Способ и устройство для уменьшения колебаний напряжения в сети электроснабжения

В сети (2) электроснабжения должны эффективно и с низкой стоимостью уменьшаться колебания напряжения. Для этого предлагается способ, в котором измеряется ток в нагрузке (1), за счет чего получается соответствующий сигнал измерения тока. Уменьшаются колебания напряжения с помощью управляемого с помощью тиристора реактивного сопротивления (TCR) (8) и с помощью VSC (10), который представляет управляемый напряжением преобразователь электроэнергии. Сигнал измерения тока или соответствующей величины разделяется в зависимости от заданного абсолютного предельного значения на первую долю и на вторую долю. Осуществляется управление TCR (8) на основании первой доли и управление VSC (10) на основании второй доли. В качестве альтернативы управление TCR может осуществляться с помощью сигнала измерения тока нагрузки и управление VSC - с помощью суммы сигнала измерения тока нагрузки и сигнала измерения тока TCR. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Данное изобретение относится к способу уменьшения колебаний напряжения в сети электроснабжения, которые вызываются за счет работы нагрузки в сети электроснабжения. При этом измеряется проходящий в нагрузке ток, за счет чего получается соответствующий сигнал измерения тока. Колебания напряжения уменьшаются с помощью бока TCR (thyristor controlled reactor), который представляет управляемое тиристором реактивное сопротивление, и с помощью блока VSC (voltage source converter), который представляет управляемый напряжением преобразователь электроэнергии, предпочтительно с применением фильтровых контуров, которые подключены постоянно. Кроме того, данное изобретение относится к соответствующему компенсационному устройству.

Печи высокой мощности (например, электродуговые печи) характеризуются тем, что они имеют сильные колебания мощности. Эти колебания мощности воздействуют на соответствующую сеть электроснабжения. Из диссертации T.Ellinger ʺEntwicklung eines hybriden Kompensationskonzepts für einen Drehstromlichtbogenofenʺ (Разработка гибридной концепции компенсации для электродуговой печи трехфазного тока)/ TU Ilmenau, 2 апреля 2004 известны соответствующие возможности для компенсации вызванных печью помех на основе гибридной фильтровой концепции. Активная часть компенсатора состоит из управляемого тиристором регулятора реактивного тока (блок TCR), а также из параллельного активного фильтра. Блок TCR выполняет компенсацию реактивной мощности основной частоты печи. Кроме того, он выполняет уменьшение мерцания. Для компенсации реактивной мощности, вызываемой высшими гармониками, всей системы применяется активный фильтр.

Известна мощная система, согласно фиг. 1, с электродуговой печью в качестве сильно колеблющейся нагрузки 1. Нагрузка 1 питается, например, из сети 2 среднего напряжения (например, 10-35 кВ). Сеть 2 среднего напряжения в свою очередь снабжается через понижающий трансформатор 3 из сети 4 высокого напряжения. Подключение осуществляется в так называемой точке общего соединения (РСС) сети высокого напряжения. К сети 4 высокого напряжения символично подключен другой потребитель (V) 5.

Для компенсации, соответственно, уменьшения колебаний напряжения в сети 2 среднего напряжения и тем самым также в сети 4 высокого напряжения, с сетью 2 среднего напряжения, наряду с нагрузкой 1, соединены так называемый блок SVC 6 (статический компенсатор VAR, т.е. компенсатор реактивной мощности) и блок STATCOM 7 (статический синхронный компенсатор, т.е. преобразователь электроэнергии в импульсном режиме для создания индуктивной или емкостной реактивной мощности). SVC 6 содержит здесь TCR 8 и пассивную фильтровую схему 9. Как TCR 8, так и пассивная фильтровая схема 9 соединены непосредственно с сетью 2 среднего напряжения.

STATCOM 7 содержит VSC 10 (voltage source converter; т.е. управляемый напряжением преобразователь электроэнергии), а также пассивную фильтровую схему 11. Как VSC 10, так и пассивная фильтровая схема 11 непосредственно соединены с сетью 2 среднего напряжения. Таким образом, они лежат вместе с TCR 9 и пассивной фильтровой схемой 9 параллельно нагрузке 1.

Как указывалось выше, возникающие большие, например в печах высокой мощности, колебания нагрузки в точке РСС соединения, подлежат компенсации с помощью компенсационной системы. Такой компенсационной системой является SVC 6, который содержит TCR 8 и гармонический фильтр, соответственно, набор гармонических фильтров 9, и известен уже более 30 лет. Такой SVC 6 пригоден для уменьшения помех от медленно изменяющихся нагрузок. Однако, когда нагрузки изменяются быстро, то SVC могут компенсировать колебания напряжения лишь неудовлетворительно. В этом случае вместо TCR 8 обычно используется VSC 10. Последний не зависит от задержек зажигания тиристоров и тем самым реагирует быстрее. Кроме того, он не имеет мертвого времени, которое обуславливается свойством тиристоров обеспечивать возможность лишь включения, но не выключения. Однако он, как правило, значительно дороже.

