Компенсации реактивной мощности: Компенсация реактивной мощности: способы и средства

Для чего нужна компенсация реактивной мощности

Для чего нужна компенсация реактивной мощности

1. Реактивная мощность и энергия ухудшают показатели работы энергосистемы, то есть загрузка реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход топлива; увеличиваются потери в подводящих сетях и приемниках; увеличивается падение напряжения в сетях.

2. Реактивный ток дополнительно нагружает линии электропередачи, что приводит к увеличению сечений проводов и кабелей и соответственно к увеличению капитальных затрат на внешние и внутриплощадочные сети.

3. Компенсация реактивной мощности, в настоящее время, является немаловажным фактором позволяющим решить вопрос энергосбережения практически на любом предприятии.

По оценкам отечественных и ведущих зарубежных специалистов, доля энергоресурсов, и в частности электроэнергии занимает величину порядка 30-40% в стоимости продукции. Это достаточно веский аргумент, чтобы руководителю со всей серьезностью подойти к анализу и аудиту энергопотребления и выработке методики компенсации реактивной мощности.

Компенсация реактивной мощности – вот ключ к решению вопроса энергосбережения.

Основные потребители реактивной мощности:

— Асинхронные электродвигатели, которые потребляют 40 % всей мощности совместно с бытовыми и собственными нуждами; электрические печи 8 %; преобразователи 10 %; трансформаторы всех ступеней трансформации 35 %; линии электропередач 7 %.

В электрических машинах переменный магнитный поток связан с обмотками. Вследствие этого в обмотках при протекании переменного тока индуктируются реактивные э.д.с. обуславливающие сдвиг по фазе (fi) между напряжением и током. Этот сдвиг по фазе обычно увеличивается, а косинус фи уменьшается при малой нагрузке. Например, если косинус фи двигателей переменного тока при полной нагрузке составляет 0,75-0,80, то при малой нагрузке он уменьшится до 0,20-0,40.

— Малонагруженные трансформаторы также имеют низкий коэффициент мощности (косинус фи). Поэтому, применять компенсацию реактивной мощности, то результирующий косинус фи энергетической системы будет низок и ток нагрузки электрической, без компенсации реактивной мощности, будет увеличиваться при одной и той же потребляемой из сети активной мощности. Соответственно при компенсации реактивной мощности (применении автоматических конденсаторных установок КРМ) ток потребляемый из сети снижается, в зависимости от косинус фи на 30-50%, соответственно уменьшается нагрев проводящих проводов и старение изоляции.

Кроме этого, реактивная мощность наряду с активной мощностью учитывается поставщиком электроэнергии, а следовательно, подлежит оплате по действующим тарифам, поэтому составляет значительную часть счета за электроэнергию.

Наиболее действенным и эффективным способом снижения потребляемой из сети реактивной мощности является применение установок компенсации реактивной мощности (конденсаторных установок).

 
Использование конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности позволяет:

•  разгрузить питающие линии электропередачи, трансформаторы и распределительные устройства;
•  снизить расходы на оплату электроэнергии
•  при использовании определенного типа установок снизить уровень высших гармоник;
•  подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;
•  сделать распределительные сети более надежными и экономичными.

Средства компенсации реактивной мощности | Русэлт

В условиях экономического кризиса актуальной проблемой является рациональное использование электроэнергии. Производители предлагают специальное оборудование, которое служит средством для повышения параметров электроэнергии и уменьшает нагрузки на кабельные трассы.

Компенсация реактивной мощности продлевает функционирование электронного оборудования, снижает технические потери активной энергии на распределительных устройствах систем питания и уменьшает перепады напряжения в элементах электросети.

Дефицит реактивной мощности

При недостатке РМ на предприятии наблюдается перегрузка коммутационной аппаратуры и трансформаторов, потеря напряжения и перегрев кабеля. Чтобы решить эти проблемы, используют такое оборудование:

• батареи синхронных конденсаторов (БК) — ёмкостные устройства, которые состоят из ряда конденсаторов и дополнительного оборудования. Они бывают двух видов: БК низковольтные и высоковольтные. К преимуществам использования относят лёгкость монтажа, мобильность и небольшие собственные удельные потери мощности.
• синхронные компенсаторы — устройство большой мощности, предназначенное для потребления или выработки РМ, с номинальным входным напряжением около 6-10 кВ. Они работают без механической нагрузки и имеют положительный регулирующий эффект. Агрегат совмещает возможность конденсатора и реактора.
• синхронные электродвигатели. Используются для привода мощных агрегатов без возможности регулировки частоты вращения. Устройство несёт механические нагрузки.
• компенсационные преобразователи. Устройство генерирует дополнительное напряжение. Генерация компенсирующей мощности происходит за счёт того, что ток поступает раньше на следующую фазу.

Средства компенсации при избытке РМ

Если реактивная мощность превышена, то используют такое оборудование:

• шунтирующие реакторы. Они бывают управляемые и неуправляемые. Принцип неуправляемых ШР состоит в подключении к воздушным линиям и снижение перегрузки коммутационной аппаратуры при включенных линиях электропередач, управляемых — поддержка напряжения без использования высоковольтных выключателей и повышения предела статической устойчивости.
• синхронные компенсаторы. Это машина, которая работает при меняющемся токе возбуждения и поддерживает оптимальный уровень напряжения сети. Они устанавливаются на крупных промышленных предприятиях.

Компенсация реактивной мощности обеспечивает качество электроэнергии, необходимый запас устойчивости в узле электрической сети.

Установки компенсации реактивной мощности (УКРМ)

Реактивная мощность — часть полной мощности, затрачиваемая на электромагнитные процессы в нагрузке имеющей емкостную и индуктивную составляющие. Не выполняет полезной работы, вызывает дополнительный нагрев проводников и требует применения источника энергии повышенной мощности. Компенсация реактивной мощности, в настоящее время, является немаловажным фактором позволяющим решить вопрос энергосбережения и снижения нагрузок на электросеть. По оценкам отечественных и ведущих зарубежных специалистов, доля энергоресурсов, и в частности электроэнергии занимает значительную величину в себестоимости продукции.

Это достаточно веский аргумент, чтобы со всей серьезностью подойти к анализу и аудиту энергопотребления предприятия, выработке методики и поиску средств для компенсации реактивной мощности.

Применение установок компенсации реактивной мощности

Применение конденсаторных установок компенсации реактивной мощности позволяет не только снизить расходы на оплату электроэнергии, но и предоставляет возможности для решения целого ряда сопутствующих вопросов, которые могут возникать на производстве в ходе реализации программы, направленной на обеспечение энергосбережения.

Используя конденсаторные установки, значительно снижается установленная мощность силовых трансформаторов, обеспечивается электропитание нагрузки по линиям кабеля, которые имеют меньшее сечение, в результате чего при уменьшении значения тока происходит и уменьшение потерь в кабельных линиях. Подключение дополнительной активной нагрузки, предотвращение разнообразных немалых потерь напряжения, которое происходит в линиях питания, максимальное использование автономных дизельных генераторов – все это возможно при установке автоматической конденсаторной установки.

Преимущества использования конденсаторных установок

• снижение расходов на электроэнергию
• уменьшение тепловых потерь
• снижение загрузки трансформаторов, линий электропередач, распределительных устройств
• снижение влияния высших гармоник
• повышение электромагнитной совместимости, снижение ассиметрии фаз
• снижение расходов на проведение ремонта и обновление электрооборудования уже существующих сетей
• возможность подключения дополнительных нагрузок

Наша компания готова произвести расчет требуемой компенсации и изготовить установки компенсации реактивной мощности до 750 кВАр на напряжение 0,4 кВ регулируемого и нерегулируемого типа, навесного и напольного исполнения, в случае необходимости встроенные в РУНН.

В качестве комплектующих мы используем

• контроллеры ABB, EPCOS, LOVATO
• защитное и пускорегулирующее оборудование ABB, EPCOS, Schneider Electric, APATOR
• конденсаторы ABB, EPCOS и др. производителей по согласованию с заказчиком
• отечественные или импортные корпуса навесного или напольного исполнения

Все выпускаемые изделия имеют сертификаты РСТ, гарантию 2 года, обеспечиваются полным комплектом документации необходимой для сдачи в эксплуатацию.

Зачем нужна компенсация реактивной мощности?

Компенсация реактивной мощности на предприятии позволяет существенно сократить расход электроэнергии, снизить нагрузку на кабельные сети и трансформаторы, продлив тем самым их ресурс.

Где необходимы конденсаторные установки?

Как известно Основные потребители электроэнергии на промышленных предприятиях являются такие индуктивные приемники, как асинхронные электродвигатели, трансформаторы, индукционные установки и т. д. Работа этих приемников связана с потреблением реактивной энергии для создания электромагнитных полей.

Реактивная энергия («паразитная» энергия) не производит полезной работы, а, циркулируя между приемником и источником тока, приводит к дополнительной загрузке линий электропередачи и генераторов и, следовательно, снижает коэффициент мощности сети.

Наличие реактивной мощности является неблагоприятным фактором для сети в целом

В результате этого:

• Возникают дополнительные потери в проводниках вследствие увеличения тока
• Снижается пропускная способность распределительной сети
• Отклоняется напряжение сети от номинала (падение напряжения из-за увеличения реактивной составляющей тока питающей сети).

Показателем потребления реактивной мощности является коэффициент мощности (КМ), численно равный косинус угла (ɸ) между током и напряжением. КМ потребителя определяется как отношение потребляемой активной мощности к полной, действительно взятой из сети, т.е.: COS(ɸ)=Р/S. Этим коэффициентом принято характеризовать уровень реактивной мощности двигателей, генераторов и сети предприятия в целом. Чем ближе значение COS(ɸ) к единице, тем меньше доля взятой из сети реактивной мощности.

 

Таким образом, применение Конденсаторных установок остро необходимо на предприятиях, использующих:

1. Асинхронные двигатели (cos(ɸ) ~0. 7)
2. Асинхронные двигатели, при неполной загрузке (cos(ɸ) ~0.5)
3. Выпрямительные электролизные установки (cos(ɸ) ~0.6)
4. Электродуговые печи(cos(ɸ) ~0.6)
5. Индукционные печи(cos(ɸ) ~0,2-0.6)
6. Водяные насосы(cos(ɸ) ~0.8)
7. Компрессоры(cos(ɸ) ~0.7)
8. Машины, станки(cos(ɸ) ~0.5)
9. Сварочные трансформаторы(cos(ɸ) ~0.4)
10. Лампы дневного света(cos(ɸ) ~0,5-0.6)

Для повышения коэффициента мощности применяют силовые конденсаторы и конденсаторные установки, являющиеся наиболее выгодными источниками получения реактивной мощности.

