Способ регулирования реактивной мощности выпрямительно- инверторной подстанции

 

Союз Советскими

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22} Заявлено 20. 07. 78 (21) 2664660/24-07 (51) М. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Н 02 P 13/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 071280 Бюллетень 1 (о 45

Дата опубликования описания 071280 (53) УДК 621. . 316. 72. 315. .052.5(088.8) (72) Авторы изобретения

В. М. Юсин, А. И. Ступель, И. Б. Набутовский, А. И. Боярский и Г. Н. Ермошин (71) Заявитель (5 4 ) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

ВЫПРЯМИ ТЕЛЬНО-ИНВЕР ТОР НОЙ ПОДСТАНЦИИ

Изобретение относится к области управления энергосистем и может быть применено для управления реактивной мощностью электропередач постоянного тока или выпрямительно-инверторных подстанций (ВИП или вставок постоянного тока).

Вставка постоянного тока представяяет собой выпрямительно-инверторную подстанцию (ВИП), выполненную на управляемых вентилях и предназначенную для обеспечения гибкой связи между энергосистемами. Выпрямительно-инверторная подстанция способна работать с постоянной активной мощностью, а так- 15 же менять передаваемую мощность по заранее заданному графику или по командам автоматических устройств незавиоимо от соотношения частот в отправной и приемной энергосистемах. 20

При изменении мощности меняется реактивная мощность, потребляемая преобразователями, и уровень напряжения на шинах, к которым преобразователи присоединены.

Известно устройство для поддержания уровня напряжения (1 .

Это устройство реализует способ регулирования, согласно которому величину заданного значения постоянного 30 тока меняют в зависимости от колебаний напряжения сети. При этом будет меменяться и передаваемая активная мощность, что является недостатком.

Современные подстанции постоянного тока снабжены устройствами, предназначенными для компенсации реактивной мощности и позволяющими ее регулировать без изменения активной нагрузки.

Регулирование может быть направлено на поддержание заданных значений или напряжения, или реактивной мощности подстанции.

Известно также устройство (2(, реализующее способ регулирования реактивной мощности, осуществляемый путем воздействия на углы опережения зажигания и на ступенчатый переключатель для регулирования емкости конденсаторной батареи, причем уменьшение потребляемой инверторной подстанцисй реактивной мощности ведет к увеличению углов и ухода от оптимального режима, а также к уменьшению емкости конденсаторной батареи, что является недостатком.

Известен способ регулирования реактивной мощности, при котором регулирование осуществляется путем воздействия на углы опережения зажигания и на

785940 ток возбуждения синхронных компенсаторов, установленных на инверторной подстанции. При этом уменьшение потребляемой реактивной моцности вызывает сначала увеличение углов опережения зажигания инвертора, затем уменьшение тока возбуждения синхронного компенсатора, затем снова увеличение углов опережения зажигания инвертора. Увеличение потребляемой реактивной мощности сопровождается уменьшением углов опережения зажигания, увеличением тока возбуждения синхронных компенсаторов и затем снова уменьшением углов опережения f3) .

В энергосистемах часто задаются требования поддержания реактивной мощ- 5 ности на линиях связи с энергосистемами с зоной нечувствительности регулятора реактивной мощности.

В этих условиях при управлении реактивной мощностью с зоной нечувстви- Я тельности система регулирования вступает в работу только при увеличении реактивной мощности выше верхней границы эоны нечувствительности или уменьшении реактивной мощности ниже нижней границы зоны нечувствительности. Когда величина реактивной моцности нахоДится внутри зоны нечувствительности, система регулирования не.действует.

Недостатками этого способа являются неоднозначность распределения реактивных нагрузок между источниками на подстанции и как следствие этого в ряде режимов необоснованная загрузка синхронных компенсаторов реактивной моцностью.

Согласно известному способу f3/ осуцествляетсй управление источниками (потребителями) реактивной мощности (синхронным компенсатором и управляемь>м преобразователем) при наличии де- 40 фицита или избытка реактивной моцности, т. е. с зоной нечувствительности.

Один иэ измерительных органов обеспечивает управление реактивной мощностью подстанции с заданной уставкой 4g или с зоной или беэ зоны нечувствительности.

При управлении реактивной моцности

ВИП в соответствии с предложенным способом изменение загрузки синхронных компенсаторов в зависимости от величины реактивной мощности линии, находящейся внутри зоны нечувствительности, может быть равно ширине эоны нечувствительности системы регулирования реактивной мощности . Так, при ширине зоны нечувствительности 50 МВар изменение загрузки синхронного компенсатора может доходить до 100 МВар.

Целью изобретения является повышение экономичности работы выпрямитель- 40 но-инверторной подстанции и снижение потерь мощности на подстанции.

