Устройство для автоматического переключения однофазных потребителей в низковольтных распределительных сетях

 

Союз Советскии

Социалнстимеским

Реса т бпик (61) Дополнительное к авт, свил-ву

Я (22) Заявлено 06.06.75 (>1)2141365/07 (Ц) + Кл

Н 02 Х 3/26 с присоединением заявки №

Гоаударстееииый иемитет

Саввта Иииистров ИСР пе делам изееретеиий и открытий (23) Приоритет (53) УДК 621.311.4. .016.313. (088,8)

1 (43) Опубликовано 25.04,78,Бюллетень №1 (45) Дата опубликовании описания05.04.78

A. К. Шидповский, В. Г. Кузнецов, В. А, Новский, НГ Н".Каппьтчный: и В,Т. Третьяк

f и @,"т т фУ (72) Авторы изобретения

Институт епектродинамики АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПЕРЕКЩОЧЕЦИЯ

ОДНОФАЗНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ, В НИЗКОВОЛЬТНЫХ

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ

Изобретение относится к обпасти апектротехники и может быть испопьзовано дпя asтоматического симметрирования режима работы несимметрично нагруженных трехфазных се Рейснут евымпроводом 5

Известны устройства дпя автоматического симметрирования режима трехфазных сетей с нупеьым проводом поэвопяюшие уменьшить иесимметрию в ниэковопьтных распредели-, аэпьных сетях (11, 10

Наибопее бпиэким по технической сушнооти к предложенному явпяется устройство дпя автоматического подкпючения однофазного потребитепя к трехфаэной сети, содержащее выявитепь несимметрии напряжения фаз по 15 схеме фильтра напряжений обратной поспедо ватепьности, блок сравнения, состоящий иэ накопительных конденсаторов, выходы которого связаны с блоком коммутации потреби тепя (2 J.

Однако дпя него характерна невысокая точность опредепения наименее загруженной фазы трехфазной сети с нупевым проводом.

Это связано, во-первых, с тем, что напряжение обратной последовательности, обуспов- 25 ленное несимметрией линейных напряжений, имеет в трехфазных сетях с нулевым прово дом относительно малую величину, а спедоватепьно коэффициент несимметрии также мап и практически всегда не превышает 25о и, во-вторых, по величинам модулей Фаэнйх напряжений, которые сравниваютси схемой. сравнения, непьзя однозначно в целом определить соответствие между ними и токами фаэ сети. Такое несоответствие между фазными токами, характеризующими в общем cue пень загруженности фидеров сети, и напря жениями обусловлено появлением разности аргументов проводимостей нагрузок фаз, фаф. ных проводов и нулевого провода.

Спедоватепьно, по величинам модулей фаэных напряжений можно определить загруженность фаз сети лишь дпя кабепьных пиний эпектроснабжения с заданными в тре» буемом диапазоне коэффициентами несиммет рии и мощности нагрузки. В воздушных пи ниях коммунапьно-бытовых сетей такой вы бор показателя загруженности фаэ сети сотвершенно недопустим из-аа реальной возможности ложного обрабатывания устройства

604080

3 автоматического подключения однофазных потребитепей. Непосредственное измерение фазных токов связано с необходимостью вре зания в силовые,пинии, что крайне нежелательно с точки зрения эксплуатации распре., депитепьных сетей.

Белью изобретения является повышение точности симметрирования режима сети.

Это достигается тем, что в предпоженнс м устройстве для автоматического переключения однофазных потребителей в низковольтных распределительных сетях с трехфазными и однофазными нагрузками, содержащем выявйтель несимметрии, блок сравнения, связан-, ный с блоком коммутации однофазных потре- ю битепей, выявитепь несимметрии и блок срав, нения состоят из фильтра напряжения нулевой поспедоватепьности, фильтра основной гармоники частоты сети, сглаживающего вып-, рямителя, нул органов, триггера, схемы син О хронизации, порогового элемента и селектора на выходе.

Входы фильтра напряжения нулевой последовательности. служат дпя подключения к фазам сети, а выход соединен с одним вхо- aS дом первого нуль-органа и через фильтр основной гармоники частоты сети — с сгпажива юшим выпрямителем и одним входом второго нупь-органа, другой вход которого подкнючен к нулевому проводу сети, а выход— к одному входу триггера, другой вход которого соединен со входом схемы синхрониза ции и выходом первого нуль-органа, другой вход последовательно служит дпя подключения к одной. из фаз сети, причем выход упомянутого триггера соединен с первым входом селектора по длительности и уровню, второй вход которого связан с выходом схемы синхронизации, а третий - через пороговый элемент с выходом сгпаживаюшего выпрямителя.

