однофазных трансформаторов подключены к группе из трех двунаправленных преобразователей 8, 9 (один однофазный трансформатор подключен к одному двунаправленному преобразователю).Compensation device for voltage dips and interruptions in parallel connection (UKPN) 1 consists of two groups of single-phase transformers 2, 3, each group consists of three single-phase transformers, the high voltage windings of the transformers of each group are connected in parallel to two bus sections 4, 5 of the switchgear, respectively, through switches loads 6, 7, and the low voltage windings of each group of single-phase transformers are connected to a group of three bidirectional converters 8, 9 (one single-phase transformer is connected to one bidirectional converter).

В устройстве реализована система управления преобразователями 10 с возможностью воздействия на двунаправленные преобразователи 8, 9 и на систему управления батареями (СУБ) 11. Система управления 10 выполнена таким образом, что обеспечивает двусторонний информационный обмен с вышестоящими системами 12 (SCADA-системами, например).The device implements a converter control system 10 with the ability to influence bidirectional converters 8, 9 and a battery management system (BMS) 11. The control system 10 is designed in such a way that it provides two-way information exchange with higher systems 12 (SCADA systems, for example).

Двунаправленные преобразователи 8, 9 выполнены таким образом, что могут пофазно регулировать выдаваемую и/или потребляемую мощность. Для этого конструкция таких преобразователей отличается количеством силовых ключей в одном преобразовательном модуле, а также переработанной подсистемой управления самого преобразователя. Двунаправленные преобразователи 8, 9 имеют собственную систему управления, которая реализует настройку преобразователя, согласование работы с другими системами, управляющие воздействия для реализации общесистемных алгоритмов. Двунаправленные преобразователи 8, 9 выполнены с возможностью приема команд управления от системы управления преобразователями 10 для обеспечения переключений между режимами работы устройства.The bidirectional converters 8, 9 are designed in such a way that they can regulate the output and/or consumption power per phase. For this, the design of such converters differs in the number of power switches in one converter module, as well as in the redesigned control subsystem of the converter itself. Bidirectional converters 8, 9 have their own control system, which implements the setting of the converter, coordination of work with other systems, control actions for the implementation of system-wide algorithms. Bidirectional transducers 8, 9 are configured to receive control commands from the transducer control system 10 to enable switching between device operation modes.

Накопитель электроэнергии (НЭЭ) 13 связан с системой управления преобразователями 10 с помощью системы управления батареями (СУБ) 14. СУ Б 14 выполнена с возможностью контроля состояния НЭЭ 13, степени заряда НЭЭ 13 и правильной реализации зарядно-разрядных характеристик.The electric power storage device (ESE) 13 is connected to the control system of the converters 10 using the battery management system (BMS) 14. The SU B 14 is configured to monitor the state of the EES 13, the degree of charge of the EES 13 and the correct implementation of the charge-discharge characteristics.

НЭЭ 13 в звене постоянного тока подключен между двумя группами двунаправленных преобразователей 8, 9, подключенных к двум секциям шин 4, 5 через группы однофазных трансформаторов 2, 3 и выключатели нагрузки 6, 7. Двунаправленные преобразователи 8, 9 и НЭЭ 13 объединяются между собой общим шинопроводом постоянного тока. НЭЭ 13 может быть выполнен в виде суперконденсаторов, либо аккумуляторных батарей.NEE 13 in the DC link is connected between two groups of bidirectional converters 8, 9 connected to two bus sections 4, 5 through groups of single-phase transformers 2, 3 and load switches 6, 7. Bidirectional converters 8, 9 and NEE 13 are combined with each other by a common DC busbar. NEE 13 can be made in the form of supercapacitors or batteries.

Устройство компенсации провалов и прерываний напряжения параллельного включения (УКПН) работает следующим образом.The device for compensating for dips and interruptions in parallel voltage (UKPN) operates as follows.

