Способ управления биполярной электропередачей постоянного тока и устройство для его осуществления

Способ управления биполярной электропередачей постоянного тока и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (»>736263

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (51) М. Кл. (22) Заявлено ) 70478 (21) 2605867/?4-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Н 02 5 1/00

Н 02 Р 13/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открыти и

Опубликовано >50580 Бюллетень ) )о

Дата опубликования описания 250580 (53) УДК б 21. 3.

072 1 315 .052. 5 (088. 8) (72) Автор изобретения

Е.К. Булахов (71) Заявитель (5 4 ) СПОСОБ У т!Р АВЛЕНИЯ БИПОЛЯРНОИ ЭЛГ КГРОПЕРЕДАЧЕ(1

ПОСТОЯ!1НОГО ТОКА И УСТРОЙСТВО ЛЛЯ EEО

ОСУ ЩЕСТ БЛ ЕНИ Я

20

30

Изобретение о.носится к автоматическому управлению протяженной линией электропередачи постоянного тока высокого напряжения, Известен способ управления элект— ропередачей постоянного тока (ППТ), который сoстоит в roM, что одку из преобразовательных подстанций регулируют HB гостоянство напряжения, а другую — на постоянсrво тока. Управление перетоком мощности при этом способе осуществляется без телесвязи подстанций, путем изменения уставки тока подстанции, регулирующей ток..Нормальная работа передачи может протекать только при относителько больших углах включения вентилей преобразователей подстанций, в противном случае эксплуатационные изменекия напряжений в при— мыкаюших системах приводят к нестабильности режима по перетоку мошкости. Работа с большими углами включеHHR приводит к недоиспользованию оборудования, увеличению потерь,требует дополнительной мощности компенсирующих устройств. Кроме того, короткие замыкания в системе переменного тока подстанции, регулирующей ток, сопровождаются резким изменением выпрямленного тока передачи (11 °

Известен другой способ управления ППТ, также не требующий для управления перетоком мощности наличия телесвязи между подстанциями, состоящий в том, что одну из подстанций регулируют на постоянство тока, а вторую — на поддержание экстремального значения контролируемой величины, например, модности, формуемой по параметрам режима на этой же подстанции, причем поддержание экстремального значения контролируемой велич ины осуще ст вл яют путем изменения уставки регулятора тока подстанции, регулируемой на поддержание экстремума, для чего исполь1 зуется устройство, содержащее блоки стабилизации и формирователи контролируемой величины (2) .

Спосос обеспечивает режим рабс ты передачи с заданным током при наивысшем возможном напряжении линии в условиях работы поде такций с ми нимал ьными у гл ами в ключ еки я, а также обеспечивает удержание тока

ППТ при коротких зате каниях в nput

736263

60 мыкающих системах и пригоден как для биполярных, так и для униполярны.< ППТ, Реализация данного способа предполагает установку на одной иэ подстанций экстремального регулятора, работающего по принципу поисковой обратной связи, сложного в исполнении и уступающего в быстродействии системам управления по отклонению, Пель изобретения — упрощение ci,стемы управления и повышение ее быстродействия.

Пель достигается тем, что при осущестнлении способа управления биполярной электропередачи постоянного тока, содержащей выпрямительную и инверторную подстанции, путем регулирования полуцепей одной преобразовательной подстанции на поддержание тока в соотнетствии с заданной уставкой и воздействием на углы включения вентилей второй преобразовательной подстанции посредством сигнала контролируемых величин, полученного путем измерения режимных параметров полуцепей указанной подстанции и поддержания экстремального значения последних, указанные сигналы контролируемых величин полуцепей второй подстан— ции сравнивают между собой и полученным сигналом рассогласования осуществляют ноздействие на углы включения вентилей, при этом на одной и з подстанций поддерживают постоянное смещение уставок регуляторов соответствующих полуце пей .

Для реали з ации указ ан ного спс соба устройство, содержащее регуляторы тока, установленные íà выпрямительной подстанции, формирователи контролируемых величин с регулятором экстремального их значения блоки стабилизации тока, выходы которых подсоединены к дискриминаторам знака управляющего воздействия установленные н полуцепях второй подстанции, снабжено сумматором, ко входам которого подсоединены выходы формирователей контролируемой величины, выход которого через уси— литель подсоединен к одному из входов блоков стабилизации, второй вход каждого ыз которых предназначен для введения значения измеренного тока полуцепи, а третьи входы блоков стабилизации предназначены для введения сигналов смещения уставок, причем эти сигналы для блоков стабилизации различных полунепей противоположны по знаку, а выходы дискриминаторон знака управляющего воздействия соединены со входами формирователей контролируемых величин соответствующих полуцепей, На фиг,1 приведены внешние характеристики полуцепей выпрямительной и инверторной подстанций и cooòнет— стнующие им зависимости контролируемых величин от уст анок тока; на фиг. 2 - пример устройства, реали— зующего способ.

