УСТРОЙСТВО ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для повышения качества и надежности электроснабжения промышленных установок в четырехпроводных электрических сетях, а именно для повышения качества энергии у электроприемников и надежности их работы за счет их отключения при аварийном режиме работы сети при котором система не может обеспечить допустимого предела регулирования, ведущим к выходу из строя оборудования, введения в систему повышения качества электроэнергии дополнительных блоков управления на каждую фазу, компенсации высших гармоник, компенсации реактивной мощности, ограничения токов короткого замыкания, регулирования напряжения и симметрирования напряжения и тока нагрузки.
6
Известно устройство для регулирования и симметрирования напряжений трехфазной сети с нулевым проводом, патент СССР №454632, МПК Н 02 J 3/12, 1973, Бюл. №47, 1974 г.
Данное устройство содержит трехфазный электромагнитный аппарат, первичная обмотка которого включена по схеме "встречный зигзаг", и вторичные вольтодобавочные обмотки с отводами. Оно позволяет симметрировать фазные напряжения нагрузок и регулировать их уровень. При автоматическом регулировании напряжения нагрузок через коммутирующие элементы протекают полные токи нагрузок, что влечет за собой увеличение установленной мощности коммутирующих аппаратов, а следовательно и их стоимости. Кроме того, регулирование осуществляется с разрывом токовых цепей нагрузок, что негативно влияет на качество электроэнергии.
6
Наиболее близким к предлагаемому является устройство повышения качества электроэнергии в четырехпроводных сетях, патент СССР №1823072 МПК Н 02 J 3/18, 3/26, Бюл. №23, 1993 г.
Устройство содержит три управляемые реактора, каждый из которых состоит из двух обмоток, соединенных согласно- последовательно, и с продольным включением в электрическую сеть. К общей точке соединения обмоток подключены по одному выходу тиристорного выпрямительного моста, другие выходы которого соединены с нулевым проводом электрической сети через конденсаторные батареи. К выходам постоянного тока выпрямительного моста подсоединены последовательно включенные обмотки управления управляемого реактора. К выходам переменного тока выпрямительного моста подключены резисторы. В электрическую сеть включены трансформаторы тока и присоединен трансформатор напряжения. В данном устройстве отсутствует возможность отключения нагрузки в случае аварийной работы системы, ведущую к выходу из строя электропотребителей или их не надлежащей работе. В случае возникновения помех возможны сбои в работе системы управления. Таким образом данное устройство требует наличия защиты некоторых его узлов управления.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности и качества электроснабжения, снижение потерь электроэнергии в электрических сетях.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве, содержащим блоки управления и управляемые реакторы расщепленные рабочие обмотки которых включены в разрыв каждой из фаз питающей сети а обмотки управления подключены к блокам тиристоров, блоки конденсаторов, включенные между нулевым проводом и блоками тиристоров, датчики тока, включенные последовательно в фазный провод, выход которых связан с блоками управления, датчики напряжения, подключенные между фазой и землей, выходы которых подсоединены к блокам управления, каждый из блоков управления включает в себя фильтр подключенный к датчикам напряжения, первый выход фильтра соединен с блоком синхронизации, выход которого соединен с синхронизирующим входом процессора, выпрямитель, выход которого подключен к четырем блокам коммутации тиристоров, второй выход фильтра через блок выпрямления и стабилизации выходы которого соединены с процессором и контроллером третий
выход фильтра соединен с делителем датчика напряжения выходы которого соединены с входами контроллера по напряжению, процессора, выходы которого присоединены к контроллеру и четырем блокам коммутации тиристоров, имеющего порты ввода/вывода для обработки сигналов со второго и третьего блоков управления, контроллера, выходы которого присоединены к делителю датчика напряжения, делителю датчика тока, блок защиты тиристоров, входы которого соединены с четырьмя блоками коммутации тиристоров, выходы которого соединены с блоками тиристоров, блок аварийного отключения силовой нагрузки от питающей сети, вход которого соединен с блоками рабочих обмоток, выходы которого соединены с нагрузкой питающей сети, управляемого процессором.
На фиг.1 приведена блок схема устройства повышения качества электроэнергии, включающая в себя блоки управления, представленные на фиг.2 и силовую часть.
Устройство содержит источник электроэнергии 1, фаза С которого соединена с расщепленной рабочей обмоткой реактора 2, второй выход которой соединен с датчиком тока 3, а третий выход соединен с тиристорной группой 39 блока управления 13, фаза В соединена с расщепленной рабочей обмоткой реактора 4, второй выход которой соединен с датчиком тока 5, третий выход соединен с тиристорной группой 39 блока управления 18, фаза А соединена с расщепленной рабочей обмоткой реактора 6, второй выход которой соединен с датчиком тока 7, третий выход соединен с тиристорной группой 39 блока управления 23.
Выходы с датчиков тока 3, 5, 7 и нулевой провод соединены с блоком защитного отключения нагрузки 8, выход которого соединен с нагрузкой 9. Обмотка управления реактора 10 соединена тиристорными группами 38, 39 блока управления 13, первый выход блока конденсаторов 11 соединен с нулевым проводом, второй выход соединен с тиристорной группой 38 блока управления 13. Вход датчика напряжения 12 соединен между фазой С и нулевым
проводом источника 1, выход соединен с блоком управления 13, выход которого соединен с портом ввода/вывода 14.