При первом включении устройства и замыкании выключателей нагрузки 6, 7 или после разряда НЭЭ 13, если нет запретов и напряжение на секциях шин 4, 5 не меньше допустимого для нормальной работы, выполняется заряд НЭЭ 13. При заряде НЭЭ 13 потребляет электрическую энергию из сети через цепь выключатель нагрузки 6 - группа однофазных трансформаторов 2 - двунаправленные преобразователи 8, либо выключатель нагрузки 7 группа однофазных трансформаторов 3 - двунаправленные преобразователи 9, в зависимости от напряжения на шинах 4 и 5. Для обеспечения высокого циклического ресурса заряда-разряда НЭЭ 13 контролируется его состояние, степень заряда и правильная реализация зарядно-разрядных характеристик (ток заряда, напряжение) с помощью СУ Б 14. СУ Б 14 не допускает перезаряда НЭЭ 13 и существенного различия напряжений. Система управления 10 позволяет изменять уставку тока заряда и при неблагоприятных исходах система управления 10 увеличивает уставку тока заряда и передает данную уставку в СУБ 14. Необходимо отметить, что с увеличением тока заряда уменьшается КПД НЭЭ 13 на заряд.When the device is turned on for the first time and the load switches 6, 7 are closed or after the discharge of the NEE 13, if there are no prohibitions and the voltage on the bus sections 4, 5 is not less than the allowable for normal operation, the NEE 13 is charged. When charging, the NEE 13 consumes electrical energy from the network through load switch circuit 6 - group of single-phase transformers 2 - bidirectional converters 8, or load switch 7 group of single-phase transformers 3 - bidirectional converters 9, depending on the voltage on buses 4 and 5. , the degree of charge and the correct implementation of the charge-discharge characteristics (charge current, voltage) using SU B 14. SU B 14 does not allow overcharging of the NEE 13 and a significant difference in voltages. The control system 10 allows you to change the charge current setting and in case of unfavorable outcomes, the control system 10 increases the charge current setting and transfers this setting to the SCC 14. It should be noted that with an increase in the charge current, the efficiency of the CEE 13 per charge decreases.

При допустимом напряжении защищаемые секции шин 4, 5 получают питание от электроэнергетической системы №1 (ЭЭС 1) 15 и электроэнергетической системы №2 (ЭЭС 2) 16. Выключатели нагрузки 6, 7 замкнуты. Само устройство УКПН находится в режиме ожидания, а именно: СУБ 14 контролирует степень заряда НЭЭ 13 и при необходимости система управления 10 на основе полученных данных от СУБ 14 подает сигналы на двунаправленные преобразователи 8, 9 для заряда НЭЭ 13, либо подает сигнал для их работы в режиме обеспечения поддерживающего заряда НЭЭ 13 (уставка тока поддерживающего заряда меньше, чем при заряде НЭЭ 13).At an acceptable voltage, the protected bus sections 4, 5 are powered by the electric power system No. 1 (EES 1) 15 and the electric power system No. 2 (EES 2) 16. The load switches 6, 7 are closed. The UKPN device itself is in standby mode, namely: the SUB 14 controls the degree of charge of the NEE 13 and, if necessary, the control system 10, based on the data received from the SUB 14, sends signals to the bidirectional converters 8, 9 to charge the NEE 13, or gives a signal for their operation in the mode of providing the maintenance charge of the NEE 13 (the setting of the current of the maintenance charge is less than when charging the NEE 13).