 

Плюсы от внедрения Установок компенсации реактивной мощности:

1. Снижение потребления электроэнергии (от 10-20%, а при cos φ (0,5 и менее) потребность в электроэнергии может сократиться более чем на 30%)и как следствие уменьшение платежей (за счет «исключения» реактивной энергии из сети)
2. Уменьшение нагрузки (до 30%) элементов распределительной сети (подводящих линий, трансформаторов и распределительных устройств), тем самым продлевается их срок службы
3. Увеличение пропускной способности системы электроснабжения потребителя (от 30-40%), что позволит подключить дополнительные мощности без увеличения стоимости сетей.

Увеличение КМ решается подключением к сети конденсаторных батарей, производящих реактивную энергию в количестве, достаточном для компенсации реактивной мощности, возникающей в нагрузке.

 

Способы компенсации

Наиболее выгодный способ компенсации определяется конкретными условиями данного предприятия, и его выбор производится на основании технико-экономических расчетов и рекомендаций наших специалистов. Как правило, компенсация должна производиться в той же сети (на том же напряжении), к которой подключен потребитель, что обеспечивает минимальные потери.

 

Какие решения мы предлагаем

Наша Компания предлагает полный спектр услуг:

1. Проведение выездных замеров параметров качества электроэнергии.
2. Подготовка проекта, подбор необходимого оборудования с экономическим обоснованием его внедрения (с конкретными сроками окупаемости установок и денежной экономии).
3. Изготовления оборудования, как серийного исполнения, так и нестандартного (учитывающую специфику конкретного предприятия).
4. Проведение шеф монтажных работ, а также гарантийное и после гарантийное обслуживание.
   Мы можем предложить как типовые решения, так и спроектировать, изготовить и внедрить на предприятии Заказчика уникальную систему компенсации реактивной мощности, учитывающую специфику конкретного предприятия.

В зависимости от потребности Заказчика установки могут изготавливаться как для внутренней, так и для уличной установки. Кроме этого возможен монтаж установок внутри утепленного блок-контейнера.

Для предприятий с резкопеременной нагрузкой (предприятия с большим количеством подъемно-транспортного оборудования, мощного сварочного оборудования и т.д.) мы предлагаем тиристорные конденсаторные установки, которые обеспечивают переключение ступеней конденсаторов с задержкой не более 20 мс.

 

Преимущества использования УКРМ	Сферы применения
Исключить провалы напряжения и отключения электрооборудования из-за перегрузок Повысить КПД электроустановки на 20% Сократить затраты на подключение нового оборудования на 15-20%	Уменьшить потребление электроэнергии на 5-10% Поддерживать качество электроэнергии Освободить до 30% трансформаторной мощности

 

 

 

Компенсация реактивной мощности ёмкостного характера

Capacitive reactive power compensation.

Реактивная мощность ёмкостного характера образуется при подключении конденсаторов, протяжённых кабельных линий, при работе перевозбуждённых синхронных машин и др.

Реактивной мощности ёмкостного характера соответствует реактивный ток, который геометрически складывается с активной составляющей тока и повышает полный ток в электроустановке. Дополнительный ток вызывает дополнительные потери, загружает источники и линии электропередачи и др.

Реактивная мощность ёмкостного характера может представлять большую опасность в системах автономного электроснабжения. Это связано с тем, что генератор автономного источника способен обеспечивать вполне определенную ёмкостную нагрузку. Обычно это 12–15 % от величины полной мощности. Превышение этого предела вызывает срабатывание защиты и отключение генератора.

Реактивная мощность ёмкостного характера на присоединениях вдольтрассовых кабельных линий трубопровода перекачки углеводородов.

Для страховки от подобных ситуаций на электростанции приходится запускать дополнительные источники (дизель-генераторы, ГПА и др. ). Это приводит к перерасходу топлива, расходных материалов, ресурса первичных двигателей и др.

Другой пример генерации реактивной мощности ёмкостного характера – работа пассивных фильтров ЭМС (Tuned filters).

Пассивный фильтр ЭМС (справа)	Конденсаторы пассивного фильтра ЭМС

При работе преобразователей частоты на долевых нагрузках конденсаторы пассивных фильтров ЭМС генерируют в сеть значительную реактивную мощность ёмкостного характера.

Активный фильтр решает задачи компенсации реактивной мощности ёмкостного и индуктивного характера сходным образом.

При работе в режиме динамической компенсации реактивной мощности требуется указать величину «целевого» коэффициента мощности. Высокое быстродействие активного фильтра позволяет устранить влияние источника реактивной мощности ёмкостного характера на коэффициент мощности всей электроустановки. В момент подачи питающего напряжения на конденсаторную батарею/кабельную линию/другой источник ёмкостной реактивной мощности активный фильтр мгновенно начинает генерировать реактивную мощность индуктивного характера для обеспечения постоянства коэффициента мощности в сети.

Предложения Инженерного центра «АРТ».

Полный комплекс работ по созданию систем динамической компенсации реактивной мощности до 9000 квар на базе активных фильтров.

Отправить запрос.

Расчет компенсации реактивной мощности 0,4 кВ КРМ, УКРМ, АУКРМ, УКМ 58, КРМ-0,4

Контакты отдела продаж по конденсаторным установкам: (499) 653-69-37 (доб. 101), [email protected]

 

Калькулятор для расчета мощности конденсаторных установок 0,4 кВ

Для расчета необходимой мощности установки КРМ-0,4 заполните пожалуйста поля, приведенные ниже и нажмите кнопку «Рассчитать».

Формула расчета реактивной мощности КРМ

Q = Pa · ( tgφ1-tgφ2)-  реактивная мощность установки КРМ (кВАр)

Q = Pa · K

Pa -активная мощность (кВт)

K- коэффициент из таблицы

Pa = S· cosφ

S -полная мощность(кВА)

cos φ — коэффициент мощности

tg(φ1+φ2) согласуются со значениями cos φ в таблице.

Таблица определения реактивной мощности конденсаторной установки  — КРМ (кВАр), необходимой для достижения заданного cos(φ).

Текущий (действующий)		Требуемый (достижимый) cos (φ)
tan (φ)	cos (φ)	0.80	0.82	0.85	0.88	0.90	0.92	0.94	0.96	0.98	1.00
		Коэффициент K
3.18	0.30	2.43	2.48	2.56	2.64	2.70	2.75	2.82	2.89	2.98	3.18
2.96	0.32	2.21	2.26	2.34	2.42	2. 48	2.53	2.60	2.67	2.76	2.96
2.77	0.34	2.02	2.07	2.15	2.23	2.28	2.34	2.41	2.48	2.56	2.77
2.59	0.36	1.84	1.89	1.97	2.05	2.10	2.17	2.23	2.30	2.39	2.59
2.43	0.38	1.68	1.73	1.81	1.89	1.95	2.01	2.07	2.14	2.23	2.43
2.29	0.40	1.54	1.59	1.67	1.75	1.81	1.87	1.93	2.00	2.09	2.29
2.16	0.42	1.41	1. 46	1.54	1.62	1.68	1.73	1.80	1.87	1.96	2.16
2.04	0.44	1.29	1.34	1.42	1.50	1.56	1.61	1.68	1.75	1.84	2.04
1.93	0.46	1.18	1.23	1.31	1.39	1.45	1.50	1.57	1.64	1.73	1.93
1.83	0.48	1.08	1.13	1.21	1.29	1.34	1.40	1.47	1.54	1.62	1.83
1.73	0.50	0.98	1.03	1.11	1.19	1.25	1.31	1.37	1.45	1.63	1.73
1. 64	0.52	0.89	0.94	1.02	1.10	1.16	1.22	1.28	1.35	1.44	1.64
1.56	0.54	0.81	0.86	0.94	1.02	1.07	1.13	1.20	1.27	1.36	1.56
1.48	0.56	0.73	0.78	0.86	0.94	1.00	1.05	1.12	1.19	1.28	1.48
1.40	0.58	0.65	0.70	0.78	0.86	0.92	0.98	1.04	1.11	1.20	1.40
1.33	0.60	0.58	0.63	0.71	0.79	0.85	0.91	0.97	1. 04	1.13	1.33
1.30	0.61	0.55	0.60	0.68	0.76	0.81	0.87	0.94	1.01	1.10	1.30
1.27	0.62	0.52	0.57	0.65	0.73	0.78	0.84	0.91	0.99	1.06	1.27
1.23	0.63	0.48	0.53	0.61	0.69	0.75	0.81	0.87	0.94	1.03	1.23
1.20	0.64	0.45	0.50	0.58	0.66	0.72	0.77	0.84	0.91	1.00	1.20
1.17	0.65	0.42	0.47	0.55	0.63	0. 68	0.74	0.81	0.88	0.97	1.17
1.14	0.66	0.39	0.44	0.52	0.60	0.65	0.71	0.78	0.85	0.94	1.14
1.11	0.67	0.36	0.41	0.49	0.57	0.63	0.68	0.75	0.82	0.90	1.11
1.08	0.68	0.33	0.38	0.46	0.54	0.59	0.65	0.72	0.79	0.88	1.08
1.05	0.69	0.30	0.35	0.43	0.51	0.56	0.62	0.69	0.76	0.85	1.05
1.02	0.70	0.27	0. 32	0.40	0.48	0.54	0.59	0.66	0.73	0.82	1.02
0.99	0.71	0.24	0.29	0.37	0.45	0.51	0.57	0.63	0.70	0.79	0.99
0.96	0.72	0.21	0.26	0.34	0.42	0.48	0.54	0.60	0.67	0.76	0.96
0.94	0.73	0.19	0.24	0.32	0.40	0.45	0.51	0.58	0.65	0.73	0.94
0.91	0.74	0.16	0.21	0.29	0.37	0.42	0.48	0.55	0.62	0.71	0.91
0. 88	0.75	0.13	0.18	0.26	0.34	0.40	0.46	0.52	0.59	0.68	0.88
0.86	0.76	0.11	0.16	0.24	0.32	0.37	0.43	0.50	0.57	0.65	0.86
0.83	0.77	0.08	0.13	0.21	0.29	0.34	0.40	0.47	0.54	0.63	0.83
0.80	0.78	0.05	0.10	0.18	0.26	0.32	0.38	0.44	0.51	0.60	0.80
0.78	0.79	0.03	0.08	0.16	0.24	0.29	0.35	0.42	0. 49	0.57	0.78
0.75	0.80		0.05	0.13	0.21	0.27	0.32	0.39	0.46	0.55	0.75
0.72	0.81			0.10	0.18	0.24	0.30	0.36	0.43	0.52	0.72
0.70	0.82			0.08	0.16	0.21	0.27	0.34	0.41	0.49	0.70
0.67	0.83			0.05	0.13	0.19	0.25	0.31	0.38	0.47	0.67
0.65	0.84			0.03	0.11	0.16	0.22	0. 29	0.36	0.44	0.65
0.62	0.85				0.08	0.14	0.19	0.26	0.33	0.42	0.62
0.59	0.86				0.05	0.11	0.17	0.23	0.30	0.39	0.59
0.57	0.87					0.08	0.14	0.21	0.28	0.36	0.57
0.54	0.88					0.06	0.11	0.18	0.25	0.34	0.54
0.51	0.89					0.03	0.09	0. 15	0.22	0.31	0.51
0.48	0.90						0.06	0.12	0.19	0.28	0.48
0.46	0.91						0.03	0.10	0.17	0.25	0.46
0.43	0.92							0.07	0.14	0.22	0.43
0.40	0.93							0.04	0.11	0.19	0.40
0.36	0.94								0.07	0. 16	0.36
0.33	0.95									0.13	0.33

Пример:

Активная мощность двигателя : P=200 кВт

Действующий cos φ = 0,61

Требуемый cos φ = 0,96

Коэффициент K из таблицы = 1,01

Необходимая реактивная мощность КРМ (кВАр): Q = 200 х 1,01=202 кВАр

Установки компенсации реактивной мощности серии УКРМ-МЭТЗ-10

Установки компенсации реактивной мощности (УКРМ) серии УКРМ-МЭТЗ-10 предназначены для повышения значения коэффициента мощности в электрических распределительных сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц на номинальное напряжение 6(10) кВ.