Компенсационное действие и тем самым уменьшение колебаний напряжения U показано на фиг. 2. Там изображены кривые 12, 13 и 14 вероятности р в зависимости от колебаний напряжения U. Кривая 12 показывает вероятность колебаний напряжения без компенсации. Кривая 13 показывает вероятность колебаний напряжения, когда компенсация осуществляется с помощью единственного SVC (соответственно, TCR), который пригоден для медленных изменений нагрузки. Наконец, на фиг. 14 показана вероятность колебаний напряжения при компенсации с помощью единственного STATCOM (соответственно, комбинации фильтров VSC), который подходит для быстрых изменений нагрузки. При этом отдельная вероятность р указывает, что колебания напряжения превосходят заданное значение U.

Для одной и той же номинальной мощности соотношение стоимости VSC и TCR и пассивных фильтровых схем составляет примерно 4:1:1. Соотношение производительности системы с VSC с производительностью системы с TCR составляет примерно 2:1, что соответствует примерно соотношению U1:U2 на фиг. 2.

На фиг. 2 показаны также колебания напряжения и их вероятности. Например, вероятность того, что колебание напряжения U1, согласно кривой 13 при использовании единственного SVC, составляет р. При использовании единственного STATCOM колебание напряжения при той же вероятности превышает U2. Это означает, что STATCOM 7 является более производительным, чем SVC 6.

Для ясности следует указать, что на фиг. 2 не показано, что каждое полученное с помощью измерения колебание напряжения имеет частоту колебаний, которая лежит между 0,5 Гц и 25 Гц. В целом частота колебаний означает число циклов в секунду, в которых напряжение нарастает и падает. SVC хорошо реагирует на колебания нагрузки до частоты колебаний 5 Гц, с определенным успехом также между 5 Гц и 10 Гц. Однако его производительность при частоте свыше 10 Гц мала. В противоположность этому, STATCOM реагирует во всем диапазоне частоты колебаний хорошо на колебания нагрузки. Наиболее строгими являются допуски относительно колебаний напряжения при частоте примерно 9 Гц, поскольку глаз, соответственно мозг, реагируют наиболее сильно на колебания освещенности в этом диапазоне частоты. Поскольку STATCOM не только в этом диапазоне частот, но вообще превосходит SVC, то кривая STATCOM лежит слева от кривой SVC на фиг. 2.

Если нагрузка лежит немного выше допустимой нагрузки STATCOM, то кривая 14 STATCOM на фиг. 2 смещается немного вправо, так что при определенных условиях не достигается предельное значение помех. Для сдвига кривой снова влево и достижения предельного значения, необходимо повышать предельную нагрузку системы компенсации. При этом с точки зрения стоимости предпочтительно, когда допустимая нагрузка системы компенсации повышается с помощью TCR 8 вместо второго VSC 10. В этом случае важно, что TCR и VSC работают координированно, с целью достижения наилучшей производительности.

Определенные комбинированные виды работы TCR, VSC и фильтровых схем уже известны. Например, TCR и VSC могут работать независимо друг от друга, как показано на фиг. 3. Относительно основной структуры показанная на фиг. 3 система соответствует показанной на фиг. 1 системе. Однако для ясности не изображена сеть 4 высокого напряжения. К сети 2 среднего напряжения подключена нагрузка 1. Параллельно с ней к сети 2 среднего напряжения подключены TCR 8, VSC 10 и пассивная фильтровая схема 15. Однако в принципе не имеет значения, насколько высоким является напряжение в сети 2.

На фиг. 3 показано управление, соответственно, регулирование комбинации TCR-VSC вместе с фильтровой схемой 15. При этом предпочтительно, но не обязательно, что фильтровая схема является пассивной.

С помощью измерителя тока измеряется ток, который проходит в нагрузку 1 из сети 2 среднего напряжения. Соответствующий сигнал измерения тока подается в управляющий TCR блок 17 (ТСО) и в управляющий VSC блок 18 (VCO). Кроме того, оба управляющих блока 17 и 18 получают сигналы измерения напряжения от измерителя 19 напряжения относительно напряжения в сети 2 среднего напряжения. Из сигналов измерения тока и напряжения управляющий TCR блок 17 генерирует управляющий сигнал для TCR 8, и управляющий VSC блок 18 генерирует управляющий сигнал для VSC 10.

В показанном на фиг. 3 примере TCR 8 и VSC 10 работают независимо друг от друга. Заданная доля тока нагрузки компенсируется с помощью TCR, а остаток - с помощью VSC 10. В этом способе используется лишь частично способность быстрого реагирования VSC 10, что приводит к результатам ниже оптимального.