При неглубоких провалах напряжения, допустим, на шине 5, система управления 10 подает сигнал на двунаправленные преобразователи 8, 9 для их работы в режиме источника реактивной мощности («ИРМ»). Данный сигнал подается при выходе напряжения на шине 5 за пределы допустимого диапазона. Таким образом, добавка напряжения на шину 5 для поддержания напряжения на номинальном уровне осуществляется через цепь двунаправленный преобразователь 9 - группа однофазных трансформаторов 3 - выключатель нагрузки 7, а питание этой цепи осуществляется через цепь выключатель нагрузки 6 - группа однофазных трансформаторов 2 - двунаправленный преобразователь 8 от другой «здоровой» шины. Аналогично компенсация неглубокого провала напряжения происходит на шине 4. Режим «ИРМ» не сопровождается расходом энергии НЭЭ 13 и может выполняться длительное время без ограничений. Отключение режима «ИРМ» и обратный переход в режим «Ожидание» возможны при условии, что напряжение питающей линии восстановлено.With shallow voltage dips, for example, on bus 5, control system 10 sends a signal to bidirectional converters 8, 9 for their operation in the mode of reactive power source ("RPM"). This signal is given when the voltage on the bus 5 goes beyond the allowable range. Thus, the addition of voltage to bus 5 to maintain the voltage at the nominal level is carried out through the circuit bidirectional converter 9 - a group of single-phase transformers 3 - a load switch 7, and this circuit is powered through a circuit load switch 6 - a group of single-phase transformers 2 - a bidirectional converter 8 from another "healthy" tire. Similarly, compensation for a shallow voltage dip occurs on the bus 4. The mode "RPM" is not accompanied by energy consumption of the NEE 13 and can be performed for a long time without restrictions. Disabling the "RMI" mode and reverse switching to the "Standby" mode is possible provided that the supply line voltage is restored.

Кроме этого, устройство может выполнять и функцию компенсатора реактивной мощности при допустимых отклонениях напряжения, выдавая или поглощая реактивную мощность с помощью подачи сигнала от системы управления 10 на двунаправленные преобразователи 8, 9.In addition, the device can also perform the function of a reactive power compensator with permissible voltage deviations, delivering or absorbing reactive power by applying a signal from the control system 10 to bidirectional converters 8, 9.

При средних провалах напряжения, допустим, на шине 5, система управления 10 подает сигнал на вышестоящие системы 12 (SCADA-системы, например) для отключения выключателя питающей линии 17 и подает сигнал на двунаправленные преобразователи 8, 9 для их работы в режиме источника бесперебойного питания («ИБП»). Это характерно для превышений напряжения и провалов напряжения глубиной 20-40% (в зависимости от параметров схемы сети и возмущения). Добавка напряжения осуществляется через цепь двунаправленный преобразователь 9 - группа однофазных трансформаторов 3 - выключатель нагрузки 7, при этом НЭЭ 13 расходует запасенную энергию, питая нагрузку в автономном режиме. Если напряжения на шине 5 восстановилось, то система управления 10 подает сигнал в вышестоящие системы 12 для включения выключателя 17 и подает сигналы на двунаправленные преобразователи 8, 9 для их перехода в режим источника реактивной мощности («ИРМ»), описанный ранее. Аналогично компенсация среднего провала напряжения происходит на шине 4.With medium voltage dips, for example, on bus 5, the control system 10 sends a signal to the higher systems 12 (SCADA systems, for example) to turn off the power line switch 17 and sends a signal to the bidirectional converters 8, 9 for their operation in the uninterruptible power supply mode ("UPS"). This is typical for overvoltage and voltage dips with a depth of 20-40% (depending on the parameters of the network diagram and disturbance). The addition of voltage is carried out through the circuit bidirectional converter 9 - a group of single-phase transformers 3 - load switch 7, while NEE 13 consumes stored energy, feeding the load offline. If the voltage on the bus 5 is restored, then the control system 10 sends a signal to the higher systems 12 to turn on the switch 17 and signals the bidirectional converters 8, 9 to switch them to the mode of reactive power source ("RPS"), described earlier. Similarly, compensation for the average voltage dip occurs on bus 4.

