Електропостачальна система

Винахід відноситься до електроніки, зокрема до електропостачальних систем. Відома система живлення дугової сталетопної печі (А.с. СССР №1192033, кл. H02J3/26, опубл. Бюл. №42, 15.11.85) призначена для керування якістю електричної енергії за рахунок швидкодійного автоматичного симетрування режиму трифазної електропостачальної системи дугових електропечей. Недоліком цієї системи е невелика точність через використання аналогових пристроїв обробки інформації та неспроможність обчислення чисельного значення рівня несиметрії. З відомих пристроїв найближчим за суттю є пристрій контролю симетричних складових прямої та зворотньої послідовностей (Контроль симметричных составляющих линейных напряженій сетей 6 - 10кВ // Цапенко Е.Ф., Юнис Камаль. - Изв. вузов СССР. - Энергетика. - №5. 1991. - С.47 - 50), який містить джерело трифазних напруг, навантаження, блок вимірювання напруг і аналого-цифрові перетворювачі. Однак відомий пристрій має той основний недолік, що він оперує з діючими значеннями і це помітно впливає на точність обчислень показників. Другим недоліком цього пристрою є його дороговизна через електронно-обчислювальну машину, як невід'ємну складову пристрою. В основу винаходу поставлене завдання створення електропостачальної системи, в якій за рахунок використання швидкодійної обробки інформації в спеціально призначеному пристрої, неперервно контролюється рівень несиметрії і несинусоїдності трифазної системи лінійних напруг та автоматично, через фільтро-симетрувальний пристрій, керуються відповідні показники якості електроенергії. Поставлене завдання досягається тим, що електропостачальна система, яка містить джерело трифазних напруг, до якого подключене навантаження, блок вимірювання напруг та цифроаналогові перетворювачі, згідно з винаходом, додатково містить фільтро-симетрувальний пристрій, блок виділення напруг прямої і зворотньої послідовностей та вищих гармонік, блок обчислення коефіцієнтів несиметрії і несинусоїдності, блок цифро-аналогових перетворювачів та блок запам'ятовування (індикації оброблювальної інформації, при цьому входи блоку вимірювання напруг підключені до джерела трифазних напруг, а виходи цього блоку сполучені з входами виділення напруг прямої і зворотньої послідовностей та вищих гармонік, виходи якого підключені до входів блоку обчислення коефіцієнтів несиметрії і несинусоїдальності, одні із виходів якого сполучені із входами блоку запам'ятовування і індикації оброблювальної інформації, а другі виходи сполучені із входами блоку цифро-аналогових перетворювачів виходи якого сполучені із керуючими входами фільтро-симетрувального пристрою, який свої ми силовими входами під'єднаний паралельно до навантаження. Поставлене завдання досягається також тим, що блок виділення напруг прямої і зворотньої послідовностей та вищих гармонік містить блок масштабування вхідних аналогових сигналів, блок аналого-цифрових перетворювачів, блок виділення напруги прямої послідовності, блок виділення напруги зворотньої послідовності, блок аналізаторів гармонік вхідних напруг, блок запам'ятовування діючих значень основної та вищих гармонік вхідних напруг, блок змінювачів фаз напруги прямої послідовності, блок змінювачів фаз напруги зворотньої послідовності, суматори, функційні перетворювачі, аналізатори гармонік, блок запам'ятовування діючих значень основної, вищих і найбільшої із вищих гармонік напруги прямої послідовності, блок запам'ятовування діючих значень основної, вищих і найбільшої із вищих гармонік напруги зворотньої послідовності, причому виходи блоку вимірювання напруг під'єднані до входів блоку масштабування вхідних аналогових сигналів, виходи якого сполучені із входами блоку аналого-цифрових перетворювачів, виходи якого сполучені одночасно із входами змінювачів фаз блоку виділення напруги прямої послідовності, змінювачів фаз блоку виділення напруги зворотньої послідовності і блоку аналізаторів гармонік вхідних напруг, виходи якого сполучені із входами блоку запам'ятовування діючих значень основної та вищих гармонік вхідних напруг, виходи змінювачів фаз блоку виділення напруги прямої послідовності сполучені із входами суматора, один із виходів якого сполучений із входом функційного перетворювача, а другий вихід суматора сполучений із входом аналізатора гармонік, виходи якого сполучені із входами запам'ятовуючих пристроїв діючих значень основної, вищих та найбільшої із вищих гармонік напруги