Способ фазового управления напряжением в электрической системе



Способ фазового управления напряжением в электрической системе
Способ фазового управления напряжением в электрической системе
Способ фазового управления напряжением в электрической системе

 


Владельцы патента RU 2588058:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроэнергетических системах и в системах электроснабжения. Техническим результатом является повышение эффективности фазового управления напряжением электрической системы. Технический результат достигается тем, что в способе фазового управления напряжением в электрической сети задают требуемые режимные параметры электрической системы. Механический момент абсолютного движения ротора синхронной машины электрической системы расчленяют на относительный и переносный. Управление переносным моментом производят указанным фазовым смещением напряжения в соответствии с требуемыми режимными параметрами. 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в электроэнергетических системах и в системах электроснабжения для более эффективного фазового управления напряжением в электрической системе, синхронными электрическими машинами (синхронными генераторами, синхронными компенсаторами и синхронными двигателями).

Известен способ фазового управления напряжением в электрической системе (пат. 2295817, H02J 3/24. Способ повышения динамической устойчивости синхронных электрических машин / Чебан В.М.), при котором дополнительно ускоряют или тормозят синхронные электрические машин и тем самым осуществляют смещение результирующего магнитного потока ротора одновременно с механическим поворотом статора в сторону относительного отклонения ротора при возмущении.

Однако в данном способе имеется следующий недостаток: не задаются требуемыми режимными параметрами электрической системы с фазовым управлением, что не дает возможность повысить эффективность фазового управления напряжением.

Кроме того, известен способ фазового управления напряжением в электрической системе (авт. свид. SU 858175, H02J 3/24. Способ повышения устойчивости электрических систем / Л.П. Калинин, В.А. Бошняга, В.М. Постолатий и И.Т. Комендант), являющийся прототипом предлагаемого изобретения, при котором устанавливают угол фазового смещения напряжения фазорегулирующего трансформатора, соответствующий текущей величине нагрузки генератора.

Однако недостатком является то, что в данном способе не задаются требуемыми режимными параметрами электрической системы с фазовым управлением, что не дает возможность повысить эффективность фазового управления напряжения.

Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является повышение эффективности фазового управления напряжением электрической системы.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе фазового управления напряжением в электрической системе задаются требуемыми режимными параметрами электрической системы с фазовым управлением, механический момент абсолютного движения ротора синхронной машины электрической системы расчленяют на относительный и переносный, управление переносным моментом производят указанным фазовым смещением напряжения в соответствии с требуемыми режимными параметрами.

На Фиг. 1 представлена функциональная схема, реализующая предлагаемый способ.

На Фиг. 2 представлена схема и векторная диаграмма электрической системы без фазового управления напряжения, поясняющая способ.

На Фиг. 3 представлена схема и векторная диаграмма электрической системы с фазовым управлением напряжения, поясняющая способ.

Способ осуществляется следующим образом (Фиг. 1). Задаются требуемыми режимными параметрами электрической системы с фазовым управлением (1), исходя из требуемых режимных параметров электрической системы с фазовым управлением, формируют закон управления фазовым смещением (2), по которому осуществляют фазовое смещение напряжения (3). Механический момент абсолютного движения ротора (4) синхронной машины в электрической системе расчленяют на относительный (6) и переносный (5). Фазовое смещение напряжения, являясь составной частью механического момента переносного движения ротора синхронной машины (6), изменяет его. Поскольку относительный (6) и переносный (5) механические моменты являются взаимосвязанными и составляют абсолютный механический момент движения ротора (4) синхронной машины (Фиг. 1), меняя переносный момент (5), изменяют относительный (6). Изменяющийся механический момент относительного движения ротора (6) определяет режим электрической системы, придавая ей требуемые режимные параметры (7).

Таким образом, повышают эффективность фазового управления напряжением в электрической системе, формируя фазовое смещение в соответствии с требуемыми режимными параметрами.

Для пояснения сущности предлагаемого способа представлена наиболее простая математическая модель электрической системы, которая применяется для описания электромеханических переходных процессов (Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах: Учеб. для электроэнергет. спец. вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1985. - с. 72).

Она состоит из дифференциального уравнения, описывающего движение ротора синхронной машины, и его взаимосвязи с алгебраическим уравнением состояния электрической сети.

Для простейшей электрической системы (Фиг. 2), состоящей из шин неизменного напряжения (U), сопротивления связи (X) и синхронной машины (СМ), имеющей постоянную инерции TJ и ЭДС Е. Общепринятое дифференциальное уравнение в синхронно вращающихся осях ωo выглядит следующим образом:

где TJ - постоянная механической инерции ротора СМ;

- ускорение ротора СМ (вектора ЭДС Е) относительно синхронно вращающейся оси;

δ - абсолютный угол, определяющий положение ротора СМ (вектора ЭДС Е);

δотн - относительный угол между вектором ЭДС Е СМ и шин неизменного напряжения U;

Р0 - мощность турбины;

Pmaxsin δотн - алгебраическое уравнение состояния электрической сети,

где - максимальная электромагнитная мощность, передаваемая по сопротивлению связи (X).

Для решения дифференциального уравнения движения электрической системы относительный угол приравнивают к абсолютному (δотн=δ).

Введение (Ф) фазового смещения (γ) между шинами неизменного напряжением (U) и напряжением (UФ), подаваемым на сопротивление связи (X), приводит к нарушению равенства абсолютного δ и относительного δотн углов в электрической системе (Фиг. 3).

