RU2117981C1 - Device for stabilization of transforming station voltage - Google Patents
Device for stabilization of transforming station voltage Download PDFInfo
- Publication number
- RU2117981C1 RU2117981C1 RU96107428A RU96107428A RU2117981C1 RU 2117981 C1 RU2117981 C1 RU 2117981C1 RU 96107428 A RU96107428 A RU 96107428A RU 96107428 A RU96107428 A RU 96107428A RU 2117981 C1 RU2117981 C1 RU 2117981C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- transformer
- output
- voltage
- load
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетической электронике и может быть использовано для стабилизации напряжения на высокой стороне понижающей трансформаторной подстанции. The invention relates to power electronics and can be used to stabilize the voltage on the high side of a step-down transformer substation.
Известно устройство для стабилизации напряжения трансформаторной подстанции по авт.св. СССР N 1636832, которое взято за прототип. Оно содержит два вольтодобавочных трансформатора с последовательно соединенными первичными обмотками, включенными между входными и выходными зажимами, и два инвертора, подключенные своими выходными выводами к вторичным обмоткам соответственно первого и второго вольтодобавочных трансформаторов. Управление инверторами производится системой импульсно-фазового управления в функции напряжения на нагрузке. Входы инверторов объединены и через выпрямитель подключены к выходным зажимам стабилизатора. A device is known for stabilizing the voltage of a transformer substation according to ed. USSR N 1636832, which is taken as a prototype. It contains two booster transformers with primary windings connected in series between input and output terminals, and two inverters connected with their output terminals to the secondary windings of the first and second booster transformers, respectively. Inverters are controlled by a pulse-phase control system as a function of the voltage across the load. The inputs of the inverters are combined and connected through the rectifier to the output terminals of the stabilizer.
Устройство может быть включено как на высокой, так и на низкой стороне главного трансформатора понижающей подстанции. Однако включение его на высокой стороне усложняет выпрямитель, инверторы и узлы их защиты, а на низкой - не улучшает энергетические показатели главного трансформатора подстанции и требует большого расхода кабеля. Кроме этого, применение в устройстве двух вольтодобавочных трансформаторов увеличивает вес и габариты стабилизатора и усложняет его конструкцию. The device can be turned on both on the high and low side of the main transformer of the step-down substation. However, turning it on on the high side complicates the rectifier, inverters and their protection units, but on the low side it does not improve the energy performance of the main transformer of the substation and requires a large cable consumption. In addition, the use of two booster transformers in the device increases the weight and dimensions of the stabilizer and complicates its design.
Задачей изобретения является упрощение устройства и улучшение его массогабаритных и энергетических показателей без изменения качества выходного напряжения. The objective of the invention is to simplify the device and improve its overall dimensions and energy indicators without changing the quality of the output voltage.
В результате решения поставленной задачи улучшаются коэффициенты мощности и полезного действия главного трансформатора подстанции, облегчается и упрощается конструкция, т.к. вместо двух вольтодобавочных трансформаторов с увеличенной на 15 - 20% габаритной мощностью применяется один трансформатор общепромышленного исполнения. К дополнительному эффекту от применения устройства при реконструкции существующих подстанций следует отнести уменьшение расхода активных материалов токопроводов, необходимых для монтажных работ за счет включения обмоток вольтодобавочного трансформатора в цепи низких токов (для подстанции 1000 кВ•А с напряжениями 6/0,4 кВ расход кабеля, необходимого для установки стабилизатора, уменьшается примерно в 15 раз), что также можно отнести к упрощению конструкции и улучшению массогабаритных показателей. As a result of the solution of the task, the power and efficiency factors of the main transformer of the substation are improved, the design is simplified and simplified, because instead of two booster transformers with a 15–20% increase in overall power, one transformer of general industrial design is used. An additional effect of the use of the device during the reconstruction of existing substations should be the reduction in the consumption of active materials of current conductors necessary for installation due to the inclusion of windings of a boost booster transformer in a low current circuit (for a substation of 1000 kV • A with voltages of 6 / 0.4 kV cable consumption, necessary for the installation of the stabilizer is reduced by about 15 times), which can also be attributed to the simplification of the design and the improvement of overall dimensions.