Обмотка управления 15 соединена с тиристорными группами 38, 39 блока управления 18, первый выход блока конденсаторов 16 соединен с нулевым проводом, второй выход соединен с тиристорной группой 38 блока управления 18. Вход датчика напряжения 17 соединен между фазой В и нулевым проводом, выход соединен с блоком управления 18, выход которого соединен с портом ввода/вывода 19.
Обмотка управления 20 соединена с тиристорными группами 38, 39 блока управления 23, первый выход блока конденсаторов 21 соединен с нулевым проводом, второй выход соединен с тиристорной группой 38 блока управления 23. Вход датчика напряжения 22 соединен между фазой А и нулевым проводом, выход соединен с блоком управления 23, выход которого соединен с портом ввода/вывода 24.
Входы фильтров 25 блоков управления 13, 18, 23 соединены с блоками 12, 17, 22, первый выход блока 25 соединен с блоком делителей 26, второй выход соединен с блоком выпрямителей 27, третий выход соединен с блоками синхронизации 29 и выпрямителя 32. Выход блока делителей 26 соединен с контроллером 31. Первый выход блока 27 соединен с процессором 30, второй выход соединен с контроллером 31. Вход блока 28 входящего в состав блоков управления 13, 18, 23 соединен с датчиками тока 3, 5, 7, выход соединен с контроллером 31. Выход блока 29 соединен с процессором 30. Входы процессора 30 соединены с блоками синхронизации 29, выпрямителей 27, контроллера 31, портов ввода/вывода 14, 19, 24. Выходы соединены с блоками управления тиристорами 33, 34, 35, 36, аварийного отключения нагрузки, портов ввода/вывода 14, 19, 24. Входы контроллера 31 соединены с блоками 26, 27, 28, выходы соединены с блоком 30. Вход блока 32 соединен с блоком 25, выход соединен с блоками 33, 34, 35, 36, выходы которых соединены с блоком защиты тиристоров 37, выход которого соединен с тиристорными группами 38, 39, вход которых
также соединен попарно с блоками 2, 11, 4, 16, 6, 21, выход которых соединен с обмотками управления 10, 15, 20.
Система повышения качества электроэнергии работает следующим образом. В контролируемой электросети на выходах датчиков напряжения 12, 17, 22 и тока 3, 5, 7 формируется сигналы. Сигнал пропорциональный уровню напряжения контролируемой сети с выхода датчиков напряжения 12, 17, 22 через фильтр 25 и блок делителей 26 поступает на вход контроллера 31, после чего преобразуется в цифровой код, обрабатывается программой со специальным алгоритмом и поступает на вход процессора 30. Процессор 30 производит сравнивание текущего кода напряжения с заданным. Если произошло отклонение напряжения от заданного предела, то на выходе процессора 30 формируется управляющий сигнал смещения, который поступает на блоки управления тиристорами 33, 34, 35, 36, которые регулируют скважность импульсов открытия тиристоров тиристорных групп 38, 39, в соответствии с чем будет меняться ток в обмотках управления 10, 15, 20 шунтирующих реакторов, соответственно изменится уровень реактивной мощности, выдаваемой конденсаторными батареями 11, 16, 21, а также и напряжение на выходах рабочих обмоток 2, 4, 6 шунтирующих реакторов.
Аналогично происходит считывание сигнала с датчиков тока 3, 5, 7, который через блок делителей 28 поступает на токовый вход контроллера 31, преобразуется в цифровой код и поступает в процессор 30, затем происходит сравнивание текущего кода и стандартного кода, заданного программным способом. В случае критического режима работы, при котором управляемый реактор не сможет обеспечить требуемых пределов регулирования напряжения в соответствии с алгоритмом программы процессора 30 на его выходе формируется сигнал перегрузки на который настроен блок аварийного отключения нагрузки 8 вследствие чего происходит отключение нагрузки от сети.
Блоки управления 13, 18, 23 снабжены дополнительно фильтрами 25. Это необходимо для устойчивой работы процессора 30 и контроллера 31. Кроме того
система управления обеспечена блоком защиты тиристоров 37, что способствует устойчивой работе системы управления.
Описанный выше процесс происходит в каждом из трех блоков управления 13, 18, 23, которые связаны между собой посредством портов ввода/вывода 14, 19, 24. Блок управления 13 является ведущим, блоки управления 18, 23 являются ведомыми. Таким образом, если перегрузка по току или напряжению возникнет в других фазах, сигнал с выхода процессора соответствующего ведомого блока через порт ввода/вывода этого блока поступит на главный блок управления 13, в результате чего подается команда на срабатывания блока аварийного отключения нагрузки 8. После устранения аварии система управления автоматически возобновляет работу.
Таким образом, предлагаемое введение дополнительных блоков и элементов в сочетании с изменением и введением дополнительных связей между блоками и элементами устройства повышения качества электроэнергии позволяет повысить качество электроснабжения за счет установки блоков управления на каждую фазу, объединенных в систему управления, что в сочетании с блоком аварийного отключения нагрузки обеспечивает повышение надежности электроснабжения и снижения потерь электрической энергии.