Какви са аспекти на проектирането и приложението на автоматичен регулатор на напрежението за 10KV питаща линия
След проекта за преобразуване на селската електрическа мрежа, селската разпределителна мрежа се е подобрила значително. Въпреки това, поради ограничения като терен, ландшафт и мащаб на инвестициите, разположението не е оптимално. Това води до преминаване на радиуса на доставката на някои 10 кВ предавателни линии над разумната граница. Със смяната на сезоните и денонощието, има значителни колебания в напрежението, което води до проблеми като недостатъчно качество на електроенергията и относително високи загуби в линиите, които сериозно засягат живота и производството на селскостопанските стопани. Ето защо, в тази статия е проектиран нов тип регулатор на напрежението: автоматичен регулатор на напрежението за пита.
1 Принцип на действие на регулатора на напрежението
Автоматичният регулатор на напрежението е устройство, което автоматично следи промените в входното напрежение, за да осигури стабилно изходно напрежение. То може широко да се използва в системи за доставка на 6 кВ, 10 кВ и 35 кВ и може автоматично да регулира входното напрежение в диапазон от 20%. Установяването на устройството на 1/2 или 2/3 от разстоянието от началото на линията може да гарантира качеството на напрежението в линията.
За трансформаторни станции, където основният трансформатор не разполага с възможност за регулиране на напрежението при зареждане, автоматичният регулатор на напрежението може да бъде инсталиран на изходната страна на основния трансформатор на трансформаторната станция, за да се постигне регулиране на напрежението при зареждане. На вторичната страна на трансформатора има няколко контакта. Чрез използване на микрокомпютър за контрол на включването и изключването на тиристорите, се предоставят различни нива на регулиране на напрежението, по този начин се постига целта на регулиране на напрежението в пита.
2 Задаване на действащото напрежение за превключване на контакти на регулатора на напрежението
Регулаторът на напрежението в пита може да регулира контактите според различните условия на натоварване и да променя отношенията на трансформацията в зависимост от напрежението в линията, за да постигне регулиране на напрежението. Разполага с 7 контакта и диапазон за регулиране на напрежението от 30%, което му позволява добре да удовлетвори изискванията за регулиране на напрежението в села.
2.1 Принцип за задаване на напрежението за превключване на контакти на регулатора на напрежението
Поради колебанията в натоварването, напрежението в края на линията ще се променя. За различни спадове на напрежението, е необходимо да се регулират установките на контакти на регулатора на напрежението. Фигура 1 показва типична селска предавателна електрическа мрежа. Тук, дължината на линията е зададена като L км, а мощността в края на линията е зададена като S = P + jQ МВА.
Изисквания за превключване на контакти: Да се гарантира, че напрежението в края на линията варира в диапазон от 7%; обикновено не се допуска прескачане на контакти; броят на превключванията трябва да бъде минимален.
Предположете, че отношението на трансформацията е K, напрежението в началото на линията е U0, напрежението в края на линията е U1, входното напрежение на регулатора на напрежението е Uin, а изходното напрежение е Uout, с Uout = KUin.
Според модела, следното уравнение е в сила: U1 = Uout - ΔU1.
Където ΔU1 е спадът на напрежението от точката на инсталация на регулатора на напрежението до края на линията, а x е разстоянието от точката на инсталация на регулатора на напрежението до началото на линията. Оттук следва:
(U0 - Uin) е спадът на напрежението от началото на линията до точката на инсталация.α = U0/Uout е отношението на напрежението в линията преди и след точката на инсталация на регулатора на напрежението. Нека (L - x)/x = K1, и замествайки го, получаваме:
Сред тях, напрежението U1 в края на линията трябва да удовлетворява ограничението 9.7 < U1 < 10.7. Замествайки го в горната формула, може да се получи диапазонът на Uin при условие, че K е известно. Въпреки това, очевидно, поради наличието на U0/Uout, е необходимо да се реши квадратно уравнение с една променлива, и ще има проблем с излишни корени. В тази статия това уравнение се опростява.
За анализ на α = U0/Uout, Uout и U1 имат еднаква тенденция на увеличаване или намаляване. U0 е константа, така че α = U0/Uout, Uout е обратно пропорционално на U1. Освен това, когато U1 = 9.3, α ≈ 1; и когато U1 = 10.7, α е леко по-малко от 1. Следователно, ограничителното уравнение може да бъде записано като:
Тоест:
2.2 Пример за задаване
Както се вижда от формула (5), всъщност, задаването на действащото напрежение за превключване на контакти се отнася само до входното напрежение Uin на регулатора на напрежението и отношението Kt на разстоянието от точката на инсталация на регулатора на напрежението до дължината на линията. Няма нужда да се измерва реалното натоварване в края на линията, което значително опростява трудността на реалната инженерна работа.