Способ по изобретению предполагает, что обе полуцепи подстанций работают с одинаковыми уставками тока, Это условие в нормальных режимах выполняется на всех действующих биполярных передачах и связано с требованием охраны окружающей среды и подземных коммутаций от вредного воздействия больших земляных токов °

Заданное значение тока поддерживается на выпрямительной подстан— ции, а экстремальное значение контролируемой величины — на инверторной подстанции (фиг, 1) . Ломанной линией 1 изображены внешние характеристики полуцепей выпрямительной подстанции, приведенные к зажимам постоянного тока инвертора (U

U< ) при некотором значении устав

LI ки тока выпрямителя — i Напряже г 6 ния и токи по осям отложены в относительных единицах, эа базисные величины приняты параметры номинального Режима выпрямителя — О,ю IdH

Внешние характеристики йолуцепей выпрямителя на, графике совмещены и идентичны, чio обуславливается присоединением полуцепей к общим шинам переменного тока; идентичностью образования полуцепей, в том числе систем управления; идентичностью устанок тока и минимальных углов включения полуцепей; равенством сопротивлений полюсов линии.

Пунктирными ломаными линиями 2 показаны внешние характеристики полуцепей иннертора - Од„(1 1) при трех фиксированных значениях уставок тока инвеРтоРа Induc 1„„,. 1уц, Характери стики обеих полуцепей иннертора совмещены, как и в случае с выпрямителем, Пифрой 3 на фиг, 1 обозначены линии равных значений контролируемой нел ичины, формируемой в каждой полуцепи по параметрам режима инверторной подстанции, В примере, в качестве контролируемой величины полуцепи вз ята величина где 1 „, т — соответственно напряжение и ток полюса инвертора, Значения 4> принодятся на графике ноэле соответствующей линии cp= о 4

Пунктирной ломаной линией 4 показаны статические зависимости контролируемых величин полуцепей (1) в функции уставки тока инвертора

Р(„), Для принятых соотношений продольных напряжений преобразова73626 3 тельных подстанций зависчмости носят экстремальный характер. Максимум Ф соответствует уставке инвертора I„,1, при которой рабочая точка (точка пересечения характеристик подстанций) приходится на точку излома характеристик полуцепей выпрямителя.

Произведем смещение внешних характеристик, полуцепей инвертора, установи в, например, следующее соотношение между уставками тока полуцепей инвертора:

Ъ =1 t tel чи чи ч (2) !

20 где I — уставка тока первой полу

ЧИ цепи; уставка тока второй полуцепи;

1 — уставка тока инвертора! чи о1ч — некоторая постоянная величи на, определяемая соотношением l <)) л1 „ 0.

Если обе годстанции присоединены к шинам бесконечной мощности, 25 и сопротивление связи между полуцепями при использовании земли в качестве обратного провода пренебрежимо мало, можно утверждать, что полуцепи по режиму полностью изолиро- 30 ваны и вид внешних характеристик полуцепей не .зависит от процедуры их измерения, Тогда в результате производственногo смещения (2) внешние характеристики инвертора для 35 значения I =j„„ < имеют вид„покаVu Ч 1 занный ломаными йиниями 5, 6, где

5 — характеристика первой, а 6 второй полуцепи инвертора. Если теперь снять зависи11ости контролируе- 40

1 Ц мых величин полуцепей Р и Ф от уставки тока инвертора 1, сохраняя на

=I выпрямителе равенство I то они изображаются соответственно ломаными линиями 7, 8, подобными. ломаной 4, и смещенными относительно последней на величину hler

Наличие одновременно двух экстремальных зависимостей ф(Ч„) и

II

< ч„) позволяет организовать дифференциальное экстремальное управ-. ление инвертором по разности контролируе1ь1х величину полуцепей . д >= Р -ар" (3)

Знак разности (3) однозначно указывает на местоположение экстремального значения <Р . B предложенном

:примере при дФ (0 уставку I íàäî увеличивать, при дФ(0- уменьшить.

