Блок автоматического регулирования вставкой постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического регулирования вставкой постоянного тока на базе двух ведомых сетью преобразователей напряжения типа СТАТКОМ, управляемых способом широтно-импульсной модуляции (ВПТН). Технический результат заключается в повышении устойчивости работы ВПТН в электропередаче, соединяющей энергосистемы, работающие с разными частотами переменного тока, при аварийных ослаблениях ее электрических связей с энергосистемами путем изменении структуры системы автоматического регулирования режима работы ВПТН. Заявленное изобретения состоит в замене индивидуального регулирования режима работы преобразователей напряжения, образующих вставку в управляемую электропередачу, системой связного регулирования, в которой каждый регулятор управляет одновременно обоими преобразователями, обеспечивая устойчивость работы ВПТН при аварийных ослаблениях электрических связей ее с энергосистемами и при некорректном задании уставки автоматического регулятора мощности, а также исключение необходимости в быстродействующем снижении этой уставки. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического регулирования вставкой постоянного тока на базе двух ведомых сетью преобразователей напряжения типа СТАТКОМ, управляемых способом широтно-импульсной модуляции (далее ВПТН).

Известны предложения по применению ВПТН для передачи мощности постоянным током между энергосистемами и энергоузлами, работающими с разными частотами [Ивакин В.И., Ковалев В.Д., Худяков В.В. Гибкие передачи переменного тока // Электротехника, 1996. - №8].

В настоящее время находится в эксплуатации ВПТН мощностью 36 МВт на границе энергосистем Мексики и штата Техас (США), включенная в межсисистемную электропередачу 138 кВ. Приоритетное назначение ее состоит в регулировании напряжения в дефицитной энергосистеме Техаса. Подобные устройства, выполненные в качестве мобильных установок для питания потребителей и поддержания напряжения в распределительных сетях 135 кВ, используются в США.

Известны случаи использования ВПТН для подключения электродуговых печей [Материалы семинара «Технологии и оборудование АББ для гибких управляемых систем электропередачи переменного тока (FACTS)»]. Находящиеся в эксплуатации известные устройства включены в короткие электрические связи или работают на стационарную выделенную нагрузку.

Недостатками известных предложений по применению ВПТН является отсутствие указаний на способы управления ими при аварийных ситуациях во внешних электрических сетях.

Наиболее близким по технической сущности прототипом является ВПТН, описание которой приведено в статье [Кощеев Л.А., Кучеров Ю.Н., Шлайфштейн В.А. Системные характеристики вставок постоянного тока и компенсаторов реактивной мощности, выполненных на основе преобразователей напряжения // Электронный журнал «Новое в российской электроэнергетике», 2003. - №1]. Данная ВПТН включает два преобразовательных моста на основе транзисторов IGBT с системами внутреннего управления, объединенных по цепям постоянного тока, емкостный накопитель энергии, автоматические регуляторы выпрямленного напряжения и мощности и ряд дополнительных элементов для связи вставки с цепями переменного тока. Один из преобразовательных мостов управляется регулятором выпрямленного напряжения на накопителе энергии, а второй мост - регулятором активной мощности, передаваемой через ВПТН. В статье рассматриваются, в частности, условия нарушения устойчивой работы ВПТН при аварийных ослаблениях ее электрических связей с энергосистемами. В качестве мероприятий для повышения устойчивости работы ВПТН рекомендуются: быстродействующее снижение у ставки регулятора мощности и ограничение диапазона изменения сигнала на его выходе. Однако это ограничение не снимает полностью проблемы нарушения устойчивости ВПТН, что и отмечается в указанной статье.

Цель настоящего изобретения состоит в повышении устойчивости работы ВПТН в электропередаче, соединяющей энергосистемы, работающие с разными частотами переменного тока, при аварийных ослаблениях ее электрических связей с энергосистемами путем изменения структуры системы автоматического регулирования режима работы ВПТН.

