Устройство для автоматического регулирования напряжения электрического узла, имеющего двигательную нагрузку

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления режимами электрических систем. Цель изобретения - повышение качества регулирования напряжения путем снижения количества потребляемой электроэнергии за счет учета степени загрузки двигательной нагрузки электрического узла. Это достигается тем, что переключение отпаек трансформатора узла 15 нагрузки производится блоком 9 регулирования напряжения под нагрузкой с учетом минимума потерь активной мощности, зависящего от коэффициента загрузки двигателей, входящих в состав узла нагрузки, с помощью делительного блока 13, преобразующего сигналы, поступающие с дифференцирующих блоков 2 и 3, в инверсный аналоговый сигнал, пропорциональный изменению активной мощности в зависимости от напряжения. При этом осуществляется контроль устойчивости питающей системы с помощью дифференцирующего блока 1, получающего информацию через фазоизмерительный блок 11 от телеканалов связи 12 и воздействующего на разрешающий вход блока 9 регулирования напряжения в зависимости от значения параметра, измеренного блоком 11.

СОК)3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 02 J 3/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 (21) 4695569/07 (22) 15,03.89 (46) 07,08.91. Бюл. N 29 (71) Гомельский политехнический институт (72) В,В.Прокопчик и В.А,Белоусов (53) 621.313.233: 621,313.333(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1330699, кл. Н 02 J 3/12, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО УЗЛА, ИМЕЮЩЕГО

ДВИГАТЕЛЬНУЮ НАГРУЗКУ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления режимами электрических систем. Цель изобретения — повышение качества регулирования напряжения путем снижения количества потребляемой электроэнергии за счет учета степени загрузки двигательной нагрузки электрического узла. Это достига, . Ж „, 1669044 А1 ется тем, что переключение отпаек трансформатора узла 15 нагрузки производится блоком 9 регулирования напряжения под нагрузкой с учетом минимума потерь активной мощности, зависящего от коэффициента загрузки двигателей, входящих в состав узла нагрузки, с помощью делительного блока 13, преобразу,ощего сигналы, поступающие с дифференцирующих блоков 2 и 3, в инверсный аналоговый сигнал, пропорциональный изменению активной мощности в зависимости от напряжения. При этом осуществляется контроль устойчивости питающей системы с помощью дифференцирующего блока 1, получающего информацию через фазоизмерительный блок 11 от телеканалов связи 12,и воздействующего на разрешающий вход блока 9 регулирования напряжения в зависимости от значения параметра, измеренного блоком

11, 2 ил.

1669044

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления режимами электрических систем, Цель изобретения — повышение качества регулирования напряжения путем снижения количества потребляемой электроэнергии за счет учета степени загрузки двигательной нагрузки электрического узла.

На фиг.1 приведена блок-схема выполнения устройства; на фиг.2 — графики зависимостей активной мощности (P) узла нагрузки от напряжения (V) при различных коэффициентах загрузки на валу двигателей, входящих в состав узла.

Ус1ройство содержит три дифференциру|ощих блока 1-3, три триггера 4-6, элементы И 7 и ИЛИ 8, блок 9 регулирования напряжения под нагрузкой, энакоанализирующий блок 10, фазоизмерительный блок

11, телеканалы 12 связи, делительный блок

13, формирователь 14 разрешающего сигнала, трансформатор 15 узла нагрузки и счетчик 16 напряжения.

Дифференцирующий блок 2 вырабатывает сигнал изменения активной мощности во времени dP/dt.

Дифференцирующий блок 3 вырабатываег сигнал изменения напряжения во времени бЧ/dt.

Делительный блок 13 вырабатывает на одном из своих выходов инверсный аналоговый сигнал отношения изменения активной мощности к изменению напряжения

dP/dV. Если dP/dV > О, то сигнал на инверсном аналоговом выходе отрицательный, и, наоборот, если бР/бЧ < О, то сигнал на инверсном аналоговом выходе положительный. Кроме того, делительный блок 13 имеет два логических выхода, управляющие триггерами 5 и 6. При dP/dV < О на первом логическом выходе устанавливается логическая единица, а на втором — логический нуль, а при dP/dV О сигналы обоих логических выходов изменяются на противоположныее.

Триггеры 4 — 6 генерируют на своем выходе сигнал логической единицы при подаче единичного сигнала на их установочные входы и сигнал логического нуля при подаче единичного сигнала на их сбросовые входы.