При глубоких провалах напряжения или прерываний напряжения, допустим, на шине 5, система управления 10 подает сигнал на вышестоящие системы 12 для включения секционного выключателя 19 и подает сигналы на двунаправленные преобразователи 8, 9 на переход в режим автоматического ввода резерва («АВР»). Следует отметить, что переход в режим АВР возможен только после режима «ИРМ» или «ИБП», а также при проверке отключенного состояния выключателя 17 или 18 (в зависимости от шины, на которой провал напряжения) с помощью системы управления 10, либо подачи сигнала от системы управления 10 на отключение выключателя 17 питающей линии при переходе из режима «ИРМ». Прямой переход из режима «ИРМ» в режим «ИБП» возможен, если НЭЭ 13 заряжен. Переход из режима «ИБП» возможен, если, работая в этом режиме, устройство не справляется с задачей и напряжение оказывается вне допустимого диапазона, либо если заряд НЭЭ 13 меньше заданной уставки. Таким образом, питание защищаемой шины 5 обеспечивается от шины 4 через секционный выключатель 19 и происходит восстановление напряжения на шине 5. В режиме «АВР» устройство переходит в режим «Ожидание», описанный ранее. Если нет запретов и напряжение питающей секции шин не менее установленного минимального напряжения, осуществляется заряд НЭЭ 13.In case of deep voltage dips or voltage interruptions, for example, on bus 5, the control system 10 sends a signal to the higher systems 12 to turn on the sectional switch 19 and sends signals to the bidirectional converters 8, 9 to switch to the automatic transfer mode (“ATS”). It should be noted that the transition to the ATS mode is possible only after the "RPM" or "UPS" mode, as well as when checking the off state of the switch 17 or 18 (depending on the bus on which the voltage dip) using the control system 10, or when a signal is from the control system 10 to turn off the switch 17 of the supply line when switching from the "IRM" mode. A direct transition from the "RMI" mode to the "UPS" mode is possible if the NEE 13 is charged. The transition from the "UPS" mode is possible if, while operating in this mode, the device does not cope with the task and the voltage is outside the allowable range, or if the charge of the NEE 13 is less than the specified setting. Thus, the power supply to the protected bus 5 is provided from the bus 4 through the sectional switch 19 and the voltage is restored on the bus 5. In the "ATS" mode, the device switches to the "Standby" mode described earlier. If there are no prohibitions and the voltage of the supply section of the tires is not less than the established minimum voltage, the NEE 13 is charged.

Восстановление схемы питания (обратный переход) может быть осуществлен по внешнему сигналу в систему управления 10 от персонала при условии, что нет запретов и напряжение питающей линии восстановлено до заданного значения. Здесь возможны два варианта.Restoration of the power circuit (reverse transition) can be carried out by an external signal to the control system 10 from the personnel, provided that there are no prohibitions and the supply line voltage is restored to the specified value. There are two options here.

Если НЭЭ 13 разряжен, то переход осуществится путем отключения секционного выключателя 19 и включения выключателя 17 питающей линии с улавливанием синхронизма за минимально возможное время.If NEE 13 is discharged, then the transition will be carried out by turning off the sectional switch 19 and turning on the switch 17 of the supply line with synchronism catching in the shortest possible time.

Если НЭЭ 13 располагает энергией большей, чем задано уставкой, то переход начинается с отключения секционного выключателя 19 и подачи сигнала от системы управления 10 на двунаправленные преобразователи 8, 9 для их перехода в режим «ИБП». Далее осуществляется включение выключателя 17 питающей линии с улавливанием синхронизма, после чего УКПН переходит в режим «ИРМ», или в режим «Ожидание».If NEE 13 has more energy than set by the setting, then the transition begins with the disconnection of the sectional switch 19 and the signal from the control system 10 to the bidirectional converters 8, 9 to switch to the "UPS" mode. Next, the switch 17 of the supply line is turned on with the capture of synchronism, after which the UKPN switches to the "IPM" mode, or to the "Waiting" mode.

Система управления 10 является программируемым средством. Алгоритм работы функционального звена системы управления 10 следующий. При подаче питания система управления 10 переводит устройство в состояние готовности к работе «ON» при выполнении ряда условий, которые описаны ниже. В таком состоянии устройство никаких действий не производит и ожидает внешнего сигнала от персонала на включение и начало работы в режиме «Ожидание». В случае подачи такого сигнала и при отсутствии запретов устройство переходит в режим «Ожидание».The control system 10 is programmable. The operation algorithm of the functional link of the control system 10 is as follows. When power is applied, the control system 10 puts the device in a ready-to-operate state "ON" when a number of conditions are met, which are described below. In this state, the device does not perform any actions and waits for an external signal from the personnel to turn it on and start working in the “Standby” mode. If such a signal is given and in the absence of prohibitions, the device switches to the “Standby” mode.

