RU2753421C1 - Switchable filter-compensating installation - Google Patents
Switchable filter-compensating installation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2753421C1 RU2753421C1 RU2021104219A RU2021104219A RU2753421C1 RU 2753421 C1 RU2753421 C1 RU 2753421C1 RU 2021104219 A RU2021104219 A RU 2021104219A RU 2021104219 A RU2021104219 A RU 2021104219A RU 2753421 C1 RU2753421 C1 RU 2753421C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- series
- switchable
- button
- output
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока системы 25 кВ и 2×25 кВ.The invention relates to the electric power industry, in particular to devices for transverse capacitive compensation in an alternating current traction network of a 25 kV and 2 × 25 kV system.
Известны регулируемые установки поперечной емкостной компенсации реактивной мощности в тяговых сетях переменного тока [1,2,3]. Known adjustable installations of transverse capacitive compensation of reactive power in traction AC networks [1,2,3].
В частности, в [4] представлена Переключаемая фильтрокомпенсирующая установка (ФКУ) с двумя последовательно включенными нерегулируемой и переключаемой секциями (в каждой секции включены последовательно реактор с батареей конденсаторов), причем переключаемая секция зашунтирована выключателем - биполярным тиристором. Для изменения мощности Переключаемой ФКУ шунтируют или расшунтируют переключаемую секцию выключателем, при этом в [4] указано, что этот выключатель может выполняться синхронизированным, например, с использованием биполярного тиристора, как это сделано, в частности в [3]. При шунтировке ФКУ напряжение в тяговой сети повышается скачком, что может неблагоприятно сказаться на работе электровозов в тяговой сети. В [5] было предложено увеличивать мощность ФКУ не скачком, а ступенчато, т.е. несколькими ступенями, изменяя в каждой ступени угол открытия тиристорного ключа. Однако при больших мощностях ФКУ (5 – 10 Мвар) придется увеличивать число ступеней для перевода режима напряжения на другой уровень с целью обеспечения допустимого режима работы электроподвижного состава. Указанное приведет к усложнению схемы автоматики управления тиристорным ключом [5]. Поэтому для обеспечения электромагнитной совместимости тяговой сети и электроподвижного состава более целесообразным является режим плавного перевода напряжения ФКУ на максимальную мощность в процессе переключения Переключаемой ФКУ с упрощением схемы автоматики и, как следствие, повышением её надежности. In particular, in [4], a Switched Filter Compensating Unit (FKU) is presented with two unregulated and switchable sections connected in series (a reactor with a capacitor bank is connected in series in each section), and the switchable section is shunted by a switch - a bipolar thyristor. To change the power of the Switched PKU, the switched section is shunted or shunted with a switch, while in [4] it is indicated that this switch can be performed synchronized, for example, using a bipolar thyristor, as is done, in particular, in [3]. When the FKU is shunted, the voltage in the traction network rises abruptly, which can adversely affect the operation of electric locomotives in the traction network. In [5], it was proposed to increase the power of the PKU not abruptly, but step by step, ie. in several steps, changing the opening angle of the thyristor switch in each step. However, at high capacities of the PKU (5-10 Mvar), it will be necessary to increase the number of steps to transfer the voltage mode to another level in order to ensure the permissible operating mode of the electric rolling stock. This will lead to the complication of the thyristor switch control circuit [5]. Therefore, to ensure the electromagnetic compatibility of the traction network and electric rolling stock, it is more expedient to smoothly transfer the voltage of the PKU to the maximum power in the process of switching the Switched PKU with a simplification of the automation circuit and, as a consequence, an increase in its reliability.
