Регулятор преобразовательной подстанции передачи постоянного тока

 

б" »оз

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 190877 (21) 2519394/24-07 (51)М. Кд. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Н 02 3 3/46

Государственный комитет

СССР ио левам изобретений н открытий

Опубликовано 2505.80. Бюллетень ¹ 19

Ъ

Дата опубликования описания 260580 (53) УДК 6 2 1. 316 . .728:621.315. .052.5(088.8) (72) Автор изобретен и я

Е.К. Булахов (71) Заявитель (5 4 ) РЕГУЛЯТОР ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПОДСТАНЦИИ

ПЕРЕДАЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к автоматическому управлению протяженной линией электропередачи постоянного тока (ППТ) .

Известны системы регулирования

ППТ с регуляторами тока на приемном и передающем концах и жестким заданием уставок тока, обеспечивающие стабилизацию режима передачи по току (мощности) в условиях работы подстанций с минимальными углами включения, при которых достигаются наилучшие энергетические показатели

ППТ. Жесткое задание уставок требует наличия точной и надежной теле- 15 связи между подстанциями. При значительной протяженности ППТ осуществление телесвязи подстанций становится трудной технической проблемой и связано со значительными ка- 20 питальными и эксплуатационными расходами (il.

Известна также система регулирования ППТ, включающая в себя самонастраивающийся регулятор максималь- 25 ной мощности, установленный на инверторе, содержащий формирователь

ЦЕЛЕВОЙ ФУНК 1ИИ, ВЫПОЛНЕННЫЙ В ВИДЕ датчика мощности, включенный íà его выходе автоматический оптимизатОр 30 и блок стабилизации тока с элементом сравнения на входе, усилителем рассогласования и дискриминатором знака управляющего воздействия на выходе. Токовый вход формирователя целевой функции связан с токовым эхоцом элемента сравнения блока стабилизации тока и токовым входом регулятора. Один выход дискриминатора знака блока стабилизации тока соединен со вторым входом автоматиче"кого оптимизатора. Второй выход дискриминатора является выходом регулятора (2), Эта система не требует наличия телесвязи между подстанциями и вместе с тем обеспечивает работу передачи с током, заданным на выпрямителе, наивысшим возможным напряжением линии при любых текущих соотношениях напряжений примыкающих систем переменного тока, Эффект достигается за счет того, что регулятор максимальной мощности для установления требуемого режима работы

ППТ использует тот факт, что максимум инвертируемэй мощнОсти достигается при токе передачи, равном уставке регулятора тока выпрямителя, минимальном угле, включения одной из подстанций (выпрямителя или

736268 инвертора в зависимости от установившегося соотношения напряжений приемной и передающей си стем) .

Однако использование мощности в качестве критерия упранления связано с измерением напряжения постоянного тока ППТ, что требует специальной установки в системе высоковольтного датчика напряжения. Операция вычисления мощности (умножение) сложна в исполнении и делает зависимой форму экстремального холма (градиентов ветвей) от режима работы ППТ, что осложняет работу регулятора и требует при сохранении качества процессов управленйя усложнение регулятора за счет придания ему адаптивных свойств. В режимах отсутствия экстремума мощности второй контур управления, действующий ко второму входу оптимиз ации, не обеспечивает надежный переход системы через точку пересечения естественных участков внешних характеристик подстанций, либо приводит к про ти во бор от ву контуров управления в режимах с наличием экстремума, следствием чего является ухудшение качества работы регулятора в окрестности э кстремума, К тому же второй контур создает опасность ложной работы регулятора при кратковременных изменениях тока в аварийных ситуациях, например, при шунтировании мостов на инверторе, что приводит к проблемЕ фильтрации.

Бель настоящего изобретения — упрощение устройства за счет отказа от измерения напряжения, повышение надежности и помехоу стой чи во сти управления.