Техническое решение поставленной задачи достигается за счет выполнения трехфазного выпрямителя с двухсторонним обменом энергии и введения индуктивно-емкостного фильтра, который включен между выходом трехфазного выпрямителя и объединенными входами инверторов, а также за счет того, что другие выводы первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора подключены к первичной обмотке главного трансформатора, а другие выводы вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора подключены к выходу второго трехфазного инвертора. The technical solution of this problem is achieved by performing a three-phase rectifier with two-way energy exchange and introducing an inductive-capacitive filter, which is connected between the output of the three-phase rectifier and the combined inputs of the inverters, as well as due to the fact that other terminals of the primary winding of the boost transformer are connected to the primary winding of the main transformer, and other terminals of the secondary winding of the boost transformer are connected to the output of the second three-phase inverter.
Повышение энергетических показателей главного трансформатора подстанции за счет снижения уровня стабилизируемого напряжения в режимах близких к холостому ходу подстанции достигнуто благодаря тому, что введено переключающее устройство, изменяющее величину сигнала задания, подаваемого на элемент сравнения, а также введен датчик тока нагрузки 6, выход которого подключен к управляющему входу переключающего устройства (см. п.2). Improving the energy performance of the main transformer of the substation by reducing the level of stabilized voltage in the modes close to the idle speed of the substation is achieved due to the fact that a switching device is introduced that changes the value of the reference signal supplied to the comparison element, and a
Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми чертежами, где на фиг. 1 приведена блок-схема устройства, а на фиг. 2 - схема устройства с дополнительными элементами, изменяющими уровень стабилизируемого напряжения в функции тока нагрузки. The invention is illustrated by the following description and the accompanying drawings, where in FIG. 1 is a block diagram of a device, and FIG. 2 is a diagram of a device with additional elements that change the level of stabilized voltage as a function of the load current.
Устройство (фиг. 1) подключается входными зажимами к сети 1, а выходными к нагрузке 2 и содержит трехфазный главный трансформатор 3 с первичной 4 и вторичной 5 обмотками, трехфазный вольтодобавочный трансформатор 6 с первичной 7 и вторичной 8 обмотками, полупроводниковый преобразователь 9, в состав которого входят два трехфазных инвертора 10 и 11 с системой управления 12, трехфазный выпрямитель 13 с системой управления 14, фильтр 15, а также датчик напряжения 16 и элемент сравнения 17. The device (Fig. 1) is connected by input terminals to the network 1, and output terminals to load 2 and contains a three-phase main transformer 3 with primary 4 and secondary 5 windings, a three-
Элементы схемы (фиг. 1) соединены следующим образом. Elements of the circuit (Fig. 1) are connected as follows.
Первичная обмотка 4 главного трансформатора 3 через первичную обмотку 7 вольтодобавочного трансформатора 6 подключена к сети 1, а его вторичная обмотка 3 подключена к нагрузке 2, к которой также присоединен вход выпрямителя 13 и синхронизирующие входы системы 14 управления выпрямителем 13 и системы 12 управления инверторами 10 и 11. Вторичная обмотка 8 вольтодобавочного трансформатора 6 одними своими выводами подключена к выходу первого инвертора 10, а другими к выходу второго инвертора 11, входы которых объединены и через фильтр 15 подключены к выходу выпрямителя 13. При этом управляющий вход системы 12 управления инверторами через элемент сравнения 17 подключен к выходу датчика 16 напряжения нагрузки, а первый и второй выходы системы 12 с углами управляющих импульсов α и π-α соответственно подключены к первому 10 и второму 11 инверторам. The
В представленной на фиг. 2 модификации устройства с дополнительным улучшением энергетических показателей главного трансформатора 3 производится снижение уровня напряжения на входе главного трансформатора 3 при работе подстанции в области глубоких снижений нагрузок. Это производится за счет того, что введен датчик 18 тока нагрузки в комплекте с измерительными трансформаторами тока и переключающее устройство 19 (например, двухступенчатое), выход которого подключен к вычитающему входу элемента сравнения 17, управляющий вход к выходу датчика 18 тока нагрузки, а выходы к сигналам задания уровней стабилизации напряжения нагрузки 2. In the embodiment of FIG. 2 modifications of the device with an additional improvement in the energy performance of the main transformer 3, the voltage level at the input of the main transformer 3 is reduced during operation of the substation in the field of deep reduction of loads. This is due to the fact that the
Устройство (фиг. 1) работает следующим образом. The device (Fig. 1) works as follows.
