[go: up one dir, main page]

RU2713213C1 - Automatic reactive power compensation device - Google Patents

Automatic reactive power compensation device Download PDF

Info

Publication number
RU2713213C1
RU2713213C1 RU2018146450A RU2018146450A RU2713213C1 RU 2713213 C1 RU2713213 C1 RU 2713213C1 RU 2018146450 A RU2018146450 A RU 2018146450A RU 2018146450 A RU2018146450 A RU 2018146450A RU 2713213 C1 RU2713213 C1 RU 2713213C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactive power
power
contactor
cosine
capacitors
Prior art date
Application number
RU2018146450A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Иванович Самохин
Зоя Анатольевна Рудай
Дмитрий Викторович Самохин
Павел Викторович Петров
Александр Николаевич Титов
Татьяна Петровна Петрова
Original Assignee
ООО "Чистая Энергия"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ООО "Чистая Энергия" filed Critical ООО "Чистая Энергия"
Priority to RU2018146450A priority Critical patent/RU2713213C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2713213C1 publication Critical patent/RU2713213C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/70Regulating power factor; Regulating reactive current or power
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/01Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/18Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention can be used in electric engineering for reactive power compensation. Device comprises reactive power controller (1), reactive power meter (2), current and voltage sensors module of network (3), n cosine capacitors (4), first contactor (5), n switches (6), diagnostic module (7), n temperature sensors (8), n strain gauges (9), n current sensors (10), m standby cosine capacitors (11), second contactor (12), m additional switches (13), third contactor (14), n generators of test signals (15). Continuous monitoring of state of cosine capacitors in process of operation and in case of output of capacitor parameters beyond specified limits, its disconnection and rapid replacement to standby capacitors with corresponding nominal capacitance value. After disconnection of the capacitor from the network, its operative diagnostics and assessment of the possibility of further use of automatic compensation of reactive power are included in the device.EFFECT: improved quality of electric power and increased efficiency of energy saving due to increased reliability of operation.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, обеспечивающим энергосбережение путем автоматической компенсации реактивной мощности в условиях переменных нагрузок.The invention relates to electrical engineering, and in particular to devices that provide energy saving by automatically compensating for reactive power under variable loads.

Электрическая мощность переменного тока характеризуется фазовым соотношением между током и напряжением. Фаза тока, отстающая от фазы напряжения, возникает из-за преобладания индуктивных нагрузок, тогда как фаза тока, ведущая фазу напряжения, возникает из-за емкостных нагрузок. Синфазное соотношение напряжения и тока возможно или при чисто резистивных нагрузках или при балансе индуктивных и емкостных нагрузок. Обычно используемой мерой фазового соотношения между током и напряжением является коэффициент мощности, который равен косинусу фазового угла между ними или между активной мощностью и кажущейся мощностью. Коэффициент мощности максимизируется при значении единицы, то есть тогда, когда отсутствует сдвиг фаз между током напряжением в сети.AC electric power is characterized by a phase relationship between current and voltage. The current phase lagging behind the voltage phase occurs due to the predominance of inductive loads, while the current phase leading the voltage phase occurs due to capacitive loads. The in-phase ratio of voltage and current is possible either with purely resistive loads or with a balance of inductive and capacitive loads. A commonly used measure of the phase relationship between current and voltage is a power factor that is equal to the cosine of the phase angle between them or between active power and apparent power. The power factor is maximized at a value of unity, that is, when there is no phase shift between the current voltage in the network.

На практике обычно существует больше типов индуктивных нагрузок, таких как электродвигатели, трансформаторы, соединенные с линиями электропередачи, чем емкостных. В цепи, имеющей реактивные нагрузки, коэффициент мощности меньше единицы. Хотя реактивная мощность не потребляется как таковая в нагрузке, она доставляется в энергосистему и возвращается в генератор. Соответственно, линии электропередач должны пропускать больше тока, чем необходимо, чтобы обеспечить питание сети распределения электроэнергии, имеющей реактивные нагрузки. Дополнительный ток может привести к дополнительным реальным потерям мощности, вызванным потерями линий электропередач, и требует от генерирующего устройства увеличить мощность, что приводит к увеличению стоимости выработки электроэнергии.In practice, there are usually more types of inductive loads, such as electric motors, transformers connected to power lines, than capacitive ones. In a circuit having reactive loads, the power factor is less than one. Although reactive power is not consumed as such in the load, it is delivered to the power system and returned to the generator. Accordingly, power lines must pass more current than necessary to provide power to a power distribution network having reactive loads. Additional current can lead to additional real power losses caused by losses of power lines, and requires the generating device to increase power, which leads to an increase in the cost of generating electricity.

