Устройство для автоматического управления установкой поперечной емкостной компенсации

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСТВУ (п1983884

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ф (61) Дополнительное к авт. саид-ву (Sl)N. Кл.

Н 02 3 3/18 (22) Заявлено 04 .08.81(2l ) 3328161у24-07 с присоединением заявки М

Государствааный квинтет СССР ао аелан изебретеивй и етхрытий (23) Приоритет (И) УДК621.3.

° 079 (088.8) Опубликовано 23.12.82. Бюллетень .йе 47

Дата опубликования описания 23.12.82 а с

i. (A г (72) Автор изобретения

С. И. Малафеев (7l ) Заявитель

Владимирский политехнический институт, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

УСТАНОВКОЙ ПОПЕРЕ ЧНОЙ ЕМКОСТНОЙ КОМПЕНСАЦИИ

Изобретение относится к электротех нике и предназначено для использования в промышленных сетях с целью повыше- 1

: ния коэффициентов мощности в узлах питания, содежащих мощные нелинейные нагрузки.

Известнь|. устройства для управления установками поперечной емкостной компенсации, содержащее датчик напряжения, датчик тока, блок суммирования. и исполнительный элемент, изменяющий емкость конденсаторной установки.

Переключение секций конденсаторной установки осуществляется в зависимости от величины напряжения в узле нагрузки и реактивного тока питающей сети или нагрузки.; При синусоидальных токах и напряжениях и соответствующей настрой ке такие устройства обеспечивают повышение коэффициента мощности до значения А,=1 13 .

Однако при нелинейных искажениях формы тока и напряжения, характерных для систем электроснабжения современ:ных промышленных предприятий, содержащих вентильные преобразователи, дуговые сталеплавильные печи, сварочные

5 агрегаты и др., известные устройства не позволяют получить максимально возможного при заданных характеристиках нагрузок коэффициента мощности, так как алгоритм управления не учитывают высших гармонических составляющих.

Следовательно, недостаток известных устройств состоит в том, что они не обеспечивают высокой точности регулирония экстремального значения коэффициента мощности в узле нагрузки.

Наиболее,,близким по технической сущности к предлагаемому является уст ройство для автоматического управпения установкой поперечной емкостной компен20 сацией, содержащее датчик напряжения питающей сети и подключенные к его в выходу последовательно соединенные блок дифференцирования н квадратор, С

ФХ К U

3 98 датчик тока нагрузки, блок перемноже- ния, входы которого соединены с вых дами датчика тока нагрузки и блока дифференцирования, а выход через первый преобразователь действующих значений соединен с входом делимого блока деле ния, вход делителя которого через второй преобразователь действующих значений соединен с выходом квадратора, а выход подключен ко входу исполнитель ного элемента, изменяющего емкость конденсаторной батареи.

Принцип действия такого устройства заключается в следующем. По измеренным значениям напряжения питающей сети и тока нагрузки вычисляется необ- ходимая для достижения максимального значения коэффициента мощности емкост6 конденсаторной батареи по формуле где К, - номер гармоники; .Π— действующее значение К-той

К гармоники питающего напряжения; — действующее значение Кгой

К гармоники тока нагрузки;

- угол сдвига фаз между,К-мж

К гармониками тока нагрузки и питающего напряжения; ., Ю - частота питающей сети.

Сигнал, пропорциональный необходимому значению емкости С, формируется на выходе блока деления и поступает на вход исполнительного элемента, который изменяет емкость конденсаторной батареи, пропорционально входному сигналу $2) .

Алгоритм работы устройства не предусматривает контроля режима конденсаторной батареи, поэтому при изменениях параметров ее секций, нарушениях нермальной работы коммутаци онной аппаратуры или отклонениях частоты сети не происходит измвнения сигнала управления конденсаторной батареей, и, следовательно, возможны отклонения коэффициента мощности в узле нагрузки от максимально возможного.

Следовательно, недостаток известного устройства - невысокая точность регулирования экстремального значения коэффициента мощности в узле нагрузки.

Цель изобретения — повышение точнос. ти регулирования экстремального значе3884 4 ния коэффициента мощности в узле наf ðóзки.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического управления .установкой поперечной емкостной компенсации снабжено датчиком тока установки поперечной емкостной компен- . сации, третьим преобразователем действующего значения, вторым блоком

30 перемножения и элементом сравнения, причем к выходу датчика "„ тока установки поперечной емкостной компенсации подключен третий преобразователь действующего значения, к выходу которого

И подключен второй блок перемножения, к входу которого подключен выход второго преобразователя действующего значения, выход блока перемножения — к элементу сравнения, вкЛюченному между

2р первым преобразователем действующего значения и регулирующим исполнительным блоком, а вход второго преобразователя действующего значения соединен с выходом блока дифференцирования.

2s . На чертеже приведена схема устройстве, для автоматического управления установкой поперечной емкостной компенсации.

Устройство содержит датчик 1 напряг жения, питающей сети, датчик 2 тока нагрузки, нагрузку 3, блок .4 дифференцирования, первый блок 5 перемножения, два преобразователя 6 и 7 действующего значения, второй блок Я

35 еремножения, элемент сравнения 9, регулятор 1О, третий преобразователь

ll действующего значения, установка

12 поперечной емкости компенсации, датчик 13 .-.тока установки поперечной ,емкостной компенсации 1 3.