В показанной на фиг. 4 модификации VSC 10 используется в качестве активного фильтра. TCR 8 уменьшает основные колебания напряжения, в то время как VSC 10 устраняет лишь гармоники. Основная структура этой системы показана на фиг. 3, поэтому делается ссылка на ее описание. Однако в показанном на фиг. 4 примере дополнительно предусмотрено, что сигнал измерения тока разделяется. Определенная доля, а именно х% измерительного значения, подается в управляющий TCR блок 17. Для этого можно использовать, например, умножитель 20. Другой умножитель 21 передает остаток значения силы тока в сигнал измерения тока для управляющего VSC блока 18, который в свою очередь выдает соответствующий управляющий сигнал в VSC 10. В остальном относительно работы системы делается ссылка на описание фиг. 3.

Колебания нагрузки могут изменяться динамически. За счет этого превышаются возможности известных систем, и не может достигаться оптимальная компенсация специально в диапазоне нагрузок, который еще не требует двух VSC.

Таким образом, задача данного изобретения состоит в создании способа и компенсационного устройства, с помощью которых обеспечивается возможность достижения более эффективного уменьшения колебаний напряжения с помощью одного TCR и одного VSC.

Эта задача решена, согласно изобретению, с помощью способа уменьшения колебаний напряжения в сети электроснабжения, которые вызываются за счет работы нагрузки в сети электроснабжения, посредством

- измерения проходящего в нагрузку тока, за счет чего получается соответствующий сигнал измерения тока,

- уменьшения колебаний напряжения с помощью TCR, который представляет управляемое с помощью тиристора реактивное сопротивление, и

- уменьшения колебаний напряжения с помощью VSC, который представляет управляемый напряжением преобразователь электроэнергии,

а также

- разделения сигнала измерения тока или соответствующей величины в зависимости от заданного абсолютного предельного значения на первую долю и на вторую долю,

- управления TCR на основании первой доли,

- управления VSC на основании второй доли.

Таким образом, предпочтительно достигается компенсация параллельно с помощью одного TCR и одного VSC, при этом управление обоими осуществляется динамически. Таким образом, с помощью TCR и VSC не предоставляется неизменная доля реактивной мощности для компенсации, а осуществляется управление соответствующей долей в зависимости от характеристики сигнала измерения тока, который представляет проходящий в нагрузку ток. При этом используется абсолютное предельное значение, на основе которого анализируется сигнал измерения тока. В соответствии с результатом анализа осуществляется управление TCR и VSC.

В одном варианте выполнения заданное абсолютное предельное значение представляет предельную частоту. Таким образом, определение категории колебаний напряжения осуществляется в соответствии с их частотой. Таким образом, доли с более высокой частотой можно обрабатывать отлично от долей с более низкими частотами.

А именно, все частоты первой доли могут лежать ниже предельной частоты, и все частоты второй доли - выше предельной частоты. Таким образом, низкочастотные доли сигнала измерения тока применяются для управления TCR, а высокочастотные доли сигнала измерения тока применяются для управления VSC. Предельная частота может лежать, например, между 0 и 8 Гц, в частности, между 1 и 5 Гц. Таким образом, может обеспечиваться, что доли с частотой примерно 9 Гц, на которые особенно чувствительно реагирует человеческий организм при освещении, эффективно уменьшаются с помощью VSC.

В качестве альтернативного решения, предельное значение может представлять также силу тока или мощность. Таким образом, уменьшение колебаний напряжения можно осуществлять на основании реактивных мощностей с помощью соответствующих измеряемых долей тока, соответственно, измеряемых долей мощности одним методом или другим методом.

Предпочтительно, первая доля образована составляющими сигнала измерения тока или соответствующей величины, которые лежат выше заданного предельного значения. Соответственно, в этом случае вторая доля образована составляющими сигнала измерения тока или соответствующей величины, которые лежат ниже заданного предельного значения. Таким образом, управление VSC осуществляется так долго, пока ток или мощность нагрузки не упадут ниже заданного предельного значения. Первые доли, которые лежат выше этого предельного значения, уменьшаются с помощью TCR.

Указанная выше задача решена также, согласно изобретению, с помощью компенсационного устройства для уменьшения колебаний напряжения в сети электроснабжения, которые вызываются работой нагрузки в сети электроснабжения, содержащего

- измерительное приспособление для измерения проходящего в нагрузку тока, за счет чего обеспечивается возможность создания соответствующего сигнала измерения тока,

- TCR, который представляет управляемое тиристором реактивное сопротивление, для уменьшения колебаний напряжения, и

- VSC, который представляет управляемый напряжением преобразователь электроэнергии, для уменьшения колебаний напряжения,

дополнительно содержащего

- разделительное приспособление для разделения сигнала измерения тока или соответствующей величины в зависимости от заданного абсолютного предельного значения на первую долю и на вторую долю,

- первый управляющий блок для управления TCR на основании первой доли, и

- второй управляющий блок для управления VSC на основании второй доли.