Повышенная загрузка сетей реактивным током приводит также к понижению напряжения в сети, а резкие колебания реактивной мощности - к колебаниям напряжения в сети.Increased load of networks with reactive current also leads to a decrease in voltage in the network, and sharp fluctuations in reactive power lead to voltage fluctuations in the network.

Существует много решений, известных в данной области техники для компенсации реактивной мощности в энергосистемах предприятий. При этом преимущественно для компенсации используются следующие средства: шунтирующие реакторы, статические тирристорные компенсаторы типа СТАТКОМ и компенсаторы выполненные с использованием батарей шунтирующих косинусных конденсаторов.There are many solutions known in the art for compensating reactive power in enterprise power systems. In this case, mainly for compensation, the following means are used: shunt reactors, static thyristor compensators of the STATCOM type and compensators made using batteries of shunting cosine capacitors.

Из области техники известны устройство компенсации реактивной мощности [пат. РФ №2335056 от 27.09.2009, пат РФ №2392717 от 20.06.2010 г.], выполненные на базе перестраиваемых шунтирующих реакторов. Недостатком таких устройств является низкая технологичность большие габариты, а также низкая технологичность и низкая надежность эксплуатации.A reactive power compensation device [US Pat. RF №2335056 from 09/27/2009, Pat RF №2392717 from 06/20/2010], made on the basis of tunable shunt reactors. The disadvantage of such devices is low manufacturability large dimensions, as well as low manufacturability and low reliability.

Известны устройства автоматической компенсации реактивной мощности [пат. США №8154896 В2 от 04.10.2012, пат. РФ №2280934, H02J 3/18, от 27.07.2006], выполненные на базе управляемых тиристорно-реакторных групп с фильтрами высших гармоник (СТАТКОМ), в котором частично устранены указанные выше недостатки. Однако недостатком такого устройства является высокая стоимость, значительное потребление активной мощности и высокий уровень гармоник, источником которых является СТАТКОМ.Known devices for automatic compensation of reactive power [US Pat. US No. 8154896 B2 of 04/10/2012, US Pat. RF №2280934, H02J 3/18, dated July 27, 2006], made on the basis of controlled thyristor-reactor groups with high harmonic filters (STATCOM), in which the above disadvantages were partially eliminated. However, the disadvantage of this device is the high cost, significant consumption of active power and a high level of harmonics, the source of which is STATCOM.

Наиболее перспективными в электросетях сетях напряжением до 0,4 кВ являются устройства автоматической компенсации реактивной мощности, выполненные на базе батарей коммутируемых косинусных конденсаторов.The most promising networks with voltage up to 0.4 kV are devices for automatic compensation of reactive power, made on the basis of batteries of switched cosine capacitors.

Основными преимуществами использования батарей косинусных конденсаторов в устройствах энергосбережения являются небольшие, удельные потери активной мощности косинусных конденсаторов, отсутствие механически перемещаемых частей в процессе эксплуатации, простота монтажа и эксплуатации и относительная простота управления коммутацией.The main advantages of using cosine capacitor batteries in energy saving devices are small, specific losses of the active power of cosine capacitors, the absence of mechanically moving parts during operation, ease of installation and operation, and relative ease of switching control.

Известны [пат. РФ №2229766 от 27.05.2004, пат. США №8519679 от 27.08.2013, пат. США №9335776 от 05.10.2016] устройства автоматической компенсации реактивной мощности выполненные на базе батарей коммутируемых косинусных конденсаторов, обладающие указанными выше достоинствами, однако они имеют недостаточно высокую точность компенсации и надежности функционирования.Known [US Pat. RF №2229766 dated 05.27.2004, Pat. US No. 8519679 from 08.28.2013, US Pat. US No. 9335776 dated 10/05/2016] automatic reactive power compensation devices made on the basis of commutated cosine capacitor batteries having the above advantages, but they do not have high enough compensation accuracy and reliability.