Логический элемент И 7 генерирует сигнал единицы на своем выходе при наличии единицы на его обоих входах, в любом другом случае на его выходе присутствует сигнал логического нуля.

Блок 9 регулирования напряжения под нагрузкой управляется аналоговым выхо5

55 дом делительного блока 13 при единичном сигнале на своем разрешающем входе.

Знакоанализирующий блок 10 управляет моментом переключения блока 9 регулирования напряжения под нагрузкой и вырабатывает сигнал в том случае, если совпадают знаки сигналов на его входе, т,е. когда знаки на выходах дифференцирующего блока 1 и делительного блока 13 одинаковы.

Дифференцирующий блок 1 вырабатывает сигнал изменения угла во времени

d д/dt.

Фаэоизмерительный блок 11 измеряет угол д, Телеканалы 12 связи получают сигналы с ЭДС питающей и приемной систем и подают их в фаэоизмерительный блок 11.

Логический элемент ИЛИ 8 генерирует сигнал логического нуля при нулевых потенциалах на обоих его входах, в любом другом случае на его выходе присутствует сигнал логической единицы.

Формирователь 14 разрешающего сигнала генерирует на выходе единичный сигнал при нулевом или малом значении выходного сигнала с дифференцирующего блока 1.

Устройство работает следующим образом.

Допустим, что зависимость активной мощности, имеющей двигательную нагрузку, от напряжения будет иметь вид кривой А (фиг.2), Ввиду некоторого, очень часто встречающегося недогруза двигателей точка оптимального режима напряжения по минимуму потерь активной мощности лежит левее оси номинального напряжения. Включаем устройство при питающем узел напряжении, равном номинальному. В момент включения первый триггер устанавливается в единицу, разрешая работу делительного блока 13, второй и третий триггеры — в нуль.

Формирователь 14 разрешающего сигнала

1 при отсутствии значительных возмущений в системе формирует единичный сигнал на своем выходе и через элемент ИЛИ 8 разрешает работу блока 9 регулирования напряжения, на вход которого поступает сигнал на первоначальное снижение напряжения, сформированный в момент включения на аналоговом выходе делительного блока 13.

При снижении напряжения делительный блок 13 снимает зависимость dP/dV и инверсным аналоговым выходом управляет блоком 9 регулирования напряжения до тех пор, пока значение dP/dV не станет отрицательным, т,е. чуть левее точки 1 (фиг.2). В этот момент логический выход отрицатель1669044

55 ного значения делительного блока 13 установит в единицу второй триггер 5, а аналоговый выход будет подавать команду на увеличение напряжения до тех пор (т.е. своеобразный шаг назад), пока значение напряжения не будет правее точки 1, т.е. пока

dP/dV не станет положительным или равным нулю, На логическом выходе нулевого и положительного значения делительного блока 13 формируется сигнал единицы, который устанавливает элемент И 7, на второй вход которого уже приходит единица с выхода второго триггера и устанавливает в единичное значение третий триггер, floследний своим выходом установит в нулевое значение все три, включая и самого себя, тригера. Выход первого триггера запретит работу делительного блока 13 и устройство перейдет в режим ожидания. Если произойдет наброс нагрузки, т,е. скольконибудь значительное изменение во времени активной мощности: увеличение моментов сопротивления на валах двигательной нагрузки, включение дополнительной двигательной нагрузки с большим коэффициентом загрузки (зависимость Б, фиг,2) или включение дополнительной двигательной нагрузки с меньшим коэффициентом загрузки (зависимость В, фиг,2), то переходим в рабочую точку 2 или 3. Значительное изменение активной мощности установит первый триггер 4 в единичное состояние и разрешит работу делительного блока 13. сформирующего в начальный момент разрешения на аналоговом выходе сигнал на снижение напряжения, а затем алгоритм работы будет подобен описанному по зависимости А. Если иэ точки 3, то сначала чуть левее точки 6, а затем шаг назад, т.е. чуть правее этой точки. Если иэ точки 2, то сначала первым шагом чуть левее точки 2, а затем до тех пор, пока не станет чуть правее точки 7.

Допустим, произошло изменение нагрузки: уменьшение момента сопротивления на валах двигательной нагрузки, отключение некоторой ее части с большим коэффициентом загрузки (зависимость Г, фиг.2) или отключение части двигательной нагрузки с меньшим коэффициентом загрузки (зависимость Д, фиг.2), таким образом мы переходим в рабочую точку А или 5.

