RU81853U1 - Сверхпроводниковое устройство для регулирования напряжения на шинах подстанции - Google Patents
Сверхпроводниковое устройство для регулирования напряжения на шинах подстанции Download PDFInfo
- Publication number
- RU81853U1 RU81853U1 RU2008138758/22U RU2008138758U RU81853U1 RU 81853 U1 RU81853 U1 RU 81853U1 RU 2008138758/22 U RU2008138758/22 U RU 2008138758/22U RU 2008138758 U RU2008138758 U RU 2008138758U RU 81853 U1 RU81853 U1 RU 81853U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- substation
- input
- output
- buses
- Prior art date
Links
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к электроэнергетике. Она может найти применение в энергосистемах для регулирования и автоматического поддержания напряжения на шинах высоковольтных подстанций. Устройство содержит средство компенсации медленных изменений напряжения в виде сверхпроводникового синхронного компенсатора 1 с возбудителем 2 и средство демпфирования быстрых изменений напряжения в виде сверхпроводникового индуктивного накопителя 4 с обратимым статическим преобразователем 5, предназначенным для подключения накопителя 4 к шинам 6 низкого напряжения подстанции, и блок 7 управления. Компенсатор 1 предназначен для подключения к шинам 3 высокого или среднего напряжения подстанции. Блок 7 снабжен входами 8 и 10 для подключения к датчикам 9 и 11 напряжения на шинах подстанции. Блок 7 подключен выходом 12 к входу возбудителя 2, а выходом 13 - к управляющему входу 14 преобразователя 5 и выполнен с возможностью выдачи на выходы 12 и 13 управляющих воздействий по компенсации статической и динамической составляющих изменений реактивной мощности соответственно. Технический результат полезной модели - расширение функциональных возможностей устройства по обеспечению качества электроэнергии при ограниченном объеме используемого оборудования. Блок управления может быть снабжен дополнительным входом 15 для соединения с датчиком 16 активной мощности линии электропередачи, отходящей от шин подстанции, и третьим выходом 17, подключенным к дополнительному управляющему входу 18 обратимого статического преобразователя 5, и выполнен с возможностью выдачи на выход 17 управляющих воздействий по демпфированию быстрых колебаний активной мощности относительно ее среднего значения.
Description
Область техники.
Полезная модель относится к области электроэнергетики, и в частности, к устройствам для компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения при управлении режимами работы электрических сетей. Она может быть применена в энергосистемах для регулирования и автоматического поддержания напряжения на шинах высоковольтных подстанций.
Уровень техники.
Известно устройство для компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения на шинах подстанции, содержащее средство компенсации медленных изменений напряжения, средство компенсации быстрых изменений напряжения и блок управления, снабженный входом, предназначенным для подключения к датчику напряжения на шинах подстанции [Патент RU 34818 U1, Н01J 3/18, 2003 г.].
В известном устройстве указанные средства регулирования выполнены на основе коммутируемых высоковольтными выключателями конденсаторов и тиристорно-реакторных групп соответственно. Известное устройство позволяет поддерживать напряжение на шинах подстанции путем регулирования реактивной мощности (тока), однако возможность повышения качества электроэнергии с помощью известного устройства ограничена ростом требуемого объема компенсирующего и коммутирующего оборудования на подстанции. В известном устройстве расширение пределов компенсации реактивной мощности и уменьшение статических и динамических отклонений регулируемого напряжения от заданной
величины требуют увеличения общей установленной мощности компенсирующего оборудования (реакторов, конденсаторов), а необходимость снижения величины высших гармоник, генерируемых при коммутациях компенсирующих реакторов и конденсаторов - увеличения числа ступеней регулирования, использования дополнительного фильтрового, токоограничивающего и коммутирующего оборудования.
Задача полезной модели - расширить функциональные возможности устройства по обеспечению качества электроэнергии при ограниченном объеме используемого оборудования.
Раскрытие полезной модели.
Предметом полезной модели является устройство для регулирования напряжения на шинах подстанции, содержащее средство компенсации медленных изменений напряжения, средство демпфирования быстрых изменений напряжения и блок управления, при этом средство компенсации медленных изменений напряжения выполнено в виде сверхпроводникового синхронного компенсатора с возбудителем, предназначенного для подключения к шинам высокого или среднего напряжения подстанции, средство демпфирования быстрых изменений напряжения выполнено в виде сверхпроводникового индуктивного накопителя с обратимым статическим преобразователем, предназначенным для подключения накопителя к шинам низкого напряжения подстанции, а блок управления снабжен, по меньшей мере, одним входом для подключения к датчику напряжения на шинах подстанции, присоединен первым выходом к входу возбудителя синхронного компенсатора, а вторым выходом - к управляющему входу указанного преобразователя и выполнен с возможностью выдачи на свои первый и второй выходы
управляющих воздействий по компенсации статической и динамической составляющих изменений реактивной мощности соответственно.