Бель достигается тем, что в регуляторе преобразовательной подстанции передаче постоянного тока, содержащем формирователь целевой функции, вход которого подсоединен к входному зажиму регулятора, а к выноду которого подсоединен автоматический оптимизатор, выход которого подсоеди— нен ко входу блока стабилизации тока, содержащего элемент сравнения и дискриминатор знака с усилителями, причем входы элемента сравнения подсоединены: один — К входному зажиму формирователя целевой функции, а второй — к нходному зажиму блока стабилизации, выход элемента сравнения подсоединен ко входу дискриминатора знака, а выход одного из усилителей подсоединен к выводному за.— жиму регулятора, формирователь целевой функции выполнен в виде сумматора, ко входам которого подсоединены входы вновь введенных элементов весовых коэффициентов суммирования, причем входы двух элементов весовых коэффициентов суммирования подсоединены к выводам соответствующих усилителей блока стабилизации, а I0

3S

5о

65 вход третьего блока подсоединен к входному зажиму регулятора.

На фиг. 1 представлена структур ная схема регулятора тока инвертора передачи постоянного тока; на фиг. 2 — диаграммы внешних характеристик подстанций ППТ в различных режимах работы передачи.

Регулятор содержит формирователь

1 целевой функции, автоматический оптимизатор 2, включенный нà его выходе, и блок 3 стабилизации тока, включенный на выходе автоматического оптимизатора. Блок 3 стабилизации тока представляет собой обычный регулятор тока инвертора, включающий в себя элемент 4 сравнения, вход уставки которого соединен с выходом автоматического оптимизатора 2„ а токовый вход снязан с токовым входом формирователя 1 целевой функции, образуя вход регулятора, и дискриминатор 5 знака с усилителями б и 7, выполняющий функции усилителя рассогласования и дискриминатора знака управляющего воздействия.

Формирователь 1 целевой функции представляет собой в простейшем случае сумматор 8, входы которого через элементы весовых коэффициентов суммирования К », К, связаны соответственно с токовым входом элемента 4 сравнения и выходами уси— лителей б и 7 дискриминатора 5.

Регулятор работает следующим образом.

На вход регулятора, являющийся одновременно входом формирователя

1 целевой функции и одним из входов блока 3 стабилизации тока, поступает сигнал тока иннертора 1.с(„,. Наиболее быстродействующей часть ре— гулятора является блок 3 стабилизации тока, где сигнал тока инвертора сравнивается с уставкой I „,, и в зависимости от знака рассогласовани я появляется сигнал на одном из выходов усилителя — дискриминатора знака 5. Сигнал на управляющем выходе б блока 3 стабилизации тока появляется только при условии <1„, обеспечивая увеличение угла погасания вентилей инвертора. Уставку тока для блока 3 стабилизации тока вырабатывает антоматический оптимизатор 2, который поддерживает на выходе максимуМ (н общем случае экстремум) целевой функции %, устанавливая при этом оптимальное значение управляющего воздействия на своем выходе Чу„„„, (при 1,„„ =

= 1 аоод, Ф=фм„,„) . Автоматический оптимизатор может быть выполнен н виде шагового (дискретного) устройства. Сигналы с выходов усилителя дискриминатора 5 поступают на входы сумматора 8 формирователя 1 целевой функции с соответствующими весоными коэффициентами суммирова73б2б 8 ния К „K> и знаками, при которых абсолютный рост сигналов дискриминатора при водит к умен ьшению целевой функции при неизменном сигнале тока Iolu. Формирователь 1 целевой функции определяет критерий управленияя регул ятор а, по которому автоматический оптимизатор устанавливает необходимый режим работы инвертора ППТ. При резких изменениях режима инвертора регулятор поддерживает ток инвертора в соответствии с з аданием, выработанным автоматическим оптимизатором 2, статические из менени я режима отрабатывают ся контуром оптимизатора.

Рассмотрим подробно работу регулятора в различных режимных ситуациях, иллюстрируемых соответствующими внешними характеристиками.

