Способ регулирования реактивной мощности

 

Использование: в системах электроснабжения для поддержания заданного баланса реактивной мощности. Сущность изобретения: в качестве параметра реактивной мощности используют угол сдвига между током нагрузки и напряжением сети, который преобразуют в группу прямоугольных импульсов с периодом следования в эл. град. После этого сравнивают измеренный параметр с уставками, причем численное значение первой уставки ϕ₁ принимают равным арккосинусу или арктангенсу коэффициента мощности, заданного энергосистемой, а численное значение второй уставки ϕ₂<ϕ₁. В случае, если реактивная мощность имеет индуктивный характер, а угол сдвига фаз между током и напряжением сети больше ϕ₁ - реактивную мощность уменьшают, если угол сдвига меньше ϕ₂ - реактивную мощность увеличивают, если реактивная мощность имеет емкостный характер, а угол сдвига фаз больше ϕ₁, или меньше ϕ₂, реактивную мощность уменьшают. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах регулирования, в частности при построении систем электроснабжения для поддержания заданного баланса реактивной мощности.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ регулирования реактивной мощности, заключающиеся в воздействии на исполнительный орган управляющего сигнала, полученного в результате сравнения опорного сигнала напряжения (уставки) с тестируемым сигналом напряжения, пропорциональным углу сдвига фаз между током нагрузки и напряжением сети системы электроснабжения [1] .

Недостатками этого способа регулирования являются низкая информативность уставок, не дающая наглядного представления о коэффициенте мощности системы электроснабжения, в пределах которого осуществляется оптимальная работа потребителя; необходимость предварительных сложных вычислений при приведении уставки регулирования в соответствие с величиной требуемого оптимального коэффициента мощности системы электроснабжения.

Целью изобретения является повышение информативности уставок регулирования и повышение качества регулирования.

Цель достигается тем, что в известном способе регулирования реактивной мощности, заключающемся в измерении параметра, характеризующего реактивную мощность в сети, сравнении измеряемого параметра с уставками, определении характера реактивной мощности и изменении реактивной мощности в зависимости от характера реактивной мощности и результата сравнения с уставками, в качестве параметра реактивной мощности используют угол сдвига между током нагрузки и напряжением сети, который преобразуют в группу прямоугольных импульсов с периодом следования в 1 эл. град. численное значение первой уставки ϕ₁ принимают равным арккосинусу или арктангенсу коэффициента мощности, заданного энергосистемой, а численное значение второй уставки ϕ₂ < ϕ₁ для создания оптимальной зоны нечувствительности, при этом, в случае, если реактивная мощность имеет индуктивный характер, а угол сдвига фаз между током и напряжением сети больше ϕ₁, реактивную мощность уменьшают, если угол сдвига меньше ϕ₂, реактивную мощность увеличивают, если реактивная мощность имеет емкостный характер, а угол сдвига фаз больше ϕ₁ или меньше ϕ₂, реактивную модность уменьшают.

На фиг. 1 дана функциональная схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства, осуществляющего способ.

Устройство содержит фазовый детектор 1 с встроенным в него генератором прецизионной частоты, подключенный вторым выходом к входу первого из последовательно соединенных двоично-десятичных счетчиков 2 и 3 соответственно единиц и десятков, которые подключены соответственно к дешифратору 4 единиц, дешифратору 5 десятков, две пары переключателей 6, 7 и 8, 9, причем первая из них подключает требуемые выходы дешифратора 4 единиц дешифратора 5 десятков к двум входам логического элемента 3ИЛИ-НЕ 10, выходом соединенного с входом счетного триггера 11, прямой выход которого соединен к D-входу триггера задержки 12, вторая пара переключателей соединяет требуемые выходы дешифратора 4 единиц, дешифратора 5 десятков с двумя входами логического элемента 3ИЛИ-НЕ 13, соединенного выходом с входом счетного триггера 14, инверсный выход которого подключен к D-входу триггера задержки 15, логический элемент 2ИЛИ 16, входами подключенный соответственно к выходам триггеров задержки 12 и 15, а выходом соединенный с входами обнуления триггеров 11, 12, 14 и 15, исполнительный орган 17, подключенный первым входом к выходу триггера задержки 12, вторым входом - к выходу триггера задержки 15, при этом первый вход фазового детектора 1 является входом напряжения сети U_с, второй вход - входом тока нагрузки I_н, первый выход фазового детектора 1 соединен с одними из входов логических элементов 3ИЛИ-НЕ 10 и 13, а третий выход подключен к входам обнуления двоично-десятичных счетчиков 2, 3 и синхровходам триггеров задержки 12 и 15.