Наиболее близким по технической сущности из известных является устройство автоматической компенсации реактивной мощности [пат. США №7002321 от 21.02.2006] содержащее регулятор реактивной мощности, измеритель реактивной мощности, выход которого подключен к информационному входу регулятора реактивной мощности, модуль датчиков тока и напряжения сети, выход которого подключен к входу измерителя реактивной мощности, n косинусных конденсаторов, емкость которых выбирается из соотношения Ci+1=2Ci, где 1≤i≤n, первые выводы которых объединены и подключены к проводу нейтрали сети, первый контактор, первый силовой вывод которого подключен к фазному проводу, n коммутаторов первые силовые выводы которых подключены ко вторым выводам каждого из n косинусных конденсаторов, а вторые силовые выводы которых объединены и подключены ко второму силовому выводу первого контактора. Достоинством данного устройства является потенциально высокая точность компенсации реактивной мощности, ограниченная только величиной емкости самой нижней ступени двоичной последовательности. Однако известное устройство имеет недостаточно высокую надежность функционирования, обусловленную возможными отказами отдельных косинусных конденсаторов, как в результате перегрузок по току и напряжению, вызванных, в том числе, наличием реактивных нагрузок, так и в результате старения конденсаторов.The closest in technical essence of the known is a device for automatic compensation of reactive power [US Pat. US No. 7002321 of 02.21.2006] containing a reactive power regulator, a reactive power meter, the output of which is connected to the information input of the reactive power regulator, a current and voltage sensor module, the output of which is connected to the reactive power meter input, n cosine capacitors, the capacitance of which is selected from the relation Ci + 1 = 2Ci, where 1≤i≤n, the first conclusions of which are combined and connected to the neutral wire of the network, the first contactor, the first power output of which is connected to the phase wire, n switches are the first s outputs of which are connected to the second terminal of each of the n capacitors of cosine and second power terminals are coupled and connected to the second power terminal of the first contactor. The advantage of this device is the potentially high accuracy of reactive power compensation, limited only by the value of the capacitance of the lowest stage of the binary sequence. However, the known device does not have a sufficiently high reliability of operation, due to possible failures of individual cosine capacitors, both as a result of current and voltage overloads caused, including by the presence of reactive loads, and as a result of aging of capacitors.

Кроме того косинусные конденсаторы в установках компенсации реактивной мощности в совокупности с индуктивными нагрузками способны образовывать колебательные контуры с параметрами, близкими к возникновению резонанса на одной из частот высших гармоник. Это приводит к значительному увеличению тока, протекающего через конденсаторы, что, в свою очередь, приводит к перегреву, снижающему сопротивление диэлектрика и его пробою. Так же при перегреве, вследствие нагрева диэлектрической жидкости (минеральное масло или синтетический диэлектрик), наблюдается газообразование. Появление газа в герметичном корпусе конденсатора создает избыточное давление, которое может привести к вспучиванию корпуса конденсатора и даже его взрыву с повреждением других элементов устройства компенсации.In addition, cosine capacitors in reactive power compensation units together with inductive loads are capable of forming oscillatory circuits with parameters close to the appearance of resonance at one of the frequencies of higher harmonics. This leads to a significant increase in the current flowing through the capacitors, which, in turn, leads to overheating, which reduces the resistance of the dielectric and its breakdown. Also, when overheating, due to heating of the dielectric fluid (mineral oil or synthetic dielectric), gas formation is observed. The appearance of gas in a sealed condenser housing creates excessive pressure, which can lead to expansion of the condenser housing and even its explosion with damage to other elements of the compensation device.

Из-за повышенного теплового воздействия снижается реальный срок службы косинусного конденсатора. Так из технических источников известно, что при средней температуре 40-45 градусов косинусного конденсатора повышение его температуры на 7 градусов снижает ожидаемый срок его службы вдвое.Due to the increased thermal effect, the real service life of the cosine capacitor is reduced. So from technical sources it is known that at an average temperature of 40-45 degrees of a cosine capacitor, an increase in its temperature by 7 degrees reduces its expected life by half.

При использовании в конденсаторах диэлектрика с восстановлением, в моменты электрических пробоев, на самом их месте испаряется металлическое напыление и удаляется с места пробоя. В результате образуется свободные от металлизации непроводящие зоны. Несмотря на то, что после локальных пробоев конденсатор восстанавливает свою работоспособность, это приводит, в конечном итоге, к уменьшению его емкости.When a dielectric with recovery is used in capacitors, at the time of electrical breakdowns, metal spraying evaporates in their place and is removed from the breakdown site. As a result, non-metallizing non-conducting zones are formed. Despite the fact that after local breakdowns, the capacitor regains its working capacity, this ultimately leads to a decrease in its capacitance.