Предпочтительно, также здесь разделение сигнала измерения тока или соответствующей величины происходит в зависимости от заданного абсолютного предельного значения, т.е. умно с помощью разделительного приспособления. Таким образом, можно обрабатывать, в частности, высоко динамические процессы средней мощности более эффективно относительно сглаживания напряжения в сети электроснабжения.

Также здесь разделительное приспособление может иметь разделитель частоты, и заданное абсолютное предельное значение является предельной частотой разделителя частот. Тем самым обеспечиваются указанные выше преимущества.

В частности, разделительное приспособление может иметь ограничитель, который использует заданное предельное значение для ограничения управляющей величины для VSC. Тем самым может быть, прежде всего, полностью, соответственно, лучше использоваться емкость VSC.

Кроме того, сеть электроснабжения может быть нагружена фильтровой схемой, которая для уменьшения колебаний напряжения взаимодействует с TCR и VSC. В частности, фильтровая схема может быть пассивной, действовать в качестве емкости и согласована как с TCR, так и с VSC. Таким образом, может быть создана дешевая фильтровая схема, которая вместе с индуктивностями TCR и VSC компенсирует вызванные нагрузкой реактивные мощности.

Кроме того, указанная выше задача решена, согласно изобретению, с помощью способа уменьшения колебаний напряжения в сети электроснабжения, которые вызываются за счет работы нагрузки в сети электроснабжения, посредством

- измерения тока между нагрузкой и сетью, за счет чего получается соответствующий первый сигнал измерения тока,

- уменьшения колебаний напряжения с помощью TCR, который представляет управляемое с помощью тиристора реактивное сопротивление, и

- уменьшения колебаний напряжения с помощью VSC, который представляет управляемый напряжением преобразователь электроэнергии,

- измерения тока между TCR и сетью электроснабжения, за счет чего получается второй сигнал измерения тока, а также

- управления TCR на основании первого сигнала измерения тока,

- управления VSC на основании второго сигнала измерения тока.

Наряду с эти предлагается, согласно изобретению, компенсационное устройство для уменьшения колебаний напряжения в сети электроснабжения, которые вызываются работой нагрузки в сети электроснабжения, содержащее

- первое измерительное приспособление для измерения тока между нагрузкой и сетью электроснабжения, за счет чего обеспечивается возможность создания соответствующего первого сигнала измерения тока,

- TCR, который представляет управляемое тиристором реактивное сопротивление, для уменьшения колебаний напряжения, и

- VSC, который представляет управляемый напряжением преобразователь электроэнергии, для уменьшения колебаний напряжения,

- второе измерительное приспособление для измерения тока между TCR и сетью электроснабжения, за счет чего обеспечивается возможность создания соответствующего второго сигнала измерения тока,

- первый управляющий блок для управления TCR на основании первого сигнала измерения тока, а также

- второй управляющий блок для управления VSC на основании первого и второго сигнала измерения тока.

Таким образом, предпочтительно, TCR является первично ответственным за уменьшение колебаний напряжения. Лишь доля колебаний напряжения, с которой не справляется TCR, приходится на VSC.

Предпочтительно, управление VSC осуществляется на основании суммы первого и второго сигнала измерения тока. Тем самым возможно, что компенсационный ток VSC соответствует разнице всего (емкостного) тока через фильтры и (индуктивного) тока нагрузки вместе с (индуктивным) током TCR.

Возможно также измерение напряжения сети электроснабжения, так что уменьшение колебаний напряжения осуществляется также в зависимости от измеряемого напряжения. Это измерение напряжения с помощью подходящего приспособления для измерения напряжения является особенно предпочтительным, поскольку компенсация мерцания и реактивной мощности может базироваться на вычисляемых мощностях.

Ниже приводится более подробное пояснение данного изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг. 1 - сеть электроснабжения с создающей помехи нагрузкой, средствами компенсации и другими потребителями;

фиг. 2 - распределение вероятностей для колебаний напряжения, которые лежат выше предварительно заданных колебаний напряжения;

фиг. 3 - регулировочная система с комбинацией из TCR и VSC;

фиг. 4 - регулировочная система с одним TCR для уменьшения колебаний напряжения и с одним VSC для уменьшения гармонических помех;

фиг. 5 - блок-схема регулирования, согласно изобретению, TCR и VSC за счет разделения активности TCR и VSC на основании частоты колебаний напряжения;

фиг. 6 - вероятности колебаний напряжения при регулировании, согласно изобретению;

фиг. 7 - альтернативный относительно фиг. 5 вариант выполнения с ограничителем;

фиг. 8 - модификация показанного на фиг. 7 примера выполнения с другим ограничителем; и

фиг. 9 - альтернативный относительно фиг. 5 вариант выполнения с измерением тока TCR.

Поясняемые ниже подробно примеры выполнения представляют предпочтительные варианты выполнения данного изобретения. Для описания этих вариантов выполнения дополнительно делается ссылка на приведенные выше описания фиг. 1-4. В последующем подробно поясняются лишь различия.