Устройство работает следующим образом. Поступающие на первый вход фазового детектора 1 опорный сигнал напряжения сети, на второй - тестируемый сигнал тока нагрузки из синусоидальных преобразуются в момент перехода через нуль в прямоугольные однополупериодные сигналы, выделяется импульс разности их фаз с одновременным определением знака ("минус" - при индуктивном характере нагрузки "плюс" - при емкостном) и с помощью генератора прецизионной частоты, встроенного в фазовый детектор 1, представляется в виде группы прямоугольных импульсов с периодом следования в данном случае в 1 эл. град, которые затем поступают на вход двоично-десятичного счетчика 2 единиц и далее в последовательно соединенный с ним двоично-десятичный счетчик 3 десятков, которые полученную информацию в параллельном коде выдает на соответствующие десятичные дешифраторы 4 и 5 единиц и десятков.

Пусть в исходном состоянии в интервале времени t₀-t₁ (см. фиг. 2) реактивная мощность имеет индуктивный характер, а оптимальная работа потребителя должна осуществляться при tg ϕ = 0,26, т. е. угол сдвига фаз между током нагрузки и напряжением сети должен находиться в пределах 15-16 эл. град. Для задания установки регулирования ϕ₁ = 16 эл. град. переключатель 6 соединяют выход Q6 десятичного дешифратора 4 единиц, а переключатель 7 - выход Q₁ дешифратора 5 десятков с соответствующими входами логического элемента 3ИЛИ-НЕ 10. Аналогично задается уставка регулирования ϕ₂ = 15 эл. град. т. е. переключатель 8 соединяет выход Q₅ десятичного дешифратора 4 единиц, переключатель 9 - выход Q₁ десятичного дешифратора 5 десятков с соответствующими входами логического элемента 3ИЛИ-НЕ 13.

На третьи входы логических элементов 3ИЛИ-НЕ 10 и 13 с фазового детектора 1 поступает знаковый сигнал низкого уровня при определении знака импульса разности фаз между током нагрузки и напряжением сети.

Допустим, угол сдвига фаз между током нагрузки и напряжением сети в некоторый момент времени в интервале (t₀-t₁) > ϕ₁ на уменьшение реактивной мощности индуктивного характера. По мере работы двоично-десятичных счетчиков 2 и 3 на выходах дешифраторов 4 и 5 будут появляться сигналы низкого уровня, определяющие количество подсчитанных импульсов с периодом 1 эл. град. в импульсе разности фаз между током нагрузки и напряжением сети, и с появлением шестнадцатого импульса, соответствующего уставке на выходе логического элемента 3ИЛИ-НЕ 10, появится сигнал высокого уровня и переключит счетный триггер 11 в единичное состояние, создав на D-входе триггера задержки 12 потенциал высокого уровня. В момент окончания импульса разности фаз между током нагрузки и напряжением сети с фазового детектора 1 сигнал высокого уровня поступит на входы обнуления двоично-десятичного счетчика 2 единиц, двоично-десятичного счетчика 3 десятков и синхровходы триггеров задержки 12 и 15, переключив триггер задержки 12 в единичное состояние. Таким образом, с прямого выхода триггера задержки 12 поступит сигнал в исполнительный орган 17 на уменьшение реактивной мощности индуктивного характера и через первый вход логического элемента 2ИЛИ 16 на входы обнуления триггеров 11, 12, 14 и 15, вернув их в исходное состояние.