Указанная цель достигается тем, что в блок автоматического регулирования вставкой постоянного тока, соединяющей через первый и второй участки электропередачи первую и вторую энергосистемы и содержащей первый и второй преобразователи напряжения с системами внутреннего управления, емкостный накопитель энергии, измеритель выпрямленного напряжения и тока, измеритель мощности, автоматический регулятор выпрямленного напряжения и автоматический регулятор мощности, причем выход переменного тока первого преобразователя напряжения через первый участок электропередачи соединен с первой энергосистемой, выход постоянного тока первого преобразователя напряжения соединен с первым входом емкостного накопителя энергии, выход которого через измеритель выпрямленного напряжения и тока соединен с первым и вторым входами автоматического регулятора выпрямленного напряжения, к третьему входу которого подключен сигнал уставки выпрямленного напряжения, второй вход емкостного накопителя энергии соединен с выходом постоянного тока второго преобразователя напряжения, выход переменного тока которого через второй участок электропередачи соединен со второй энергосистемой и через измеритель мощности соединен с первым входом автоматического регулятора мощности, ко второму входу которого подключен сигнал уставки мощности, введен сумматор с двумя входами и блок разности с положительным и отрицательным входами, причем выход автоматического регулятора выпрямленного напряжения соединен с одним из входов сумматора и с положительным входом блока разности, выход которого соединен с входом системы внутреннего управления первого преобразователя напряжения, выход автоматического регулятора мощности соединен с отрицательным входом блока разности и со вторым входом сумматора, выход которого соединен со входом системы внутреннего управления второго преобразователя напряжения.

На фигуре 1 показана схема блока автоматического регулирования ВПТН, соединяющей через первый (1) и второй (2) участки электропередачи первую (ЭС-1) и вторую (ЭС-2) энергосистемы и содержащей первый (3) и второй (4) преобразователи напряжения с системами внутреннего управления, емкостный накопитель энергии (5), измеритель выпрямленного напряжения и тока (6), измеритель мощности (7), автоматический регулятор выпрямленного напряжения (8) и автоматический регулятор мощности (9).

Выход переменного тока первого преобразователя напряжения (3) через первый участок электропередачи (1) соединен с первой энергосистемой (ЭС-1). Выход постоянного тока первого преобразователя напряжения (3) соединен с первым входом емкостного накопителя энергии (5), выход которого через измеритель выпрямленного напряжения и тока (6) соединен с первым и вторым входами автоматического регулятора выпрямленного напряжения (8), к третьему входу которого подключен сигнал уставки выпрямленного напряжения Ud0.

Второй вход емкостного накопителя энергии (5) соединен с выходом постоянного тока второго преобразователя напряжения (4), выход переменного тока которого через второй участок электропередачи (2) соединен со второй энергосистемой (ЭС-2) и через измеритель мощности (7) соединен с первым входом автоматического регулятора мощности (9), ко второму входу которого подключен сигнал уставки мощности (Р0).

В устройство введены сумматор (10) с двумя входами и блок разности (11) с отрицательным и положительным входами.

Выход автоматического регулятора выпрямленного напряжения (8) соединен с одним из входов сумматора (10) и с положительным входом блока разности (11), выход сумматора (10) соединен с входом системы внутреннего управления второго преобразователя напряжения (4), выход блока разности (11) соединен с входом системы внутреннего управления первого преобразователя напряжения (3). Выход автоматического регулятора мощности (9) соединен с отрицательным входом блока разности (11) и со вторым входом сумматора (10).

ВПТН может рассматриваться как совокупность двух взаимосвязанных по активной мощности генераторов, регулируемых по амплитуде и фазе э.д.с. и промышленной частоты за сопротивлениями дополнительных элементов, предназначенных для связи вставки с цепями переменного тока. Таким образом, по концам первого участка электропередачи (1) оказываются подключенными эквивалентная э.д.с. первой энергосистемы (ЭС-1) и э.д.с. первого преобразователя напряжения (3) . По концам второго участка электропередачи (2) будут подключены эквивалентная э.д.с. второй энергосистемы (ЭС-2) и э.д.с. второго преобразователя напряжения (4) .

В установившемся режиме электропередачи разности фаз э.д.с по концам образующих ее участков (1 и 2) равны по абсолютной величине: Δδ11П1=Δδ22П2. Равенство этих углов обусловлено динамическим равновесием притока энергии в емкостный накопитель энергии (5) из одной энергосистемы через соответствующий преобразователь напряжения (3 или 4) и оттока энергии в другую энергосистему через другой преобразователь напряжения (4 или 3). При этом выпрямленное напряжение на емкостном накопителе энергии (5) поддерживается на уровне уставки Ud0 автоматического регулятора выпрямленного напряжения (8).