Установки компенсации реактивной мощности серии УКРМ-МЭТЗ-10 обладают следующими преимуществами:

• Высокая надежность;
• Длительный срок службы
• Относительно малые размеры и масса;
• Стойкость к воздействиям окружающей среды.

УКРМ-МЭТЗ-10 состоит из отдельных шкафов с коммутационными аппаратами и другой высоковольтной комплектующей аппаратурой, с приборами измерения, устройствами автоматики и защиты, а также аппаратурой управления, сигнализации и другими вспомогательными устройствами.

Шкаф УКРМ-МЭТЗ-10 представляет собой металлоконструкцию, изготовленную из высококачественной оцинкованной стали, детали которой изготовлены на высокоточном оборудовании методом холодной штамповки. Соединения выполнены на усиленных стальных вытяжных заклепках и резьбовых соединениях. Наружные элементы конструкции – двери фасада, боковые панели крайних в ряду шкафов и т.д. окрашены методом порошкового напыления (цвет RAL 9016).

Установка компенсации реактивной мощности УКРМ-МЭТЗ-10 состоит из шкафа ввода и шкафов фиксированной и регулируемой ступени, количество которых зависит от мощности установки.

Цепи напряжения и тока для устройства управления компенсацией могут использоваться как с РУ 6 … 10кВ, так и от измерительных трансформаторов высокой стороны, например, 35 и 110 кВ.

Шкаф ввода УКРМ-МЭТЗ может быть выполнен с глухим присоединением кабеля, с разъединителем, с вакуумным выключателем, либо по индивидуальным требованиям заказчика. При выполнении ячейки с глухим присоединением или разъединителем все команды на отключение УКРМ-МЭТЗ-10 воздействуют на питающую ячейку в РУ 6 … 10кВ.

В части воздействия факторов внешней среды шкафы УКРМ-МЭТЗ-10 соответствуют климатическому исполнению У3 по ГОСТ 15150-69 и по ГОСТ 15543.1-89, при этом рабочий диапазон температуры окружающего воздуха от минус 25 °С до плюс 40 °С. УКРМ-МЭТЗ климатического исполнения У1 поставляется в блочно-модульном здании.

Степень защиты по ГОСТ 14254-96 – IP31, IP54*.

Номинальные значения климатических факторов:

• Высота над уровнем моря не более 1000 м.
• При температуре -25°С и ниже необходимо осуществлять подогрев помещения, в котором находится установка компенсации реактивной мощности. Для обеспечения нормальной работы аппаратуры в релейном шкафу может быть предусмотрен обогрев.
• Окружающая среда невзрывоопасная; не содержащая газов, насыщенных токопроводящей пылью; паров и химических отложений, вредных для изоляции токоведущих частей, которые бы ухудшали параметры шкафов УКРМ в недопустимых пределах (атмосфера II по ГОСТ 15150-69).
• В части воздействия механических факторов внешней среды шкафы УКРМ соответствуют группе М39 по ГОСТ 17516.1-90.
• Шкафы УКРМ сейсмостойки для видов климатического исполнения У3 ГОСТ 15150-69, при воздействии землетрясений интенсивностью 7 баллов по MSK-64 при уровне установки над нулевой отметкой до 29 м и соответствуют требованиям НП-031-01 «Нормы проектирования сейсмостойких атомных станций» для категории сейсмостойкости II.
• Уровень изоляции УКРМ соответствует требованиям ГОСТ 1516.3-96.

Компенсация реактивной мощности

: Практическое руководство

Предисловие и благодарности xiii

1 Основы реактивной мощности 1

1.1 Обзор главы 1

1. 2 Фазоры и векторные диаграммы 1

1.3 Определение различных типов мощности 4

1.4 Определение мощности для несинусоидальных токов и напряжения 6

1.5 Эквивалентная механическая модель для индуктивности 9

1.6 Эквивалентная механическая модель для емкости 11

1.7 Омический и реактивный ток 12

1.8 Обзор 13

Ссылки 13

2 Потребители реактивной мощности 15

2.1 Обзор главы 15

2.2 Потребление реактивной энергии 15

2.3 Упрощенная модель: последовательный потребитель реактивной мощности 16

2.4 Реалистичная модель: смешанная параллельная и последовательная реактивная мощность 16

2.5 Потребительская реактивная мощность 17

2.5.1 Асинхронные двигатели 17

2.5.2 Трансформаторы 18

2.5.3 ПРА (балласт) для газоразрядных ламп 18

2.6 Резюме 21

3 Влияние реактивной мощности на производство, передачу и распределение электроэнергии 23

3. 1 Обзор главы 23

3.2 Нагрузка генераторов и оборудования 23

3.3 Потери в энергосистеме 24

3.4 Генераторы 27

3.5 Падение напряжения 28

3.5.1 Общие положения 28

3.5.2 Передаваемая мощность линий и падение напряжения 29

3.5.3 Падение напряжения на трансформаторе 32

3.6 Доступная мощность трансформаторов 34

3.7 Резюме 35

4 Реактивная мощность в стандартных энергетических контрактах 37

4.1 Обзор главы 37

4.2 Введение 37

4.3 Реактивная энергия, которую следует учитывать в Стандартизированные контракты поставщиков 38

4.3.1 Ценообразование в зависимости от потребляемой реактивной энергии (кварч) 38

4.3.2 Ценообразование в зависимости от потребляемой полной энергии (кВАч) 40

4.4 Важность реактивной мощности при определении затрат на подключение 42

4.5 Резюме 42

Ссылка 42

5 Методы определения реактивной мощности и коэффициента мощности 43

5. 1 Обзор главы 43

5.2 Методы 43

5.2.1 Определение коэффициента мощности в однофазных сетях 43

5.2.2 Прямая индикация коэффициента мощности с помощью устройства Брюгера 44

5.2.3 Определение коэффициента мощности в трехфазной системе 44

5.2.4 Определение коэффициента мощности с помощью портативного измерительного оборудования 46

5.2.5 Определение мощности (коэффициента) по записанным данным 48

5.2.6 Определение коэффициента мощности с помощью счетчика активной энергии 48

5.2.7 Определение мощности Коэффициент с помощью счетчика активной и реактивной энергии 49

5.2.8 Определение коэффициента мощности по счету за электроэнергию 50

5.3 Резюме 51

6 Улучшение коэффициента мощности 53

6.1 Обзор главы 53

6.2 Основы компенсации реактивной мощности 53

6.3 Ограничение реактивной мощности без фазового сдвига 55

6.4 Компенсация реактивной мощности вращающимися фазосдвигающими машинами 55

6. 5 Компенсация реактивной мощности с помощью конденсаторов 56

6.6 Резюме 58

7 Конструкция, расположение и мощность конденсаторов 61

7.1 Обзор главы 61

7.2 Основные сведения о конденсаторах 61

7.3 Реактивная мощность конденсаторов 64

7.4 Различные технологии производства конденсаторов 65

7.4.1 Конденсаторы с бумажной изоляцией 65

7.4.2 Конденсаторы с металлизированной бумагой (конденсатор MP) 65

7.4.3 Конденсаторы с металлизированной пластиковой пленкой 66

7.5 Расположение и реактивная мощность конденсаторов 66

7.5.1 Конденсаторы, подключенные параллельно 67

7.5.2 Конденсаторы, подключенные последовательно 67

7.5.3 Соединение силовых конденсаторов звездой и треугольником 68

7.6 Конструкция конденсаторов среднего напряжения 69

7.7 Долговременная стабильность и старение конденсаторных установок 69

7.7.1 Общие положения 69

7.7.2 Влияние рабочего напряжения 70

7. 7.3 Старение в случае расстроенных конденсаторов 72

7.7.4 Старение из-за операций переключения 73

7.8 Резюме 73

Ссылки 73

8 Определение требуемой мощности конденсаторов 75

8.1 Обзор главы 75

8.2 Основы расчета 75

8.3 Определение компенсации на новых проектируемых предприятиях 79

8.4 Резюме 85

Ссылка 85

9 Типы компенсации реактивной мощности 87

9.1 Обзор главы 87

9.2 Одинарная компенсация 87

9.2.1 Однотипная компенсация в асинхронных двигателях 88

9.2.2 Однотипная компенсация трансформаторов 97

9.2.3 Однотипная компенсация реактивной мощности для сварочных трансформаторов 99

9.2.4 Компенсация одинарного типа люминесцентных ламп 103

9.3 Компенсация объемного типа 108

9.4 Компенсация центрального типа 111

9,5 Смешанная компенсация 112

9.6 Преимущества и недостатки различных типов компенсации 113

9,7 Резюме 115

Ссылка 115

10 Компенсация существующим установкам 117

10. 1 Обзор главы 117

10.2 Методы определения реактивной мощности для внутренней линии 117

10.3 Расчет блока расширения посредством счетов-фактур за энергию 118

10.4 Сводка 121

11 Управление реактивной мощностью 123

11.1 Обзор главы 123

11.2 Общие 123

11.2.1 Блоки компенсации реактивной мощности 124

11.3 Управление реактивной мощностью с помощью автоматических регуляторов реактивной мощности 124

11.3.1 Общие положения 124

11.3.2 Количество ступеней и реактивная мощность ступеней конденсатора 125

11.3.3 Пороговое значение C / k 131

11.3.4 Схема обратного управления (линия cos ϕd) 133

11.3.5 Автоматическое регулирование реактивной мощности 135

11.3.6 Функция отключения без напряжения 137

11.4 Как подключить Реле коэффициента мощности 137

11.5 Управление реактивной мощностью с помощью «смешанного измерения» 138

11.6 Управление реактивной мощностью с несколькими вводами 140

11. 6.1 Измерение с помощью суммирующего трансформатора тока 140

11.6.2 параллельных работы компенсационных банков для каждой входящей поставки 142