Согласно данному изобретению, предусмотрено несколько различных способов для координированной работы TCR и VSC (соответственно, SVC и STATCOM). Эти способы относятся к состояниям, когда требования нагрузки превышают компенсационную способность одного STATCOM и лежат ниже компенсационной способности двух STATCOM. Естественно, что эти способы не ограничиваются лишь этими состояниями.

Согласно первому примеру выполнения изобретения, который показан принципиально на фиг. 5, требуемая компенсация разделена на первую, медленную часть 1t, которая подлежит компенсации с помощью TCR, и на остающуюся вторую, быструю часть st, которая подлежит компенсации с помощью VSC. Разделение осуществляется с помощью разделительного приспособления 22, 23, которое в данном случае содержит фильтр 22 нижних частот (ТР). Сигнал с выхода фильтра 22 нижних частот имеет еще лишь медленные, соответственно, низкочастотные доли 1t сигнала измерения тока. Сигнал 1t служит в качестве входного сигнала для управляющего TCR блока 17, в котором тем самым используются лишь медленные доли 1t сигнала измерения тока для управления TCR 8, наряду с сигналом измерения напряжения от измерителя 19 напряжения (см. описание фиг. 3 и 4). Медленная доля 1t на выходе фильтра 22 нижних частот подается также в вычитатель 23, который вычитает эту медленную долю из общего сигнала измерения тока, так что получается быстрая доля st. С помощью этой быстрой доли st выполняется управление управляющим VSC блоком 18 (VCO), который получает также сигнала измерения напряжения из измерителя 19 напряжения. Затем управляющий VSC блок 18 управляет VSC 10 в зависимости от медленной доли 1t сигнала измерения тока.

Предельная частота разделительного приспособления лежит предпочтительно так, что колебания тока, соответственно, напряжения с частотой 9 Гц, представляются во второй доле, а именно, в быстрой доле st. В соответствии с этим, предельная частота может составлять, например, 5 Гц.

Таким образом, при работе показанного на фиг. 5 компенсационного устройства, соответственно, в соответствующем способе используется быстрая способность реагирования VSC 10, с целью компенсации критичных колебаний нагрузки с частотой 9 Гц. В соответствии с этим, TCR 8 используется лишь при медленных колебаниях нагрузки. Это означает, что TCR 8 на основании своих медленных характеристик зажигания и гашения используется лишь для компенсации медленных колебаний реактивной мощности.

Оценка производительности способа, соответственно, компенсационного устройства, согласно фиг. 6, с разделением частоты, отражена на фиг. 6. Вероятность того, что колебание напряжения в фиктивной системе больше определенного напряжения U, и не происходит компенсации, показана, как и на фиг. 2, с помощью кривой 12. Если происходит компенсация в соответствии с указанным выше способом с разделением частоты, т.е. с помощью одного TCR, одного VSC, одного разделителя частоты и одной пассивной фильтровой схемы, то, оценивая, вероятность лежит в полосе 24. В соответствии с этим, для нового способа получается оценочная ширина 25 полосы. В принципе, естественно желательно, когда за счет комбинированной работы SVC и STATCOM достигается та же производительность, как при двух STATCOM. Вероятность колебаний напряжения при компенсации с помощью двух STATCOM следует из кривой 26. В соответствии с этим показанным на фиг. 6 графиком, вероятности колебаний напряжения с компенсацией, согласно изобретению, хотя и лежат значительно ниже вероятностей в системах без компенсации, однако еще немного выше вероятностей при компенсации с двумя STATCOM.

Указанные выше кривые вероятностей и, в частности, полоса 24, а также ширина 25 полосы справедливы приблизительно для второго способа, соответственно, для соответствующего ему второго компенсационного устройства, согласно примерам выполнения на фиг. 7 и 8, описание которых приводится ниже.

Относительно описания фиг. 7 и 8 снова делается ссылка на описание всех предыдущих фигур, где показаны те же элементы. Приведенное ниже описание концентрируется лишь на различиях. Во втором способе с помощью VSC 10 компенсируется обычно реактивная нагрузка. Во время этой фазы TCR 8 противопоставляет емкостно действующей пассивной фильтровой схеме 15 постоянную индуктивную мощность. TCR 8 компенсирует лишь тогда, когда управляемый напряжением преобразователь электроэнергии VSC 10 достигает своего исходного предела.

А именно, это достигается в компенсационном устройстве, согласно фиг. 7, тем, что сигнал измерения тока измерителя 16 тока предоставляется в распоряжение управляющего VSC блока 18. В зависимости от этого и в зависимости от сигнала измерения напряжения измерителя 19 напряжения управляющий VSC блок 18 генерирует управляющий сигнал, который подается в разделительное приспособление 27, 28. Разделительное приспособление содержит здесь ограничитель 27. Управляющий сигнал управляющего VSC блока 18 представляет сигнал измерения тока, соответственно, представляет соответствующую величину. Таким образом, когда сигнал измерения тока является большим, то это, соответственно, представлено в управляющем сигнале управляющего VSC блока 18. Ограничитель 27 обеспечивает ограничение и выдает задаваемое им предельное значение, когда значение управляющего сигнала превышает это предельное значение. Затем VSC 10 управляется лишь с помощью предельного значения и работает с предусмотренной максимальной мощностью.

