Устройство управления техническими средствами трансформаторной подстанции

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИМИ СРЕДСТВАМИ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Счастный Валерий Петрович Зеленькевич Александр Иосифович Жуковский Александр Иванович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) Устройство управления техническими средствами трансформаторной подстанции,включающей регулируемый источник реактивной мощности, подключенный к шинам питания группы потребителей, соединенных в свою очередь через понизительный трансформатор с компенсационной обмоткой с энергосистемой, содержащее датчик тока,датчик напряжения, преобразователь, инерционное звено, регулятор, блок коммутации,пороговый элемент, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок управления и дешунтирующий выключатель, причем выход блока управления подключен ко второму входу выключателя, первый вход которого подключен к нейтрали обмоток низшего напряжения трансформатора, а выход - к нейтральной шине низкого напряжения, вход блока управления подключен к первому выходу регулятора, второй выход регулятора подключен к первому входу блока коммутации, второй вход которого через пороговый элемент 45342008.08.30 подключен к выходу датчика напряжения, вход которого подключен к шинам питания,вход регулятора через последовательно соединенное инерционное звено подключен к выходу преобразователя, первый вход преобразователя соединен с выходом датчика напряжения, а второй вход - с выходом датчика тока.(56) 1. А.с. СССР 1099328, МПК Н 01 27/38, 1984. 2. Патент 3341 1 , МПК Н 02 3/16, Н 02 3/18, Н 02 Н 3/20,05 1/70 (прототип). Полезная модель относится к электротехнике и предназначена для уменьшения потерь, повышения качества электроэнергии и надежности в электрических сетях с резкопеременной нагрузкой, снабженных регулируемыми источниками реактивной мощности и силовыми трансформаторами с компенсирующей обмоткой. Известен трехфазный трансформатор 1, в котором с целью повышения качества напряжения путем полной компенсации неуравновешенных потоков нулевой последовательности, витки компенсационной обмотки соединены последовательно и подключены к нейтрали обмоток низшего напряжения. Недостатком данного трансформатора является то, что компенсационная обмотка увеличивает сопротивление петли фаза-нуль, а значит уменьшает величину однофазного тока короткого замыкания и ухудшает чувствительность релейной защиты на стороне 0,4 кВ. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления регулируемым источником реактивной мощности, подключенным к шинам питания группы потребителей, соединенным в свою очередь через понизительный трансформатор с энергосистемой, содержащее инерционное звено и датчик реактивного тока, подключенный к шинам питания, блок коммутации, регулятор, преобразователь,датчик напряжения и пороговый элемент 2. Недостатком указанного устройства является то, что при значительной несимметрии напряжения в сети 0,38 кВ пороговый элемент ограничивает уровень реактивной мощности, выдаваемой регулируемым источником реактивной мощности, по наибольшему фазному напряжению. Это приводит к недоиспользованию установленной мощности регулируемого источника реактивной мощности. Техническая задача, которую решает предлагаемое устройство, заключается в повышении качества электроэнергии и чувствительности релейной защиты, путем контроля величин тока и напряжения на шинах питания потребителей и управления регулируемым источником реактивной мощности, улучшение симметрии напряжения, за счет компенсации неуравновешенных потоков нулевой последовательности компенсационной обмоткой трансформатора и улучшение чувствительности защиты, путем шунтирования компенсационной обмотки трансформатора при симметрии напряжения сети в допустимых пределах. Поставленная задача решается тем, что устройство управления техническими средствами трансформаторной подстанции, включающей регулируемый источник реактивной мощности, подключенный к шинам питания группы потребителей, соединенных в свою очередь через понизительный трансформатор с компенсационной обмоткой с энергосистемой, содержащее датчик тока, датчик напряжения, преобразователь, инерционное звено,регулятор, блок коммутации, пороговый элемент, дополнительно содержит блок управления и дешунтирующий выключатель, причем выход блока управления подключен ко второму входу выключателя, первый вход которого подключен к нейтрали обмоток низшего напряжения трансформатора, а выход - к нейтральной шине низкого напряжения, вход блока управления подключен к первому выходу регулятора, второй выход регулятора подключен к первому входу блока коммутации, второй вход которого через пороговый 2 45342008.08.30 элемент подключен к выходу датчика напряжения, вход которого подключен к шинам питания, вход регулятора через