Устройство работает следующим образом.

Несинусоидальное напряжение сети Об0= Х -ЯО„Вм (K (6t 49, 45 - Я"

I где 3 - начальйая фаза К-той гармс ники, измеряется с помощью датчика 1 напряжения и поступает на вход блока

4 дифференцирования, на выходе котс

SO рого формируется сигнал

Q-- =QoX, К Д0 сО Ж®4 9 ) сИ км

Далее выходной сигнал блока 4 дифференцирования поступает на преобразователь

ы 7 действующего значения на выходе которого формируется напряжение

Ц =ч)X. L u к=

983884 & условия, при которых коэффициент мощности достигает максимального значения, э получим ко

"= < >к+ (K®4+Чк-%) = к=

= .Е ЕЭ„СО Ч „Чи (Ка Мк)к=

- X "pE3@516+ COS(Q04+9g. к= производится датчиком тока 2.

Первый блок 5 перемещения произво,- дит вычисление произведения выходных сигналов датчика тока нагрузки 1 и производйой in напряжения питающей сети Ц, а преобразователь 6 действую щего значения формирует сигнал, пропорциональный среднеквадратическому значению этого произведения, которое равно ь

° фф

06 =< X 0„ „вм ф„, к= . Ток конденсаторной батареи равен

d0

1 "-с =с Х квЯ Ц см (щА+ ()

Кй1

Выходной сигнал датчика 13 тока

) . установки поперечной емкости компенсации преобразуется с помошью третьего преобразователя 11 действующего значения, формирующего сигнал z. к u„

Ю1 или

2S зо зз

011 -.)Я=ЮС4Й К 0)( к=1

08020 =X KCK Ок

Измерение несинусоидального тока нагрузки

Второй блок перемножения 8 вычиоляет произведение

Са К О„= Z Кg„Z„<>„y„, .Следовательно, если емкость ус ганов- ки поперечной емкостной компенсации уо тановлена такой, что выполняется послеЪн. нее уравнение, то коэффициент мощности в узле нагрузки имеет максимальное значение, а ток и, следОвательно, потери мощности в питающей сети,"минимальные.

Выполнение последнего равенства обеспечивается с помощью регуляторе .

10. установки 12 поперечной емкостной . компенсации, на вход которого подается

". выхода элемента сравнения 9 разность

ФО ФО

f- X. КО, J в1иf -(:öðg y, U

К=4

Регулятор изменяет емкость установки таким образом, чтобы свести эту разность к нулю. Точность регулирования экстремального значения коэффициента мощности определяется точностью регулятора, который может быть любым: пропорциональным, пропорционально-интегральным, цифровым и др., и не зависит от измерений - параметров конденсаторов и частоты питающей сети. Изменение йараметров установки поперечной емкост ной компенсации или частоты питающей

Коэффициент мощности в узле нагрузки равен

Р 4 - ОКЗксоМк

Х= - - ц где

Зс - 1 Е ()к,СОЪЧк) +(0

Определив из уравнения И

dC сети вызывает появление сигнала рассогласования на выходе элемента сравнения

-. 9, который поступает на регулятор, осу ществляюший изменение .емкости устана ки до устранения рассогласования.

Таким образом, предлагаемое. техни» ческое решение по сравнению с известным обеспечивает повьпненную точность регу лирования экстремального значения коэф» фипиента мощности в узле нагрузки, со держащем мощные нелинейные электроприемники. При этом ток и потери мощности в питающей сети имеют ыинимаш ное значение, благодаря чему улучшаются энергетические характеристики системы электроснабжения.

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления установкой поперечной емкост7 983884 8 ной компенсации, содержащее датчик на- компенсации подключен третий преобрапряжения питающей сети и подключен- зователь действующего значения, к выный к его выходу блок дифференцирования, ходу которого подключен второй блок блок перемножения, к входам которого перемножения, к входу которого подклюподключены выходы блока дифференци- s чен выход второго преобразователя дейрования и датчика тока нагрузки, а вы- ствующего значения, выход блока переход соединен с входом первого преобра- множения — к элементу сравнения, вклюзователя действующего значения, второй ченному между первым преобразователем преобразователь действующего значения действующего значения и регулирующим и регулирующий исполнительный блок, 1а исполнительным блоком, а вход второо т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с це- го преобразователя действующего значелью повышения точности регулирования ния соединен с. выходом блока дифференэкстремального значения коэффициента пирования. мощности в узле нагрузки, оно снабжено ° Источники информации, датчиком тока установки поперечной ем- 1 принятые во внимание при экспертизе костной компенсации, третьим преобра- 1. Авторское свидетельство СССР зователем действующего значения, вто- ¹ 612342, кл. Я 02 3 3/18, 1975. рым блоком перемножения и элементом 2. Авторское свидетельство СССР сравнения, причем к выходу датчика по заявке № 2944751/24-07, тока установки поперечной. емкостной zo кл. Н 02 J 3/18, 1980.

Составитель О. Наказная

Редактор А, Шандор Техред T.Ìàòî÷êà Корректор М. Шароши

Заказ 9944/67 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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