Предположим, что значение реактивной мощности индуктивного характера таково, что угол разности фаз между током нагрузки и напряжением сети несколько меньше уставки ϕ₂ на запрет увеличения мощности индуктивного характера, равной 15 эл. град. Порядок работы фазового детектора 1, двоично-десятичных счетчиков 2 и 3, десятичных дешифраторов 4 и 5 останется прежним, но при выбранных уставках ϕ₁ = = 16 эл. град и ϕ₂ = 15 эл. град, на выходах логических элементов 3ИЛИ-НЕ 10 и 13 в этом случае исключено появление сигнала высокого уровня, а значит, и невозможно переключение счетных триггеров 11 и 14. При этом сигнал высокого уровня с инверсного выхода счетного триггера 14 будет поступать на D-вход триггера задержки 15. По окончании импульса разности фаз между током нагрузки и напряжением сети логическая единица с фазового детектора 1 поступит на входы обнуления двоично-десятичных счетчиков 2 и 3 и синхровходы триггеров задержки 12 и 15, переключив триггер задержки 15 в единичное состояние, который сигналом высокого уровня запустит исполнительный орган 17 на увеличение реактивной мощности индуктивного характера. Одновременно логическая единица с выхода триггера задержки 15 через второй вход логического элемента 2ИЛИ 16 поступит на входы обнуления триггеров 11, 12, 14 и 15, вернув их в исходное состояние.

Пусть в момент времени t₁-t₂ реактивная мощность имеет емкостный характер. При этом фазовый детектор 1 сменит знак разности фаз между током нагрузки и напряжением сети на положительный и на третьи входы логических элементов 3ИЛИ-НЕ 10 и 13 поступит сигнал высокого уровня, запретив появление на их выходах логической единицы, что при окончании импульса разности фаз между током нагрузки и напряжением сети приведет к срабатыванию трриггера задержки 15, подаче сигнала в исполнительный орган 17 на уменьшение реактивной мощности емкостного характера и посредством логического элемента 2ИЛИ 16 на входы обнуления триггеров 11, 12, 14 и 15.

Описанные процессы в устройстве регулирования будут повторяться ежепериодно до момента установления реактивной мощности в заданных пределах.

Таким образом, предложенный способ регулирования отличается высокой информативностью, дающей наглядное представление о коэффициенте мощности системы электроснабжения, в пределах которого должна осуществляться оптимальная работа потребителя, и не требует привлечения к обслуживанию высококвалифицированного персонала, так как перевод коэффициента мощности в значение уставок предельно прост. (56) Авторское свидетельство СССР N 1471247, кл. H 02 J 3/18, 1989.

Формула изобретения

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, согласно которому измеряют параметр, характеризующий реактивную мощность в сети, сравнивают измеренный параметр с уставками, определяют характер реактивной мощности и изменяют реактивную мощность в зависимости от характера реактивной мощности и результата сравнения с уставками, отличающийся тем, что в качестве параметра реактивной мощности используют угол сдвига между током нагрузки и напряжением сети, который преобразуют в группу прямоугольных импульсов с периодом следования в 1 эл. град. , численное значение первой уставки ϕ₁ принимают равным арккосинусу или арктангенсу коэффициента мощности, заданного энергосистемой, а численное значение второй уставки ϕ₂<ϕ₁ для создания оптимальной зоны нечувствительности, при этом в случае, если реактивная мощность имеет индуктивный характер, а угол сдвига фаз между током и напряжением сети больше ϕ₁ - реактивную мощность уменьшают, если угол сдвига меньше ϕ₂ - реактивную мощность увеличивают, если реактивная мощность имеет емкостный характер, а угол сдвига фаз больше ϕ₁ или меньше ϕ₂ - реактивную мощность уменьшают.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2