Точкой равновесия системы при таком 60 управлении становится точка пересечения экстремальных зависимостей 0, где д Р=О, Соответствующие точке 0 рабочие точки на внешних характеристиках полуцепей бу- 65

Смещение на выпрямителе достигается, например, такими соотношениями уставок.

1 1 в|

Ч ЧЬ ЧР чв чь — a,I (4) 1 <А

Ч т111 Ч(Ьт11

q benin ч(ы11ю ч ф где — уставка тока первой

ll полуцепи выпрямителя;

1ч - уставка тока второй полуцепи выпрямителя;

1„ - уставка тока выпрямителя;

h t ч — постоянная величина; — уставка минимального, ЧР

Ч а 11 11 угла включения первой полуцепи; ч(„,,„- уставка минимального угла включения второй полуцепи» минимально допустимый

ЧР1тН11 угол включения вентилей выпрямителя;

b yp, - постоянная положительная величина добавки, .тремальное управление по. предлагаемому способу может быть цут: а — для первой полуцепи, в для второй полуцепи, Точки а и в лежат на одной и той же линии равного значения контролируемых вели чин полуцепей — Ф1„ определяемой проекцией точки 0 на ось ординат. Координата точки 0 .по оси абсцисс »чц близка к оптимальному значению уставки тока полуцепи инвертора I ъ, Таким образом, управление по отклонению обеспечивает выход системы в окрестность экстремального зна.юения контролируемой величины и установление режима ППТ с токами полуцепей, близкими к заданному на выпрямителе, учитывая малость hIy мак1=имальным напряжением одной полуцепи и несколько пониженным — другой, Величина понижения напряжения полуцепи может регулироваться введением весовых коэффициентов суммирования в выражение (1), изменяющих наклон линий равных значений контролируемой величины Р

ВеличинаФ должна приниматься возможно меньшей, но такой, чтобы гарантировать правильную работу системы управления в условиях неидеальной тождественности характеристик полуцепей выпрямителя. Аналогичное управление может быть осуществлено если произвести смещение внешних характеристик полуцепей выпрямителя а на инверторе составить

ll чи чи Чи

73626 3 осуществлено на выпрямительной подстанции, если управление током ПП1 производится со стороны инвертора, при этом на выпрямителе необходимо взять соответствующую контроли— руемую величину.

Устройство содержит формирователь

1 контролируемой величины в первой полуцепи и формирователь 2 контролируемой величины во второй полуцепи, сумматор 3, на котором производится вычитание выходных сигналов формирователей контролируемых величин, устройство 4 усиления, выра.батывающее уставку тока подстанции, подключенное своим входом к выходу сумматора 3, блок 5 стабилизации тока в первой полуцепи и блок б стабилизации тока во второй полуцепи, вход уставки блоков соединен с выходом формирователя уставки тока подстанции 4, а вход тока - c входом тока соответствующего формирователя контролируемой величины, ди скрими наторы 7 знака управляющего воздействия в первой полуцепи и дискриминатор 8 знака управляющего воздействия во второй полуцепи, своим входом связанные с выходом соответствующего блока стабилизации тока, а выходами — с входами формирователей контролируемой величины этой же полуцепи и со входом системы фазового управления углом включения полуцепи.

Структурная схема устройства кон— кретизирована и предусматривает установку устройства на инверторе (фиг, 2) . При этом предполагаетсa, что на Bblllpямителе B каждой полуцепи установлены автономные регулFl торы тока, которым задается единая уставка.

Данное устройство воздействует на уставки углов касания или углов опережения зажигания полуцепей таким образом, что, когда выходное воздействие устройства на полуцепь равно нулю, уставка угла этой полуцепи равна минималь но допу стимой или,„, а когда не равно нулю, то уставка больше, чем мини— мально допустимая, то есть устройство вырабатывает положительные добавки угла а3 ° или p py на полуцепи ч инвертора, Регулятор работает следующим образом.

