Пристрій для автоматичного симетрування трифазної мережі

Пристрій для автоматичного симетрування трифазної мережі, що містить блок виявлення несиметрії та блок комутації, при цьому блок виявлення несиметрїї включає в себе три датчики струму та напруги, блок живлення, гальванічну розв'язку та аналого-цифровий перетворювач, блок комутації включає в себе симістори, причому перший та другий, третій та четвертий, п'ятий та шостий входи гальванічної розв'язки з'єднані відповідно з першим, другим та третім датчиками струму та напруги, які приєднані відповідно до фаз А, В, С, сьомий вхід гальванічної розв'язки з'єднаний з нульовим проводом N, перший та другий входи блока живлення з'єднані з фазою А та нульовим проводом N, перший вихід блока живлення з'єднаний з четвертим входом аналого-цифрового перетворювача, причому перший, другий та третій виходи гальванічної розв'язки з'єднані відповідно з першим, другим та третім входами аналогоцифрового перетворювача, другий вхід першого C2 2 UA 1 3 несиметрії напруг фаз, блок порівняння, та блок комутації. Недолік аналога - низькі функціональні можливості пристрою, а саме: пристрій не враховує одночасно несиметрію струмів та напруг, коефіцієнти несиметрії, що регламентуються державним стандартом на якість електричної енергії, відсутня можливість переключення трьох фаз одночасно, має велику кількість контактів і низьку надійність. Найбільш близьким за технічною суттю (прототип) є пристрій для автоматичного підключення однофазного споживача до трифазної мережі (див. авторське свідоцтво СРСР № 1206882, МПК Н02J 3/26, 1986), що містить блок виявлення несиметрії, блок порівняння та блок комутації, причому блок несиметрії виконаний за схемою фільтра напруг нульової послідовності та складається із трьох опорів, блок порівняння складається із трьох ідентичних ланцюжків, які підключені до фаз А, В і С та мають, відповідно, послідовно з'єднані тиристори, котушки реле та розмикаючі контакти реле двох інших фаз, керуючі електроди тиристорів через діоди з'єднані з виходом фільтра напруги нульової послідовності, блок комутації складається із контактів замкнення, реле блока порівняння та трьох пар зустрічно-паралельних тиристорів, які підключені з однієї сторони до фаз А, В та С, а з іншої до споживача. Недолік прототипу - низькі функціональні можливості пристрою, а саме: пристрій не враховує одночасно несиметрію струмів та напруг, коефіцієнти несиметрії, що регламентуються державним стандартом на якість електричної енергії, відсутня можливість переключення трьох фаз одночасно. Задача винаходу - розширення функціональних можливостей пристрою для автоматичного симетрування трифазної мережі за рахунок додаткового виявлення несиметрії струмів та напруг, врахування величин коефіцієнтів несиметрії та можливості автоматичного переключення трьох фаз одночасно на ділянках мережі 0,38/0,22 кВ. Поставлена задача вирішується тим, що у пристрій, що містить блок виявлення несиметрії та блок комутації, при цьому блок виявлення несиметрії включає в себе три датчики струму та напруги, блок живлення, гальванічну розв'язку та аналогоцифровий перетворювач, блок комутації включає в себе симістори, причому перший та другий, третій та четвертий, п'ятий та шостий входи гальванічної розв'язки з'єднані відповідно з першим, другим та третім датчиками струму та напруги, які приєднані відповідно до фаз А, В, С, сьомий вхід гальванічної розв'язки з'єднаний з нульовим проводом N, перший та другий входи блока живлення з'єднані з фазою А та нульовим проводом N, перший вихід блока живлення з'єднаний з четвертим входом аналого-цифрового перетворювача, причому перший, другий та третій виходи гальванічної розв'язки з'єднані відповідно з першим, другим та третім входами аналого-цифрового перетворювача, другий вхід першого симістора з'єднаний з фазою А, другий вхід другого симістора з'єднаний з фазою В, другий вхід третього симістора з'єднаний з фазою С, виходи першого, другого та третього симісторів з'єднані в зірку та приєднані до фази А', до 94565 4 датково введено два блоки комутації та арифметико-логічний