Разделительное приспособление содержит дополнительно вычитатель 28, в который подается управляющий сигнал управляющего VSC блока 18 (VCO) и выходное значение ограничителя 27. Если управляющая величина управляющего VSC блока 18 лежит выше предельного значения, то разница между обоими сигналами является частично положительной, и это разностное значение подается в управляющий TCR блок 17 (ТСО) для дальнейшего управления TCR 8 также в зависимости от сигнала измерения напряжения измерителя 19 напряжения. Если же в противоположность этому значение управляющего сигнала управляющего VSC блока 18 меньше предельного значения ограничителя 27, то ограничитель 27 является практически бездействующим и управляет VSC 10 с помощью сигнала управляющего VSC блока 18. В этом случае выходной сигнал вычитателя 28 имеет значение 0, поскольку входной и выходной сигналы ограничителя являются одинаковыми. В соответствии с этим, TCR управляется так, что он не компенсирует реактивную мощность. Таким образом, ограничение реактивной мощности осуществляется в этом случае полностью с помощью VSC 10.

В одном предпочтительном примере выполнения емкостно действующая пассивная фильтровая схема 15 выполнена так, что она может полностью противодействовать индуктивной выходной мощности TCR 8 и VSC 10, при этом постоянная индуктивная мощность TCR 8 учитывается в нормальном случае. Когда VSC 10 находится у своего емкостного предела, то TCR 8 уменьшает свою индуктивную мощность, что уменьшает требование к VSC 10. Взаимодействие VSC 10 и TCR 8 и наоборот является текущим. В этом втором способе VSC 10 удерживает в течение большего времени колебания напряжения низкими, и управление TCR 8, соответственно, VSC может быть, соответственно, небольшим.

Для повышения надежности регулировочной системы для уменьшения колебаний напряжения, система, согласно фиг. 7, может быть оптимирована с помощью другого ограничителя, как это показано на фиг. 8. В целом, здесь снова делается ссылка на описание системы, согласно фиг. 7. А именно, в показанном на фиг. 8 примере выполнения предусмотрен дополнительный управляющий VSC блок 18ʹ, который в качестве входного сигнала получает также сигнал измерения тока измерителя 16 тока, а также сигнал измерения напряжения измерителя 19 напряжения, как управляющий VSC блок 18. Выходной сигнал управляющего VSC блока 18 подается здесь снова в ограничитель 27, и возможно ограниченный сигнал применяется для управления VSC 10. Для компенсации пиковых реактивных мощностей предусмотрен параллельный управляющий VSC блок 18ʹ, выходной сигнал которого подается как во второй ограничитель 27ʹ, так и в вычитатель 28ʹ. Выходной сигнал ограничителя 27ʹ вычитается в вычитателе 28ʹ из выходного сигнала управляющего VSC блока 18ʹ, и полученный разностный сигнал применяется для управления управляющим TCR блоком 17, соответственно, TCR 8. Таким образом, из TCR 8 отбирается мощность лишь тогда, когда значение управляющего сигнала управляющего VSC блока 18ʹ лежит выше предельного значения ограничителя 27ʹ. Предпочтительно, предельные значения ограничителей 27 и 27ʹ одинаковы, однако они не должны быть одинаковыми. Таким образом, также в этом случае VSC 10 справляется с основной нагрузкой, в то время как TCR 8 принимает пиковую нагрузку. Однако управление TCR и VSC происходит в данном случае с помощью отдельных управляющих блоков, за счет чего может быть повышена надежность.

Таким образом, согласно изобретению, координация работы SVC и STATCOM оптимирована так, что наибольшая производительность достигается при наименьшей стоимости. Компенсационная способность одного большого STATCOM лучше, чем обычной системы SVC. Однако решения, которые базируются лишь на STATCOM-ах, намного дороже. Когда производительность достаточна между одним STATCOM и двумя STATCOM, то эффективное с точки зрения стоимости решение состоит в комбинации SVC и STATCOM. Однако не координированная работа снижает производительность.

Другой пример выполнения для реализации компенсационного устройства, согласно изобретению, показан на фиг. 9. Относительно описания фиг. 9 делается снова ссылка на описание предыдущих фигур, где показаны те же элементы. Последующее описание концентрируется лишь на различиях. В другом способе, согласно фиг. 9, с помощью VSC 10 компенсируется то, с чем не справляется TCR 10. Потребность в компенсации лежит всегда выше производительности TCR. Поэтому VSC должен всегда восполнять потребность в компенсации, с которой не справляется TCR. Для этого с помощью измерителя 16 тока, как и в предыдущих примерах, получается сигнала измерения тока, соответственно, измерительное значение тока, который представляет ток между нагрузкой 1 и сетью 2 электроснабжения и применяется здесь в качестве первого сигнала измерения тока (сигнала измерения тока нагрузки). Управляющий TCR блок 17 получает здесь в качестве сигнала измерения тока первый сигнал измерения тока в неизменном виде. Он получает здесь в качестве входных сигналов также первый сигнал измерения тока непосредственно из измерителя 16 тока и сигнала измерения напряжения непосредственно из измерителя 19 напряжения.