прямої послідовності, виходи змінювачів фаз зворотньої послідовності сполучені із входами, суматора, один вихід якого сполучений із входом функційного перетворювача, а другий вихід - із входами аналізатора гармонік, виходи якого сполучені із входами запам'ятовуючих пристроїв діючих значень основної, вищих та найбільшої із вищих гармонік напруги зворотньої послідовності. Це дає можливість підвищити якість електроенергії електропостачальної системи за рахунок безперевного контролю симетрії і синусоїдності лінійних і фазних напруг та струмів електропостачальної системи, запам'ятовування і видачі результатів замірів та обчислення коефіцієнтів несиметрії і несинусоїдності на світлову індикацію, а також вироблення команд для керування фільтро-симетрувальним пристроєм. На фіг.1 наведена схема електропостачальної системи; на фіг.2 - схема блоку виділення напруг прямої і зворотньої послідовностей та аналізу гармонік, а на фіг.3 - криві, які пояснюють процес виділення потроєної напруги прямої послідовності, де 1 - джерело трифазних напруг, 2 навантаження, 3 фільтро-симетрувальний пристрій, 4 - блок вимірювання напруг, 5 - блок виділення напруг прямої і зворотньої послідовностей та вищих гармонік, 6 - блок обчислення коефіцієнтів несиметрії і несинусоїдності, 7 - блок цифро-аналогових перетворювачів, 8 - блок запам'ятовування і індикації оброблювальної інформації, 9 - блок масштабування вхідних аналогових сигналів, 10 блок аналого-цифрових перетворювачів, 11 - блок виділення напруги прямої послідовності, 12 - блок виділення напруги зворотньої послідовності, 13 блок аналізаторів гармонік вхідних напруг, 14 - блок запам'ятовування діючих значень основної та вищих гармонік вхідних напруг, 15 - блок змінювачів фаз напруги прямої послідовності, 16 - суматор, 17 - функційний перетворювач, 18 - аналізатор гармонік, 19 - блок запам'ятовування основної, вищих та найбільшої із вищих гармонік, 20 - блок змінювачів фаз напруги зворотньої послідовності, 21 - суматор, 22 - функційний перетворювач, 23 аналізатор гармонік, 24 - блок запам'ятовування діючих значень основної, вищих і найбільшої із вищих гармонік напруги зворотньої послідовності. Електропостачальна система (фіг.1) складається із джерела трифазних напруг 1, яке живить навантаження 2, паралельно до якого підключений фільтро-симетрувальний пристрій 3. До джерела трифазних напруг і під'єднаний блок 4 вимірювання напруг, виходи якого підключені до входів блоку 5 виділення напруг прямої і зворотньої послідовностей та вищих гармонік, виходи блоку 5 сполучені із входами блоку 6 обчислення коефіцієнтів несиметрії і несинусоїдності. Одні виходи блоку 6 сполучені Із входами блоку 7 цифро-аналогових перетворювачів, виходи якого сполучені із керуючими входами фільтро-симетрувального пристрою 3, а другі виходи блоку 6 сполучені із входами блоку 8 запам'ятовування і індикації оброблювальної інформації. Блок 5 виділення напруг прямої і зворотньої послідовностей та вищих гармонік, наведений на фіг.2, складається із блоку 9 масштабування вхідних аналогових сигналів, який своїми виходами сполучений із входами блоку 10 аналого-цифрових перетворювачів, одні із виходів якого сполучені із входами блоку 15 змінювачів фаз напруги прямої послідовності, який належить блоку 11 виділення напруги прямої послідовності, другі виходи блоку 10 сполучені із входами блоку 20 змінювачів фаз напруги зворотньої послідовності, який належить блоку 12 виділення напруги зворотньої послідовності, а треті виходи блоку 10 сполучені із входами блоку 13 аналізаторів гармонік вхідних напруг, виходи якого сполучені із входами блоку 14 запам'ятовування діючих значень основної та вищих гармонік вхідних напруг, виходи блоку 15 змінювачів фаз напруги прямої послідовності сполучені із входами суматора 16, один із виходів якого сполучений зі входом функційного перетворювача 17, а другий вихід суматора 16 сполучений зі входом аналізатора гармонік 18, виходи якого сполучені зі входами блоку 19 запам'ятовування основної, вищих та найбільшої гармонік напруги прямої послідовності, виходи блоку 20 змінювачів фаз напруги зворотньої послідовності сполучені із входами суматора 21, один із виходів якого сполучений із входом функційного перетворювача 22, а другий вихід суматора 21 сполучений із ходом аналізатора гармонік 23, виходи якого сполучені із входом блоку 24 запам'ятовування діючих значень основної, вищих і найбільшої із вищих гармонік напруги