Технической задачей заявленного устройства является повышение эффективности энергосбережения путем улучшение качества электрической энергии за счет повышения надежности функционирования.The technical task of the claimed device is to increase the efficiency of energy saving by improving the quality of electric energy by increasing the reliability of operation.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройство автоматической компенсации реактивной мощности, содержащее регулятор реактивной мощности, измеритель реактивной мощности, выход которого подключен к информационному входу регулятора реактивной мощности, модуль датчиков тока и напряжения сети, выход которого подключен к входу измерителя реактивной мощности, n косинусных конденсаторов, емкость которых выбирается из соотношения Ci+1=2Ci, где 1≤i≤n, первые выводы которых объединены и подключены к проводу нейтрали сети, первый контактор, первый силовой вывод которого подключен к фазному проводу, n коммутаторов первые силовые выводы которых подключены к ко вторым выводам каждого из n косинусных конденсаторов, а вторые силовые выводы которых объединены и подключены ко второму силовому выводу первого контактора, введены: модуль диагностики, соединенный информационной шиной с регулятором реактивной мощности, n датчиков температуры, n тензодатчиков и n датчиков тока, размещенные возле каждого из n косинусных конденсаторов, электрические выходы, которых подключены к соответствующим информационным входам модуля диагностики, m резервных косинусных конденсаторов, емкость которых выбирается из соотношения Cj+1=2Cj, где Cm=Cn/2, 1≤j≤m, первые выводы которых объединены и подключены к проводу нейтрали сети, второй контактор, первый силовой вывод которого подключен к фазному проводу, m дополнительных коммутаторов, первые силовые выводы которых подключены ко вторым выводам каждого из m резервных косинусных конденсаторов, а вторые силовые выводы которых объединены и подключены ко второму силовому выводу второго контактора, третий контактор, первый силовой вывод которого подключен к фазному проводу, n формирователей тестовых сигналов, выходы которых подключены к каждому из вторых выводов соответствующих из n косинусных конденсаторов, входы питания которых объединены и подключены ко второму силовому выводу третьего контактора, а управляющие входы которых подключены к соответствующим из управляющих выходов модуля диагностики, при этом соответствующие управляющие выходы регулятора реактивной мощности соединены с управляющими входами первого, второго и третьего контакторов, управляющими входами n коммутаторов и управляющими входами m дополнительных коммутаторов.The problem is solved due to the fact that the device for automatic compensation of reactive power, containing a reactive power regulator, a reactive power meter, the output of which is connected to the information input of the reactive power regulator, a module of current and voltage sensors, the output of which is connected to the input of the reactive power meter, n cosine capacitors, the capacitance of which is selected from the relation Ci + 1 = 2Ci, where 1≤i≤n, the first conclusions of which are combined and connected to the neutral wire of the network, the first contact a torus, the first power terminal of which is connected to the phase wire, n switches of which the first power terminals are connected to the second terminals of each of the n cosine capacitors, and the second power terminals of which are combined and connected to the second power terminal of the first contactor, the following are introduced: a diagnostic module connected to the information bus with a reactive power regulator, n temperature sensors, n strain gauges and n current sensors, located near each of n cosine capacitors, electrical outputs that are connected to the corresponding the current information inputs of the diagnostic module, m reserve cosine capacitors, the capacitance of which is selected from the relation Cj + 1 = 2Cj, where Cm = Cn / 2, 1≤j≤m, the first conclusions of which are combined and connected to the network neutral wire, the second contactor, the first the power terminal of which is connected to the phase wire, m additional switches, the first power terminals of which are connected to the second terminals of each of the m backup cosine capacitors, and the second power terminals of which are combined and connected to the second power terminal of the second contact RA, the third contactor, the first power output of which is connected to the phase wire, n shapers of test signals, the outputs of which are connected to each of the second outputs of the corresponding n cosine capacitors, the power inputs of which are combined and connected to the second power output of the third contactor, and the control inputs of which connected to the corresponding control outputs of the diagnostic module, while the corresponding control outputs of the reactive power controller are connected to the control inputs of the first, second and third contactors, controlling inputs of n switches and controlling inputs of m additional switches.

Технический результат заявленного устройства заключается в том, что обеспечивается постоянный контроль состояния косинусных конденсаторов в процессе функционирования устройства автоматической компенсации реактивной мощности и, в случае выявления выхода параметров конденсатора за заданные пределы, его отключение и оперативная замена на резервные конденсаторы с соответствующим номинальным значением емкости. После отключения конденсатора от сети проводится, его оперативная диагностика и оценка возможности дальнейшего использования в составе устройства автоматической компенсации реактивной мощности.The technical result of the claimed device lies in the fact that constant monitoring of the state of cosine capacitors is ensured during the operation of the device for automatic compensation of reactive power and, if the capacitor parameters exceed the specified limits, it is switched off and quickly replaced with reserve capacitors with the corresponding nominal capacitance value. After disconnecting the capacitor from the network, its operational diagnostics and assessment of the possibility of further use as part of the device for automatic compensation of reactive power is carried out.