Да вземем за пример определена действителна предавателна линия. Все още използваме модела, показан на фигура 1. Дължината на предавателната линия е 20 км. Регулаторът на напрежението обикновено се инсталира в средата на линията. Тук, разстоянието от началото на линията е взето като x = 9, km, а Kt = 11/9. Замествайки в формула (5), получаваме:
За определена позиция на контакта, диапазонът на входното напрежение, което удовлетворява изискванията за качеството на електроенергията в края, има горна и долна граница, които са операционните напрежения (напрежения за превключване) за този контакт. Всеки контакт има своето съответстващо операционно напрежение, и това отношение може по-интуитивно да се види на числова ос.
Сред тях, контакт 1 не се използва, защото при нормални условия, входното напрежение няма да надхвърли горната граница на този контакт. Контакт 1 може да се използва при специални условия на работа, като толерантна работа при единофазно земно късо замыкание. По-долу се описват условията за превключване, когато контакт достигне действащото напрежение:
Трябва да се отбележи, че при превключване надолу от контакт 4, то се превключва директно към контакт 2. Това е, защото долните граници на действията на контакт 3 и контакт 4 са сравнително близки. Ако напрежението се промени значително, след превключване надолу от контакт 4 към контакт 3, може да се окаже необходимо веднага да се превключи надолу към контакт 2, което увеличава броя на действията. Следователно, за да се намали броят на действията, се допуска превключване през контакти.
3 Проектиране на контролера за превключване на контакти
В момента, най-често прилаганият метод за превключване на контакти е използването на мотор, за да приведе в движение переключателя на контакти. Въпреки това, как да се гарантира бързо и точно въртене на мотора, винаги е било проблем. За да се постигне по-добро контролно действие, в тази статия се използва система за управление с тиристори.
3.1 Принцип на управление с тиристори
Тиристорите могат да се използват за реализация на контрол върху високомощни вериги със слаби токове. Автоматичният регулатор на напрежението в пита използва 7 двупосочни тиристора, за да контролира контактите, както е показано на фигура 2. Всяка двойка тиристори е свързана с различни виткове на трансформатора, като съответстват на различни отношения на трансформацията.
3.2 Проектиране на контролер за превключване на контакти с микрокомпютър
Управлението на двупосочни тиристори изисква само напрежение за управление от TTL врати и може да се свърже директно с изходния порт на микрокомпютъра. За да се спестят изходни портове, се използват само 3 порта, и се свързва външен декодер 3-на-8, за да се управляват 7 позиции на контакти, както е показано на фигура 3.
4 Проектиране на интелигентната控制系统似乎在翻译过程中被截断了。我将继续完成剩余部分的翻译：
4 Интелигентна контролна система За регулатор на напрежението с контролен чип, единствено функцията за автоматично регулиране на напрежението не е достатъчна и не използва напълно потенциала на микрокомпютъра. Пълна контролна система, както е показано на фигура 4, включва също клавиатурен вход, индикационна верига, безжична комуникация, външен часовник, външна памет и защита при дефект. Клавиатурният вход позволява корекция на програмата, безжичната комуникация дава възможност за реално време мониторинг на работата на регулатора на напрежението. Външният часовник осигурява запис на времето при прекъсване на питанията на микрокомпютъра. Външната памет безопасно съхранява огромни количества системни данни за бъдещи изследвания. Защитата при дефект кара микрокомпютъра да влезе в специален режим на работа при аномални условия, за да удовлетвори задачите за предаване на енергия, защитава го от повреди при дефект и сътрудничи с реле-защитни устройства, за да защити предавателните линии. 5 Заключение Чрез създаване на модел на предавателната линия и извършване на изчисления на потока на натоварване, са определени правила за задаване на действащото напрежение за превключване на контакти на регулатора на напрежението. За контрол на контакти на трансформатор, традиционният механичен контрол е заменен с по-удобен и по-бърз контрол с тиристори, с прост дизайн и добра контролна ефективност. Автоматичният регулатор на напрежението в пита има широк диапазон за регулиране на напрежението, което ефективно гарантира качеството на напрежението в предавателните линии.