В момент перехода в одно из активных состояний или во время работы устройства могут возникнуть неисправности диагностируемого и недиагностируемого характера. В таких случаях система управления 10 отключает устройство и переводит его в состояние «Ошибка». Выход из этого состояния становится возможным при внешнем сигнале персонала. По сигналу осуществляется переход в состояние «OFF», в котором система управления 10 ожидает допустимых условий от вышестоящих систем 12 для включения устройства, то есть для перевода его в состояние «ON».At the moment of transition to one of the active states or during operation of the device, malfunctions of a diagnosable and non-diagnosable nature may occur. In such cases, the control system 10 disables the device and puts it in the "Error" state. An exit from this state becomes possible with an external signal from the personnel. The signal is used to switch to the "OFF" state, in which the control system 10 waits for acceptable conditions from the higher systems 12 to turn on the device, that is, to transfer it to the "ON" state.

Если система управления 10 не может идентифицировать существующей режим, соответствующее ему состояние или текущий переход, то она отключает устройство и переводит его в режим ошибки с неизвестным кодом ошибки.If the control system 10 cannot identify the existing mode, its corresponding state, or the current transition, then it disables the device and puts it into an error mode with an unknown error code.

Также любой переход контролируется по времени. Если отпущенное время на его выполнение истекло, то срабатывает временная отсечка, и система управления 10 отключает текущий активный режим и переводит устройство в режим «Ошибка».Also, any transition is time-controlled. If the allotted time for its execution has expired, then a time cutoff is triggered, and the control system 10 disables the current active mode and switches the device to the "Error" mode.

Если устройство не справляется с задачей (в режимах «ИРМ» и «ИБП»), то система управления 10 подает сигналы для перевода питания защищаемой секции шин на питание от соседней, «здоровой» секции (режим «АВР»). Однако если этот переход невозможен, то осуществляется по возможности управляемое завершение технологического процесса с выдачей предупреждающего сигнала и питанием нагрузки до завершения технологического процесса. По завершении питания нагрузки система управления 10 отключает устройство и переводит его в состояние потери питания нагрузки «0». Далее осуществляется переход в состояние «OFF».If the device fails to cope with the task (in the modes "RPM" and "UPS"), then the control system 10 sends signals to switch the power supply of the protected bus section to power from the adjacent, "healthy" section ("ATS" mode). However, if this transition is not possible, then a controlled termination of the technological process is carried out, if possible, with the issuance of a warning signal and power supply to the load until the completion of the technological process. Upon completion of the load power supply, the control system 10 turns off the device and transfers it to the load power loss state "0". Next, the transition to the "OFF" state is carried out.

Переход из состояния «OFF», в состояние «ON» осуществляется системой управления 10 автоматически при выполнении нескольких условий:The transition from the "OFF" state to the "ON" state is carried out automatically by the control system 10 when several conditions are met:

1. нет запретов (перечислены далее),1. no prohibitions (listed below),

2. отключен секционный выключатель (СВ) 19,2. disconnected sectional switch (CB) 19,

3. включен выключатель питающей линии (17 или 18),3. the power line switch (17 or 18) is on,

4. напряжение на защищаемой секции шин больше уставки4. voltage on the protected bus section is greater than the setting

Если хотя бы одно из этих условий нарушено, устройство остается в состоянии «OFF» или переходит в него, если до этого находился в состоянии «ON».If at least one of these conditions is violated, the device remains in the "OFF" state or switches to it if it was previously in the "ON" state.

Во время работы система управления 10 контролирует запреты на работу устройства. Запреты на активные режимы работы:During operation, the control system 10 monitors prohibitions on the operation of the device. Prohibitions on active modes of operation:

Первый вид запретов вызывается внутренними неисправностями системы управления 10, например, неисправностями системы управления (сбоями, зависаниями и т.п.) или исполнительных органов. Выявление неисправностей выполняют низкоуровневые алгоритмы.The first type of prohibitions is caused by internal malfunctions of the control system 10, for example, malfunctions of the control system (failures, freezes, etc.) or executive bodies. Fault detection is performed by low-level algorithms.