Обеспечение высокой точности симметрирования режима трехфазной сети с нулевым проводом обусловлено тем, что схема ус45 тройства по заданному алгоритму непрерывно определяет наименее загруженную фазу сети путем непрерывного нахождения величины разности аргументов вектора напряжения нулевой последовательности и .вектора какойлибо фазной ЗДС,,принятой за безисную.

Точность измерительной информации о загру-. женности фаз сети, (а следовательно и точность симметрирования), связана с тем,. что дпя различных соотйошений между моду пями проводимостей нагрузок, проводов и кабеней пиний, а также дпя различных их сечений и классов распредепитецьных сетей, аргумент напряжения нупевой поспедо ватепьности полностью характеризует несим- . метрию режима и позволяет IIo установ ленному алгоритму с любой наперед заданной погрешностью определять наименее эаг» руженную фазу сети. Алгоритм заключается в нахождении сектора на комплексной ппоо кости, которому в текущий момент времене принадлежит вектор напряжения нулевой пос. д педоватепьности, По величине модули напряжения можно судить о степени иесимметрии в данный момент времени и целесообразности переключения однофазных потребителей.

В. качестве коммутирующих элементов б о ка коммутации потребителей используют тиристорные ключи (симисторы). Блок управпения ими служит дпя обработки сигналов выявитепя несимметрии и блока сравнения с дальнейшим воздействием его выходных сигналов на управляющие электроды тиристоров (симисторов) (управление последних число-импульсное).

На фиг. 1 показана структурная схема устройства дпя .автоматического переключении однофазных потребителей в низковольтных распределительных сетях; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений на выходах элементов схемы.

Устройство подключено к зажимам О, А, И, С питающей сети и состоит из трех основных блоков: выявитепя несимметрии и сравнения 1, управлении 2, коммутации 3 однофазных потребителей. Блоки 1, 2, 3 содержат фильтр 4 нулевой последовательности, фильтр. 5 основной гармоники (50 Гц) прецизионные 6, 7 нуль-органы, триггер 8, схему 9 синхронизации, селектор 10 по дпитепьности и уровню, сглаживающий 11 выпрямитель, пороговый элемент 12, трехка напьную схему 13 Выдержки Времени, собирательную схему ИЛИ.14, схему 15 отключения и зашиты систему управления 16

18, тиристорные ключи (симисторы 1 -21 схему адаптации 22, группу 23 однофазных нагрузок сети.

Напряжение нулевой последовательности

Ц, несущее в своем аргументе информаО цию о загруженности фаз" сети, выделяется фильтромф нулевой последовательности (фиг. 2). Вектор фазной ЗДС какой-либо фазы сети Офбазис „{например.фазы А на фиг. 1) снимается относительно созданной фильтром 4 искусственной нулевой тфчки и используется в качестве опорной синхронизирующей величины. Так как в общем спу чае частота напряжения Ц не равна частоте (3

О, дпя их согласования по частоте служит фильтр 5 (информация î Qпри этом н теряется). Нуль-органы 6, 7 необходимы дпя стробирования напряжений0 и ОА. Триг гер 8 запускается импульсом с выхода а сбрасывается импульсом с выхода 7, т. е. на выходе 8 формируется перепад напряже604080 ния длительностью С, которая пропорциональна аргументу Q (V„,= gÖ. Схема 9 сщ(жит для формирования трех импульсов, длительность которых определена алгоритмом нахождение наименее загруженной фазы и соотавляет 2f /3. В целях компенсации составляющей:А в Ч-Ч (QN 4P<4ctp+wg - аргу» мент проводимостей нагрузок фаэ сети, оаргумент, проводимости . нулевого провода) при применении предложенного устройства в распределительных сетях различных классов можно вводить положительный,или отряда тельный сдвиг в начальную фазу этих когерентных (синхронизируюших) импульсов

Uq. Селектор 10 необходим для реализации алгоритма определения загруженности фаз.