Изменение, по какой-либо причине, фаз э.д.с. энергосистем нарушает баланс энергии в емкостном накопителе энергии (5). Вследствие этого изменяется величина выпрямленного напряжения Ud, что приводит в действие автоматический регулятор выпрямленного напряжения (8). Сигнал с выхода автоматического регулятора выпрямленного напряжения (8) поступает одновременно на один из входов сумматора (10) и на положительный вход блока разности (11). Сигналы с выходов сумматора (10) и блока разности (11), поступая на входы систем внутреннего управления первого (3) и второго (4) преобразователей напряжения, поворачивают фазы э.д.с. преобразователей напряжения (3 и 4) в одном направлении до восстановления заданного уровня напряжения Ud=Ud0. Одновременно восстанавливается баланс энергии в накопителе энергии (5), но изменяется величина передаваемой через ВПТН активной мощности: Р≠Р0. Это приводит в действие автоматический регулятор мощности (9), сигнал с выхода которого поступает одновременно на второй вход сумматора (10) и на отрицательный вход блока разности (11). При этом сигнал, поступающий на положительный вход блока разности (11), восстанавливает заданную величину активной мощности, передаваемой через ВПТН. Сигнал, поступающий с выхода автоматического регулятора мощности (9) на второй вход сумматора (10), складываясь с сигналом, поступающим с выхода автоматического регулятора выпрямленного напряжения (8), участвует в коррекции величины выпрямленного напряжения.

Для обеспечения устойчивой работы блока автоматического регулирования ВПТН быстродействие автоматического регулятора выпрямленного напряжения (8) должно на порядок превышать быстродействие автоматического регулятора мощности (9).

Наличие в блоке автоматического регулирования ВПТН сумматора с двумя входами и блока разности с положительным и отрицательным входами позволяет: обеспечить устойчивость работы ВПТН при аварийных ослаблениях электрических связей ее с энергосистемами и при некорректном задании уставки автоматического регулятора мощности, а также исключить необходимость в быстродействующем снижении этой уставки.

Блок автоматического регулирования вставкой постоянного тока, соединяющей через первый и второй участки электропередачи первую и вторую энергосистемы и содержащей первый и второй преобразователи напряжения с системами внутреннего управления, емкостный накопитель энергии, измеритель выпрямленного напряжения и тока, измеритель мощности, автоматический регулятор выпрямленного напряжения и автоматический регулятор мощности, причем выход переменного тока первого преобразователя напряжения через первый участок электропередачи соединен с первой энергосистемой, выход постоянного тока первого преобразователя напряжения соединен с первым входом емкостного накопителя энергии, выход которого через измеритель выпрямленного напряжения и тока соединен с первым и вторым входами автоматического регулятора выпрямленного напряжения, к третьему входу которого подключен сигнал уставки выпрямленного напряжения, второй вход емкостного накопителя энергии соединен с выходом постоянного тока второго преобразователя напряжения, выход переменного тока которого через второй участок электропередачи соединен со второй энергосистемой и через измеритель мощности соединен с первым входом автоматического регулятора мощности, ко второму входу которого подключен сигнал уставки мощности, отличающийся тем, что дополнительно содержит сумматор с двумя входами и блок разности с положительным и отрицательным входами, причем выход автоматического регулятора выпрямленного напряжения соединен с одним из входов сумматора и с положительным входом блока разности, выход которого соединен с входом системы внутреннего управления первого преобразователя напряжения, выход автоматического регулятора мощности соединен с отрицательным входом блока разности и со вторым входом сумматора, выход которого соединен со входом системы внутреннего управления второго преобразователя напряжения.



 

Похожие патенты:

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение децентрализованного управления энергопотреблением.

Изобретение относится к устройствам регулирования напряжения в электрических трехфазных сетях. Технический результат заключается в повышении надежности работы, а также улучшении условий обслуживания заявленного устройства.

