×
11.07.2020
220.018.318b

УСТРОЙСТВО ПО УПРАВЛЕНИЮ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ АДАПТИВНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002726181
Дата охранного документа
09.07.2020
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Использование: в области электротехники. Технический результат - поддержание рационального уровня напряжения в центре питания и обеспечение его автоматического регулирования с учетом переменной нагрузки в распределительной электрической сети. Устройство по управлению электроприводом адаптивным регулятором напряжения под нагрузкой включает блок автоматического регулирования, состоящий из аналого-цифрового преобразователя (АЦП), процессора, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) с программным обеспечением, выполненного с возможностью формирования рационального уровня напряжения, подающегося на один из входов регулятора напряжения под нагрузкой (РНП), формирующего на выходах сигналы для переключения электропривода, к которым присоединен блок контроля положения электропривода, быстродействующий автоматический регулятор (БАР), в котором, исходя из полученных данных с выхода РНП, осуществляется корректировка поддерживаемого уровня напряжения в режиме реального времени для РНП. При этом РНП дополнительно оснащен пятью входами для приема уставок зоны нечувствительности и выдержки времени в единицу времени в режиме реального времени от БАР, сигнала положения электропривода из соответствующего блока и заданного значения уровня напряжения от блока автоматического регулирования, который дополнительно снабжен аналоговыми входами для сигналов мгновенного значения уровня напряжения в конце линии, активной и реактивной мощностей для получения заданного значения уровня напряжения на выходе. Выход блока автоматического регулирования дополнительно оснащен блоком задержки по времени для предотвращения возникновения возмущений в системе электроснабжения вследствие постоянных изменений начальных условий. Блок автоматического регулирования выполнен с возможностью проведения расчета от конца линии до начала методом свертывания для определения энергетических параметров самой длинной отходящей линии от РНП, основанном на использовании статических характеристик в виде коэффициентов полинома Ньютона второй степени. Выход РНП дополнительно снабжен счетчиком переключений электропривода для подачи сигнала на вход БАР, в котором, исходя из полученных данных, осуществляется дополнительная корректировка уставок зоны нечувствительности и выдержки времени в единицу времени в режиме реального времени. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам регулирования уровня напряжения в центре питания.

Известна система управления режимом напряжений в распределительной электрической сети, питаемой от силового трансформатора, оснащенного регулятором напряжения под нагрузкой (патент RU №2631873, МПК H02J 3/12, G05F 1/14, опубл. 28.09.2017 Бюл. №28), содержащая первый блок управления, воздействующий на указанный регулятор, и снабженные аналого-цифровыми преобразователями измерительные трансформаторы тока и напряжения, установленные на выходе силового трансформатора и, по меньшей мере, на части трансформаторных подстанций распределительной сети, причем по меньшей мере, на части трансформаторных подстанций установлены автоматические компенсаторы реактивной мощности, поддерживающие напряжения на шинах трансформаторных подстанций в соответствии с заданными уставками, и введен второй блок управления, связанный цифровыми каналами с первым блоком управления и, по меньшей мере, с частью автоматических компенсаторов реактивной мощности и измерительных трансформаторов, при этом второй блок управления выполнен с возможностью расчета напряжений на шинах всех трансформаторных подстанций с использованием данных, полученных им по цифровым каналам, коррекции указанных уставок в случае выхода рассчитанных или измеренных напряжений за допустимые пределы и переключения регулятора напряжения под нагрузкой в случае недостаточности такой коррекции.

Недостатком данного изобретения является то, что расчет уровня напряжения осуществляется только по текущим параметрам, без подбора рационального уровня напряжения (без использования коэффициентов аппроксимации). При этом поддерживаемый уровень напряжения в центре питания автоматически не изменяется, а автоматическое изменение уставок производится только для автоматической компенсирующей установки. Все это приводит к снижению эффективности работы электроприводов с РПН в ограниченном паспортом изделия диапазоне переключений, повышает потери уровня напряжения, потери активной мощности до 2% в зависимости от структуры распределительной электрической сети и снижает качество электроэнергии, по показателю «отклонение уровня напряжения».