Алгоритм работы подобен описанному. При значительных изменениях напряжения произойдет значительное изменение активной мощности и алгоритм работы будет аналогичным описанным.

Повышение устойчивости питающей системы при столь глубоком регулировании напряжения узлов нагрузки имеет большее

50 значение. Чтобы подобное регулирование создавало демпфирующий момент (мощность) при колебаниях ротора синхронных генераторов питающей системы, необходимо, чтобы при росте угла, т.е. при

4 д/d >О, мощность узла нагрузки увеличивалась, что требует согласно регулирующему эффекту нагрузки повышения напряжения. И наоборот, переключение

РПН трансформатора 15 узла нагрузки на повышение или понижение напряжения необходимо согласовать со знаком дд/dt. В противном случае регулирующий эффект нагрузки по напряжению может создавать раскачивающий момент для ротора генераторов питающей системы, что приведет к потере ее устойчивости и снижению надежности электроснабжения, Допустим, при возмущении в системе

d д/От > О. Если в это время произошло переключение РПН на повышение напряжения, то момент нагрузки увеличивается, угол начинает уменьшаться и система возвращается в исходное положение, т.е. сохраняет устойчивость. Если же в это время переключим РПН на понижение напряжения, то момент нагрузки уменьшается, что приводит к новому росту угла д . Если угол д достигнет

90, питающая система потеряет синхронную устойчивость относительно приемной системы.

Поэтому при значительных изменениях угла д на входе формирователя 14 разрешающего сигнала появляется уровень, генерирующий на его входе логический "О", а разрешающий вход блока 9 регулирования напряжения управляется только через элемент ИЛИ 8 от знакоанализирующего блока

10. учитывающего знаки управления напряжения, поступающего с инвертированного аналогового выхода делительного блока 13, и угла, поступающего с дифференцирующего блока 1.

При этом угол д изменяется блоком 11, на вход которого посредством телеканалов

12 связи поступают сигналы ЭДС питающей и приемной систем.

Таким образом, устройство для автоматического регулирования напряжения узла электрической нагрузки позволяет постоянно поддерживать и контролировать уровень оптимального по электропотреблению напряжения питания электрического узла нагрузки, имеющего двигатели, с различными и постоянно изменяющимися во времени коэффициентами загрузки. Кроме того, устройство позволяет контролировать скольконибудь значительные возмущения в

1669644

Составитель В.Барсков

Техред М,Моргентал Корректор М.Пожо

Редактор Л.Гратилло

Заказ 2658 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 системе и, не нарушая ее устойчивости, проводить глубокое регулирование с целью экономии электропотребления и повышения качества регулирования по напряжению.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования напряжения электрического узла, имеющего двигательную нагрузку, содержащее фазоиэмерительный блок, подключенный входами к двум телеканалам связи приемной и передающей систем соответственно, а выходом — к входу первого дифференцирующего блока, выход которого подключен к первому входу знаковнализирующего блока, блок регулирования напряжения под нагрузкой, выполненный с дополнительным разделением входом, подключенный выходом к трансформатору узла нагрузки, и датчик напряжения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения качества регулирования напряжения путем снижения количества потребляемой электроэнергии эа счет учета степени загрузки двигательной нагрузки электрического узла. в него дополнительно введены второй и третий дифференцирующие блоки, три триггера, формирователь разрешающего сигнала, логические элементы И и ИЛИ, делительный блок, содержащий разрешающий вход, два информационных входа, два логических выхода и инверсный аналоговый выход, причем разрешающий вход делительного блока подключен к выходу первого триггера, два информационных входа — к

5 выходам второго и третьего дифференцирующих блоков, первый логический выход — к установочному входу второго триггера, а второй логический выход — к первому входу логического элемента И. инверсный анало10 говый выходделительного блока подключен к второму входу энакоанализирующего блока и входу блока регулирования напряжения под нагрузкой, при этом формирователь разрешающего сигнала подключен входом к

15 выходу первого дифференцирующего блока, а выходом — к первому входу логического элемента ИЛИ. второй вход которого подключен к выходу знакоанализирующего блока, а выход — к разрешающему входу блока

20 регулирования напряжения под нагрузкой, входы второго дифференцирующего блока подключены к датчикам тока и напряжения, а выход — к установочному входу первого триггера, вход третьего дифференцирующе25 ro блока подключен к датчику напряжения, второй вход логического элемента И подключен к выходу второго триггера, а выход — к установочному входу третьего триггера. выход которого подключен к сбросовым вхо30 дам первого, второго и третьего триггеров.