Первый и второй трехфазные инверторы 10 и 11 преобразовывают выпрямленное стабилизированное напряжение U2 нагрузки 2 в регулируемые по фазе переменные фазные напряжения с векторами первых гармоник для одной из фаз соответственно
Uf1= U2ejα и Uf2= U2ej(π-α)= -U2e-jα.
Вследствие того что инверторы 10 и 11 подключены к вторичной обмотке 8 вольтодобавочного трансформатора 6 с обеих сторон, на его первичной обмотке 7 наводится увеличенная в коэффициент трансформации kвт раз разность напряжений Uf1 и Uf2 инверторов
Uд= kвт(Uf1-Uf2) = kвтU2(ejα+e-jα)
или, с учетом преобразований Эйлера,
Uд= 2kвтU2cosα.
Напряжение U1 на первичной обмотке 4 главного трансформатора 3 определяется суммой напряжений сети U1 и напряжения вольтодобавки Uд
U1= U1+Uд= U1+2kвдU2cosα.
Главный трансформатор 3, уменьшая свое входное напряжение U1 в kгт раз, формирует напряжение нагрузки
U2= U1/kгт= U1/kгт+2kвт/kгтU2cosα
или с учетом отклонения напряжения сети ± ΔU1 и падения напряжения на трансформаторах ΔUк
U2= (U1± ΔU1-ΔUк)/(kгт-2kвтcosα), (1)
где kгт, kвт - коэффициенты трансформации главного и вольтодобавочного трехфазных трансформаторов;
α - угол управления первым трехфазным инвертором.The first and second three-phase inverters 10 and 11 convert the rectified stabilized voltage U 2 of load 2 into phase-variable variable phase voltages with vectors of the first harmonics for one of the phases, respectively
U f1 = U 2 e jα and U f2 = U 2 e j (π-α) = -U 2 e -jα .
Due to the fact that the inverters 10 and 11 are connected to the secondary winding 8 of the
U d = k W (U f1 -U f2 ) = k W U 2 (e jα + e -jα )
or, taking into account the Euler transforms,
U d = 2k W U 2 cosα.
The voltage U 1 on the
U 1 = U 1 + U d = U 1 + 2k vd U 2 cosα.
The main transformer 3, reducing its input voltage U 1 k gt times, generates a load voltage
U 2 = U 1 / k zm = U 1 / k zm + 2k Mo / k zm U 2 cosα
or taking into account the voltage deviation ± ΔU 1 and the voltage drop across the transformers ΔU to
U 2 = (U ± ΔU 1 -ΔU to 1) / (k zm -2k W cosα), (1)
where k gt , k w are the transformation ratios of the main and boost three-phase transformers;
α is the control angle of the first three-phase inverter.
Из выражения (1) видно, что при изменении угла управления α от 0 до π рад. устройство (фиг. 1) компенсирует как положительные, так и отрицательные отклонения напряжения сети U1, обеспечивая стабилизацию выходного напряжения U2 на заданном, например, номинальном уровне.From the expression (1) it is seen that when the control angle α changes from 0 to π rad. the device (Fig. 1) compensates for both positive and negative deviations of the mains voltage U 1 , providing stabilization of the output voltage U 2 at a given, for example, nominal level.