11.7 Характеристики автоматических компенсационных банков 144

11.8 Сводка 146

12 разрядных устройств для силовых конденсаторов 147

12.1 Обзор главы 147

12.2 Основы приложений LV

12.2.1 Быстрая разрядка с включенными дополнительными сопротивлениями 150

12.2.2 Разрядка конденсаторов с помощью реакторов 150

12.3 Разрядные устройства в конденсаторах среднего напряжения 152

12.3.1 Конденсаторы среднего напряжения, разряжаемые через сопротивления 152

12.3.2 Конденсаторы среднего напряжения, разряжаемые реакторами 154

12.4 Расчет электрического заряда, сохраняемого на конденсаторе среднего напряжения 154

12.5 Сводка 156

13 Защита конденсаторов и компенсации 157

13.1 Обзор главы 157

13.2 Защита от перегрузки по току и короткого замыкания 157

13. 3 Защита от перенапряжения 158

13.4 Защита от перегрева 158

13.5 Защита от внутренних неисправностей 158

13.5.1 Защита от пробоя напряжения 159

13.5.2 Технология самовосстановления 159

13.5.3 Защита от перегрева и внутреннего избыточного давления 159

13.6 Защита с помощью наблюдения за балансом на однофазных конденсаторах среднего напряжения 162

13.7 Резюме 163

Ссылка 163

14 Переключение конденсаторов 165

14.1 Обзор главы 165

14.2 Общие сведения 165

14.3 Выбор распределительного устройства 167

14.3.1 Воздушные контакторы 168

14.3.2 Автоматические выключатели 169

14.3.3 Выключатели предохранителей и магнитные расцепители 169

14.4 Переключение полупроводников ( Тиристорные модули) 169

14.4.1 Общие сведения 169

14.4.2 Статические контакторы для коммутации конденсаторов до 415 В 171

14.4.3 Статические контакторы для коммутации конденсаторов на номинальное напряжение выше 500 В 173

14. 4.4 Реле коэффициента мощности для статических контакторов 173

14.4.5 Динамическая компенсация реактивной мощности (готово к установке) 174

14.5 Сводка 175

Ссылка 175

15 Установка, неисправности и обслуживание 177

15.1 Обзор главы 177

15.2 Установка автоматически управляемых компенсационных банков 177

15.3 Автоматические компенсационные банки: ввод в эксплуатацию 178

15.3.1 Выбор трансформатора тока (ТТ) и определение кабеля ТТ 178

15.3.2 Предустановленное время задержки переключения на ступень конденсатора 183

15.4 Неисправности и способы их устранения 184

15.5 Эксплуатация и техническое обслуживание 185

15,6 Резюме 187

Справочная информация 187

16 Компенсация реактивной мощности в электрических установках с генераторами 9000 189

16.1 Обзор главы 189

16.2 Общие сведения 189

16.3 Автоматический контроль реактивной мощности в четырех квадрантах 190

16. 3.1 Технические аспекты 190

16.3.2 Вопросы переговоров 192

16.4 Резюме 193

Ссылки 194

17 Влияние возмущений, особенно влияние гармоник на конденсаторы коррекции коэффициента мощности 195

17.1 Обзор главы 195

17.2 Нарушения качества электроэнергии для бизнеса и повышение качества электроэнергии 196

17.3 Измерение и анализ 198

17.4 Резюме 203

Ссылки 204

18 Резонансы в электроэнергетических системах 205

18.1 Обзор главы 205

18.2 Параллельная резонансная цепь 205

18.3 Последовательная резонансная цепь 208

18.4 Типичные резонансы в энергосистемах 208

18.4.1 Резонанс из-за компенсации реактивной мощности в системе 6 кВ 208

18.4.2 Параллельный резонанс в промышленной системе 30 кВ 210

18.4.3 Импеданс в городской системе 10 кВ 212

18,5 Сводка 212

Ссылка 212

19 Конденсаторы с реакторной защитой и схемы фильтров 213

19. 1 Обзор главы 213

19.2 Влияние систем с реакторной защитой и конфигурации системы 214

19.2.1 Влияние систем с реакторной защитой 214

19.2.2 Конфигурация системы конденсаторных батарей с реакторной защитой 217

19.3 Примечания к выбору реакторов 220

19,4 Влияние скорости реактора на срок службы конденсатора 222

19,5 Эффект фильтра с расстроенными фильтрами 223

19,6 Цепи фильтров 225

19.6.1 Общие 225

19.6.2 Активные фильтры 227

19.6.3 Пассивные фильтры 229

19.6.4 Сравнение активных и пассивных фильтров 233

19.7 Фильтрация гармоник нейтральной линии 233

19.7.1 Общие 233

19.7. 2 Особенности третьей гармоники 234

19.7.3 Разгрузка сети с помощью фильтра гармоник нейтральной линии 235

19.8 Резюме 238

Ссылки 239

20 Системы динамической компенсации реактивной мощности 241

20.1 Обзор главы 241

20.1.1 Повышение качества электроэнергии с помощью систем динамической компенсации реактивной мощности 242

20. 2 Компенсация запуска двигателя 245

20.3 Компенсация мерцания 245

20.4 Оценка решений по коррекции коэффициента мощности с точки зрения оператора системы распределения ( Электроснабжение) 251

20,5 Сводка 252

Ссылки 252

21 Эффекты компенсации на выпрямителях 253

21.1 Обзор главы 253

21.1.1 Общие положения 253

21.2 Компенсационный банк на шестипульсном выпрямителе 254

21.2.1 Временные графики напряжения и тока на трехфазном мостовом выпрямителе 256

21.2.2 Как Компенсационные банки влияют на трехфазные выпрямители с мостовым подключением 257

21.3 Характеристика поведения контроллеров реактивной мощности на выпрямителях 260

21.4 Резюме 261

Ссылки 261

22 Защита окружающей среды и климата с помощью конденсаторов 263

.1 Обзор главы 263

22.2 Конденсаторы с печатной платой 263

22.3 Изменение климата и энергоэффективность за счет коррекции коэффициента мощности 264

22. 4 Резюме 267

Ссылки 267

Символы и сокращения 269

Индекс компенсации 273

Системы распределения посредством интеграции DSTATCOM на основе домена графа облигаций

1.

Салгадо-Эррера, Нью-Мексико; Кампос-Гаона, Д .; Анайа-Лара, О .; Медина-Риос, А.; Tapia-Sánchez, R .; Родригес-Родригес, Дж. Р.: Снижение THD в ветроэнергетической системе с использованием ветряной турбины типа 4 / PMSG с применением активного входного преобразователя в параллельном режиме. Энергия 11 , 2458 (2018)

Статья Google ученый

2.

Ян, Р .; Marais, B .; Кумар-Саха, Т .: Влияние колебаний фотоэлектрической мощности в жилых домах на работу устройства РПН и решение с использованием DSTATCOM. Электр. Power Syst. Res. 111 , 185–193 (2014)

Статья Google ученый

org/ScholarlyArticle»> 3.

Badoud, A.E .; Хемличе, М .; Ould Bouamama, B .; и др .: Алгоритмы графа Бонда для обнаружения и изоляции неисправностей при преобразовании энергии ветра. Arab J Sci Eng 39 (5), 4057–4076 (2014)

Статья Google ученый

4.

Emiroglu, S .; Уяроглу, Ю .; Оздемир, Г .: Распределенное управление реактивной мощностью на основе снижения напряжения сохранения в активных распределительных системах.Adv. Электр. Comput. Англ. 17 (4), 99–106 (2017)

Статья Google ученый

5.

da Cunha, J.C .; Hock, R.T .; Garcia Oliveira, S.V .; Michels, L .; Мезароба, М .: Новая схема управления для снижения реактивной мощности, обрабатываемой многофункциональным регулятором качества напряжения. Электр. Power Syst. Res. Часть А 163 , 348–355 (2018)

Статья Google ученый

6.

Singh, B .; Соланки, Дж .: Сравнение алгоритмов управления для DSTATCOM. IEEE Trans. Ind. Electron. 56 (7), 2738–2745 (2009)

Статья Google ученый

7.

Li, S .; Xu, L .; Хаскью, Т.А.: Управление STATCOM на основе VSC с использованием традиционных стратегий векторного управления и постоянного тока. Электр. Power Energy Syst. 45 , 175–186 (2013)

Статья Google ученый

8.

Safari, A .; Ахмадиан, А .; Голкар М.А.: Разработка контроллера STATCOM для улучшения стабильности энергосистемы с использованием оптимизации спаривания медоносных пчел. J. Appl. Res. Технол 11 , 144–155 (2013)

Артикул Google ученый

9.

Yildiz, İ .; Ömürlü, V.E .; Sağirli, A .: Моделирование и экспериментальная проверка обобщенной платформы Стюарта методом графа связей. Араб. J. Sci. Англ. 38 (10), 2875–2890 (2013)

Артикул Google ученый

10.

Бен-Али, С .: Моделирование испарителя с двойным эффектом: подход графа связей. Chem. Англ. Res. Des. 138 , 554–567 (2018)

Статья Google ученый

11.

Gawthrop, P.J .: Графическое моделирование хемиосмотической биомолекулярной передачи энергии. IEEE Trans. Nano Biosci. 16 (3), 177–188 (2017)

Статья Google ученый

12.

Мешрам, Р.V .; Khade, S.V .; Wagh, S.R .; Singh, N.M .; Станкович, A.M .: Подход графа Бонда для гамильтонова моделирования с портом для SST. Электр. Power Syst. Res. 158 , 105–114 (2018)

Статья Google ученый

13.

Olivier, P .; Bourasseau, C .; Боуамама, Б.: Динамическое и мультифизическое моделирование системы электролиза PEM: подход графа связей. Int. J. Hydrog. Энергетика 42 (22), 14872–14904 (2017)

Статья Google ученый

14.

Benchouia, N.E .; Elias, H.A .; Хочемане, Л .; Махма, Б .: Разработка подхода к моделированию графа Бонда для систем PEMFC топливных элементов. Int. J. Hydrog. Энергетика 39 (27), 15224–15231 (2014)

Статья Google ученый

15.

Junco, S .; Diéguez, G .; Рамирес, Ф .: Моделирование коммутации в графах облигаций. Simul. Сер. 39 (1), 12 (2007)

Google ученый

16.

Sanchez, R .; Dauphin-Tanguy, G .; Гийо, X .; Колас, Ф .: Управление трехфазным VSC с LC-фильтром на основе графа Бонда — подключение к пассивным и активным нагрузкам. Simul. Модель. Практик. Теория 18 (9), 1185–1198 (2010)

Статья Google ученый

org/ScholarlyArticle»> 17.