Итак, принимаем за прототип предлагаемого изобретения техническое решение [5] и рассматриваем Переключаемую фильтрокомпенсирующую установку, содержащую последовательно соединенные главный выключатель, один конец которого подключен к шине питания, нерегулируемую и переключаемую секции фильтров, каждая из которых состоит из последовательно соединенных реактора и конденсаторной батареи, причем переключаемая секция зашунтирована биполярным тиристором с управляющим электродом, демпфирующий резистор, зашунтированный выключателем, датчик тока, второй конец которого подключен к нулевой шине, блок дифференцирования, выход которого подключен к управляющему входу биполярного тиристора, а вход – к выходу компаратора, первый вход которого подключен к выходу блок измерения фазы тока, вход которого подключен к выходу датчика тока, блок управления, содержащий последовательно соединенные электромагнитное реле, кнопку ВКЛ и кнопку ВЫКЛ и подключенные к источнику оперативного напряжения, причем кнопка ВКЛ зашунтирована замыкающим блок-контактом электромагнитного реле. So, we take the technical solution [5] as the prototype of the proposed invention and consider A switchable filter-compensating installation containing a series-connected main switch, one end of which is connected to the power bus, an unregulated and switchable filter section, each of which consists of a series-connected reactor and a capacitor bank, and the switchable section is shunted by a bipolar thyristor with a control electrode, a damping resistor shunted a switch, a current sensor, the second end of which is connected to the zero bus, a differentiation unit, the output of which is connected to the control input of the bipolar thyristor, and the input to the output of the comparator, the first input of which is connected to the output of the current phase measurement unit, the input of which is connected to the output of the current sensor , a control unit containing a series-connected electromagnetic relay, an ON button and an OFF button and connected to an operating voltage source, the ON button being bridged by a closing block contact of the electromagnetic relay.
Цель изобретения: повышение эксплуатационной надежности Переключаемой ФКУ и электроснабжения тяговой сети в целом путем недопущения бросков напряжения и повышения электромагнитной совместимости тяговой сети и электроподвижного состава. The purpose of the invention is to improve the operational reliability of the Switched FKU and the power supply of the traction network as a whole by preventing voltage surges and increasing the electromagnetic compatibility of the traction network and electric rolling stock.
Для реализации цели изобретения выполнено следующее: To realize the purpose of the invention, the following is done:
В Переключаемую фильтрокомпенсирующую установку, содержащую последовательно соединенные главный выключатель, один конец которого подключен к шине питания, нерегулируемую и переключаемую секции фильтров, каждая из которых состоит из последовательно соединенных реактора и конденсаторной батареи, причем переключаемая секция зашунтирована биполярным тиристором с управляющим электродом. демпфирующий резистор, зашунтированный выключателем, датчик тока, второй конец которого подключен к нулевой шине, блок дифференцирования, выход которого подключен к управляющему входу биполярного тиристора, а вход – к выходу компаратора, первый вход которого подключен к выходу блок измерения фазы тока, вход которого подключен к выходу датчика тока, блок управления, содержащий последовательно соединенные электромагнитное реле, кнопку ВКЛ и кнопку ВЫКЛ и подключенные к источнику оперативного напряжения, причем кнопка ВКЛ зашунтирована замыкающим блок-контактом электромагнитного реле In a switchable filter-compensating installation containing a series-connected main switch, one end of which is connected to the power bus, an unregulated and switchable filter section, each of which consists of a series-connected reactor and a capacitor bank, and the switchable section is shunted by a bipolar thyristor with a control electrode. a damping resistor shunted by a switch, a current sensor, the second end of which is connected to the zero bus, a differentiation unit, the output of which is connected to the control input of the bipolar thyristor, and the input to the output of the comparator, the first input of which is connected to the output of the current phase measurement unit, the input of which is connected to the output of the current sensor, a control unit containing a series-connected electromagnetic relay, an ON button and an OFF button and connected to an operating voltage source, and the ON button is bridged by a closing block contact of the electromagnetic relay
- дополнительно введены два последовательно соединенных резистора и конденсатор, причем один конец первого резистора через размыкающий контакт электромагнитного реле соединен с положительным полюсом источника оперативного напряжения, конец второго резистора соединен с нулевой шиной, конденсатор подключен одним выводом ко второму входу компаратора и точке соединения резисторов, а вторым выводом - к нулевой шине.- additionally two series-connected resistors and a capacitor are introduced, one end of the first resistor through the opening contact of the electromagnetic relay is connected to the positive pole of the operating voltage source, the end of the second resistor is connected to the zero bus, the capacitor is connected by one terminal to the second input of the comparator and the junction point of the resistors, and the second terminal - to the zero bus.