Следует отметить, что изменение напряжения вольтодобавки в процессе стабилизации напряжения нагрузки производится без сдвига первой гармоники, а при арккосинусной зависимости между углом и сигналом управления - пропорционально отклонению напряжения в сети. It should be noted that the voltage boost in the process of stabilizing the load voltage is produced without a shift of the first harmonic, and in the case of an arccine dependence between the angle and the control signal, it is proportional to the voltage deviation in the network.
Устройство (фиг. 1) целесообразно применять в мощных электроустановках (порядка 10 МВ•А) с повышенными требованиями к быстродействию. Оно как более совершенное, обладающее улучшенными энергетическими и массогабаритными показателями, может заменить известные стабилизаторы трехфазного напряжения трансформаторных подстанций. The device (Fig. 1) it is advisable to use in powerful electrical installations (about 10 MV • A) with high performance requirements. It, as more perfect, with improved energy and weight and size indicators, can replace the well-known three-phase voltage stabilizers of transformer substations.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96107428A RU2117981C1 (en) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | Device for stabilization of transforming station voltage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96107428A RU2117981C1 (en) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | Device for stabilization of transforming station voltage |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96107428A RU96107428A (en) | 1998-07-27 |
RU2117981C1 true RU2117981C1 (en) | 1998-08-20 |
Family
ID=20179388
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96107428A RU2117981C1 (en) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | Device for stabilization of transforming station voltage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2117981C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2557074C1 (en) * | 2014-03-27 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") | Voltage stabiliser of transformer substations of enterprise with utilisation of energy loss |
RU2717833C1 (en) * | 2018-12-14 | 2020-03-26 | Александр Сергеевич Лавренов | Voltage regulation method in three-phase electric network |
RU2776213C1 (en) * | 2021-12-07 | 2022-07-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") | Method for regulation of sinusoidal voltage in high-voltage electric network |
-
1996
- 1996-04-16 RU RU96107428A patent/RU2117981C1/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2557074C1 (en) * | 2014-03-27 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") | Voltage stabiliser of transformer substations of enterprise with utilisation of energy loss |
RU2717833C1 (en) * | 2018-12-14 | 2020-03-26 | Александр Сергеевич Лавренов | Voltage regulation method in three-phase electric network |
RU2776213C1 (en) * | 2021-12-07 | 2022-07-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") | Method for regulation of sinusoidal voltage in high-voltage electric network |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2174295C (en) | Voltage source type power converting apparatus | |
US6879062B2 (en) | Electrical substation | |
JP2009507463A (en) | Equipment for electrical energy transmission | |
JP2009507462A (en) | Equipment for electrical energy transmission | |
US20150263636A1 (en) | Distribution transformer | |
Park et al. | Multi-level operation with two-level converters through a double-delta source connected transformer | |
Tiwary et al. | Direct power control of dual active bridge bidirectional DC-DC converter | |
EP2945246B1 (en) | Voltage adjusting apparatus | |
RU2117981C1 (en) | Device for stabilization of transforming station voltage | |
Zmieva | Modeling of an industrial enterprise power supply system using direct current | |
US5731971A (en) | Apparatus for providing multiple, phase-shifted power outputs | |
EP3961847A1 (en) | Power supply device | |
RU2013843C1 (en) | Device for accident electric power supply of essential services | |
RU2056692C1 (en) | Transformer-thyristor reactive-power corrector | |
SU584416A1 (en) | Three-phase inverter for supplying zero-wire load | |
SU88434A1 (en) | Stabilized Ion Frequency Converter | |
RU2027278C1 (en) | Reactive power three-phase compensator | |
RU2680245C1 (en) | Spacecraft power supply system | |
SU1001062A1 (en) | Inductive-capacitive converter of voltage source into current source | |
RU2052887C1 (en) | Three-phase voltage stabilizer with single-phase high-frequency link | |
RU2680146C1 (en) | Ac voltage regulator | |
SU957386A1 (en) | Current supply source for electromeasuring equipment | |
SU1035725A1 (en) | Reactive power static source /its versions/ | |
SU764063A1 (en) | Directly coupled three-phase-to-single-phase frequency changer | |
SU1603477A1 (en) | Rectifier symmetry-producing device |