Изобретение поясняется чертежом, который не охватывает и, тем более не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а является лишь иллюстрирующими материалами частного случая выполнения. Связи, указанные между функциональными блоками, в общем случае являются многоканальными, для обеспечения алгоритма функционирования отраженного в формуле и описании изобретения. Питание функциональных блоков осуществляется от источника бесперебойного питания, который на чертежах не показан.The invention is illustrated by the drawing, which does not cover and, moreover, does not limit the entire scope of the claims of this technical solution, but is only illustrative materials of a particular case of execution. The relations indicated between the functional blocks are generally multichannel in order to ensure the functioning algorithm reflected in the claims and the description of the invention. The power of the functional units is provided by an uninterruptible power supply, which is not shown in the drawings.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства автоматической компенсации реактивной мощности.In FIG. 1 shows a functional diagram of a device for automatic compensation of reactive power.

Устройство автоматической компенсации реактивной мощности содержит: регулятор реактивной мощности 1, измеритель реактивной мощности 2, модуль датчиков тока и напряжения сети 3, n косинусных конденсаторов 4, первый контактор 5, n коммутаторов 6, модуль диагностики 7, n датчиков температуры 8, n тензодатчиков 9, n датчиков тока 10, m резервных косинусных конденсаторов 11, второй контактор 12, m дополнительных коммутаторов 13, третий контактор 14, n формирователей тестовых сигналов 15. При этом первый, второй и третий контакторы 5, 12, 14 могут быть выполнены в виде силовых механических переключателей, коммутаторы 6i и дополнительные коммутаторы 13i реализованы на базе быстродействующих силовых тиристоров. Регулятор реактивной мощности 1, измеритель реактивной мощности 2 и модуль диагностики могут быть выполнены на базе современных цифровых котроллеров. Формирователь тестовых сигналов 15 в простейшем виде может быть выполнен в виде включаемого регулятора напряжения сети, но может содержать в своем составе, например, генераторы испытательных импульсных сигналов, параметры которых задаются модулем диагностики 7.A device for automatic compensation of reactive power contains: a reactive power regulator 1, a reactive power meter 2, a current and voltage sensor module 3, n cosine capacitors 4, a first contactor 5, n switches 6, a diagnostic module 7, n temperature sensors 8, n load cells 9 , n current sensors 10, m redundant cosine capacitors 11, a second contactor 12, m additional switches 13, a third contactor 14, n test signal conditioners 15. Moreover, the first, second and third contactors 5, 12, 14 can be made in ide mechanical power switches, 6i switches and additional 13i switches are based on high-speed power thyristors. The reactive power controller 1, reactive power meter 2 and the diagnostic module can be made on the basis of modern digital controllers. The test signal generator 15 in its simplest form can be made in the form of an included voltage regulator, but it can include, for example, pulse test signal generators, the parameters of which are set by the diagnostic module 7.

Устройство автоматической компенсации реактивной мощности работает следующим образом. При включении устройства, по сигналу с измерителя реактивной мощности 2, выработанному по информации с датчиков напряжения и тока 3, регулятором 1 формируется соответствующая управляющая команда на включение первого контактора 5, соответствующих из коммутаторов 6i…n, подключающих соответствующие косинусные конденсаторы 4i…n. При изменении параметров нагрузки в сети в процессе функционирования, на основании сигналов с измерителя реактивной мощности 2, регулятором реактивной мощности 1 обеспечивается формирование команд на подключение и отключение косинусных конденсаторов 4i…n, обеспечивая тем самым компенсацию реактивной мощности в сети. Информация о подключенных к сети косинусных конденсаторах 4i…n по информационной шине постоянно поступает на модуль диагностики. При этом с датчиков температуры 8i…n, тензодатчиков 9i…n, датчиков тока 10i…n в модуль диагностики постоянно поступает соответствующая информация о параметрах каждого из косинусных конденсаторов 4i…n. В случае превышения параметров (температуры, деформации корпуса, протекающего тока) какого-то из косинусных конденсаторов 4i…n заданных в памяти модуля диагностики 7 граничных значений, по информационной шине на регулятор реактивной мощности 1 выдается соответствующий сигнал. В соответствии с этим сигналом регулятор реактивной мощности 1 выдает команду на отключение косинусного конденсатора с выявленным нештатным функционированием, а также команды на включение второго контактора 12 и соответствующих из коммутаторов 13i…m. При этом, если емкость отключенного конденсатор Gi≤Cn/2, то включается один резервный косинусный конденсатор Ci того же номинала, что и отключенный, а если емкость отключенного конденсатора Ci>Cn/2, то включается совокупность резервных косинусных конденсаторов, суммарная емкость которых равна емкости отключенного косинусного конденсатора.A device for reactive power compensation works as follows. When the device is turned on, according to the signal from the reactive power meter 2, generated according to information from the voltage and current sensors 3, the regulator 1 generates a corresponding control command to turn on the first contactor 5, corresponding from the switches 6 i ... n , connecting the corresponding cosine capacitors 4 i ... n . When changing the load parameters in the network during operation, based on the signals from the reactive power meter 2, the reactive power controller 1 provides the formation of commands for connecting and disconnecting cosine capacitors 4i ... n, thereby compensating for reactive power in the network. Information about the cosine capacitors 4i ... n connected to the network via the information bus is constantly supplied to the diagnostic module. At the same time, from the temperature sensors 8 i ... n , the load cells 9 i ... n , the current sensors 10 i ... n , the diagnostic module constantly receives relevant information about the parameters of each of the cosine capacitors 4 i ... n . If the parameters (temperature, housing deformation, current flow) are exceeded by any of the cosine capacitors 4 i ... n of the boundary values set in the diagnostic module memory 7, the corresponding signal is issued to the reactive power controller 1 via the information bus. In accordance with this signal, the reactive power controller 1 issues a command to turn off the cosine capacitor with the detected abnormal functioning, as well as commands to turn on the second contactor 12 and the corresponding switches 13 i ... m . Moreover, if the capacitance of the disconnected capacitor G i ≤C n / 2, then one reserve cosine capacitor C i of the same value as the disconnected one is turned on, and if the capacity of the disconnected capacitor Ci> C n / 2, then the set of backup cosine capacitors is turned on, the total capacitance of which is equal to the capacitance of the disconnected cosine capacitor.