Наиболее близким по технической сущности является устройство управления режимом напряжения в электрической сети с применением fuzzy-логики при помощи трансформатора со ступенчатым регулированием напряжения (патент RU №2416855, МПК H02J 3/12, опубл. 20.04.2011 Бюл. №11), содержащее устройство регулирования под нагрузкой (РПН), сборные шины, измерительный трансформатор напряжения, регулятор, причем выход регулятора соединен с входом РПН, выход РПН соединен с первичной обмоткой силового трансформатора, вторичная обмотка силового трансформатора соединена со сборной шиной, к которой подключен измерительный трансформатор напряжения, причем вторичная обмотка измерительного трансформатора напряжения соединена с входом регулятора, причем в состав устройства включен аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок задания постоянных параметров нагрузки и присоединений, модуль памяти, блок фаззификации, блок нечеткого логического вывода, блок хранения базы правил, блок дефаззификации и переключатель, измерительные трансформаторы тока, причем измерительные трансформаторы тока подключены к присоединенным к сборным шинам, входы АЦП соединены со вторичными обмотками измерительных трансформаторов тока и напряжения, входы блока фаззификации связаны с выходами АЦП и выходом модуля памяти, вход модуля памяти соединен с блоком задания постоянных параметров нагрузки и присоединений, входы блока нечеткого вывода соединены с выходами блока фаззификации и выходами блока хранения базы правил, выход блока нечеткого вывода соединен с входом блока дефаззификации, входы переключателя соединены с выходом блока дефаззификации и выходами АЦП, выход переключателя соединен с входом БАР.

Недостатком известного устройства динамического управления режимом напряжения в электрической сети с применением fuzzy - логики является то, что управление напряжением осуществляемого в центре питания по определяющей линии, осуществляется на основании заданных значений уровня напряжения и зон уставок нечувствительности. При этом отсутствует контроль количества переключений электропривода РПН. Известное устройство динамического управления режимом напряжения в электрической сети с применением fuzzy-логики, не использует также алгоритмы и математический аппарат для определения и автоматического изменения рационального уровня напряжения и оптимальных уставок зоны нечувствительности, на основе измерений для повышения точности регулирования напряжений. При этом отсутствует контроль за частыми переключениями электропривода РПН, снижающими срок службы и надежность работы силового трансформатора. Все это приводит к снижению эффективности работы электроприводов с РПН в ограниченном паспортом изделия диапазоне переключений, повышает потери уровня напряжения, потери активной мощности до 2% в зависимости от структуры распределительной электрической сети и снижает качество электроэнергии, по показателю «отклонение уровня напряжения».

Предлагаемое устройство позволяет устранить указанные выше недостатки.

Технической задачей предполагаемого изобретения является поддержание рационального уровня напряжения в центре питания и обеспечение его автоматического регулирования с учетом переменной нагрузки в распределительной электрической сети, а соответственно и изменения начальных условий, при которых изначально настраивается быстродействующий автоматический регулятор (БАР) для управления электроприводом РПН.

Техническая задача решается устройством по управлению электроприводом адаптивным регулятором напряжения под нагрузкой, включающим блок автоматического регулирования, состоящий из аналого-цифрового преобразователя (АЦП), процессора, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) с программным обеспечением, выполненного с возможностью формирования рационального уровня напряжения, подающегося на один из входов регулятора напряжения под нагрузкой (РНП), формирующего на выходах сигналы для переключения электропривода, к которым присоединен блок контроля положения электропривода (БКПЭ), быстродействующий автоматический регулятор (БАР), в котором, исходя из полученных данных с выхода РНП, осуществляется корректировка поддерживаемого уровня напряжения в режиме реального времени для РНП.

Новым является то, что РНП дополнительно оснащен пятью входами для приема уставок зоны нечувствительности и выдержки времени в единицу времени в режиме реального времени от БАР, сигнала положения электропривода из соответствующего блока и заданного значения уровня напряжения от блока автоматического регулирования, который дополнительно снабжен аналоговыми входами для сигналов мгновенного значения уровня напряжения в конце линии, активной и реактивной мощностей для получения заданного значения уровня напряжения на выходе, дополнительно оснащенным блоком задержки по времени для предотвращения возникновения возмущений в системе электроснабжения вследствие постоянных изменений начальных условий, причем блок автоматического регулирования выполнен с возможностью проведения расчета от конца линии до начала методом свертывания для определения энергетических параметров самой длинной отходящей линии от РНП, основанном на использовании статических характеристик в виде коэффициентов полинома Ньютона второй степени, при этом выход РНП дополнительно снабжен счетчиком переключений электропривода (СПЭ) для подачи сигнала на вход БАР, в котором, исходя из полученных данных, осуществляется дополнительная корректировка уставок зоны нечувствительности и выдержки времени в единицу времени в режиме реального времени.