зворотньої послідовності, виходи блоків 11, 12 і 14, є одночасно виходами блоку 5, і сполучені із входами блоку 6 обчислення коефіцієнтів несиметрії і несинусоїдності. Електропостачальна система працює таким чином. Несиметричні і несинусоїдні лінійні струми, генеровані навантаженням 2, проникають у джерело трифазних напруг 1 та фільтросиметрувальний пристрій 3 і погіршують форму напруг системи живлення. Рівень несиметрії і гармонійний склад напруги в часі змінюються. Інформація про миттєві значення напруги поступає від джерела трифазних напруг 1 у блок 4 вимірювання напруги, а з його виходів - на входи блоку 5 виділення напруг прямої і зворотньої послідовностей та вищих гармонік. Входи блоку 5 є, одночасно, входами блоку 9 масштабування вхідних аналогових сигналів, оскільки блок 5 містить блок 9. Із виходів блоку 9 аналогові вхідні сигнали трьох окремих фаз перетрансформовані до певних, заданих, величин поступають на входи блоку 10 аналого-цифрових перетворювачів, де здійснюється їх перетворення у цифрові дискретні величини із заданим кроком дискретності. Сигнали в дискретній формі із виходів блоку 10 поступають одночасно на входи блоку 15 змінювача фаз напруги прямої послідовності який є складовою частиною блоку 11 виділення напруги прямої послідовності, на входи блоку 20 змінювача фаз напруги зворотньої послідовності, який є складовою частиною блоку 12 виділення напруги зворотньої послідовності, і на входи блоку 13 аналізаторів основної та вищих гармонік вхідних напруг, в якому на основі інтегрального перетворення Фур'є визначаються ефективні значення напруг основної і вищих гармонік кожної із фаз і з своїх виходів поступають на відповідні входи блоку 14 запам'ятовування основної і вищих гармонік кожної із вхідних лінійних напруг. У змінювачах фаз напруги прямої послідовності блоку 15 фази сигналів напруг Ubc і Uca в дискретній формі змішуються на кути у відповідності з формулами Штейметца для виділення напруги прямої послідовності, тобто де, в загальному випадку, не рівний 120, не рівний 240°, а кут зростає від 0 до показано на фіг.3. Сигнали напруг як і із виходів блоку 15 поступають на входи суматора 16, із входу якого сигнал, пропорційний потроєній величині напруги прямої послідовності, поступає одночасно на входи функційного перетворювача 17 і аналізатора гармонік 18. У функційному перетворювачі 17 виділяється ефективне значення модуля сигналу, пропорційного модулю напруги прямої послідовності, яке поступає на його вихід. В аналізаторі гармонік 18 здійснюється виділення основної, вищих і найбільшої із вищих гармонік потроєної величини і обчислення їх ефективного значення, які із відповідних виходів блоку 18 поступають на входи блоку 19 запам'ятовування основної, вищих і найбільшої із вищих гармонік напруги прямої послідовності, де ці значення запам'ятовуються на час перерахунку нових значень і поступають на вихід блоку 19. У змінювачах фаз напруги зворотної послідовності блоку 20, фази сигналів напруг Ubc і Uca в дискретній формі змішуються на кути у відповідності з формулами Штейнметца для виділення напруги зворотньої послідовності, тобто де, в загальному випадку, не рівний 120°, не рівний 240°, а кут зростає від 0 до Сигнали напруг та із виходів блоку 20 поступають на входи суматора 21 із виходу якого сигнала пропорційний потроєній величині напруги зворотньої послідовності поступає одночасно на входи функційного перетворювача 22, на виході якого формується сигнал, пропорційний ефективному значенню модуля напруги зворотньої послідовності, і аналізатора гармонік 23, із виходів якого сигнали, пропорційні ефективним значенням потроєних величин основної, вищих і найбільшої із вищих гармонік напруги зворотньої послідовності поступають на входи блоку 24 запам'ятовування відповідних значень сигналів. З виходів блоку 5, які є одночасно виходами блоків 11, 12 і 14, сигнали поступають на входи блоку 6 обчислення коефіцієнтів несиметрії і несинусоїдності, із перших виходів якого інформація поступає на вхід блоку 8 запам'ятовування і індикації обробленої інформації, а із других виходів блоку 6 ця інформація поступає на входи блоку 7 аналогоцифрових перетворювачів, із виходів якого дальше поступає на керуючі входи фільтросиметрувальних пристроїв 3, де виробляється відповідний керуючий сигнал для зміни параметрів фільтро-симетрувального пристрою з метою зниження коефіцієнтів несиметрії і несинусоїдності напруг системи живлення.