Схема его представляет достаточно сложную электронную схему на цифровых элементах и фиксирует с точностью до 1 эл. град, нахождения вектора 0 на комплексной плоскости относительноц базис. Для того, что- бы беспрерывно не йереключать однофазные потребители 23 сети в случае незначительной несимметрии )U й.И.+<4 253 схема 10 производит также селекцию по уровню 0, т. е. на его выходах появляют" ся сигналы лишь пои превышении выпрямленного и сглаженного IQ с выхода выпрямителя 11 величины напряжения порога

U порогового элемента 12.

Таким образом, блок 1 выделяет ту фазу сети, на которую следует подключить одно фазные потребители сети при достаточно больцйй несимметрии (0„> 4B) и выраба, т цва6т сигнал, который поступает. в блок управления 2, управляющий силочки ключа.ми — биполяоными коммутаторами.

Схема 13 выдержки времени необходима дпя устранения влияния кратковременной и случайной несимметрии на работу устройства.

Следовательно, только при достаточно, продол

1кительной по времени и определенной по ввличине несимметрии режима схема 13 qpoпускает сигнал с выхода элемента 12 на 4 переключение того или иного тиристорного ключа 19-21.к той фазе сета, которая в данный момент времени наименее загружена.

Схема 22 адаптации служит. для автоматичес кого регул рования времени выдержки t>+A 50 в зависимости от pacnpeAeneHHa нагрузок фаз сети (схема,22 может и отсутство- вать). Схема 15 "; ликвидирует межфазные короткие замыкания и другие возможные аномальные режимы5 При поступлении схемы 13 сигналов переключения схема 15 на время задержки L>д < T(13 мсек) отклкм чает все тиристорные ключи, т. е. через время Г р одна из систем 16 — 18 вкйуочает тствующий тиристорный .ключ.: й

Тем самым одно разные потребители 23 авт ° матически подключаются к требуемой фазе сети при выполнении наложенных условий

Мощность однофазных нагрузок (однофаэ ного потребителя) сети и место их подключф ния расчитывают и выбирают оптимальным образом, исходя из мощности ТП, количеств. и мощности отходящих фидеров и т. п., дла достижении эффективного симметрироваииа режима работы низковольтных распределительных сетей. Применениж предложенного устройства для автоматического переключения однофаэных потребителей в низковольтных распределительных сетях по сравнению с существующими обеспечивает следующие преимущества: выс лиую точность определения загруженности фаэ сети и тем самым высокую точность симметрирования режима, I быстродействие 1п о-. цесса переключения одно4азных потребителей, повышенную надежность в работе устройства в процессе эксплуатации и доотаточно малые, весо-габаритные покаэате ли.

Формула изобретения

Устройство для автоматического переключения однофаэных потребителей s низковольтных распределительных сетях с трехфазными и однофазными нагрузками, со держащее выявитель несимметрии, блок сравнения, свазанный с блоком коммутации однофаэных потребителей, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности симметрирования режима сети, выл явитель несимметрии и блок сравнения co0..: тоят из фильтра напряжения нулевой пос ледовательности, фильтра основной гармоникам частоты сети, сглаживающего выпрямителя, нуль-органов, триггера, схемы синхрониэацфи, порогового элемента и селектора на выходе, причем входы фильтра напряжения нуле» вой последовательности служат для подклю чения к фазам сети, выход соединен с од ним входом первого нуль-органа и через фальтр основной гармойики частоты сети-с сглаживающим выпрямителем и одним входом второго нульоргана„другой вход которого под ключен к нулевому проводу сети, а выход к одному входу триггера, другой вход которо го соединен со входом схемы синхронизации и выходом первого нуль-органа, другой вход последнего служит для подключения к одной иэ фаэ сети„причем выход упомянутого триггера соединен с первым входом

604080

7 селектора по длительности и уровню, второй вход которого связан с выходом схемы синхронизации, а третий - через лоро говый элемент с выходом сглаживаюшего выпря мителя, Источники информации, принятые во вни мание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство по заявке

М 1888386/07 по которой принято реше ние о выдаче авт. св, «л. Н 02 3 3/26, 197 3.

2, Авторское свидетельство 4&1100, кл. Н 02 Я 3/26, 1873.

604080

>

Составитель К. Фотина

Редактор B. Гончуков Техред С Бена

Корректор А Лакида

Заказ 2108/45 Тираж 892 Подлисное

UHHHIM Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Цв даюис оаноситеп быкоФ ФУ

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4