Ломаной 1 на диаграммах показана приведенная внешняя характеристика выпрямителя. Участок 1 — 1 характеристики соответствует режиму выпрямителя а„„= содз1, участок 1-2 определяется регулятором тока выпрямителя и соответствует режиму выпрямителя I =con>t . Ломаной 11 показана внешняя характеристика инвертора. Участок характеристики Я вЂ” 1 соответствует режиму инвертора сГ,П1„=

= con,,t (cР )— угол погасания), участокТ1- 2 определяется регулятором тока инвертора при l>u= cQnst. Точка излома внешней характеристики выпрямителя (В) соответствует уставке тока выпрямителя1„,. точка излома внешней характеристики инвертора (И) соответствует уставке регулятора тока инверторной подстанции (1vU)В случае, когда гори з он т ал ьный участок характеристики инвертора лежит выше соответствующего участка характеристики выпрямителя (диаграмма 2а), Ii„< 1 „, и на положительном выходе 7 дискриминатора 5 присут ст вует управл яюший сигнал, а на выходе 8 он отсутствует, то значение целевой функции определяется выражен ием "=Кзxä К и(1уо 1а ) (1) где К вЂ” коэффициент усиления усилителя-дискриминатора 5.

После преобразования получаем

Р=К 1

<4u (2) где К =C З К Кв К КлКвПри определенном соотношении весовых коэффициентов К> и К> целевая функция в рассматриваемом режиме имеет максимум при токе передачи, равном уставке тока выпрямителя, и минимально возможном при этом угле включения, инвертора. Регулятор тока в этом режиме работает аналогично известному регулятору. Доби†ваясь максимума целевой функции, оптимизатор 2 регулятора из положе-ния И (или Из) приведет инвертор в положение И, в первом случае увеличив ток, во втором — напряжение передачи.

Рассмотрим режим, когда горизонтальный участок приведенной внешней характеристики выпрямителя выше характеристики инвертора (диаг,- рамма 2б). Здесь возможны два случая: начальное значение уставкн то ка инвертораI „„больше тока1д„(положение характеристики соответствует точке излома (4з ) и меньше тока

1 дц (положение характеристики соответствует точке излома Й ) . В случае Ic(„< I „значение целевой функции, вырабатываемое формирователем по — прежнему определяется выражением (1). Действия оптимизатора 2, направленные на уменьшение уставки

Zvu приводят к уменьшению управ- ляющего воздействия регулятора,так как ток передачи остается примерно г постоянным, поскольку он удерживается регулятором тока выпрямителя, и, следовательно, к росту целевой функции . Поэтому оптимизатор уменьшает уст авку тока Т у„, и харачстеристика инвертора перемещается иэ положения Из в положение И .

Если „„ <1дц, то управляющее воздействие регулятора равно нулю, инвертор работает с d = с) ;, целевая функция в этом режиме определяется выражением

< 1 К К (1„„1,, ) (3)

После преобразования получаем (4) где К =К-К-К; К =К К

3 2. Э

Действия оптимизатора, 2, направленные на увеличение уставки I „„ приводят к росту целевой функции <Р, так как I gu=const, поэтому он увеличивает уставку. Заметим, регуляторе максимальной мощности в этом режиме контур управления оптимиз.атора оказывался разомкнутым, а непосредственное использование целевой функции +g 1 4 Ку 1 4 приво дит,как раз к обратному уменьшению уставки I>u .

Таким образом, оптимизатор в обоих случаях рассматриваемого режима стремится уменьшить вЫходные сигналы дискриминатора 5 до нуля, а это значит, что условием его устойчивого положения является равенство 1 0=Ic(u и положение рабочей точки на внешних характеристиках подстанций совпадает с точкой излома внешней характеристики инвертооа.

736?68

Следует отметить, чro принцип обратной связи с отрицательного HLJ-" хода дискриминатора 5 регулятора. на вход оптимиз атора может быть исгольэован и при экстремизации других целевых функций.

Рассмотрим случай пересечения горизонтальных участков внешних характери сти к подст анций (ди аграм- . ма 2в) . Движение системы из исходного положени я II IJ . 1 „рассмотрено выше. Если в исходном положении

j.okH>Х „, что соответствует характеристике И на дйаграмме, то как было показано применительно к диаграмме 2б, оптимизатор 2 увеличивает уставку инвертора, приближая ее к току, величина которого определяется проекцией точки 0 на ось Ъс1 . По