Это достигается благодаря тому, что при осуцествлении способа регулирова ния реактивной мощности выпрямительно-Я5 инверторной подстанции, содержацей

РегулятоР реактивной мощности подстанции, синхронный компенсатор с регулятором, подключенный к шинам подстанции, каналы измерения реактивной мощности линии и синхронные компенсаторы, заключающегося в .том, что измеряют реактивную мощность линии и синхронного компенсатора и в зависимости от измеренной моцности воздействуют на

Ьозбуждение синхронного компенсатора, дополнительно измеряют реактивную моцность преобразователя Q„Р, сравнивают (ее с граничными значениями реактивнык мощностей зоны нечувствительности о +ggQ " 0б г Ь О, где 0о реактив(1 ная моцноЪть в середине зоны нечувствительности, а p Q -ширина эоны нечувствительности, причем при Q > < Q - — д Q р 2 включают канал измерения реактивной мощности линии, с уставкой Q0- — д Q о и осуществляют воздействие на регулятор синхронного компенсатора, при

Q ПР > Q р г Ь Q отключают канал измере ний реактивной мощности линии и включают канал измерения реактивной мощности линии с уставкой Qo+ — Л Q u

2 осуществляют воздействие на регулятор синхронного компенсатора.

При таком способе управления реактивной мощностью подстанции синхронный компенсатор несет меньшую реактивную нагрузку.

На фиг.1 показана диаграмма изменения реактивной мощности синхронного компенсатора Qgg B зависимости от реактивной мощности линии Qg при постоянной реактивной мощности преобразователя и управлении реактивной мощностью

ВИП в соответствии с известным способом 3 ; на фиг. 2 — диаграмма реактивных. мощностей синхронного компенсатора и реактивной мощности линии при управлении реактивной мощностью линии согласно предложенному способу

l на фиг. 3 — схема устройства, реализующего предложенный способ.

Схема (фиг. 3) содержит устройство

1 - регулятор реактивной мощности, состоящий иэ следующих узлов и блоков: блок 2 — преобразователь входных токов и напряжений линии связи

ВИП с энергосистемой в сигнал реактивной мощности, связанный с блоками

3, 4, 5; блоки 3 и 4 являются блоками формирования сигнала отклонения реактивной мощности линии от задания с уставками соответственно Q3=. Q + (Щ

Д и 0 = Q р- hQ, связанными соответственно с блоками б, 7, и 8, 9, блоки б, 7 и 8, 9 представляют собой ключи управляемые от блока 10 и связанные с устройствами 11 (ключи б и 8) и 12 (ключи 7 и 9) устройство 11 представляет собой регулятор угла погасания (ОРУП), а устройство 12 — регулятор возбуждения синхронного компенсатора

785940 (АРВСК), блок 13 —. преобразователь токов и напряжений синхронного компенсатора в сигнал реактивной мощности, связанной с блоками 5, 14, 15 и 16, блок 5 представляет собой сумматор, вход которого связан с выходами преобразователей реактивной мощности ли5 нии и синхронного компенсатора и который образует сигнал реактивной мощности преобразователя Q выход блока

5 связан с блоком 10, блок 17 — преобразователь тока и напряжения синхронного компенсатора в соответствующие (сигналы, блок 17 связан с входами блоков 15 и 16; блок 15 представляет собой выявитель наличия предельного режима синхронного компенсатора, вы- 15 ход блока 15 связан с входом блока 10, блок 16 является измерителем отклоне ния параметров синхронного компенсатора (CK) от длительно допУстимых, выход блока 16 связан с блоком 18, бло-, Щ ки 14 и 18 являются ключами соединенными по управляющему входу с блоком

10 и связанными с входом устройства

12, блок 10 является логическим устройством, которое связано по входам с блоками 5 и 15 и выход которого подключен к управляющим входам блоков (ключей) б, 7, 8, 9, 14 и 18.

В тех случаях, когда 0. (0 - — 4Q (фиг.2) и отсутствуют предельнйе ре- . жимы СК, логическое устройство (блок)

10 держит открытым ключ (блок) 9, остальные ключи (блоки) б, 8, 7, 14 и 18 держит закрытыми, При этом осуществляется поддержание реактивной мощности линии с уставкой, равной

4Я, воздействием íà APBCK 12. (Режим ф на фиг. 2).

При 0 р $ Q б Ф «> 4 Q и отсутстВии предельных режимов CK логическое ус- 40 тройство (блок) 10 держит открытым ключ 7, а ключи б, 8, 9, 14 и 18 закрытыми. В этом случае осуществляется поддержание реактивной мощности линии с Уставкой, Равной Q@4. — 4 Q 4 воздействием íà APBCK 12. (Режим П на фиг. 2) . При 00- « Щ g 0пр сч 40 логическое устройство держит открйтым ключ 14, а остальные ключи б, 8, 7, 9, 18 — закрытыми. В этом случае реактивная мощность линии не поддерживается, а изменяется в соответствии с изменением Q„>, а подцерживается на нулевом уровне реактивная мощность синхронного компенсатора Q<< воздействием на APBCK 12. (Режим Ш на фиг. 2).Ес« пр 0 4 Я и синх ронный компенсатор находится в предельном режиме по выдаче реактивной мощности, то в этом случае логическое устройство 10 держит открытыми ключи 4О

8 и 18, а остальные ключи (б, 7, 9, 14) закрытыми. При этом поддерживается реактивная мощность линии связи с энергосистемой с уставкой Яо- — 4 Я воздействием на ОРУП 11, одйовременно 65 поддерживается предельныи по выдаче реактивной мощности режим СК Воздействием на APBCK 12. (режим на фиг.2).