На фиг. 1 изображена схема устройства.

Устройство по управлению электроприводом (не показан) адаптивным регулятором напряжения под нагрузкой включает блок автоматического регулирования 1, состоящий из АЦП, процессора, ОЗУ и ПЗУ с программным обеспечением (на фиг. 1 не показаны), выполненного с возможностью формирования рационального уровня напряжения, подающегося на один из входов РНП 2, формирующего на выходах 3 и 4 сигналы для переключения электропривода, к которым присоединен БКПЭ 5. БАР 6 корректирует, исходя из полученных данных с выхода 7 РНП 2, уставки в режиме реального времени для РНП 2. РНП 2 оснащен входом питающего напряжения 8 {U - значение напряжения) и дополнительно оснащен пятью входами для приема уставок зоны нечувствительности 9 и 10 {dUu, dUd - значения верхней и нижней границ зоны нечувствительности соответственно) и выдержки времени в единицу времени в режиме реального времени 11 (t - время выдержки) от БАР 6 сигнала положения электропривода 12 (N - положение электропривода) из БКПЭ 5 и заданного значения уровня напряжения 13 (Uz - рациональный уровень напряжения) от блока автоматического регулирования 1. Блок автоматического регулирования 1 дополнительно снабжен аналоговыми входами для сигналов мгновенного значения уровня напряжения в конце линии 14 (UK), активной 15, 15', 15'' … (Р1, Р2, Р3 …) и реактивной 16, 16', 16'' … (Q1, Q2, Q3 …) мощностей для получения заданного значения уровня напряжения Uz на выходе 17, который оснащен блоком задержки (БЗ) по времени 18 для предотвращения возникновения возмущений в системе электроснабжения вследствие постоянных изменений начальных условий Uz. Блок автоматического регулирования 1 выполнен с возможностью проведения расчета от конца линии до начала с узлов электротехнического комплекса отходящих линий (ЭКОЛ) методом свертывания для определения энергетических параметров самой длинной отходящей линии (не показана) от РНП 2, основанном на использовании статических характеристик в виде коэффициентов полинома Ньютона 2 степени (см. Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 592 с.). Выход 7 РНП 2 дополнительно снабжен счетчиком переключения электропривода СПЭ 19 для подачи сигнала (n - количества переключений) на вход 20 БАР 4, в котором, исходя из полученных данных, осуществляется дополнительная корректировка на соответствующих выходах уставок зоны нечувствительности 21 и 22 (dUu,dUd - значения верхней и нижней границ зоны нечувствительности соответственно) и выдержки времени в единицу времени в режиме реального времени 23 (t - время выдержки), для подачи на соответствующие входы 9, 10 и 11 РНП 2.

На конструктивные особенности блоков автоматического регулирования, РНП 2, БКПЭ 5, БАР 6, БЗ 18, СПЭ 19 авторы не претендуют, так как реализованы могут быть на любой из известных выпускаемых аппаратных и программных базах, однако такое сочетание и принцип действия блоков, заложенные в техническое решение, для управления электроприводом авторам из изученных источников не известен.

Устройство работает следующим образом:

Массив данных измерений уровня напряжения, активной и реактивной мощностей с узлов ЭКОЛ, в режиме реального времени непрерывно передается на аналоговые входы активной 15, 15', 15'' … (Р1, Р2, Р3 …) и реактивной 16, 16', 16'' … (Q1, Q2, Q3 …) мощностей блока автоматического регулирования 1. На вход 14 блока автоматического регулирования 1 подается мгновенное значение уровня напряжения в конце линии (UK). В блоке автоматического регулирования 1 реализована математическая модель для определения рационального уровня напряжения в центре питания Uz. Расчет ведется от конца линии до начала методом свертывания, т.е. от конечного узла к началу линии. В качестве базисного метода расчета режима напряжения используется существующий метод (см. Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 592 с.). По приведенной методике определяются энергетические параметры самой длинной отходящей линии. Метод основан на использовании статических характеристик в виде коэффициентов полинома Ньютона второй степени (коэффициенты аппроксимации). В данном блоке 1 определяется рациональный уровень напряжения Uz на выходе 17, который оснащен БЗ 18 для предотвращения возникновения возмущений в системе электроснабжения вследствие постоянных изменений начальных условий Uz.