Salgado-Herrera, N.M .; Медина-Риос, А .; Тапиа-Санчес, Р .: Компенсация реактивной мощности в ветроэнергетических системах с помощью резонансного корректора в распределенном статическом компенсаторе.Электр. Power Compon. Syst. 45 (17), 1859–1869 (2017)

Статья Google ученый

18.

Янмаз, К .; Altas, I.H .; Менги, О.О .: Пятиуровневый каскадный H-мост D-STATCOM с использованием новой модели нечетких и PI-контроллеров для ветроэнергетических систем. Adv. Электр. Comput. Англ. 17 (4), 49–58 (2017)

Статья Google ученый

19.

Salgado-Herrera, N.М .; Medina-Ríos, J.A .; Tapia-Sánchez, R .; Анайа-Лара, О .; Родригес-Родригес, Дж. Р.: 27-уровневый многоуровневый метод DSPWM, основанный на FPGA, для работы с каскадным преобразователем мощности постоянного / переменного тока. Int. Пер. Электр. Energy Syst. 28 , e2479 (2018)

Статья Google ученый

20.

Chhabra, R .; Эмами, М.Р .: Моделирование целостных систем в мехатронике. Мехатроника 21 (1), 166–175 (2011)

Артикул Google ученый

21.

Gawthrop, P .: График двухкаузальных облигаций. Proc. Int. Конф. Модель графа Бонда. Simul. ICBGM’95 27 , 83–88 (1995)

Google ученый

22.

Benmansour, S; Бенабдельхафид, А .: Вычислительные возможности, связанные с графической моделью транспортной системы. Mediterr. J. Meas. Контроль. 7 (2011)

org/ScholarlyArticle»> 23.

Chen, W.L .; Цзян Б.Я .: Подавление гармоник и повышение производительности для небольшой ветряной турбины, подключенной к сети, с использованием пропорционально-резонансных контроллеров.Электр. Power Compon. Syst. 43 (8–10), 970–981 (2015). https://doi.org/10.1080/15325008.2014.978051

Артикул Google ученый

24.

Lai, Y .; Ю.М .: Онлайн-методика автонастройки частоты переключения резонансного преобразователя с учетом допусков и вариаций резонансных компонентов. IEEE J. Emerg. Sel. Темы Power Electron. 6 (4), 2315–2324 (2018)

Статья Google ученый

25.

Goel, N .; Patel, R.N .; Чако, С.Т .: Генетически настроенный СТАТКОМ для управления напряжением и компенсации реактивной мощности. Int. J. Comput. Теория англ. 2 (3), 345–351 (2010)

Статья Google ученый

26.

Сим. www.20sim.com. По состоянию на 8 сентября (2018 г.).

27.

Opal Rt. www.opal-rt.com. По состоянию на 13 мая (2018 г.).

Компенсация реактивной мощности — Etigroup

Коррекция коэффициента мощности — одно из лучших вложений для снижения затрат на электроэнергию с быстрой окупаемостью.Во многих случаях работа по проектированию и определению размеров осложнялась тем фактом, что во внутренних низковольтных установках компании, а также в сетях среднего напряжения, питающих их, увеличилась доля сетевых гармоник. все больше за последние несколько лет.
Преобразователи энергии, приводы с электронным управлением, статические преобразователи частоты, телевизоры и компьютеры подают гармонические токи в сеть питания. Эти гармоники могут усиливаться импедансом сети и установленными конденсаторами.Отсутствие гармоник также сводит к минимуму помехи для других устройств, питающихся от того же источника.
Низковольтная продукция для лучшего качества электроэнергии и повышения эффективности сети.

Новинка !!! Информативный расчет экономии при использовании банков автоматической коррекции коэффициента мощности. Щелкните здесь

Оборудование компенсации мощности ETI Prostik (корпуса) помогает клиентам повысить производительность за счет экономии энергии и лучшего качества электроэнергии.Благодаря нашим продуктам и решениям клиенты экономят деньги и снижают воздействие своей деятельности на окружающую среду.

Мы предлагаем широкий спектр оборудования для компенсации мощности для низких уровней напряжения. Мы анализируем ваши потребности и разрабатываем правильные решения для оптимальной эффективности и экономии.

Ключевые преимущества:

• „„ Уменьшение гармоник
• „„ Компактные решения
• „„ Низкие потери
• „„ Повышенное качество электроэнергии
• „„ Экономия денег

Коэффициент мощности

Коэффициент мощности способ описания того, насколько эффективно потребляется электроэнергия.

Коррекция коэффициента мощности формирует входной ток автономных источников питания для максимизации реальной мощности, доступной от сети. В идеале, электрический прибор должен представлять нагрузку, имитирующую чистый резистор, и в этом случае реактивная мощность, потребляемая устройством, равна нулю. Этому сценарию присуще отсутствие гармоник входного тока — ток является точной копией входного напряжения (обычно синусоидальной волны) и точно совпадает с ним по фазе. В этом случае ток, потребляемый от сети, является минимальным для реальной мощности, необходимой для выполнения необходимой работы, и это сводит к минимуму потери и затраты, связанные не только с распределением мощности, но также с выработкой электроэнергии и капитальное оборудование, задействованное в процессе.

Коррекция коэффициента мощности определяется просто как отношение активной мощности к полной, или:

PF = активная мощность (выраженная в ваттах) / полная мощность (выраженная в ВА),

, где действительная мощность является средней, в течение цикла мгновенного произведения тока и напряжения, а полная мощность — это произведение действующего значения тока на действующее значение напряжения. Если и ток, и напряжение синусоидальны и синфазны, коэффициент мощности равен 1,0. Если оба имеют синусоидальную форму, но не совпадают по фазе, коэффициент мощности представляет собой косинус фазового угла.На начальных курсах по электричеству это иногда преподается как определение коэффициента мощности, но оно применяется только в особых случаях, когда и ток, и напряжение являются чистыми синусоидальными волнами. Это происходит, когда нагрузка состоит из резистивных, емкостных и индуктивных элементов, и все они линейны (инвариантны по току и напряжению).

907 36 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 :

Коммерческая информация: Денис Болте Менеджер ETI Prostik d. o.o. Тел .: 00386 3 56 57 463 электронная почта: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.	Техническая информация: Ерней Писанец Руководитель проекта ETI Prostik d.o.o. Тел .: 00386 3 56 57 451 электронная почта: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Конденсаторная батарея

| Компенсация реактивной мощности

Потребность в активной мощности выражается в киловаттах (кВт) или мегаваттах (МВт).Эта мощность должна подаваться от электростанции. Все устройства в системе электрических ямок выполнены для удовлетворения этого основного требования. Хотя в системе переменного тока реактивная мощность всегда на первом месте. Эта реактивная мощность выражается в киловольт-вар или мега-вар.

Спрос на эту реактивную мощность в основном возникает из-за индуктивной нагрузки, подключенной к системе. Эти индуктивные нагрузки обычно представляют собой электромагнитные цепи электродвигателей, электрические трансформаторы, индуктивность передающих и распределительных сетей, индукционные печи, люминесцентные лампы и т. Д.Эта реактивная мощность должна быть должным образом скомпенсирована, в противном случае отношение фактической мощности, потребляемой нагрузкой, к общей мощности, то есть векторной суммы активной и реактивной мощности, системы станет значительно меньше.

Это соотношение также известно как коэффициент электрической мощности, а более низкое отношение указывает на плохой коэффициент мощности системы. Если коэффициент мощности системы низкий, нагрузка в амперах на передающую, распределительную сеть, трансформаторы, генераторы переменного тока и другое оборудование, подключенное к системе, становится высокой для требуемой активной мощности.И поэтому компенсация реактивной мощности становится очень важной. Обычно это делается с помощью конденсаторной батареи.

Давайте объясним подробно: мы знаем, что активная мощность выражается = vIcosθ

Где cosθ — коэффициент мощности системы. Следовательно, если этот коэффициент мощности имеет меньше клапана, соответствующий ток (I) увеличивается при той же активной мощности P.

По мере увеличения тока в системе возрастают омические потери в системе. Омические потери означают, что генерируемая электрическая мощность теряется из-за нежелательного тепла, возникающего в системе.Поперечное сечение токопроводящих частей системы, возможно, придется увеличить для выдерживания дополнительных нагрузок в амперах, что также неэкономично с коммерческой точки зрения. Еще один серьезный недостаток — плохое регулирование напряжения в системе, в основном из-за низкого коэффициента мощности.

В основном используются два типа оборудования для компенсации реактивной мощности с этой целью, а именно:

1. Синхронные конденсаторы
2. Статические конденсаторы или батареи конденсаторов

Синхронные конденсаторы могут вырабатывать реактивную мощность, а выработка реактивной мощности может быть регулируется. Благодаря этому преимуществу регулирования синхронные конденсаторы очень подходят для корректировки коэффициента мощности системы, но это оборудование довольно дорогое по сравнению со статическими конденсаторами. Вот почему синхронные конденсаторы оправдано использовать только для регулирования напряжения в системе передачи очень высокого напряжения.

Регулирование статических конденсаторов также может быть достигнуто в некоторой степени путем разделения всей конденсаторной батареи на 3 сектора с соотношением 1: 2: 2. Это деление позволяет конденсатору работать в 1, 2, 1 + 2 = 3, 2. + 2 = 4, 1 + 2 + 2 = 5 шагов.Если требуются дальнейшие шаги, деление может быть выполнено в соотношении 1: 2: 3 или 1: 2: 4. Эти деления делают батарею статических конденсаторов более дорогой, но все же стоимость намного ниже, чем у синхронных конденсаторов.

Установлено, что максимальная выгода от компенсирующего оборудования может быть достигнута при его подключении к отдельной стороне нагрузки. Это практически и экономически возможно только при использовании конденсаторов малой емкости с индивидуальной нагрузкой, а не при использовании синхронных конденсаторов.

Блок статических конденсаторов

Статические конденсаторы можно подразделить на две категории:

1. Шунтирующие конденсаторы
2. Конденсатор серии

Эти категории в основном основаны на способах подключения конденсаторной батареи к системе. Среди этих двух категорий шунтирующие конденсаторы чаще используются в энергосистемах всех уровней напряжения.

Использование шунтирующих конденсаторов дает некоторые особые преимущества, например,

1. Он снижает линейный ток системы.
2. Повышает уровень напряжения нагрузки.
3. Это также снижает системные потери.
4. Повышает коэффициент мощности источника тока.
5. Уменьшает нагрузку на генератор.
6. Снижает капитальные вложения на мегаватт нагрузки.

Все вышеупомянутые преимущества проистекают из того факта, что эффект конденсатора снижает реактивный ток, протекающий через всю систему.