Достижении Равен стHB 1 „=- Дц шаг Q:1тимизатора, направленный на увеличение уставки, приводит не к сниже— яию, как в случае 2б, а к увеличению целевой функции, изменяется и определяется выражением (1). где составляющая приращения тока ППТ прео бл адает н ад со ст а вл яющей r!pkÄp Bщения уставки, пока рабочая точка принадлежит участку 1- 1 характеристики выпрямителя, и, таким образом система продолжает свое движе— ние в сторону увеличения тока, Предлагаеый регулятор тока выводит ППТ на заданный ток и устанавливаетает максимум воз можн Ч го н апряжения линии во,всех режимных "-итуациях и при любых исходных cooòHОшениях уставки тока концевых подтанций. Эффект структурной схемы заключается в формировании сложной целевой функции, учитывающей специфику задач регулирования во всех режимах ППТ. Выше было указано на возможность изменения уставки,, под действием кратковременных всплесков тока, например, при шуI! rировани:I моста на инверторе,. При увелH::.å- IH така под воздействием внешних при— чигk целевая фун кция на входе oïkrHмиз атора может как увеличиваться, так и уменьшаться, H ro зависит от соотношени я весовых ко=-ффицие итог су.".мирования К и K.- . При К, К ) К входной си гнал оптими за rapB з уменьшается. Б этих условиях опти-. мизатор будет делать движения (шаги) вокруг доаварийного значенйя уставки, неприводящие в среднем к ее изменению, Таким образом, предложенная структурная схема регулятора одновременно решает задачу обеспечения помехоустойчивости регулирования,, используя инерционност; собствеHk!o—

ГО ОПТИМИЗ BcrOPB . HB ДйаГРаММЕ 2 Г показан режим, возможный при соаместной работе с системами вторичного регулирования ППТ, который не— выполним для системы жесткого управл ни я током с т еле к ан алом, т ак как последняя не обладает самоанализом успешности своих действий и

"1 ддя правильной работы требует гаран— тирующих отстроек Ilo уставкам и углам зажигания.

Применение настоящего изобреre 0 ни я позволяет уменьшить капитальные затраты на строительство и,расходы н а э ксплу B-ацию ППТ э а счет исключения телеканала, уменьшить потери энергии в линии и примыкающих системах и повысить надежность

ППТ.

Формула иэсбретения

Регулят0p преобразовательной подстанции передачи постоянногQ тока, содержащий форми ро ватель целевой функции, вход которогo подсоединен к входному з ажиму регулятора, а к выходу которого подсоединен автоматический оптим.1э атор, выход которого подсоединен ко входу блока стабил из аци и тока, ссдержаще гo эл емект

< равнения и дискриминатор знака с усиJ;HTCJ;RMH причем входы элемента ср авн c H и я подсоеди нены: оди н к входному э ажиму формировател я целевой функции, а второй — к входному зажи— му блока ст абилиз ации, выход элемен— та сравнения подсоединен ко входу

ДИСКРИМИНатОРа 3Hc.Ка, а ВЫХОД ОДНОго и"-, усилителей подсоединен к выводному зажиму регулятора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и помехоустой— чивости управления передачей посто HHОгО токcl фоpMI!рователь цpJIеBoй фун кции выполнен в виде сумматора, ко входам которого одсоедин ены выходы вновь г веденных эл емен то в весовых коэффициентов c) ûèpoâания,. при—

ЧЕМ ВХОДЫ ДВУ Х ЭЛЕМЕН ТО В ВЕСОВЫХ КОэффициенто в сую.иро вани я подсоеди:.:ены к выводам сост вет ст вующи х уси— лителей блока стабилизации „а вход третьего блока подсоединен к входному з ажиму регулятора, Источники информации, IpHнятыс Во BHимание при э кспертизе

1. Основные технические проблезЗ ы передачи = .ëåêòðîoíåðãèè гостоян— ным токОм вь!сОкОГG напояжения. ИтО ги науки и техники. Серия Электротехника и энергетика . Под.ред.

Стукачева А.B. М., 1971.

?. Авторское свидетепьство "r(P

Р 558605, кл. Н 02 .Г 1/(10„ 1975 (прототип).

736268

Фие. I

Эаа, Ю

ЦНИИПИ Эакаэ 2283/10

Тираж 783 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4