На входы сумматоров 1 и 2, являющихся формирователями контролируемых величин полуцепей, и на один иэ входов блоков 5 и б стабилизации тока полуцепей поступает сигнал тока соответствующей полуцепи инвертора(11„и 1

Наиболее быстродействующей частью регулятора являю ся блоки стабилизации тока, где сигнал тока полуцепи инвертора сравнивается с уставк ой 1„„, формируемой на выходе усилителя 4 и в зависимости от знака рассогласования появляется сигнал на одном из выходов соответствующего. усилителя-дискриминатора знака 7, 8. формирователи 1, 2 контролируемых величин представляют собой сумматоры, на входы которых помимо сигналов токов полуцепей 1,3„,1,, поступающих с коэффициентом суммирования К1„ поступают сигналы с выходом дискриминаторов 7, 8 знака управляющего воздействия этой же полуцепи с коэффициентами К, (с отрицательного выхода дискриминатора) и K. (c положительного выхода диск— риминатора). При соответствующем выборе коэффициентов суммирования

К1, К, К.„ статический максимум выходного сигнала формирователя имеет место тогда, когда рабочая точка на внешних характеристиках полуцепи подстанций совпадает с точкой излома либо характеристики выпрямителя, как в фиг. 1, либо характеристики инвертора, когда горизонтальный участок последней лежит ниже горизонтального участка характеристики выпрямителя.

В элементы сравнения блоков 5 и 6 стабилизации тока введены равные по величине, но противоположные

llo знаку сигналы а1 > О. B блок 5

"/О стабилизации тока первой полуцепи

41 + введен с положительным знаком, а в блок 6 второй полуцепи — с отрицательным, Принятое смещение обеспечивает положительный знак раэ ности контролируемых величин на выходе сумматора 3 в режимах, когда рабочие точки полуцепей лежат на горизонтальных участках характеристикк полуце пей выпрями тел я, где выполняется

1 а- (6) и когда рабочие точки лежат на горизонтальных участках характеристик полуцепей ин вертора „где выполняется

< (qu ч(ь и (7) чч чд Й и отрицательный знак разности, когда рабочие точки характеристик полуцепей подстанций лежат одновременно на вертикальных " участках характеристик инвертора и выпрямителя, где выполняется ч о и (8) и

Полученное рассогласование усили вается усилителем 4 и подается на входные сумматорь блоков стабилиэа736263

10 ции токов полуцепей в ка естве уставки, Закон работы устройства

4 может быт: интегральным

j.

" Т (9) или другим, обеспечивающим необхоцимую точность управления.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает экстремальное управление режимом подстанции по отклонению, благодаря чему регулирующее устройство не содержит автоматического оптимизатора и потому значительно проще в исполнении, деЭкономический эффект в народном хозяйстве будет получен преимущественно за счет исключения телеканала управления, стоимость которого несоизмеримо превышает стоимость экстремального регулятора, Формула изобретения

1. Способ управления биполярной электропередачей постоянного тока, содержащей выпрямительную и инверторную подстанции, путем регулирования полуцепей одной преобразовательной подстанции на поддержание тока в соответствии с заданной уставкой и воздействием на углы включения вентилей второй преобразовательной подстанции посредством сигнала, полученного путем измерения режимных параметров полуцепей указанной подстанции и поддержания экстремального значения последних„ отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия, указанные сигналы контролируемых величин полуцепей второй подстанции сравнивают между собой и полученным сигналом paccorяасования осуществляют воздействие на углы включения вентилей, при этом на одной из подстанций поддерживают постоянное смещение уставок регуляторов соответствующих полуцепей.

2. Устройство для осуществления способа по и, 1, содержащее регуляторы тока, установленные на одной иэ подстанций, формирователи контролируемых величин с регулятором экстремального их значения, и блоки стабилизации тока, выходы которых подсоединены к дискриминаторам знака управляющего воздействия,установленные в полуцепях второй под15 станции, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено сумматором, ко входам которого подсоединены вы. ходы формирователей контролируемой вел ичи ны, выход кот орого через у си— литель подсоединен к одному иэ входов блоков ст абилиз ации,, второй вход каждого из которых предназначен для введения значения измерен ного тока полуцепи, а третьи входы

25 блоков стабилизации предназначены для введения сигналов смещения уставок,,причем эти сигналы для блоков стабилизации различных полуцепей противоположны по знаку, а выходы цискриминаторов знака управляющего воздействия соединены со входами формирователей контролируемых величин соответствующих полуцепей, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Акцептованная заявка Японии

Ф 35734/72, кл. 56 С 2, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2143728/24-07, 40 кл. Н 02 Р 13/18, 1975.

636263

Составитель Л. Дементьева

Редактор М. Ликович Техред Ж.Кастелевич Корректор В. Синицкая

Заказ 2283/10 Тираж 783 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5, Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4