Совокупность указанных признаков позволяет расширить пределы и улучшить динамику компенсации реактивной мощности и, тем самым, уменьшить статические и динамические отклонения регулируемого напряжения от заданной величины при ограниченном объеме используемого оборудования. Это, в свою очередь, позволяет при установке заявляемого устройства в узлах энергосистемы повысить ее устойчивость в рабочих, ремонтных и послеаварийных режимах.
Полезная модель имеет развитие, состоящее в том, что блок управления снабжен дополнительным входом, предназначенным для соединения с датчиком активной мощности линии электропередачи, отходящей от шин подстанции, и третьим выходом, подключенным к дополнительному управляющему входу обратимого статического преобразователя, и выполнен с возможностью выдачи на свой третий выход управляющих воздействий по демпфированию быстрых колебаний указанной активной мощности относительно ее среднего значения.
Это позволяет дополнительно повысить устойчивость энергосистемы.
Краткое описание фигур чертежей.
Сущность полезной модели иллюстрирует фиг.1, где приведена структурная блок-схема предлагаемого устройства с учетом его развития. На фиг.1 показаны также элементы оборудования высоковольтной подстанции, на которой размещено устройство.
Описание осуществления полезной модели.
На схеме на фиг.1 показаны:
- сверхпроводниковый синхронный компенсатор 1 реактивной мощности, его возбудитель 2, совместно образующие средство компенсации медленных изменений напряжения, при этом компенсатор
1 подключен своими статорными обмотками к шинам 3 высокого напряжения или к шинам среднего напряжения (на чертеже не показаны) подстанции;
- сверхпроводниковый индуктивный накопитель 4 и обратимый статический преобразователь 5, через который накопитель 4 подключен к шинам 6 низкого напряжения подстанции, совместно образующие средство демпфирования быстрых изменений напряжения;
- блок 7 управления, снабженный входом 8, который подключен к датчику 9 напряжения на шинах 6, и входом 10, который подключен к датчику 11 напряжения на шинах 3.
Первым выходом 12 блок 7 подключен к входу возбудителя 2, вторым выходом 13 - к управляющему входу 14 преобразователя 5.
Блок 7, показанный на фиг.1, снабжен дополнительным входом 15, соединенным с выходом датчика 16 активной мощности линии электропередачи, отходящей от шин 3 подстанции, и третьим выходом 17, подключенным к дополнительному управляющему входу 18 преобразователя 5.
Кроме того, на фиг.1 показан силовой трансформатор 19, связывающий шины 6 низкого напряжения и шины 3 высокого напряжения.
Блок 7 выполнен с возможностью выдачи на первый выход 12 управляющих воздействий по компенсации статической составляющей изменений реактивной мощности и с возможностью выдачи на второй выход 13 динамической составляющей изменений реактивной мощности.
Блок 7, показанный на фиг.1 с учетом развития полезной модели, выполнен с возможностью выдачи на выход 13 управляющих воздействий по демпфированию быстрых колебаний активной мощности, измеряемой датчиком 16, относительно ее среднего значения.
Компенсатор 1 представляет собой синхронную электрическую машину, работающую в режиме двигателя без активной нагрузки и выполненную на основе высокотемпературных (ВТСП) или низкотемпературных (НТСП) сверхпроводников. Особенность таких машин состоит в том, что в связи с отсутствием электронагрева обмоток, они могут быть выполнены с меньшими массогабаритными характеристиками, расширенными пределами регулирования реактивной мощности и на высокое рабочее напряжение статора (110 или даже 220 кВ). При этом, однако, сверхпроводящее состояние обмоток возбуждения, значение тока которых задает величину компенсируемой (потребляемой или выдаваемой) реактивной мощности, приводит к возрастанию постоянной времени контура возбуждения и к соответствующему замедлению скорости регулирования в процессе компенсации реактивной мощности. Возбудитель 2 может быть выполнен, например, в виде управляемого выпрямителя.
Накопитель 4 представляет собой индуктивный накопитель энергии на основе высокотемпературных (ВТСП) или низкотемпературных (НТСП) сверхпроводников. К его особенностям относятся высокий КПД и быстродействие, а также высокая энергоемкость, увеличение которой, однако, сопровождается соответствующим возрастанием габаритов. В предлагаемом устройстве накопитель 4 используется для быстрой компенсации только кратковременных отклонений напряжения и активной мощности, что позволяет использовать сверхпроводниковый накопитель малой энергоемкости и, соответственно, небольших габаритов.