Второй вид запретов вызывается неисправностями измерительных систем и каналов связи, внешних по отношению к устройству систем автоматики и телемеханики.The second type of inhibitions is caused by malfunctions of measuring systems and communication channels, external to the device of automation and telemechanics systems.

Третий вид запретов связан с режимами схемы электроснабжения. Запреты этого вида выставляются пусковыми органами РЗА при:The third type of prohibition is related to the modes of the power supply scheme. Prohibitions of this type are set by the starting bodies of the RPA when:

1. коротких замыканиях на защищаемой секции шин,1. short circuits on the protected bus section,

2. коротких замыканиях в электроприемниках, питаемых от защищаемой секции шин,2. short circuits in electrical receivers fed from the protected busbar section,

3. коротких замыканиях в схеме электроснабжения 0,4 кВ, питаемой от защищаемой секции шин.3. short circuits in the power supply circuit of 0.4 kV, fed from the protected bus section.

Четвертый тип запретов связан с работой устройства в режиме «АВР». В этом случае устройство подключено к электрической сети через соседнюю (вторую) секцию шин и не должно переходить в активный режим работы.The fourth type of prohibition is associated with the operation of the device in the "ATS" mode. In this case, the device is connected to the electrical network through the adjacent (second) busbar section and should not switch to the active mode of operation.

Пятый тип запрета вызывается внешней командой персонала на запрет работы устройства.The fifth type of prohibition is called by an external personnel command to disable the operation of the device.

В случае если УКПН работает в одном из активных режимов, возникновение запрета вызывает его отключение и перевод в состояние «OFF» с помощью системы управления 10. Если активным режимом был режим «ИБП», это вызовет отключение питания защищаемой секции шин. При этом, если запрет был вызван не коротким замыканием, то РЗА объекта должен выполнить переход в режим «АВР».If the UKPN operates in one of the active modes, the occurrence of a prohibition causes its shutdown and transfer to the "OFF" state using the control system 10. If the "UPS" mode was the active mode, this will cause the power supply of the protected bus section to be turned off. In this case, if the prohibition was not caused by a short circuit, then the RPA of the object must perform a transition to the "ATS" mode.

Разработанные алгоритмы подтверждают возможность выполнения системой управления 10 предписываемых ей функций в составе данного устройства.The developed algorithms confirm the ability of the control system to perform 10 functions assigned to it as part of this device.

В результате экспериментов на математической модели подтверждено, что использование устройства позволяет увеличить эффективность работы устройства при однофазных замыканиях на землю. Подтверждена возможность работы устройства с пофазным регулированием напряжения и выработкой реактивной мощности, а также уменьшение деградации технических характеристик суперконденсаторов при их использовании в качестве накопителя электроэнергии.As a result of experiments on a mathematical model, it was confirmed that the use of the device makes it possible to increase the efficiency of the device in case of single-phase ground faults. The possibility of operation of the device with phase-by-phase voltage regulation and generation of reactive power, as well as a decrease in the degradation of the technical characteristics of supercapacitors when they are used as an energy storage device, has been confirmed.

Исходя из вышеизложенного, устройство компенсации и провалов и прерываний напряжения справляется со всеми негативным стадиями процесса, вызываемого провалами и прерывания напряжения. Устройство компенсирует глубокие и неглубокие провалы напряжения, кратковременно осуществляет полное электропитание защищаемой секции шин, как источник бесперебойного питания, при глубоких провалах и прерываниях напряжения, позволяет в случае затяжного провала или прерывания напряжения перевести питание на соседнюю секцию шин за минимальное время, исключая броски тока и провалы напряжения вследствие самозапуска двигателей нагрузки за счет собственного накопителя электроэнергии 13.Based on the foregoing, the device for compensating for voltage dips and interruptions copes with all the negative stages of the process caused by voltage dips and interruptions. The device compensates for deep and shallow voltage dips, briefly provides full power supply to the protected busbar section as an uninterruptible power supply, in case of deep dips and voltage interruptions, in the event of a prolonged dip or voltage interruption, it allows transferring power to the adjacent busbar section in a minimum time, excluding current surges and voltage dips due to self-starting of load motors due to their own energy storage device 13.

