Способ управления режимом работы асинхронизированного синхронного компенсатора

(51) 02 9/10 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ пропорциональные отклонениям активной и реактивной мощностей относительно их заданных значений и производным по времени от активной и реактивной мощностей в электрической сети и изменяют напряжения обмоток ротора электрической машины в зависимости от величин этих сигналов и на выходе АРВ появляется сигналы,вызывающие изменение режима работы АСК,обусловленные результирующим вектором напряжения ротора машины, т.е. перевод машины в режим генерирования или в режим потребления активной и реактивной мощности, и, как показали проведенные исследования, с помощью АСК возможно обеспечение требуемого качества напряжения в электрической сети, питающей резкопеременную нагрузку.(72) Утегулов Болатбек Бахитжанович Косогоров Анатолий Павлович Жумажанов Серик Каратаевич(73) Республиканское государственное казенное предприятие Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ РАБОТЫ АСИНХРОНИЗИРОВАННОГО СИНХРОННОГО КОМПЕНСАТОРА(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для повышения качества электроэнергии в электроэнергетических системах. Технический результат достигается тем, что АРВ АСК вырабатывает управляющие воздействия, 22610 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для повышения качества электроэнергии в электрических сетях систем электроснабжения. Для решения этой проблемы возможно применение различных компенсирующих устройств как статических, так и электромеханических, в частности,асинхронизированных синхронных компенсаторов (АСК). АСК представляет собой многоконтурную замкнутую систему, состоящую из электрической машины и системы автоматического управления. Реализация асинхронизированного принципа управления возбуждением электрической машины, обеспечивает раздельное управление электромагнитным моментом(напряжением) статора машины по определенным законам, что позволяет АСК работать как с синхронной частотой вращения, так и в некотором диапазоне скольжений ротора электрической машины. Это обеспечивает кратковременное потребление из сети или выдачу в электрическую сеть активной мощности, что обусловлено изменением кинетической энергии маховых масс ротора электрической машины, которые при необходимости могут быть увеличены посредством установки маховика. Наиболее близким к предлагаемому способу является способ регулирования возбуждения электрической машины,при котором поддерживаются неизменными величины активного и реактивного токов в сети, реализуемый с помощью известного устройства, предназначенного для уменьшения колебаний активной и реактивной мощностей в электрических сетях, питающих резкопеременные нагрузки. Управление активной и реактивной мощностями статора электрической машины данного устройства осуществляется с помощью регуляторов частоты и амплитуды тока ротора,связанных с циклоконвертером. На циклоконвертер подаются сигналы от регулятора частоты и входящего в него регулятора мощности,пропорциональные скольжению ротора машины и колебаниям активной мощности в электрической сети, и от регулятора амплитуды тока, пропорциональные колебаниям реактивной мощности в сети Пат. США, 3667012,кл. Н 02 К 7/02, 1972 Недостатком предлагаемого способа является регулирование по отклонениям активной и реактивной мощности сети, что при значительных скоростях изменения регулируемых параметров,возникающих при воздействии на электрическую сеть резкопеременных нагрузок,скорости изменения мощностей которых достигают 400 МВА/с и имеют тенденцию к дальнейшему увеличению, возникают трудности в поддержании модуля и фазы напряжения в узле электрической сети в заданных пределах. Этот недостаток устраняется при введении в закон управления АСК производных по времени (скоростей) от активной и реактивной мощностей в электрической сети. 2 Технический результат изобретения - улучшение качества электрической энергии и устойчивости при возмущениях в системе электроснабжения путем быстродействующей стабилизации модуля и фазы напряжения в узле электрической сети с помощью АСК. Технический результат достигается тем, что автоматический регулятор возбуждения (АРВ) АСК вырабатывает управляющие воздействия,пропорциональные изменениям активной и реактивной мощностей в электрической сети относительно их заданных значений и пропорционально производным по времени от активной и реактивной мощностей в электрической сети. На выходе АРВ АСК появляются сигналы,вызывающие изменение результирующего вектора напряжения ротора машины, что обеспечивает перевод машины в режим генерирования в сеть или в режим потребления из сети активной и реактивной мощностей в зависимости от знака отклонений регулируемых параметров режима электрической сети, что обеспечивает стабилизацию модуля и фазы вектора напряжения в узле сети, к которому подключен статор АСК. Генерирование или потребление АСК активной мощности осуществляется в течение некоторого промежутка времени за счет изменения кинетической энергии вращающихся масс ротора электрической машины,которые могут быть увеличены посредство установки маховика. На фиг. 1 представлена схема для реализации предлагаемого способа. Электрическая