Устройство работает следующим образом.
После разгона (например, с помощью разгонного двигателя) и синхронизации с сетью компенсатор 1 в зависимости от тока, протекающего в его обмотке возбуждения, выдает на шины 3 или
потребляет с них реактивную мощность. Ток в обмотке возбуждения компенсатора 1 задает возбудитель 2, который может быть выполнен, например, в виде управляемого выпрямителя. Сигнал, в соответствии с которым возбудитель 2 задает ток возбуждения, поступает с выхода 12 блока управления 7.
Накопитель 4 выдает на шины 6 или потребляет с них и накапливает энергию в зависимости от режима работы обратимого преобразователя 5, управляемого по входам 14 и 18. При этом преобразователь 5 работает соответственно либо в режиме инвертора, преобразующего постоянный ток, циркулирующий в индуктивной катушке накопителя, в переменный ток промышленной частоты, либо в режиме управляемого выпрямителя, потребляющего из сети и выдающего постоянный ток в индуктивную катушку накопителя 4. Изменение величины выдаваемой или потребляемой мощности преобразователь 5 осуществляет на основе широтно-импульсной модуляции.
Блок 7 управляет возбудителем 2 и преобразователем 5 в соответствии с результатами измерения напряжений на шинах 6 и 3, поступающими с датчиков 9 и 11 на входы 8 и 10 соответственно, и (с учетом развития полезной модели) в соответствии с результатами измерения активной мощности линии электропередачи, поступающими с датчика 16 на вход 15 блока 7. Управление осуществляется следующим образом.
Напряжение датчика 11, соответствующее напряжению на шинах 3, поступающее на вход 10 блока 7, сравнивается с заданным напряжением (уставкой). Блок 20 выделяет статическую составляющую их разности (например, путем низкочастотной фильтрации) и после усиления выдает ее по выходу 12 в возбудитель 2 в качестве управляющего воздействия по компенсации статической составляющей
изменения реактивной мощности. Возбудитель 2 изменяет ток возбуждения компенсатора 1 в соответствии с этим управляющим воздействием, обеспечивая, тем самым, компенсацию статической (медленной) составляющей отклонений реактивной мощности от величины, соответствующей напряжению уставки.
Напряжение датчика 9, соответствующее напряжению на шинах 6, поступающее на вход 8 блока 7, также сравнивается с заданным напряжением (уставкой). Из полученной разности блок 21, аналогично блоку 20, выделяет статическую составляющую, значение которой вычитается из полученной разности напряжений на входе 8 и уставки.
Результат последнего вычитания после усиления выдается по выходу 13 на вход 14 преобразователя 5 в качестве управляющего воздействия по компенсации динамической (быстрой) составляющей изменения реактивной мощности. В соответствии с этим управляющим воздействием преобразователь 5 изменяет реактивную мощность (отдаваемую в сеть или потребляемую из нее) на шинах 6, обеспечивая, тем самым, компенсацию динамической (быстроменяющейся) составляющей отклонений реактивной мощности от величины, соответствующей напряжению уставки.
Демпфирование быстрых колебаний активной мощности линии электропередачи, подключенной к шинам подстанции, предлагаемое устройство осуществляет следующим образом.
Напряжение датчика 16, соответствующее измеренной активной мощности, передаваемой по линии электропередачи, подключенной, например, к шинам 3 подстанции, поступает на вход 15 блока 7. Блок 22 выделяет среднее значение этого сигнала, которое затем вычитается из сигнала, полученного по входу 15. Полученная разность после усиления выдается по выходу 17 на вход 18 преобразователя 5 в качестве управляющего воздействия по
демпфированию быстрых колебаний активной мощности относительно ее среднего значения. В соответствии с этим управляющим воздействием преобразователь 5 изменяет мгновенную активную мощность, которой накопитель 4 обменивается с сетью. При этом в периоды кратковременных падений активной мощности, измеряемой датчиком 16, накопитель 4 запасает энергию, а в периоды ее кратковременных подъемов выдает ее, обеспечивая, тем самым, демпфирование быстрых колебаний активной мощности относительно ее среднего значения. При этом соответственно демпфируются колебания фазового угла напряжения на шинах подстанции.
Как видно из изложенного, в предлагаемом устройстве сверхпроводниковый компенсатор 1 и сверхпроводниковый накопитель 4 функционально дополняют друг друга, так что к компенсатору 1 не предъявляется повышенных требований по быстродействию, а к накопителю 4 - по энергоемкости.