Если Q Q<- ьО и синхронный компенiið оТ сатор находится в предельном режиме по потреблению реактивной мощности, то в этом случае логическое устройство 10 держит открытыми ключи 6 и 18, остальные ключи (7,8,9,14) закрытыми. При этом поддерживается реактивная мощность линии связи с энергосистемой с уставкой Qzi — g Q воздействи1

1 ем на ОРУП 11, одновременно поддерживается предельный по потреблению реактивной мощности режим CK воздейст-, вием на APBCK 12 (режим I на фиг.2)

Рассмотрим пример управления реактивной мощностью подстанции для част1 ого случая, когда Од= 0. Тогда при

ыдаче реактивной мощности ВИП по ве личине, большей 4Q,регулирование реактивной мощности линии связи с энергосистемой осуществляется с уставкой

+pQ, при потреблении реактивной мощности преобразователем, фильтрами и конденсаторами батареями величинои, меньшей -40 осуществляется регулиро— вание реактивной мощности с уставкой а при значениях суммарной реактивной мощности преобразователя, фильтров и конденсаторных батарей в диапазоне +4Q поддерживается воздействием на APBCK нулевая реактивная нагрузка синхронного компенсатора. В последнем случае суммарная реактивная нагрузка блоков, фильтров и конденсаторных батарей находится в пределах

+40, при потреблении реактивной мощ-. ности преобразователем, фильтрами и конденсаторными батареями она покрывается за счет энергосистемы, а при выдаче передается в энергосистему, при этом поддерживается реактивная мощность линии в заданных пределах.

В случаях, когда реактивная нагрузка преобразователей, фильтров и конденсаторных батарей больше Цо+ 4 Q, часть реактивной мощности, а именно Яо+ д Q выдается по линии электропередач, а остальная чаоть потребляется синхронным компенсатором.

В случаях, когда нагрузка преобразователей, фильтров и конденсаторных батарей меньше 0. - 4 Q, часть реактивной нагрузки, а йменно Q - b Q, потребляется с линии, а остальная часть выдается синхронным компенсатором.

Предлагаемый способ управления ре— активной мощностью ВИП может быть использован как на инверторной стороне, так и на выпрямительной стороне BHIl.

При использовании предлагаемого способа управления реактивной мощностью повышается экономичность работы Выпрямительно-инвертсрной подстаii ции За счет уменьшени)i В ряде рс iKi!MQВ реактивной нагрузки синхронного коглпенсатора.

785940

Формула и з обреТен ия

Способ регулирования реактивной мощности выпрямительно-инверторной подстанции, содержащей регулятор реактивной мощности подстанции, синхронный компенаатор с регулятором, 5 подключенный к шинам подстанции, каналы измерения реактивной мощности линии и синхронные компенсаторы, заключающийся в том, что измеряют реактивную мощность линии и 10 синхронного компенсатора и в зависимости от измеренной мощности воздействуют на возбуждение синхронного кемпенсатора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь мощности на подстанции при заданной зоне нечувствительности, дополнитель. но измеряют реактивную мощность пре— обраэователя Q„, сравнивают ее с граничными значениями реактивных мощнос тей эоны нечувствительности Q t А Q

1 и Q - Д Q, где Q - реактивная мощность в середине зоны нечувствительности, а Q — ширина зоны нечувствительности, причем при Q >P (Q>-б включают канал измерения реактивной мощности линии с уставкой (y я и осуществляют воздействие на регулятор синхронного компенсатора, при

Q<> g Q - у д0 отключают канал иэмере4 ния реактивной мощности линии и включают канал измерения реактивной мощности линии с уставкой Q + †" и о осуществляют воздействие на регулятор синхронного компенсатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. ПаЪ нт ФРГ Р 89"160, кл. 21 d2, 45/01, 1952.

2. Патент Швеции М 314430, кл. 21 с, 67/10, 1966.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2503763/24-07, кл. Н 02 Р 13/16, 1977 (прототип).

Ж

lcm

Ip

Составитель Л. Дементьева

Редактор Т. Загребельная Техред E.Ãàâðèëåøêî Корректор N. Шарохин

Заказ 8858/56 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент". r. Ужгород, ул. Проектная, 4