Совмещение защиты двух секций шин с помощью одного накопителя электроэнергии благодаря параллельному подключению устройства с помощью двух групп двунаправленных преобразователей 8, 9, подключенных к двум секциям шин 4, 5 через группы однофазных трансформаторов 2, 3 и выключателей нагрузки 6, 7 позволяет передавать часть мощности от «здоровой» секции шины к той, на которой случился провал напряжения. Это позволяет установить НЭЭ 13 с меньшей емкостью, по сравнению с прототипом. Также, так как НЭЭ 13 должен быть рассчитан на время длительности инцидента с учетом некоторого количества энергии, которое будет потрачено в течение переходных процессов во время и после коммутаций, то большее время коммутаций влечет к удорожанию с непропорционально меньшей эффективностью устройства. Именно поэтому реализация устройства со связью двух преобразователей 8, 9 общим шинопроводом на стороне постоянного тока, позволяет осуществлять подпитку работающего устройства продолжительное время через преобразователь от «здоровой» секции, после того как разрядится собственный НЭЭ 13.Combining the protection of two busbar sections using one power storage device due to the parallel connection of the device using two groups of bidirectional converters 8, 9 connected to two busbar sections 4, 5 through groups of single-phase transformers 2, 3 and load switches 6, 7 allows you to transfer part of the power from "healthy" section of the bus to the one on which the voltage dip occurred. This allows you to install NEE 13 with a smaller capacity compared to the prototype. Also, since the NEE 13 must be calculated for the duration of the incident, taking into account a certain amount of energy that will be spent during transients during and after switching, a longer switching time leads to an increase in cost with a disproportionately lower efficiency of the device. That is why the implementation of the device with the connection of two converters 8, 9 by a common busbar on the DC side allows the operating device to be fed for a long time through the converter from the “healthy” section, after its own NEE 13 is discharged.

Таким образом доказывается, что предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом позволяет увеличить эффективность работы устройства при однофазных замыканиях на землю, расширить функциональные возможности, увеличить эксплуатационную надежность устройства и позволяет установить накопитель электроэнергии с меньшей емкостью.Thus, it is proved that the proposed invention, in comparison with the prototype, makes it possible to increase the efficiency of the device during single-phase earth faults, expand functionality, increase the operational reliability of the device and allows you to install an electric power storage device with a smaller capacity.

Claims (1)

Устройство компенсации провалов и прерываний напряжения параллельного включения, содержащее накопитель электроэнергии, двунаправленные преобразователи и два выключателя нагрузки, отличающееся тем, что оно снабжено системой управления и системой управления батареями, состоит из двух групп однофазных трансформаторов, каждая группа состоит из трех однофазных трансформаторов, обмотки высокого напряжения трансформаторов каждой группы параллельно подключены к двум секциям шин распределительного устройства соответственно через выключатели нагрузки, а обмотки низкого напряжения однофазных трансформаторов каждой группы подключены к группе из трех двунаправленных преобразователей, объединенных между собой общим шинопроводом постоянного тока и накопителем электроэнергии, при этом двунаправленные преобразователи выполнены с возможностью приема команд от системы управления для обеспечения переключений между режимами работы и с возможностью пофазного регулирования выдаваемой и/или потребляемой мощности, а система управления связана с накопителем электроэнергии через систему управления батареями.Compensation device for voltage dips and interruptions in parallel connection, containing an energy storage device, bidirectional converters and two load break switches, characterized in that it is equipped with a control system and a battery management system, consists of two groups of single-phase transformers, each group consists of three single-phase transformers, a high winding the voltages of the transformers of each group are connected in parallel to two sections of the switchgear busbars, respectively, through load breakers, and the low-voltage windings of single-phase transformers of each group are connected to a group of three bidirectional converters, interconnected by a common DC busbar and an energy storage device, while the bidirectional converters are made with the possibility of receiving commands from the control system to ensure switching between operating modes and with the possibility of phase-by-phase regulation of the output and / or power consumed sti, and the control system is connected to the energy storage device through the battery management system.
RU2022119266A 2022-07-14 Device for compensation of parallel voltage dip and interruptions RU2791049C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2791049C1 true RU2791049C1 (en) 2023-03-01