система содержит источник питания 1, электрическую сеть 2, связывающую источник питания с узлом электрической сети 3, к которому подключены нагрузка 4 и асинхронизированный синхронный компенсатор 5,ротор которого подсоединен к узлу электрической сети через согласующий трансформатор 6 и реверсивный тиристорный преобразователь частоты 7, цепи управления которым подключены системе управления тиристорами 8 вход которой подключен к выходу автоматического регулятора возбуждения 9, входы которого подключены к выходам датчиков углового положения ротора 10 машины, напряжений фаз 11 узла электрической сети, фазных токов статора 12 и ротора 13 машины, опорного вектора напряжения 14 источника питания, задатчика 15 регулируемых параметров режима электрической сети. Устройство, реализующее предлагаемый способ работает следующим образом. В электрической сети (фиг. 2), состоящей из источника питания С, линии электропередачи Л,трансформатора Т, нагрузки Н, и АСК, под воздействием резкопеременной нагрузки ((, возникают изменения (фиг. 3) активной и реактивной мощностей,которые можно охарактеризовать отклонениямиотносительно заданных значений этого параметра зРзз и его производных по времени /, т.е. 22610 Заданные значения активной Рз и реактивной з мощностей и в электрической сети могут быть приняты исходя из параметров установившегося режима работы сети. Согласно выражениям (1 и 2) АРВ АСК вырабатывает управляющие воздействия,пропорциональные отклонениям и производным по времени активного и реактивного токов в электрической сети и на выходе АРВ появляется сигналы,обуславливающие изменение результирующего вектора напряжения ротора электрической машины, т.е. перевод машины в режим генерирования или в режим потребления активной и реактивной мощностей. В течение некоторого промежутка времени, равного времени изменения активной и реактивной мощностей в сети, АСК генерирует в сеть или потребляет из сети активную и реактивную мощности и, как следствие,обеспечивает стабилизацию модуля и фазы вектора напряжения в узле электрической сети. Генерирование или потребление АСК активной мощности осуществляется за счет изменения кинетической энергии вращающихся масс ротора электрической машины. При исчезновении возмущения в энергосистеме возвращение АСК в исходный режим, или какой либо другой режим работы, осуществляется контуром регулирования скольжения ротора АРВ электрической машины. Некоторые результаты исследований эффективности АСК при воздействии на электрическую сеть (фиг. 2) возмущения в виде резкопеременной нагрузки (фиг. 3) приведены на фигурах 4 и 5, где представлены графики изменения активных и реактивных мощностей в элементах сети мощностей резкопеременной нагрузки соизмеримы с активной Рк и реактивнойстатора АСК. На фиг. 4 параметры режима элементов электрической сети соответствуют регулированию возбуждения АСК по отклонениям активной и реактивной мощностей в линии электропередачи. На фиг. 5 параметры режима элементов электрической сети соответствуют регулированию возбуждения АСК по отклонениям и по производным по времени от активной и реактивной мощностей в линии электропередачи. Колебания активной и реактивной мощностей в линии электропередачи (фиг. 4) обусловлены недостатками регулирования возбуждения АСК по отклонению параметра, так как не обеспечиваются необходимые скорости изменения активной и реактивной мощностей статора машины на интервалах времени , а на интервалах времени п(фиг. 3) происходит перерегулирование возбуждения машины и, как следствие, активной и реактивной мощностей статора АСК. Из графиков изменений активной и реактивной мощностей (фиг. 5) видно, что при регулировании возбуждения АСК по отклонению и производной параметра по времени,обеспечиваются необходимые скорости изменения активной и реактивной мощностей статора машины на всех интервалах времении п о чем свидетельствует практически отсутствие колебаний активной и реактивной мощностей в линии электропередачи. Таким образом, исходя из вышеизложенного,условия компенсации колебаний активной и реактивной мощностей в линии электропередачи с целью стабилизации модуля и фазы напряжения в узле электрической сети можно сформулировать как РРки(3) л/к/,и л/к)4( ,т.е., кроме равенства (по модулю) активной Рк и реактивной к мощностей статора АСК изменениям активнойи реактивноймощностей в линии электропередачи, необходимо чтобы скорости изменения активной к/ и реактивной к/ мощностей статора АСК (по модулю) были равны или превышали скорости изменения активной л/ и реактивной л/ мощностей в линии электропередачи. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ управления режимом работы асинхронизированного синхронного компенсатора путем компенсации инерционности цепей ротора и изменения напряжений обмоток ротора электрической машины пропорционально частоте скольжения, отличающийся тем, что сигналы управления режимом работы компенсатора формируют пропорционально отклонениям активной и реактивной мощностей в линии электропередачи относительно их заданных значений и пропорционально производным по времени от активной и реактивной мощностей в линии электропередачи и изменяют напряжения обмоток ротора АСК в зависимости от величин этих сигналов.