В противоположность этому, управляющий VSC блок 18 получает в качестве сигнала измерения тока сумму из первого сигнала измерения тока (сигнала измерения тока нагрузки) из первого измерителя 16 тока и второго сигнала измерения тока (сигнала измерения тока TCR) из второго измерителя 29 тока, который измеряет ток между сетью 2 электроснабжения и TCR 8. Для этого сумматор 30 суммирует первый сигнал измерения тока и второй сигнал измерения тока и выдает суммарный сигнал в управляющий VSC блок 18. Блок 18 получает также сигнал измерения напряжения из измерителя 19 напряжения.

Таким образом, с помощью регулирования TCR насколько возможно осуществляется компенсация реактивной мощности. TCR 8 поставляет против емкостно действующей пассивной фильтровой схемы 15 соответствующую индуктивную мощность. VSC осуществляет компенсацию остающейся реактивной мощности, которую не способен компенсировать TCR. Для этого сумма первого сигнала измерения тока (тока нагрузки) и второго сигнала измерения тока (тока TCR) подается в регулирование VSC. Компенсационный ток VSC 10 соответствует в этом случае разнице между общим (емкостным) током фильтра, который проходит между пассивным фильтром 15 и сетью 2 электроснабжения, а также (индуктивным) током нагрузки вместе с (индуктивным) током TCR. Таким образом, VSC должен компенсировать лишь разницу, с которой не справился TCR 8. Производительность способа снова находится в полосе 24 на фиг. 6.

1. Способ уменьшения колебаний напряжения в сети (2) электроснабжения, которые вызываются за счет работы нагрузки (1) в сети (2) электроснабжения, посредством

измерения тока между нагрузкой (1) и сетью (2) электроснабжения, за счет чего получается соответствующий сигнал измерения тока,

уменьшения колебаний напряжения с помощью TCR (8), который представляет управляемое с помощью тиристора реактивное сопротивление, и

уменьшения колебаний напряжения с помощью VSC (10), который представляет управляемый напряжением преобразователь электроэнергии,

отличающийся тем, что предусмотрено

разделение сигнала измерения тока или соответствующей величины в зависимости от заданного абсолютного предельного значения на первую долю и на вторую долю,

управление TCR (8) на основании первой доли,

управление VSC (10) на основании второй доли.

2. Способ по п. 1, в котором заданное абсолютное предельное значение представляет предельную частоту.

3. Способ по п. 2, в котором все частоты первой доли лежат ниже предельной частоты и все частоты второй доли - выше предельной частоты.

4. Способ по любому из пп. 2 или 3, в котором предельная частота лежит между 0 и 8 Гц, в частности между 1 и 5 Гц.

5. Способ по п. 1, в котором предельное значение представляет силу тока или мощность.

6. Способ по п. 5, в котором первая доля образована составляющими сигнала измерения тока или соответствующей величины, которые лежат выше заданного предельного значения.

7. Компенсационное устройство для уменьшения колебаний напряжения в сети (2) электроснабжения, которые вызываются работой нагрузки (1) в сети (2) электроснабжения, содержащее

измерительное приспособление для измерения тока между нагрузкой (1) и сетью (2) электроснабжения, за счет чего обеспечивается возможность создания соответствующего сигнала измерения тока,

TCR (8), который представляет управляемое тиристором реактивное сопротивление для уменьшения колебаний напряжения, и

VSC (10), который представляет управляемый напряжением преобразователь электроэнергии для уменьшения колебаний напряжения,

отличающееся тем, что предусмотрено

разделительное приспособление (22, 23, 27, 28, 27ʹ, 28ʹ) для разделения сигнала измерения тока или соответствующей величины в зависимости от заданного абсолютного предельного значения на первую долю и на вторую долю,

первый управляющий блок (17) для управления TCR (8) на основании первой доли и

второй управляющий блок (18) для управления VSC (10) на основании второй доли.

8. Компенсационное устройство по п. 7, в котором разделительное приспособление (22, 23, 27, 28, 27ʹ, 28ʹ) имеет разделитель частоты и заданное абсолютное предельное значение является предельной частотой разделителя частот.

9. Компенсационное устройство по п. 7, в котором разделительное приспособление (22, 23, 27, 28, 27ʹ, 28ʹ) имеет ограничитель (27, 27ʹ), который использует заданное предельное значение для ограничения управляющей величины для VSC (10).