В физике (http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/759581), при рассмотрении сложного движения обычно выбирают одну из систем отсчета за базовую («абсолютную»), другую называют «подвижной» и вводят следующие термины:

- абсолютное движение - это движение точки/тела в базовой системе отсчета,

- относительное движение - это движение точки/тела относительно подвижной системы отсчета,

- переносное движение - это движение второй систем отсчета относительно первой. Также вводятся понятия и термины соответствующих скоростей и ускорений.

Тогда, на основании представленной векторной диаграммы напряжений электрической системы с фазовым управлением (Фиг. 3), связь между δ - абсолютным углом и δотн - относительным углом электрической сети можно записать в следующем виде:

где γ - угол фазового смещения напряжения или переносный угол по определению сложного движения.

Тогда связь скоростей абсолютного и относительного углов:

и ускорений:

В результате, дифференциальное уравнение, в относительной системе координат с учетом (1) будет выглядеть следующим образом:

или

Механический момент абсолютного движения ротора синхронной машины электрической системы расчленяют на переносный , управляемый ускорением фазового смещения напряжения в соответствии с требуемыми режимными параметрами системы и относительный , определяющий заданный режим (Pmaxsinδотн) в электрической системе.

Способ фазового управления напряжением в электрической системе с фазовым управлением осуществляют следующим образом.

Задают требуемые режимные параметры электрической системы. Например, электрическая система фазовым управлением напряжения должна иметь апериодический характер переходных процессов. Такую систему представляют следующим дифференциальным уравнением:

где L - коэффициент демпфирования.

Вычитают из уравнения движения (6) электрической системы с фазовым управлением напряжения, уравнение (7) с требуемыми режимными параметрами электрической системы, получают уравнение для закона управления фазовым смещением напряжения:

Преобразуют уравнение (8) относительно ускорения , получают закон управления ускорением фазового смещения напряжения:

Подставляют выражение для закона управления ускорением фазового смещения напряжения (9) в (6), получают электрическую систему с требуемыми режимными параметрами (7). Для реализации закона управления необходимо иметь информацию о δотн.

Таким образом, техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение эффективности фазового управления напряжением в электрической системе, за счет формирования фазового смещения в соответствии с требуемыми режимными параметрами электрической системы.

Способ фазового управления напряжением в электрической системе, при котором создают фазовое смещение напряжения, отличающийся тем, что задаются требуемыми режимными параметрами электрической системы, механический момент абсолютного движения ротора синхронной машины электрической системы расчленяют на относительный и переносный и управление переносным моментом производят указанным фазовым смещением напряжения в соответствии с требуемыми режимными параметрами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам регулирования потребления электроэнергии системами освещения. Технический результат - повышение эффективности управления потребляемой мощностью.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электроэнергетическим системам. Предлагается способ включения трехфазных блоков конденсаторов практически без переходного процесса и превышения напряжений на конденсаторах их установившихся значений.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для поддержания и регулирования напряжения в электрической сети. Технический результат - снижение потерь (или увеличение пропуска) мощности в прилегающем к узлу регулирования напряжения районе сети при поддержании в заданных пределах напряжений примыкающих узлов.

Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей.

Изобретение относится к системам электроснабжения на основе силовой преобразовательной техники, питающим удаленные потребители электрической энергии. Технический результат - создание возможности эффективного электроснабжения удаленных потребителей электрической энергии по линии электропередачи переменного тока с большими величинами активного и индуктивного сопротивлений.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности регулирования напряжения на участке тяговой сети с группой тяговых подстанций.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в сетях электроснабжения. Технический результат - повышение надежности.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности регулирования напряжения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического регулирования вставкой постоянного тока на базе двух ведомых сетью преобразователей напряжения типа СТАТКОМ, управляемых способом широтно-импульсной модуляции (ВПТН).

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение децентрализованного управления энергопотреблением.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение качества и стабильности регулирования напряжения в электрической сети. Согласно способу задают соотношение между фактическим отклонением напряжения от нормативного значения у всех потребителей, подключенных к электрической сети, и напряжением вторичной обмотки трансформатора или вольтодобавочного трансформатора, от которого питается электрическая сеть, задают задержку по времени фактического соотношения между отклонением напряжения от нормативного значения у всех потребителей и напряжением вторичной обмотки трансформатора или вольтодобавочного трансформатора от заданного соотношения, измеряют фактическое напряжение у всех потребителей, подключенных к электрической сети. Определяют фактическое отклонение измеренного напряжения от нормативного значения у всех потребителей, измеряют фактическое напряжение вторичной обмотки трансформатора или вольтодобавочного трансформатора, определяют фактическое соотношение между отклонениями напряжения от нормативного значения у всех потребителей и напряжением вторичной обмотки трансформатора или вольтодобавочного трансформатора. Если данное фактическое соотношение через заданное время отличается от заданного соотношения, начинают отчет времени, равного заданному времени фактического соотношения между отклонением напряжения у всех потребителей от нормативного значения и напряжением вторичной обмотки трансформатора или вольтодобавочного трансформатора от заданного соотношения. Если в момент окончания отсчета времени фактическое соотношение между отклонением напряжения от нормативного значения у всех потребителей и напряжением вторичной обмотки трансформатора или вольтодобавочного трансформатора отклоняется от заданного соотношения, то полученное значение этого отклонения используют в качестве корректирующего сигнала. 1 ил.
Наверх