блок, який складається із мікроконтролера та блока керування симісторами, причому вихід аналого-цифрового перетворювача з'єднаний з першим входом мікроконтролера, другий вихід блока живлення з'єднаний з другим входом мікроконтролера, третій вихід блока живлення з'єднаний з другим входом блока керування симісторами, вихід мікроконтролера з'єднаний з першим входом блока керування симісторами, перші входи (керуючі електроди) першого, п'ятого та дев'ятого симісторів з'єднані в зірку та приєднані до першого виходу блока керування симісторами, перші входи (керуючі електроди) другого, шостого та сьомого симісторів з'єднані в зірку та приєднані до другого виходу блока керування симісторами, другий вхід четвертого симістора з'єднаний з фазою А, другий вхід п'ятого симістора з'єднаний з фазою В, другий вхід шостого симістора з'єднаний з фазою С, виходи четвертого, п'ятого та шостого симісторів з'єднані в зірку та приєднані до фази В', перші входи (керуючі електроди) третього, четвертого та восьмого симісторів з'єднані в зірку та приєднані до третього виходу блока керування симісторами, другий вхід сьомого симістора з'єднаний з фазою А, другий вхід восьмого симістора з'єднаний з фазою В, другий вхід дев'ятого симістора з'єднаний з фазою С, виходи сьомого, восьмого та дев'ятого симісторів з'єднані в зірку та приєднані до фази С'. Введення вказаних ознак дозволяє розширити функціональні можливості пристрою за рахунок додаткового урахування несиметрії струмів та напруг, коефіцієнтів несиметрії та можливості переключення трьох фаз одночасно. Суттю винаходу є розширення функціональних можливостей пристрою. Це досягається за рахунок можливості додаткового урахування несиметрії струмів та напруг, коефіцієнтів несиметрії та можливості переключення трьох фаз одночасно. На кресленні представлена структурна схема запропонованого пристрою для автоматичного симетрування трифазної мережі, яка складається із блока виявлення несиметрії, арифметикологічного блока та блока комутації, де: 1 - перший датчик струму та напруги; 2 - другий датчик струму та напруги; 3 - третій датчик струму та напруги; 4 блок живлення; 5 - аналого-цифровий перетворювач; 6 - мікроконтролер; 7 - гальванічна розв'язка; 8 - блок керування симісторами; 9 - перший симістор; 10 - другий симістор; 11 - третій симістор; 12 четвертий симістор; 13 - п'ятий симістор; 14 - шостий симістор; 15 - сьомий симістор; 16 - восьмий симістор; 17 - дев'ятий симістор. Перший та другий, третій та четвертий, п'ятий та шостий входи гальванічної розв'язки 7 з'єднані відповідно з першим 1, другим 2 та третім 3 датчиками струму та напруги, які приєднані відповідно до фаз А, В, С, сьомий вхід гальванічної розв'язки 7 з'єднаний з нульовим проводом N, перший та другий входи блока живлення 4 з'єднані з фазою А та нульовим проводом N, перший вихід блока живлення 4 з'єднаний з четвертим входом аналогоцифрового перетворювача 5, причому перший, другий та третій виходи гальванічної розв'язки 7 5 з'єднані відповідно з першим, другим та третім входами аналого-цифрового перетворювача 5, другий вхід першого симістора 9 з'єднаний з фазою А, другий вхід другого симістора 10 з'єднаний з фазою В, другий вхід третього симістора 11 з'єднаний з фазою С, виходи першого 9, другого 10 та третього 11 симісторів з'єднані в зірку та приєднані до фази А', вихід аналого-цифрового перетворювача 5 з'єднаний з першим входом мікроконтролера 6, другий вихід блока живлення 4 з'єднаний з другим входом мікроконтролера 6, третій вихід блока живлення з'єднаний з другим входом блока керування симісторами 8, вихід мікроконтролера 6 з'єднаний з першим входом блока керування симісторами 8, перші входи (керуючі електроди) першого 9, п'ятого 12 та дев'ятого 17 симісторів з'єднані в зірку та приєднані до першого виходу блока керування симісторами 8, перші входи (керуючі електроди) другого 10, шостого 14 та сьомого 14 симісторів з'єднані в зірку та приєднані до другого виходу блока керування симісторами 8, другий вхід четвертого симістора 12 з'єднаний з фазою А, другий вхід п'ятого симістора 13 з'єднаний з фазою В, другий