После отключения косинусного конденсатора Ci с выявленной нештатной ситуацией, с регулятора реактивной мощности 1 выдается команда на включение третьего контактора 14, при этом подается питание на формирователи тестовых сигналов 15i. По сигналу с модуля диагностики 7 обеспечивается включение формирователя тестовых сигналов подключенного к косинусному конденсатору Ci с выявленным нештатным функционированием. В соответствии с командами с модулем диагностики 7 с помощью формирователя управляющих сигналов 15i и датчика тока 10i автоматически производится оценка работоспособности косинусного конденсатора Ci (например, проверка тангенса диэлектрических потерь, грубая оценка изменения емкости, проверка на внутренние электрические пробои различными уровнями и формами напряжения). Может быть предусмотрена повторная проверка параметров косинусного конденсатора после снижения температуры его корпуса до номинальных значений (по информации с датчика температуры 9i). Наличие информации с тензодатчиков 8i, позволяет своевременно зафиксировать вздутие корпуса косинусного конденсатора Ci и предотвратить его взрыв в устройстве.After disconnecting the cosine capacitor C i with an emergency, a command is issued from the reactive power controller 1 to turn on the third contactor 14, while power is supplied to the test signal conditioners 15 i . The signal from the diagnostic module 7 ensures the inclusion of the shaper of the test signals connected to the cosine capacitor C i with the detected abnormal functioning. In accordance with commands from the module diagnostics 7 via driver control signals 15 i and 10 i of the current sensor automatically evaluates performance cosine capacitor C i (e.g., checking the dielectric loss tangent, a rough estimation of capacitance change, checking for internal electrical flashovers different levels and forms voltage). Repeated verification of the parameters of the cosine capacitor may be provided after lowering the temperature of its housing to the nominal values (according to information from the temperature sensor 9 i ). The availability of information from the load cells 8 i allows you to timely detect the bloating of the body of the cosine capacitor C i and prevent its explosion in the device.

В случае положительных результатов проверки, с модуля диагностики 7 в регулятор реактивной мощности 1 по информационной шине выдается соответствующая информация в соответствии с которой обеспечивается возможность дальнейшего использования проверенного косинусного конденсатора. При этом регулятором реактивной мощности 1 обеспечивается отключение подключенных ранее резервных косинусных конденсаторов и включение вместо них проверенного косинусного конденсатора Ci. Производится также выключение второго контактора 12 и третьего контактора 14.In the case of positive results of the check, the corresponding information is issued from the diagnostic module 7 to the reactive power controller 1 via the information bus, according to which the possibility of further use of the tested cosine capacitor is provided. In this case, the reactive power controller 1 ensures that the previously connected redundant cosine capacitors are switched off and the tested cosine capacitor C i is switched on instead of them. The second contactor 12 and the third contactor 14 are also turned off.

В случае отрицательных результатов проверки, производится замена конденсатора Ci на аналогичный, с последующим его тестированием модулем диагностики 7 и передачей результатов тестирования в регулятор реактивной мощности 1. При этом совокупность косинусного конденсатора 4i, датчика температуры 8i, тензодатчика 9i и трансформатора тока 10i целесообразно выполнить в виде единой легкосъемной конструкции, обеспечивающей возможность его замены без отключения от сети устройства автоматической компенсации реактивной мощности.In the case of negative test results, the capacitor C i is replaced with a similar one, followed by testing by the diagnostic module 7 and transferring the test results to the reactive power regulator 1. The combination of the cosine capacitor 4 i , temperature sensor 8 i , strain gauge 9 i and current transformer 10 i it is advisable to perform in the form of a single easily removable design, providing the possibility of its replacement without disconnecting from the network devices for automatic compensation of reactive power.