Claims (2)
1. Устройство для регулирования напряжения на шинах подстанции, содержащее средство компенсации медленных изменений напряжения, средство демпфирования быстрых изменений напряжения и блок управления, при этом средство компенсации медленных изменений напряжения выполнено в виде сверхпроводникового синхронного компенсатора с возбудителем, предназначенного для подключения к шинам высокого или среднего напряжения подстанции, средство демпфирования быстрых изменений напряжения выполнено в виде сверхпроводникового индуктивного накопителя с обратимым статическим преобразователем, предназначенным для подключения накопителя к шинам низкого напряжения подстанции, а блок управления снабжен, по меньшей мере, одним входом для подключения к датчику напряжения на шинах подстанции, подсоединен первым выходом к входу возбудителя синхронного компенсатора, а вторым выходом - к управляющему входу обратимого статического преобразователя и выполнен с возможностью выдачи на свои первый и второй выходы управляющих воздействий по компенсации статической и динамической составляющих изменений реактивной мощности соответственно.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок управления снабжен дополнительным входом, предназначенным для соединения с датчиком активной мощности линии электропередачи, отходящей от шин подстанции, и третьим выходом, подключенным к дополнительному управляющему входу обратимого статического преобразователя, и выполнен с возможностью выдачи на свой третий выход управляющих воздействий по демпфированию быстрых колебаний указанной активной мощности относительно ее среднего значения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008138758/22U RU81853U1 (ru) | 2008-09-30 | 2008-09-30 | Сверхпроводниковое устройство для регулирования напряжения на шинах подстанции |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008138758/22U RU81853U1 (ru) | 2008-09-30 | 2008-09-30 | Сверхпроводниковое устройство для регулирования напряжения на шинах подстанции |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU81853U1 true RU81853U1 (ru) | 2009-03-27 |
Family
ID=40543382
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008138758/22U RU81853U1 (ru) | 2008-09-30 | 2008-09-30 | Сверхпроводниковое устройство для регулирования напряжения на шинах подстанции |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU81853U1 (ru) |
-
2008
- 2008-09-30 RU RU2008138758/22U patent/RU81853U1/ru active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN201608533U (zh) | 一种应用于电网的混合型动态无功补偿*** | |
Chen et al. | STATCOM controls for a self-excited induction generator feeding random loads | |
CN101917013B (zh) | 带储能的双馈风力发电*** | |
CN108683213B (zh) | 基于虚拟同步发电机转子惯性功率解耦的惯性补偿器 | |
CN101950974A (zh) | 基于超级电容器储能的电能质量调节*** | |
Chakraborty et al. | Coordination of D-STATCOM & SVC for dynamic VAR compensation and voltage stabilization of an AC grid interconnected to a DC microgrid | |
Bajestan et al. | Control of a new stand-alone wind turbine-based variable speed permanent magnet synchronous generator using quasi-Z-source inverter | |
Merahi et al. | Back-to-back five-level converters for wind energy conversion system with DC-bus imbalance minimization | |
Jin et al. | Research on coordinated control strategy of flywheel energy storage array for island microgrid | |
CN107925245B (zh) | 对充电冲击、负载脱落和谐波进行改善处理的发电*** | |
Albasheri et al. | Control And Power Management of DC Microgrid Based Wind/Battery/Supercapacitor | |
Ninad et al. | A BESS control system for reducing fuel-consumption and maintenance costs of diesel-hybrid mini-grids with high penetration of renewables | |
Bhattacharya et al. | Negative sequence compensation within fundamental positive sequence reference frame for a stiff micro-grid generation in a wind power system using slip ring induction machine | |
Ninad et al. | Per-phase DQ control of a three-phase battery inverter in a diesel hybrid mini-grid supplying single-phase loads | |
RU81853U1 (ru) | Сверхпроводниковое устройство для регулирования напряжения на шинах подстанции | |
Mohamed et al. | Reactive power compensation control for stand-alone synchronous generator-based wind energy conversion system | |
Mohamed et al. | Comprehensive Study of Reactive Power and its Compensation Using Shunt-Connected FACTS Device | |
Beldjajev et al. | Influence of regenerative braking to power characteristics of a gantry crane | |
Benlamoudi et al. | Autonomous SEIG in a small wind power plant with voltage and frequency control | |
Rastogi et al. | Simultaneous active and reactive power compensation using STATCOM with supercapacitor energy storage system | |
Ryvkin et al. | Approaches to control design for micro hydropower plant with induction generator | |
Virtanen et al. | Power compensator for high power fluctuating loads with a supercapacitor bank energy storage | |
ElMoursi et al. | Voltage stabilization and reactive compensation using a novel FACTS STATCOM scheme | |
Rama et al. | Energy management system with a reduced sensor for DC microgrid | |
Grunau et al. | Comparison of a three and four phase interleaved bidirectional DC/DC-converter for the operation in an energy storage system in wind turbines |