10. Способ уменьшения колебаний напряжения в сети (2) электроснабжения, которые вызываются за счет работы нагрузки (1) в сети (2) электроснабжения, посредством

измерения тока между нагрузкой (1) и сетью (2) электроснабжения, за счет чего получается соответствующий первый сигнал измерения тока,

уменьшения колебаний напряжения с помощью TCR (8), который представляет управляемое с помощью тиристора реактивное сопротивление, и

уменьшения колебаний напряжения с помощью VSC (10), который представляет управляемый напряжением преобразователь электроэнергии,

отличающийся тем, что предусмотрено

измерение тока между TCR (8) и сетью (2) электроснабжения, за счет чего получается второй сигнал измерения тока,

управление TCR (8) на основании первого сигнала измерения тока и

управление VSC (10) на основании первого и второго сигнала измерения тока.

11. Способ по п. 10, в котором управление VSC осуществляется на основании суммы первого и второго сигнала измерения тока.

12. Способ по любому из пп. 1-6, 10 и 11, в котором измеряется напряжение сети (2) электроснабжения, так что уменьшение колебаний напряжения осуществляется также в зависимости от измеряемого напряжения.

13. Компенсационное устройство для уменьшения колебаний напряжения в сети (2) электроснабжения, которые вызываются работой нагрузки (1) в сети (2) электроснабжения, содержащее

первое измерительное приспособление для измерения тока между нагрузкой (1) и сетью (2) электроснабжения, за счет чего обеспечивается возможность создания соответствующего первого сигнала измерения тока,

TCR (8), который представляет управляемое тиристором реактивное сопротивление для уменьшения колебаний напряжения, и

VSC (10), который представляет управляемый напряжением преобразователь электроэнергии для уменьшения колебаний напряжения,

отличающееся тем, что предусмотрено

второе измерительное приспособление для измерения тока между TCR (8) и сетью (2) электроснабжения, за счет чего обеспечивается возможность создания соответствующего второго сигнала измерения тока,

первый управляющий блок (17) для управления TCR (8) на основании первого сигнала измерения тока и

второй управляющий блок (18) для управления VSC на основании первого и второго сигнала измерения тока.

14. Компенсационное устройство по п. 13, в котором перед вторым управляющим блоком (18) включен сумматор, так что управление VSC осуществляется на основании суммы первого и второго сигнала измерения тока.

15. Компенсационное устройство по любому из пп. 7-9, 13 или 14, в котором сеть (2) электроснабжения нагружается фильтровой схемой (15), которая для уменьшения колебаний напряжения взаимодействует с TCR (8) и VSC (10).

16. Компенсационное устройство по п. 15, в котором фильтровая схема (15) является пассивной, действует емкостно и согласована с TCR (8), а также с VSC (10).



 

Похожие патенты:

Использование – в области электротехники. Технический результат – упрощение конструкции устройства компенсации реактивной и активной мощности.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат – повышение надежности поддержки сети с помощью ветроэнергетических установок.

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение потерь мощности путем эффективного регулирования мощности тиристорных фильтрокомпенсирующих установок (ФКУт) с резонансными фильтрами на посту секционирования и тяговых подстанциях межподстанционной зоны.

Использование - в области электротехники. Технический результат - повышение эффективности активной стабилизации сети или подсети постоянного тока.

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.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в линиях постоянного тока высокого напряжения, к которой через автономный преобразователь подключена сеть переменного тока.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления реактивной мощностью в системах питания таких устройств, как землеройные машины различного типа, используемые для добычи полезных ископаемых.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, а именно к устройствам подавления и компенсации высших гармоник в электрических сетях и коррекции коэффициента мощности.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве плавно регулируемого статического компенсатора реактивной мощности для повышения пропускной способности электрических сетей, снижения потерь мощности.

Изобретение относится к устройствам электроснабжения железнодорожного транспорта с электрической тягой на переменном токе, обеспечивающим компенсацию реактивной мощности, потребляемой электровозами на частоте 50 Гц, при одновременной фильтрации высших гармонических составляющих тока, генерируемых этими электровозами.

В сети электроснабжения должны эффективно и с низкой стоимостью уменьшаться колебания напряжения. Для этого предлагается способ, в котором измеряется ток в нагрузке, за счет чего получается соответствующий сигнал измерения тока. Уменьшаются колебания напряжения с помощью управляемого с помощью тиристора реактивного сопротивления и с помощью VSC, который представляет управляемый напряжением преобразователь электроэнергии. Сигнал измерения тока или соответствующей величины разделяется в зависимости от заданного абсолютного предельного значения на первую долю и на вторую долю. Осуществляется управление TCR на основании первой доли и управление VSC на основании второй доли. В качестве альтернативы управление TCR может осуществляться с помощью сигнала измерения тока нагрузки и управление VSC - с помощью суммы сигнала измерения тока нагрузки и сигнала измерения тока TCR. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Наверх