Использование: в области электротехники. Технический результат - поддержание в норме напряжения и повышение точности регулирования напряжения.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - надежное поддержание напряжения системы в допустимом диапазоне.
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в электрических сетях любого уровня. .

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, а именно к устройствам автоматического воздействия на электрические сети. .

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, а именно к устройствам регулирования напряжения и передаваемой мощности в электрических распределительных сетях переменного тока.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройству для преобразования и передачи электроэнергии на дальние и сверхдальние расстояния. .

Изобретение относится к устройству автоматического воздействия на электрические сети энергоснабжения при помощи силового трансформатора со ступенчатым регулированием напряжения, а также оснащенному системой автоматического управления коэффициентом трансформации силового трансформатора, включающему в себя быстродействующий автоматический регулятор (БАР) и систему управления, позволяющую производить операции с нечеткой логикой и управлять работой БАР.

Изобретение относится к области электротехники. .

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - снижение емкостной составляющей тока отбора мощности.

Изобретение относится к устройствам регулирования напряжения в электрических трехфазных сетях. Технический результат заключается в повышении надежности работы, а также улучшении условий обслуживания заявленного устройства.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к противоаварийному управлению. Технический результат заключается в решении задач распределенного контроля загрузки элементов сети сложного энергообъединения, основным для предлагаемого способа является перераспределение перетоков мощности в сложном энергообъединении с целью снижения загрузки перегруженных элементов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при передаче электрической энергии потребителю по неоднородной несимметричной линии электропередачи четырехпроводного исполнения.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение компактности и универсальности устройства.

Изобретение относится к управляющему устройству обеспечения параллельной работы для инверторного генератора. Управляющее устройство обеспечения параллельной работы для инверторного генератора А содержит первый, второй и третий инверторы (22а, 22b, 22с), соединенные, каждый, с тремя обмотками, намотанными вокруг генератора переменного тока с приводом от двигателя, и преобразующие переменный ток, который выдают обмотки, в постоянный и переменный ток, чтобы выдавать преобразованный переменный ток.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в энергетических системах. Технический результат заключается в улучшении управления сетями электроэнергетической системы.

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано, например, в качестве шунтирующего реактора в статических компенсаторах реактивной мощности линий электропередачи.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, а именно к устройствам подавления и компенсации высших гармоник в электрических сетях и коррекции коэффициента мощности.

Способ подключения тяговых трансформаторов в системе переменного тока 25 кВ относится к области электрифицированных железных дорог и может быть использован для питания как тяговой, так и нетяговой нагрузки. Способ подключения тяговых трансформаторов в системе переменного тока 25 кВ заключается, по крайней мере, в двухразовом изменении порядка подключения вводов обмоток тягового трансформатора каждой тяговой подстанции в зависимости от износа изоляции обмоток тягового трансформатора в течение полного срока его службы. Первый раз переключение обмоток вводов тягового трансформатора осуществляют при достижении износа изоляции наиболее изношенных обмоток в диапазоне 0,30-0,40, второй раз - при достижении износа изоляции наиболее изношенных обмоток в диапазоне 0,55-0,70. При этом тяговую обмотку с наибольшим износом подключают к нейтральной вставке контактной сети, обмотку с наименьшим износом изоляции к плечу питания тяговой подстанции. Технический результат заключается в увеличении срока службы тягового трансформатора. 2 ил., 3 табл.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического регулирования вставкой постоянного тока на базе двух ведомых сетью преобразователей напряжения типа СТАТКОМ, управляемых способом широтно-импульсной модуляции. Технический результат заключается в повышении устойчивости работы ВПТН в электропередаче, соединяющей энергосистемы, работающие с разными частотами переменного тока, при аварийных ослаблениях ее электрических связей с энергосистемами путем изменении структуры системы автоматического регулирования режима работы ВПТН. Заявленное изобретения состоит в замене индивидуального регулирования режима работы преобразователей напряжения, образующих вставку в управляемую электропередачу, системой связного регулирования, в которой каждый регулятор управляет одновременно обоими преобразователями, обеспечивая устойчивость работы ВПТН при аварийных ослаблениях электрических связей ее с энергосистемами и при некорректном задании уставки автоматического регулятора мощности, а также исключение необходимости в быстродействующем снижении этой уставки. 1 ил.

Наверх