Для пояснения работы изобретения представим схему (рис.1) со следующими обозначениями: To explain the operation of the invention, we present a diagram (Fig. 1) with the following designations:
1 - главный выключатель;1 - main switch;
2 - реактор первой секции;2 - reactor of the first section;
3 - конденсаторная батарея первой секции;3 - capacitor bank of the first section;
4 - конденсаторная батарея второй секции;4 - capacitor bank of the second section;
5 - реактор второй секции;5 - reactor of the second section;
6 - демпфирующий резистор;6 - damping resistor;
7 - биполярный тиристор с управляющим электродом;7 - bipolar thyristor with a control electrode;
8 - выключатель, шунтирующий демпфирующий резистор;8 - switch, shunt damping resistor;
9 - блок дифференцирования;9 - block of differentiation;
10 – компаратор;10 - comparator;
11 - блок измерения фазы тока фильтрокомпенсирующей установки;11 - unit for measuring the current phase of the filter-compensating installation;
12 - датчик тока переключамой фильрокомпенсирующей установки;12 - current sensor of the switching filter-compensating installation;
13 - кнопка ВКЛ шунтирования второй секции для увеличения емкости ФКУ,13 - button ON for bypassing the second section to increase the capacity of the PKU,
14 - кнопка ВЫКЛ расшунтирования второй секции для уменьшения емкости ФКУ;14 - button OFF for shunting the second section to reduce the capacity of the PKU;
15 - реле фиксации режима максимальной мощности;15 - relay for fixing the maximum power mode;
15.1 и 15.2 - замыкающий и размыкающий контакты реле 15;15.1 and 15.2 - make and break contacts of
16 – конденсатор;16 - capacitor;
17- первый резистор;17- the first resistor;
18 второй резистор;18 second resistor;
19 - блок задания углов задержки на фиксированные моменты времени включения биполярного тиристора;19 - block for setting the delay angles at fixed times of switching on the bipolar thyristor;
20 - блок управления.20 - control unit.
Переключаемая ФКУ по рис.1 работает следующим образом. Пусть в исходном состоянии ФКУ работает в режиме минимальной мощности с двумя последовательно включенными секциями 2-3 и 4-5, датчиком тока 12. Реле фиксации режима максимальной мощности 15 отключено, контакты 15.2 замкнуты. Конденсатор 16 полностью заряжен и напряжение на нем превосходит максимальное напряжение на выходе блока измерения фазы тока 11, соответствующее фазе тока 180°. Сигналы на выходе компаратора 10 отсутствуют. Сигналы на биполярный тиристор 7 не поступают и он находится в отключенном состоянии. The switchable PKU according to Fig. 1 works as follows. Suppose that in the initial state the FKU operates in the minimum power mode with two sequentially connected sections 2-3 and 4-5, current sensor 12. The maximum power
При подаче команды перехода на максимальную мощность нажатием на кнопку ВКЛ 13 через замыкающиеся контакты кнопки ВКЛ 13 и через размыкающиеся контакты кнопки ОТКЛ 14 срабатывает реле 15 фиксации режима максимальной мощности. Через замыкающийся контакт 15.1 реле 15 встает на «самоподхват». При этом размыкается его контакт 15.2 и конденсатор 16 начинает разряжаться на резистор 17. Напряжение конденсатора 16, плавно уменьшающееся по экспоненциальному закону, поступает на второй вход компаратора 10, обозначенный на схеме знаком «+» На первый вход компаратора 10, обозначенный знаком «-», поступает от блока измерения фазы тока 11 сигнал с напряжением, пропорциональным фазе тока ФКУ. When the command is given to switch to maximum power by pressing the
. Когда на втором входе компаратора напряжение станет меньше значения, соответствующее фазе тока 180° сработает компаратор 10 и через блок дифференцирования 9 на управляющий вход биполярного тиристора 7 будет подан сигнал включения. Биполярный тиристор 7 включится при фазе тока, меньшей 180°, но близкой к ней. ... When the voltage at the second input of the comparator becomes less than the value corresponding to the current phase of 180 °, the