Шунтирующий конденсатор потребляет почти фиксированное количество опережающего тока, который накладывается на ток нагрузки и, следовательно, снижает реактивные компоненты нагрузки и, следовательно, улучшает коэффициент мощности системы.Конденсаторы серии

, с другой стороны, не контролируют протекание тока. Поскольку они подключены последовательно с нагрузкой, ток нагрузки всегда проходит через последовательную батарею конденсаторов. Фактически, емкостное реактивное сопротивление последовательного конденсатора нейтрализует индуктивное реактивное сопротивление линии, следовательно, снижает эффективное реактивное сопротивление линии.

Тем самым улучшается регулирование напряжения системы. Но у последовательной конденсаторной батареи есть серьезный недостаток. В условиях неисправности напряжение на конденсаторе может быть в 15 раз больше номинального значения.Таким образом, последовательный конденсатор должен иметь сложное и продуманное защитное оборудование. По этой причине использование последовательно включенных конденсаторов ограничивается только системой сверхвысокого напряжения.

Шунтирующий конденсатор

Конструкция шунтирующего конденсатора

Активные части конденсаторного блока состоят из двух алюминиевых фольг, разделенных пропитанной бумагой. Толщина бумаги может варьироваться от 8 микрон до 24 микрон в зависимости от уровня напряжения системы. Толщина алюминиевой фольги составляет порядка 7 микрон.Для применений с низким напряжением может быть один слой пропитанной бумаги подходящей толщины между фольгой, но для приложений с более высоким напряжением между алюминиевой фольгой помещается более одного слоя пропитанной бумаги, чтобы избежать нежелательной циркуляции тока короткого замыкания между фольгой из-за наличие ведущих дел в бумагах.

Конденсаторные секции скручиваются в рулоны после того, как они расплющиваются, сжимаются в пакеты, заключаются в несколько слоев плотной бумажной изоляции и вставляются в контейнеры.Когда крышка была приварена к контейнеру, конденсаторный блок сушат и интегрируют в большие автоклавы с помощью комбинации тепла и вакуума. После полного высыхания бумаги и удаления всех газов из изоляции емкость конденсатора заполняется пропиткой, дегазированной при том же вакууме.

На ранних этапах разработки в качестве пропитки использовалось, как правило, минеральное изоляционное масло. В настоящее время большинство производителей заменяет это синтетическими жидкостями с хлорированной дифенильной группой с другими торговыми названиями.Минеральное изоляционное масло имеет очень низкую электропроводность и очень высокую диэлектрическую прочность. Но у него, однако, есть некоторые недостатки, например,

1. Он имеет низкую диэлектрическую проницаемость.
2. Распределение напряжения в минеральном масле неравномерное.
3. Очень легко воспламеняется.
4. Подвержен окислению.

С синтетической пропиткой вполне возможно изготовить конденсаторный блок меньшего размера с более высоким номинальным напряжением. Номинальное напряжение конденсаторного блока ограничено в определенных пределах, так как из-за низкого напряжения стоимость килограмма вар. Для высоковольтных приложений несколько конденсаторных блоков подключаются последовательно и параллельно, чтобы сформировать конденсаторную батарею для требуемого напряжения и номинальных значений киловар. Например, когда конденсаторная батарея 5,1 мегавар должна быть введена в эксплуатацию в системе 11 кВ, каждая единица батареи сделана на номинальное напряжение 11 кВ. В этой установке требования к фазе Mega VAR составляют 5,1 / 3 = 1,7.

В этой установке должен быть только один конденсаторный блок, подключенный последовательно, и 17 таких блоков должны подключаться параллельно, чтобы удовлетворить требования к мегаварм для одной фазы.Для трехфазной системы три такие группы конденсаторных блоков соединены вместе по схеме звезды или треугольника. Для лучшего понимания покажем еще один пример. Когда блок 5,4 мегавар должен быть установлен в 3-фазной системе 33 кВ.

Должно быть три конденсаторных блока, подключенных последовательно, и шесть таких последовательных комбинаций должны быть подключены параллельно, чтобы удовлетворить потребность 1,8 мегавар на фазу. Такие же конденсаторные блоки можно использовать и для систем на 132 кВ. Для этой серии и параллельных комбинаций основных конденсаторных блоков будут собраны в соответствии с требованиями мегавар.

(PDF) Влияние компенсации реактивной мощности на профиль напряжения

Влияние компенсации реактивной мощности на профиль напряжения

Сиддалинга. С. Нучхи1, Рагхавендра. Б. Сали2, д-р Шекхапа Г. Анкалики3

1, 2 П.Г. Ученый, кафедра электрики и электроники, S.D.M. Инженерный колледж и

Технологии, Дхарвад. Карнатака -580002

3 Профессор, кафедра электротехники и электроники, SDM, колледж

инженерии, Дхарвад.Карнатака — 58002

Краткое содержание —

Управление реактивной мощностью играет важную роль в профиле напряжения систем передачи энергии

. Адекватный контроль реактивной мощности

решает проблемы качества электроэнергии, такие как постоянный профиль напряжения

, техническое обслуживание на всех уровнях передачи энергии,

повышение коэффициента мощности, эффективность передачи

и стабильность системы. Методы компенсации последовательных и шунтирующих конденсаторов

используются для изменения естественных электрических характеристик системы

электроэнергии.Обеспечение компенсации реактивного шунта с помощью конденсаторов

, подключенных параллельно, и реакторов в оптимальном месте

— это хорошо зарекомендовавший себя метод для получения лучшего профиля напряжения

в энергосистеме. Эта статья представляет

сравнение анализа производительности с производительностью

последовательных и шунтирующих конденсаторов для улучшения профиля напряжения

. Для демонстрации сравнения рассмотрен пример

5-шинной системы.Анализ характеристик

изменения напряжения и реактивной мощности

с последовательной и шунтовой компенсацией на

на стороне нагрузки и на стороне генератора выполняется с помощью программного пакета

Power World Simulator (версия

16GSO). Результат этой работы помогает в проектировании и оперативном планировании реактивной мощности

для напряжения

и управлении реактивной мощностью.

Ключевые слова: реактивная мощность, профиль напряжения, компенсация серии

, компенсация шунта, оптимальное расположение

конденсаторов.

1. Введение

Управление реактивной мощностью стало наиболее сложной задачей при эксплуатации энергосистемы и

управления. Некоторые характеристики систем питания

и их нагрузки могут ухудшить качество питания

. Ухудшение может быть скорректировано компенсацией

, то есть подачей или поглощением

соответствующим образом регулируемого количества реактивной мощности.

Тем не менее, большинство систем передачи высокого напряжения

работают ниже своего теплового номинала из-за таких ограничений

, как пределы стабильности, при переменном токе

напряжение энергосистемы контролируется путем управления производством и потреблением реактивной мощности

[ 4]. Реактор

или конденсатор накапливает реактивную мощность

, генерируемую источником переменного тока в течение четверти цикла

, и возвращает такую ​​же мощность источнику в следующей четверти цикла

. Другими словами, реактивная мощность

колеблется между источником и реактором или конденсатором

с частотой, равной удвоенному номинальному значению.

Однако по своей природе большинство нагрузок являются индуктивными.

нагрузки, поглощающие реактивную мощность и приводящие к низкому коэффициенту мощности

[3]. Таким образом, компенсация этих проблем

может быть обеспечена путем подключения к линиям конденсаторов

различных номиналов.Однако

напряжение на приемном конце на передающем

может изменяться в диапазоне ± 5%, что дополнительно ограничивает передачу реактивной мощности. Компенсация нагрузки

— это управление реактивной мощностью

для улучшения качества питания в системах переменного тока

[5]. Напряжение можно регулировать путем обеспечения запаса регулирования реактивной мощности

для модуляции потребности

источника питания посредством следующих компенсаций, как указано ниже

:

1. Компенсация шунта.

2. Последовательная компенсация.

3. Динамический компенсатор.

Любое устройство, которое подключено последовательно или параллельно к нагрузке

и способно обеспечивать реактивную мощность

2627

Международный журнал инженерных исследований и технологий (IJERT)

ISSN: 2278-0181

www.ijert .org

Том. 2 Выпуск 6, июнь — 2013

IJERTV2IS60938

Моделирование и анализ методов компенсации реактивной мощности в присутствии солнечной распределенной генерации и разработка оптимального размещения и определения размеров конденсаторов

Аннотация

Электросеть является самой большой системой, созданной руками человека, и один из самых сложных.Эта система росла и развивалась примерно за столетие до большой подключенной системы, которая есть у нас сегодня. Однако нововведений в последние годы очень мало, и они становятся все более устаревшими с течением времени. Более того, нам необходимо изменить операционный статус-кво — не экологически безопасным из-за преобладающей угольной генерации. Изучение поведения сети и изучение методов управления в новых сценариях, таких как производство возобновляемой энергии, необходимо для обновления сети, чтобы справиться с новыми проблемами, вызванными внедрением современных технологий, улучшающих наши энергосистемы.

В этой диссертации будут обсуждаться эффекты реактивной мощности, методы компенсации VAR, такие как статические, переключаемые батареи конденсаторов и статические компенсаторы VAR, моделируются в сети с высоким проникновением солнечной энергии. Два разных программного обеспечения используются для моделирования цепи 12,47 кВ, 7 МВт, и компенсация VAR изучается вместе с кривыми нагрузки. Методы VAR-компенсации эффективно используются, и обсуждаются их эффекты.

Разработана новая методика оптимального размещения конденсаторов и их размера для снижения потерь с использованием оптимизации потока мощности и графических инструментов для достижения наиболее эффективного и эффективного места и размера для размещения батарей. Используя простые в реализации шаги, он позволяет снизить потери и затраты, повышая эффективность сети. Обоснованность подхода проверяется на той же ранее исследованной сети, что подтверждает ее функционирование и эффективное сокращение потерь в цепях более чем на 5%.

Основное содержание

Загрузить PDF для просмотраПросмотреть больше

Больше информации Меньше информации

близко

Введите пароль, чтобы открыть этот PDF-файл:

Отмена ОК

Подготовка документа к печати…

Отмена

Однофазное управление компенсацией реактивной мощности

для STATCOM с помощью неизвестной оценки динамики системы

В этой статье разработан однофазное управление компенсацией реактивной мощности для статического компенсатора (STATCOM). Основная новизна заключается в том, что компенсация реактивной мощности STATCOM переформулирована как эквивалентное отслеживающее управление для реактивного тока, а также исследуется новая неизвестная оценка динамики системы (USDE) для решения проблемы неизвестной динамики системы. Фаза моделирования, основанная на базовой структуре однофазного STATCOM и принципе STATCOM, сначала выполняется для описания его поведения. Для решения проблемы неизвестной динамики и внешних возмущений затем разрабатывается новый USDE, так что неопределенности моделирования и внешние возмущения могут быть учтены без использования аппроксиматора функций, что устраняет требовательные вычислительные затраты и утомительную настройку параметров в других схемах управления.Наконец, на основе предложенного оценщика мы проектируем составное управление с пропорционально-интегральным (ПИ) контроллером обратной связи и предлагаемым оценщиком для достижения точного отслеживания тока. Также дан анализ сходимости как ошибки оценки, так и ошибки управления. Результаты моделирования с использованием реалистичного симулятора представлены, чтобы показать эффективность предложенной стратегии.