последовательно соединенное инерционное звено подключен к выходу преобразователя, первый вход преобразователя соединен с выходом датчика напряжения, а второй вход - с выходом датчика тока. На фигуре изображена структурная схема предлагаемого устройства. К энергосистеме 1 подключена обмотка 2 высшего напряжения понизительного трансформатора у которого, в нулевую точку обмотки 4 низшего напряжения включена компенсационная обмотка 5, соединенная с шинами 6 питания потребителей 15. Для уменьшения потерь, повышения качества электроэнергии в электрических сетях с резкопеременной нагрузкой, к шинам 6 низкого напряжения подключены регулируемый источник 7 реактивной мощности, а к выключателю 3 дешунтирования компенсирующей обмотки - блок 8 управления. Вход блока 8 управления подключен к первому выходу регулятора 12, второй выход которого подключен к первому входу блока 11 коммутации. Второй вход блока 11 коммутации через пороговый элемент 16 подключен к выходу датчика 10 напряжения, вход которого подключен к шинам 6 питания. Вход регулятора 12 через последовательно соединенное инерционное звено 13 подключен к выходу преобразователя 14, первый вход которого соединен с выходом датчика 10 напряжения, а второй вход - с выходом датчика 9 тока. Работает устройство для повышения качества электроэнергии следующим образом. Сигналы с датчиков 9 тока и 10 напряжения, пропорциональные мгновенным значениям тока и напряжения на шинах 6 питания потребителей 15, поступают на входы 2 и 1, соответственно, преобразователя 14 и через инерционное звено 13, обеспечивающее помехоустойчивость, поступают на вход регулятора 12. На первом выходе регулятора 12 формируется сигнал, пропорциональный величине напряжения нулевой последовательности, а на втором - пропорциональный величине потребляемой реактивной мощности на шинах 6 питания потребителей 15. Сигнал реактивной мощности поступает на первый вход блока 11 коммутации, который управляет регулируемым источником 7 реактивной мощности. Регулируемый источник 7 реактивной мощности, в соответствии с характером управляющего сигнала поступающего с блока 11 коммутации, генерирует в сеть реактивную мощность, соответствующую величине реактивной мощности потребителей 15, улучшая тем самым коэффициент мощности узла нагрузки. Во избежание повышения величины напряжения на шинах 6 питания потребителей 15 выше допустимого значения, предусмотрен контур контроля напряжения и блокировки выходного сигнала блока 11 коммутации. Для этого сигнал с выхода датчика 10 напряжения через пороговый элемент 16 поступает на второй вход блока 11 коммутации. Величина срабатывания порогового элемента 16 устанавливается в зависимости от требований к техническим условиям работы потребителей 15. Сигнал пропорциональный напряжению нулевой последовательности на шинах 6 питания потребителей 15 с первого выхода регулятора 12 через блок 8 управления поступает на выключатель 3 дешунтирования компенсационной обмотки 5. В зависимости от величины напряжения нулевой последовательности на шинах 6 питания потребителей 15 выключатель 3 дешунтирования компенсационной обмотки 5 шунтирует или дешунтирует данную обмотку. При симметрии напряжения на шинах 6 питания потребителей 15 в допустимых пределах выключатель 3 дешунтирования включен и компенсационная обмотка 5 зашунтирована. При возникновении однофазного короткого замыкания у потребителей 15 ток короткого замыкания протекает по шунтирующему проводнику и, частично, по компенсационной обмотке 5. Общее сопротивление петли фаза-нуль незначительно и не оказывает на величину тока короткого замыкания заметного влияния. При зашунтированной компенсационной обмотке 5 происходит частичная компенсация неуравновешенных по 3 45342008.08.30 токов нулевой последовательности. Данное обстоятельство позволяет удерживать компенсационную обмотку 5 зашунтированной значительные промежутки времени. При превышении несимметрии напряжения сети допустимых пределов выключатель 3 дешунтирования по сигналу блока 8 управления выключается и компенсационная обмотка 5 дешунтируется. Все потоки нулевой последовательности протекают только по компенсационной обмотке 5 и полностью компенсируются. Использование предложенного устройства для повышения качества электроэнергии позволяет повысить качество электроэнергии и надежность, за счет компенсации регулируемым источником реактивной мощности потребителей с учетом технических требований работы сети, улучшить симметрию напряжения, за счет полной компенсации неуравновешенных потоков нулевой последовательности компенсационной обмоткой трансформатора, и улучшить чувствительности релейной защиты, за счет шунтирования компенсационной обмотки трансформатора при величине несимметрии напряжения сети находящейся в допустимых пределах. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4