Поскольку напряжение на конденсаторе 16 будет плавно уменьшаться, то угол включения тиристорного ключа будет плавно уменьшаться от полупериода к полупериоду от значения близкого к 180° до тех пор, пока тиристорный ключ не будет открываться при фазе тока, равной нулю. Время переключения можно регулировать, изменяя значение емкости конденсатора 16. При фазе тока, равной нулю, мощность ФКУ становится наибольшей Since the voltage across the
При нажатии на кнопку ВЫКЛ 14 происходит расшунтирование второй секции и уменьшение емкости и мощности ФКУ. При нажатии на кнопку ВЫКЛ 14 реле 15 отключается, его контакты 15.2 замыкаются и конденсатор 16 начинает заряжаться через резистор 18 до тех пор, пока тиристорный ключ не перестанет открываться. Переключение на минимальную мощность также происходит плавно. When you press the
Обычно переключение мощности ФКУ происходит автоматически при работе автоматики ФКУ, тогда запуск биполярного тиристора происходит не от кнопки ВКЛ, а от соответствующей автоматики (на схеме не указано). Usually, the switching of the power of the FKU occurs automatically when the FKU automatics are operating, then the bipolar thyristor is started not from the ON button, but from the corresponding automatics (not indicated in the diagram).
Технико-экономический эффект состоит в том, что с помощью предложенной переключаемой фильтрокомпенсирующей установки напряжение плавно повышается и снижается до требуемого значения. При этом исключаются опасные броски напряжения в тяговой сети и упрощается схема автоматики управления ФКУ, что повышает эксплуатационную надежность и электромагнитную совместимость тяговой сети и электроподвижного состава. The technical and economic effect is that with the help of the proposed switchable filter-compensating installation, the voltage smoothly increases and decreases to the required value. At the same time, dangerous voltage surges in the traction network are excluded and the automatic control circuit of the FKU is simplified, which increases the operational reliability and electromagnetic compatibility of the traction network and electric rolling stock.
ЛитератураLiterature
1.Герман Л.А., Серебряков А.С., Дулепов Д.Е. Фильтрокомпенсирующие установки в системах тягового электроснабжения железных дорог. Монография. Княгинино НГИЭУ, 2017, 402 с.1.German L.A., Serebryakov A.S., Dulepov D.E. Filter-compensating installations in traction power supply systems of railways. Monograph. Knyaginino NGIEU, 2017, 402 p.
2.Герман Л.А., Серебряков А.С., Осокин В.Л., Якунин Д.В. Переключаемая фильтрокомпенсирующая установка в тяговой сети переменного тока. Вестник ВНИИЖТ, 2020, т.79 №2 с.80-87.2.German L.A., Serebryakov A.S., Osokin V.L., Yakunin D.V. Switchable filter-compensating installation in AC traction network. VNIIZhT Bulletin, 2020, v. 79 No. 2 pp. 80-87.
3. Патент №2704023 от 21.03.2019. Трехступенчатая фильтрокомпенсирующая установка тяговой сети переменного тока (Герман Л.А. и др). Опубл. 23.10.2019. Бюл. №30. 3. Patent No. 2704023 dated March 21, 2019. Three-stage filter-compensating installation of AC traction network (Herman L.A. et al). Publ. 10/23/2019. Bul. No. 30.
4.Патент № 2475912 от 09.03.2011. Устройство переключаемой однофазной поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока. (Серебряков А.С. и др). Опубл.10.02.2013. Бюл. №5.4. Patent No. 2475912 dated 09.03.2011. Device for switchable single-phase transverse capacitive compensation in AC traction network. (Serebryakov A.S. and others). Published on February 10, 2013. Bul. No. 5.