РНП 2 оснащен входом питающего напряжения 8 (U - значение напряжения) и дополнительно оснащен пятью входами для приема уставок зоны нечувствительности 9 и 10 (dUu,dUd - значения верхней и нижней границ зоны нечувствительности соответственно) и выдержки времени в единицу времени в режиме реального времени 11 (t - время выдержки) от БАР 6 сигнала положения электропривода 12 (N - положение электропривода) из БКПЭ 5 и заданного значения уровня напряжения 13 (Uz - рациональный уровень напряжения) от блока автоматического регулирования 1

Значение рационального уровня напряжения Uz с БЗ 18 подается на вход 13 РНП 2. В РНП 2 заложен алгоритм управления электроприводом, в котором формируются команды для переключения ступеней Up (вверх) на выходе 3 и Down (вниз) на выходе 4. Входными сигналами для РПН 2 являются значение напряжения в центре питания U на входе 8, которое необходимо поддерживать на уровне Uz, N - положение электропривода на входе 12, dUu,dUd - значения верхней и нижней границ зоны нечувствительности на соответствующих входах 9 и 10, t - время выдержки на входе 11.

Положение привода берется с выхода 7 из БКПЭ 5. Значения верхней и нижней границ зоны dUu,dUd нечувствительности и время выдержки t берется с соответствующих выходов 21, 22 и 23 БАР 6. С помощью БАР 6 осуществляется корректировка уставок зоны нечувствительности и выдержки времени в зависимости от количества переключений электропривода РПН в единицу времени в режиме online, снимаемых с СПЭ 19 и подающихся на вход 20 БАР 4. В БАР 6 определяются значения на основе заложенного алгоритма на основании количества переключений n, исходя из данных полученных эмпирическим путем в ходе эксплуатации аналогичных электроприводов.

Для предотвращения возникновения возмущений в системе электроснабжения вследствие постоянных изменений начальных условий на выходе 17 блока атематического регулирования 1 установлен БЗ 18, позволяющий контролировать периодичность обновления заданного уровня напряжения в РПН 2, чтобы исключить переходные процессы, снижающие ресурс работы электропривода.

Данное техническое решение позволяет не нарушать техническое ограничение по количеству переключений в сутки (например, не более 25 переключений, т.к. большинство существующих электроприводов с РПН силовых трансформаторов имеют такое ограничение) с сохранением эффективности работы.

Автоматическая стабилизация рационального уровня напряжения позволит снизить потери уровня напряжения до 2%, потери активной мощности до 2% в зависимости от структуры распределительной электрической сети. При моделировании наблюдается повышение качества электроэнергии, по показателю «отклонение уровня напряжения», которое составило ±3%.

Использование предлагаемого устройства позволит определять рациональные значения уровня напряжения в режиме реального времени, автоматически изменять поддерживаемый уровень напряжения, уставки зоны нечувствительности и выдержки времени, что в свою очередь будет способствовать повышению качества регулирования уровня напряжения в центре питания и предотвращению возникновения колебаний и возмущений в распределительной электрической сети из-за частых переключений электропривода РПН.

Устройство по управлению электроприводом адаптивным регулятором напряжения под нагрузкой, включающее блок автоматического регулирования, состоящий из аналого-цифрового преобразователя (АЦП), процессора, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) с программным обеспечением, выполненного с возможностью формирования рационального уровня напряжения, подающегося на один из входов регулятора напряжения под нагрузкой (РНП), формирующего на выходах сигналы для переключения электропривода, к которым присоединен блок контроля положения электропривода, быстродействующий автоматический регулятор (БАР), в котором, исходя из полученных данных с выхода РНП, осуществляется корректировка поддерживаемого уровня напряжения в режиме реального времени для РНП, отличающееся тем, что РНП дополнительно оснащен пятью входами для приема уставок зоны нечувствительности и выдержки времени в единицу времени в режиме реального времени от БАР, сигнала положения электропривода из соответствующего блока и заданного значения уровня напряжения от блока автоматического регулирования, который дополнительно снабжен аналоговыми входами для сигналов мгновенного значения уровня напряжения в конце линии, активной и реактивной мощностей для получения заданного значения уровня напряжения на выходе, дополнительно оснащенным блоком задержки по времени для предотвращения возникновения возмущений в системе электроснабжения вследствие постоянных изменений начальных условий, причем блок автоматического регулирования выполнен с возможностью проведения расчета от конца линии до начала методом свертывания для определения энергетических параметров самой длинной отходящей линии от РНП, основанном на использовании статических характеристик в виде коэффициентов полинома Ньютона второй степени, при этом выход РНП дополнительно снабжен счетчиком переключений электропривода для подачи сигнала на вход БАР, в котором, исходя из полученных данных, осуществляется дополнительная корректировка уставок зоны нечувствительности и выдержки времени в единицу времени в режиме реального времени.
УСТРОЙСТВО ПО УПРАВЛЕНИЮ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ АДАПТИВНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ
УСТРОЙСТВО ПО УПРАВЛЕНИЮ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ АДАПТИВНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 432 items.
10.11.2015
№216.013.8abc