вхід шостого симістора 14 з'єднаний з фазою С, виходи четвертого 12, п'ятого 13 та шостого 14 симісторів з'єднані в зірку та приєднані до фази В', перші входи (керуючі електроди) третього 11, четвертого 12 та восьмого 16 симісторів з'єднані в зірку та приєднані до третього виходу блока керування симісторами 8, другий вхід сьомого симістора 15 з'єднаний з фазою А, другий вхід восьмого симістора 16 з'єднаний з фазою В, другий вхід дев'ятого симістора 17 з'єднаний з фазою С, виходи сьомого 15, восьмого 16 та дев'ятого 17 симісторів з'єднані в зірку та приєднані до фази С'. Пристрій функціонує таким чином. Значення струмів та напруги від фаз А, В, С та нульового проводу N надходить на перший та другий, третій та четвертий, п'ятий та шостий, та сьомий входи гальванічної розв'язки 7, далі з гальванічної розв'язки 7 значення струмів та напруг з першого, другого та третього виходів надходить на перший, другий та третій входи аналого-цифрового перетворювача 5, який визначає струм та напругу нульової та зворотної послідовностей. З виходу аналого-цифрового перетворювача 5 отримані значення надходять на перший вхід мікроконтролера 6. Мікроконтролер 6 спочатку виконує симетрування струмів, а потім напруг. Після обчислень мікроконтролер 6 з урахуванням несиметрії струмів, напруги та коефіцієнтів прямої та зворотної послідовності (кі0, кі2, кн0, кн2) дає команду на одночасне перемикання трьох фаз (частини лінії з навантаженням) на кут 120° в сторону випередження або відставання за умови кн0 > 2 % та кн2 94565 6 > 2 %. З метою дотримання нормативних значень показників якості електричної енергії на затискачах споживача в мікроконтролер 6 додатково введено обмеження на перемикання, якщо кн0  2 % та кн2  2%. Мікроконтролер 6, аналого-цифровий перетворювач 5 та блок керування симісторами 8 живляться від блока живлення 4, входи якого приєднані до фази А та нульового проводу N. Мікроконтролер 6 через перший, другий та третій виходи дає керуючий сигнал на перемикання фаз, сигнали надходять на перший вхід блока керування симісторами 8. Із першого, другого та третього виходів блока керування симісторами 8, керуючий сигнал надходить на перші входи (керуючі електроди) симісторів 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, після чого вони відкриваються або закриваються, тим самим переключаються на відповідні фази. Наприклад, якщо мікроконтролер 6 дасть сигнал на перемикання фази А на фазу В, фази В на фазу С, фази С на фазу А, то відповідно симістори 9 та 11 закриються, тобто не пропустять струм через вихід, а симістор 10 відкриється, тобто пропустить струм через вихід до фази В, яка після переключення стане фазою А', симістори 12 та 13 закриються, тобто не пропустять струм через вихід, а симістор 14 відкриється, тобто пропустить струм через вихід до фази С, яка після переключення стане фазою В', симістори 16 та 17 закриються, тобто не пропустять струм через вихід, а симістор 15 відкриється, тобто пропустить сигнал через вихід до фази А, яка після переключення стане фазою С. В запропонованому пристрої гальванічна розв'язка, наприклад, може бути виконана на основі трансформатора напруги. Мікроконтролер може бути фірми Atmel, аналого-цифровий перетворювач може бути фірми Analog Devices, наприклад мікросхема ADE7758, а в ролі блоків керування симісторами може бути використаний блок комутації силових симісторів і тиристорів (БКСТ1). Для зручності в запропонованому пристрої були взяті позначення фаз А', В' та С, так як заздалегідь невідомо, на яку з трьох фаз А, В чи С відбудеться переключення, тобто в ролі фази А' може бути одна з трьох фаз А, В або С, в ролі фази В' може бути одна з трьох фаз А, В або С, і в ролі фази С' може бути одна з трьох фаз А, В або С. Таким чином, за рахунок додаткового урахування коефіцієнтів несиметрії струмів та напруг і можливості переключення трьох фаз одночасно значно розширюються функціональні можливості пристрою для автоматичного симетрування трифазної мережі. 7 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 94565 8 Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601