Таким образом, в предложенном техническом решении обеспечивается улучшение качества электрической энергии и повышение надежности функционирования за счет постоянного контроля параметров косинусных конденсаторов, по результатом которого обеспечивается автоматическая замена вышедшего из строя конденсатора на резервный. При этом, несмотря на то, что число косинусных конденсаторов в резервной батарее вдвое меньше чем в основной батарее, обеспечивается эквивалентная по емкости замена любого из косинусных конденсаторов основной батареи. Проведение автоматической диагностики косинусных конденсаторов после их отключения, позволяет вернуть часть конденсаторов в основную батарею что увеличивает в целом срок службы устройства автоматической компенсации реактивной мощности. Обработка в модуле диагностики 7 информации с тензодатчиков 8i, позволяет своевременно зафиксировать вздутие корпуса косинусного конденсатора Ci и предотвратить его взрыв в устройстве.Thus, the proposed technical solution provides an improvement in the quality of electric energy and an increase in the reliability of operation due to the constant monitoring of the parameters of the cosine capacitors, which results in the automatic replacement of a failed capacitor with a reserve one. In this case, despite the fact that the number of cosine capacitors in the backup battery is half that of the main battery, equivalent capacity replacement of any of the cosine capacitors of the main battery is provided. Carrying out automatic diagnostics of cosine capacitors after they are turned off, allows you to return part of the capacitors to the main battery, which increases the overall service life of the device for automatic compensation of reactive power. Processing in the diagnostic module 7 information from the load cells 8 i allows you to timely fix the bloating of the body of the cosine capacitor C i and prevent its explosion in the device.

На фиг. 1 приведена реализация изобретения для одной из фаз 3-фазной сети, реализация для других фаз может быть идентичной.In FIG. Figure 1 shows an implementation of the invention for one of the phases of a 3-phase network; the implementation for other phases can be identical.

Claims (1)

Устройство автоматической компенсации реактивной мощности, содержащее регулятор реактивной мощности, измеритель реактивной мощности, выход которого подключен к информационному входу регулятора реактивной мощности, модуль датчиков тока и напряжения сети, выход которого подключен к входу измерителя реактивной мощности, n косинусных конденсаторов, емкость которых выбирается из соотношения Ci+1=2Ci, где 1≤i<n, первые выводы которых объединены и подключены к проводу нейтрали сети, первый контактор, первый силовой вывод которого подключен к фазному проводу, n коммутаторов, первые силовые выводы которых подключены ко вторым выводам каждого из n косинусных конденсаторов, а вторые силовые выводы которых объединены и подключены ко второму силовому выводу контактора, отличающееся тем, что введены модуль диагностики, соединенный информационной шиной с регулятором реактивной мощности, n датчиков температуры, n тензодатчиков и n датчиков тока, размещенные возле каждого из n косинусных конденсаторов, электрические выходы которых подключены к соответствующим информационным входам модуля диагностики, m резервных косинусных конденсаторов, емкость которых выбирается из соотношения Cj+1=2Cj, где Cm=Cn/2, 1≤j<m, первые выводы которых объединены и подключены к проводу нейтрали сети, второй контактор, первый силовой вывод которого подключен к фазному проводу, m дополнительных коммутаторов, первые силовые выводы которых подключены ко вторым выводам каждого из m резервных косинусных конденсаторов, а вторые силовые выводы которых объединены и подключены к второму силовому выводу второго контактора, третий контактор, первый силовой вывод которого подключен к фазному проводу, n формирователей тестовых сигналов, выходы которых подключены к каждому из вторых выводов соответствующих из n косинусных конденсаторов, входы питания которых объединены и подключены ко второму силовому выводу третьего контактора, а управляющие входы которых подключены к соответствующим из управляющих выходов модуля диагностики, при этом соответствующие управляющие выходы регулятора реактивной мощности соединены с управляющими входами первого, второго и третьего контакторов, управляющими входами n коммутаторов и управляющими входами m дополнительных коммутаторов.A device for automatic compensation of reactive power, comprising a reactive power regulator, a reactive power meter, the output of which is connected to the information input of the reactive power regulator, a current and voltage sensor module, the output of which is connected to the input of the reactive power meter, n cosine capacitors, the capacitance of which is selected from the relation C i + 1 = 2C i, where 1≤i <n, the first terminals are coupled and connected to the neutral wire of the network, a first contactor, a first power terminal which is connected to a core wire, n switches, the first power terminals of which are connected to the second terminals of each of the n cosine capacitors, and the second power terminals of which are combined and connected to the second power terminal of the contactor, characterized in that a diagnostic module is connected to the reactive power regulator by an information bus, n temperature sensors, n strain gauges and n current sensors located near each of n cosine capacitors, the electrical outputs of which are connected to the corresponding information inputs of muzzle diagnostics, m reserve cosine capacitors, the capacitance of which is selected from the relation C j + 1 = 2C j , where C m = C n / 2, 1≤j <m, the first conclusions of which are combined and connected to the neutral wire of the network, the second contactor, the first power terminal of which is connected to the phase wire, m additional switches, the first power terminals of which are connected to the second terminals of each of the m backup cosine capacitors, and the second power terminals of which are combined and connected to the second power terminal of the second contactor, the third contactor, the first power the output terminal of which is connected to the phase wire, n shapers of test signals, the outputs of which are connected to each of the second outputs of the corresponding of n cosine capacitors, the power inputs of which are combined and connected to the second power output of the third contactor, and the control inputs of which are connected to the corresponding of the control outputs diagnostic module, while the corresponding control outputs of the reactive power regulator are connected to the control inputs of the first, second and third contactors, controlling the inputs of n switches and the control inputs of m additional switches.
RU2018146450A 2018-12-26 2018-12-26 Automatic reactive power compensation device RU2713213C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018146450A RU2713213C1 (en) 2018-12-26 2018-12-26 Automatic reactive power compensation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018146450A RU2713213C1 (en) 2018-12-26 2018-12-26 Automatic reactive power compensation device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2713213C1 true RU2713213C1 (en) 2020-02-04