Гибкий вал (варианты)

Изобретение относится к оборудованию для нефтяной промышленности и предназначено для использования в устройствах для глубокой перфорации пластов. Гибкий вал, содержащий упругий шланг, оболочку в виде отдельных цилиндрических звеньев с центральным отверстием, контактирующих друг с другом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567123
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.04.2016
№216.015.2ef6

Способ ремонтно-изоляционных работ в скважине

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам герметизации нарушений эксплуатационной колонны, ликвидации негерметичности цементного кольца в малопроницаемых пластах и ограничения водопритока в скважине. Технический результат изобретения заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580534
Дата охранного документа: 10.04.2016
20.08.2016
№216.015.4ec2

Способ разработки залежи, осложненной вертикальными разломами

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к разработке пластовых залежей нефти, осложненных вертикальными разломами, вытеснением рабочим агентом. Технический результат - повышение эффективности разработки за счет экономии рабочего агента и энергии для его закачки в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595105
Дата охранного документа: 20.08.2016
12.01.2017
№217.015.59c9

Облегченный тампонажный состав

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к строительству нефтяных и газовых скважин, и может быть использовано при цементировании эксплуатационной колонны верхних надпродуктивных интервалов скважины тампонажным материалом с добавлением пеностекла. Облегченный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002588026
Дата охранного документа: 27.06.2016
13.01.2017
№217.015.6cfd

Способ изоляции притока вод в необсаженном горизонтальном участке ствола добывающей скважины

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к области эксплуатации и ремонта скважин и изоляции притока пластовых вод в горизонтальные скважины. Техническим результатом изобретения является повышение качества водоизоляционных работ - ВИР, возможность оценки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597220
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.7895

Способ ремонтно-изоляционных работ в скважине (варианты)

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к ремонтно-изоляционным работ в скважинах с применением тампонажных составов. Технический результат предложенного изобретения заключается в повышение эффективности ремонтно-изоляционных работ в скважине за счет использования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599154
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.78dc

Способ обработки призабойной зоны горизонтального ствола скважины, вскрывшей карбонатный коллектор

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при обработке призабойной зоны горизонтальных стволов скважин, вскрывших карбонатный коллектор. Технический результат - повышение эффективности обработки. По способу определяют давления поглощения жидкости в открытом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599155
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.7948

Способ поинтервальной обработки призабойной зоны горизонтального ствола скважины

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при обработке призабойной зоны горизонтальных стволов скважин, вскрывших карбонатную породу. Технический результат - повышение эффективности обработки. По способу определяют давление поглощения жидкости в открытом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599156
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.8156

Способ очистки призабойной зоны пласта нагнетательной скважины после проведения гидравлического разрыва пласта

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к способам очистки призабойных зон низкопроницаемых пластов в нагнетательных скважинах после проведения в них гидравлического разрыва пласта (ГРП). После проведения ГРП в скважину спускают колонну НКТ с пакером, производят замену...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601879
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.01.2017
№217.015.816c

Состав для кислотной обработки призабойной зоны пласта

Изобретение относится к нефтяной промышленности. Технический результат - повышение эффективности воздействия на пласт путем значительного снижения скорости реакции кислотного состава с породой пласта, увеличение охвата пласта обработкой, увеличение текущей нефтеотдачи пласта, исключение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601887
Дата охранного документа: 10.11.2016
Showing 1-1 of 1 item.
14.05.2023
№223.018.5675

Стенд по поверке буйковых уровнемеров и сигнализаторов уровня

Изобретение относится к метрологии, а именно к поверке или калибровке аппаратуры для измерения уровня жидкости. Стенд по поверке буйковых уровнемеров и сигнализаторов уровня, включающий станину, состоящую из основания и штанги с установленными на ней неподвижной опорой под уровнемер или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002739141
Дата охранного документа: 21.12.2020
+ добавить свой РИД