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2806800C1 (en) * 2023-03-03 2023-11-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Method for regulating transmitted power in distribution networks

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5905367A (en) * 1998-05-21 1999-05-18 Siemens Westinghouse Power Corporation Power inverter apparatus using a transformer with its primary winding connected the source end and a secondary winding connected to the load end of an AC power line to insert series compensation
RU2393611C1 (en) * 2009-05-04 2010-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) Device of dynamic recovery of voltage dips
RU2656372C1 (en) * 2017-08-11 2018-06-05 Дмитрий Валерьевич Хачатуров Dynamic voltage compensator
RU201614U1 (en) * 2020-02-06 2020-12-23 Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть") Voltage dip compensation device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5905367A (en) * 1998-05-21 1999-05-18 Siemens Westinghouse Power Corporation Power inverter apparatus using a transformer with its primary winding connected the source end and a secondary winding connected to the load end of an AC power line to insert series compensation
RU2393611C1 (en) * 2009-05-04 2010-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) Device of dynamic recovery of voltage dips
RU2656372C1 (en) * 2017-08-11 2018-06-05 Дмитрий Валерьевич Хачатуров Dynamic voltage compensator
RU201614U1 (en) * 2020-02-06 2020-12-23 Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть") Voltage dip compensation device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ленев С.Н. и др., Универсальное устройство компенсации провалов и прерываний напряжения для обеспечения надежной работы электроприемников ПАО "МОСЭНЕРГО", "Электрические станции", 2020, N11(1072), с. 14-24. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2806800C1 (en) * 2023-03-03 2023-11-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Method for regulating transmitted power in distribution networks

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100997314B1 (en) Backup power system
US5747887A (en) Multi-function electric power conversion system
US10298006B2 (en) Energy storage system and method of driving the same
US11223229B2 (en) Uninterruptible power supply system comprising energy storage system
US20190027960A1 (en) Methods and apparatus for power generation and distribution
KR20010071284A (en) Power System
CN109713704B (en) Communication interruption safety control method, system and medium for power grid side battery energy storage power station
WO2010063326A1 (en) Electricity substation standby power supply system
CN104917278A (en) Redundant uninterruptible power supply systems
US20190319450A1 (en) Pcs for ess and pcs operating method
US11418054B2 (en) Methods and apparatus for power generation and distribution
US9257859B2 (en) Dynamic battery control based on demand
CN111917170A (en) Fusion power supply device for energy storage power station and data center load
CN102629777B (en) Standby power system of DC power source
KR20140087930A (en) Battery energy storage system and controlling method using the same
RU2791049C1 (en) Device for compensation of parallel voltage dip and interruptions
RU2470440C2 (en) Method to control autonomous system of spacecraft power supply
RU2410816C2 (en) Device for guaranteed power supply to essential loads
KR101856628B1 (en) Apparatus and Method for Emergency Controlling Energy Storage System
CN113659668B (en) Electrochemical energy storage power station battery discharge loop, control system and control method
CN113708462A (en) Alternating current-direct current integrated power supply system based on storage battery online management
EP2666221B1 (en) A high voltage dc power source and a power apparatus for a high voltage electrical power system
RU2414788C1 (en) Multi-channel uninterrupted power supply of modular construction
Huang An innovative hybrid battery management system for telecom
KR102512062B1 (en) Apparatus for controlling disconnecting switch and uninterruptible power supply including the same