Family

ID=69625587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018146450A RU2713213C1 (en) 2018-12-26 2018-12-26 Automatic reactive power compensation device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2713213C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2166226C1 (en) * 2000-02-04 2001-04-27 Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет Automatic reactive power correction and voltage regulation system for transformer substation
RU2229766C1 (en) * 2002-10-07 2004-05-27 Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина Balancing and reactive power correction device
US7002321B2 (en) * 2001-06-05 2006-02-21 Mcdaniel William D Automatic power factor correction using power measurement chip

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2166226C1 (en) * 2000-02-04 2001-04-27 Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет Automatic reactive power correction and voltage regulation system for transformer substation
US7002321B2 (en) * 2001-06-05 2006-02-21 Mcdaniel William D Automatic power factor correction using power measurement chip
RU2229766C1 (en) * 2002-10-07 2004-05-27 Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина Balancing and reactive power correction device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10601226B2 (en) Advanced uninterruptable power module controller and method of operating same
Chen et al. DC voltage variation based autonomous control of DC microgrids
US9620994B2 (en) Method and system of anti-islanding of a microgrid in a grid-connected microgrid system
EP1156573A2 (en) High-temperature secondary battery based energy storage and power compensation system
CN105051999A (en) Method and device for regulating the charge state of a battery power plant
WO2014062383A1 (en) Bidirectional power system, operation method, and controller for operating
KR20180032480A (en) Power compensation apparatus and method of controlling the same
Prasad et al. A Review of Control Techniques and Energy Storage for Inverter‐Based Dynamic Voltage Restorer in Grid‐Integrated Renewable Sources
CN112470358A (en) Power supply system
RU195195U1 (en) REACTIVE POWER COMPENSATION DEVICE
Rzayeva et al. High and low voltage coordination in electrical power systems
RU2713213C1 (en) Automatic reactive power compensation device
CN110768266B (en) Reactive power compensation system for substation and control method thereof
US11146064B2 (en) Power supply system and control device
RU181451U1 (en) ADAPTIVE THREE-PHASE NETWORK ENERGY SAVING SYSTEM
RU2561192C1 (en) DEVICE OF CENTRALISED COMPENSATION OF REACTIVE POWER IN n-PHASE HIGH-VOLTAGE NETWORK
Shang et al. A new volt/VAR control for distributed generation
KR20210057960A (en) Power Compensator for AC Railway System
CN114221377B (en) Off-grid multi-energy-storage response control method and system
CA2824895C (en) A high voltage dc power source and a power apparatus for a high voltage electrical power system
CN115940184A (en) Reactive power compensation circuit and method
Sang et al. The Internet of Things based fault tolerant redundancy for energy router in the interacted and interconnected micro grid
Babaiahgari et al. Coordinated control and optimization of DC power systems
Carmeli et al. Hybrid distributed generation system for a rural village in Africa
CN216699518U (en) Power-free compensation circuit and power-free compensation equipment

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201227