1. Введение

Чтобы улучшить качество электроэнергии в энергосистемах, необходимо обеспечить пользователей экологически чистым электроэнергией и сделать напряжение стабильным.Однако на стабильность напряжения обычно влияют многие факторы, например, линии генерации, передачи и распределения, а также нелинейные компоненты в электрических сетях, все из которых вызывают колебания напряжения в сети [1–3]. Кроме того, низковольтные однофазные индуктивные нагрузки широко используются в современных энергосистемах, таких как зарядные станции электромобилей, электровозы и т. Д., Что, в свою очередь, увеличивает потери реактивной мощности в энергосистемах [4 ]. Поэтому важно изучить однофазную динамическую компенсацию реактивной мощности для повышения устойчивости энергосистем [5].

Реактивный статический компенсатор (STATCOM), шунтирующий конденсатор, синхронный конденсатор и реактор насыщения (SR) широко используются в устройствах компенсации реактивной мощности. По сравнению с традиционными компенсирующими устройствами, STATCOM обладает преимуществами широкого рабочего диапазона, быстрой скорости отклика, небольшой емкости элементов накопления энергии и гибкости управления, а также может компенсировать реактивную мощность в двух направлениях [6]. Таким образом, это стало современной технологией компенсации реактивной мощности, которая вызывает большой интерес исследователей.СТАТКОМ обычно подключается параллельно с энергосистемой 10 кВ, поэтому многоуровневая технология становится ключевой схемой этих типов устройств, применяемых в высоковольтной энергосистеме [7]. В многоуровневой технологии [8] цепная топология стала основной структурой из-за ее высокой степени модульности, высокой эквивалентной частоты переключения, работы с резервированием и других преимуществ [9–13]. Баланс напряжения на стороне постоянного тока (DC) является предпосылкой безопасной и надежной работы цепи STATCOM.В противном случае перенапряжение шины постоянного тока, вызванное дисбалансом, приведет к повреждению конденсатора, возгоранию биполярного транзистора с изолированным затвором и другим серьезным неисправностям, которые приведут к отключению устройства и серьезно повлияют на безопасность и стабильность работы устройства. параллельная сетка. Поэтому многие исследователи [14–17] предложили стратегии управления балансом напряжения на стороне постоянного тока для STATCOM с цепной структурой, инвертором, подключенным к фотоэлектрической сети, силовым электронным трансформатором и другими устройствами.

Фактически, существующие методы управления для STATCOM включают косвенное управление током [18], управление постоянным током [19], управление переменной структурой скользящей пленки [20] и управление биениями [21], которые используют полностью известную динамику системы (i .е., нелинейная или линейная динамика). Однако, когда мы рассматриваем системы с неизвестной динамикой, нелинейностями, ошибками моделирования или возмущениями, которые обычны в энергосистемах, нелегко спроектировать контроллер для достижения удовлетворительной производительности. Недавно была предложена U-модель для решения нелинейной динамики систем [22–25], которая была первоначально разработана Чжу и Го [26]. Однако в этой структуре снова требуется точная модель системы. В литературе требования к динамике системы могут быть ослаблены с точки зрения некоторых методов оценки и подавления помех, например.например, наблюдатели с высоким коэффициентом усиления [27, 28] и наблюдатели скользящего режима [29, 30]. Другим эффективным методом работы с неизвестной динамикой системы является наблюдатель возмущений (DOB), о котором первоначально сообщалось в [31]. Однако ранее разработанный DOB в основном подходит только для линейных систем. В последующих исследованиях были разработаны различные усовершенствованные ДОБ, такие как наблюдатель нелинейных возмущений (NDO) [32], наблюдатель расширенного состояния (ESO) [33] и наблюдатель неизвестного входа (UIO) [34]. Однако вышеупомянутые наблюдатели требуют разработки наблюдателя и требуют настройки множества параметров, что может оказаться непростой задачей для практиков.В этом отношении стоит продолжить изучение нового блока оценки с меньшим количеством параметров настройки и гарантированной сходимостью для решения неизвестных системных нелинейностей для систем управления STATCOM.

На основании вышеизложенного в данной статье будет разработан новый метод компенсации реактивной мощности для STATCOM с полностью неизвестной нелинейной динамикой и внешними возмущениями. Компенсация реактивной мощности STATCOM переформулирована как эквивалентное отслеживающее управление для требуемого реактивного тока.Затем мы строим модель однофазного СТАТКОМа на основе его физической структуры и принципа СТАТКОМА. Более того, новый конструктивный неизвестный системный динамический оценщик (USDE) разработан для устранения неизвестных возмущений и неопределенностей модели, так что аппроксиматор функции не требуется, а требующиеся вычислительные затраты и утомительная настройка параметров устраняются. Наконец, пропорционально-интегральный (PI) контроллер объединяется с предлагаемым устройством оценки в качестве упреждающей компенсации для достижения удовлетворительной реакции управления отслеживанием, так что можно достичь улучшенных рабочих характеристик.Также приводится анализ сходимости как ошибки оценки, так и ошибки управления, который также подтверждается в терминах моделирования на основе реалистичного объекта STATCOM.

Основные вклады в этот документ включают следующее: (1) Компенсация реактивной мощности STATCOM переформулирована как эквивалентное отслеживающее управление для требуемого реактивного тока. Это позволяет разрабатывать передовые стратегии управления для достижения улучшенных характеристик управления. (2) Новый USDE разработан для решения неизвестной системной динамики, неопределенностей моделирования и внешних возмущений, где аппроксиматор функции не требуется, и, следовательно, требующие больших вычислительных затрат и исправлена ​​настройка сложных параметров.В отличие от обычного DOB и других наблюдателей, этот USDE имеет только один параметр настройки (усиление фильтра), и, таким образом, его легко реализовать.

Эта статья организована следующим образом: В разделе 2, на основе структуры однофазного СТАТКОМа и принципа СТАТКОМ, мы построим модель для описания поведения однофазного СТАТКОМа. В разделе 3 представлены предлагаемый USDE, конструкция составного контроллера и анализ устойчивости. Результаты моделирования приведены в разделе 4, а некоторые выводы сделаны в разделе 5.

2. Предварительные сведения и постановка задачи

2.1. Структура однофазного STATCOM

Основную структуру схемы STATCOM можно разделить на два типа (т. Е. Мостовая схема напряжения и мостовая схема тока). В этой статье СТАТКОМ однофазной мостовой схемы напряжения рассматривается как объект исследования для завершения компенсации реактивной мощности, поскольку он использовался во многих приложениях энергосистем. На рисунке 1 показана базовая структура однофазного STATCOM [7], которая в основном включает следующие три части.

2.1.1. Преобразователь источника напряжения (VSC)

В преобразователе источника напряжения выход переменного тока подключен к электросети, которая также состоит из двух пар для параллельных плеч моста, где каждая пара плеч моста соединена с двумя изолированными Мощность затворных биполярных транзисторов (IGBT) переключается последовательно, и каждый IGBT соединен с одним диодом быстрого восстановления в обратной параллели. Основное назначение VSC — создание переменного напряжения из постоянного.Поэтому его обычно называют преобразователем постоянного тока в переменный.

2.1.2. Конденсатор

Конденсатор постоянного тока (DC) используется для хранения энергии и обеспечения напряжения для VSC.

2.1.3. Реактор связи

Помимо фильтрации возможных высших гармоник в выходном напряжении инвертора, реактор можно использовать для подключения источника напряжения между стороной преобразователя и стороной сети.

2.2. Принцип работы STATCOM

Согласно динамике реактора, самокоммутирующаяся мостовая схема соединена с электросетью.Следовательно, схема может генерировать или поглощать ток, правильно регулируя фазу или амплитуду выходного напряжения на стороне переменного тока мостовой схемы или напрямую регулируя ток на стороне переменного тока мостовой схемы, чтобы реализовать динамическую реактивную мощность. компенсация [9–13]. Более того, принцип работы STATCOM может быть представлен эквивалентной схемой, показанной на рисунке 2.

На рисунке 2 это напряжение электросети и выходное переменное напряжение STATCOM.Напряжение реактора — это разница между и, и это ток, потребляемый STATCOM из электросети. Следует отметить, что, и — векторы, и, соответственно.

Как показано на рисунке 3, когда больше, ток опережает напряжение электросети, и STATCOM обеспечивает реактивную мощность для системы. Когда меньше, ток отстает от напряжения электросети, и STATCOM поглощает реактивную мощность из системы.

2.3. Моделирование однофазного STATCOM

Из рисунка 2 мы можем получить уравнение напряжения и тока как

Затем система быстро определяет реактивный ток.При соответствующем управлении выход STATCOM соответствует току компенсации реактивной мощности. Для определения реактивного тока в нагрузке теория мгновенной реактивной мощности [35] используется для преобразования однофазной системы в трехфазную.

Взяв as, задерживая и меняя его, мы получаем ток нагрузки c-фазы. Используя сумму трехфазного тока как 0, мы можем получить ток нагрузки b-фазы как

. Эквивалентное преобразование d — q используется для трехфазного тока.Без ограничения общности, мы предполагаем, что ось d совпадает с вектором напряжения сети. Мы можем получить следующее уравнение: где и — активная и реактивная составляющие трехфазного тока, — матрица преобразования:

После получения реактивного тока нагрузки мы можем принять его в качестве эталонного значения STATCOM для компенсации реактивный ток. Кроме того, модель (1) может быть переписана следующим образом: где и — коэффициент усиления управления и сосредоточенные возмущения.Кроме того, это управляющий сигнал в (5). Отмечено, что это включает в себя динамику системы, возникающую из-за неизбежных нарушений и колебаний нагрузки в энергосистемах. Без ограничения общности мы предполагаем, что производная от ограничена, т. Е. Верна для константы. Следовательно, цель состоит в том, чтобы разработать надлежащий элемент управления, чтобы ток мог отслеживать ссылку.