5. Патент RU № 2739329 C1 от 06.08.2020. Переключаемая фильтрокомпенсирующая установка. (Серебряков А.С., Герман Л.А. и др.). Опубл.22.122.2020. Бюл. №36.5. Patent RU No. 2739329 C1 dated 06.08.2020. Switchable filter-compensating installation. (Serebryakov A.S., German L.A. and others). Publ. 22.122.2020. Bul. No. 36.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021104219A RU2753421C1 (en) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | Switchable filter-compensating installation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021104219A RU2753421C1 (en) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | Switchable filter-compensating installation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2753421C1 true RU2753421C1 (en) | 2021-08-16 |
Family
ID=77349434
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021104219A RU2753421C1 (en) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | Switchable filter-compensating installation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2753421C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4429056A1 (en) * | 2023-03-07 | 2024-09-11 | Arteche Centro de Tecnologia, A.I.E. | Damping device for mitigating transients during capacitive load connection |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5977660A (en) * | 1996-08-09 | 1999-11-02 | Mesta Electronics, Inc. | Active harmonic filter and power factor corrector |
RU2475912C2 (en) * | 2011-03-09 | 2013-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный инженерно-экономический институт (НГИЭИ) | Switchable single-phase transversal capacitive compensation device within tract dc network |
RU188806U1 (en) * | 2018-06-25 | 2019-04-24 | Леонид Абрамович Герман | The device of the three-stage filter-compensating installation of the traction network AC |
RU2739329C1 (en) * | 2020-08-06 | 2020-12-22 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (НГИЭУ) (RU) | Switching filter compensating unit |
-
2021
- 2021-02-19 RU RU2021104219A patent/RU2753421C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5977660A (en) * | 1996-08-09 | 1999-11-02 | Mesta Electronics, Inc. | Active harmonic filter and power factor corrector |
RU2475912C2 (en) * | 2011-03-09 | 2013-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный инженерно-экономический институт (НГИЭИ) | Switchable single-phase transversal capacitive compensation device within tract dc network |
RU188806U1 (en) * | 2018-06-25 | 2019-04-24 | Леонид Абрамович Герман | The device of the three-stage filter-compensating installation of the traction network AC |
RU2739329C1 (en) * | 2020-08-06 | 2020-12-22 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (НГИЭУ) (RU) | Switching filter compensating unit |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4429056A1 (en) * | 2023-03-07 | 2024-09-11 | Arteche Centro de Tecnologia, A.I.E. | Damping device for mitigating transients during capacitive load connection |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104518663B (en) | Negative pressure charge pump feedback circuit | |
KR101948983B1 (en) | Battery system | |
US10110110B2 (en) | Power conversion device | |
RU2753421C1 (en) | Switchable filter-compensating installation | |
RU2475912C2 (en) | Switchable single-phase transversal capacitive compensation device within tract dc network | |
CA2830763C (en) | Switch for a transmission path for high-voltage direct current | |
RU2739329C1 (en) | Switching filter compensating unit | |
US5654625A (en) | Switching circuit for a reactive power compensation device having synchronized on and off switching | |
US3631332A (en) | Inverter starting circuit | |
US20220360094A1 (en) | Power supply system | |
US6337802B1 (en) | Device for energizing a voltage-source converter | |
RU2733071C1 (en) | Switching filter compensating unit | |
US20220006395A1 (en) | Frequency converter with reduced pre-charging time | |
SE442076B (en) | PROCEDURE AND DEVICE FOR OPERATION OF POWER CONDENSERS FOR COMPENSATION OF REACTIVE DRUMS | |
RU102843U1 (en) | TRANSVERSE CAPACITY COMPENSATION DEVICE | |
CN216145556U (en) | Overload relay | |
RU2074474C1 (en) | Reactive-power corrector | |
US20240227591A1 (en) | Method and system for charging control, and vehicle | |
US20240106015A1 (en) | Power supply system and method for charging a power supply system | |
RU2724118C2 (en) | Energy-saving method and device for its implementation | |
US11996782B2 (en) | Method of controlling power transmission to a load | |
SU1309147A2 (en) | Device for single-phase automatic reclosing of electric power line | |
EP3982539A1 (en) | Switching arrangement | |
SU1042127A1 (en) | Disconnection process in electric mains | |
KR860002721Y1 (en) | Leakage breaker |