Спосіб регулювання потоку енергії по лінії електропередачі

Корисна модель відноситься до електротехніки, зокрема до передачі енергії по лінії електропередачі за допомогою підключеного паралельно споживачу ємнісного накопичувача. Відомий спосіб регулювання потоку енергії, що полягає в зміні напруг в кінці і початку лінії передачі від джерела до споживача шляхом регулювання напруги на лінії електропередачі регулюванням збудження лінійних трансформаторів, які включені по кінцях в розтин лінії. Напругу встановлюють залежно від перетікання потужності відповідним заданому стоку реактивної потужності в енергосистемі [патент 2025017, H02j3/06, H02j3/12, опубл. 15.12.1994]. Недолік його в тому, що енергія, запасена в магнітному полі лінії електропередачі, не передається споживачу, а повертається в джерело. Внаслідок цього споживач одержує кількість енергії менше можливого і створюються надмірні втрати енергії. Відомий спосіб регулювання потоку енергії, що полягає в зміні опорів ліній, по яких передається енергія від джерела до споживача[заявка 98112008/09, H02j3/18, опубл. 20.06.2000]. Сутність його полягає в тому, що із змінних струмів, що протікають в двох лініях електропередачі, формують змінні напруги із змінною амплітудою і фазою, які подають послідовно в ці лінії. Амплітуду і фазу кожної змінної напруги регулюють для зміни імпедансу кожної лінії і регулювання таким чином активній потужності, переданої по лінії. Недолік його в тому, що енергія, запасена в магнітному полі лінії передачі, не передається споживачу, а повертається в джерело. Внаслідок цього споживач одержує кількість енергії менше можливої і створюються надмірні втрати енергії. Найбільш близьким є спосіб регулювання потоку енергії [заявка 99110504/09, 1997.10.02 H02j3/18, «Способ и устройство для компенсации реактивных составляющих тока с помощью компенсирующего устройства с импульсным преобразователем тока»]. Сутність його полягає в додаванні до потоку енергії, переданої від джерела споживачу по лінії електропередачі, дозованого потоку енергії ємнісного накопичувача. Ознаки найбільш близького аналога, що збігаються з ознаками корисної моделі, що заявляється: 1. визначають струми і напруги в лінії передачі і ємнісному накопичувачі; 2. визначають потік енергії від джерела до споживача; 3. значення струмів і напруг у лінії електропередачі і ємнісному накопичувачі використовують для керування потоком енергії ємнісного накопичувача; 4. значення потоку енергії від джерела до споживача використовують для керування потоком енергії від джерела до споживача. Недоліки способу. 1. Споживачу передається кількість енергії менша можливої при заданих напрузі джерела й опору лінії. Причина цього в тім, що при протіканні струму по лінії електропередачі навколо лінії виникає магнітне поле, у якому міститься енергія. Унаслідок цього споживачу передається енергія джерела без енергії, що залишилася в магнітному полі лінії. 2. Енергія, запасена в магнітному полі лінії, створює надлишкові втрати. Причина цього в тім, що при збільшенні струму в лінії магнітний потік біля лінії зростає, енергія переходить із джерела в лінію. При зменшенні струму в лінії магнітний потік зменшується, енергія переходить з лінії в джерело. Через цю циркуляцію в лінії виникають додаткові втрати, приблизно рівні кількості циркулюючої енергії, помноженої на відношення активного опору лінії до реактивного. В основу корисної моделі поставлена задача збільшити кількість енергії, переданої споживачу, і керувати потоком цієї енергії. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб регулювання потоку енергії по лінії електропередачі, що включає вимір струму і напруги ємнісного накопичувача, порівняння обмірюваних значень із заданими і керування потоком енергії ємнісного накопичувача за результатами порівняння, відповідно корисної моделі при досягненні струмом лінії нульового значення ємнісний накопичувач відключають від лінії електропередачі і підключають до споживача, а потім при досягненні напруги на ньому нульового значення відключають від споживача, на час відключення ємнісного накопичувача від споживача з'єднують початок і кінець споживача. Зазначений спосіб реалізується пристроєм, приведеним на Фіг.1. Пристрій містить джерело енергії U, лінію електропередачі опором Rл і індуктивністю LЛ, комутатор К1 між джерелом енергії, ємнісним накопичувачем С і споживачем, комутатор К2, що з'єднує початок і кінець споживача енергії ZH. Пристрій працює так. Для передачі енергії періодично з'єднують ємнісний накопичувач С комутатором К1 із джерелом енергії U, через лінію електропередачі, комутатор К2 замкнений. Від джерела U проходить струм по лінії електропередачі опором RЛ і індуктивністю Lл, енергія від джерела переходить в енергію магнітного поля індуктивності LЛ і енергію електричного поля ємнісного накопичувача С. Протягом зазначеного стану комутатора К1 відбувається накопичення енергії в індуктивності лінії Lл, перехід енергії з індуктивності лінії L л у ємнісний накопичувач С, накопичення в ємнісному накопичувачі С енергії від джерела U і лінії Lл, втрати енергії в опорі лінії Rл. У момент, коли вся енергія індуктивності Lл магнітного поля лінії перейде в ємнісний накопичувач і струм у лінії стане рівним нулю, комутатором К1 від'єднують ємнісний накопичувач С від лінії і підключають його до споживача ZH. Одночасно розмикають К2. Енергія ємнісного накопичувача переходить у споживач ZH. У момент, коли вся енергія з ємнісного накопичувача перейде в споживач ZH і напруга на ємнісному накопичувачі стане дорівнювати нулю, комутатором К1 від'єднують ємнісний накопичувач С від споживача ZH. Одночасно замикають К2. При необхідності передати споживачу максимально можливу кількість енергії при застосованому джерелі енергії U, комутатором К1 підключають накопичувач місткості С до джерела енергії U через лінію відразу після відключення накопичувача С від споживача ZH. При необхідності передати споживачу задану кількість енергії, яка менше максимально можливої при застосованому джерелі енергії U, комутатором К1 підключають ємнісний накопичувач С до джерела енергії U через лінію електропередачі через проміжок часу після відключення накопичувана від споживача. Зазначений проміжок часу визначається порівнянням заданого й обмірюваного потоків енергії. Приклад Апробація передачі енергії способом що заявляється і прототипу була виконана на моделі. Умови моделювання: напруга джерела 400В, опір лінії 1Ом, індуктивність лінії 1мГн, опір навантаження 10Ом індуктивність навантаження 10мГн, ємність 1мФ, тривалість інтервалу часу, протягом котрого передавалася енергія 100с. В якості комутаторів були використані транзистори IGBT. Отримані в експерименті результати представлені в таблиці. Таблиця 1 2 Втрати енергії в лінії, кДж, Енергія, передана по лінії електропередачі, кДж При передачі по способу прототипу пропонованому 120 120 1300 1600 Результати свідчать, що пропонований спосіб забезпечує збільшення кількості енергії, що передається споживачу, при тих же втратах у лінії електропередачі, тому що за той же проміжок часу пропонованим способом, передається енергії приблизно на 20% більше, ніж способом прототипу. Використання пропонованого способу регулювання потоку енергії по лінії електропередачі приводить до передачі більшої кількості енергії.