Замечание 1. В некоторых существующих результатах для схем управления STATCOM предполагается, что динамика системы полностью известна.Поскольку и в уравнении (5) являются динамическими переменными, мы можем рассматривать эту часть (т. Е. Переменную d ) как общее возмущение, которое необходимо компенсировать в конструкции управления, что значительно снизит усилие объединения и улучшит эффект отслеживания тока. . В этом направлении классические методы обработки неизвестной динамики, такие как наблюдатели с высоким коэффициентом усиления [27, 28] и наблюдатели в скользящем режиме [29, 30], могут потребовать больших вычислительных затрат и обеспечить плохую сходимость (например, дребезг), что приведет к трудности в практическом применении.Другой эффективный метод работы с неопределенностями — это наблюдатель возмущений (DOB) [31]. Однако ранее разработанный DOB в основном подходит только для линейных систем. Хотя были разработаны различные усовершенствованные DOB, такие как наблюдатель нелинейных возмущений (NDO) [32], наблюдатель расширенного состояния (ESO) [33] и наблюдатель неизвестного входа (UIO) [34], вышеупомянутые наблюдатели требуют разработки наблюдателя, и они требуют настройки множества параметров, что может оказаться непростой задачей для практиков.Чтобы решить эту проблему, в этой статье предлагается альтернативный USDE, который выполняет ту же функцию, что и DOB, но имеет более простую структуру и только один параметр настройки.

3. Комбинированный контроль тока с неизвестной системой оценки динамики

3.1. Неизвестная оценка динамики системы

Чтобы обработать сосредоточенную неизвестную динамику в системе (5), мы предложим новый USDE, который можно оценить, используя измеренные входные и выходные данные. Для этой цели мы определяем и as отфильтрованные переменные, где — постоянный параметр, обозначающий полосу пропускания принятого фильтра нижних частот.

Принцип инвариантного многообразия будет исследован для разработки оценщика. В этой строке мы сначала вводим следующий результат.

Лемма 1. (см. [36, 37]). Рассмотрим систему (5) и операцию фильтрации (6), переменная определяется как Затем эта переменная ограничена для любой конечной константы и экспоненциально сходится к нулю, то есть

Доказательство. Из (6) и (7) производная по времени определяется следующим образом: Выбрать функцию Ляпунова как такую, что, согласно неравенству Юнга, мы имеем Подставив (11) в (10), мы можем получить следующее неравенство: Решив неравенство (12) , в этом легко убедиться.Таким образом, будет сходиться к небольшому компактному множеству, ограниченному, где его размер определяется параметром фильтра и верхней границей, т. Е., Который обращается в нуль при достаточно малых и / или (т. Е. = 0). Это завершает доказательство.

Вышеупомянутое идеальное инвариантное многообразие обеспечивает отображение измеряемой переменной и неизвестной динамики системы. Таким образом, его можно использовать для разработки оценщика, для которого задается

. Очевидно, разработчик должен выбирать только скалярную константу, используемую в фильтре, что является тривиальной задачей по сравнению с существующими методами ESO и DOB.

Теперь мы имеем следующие результаты:

Теорема 1. (см. [36, 37]). Для системы (5) с неизвестным оценщиком динамики системы (13) ошибка оценивания ограничена и, следовательно, выполняется для и / или.

Доказательство. После применения операции фильтрации к обеим частям (5) мы можем получить Подставив первое уравнение (6) в (14), мы получаем Сравнивая (13) с (15), это легко найти. Следовательно, ошибка оценки может быть получена как Для облегчения доказательства, мы дополнительно выводим производную ошибки оценки в (13), поскольку Очевидно, ошибка оценки может быть очень маленькой, когда используется достаточно малая величина.Чтобы показать этот момент, функцию Ляпунова можно выбрать как, а ее производную можно вычислить как Согласно неравенству Юнга, мы имеем Подставляя (19) в (18), мы можем получить следующее неравенство: Следовательно, можно вычислить решение неравенства (20) as, что дополнительно означает, что ошибка оценки ограничена, и, таким образом, мы можем требовать и / или. Это завершает доказательство.

Замечание 2. Из приведенного выше анализа мы знаем, что неизвестная динамика системы может быть точно оценена с помощью построенного USDE (13).Следует отметить, что предлагаемый USDE требует только операций фильтрации, приведенных в (6), и алгебраических вычислений, приведенных в (13). Более того, разработчикам необходимо установить только коэффициент усиления фильтра в (6). Следовательно, структура USDE проста, и ее реализация не вызывает затруднений.

3.2. Составной дизайн управления на основе USDE

В этом разделе вышеупомянутая оценка будет введена в дизайн управления для системы (5) для достижения текущего отслеживания. Кроме того, мы будем использовать расчетный член в (13) в качестве экстракомпенсатора, наложенного на ПИ-регулятор, чтобы разработать новый составной регулятор тока для установки STATCOM.Составное управление с предлагаемым USDE вместе с PI-регулированием [38] показано на рисунке 4.

Обозначим опорный сигнал тока. Ошибка отслеживания тока определяется следующим образом:

Для уменьшения ошибки отслеживания контроллер может быть спроектирован так, как где — выходное напряжение переменного тока STATCOM, обозначающее влияние пропорционального и интегрального коэффициентов усиления. — это недавно добавленная компенсация в дополнение к части управления с обратной связью, приведенной в (13).

Очевидно, что первая часть — это ПИ-регулятор, который используется для сохранения стабильности управляемой системы, а второй член — это оценка неизвестной динамики для достижения удовлетворительного отклика на отслеживание.Таким образом, устойчивость предложенной системы управления с оценкой и составным управлением и сходимость оценки и ошибок управления можно резюмировать следующим образом.

Теорема 2. Если составное управление (22) с оценкой (13) применяется для системы STATCOM (2), текущая ошибка отслеживания и ошибка оценки сходятся к небольшому компактному набору около нуля и могут отслеживать желаемый эталон. обнаружен системой.

Доказательство. Выведя (21) и подставив (22) в (5), можно получить следующее уравнение: которое можно переписать как где.Чтобы справиться с интегральным членом, мы определяем расширенный вектор ошибок как и выбираем расширенную функцию Ляпунова как для положительно симметричной матрицы. Тогда (24) можно записать как предварительно сконфигурированные коэффициенты усиления ПИ-регулятора, и они настроены на сохранение стабильности системы управления, так что матрица может гарантировать экспоненциальную стабильность системы ошибок. Затем, исходя из теории Ляпунова, существуют положительно определенные симметричные матрицы и такие, которые выполняются, и, таким образом, могут быть взяты в качестве функции Ляпунова для системы ошибок.В этом случае мы вычисляем производную по времени расширенной функции Ляпунова по (17) и (25), поскольку где — положительная константа из неравенства Юнга, а положительные константы для правильно выбранных параметров и. Это означает, что; таким образом, ошибки управления и ошибка оценки экспоненциально сходятся к компактному небольшому множеству. Ясно, что и справедливы для и / или, для которых достаточно мало и / или является константой, и поэтому граница равна. Это завершает доказательство.

Как показано в приведенном выше доказательстве, ПИ-регулирование используется для обеспечения стабильности системы управления током СТАТКОМ. Затем оценка используется в качестве компенсации с дополнительным прогнозом для достижения подавления помех и, следовательно, лучшей производительности. В этом отношении эта идея приносит структуру управления с двумя степенями свободы, в которой конструкция USDE не зависит от PI-регулирования, и, таким образом, даже в худшем случае без компенсатора управляемая система все еще остается стабильной. Следовательно, предлагаемый оценщик может быть объединен с другими контроллерами STATCOM для достижения лучшего отклика управления.

4. Результаты моделирования и анализ

Недавно STATCOM был расширен для компенсации систем распределения. Целью данной статьи является разработка контроллера, который может управлять током STATCOM, чтобы завершить компенсацию системы распределения. Чтобы проверить эффективность модели системы и метода управления, предложенного в этой статье, мы построим имитационную модель на основе Matlab / Simulink. В системах нагрузка электровоза представляет собой типичную однофазную нагрузку, поэтому мы используем нагрузку сопротивления и индуктивности для моделирования индуктивной нагрузки электровоза.Вся имитационная модель состоит из трех частей: главной цепи, контроллера и измерительного модуля. Функция измерительного модуля заключается в обнаружении реактивного тока в нагрузке. Параметры системы, использованные в моделировании, представлены следующим образом: эффективное значение фазного напряжения сети, частота, подключенная индуктивность, индуктивная реактивная мощность нагрузки, равная Var, емкость на стороне постоянного тока и напряжение конденсатора. Чтобы показать структуру предлагаемой системы управления STATCOM, схема построенной модели Simulink приведена на рисунке 5.

Параметры ПИ-регулятора устанавливаются следующим образом: пропорциональное усиление и интегральное усиление. Кроме того, постоянная фильтра USDE равна. Чтобы проверить эффективность компенсации реактивной мощности СТАТКОМ с / без предложенного метода управления, мы вводим СТАТКОМ в цепь нагрузки на 0,2 с через прерыватель. Кроме того, чтобы дополнительно продемонстрировать эффективность предложенного подхода, наблюдатель скользящего режима, используемый в [39], также тестируется для сравнения с точки зрения оценки неизвестной динамики, а параметры, используемые в наблюдателе скользящего режима, задаются как и.

Когда для индуктивной нагрузки установлено значение Var, формы сигналов напряжения и тока на стороне сети показаны на рисунке 6. Сравнивая формы сигналов до и после 0,2 с, мы можем обнаружить, что до ввода устройства в работу в качестве нагрузки, системы являются индуктивными, а индуктивная реактивная мощность должна поглощаться со стороны сети. Ясно, что ток системы отстает от напряжения системы, поэтому коэффициент мощности очень низкий. Тем не менее, после завершения компенсации реактивного тока для STATCOM напряжение и ток находятся в одной фазе, и, следовательно, коэффициент мощности также увеличивается.Следовательно, на Рисунке 7 мы можем увидеть, что коэффициент мощности увеличивается примерно с 0,7 до почти идеального значения 1. Текущий результат отслеживания показан на Рисунке 8, где предложенный составной элемент управления с PI-контролем и USDE может обеспечить удовлетворительную реакцию отслеживания. Текущая ошибка отслеживания приведена на рисунке 9, который показывает, что установившаяся ошибка сходится к 0 после запуска STATCOM в работу. Наконец, профили предполагаемой динамики с помощью USDE и SMO ​​представлены на рисунке 10, которые показывают, что с помощью USDE можно достичь более высоких показателей оценки, чем с помощью SMO.

Из приведенных выше результатов моделирования мы можем утверждать, что для системы электровоза предлагаемая комбинированная стратегия управления с контроллером USDE и PI может уменьшить ошибку колебаний тока и реализовать более эффективную компенсация реактивной мощности.

5. Заключение

В этой статье компенсация реактивной мощности STATCOM переформулирована как эквивалентное отслеживающее управление для требуемого реактивного тока.Сначала мы построим модель однофазного СТАТКОМа на основе его структуры и принципа действия СТАТКОМ. Затем предлагается новый USDE для рассмотрения сосредоточенной неизвестной динамики в модели STATCOM. С помощью предложенного USDE, наложенного на стандартное управление PI, можно получить составную структуру управления.