Способ управления выпрямительно-инверторной подстанцией и устройство для его осуществления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

СОюз CoIOTcKHx

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВ ИТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 011276 (21) 2424662/24-07 ®) . Кл с присоединением заяаки HP (23) Приоритет

H 02 P 13/16

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.1081.Бюллетень 38

Дата опубликования описания 15.1081 (53) УДК 621. 315.

° 052.5 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.A. Aíäðîíîâ и A.È.Áîÿðñêèé

r ь

f 1:)

Научно-исследовательский институт постоянного тока (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЫПРЯМИТЕЛЬНО-ИНВЕРТОРНОЙ

ПОДСТАНЦИЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к управлению статическими преобразователями, выполненными на газоразрядных, эле.ктронных илн полупроводниковых прибо.— рах с управляющим электродом, в частности преобразователями электропередач и вставок постоянного тока.

Инверторные подстанции, предназначенные для преобразования больших количеств электроэнергии, строятся, как правило, на основе многомостовых схем. Отдельные инверторные мости, входящие в состав преобразовательной подстанции, присоединяются к общим шинам на стоюоне переменного тока ° .В 1З результате чего возникает взаимное влияние между преобразователями в переходных и аварийных процессах.

Взаимное влияние проявляется в том, что любое нарушение нормального рЕ- 20 жима работы одного иэ инверторных мостов, вызванное, либо несвоевременным зажиганием вентиля, либо ис чезновением одного или нескольких: управлянщих импульсов, либо потерей управляемости вентиля, либо пробоем или перекрытием изоляции моста, приводит к нарушению нормального чередования коммутаций вентилей остальных инверторов. В результате проис- 36 ходит сброс передаваемой мощности всей подстанции нли значительной ее части.

Непосредственными причинами нарушения работоспособности других инверторов являются искажения напряжения на шинах переменного тока н возрастание выпрямленного тока преобразователей, возниканкцие вследствие нарушения нормального чередования коммутаций, хотя бы в одном из инверторных мостов. Степень взаимного влия-; ния тем больше, чем меньше отяошение мощности короткого замыкания на шинах переменного тока преобразователей подстанции к ее мощности.

Известно устройство для сохранения работоспособности инверторной подстанции при аварии на одном иэ инверторов, действие которого заключается в том, что при пропуске зажигания (нарушение нормального чередования коммутации вентилей) какоголибо вентиля вырабатывается управляющий импульс для внеочередного sa-, жигания следующего по порядку зажигания вентиля той же вентильной группы моста. 3а счет преждевременного зажигания следующего вентиля удается избежать в некоторых случаях опро873372 кидывания инвертора и, таким образом, предотвратить развитие аварии

l1 ).

Однако область применения и: эффективность этого устройства весьма ограничены поскольку сам по себе ,сдвиг управляющего импульса являет .ся причиной как искажения напряжения на шинах инверторной подстанции, так и возрастания выпрямленного тока преобразователей. Поэтому этот способ оказывается совершенно непригодным на подстанциях с малым отношением мощности короткого замыкания.

Известно также устройство для регулирования углов погасания многомостовой инверторной подстанции.Для сохранения работоспособности инверторных мостов предлагается форсировать углы опережения зажигания вентилей этих мостов путем увеличения установок регуляторов углов погасания 2 j.

Однако поскольку изменение углов опережения зажигания вентилей само по себе вызывает искажения напряжений на шинах подстанции, то малая величина форсировки углов не предотвращает аварии, а значительная величина форсировки приводит к существенному снижению передаваемой мощности.

Наиболее близок к предлагаемому способ для предотвращения развития аварии, заключающийся в уменьшении уставки регулятора тока выпрямителя вплоть до перевода выпрямителя в инверторный режим. Поскольку при уменьшении уставки регулятора тока снижается и выпрямленный ток преобразователей, это способствует успешному протеканию коммутаций в инверторных мостах подстанции (3 ).

Тем не менее данный способ обладает следующими недостатками: вопервых, уменьшение уставки регулятора тока осуществляется по факту появления колебаний промышленной частоты в выпрямленном токе или напряжении, т.е. по факту уже свершившей. ся аварии, что вносит большое запаздывание в процесс уменьшения тока и в ряде случаев не может способствовать предотвращению развития аварии, во-вторых, использование в качестве основного признака, по которому производится уменьшение уставки регулятора тока,.колебаний выпрямленного тока или напряжения промышленной частоты делает способ чувствительньм к нарушениям коммутаций вентилей на выпрямителе, а в этом случае снижение уставки регулятора тока является недопустимым с точки зрения обеспечения оптимальных характеристик процесса, в-третьих, использование в этом способе такого уменьшения уставки регулятора тока, при котором возможен перевод выпрямителя в инверторный режим может PH e TH K npezpht4BHHlo выпрямленного тока и, вследствие этого, вызвать перенапряжение на оборудовании и пробой разрядников, защищающих его.

Целью изобретения является осуществление такого управляющего воздействия на преобразователи, при котором, несмотря на взаимное влияние,. имеющее место между аварийными и неаварийными блоками, углы погасания каждого независимого блока сохраняются на безопасном уровне и при этом передаваемая мощность поддерживается на максимально возможном уровне.

Цель достигается тем, что согласно способу управления выпрямительно-инверторной подстанцией, содержащей пре 1 образовательные блоки выпрямителей и инверторов, регуляторы тока, регуля26 тор минимального тока и регулятор угла погасания, заключающегося в изменении уставок регуляторов тока и ре-, гуляторов минимального тока преобразовательных блоков и поддержании

yg -выпрямленных токов блоков, равным установкам регуляторов тока, дополнительно измеряют отрицательное отклонение минимального угла .погасания инверторов блока от заданного значения и в зависимости от полученного значения отклонения воздействуют на уставки регуляторов тока и регуляторов минимального тока.

Способ реализуется устройством, содержащим регуляторы тока, регуляторы минимального тока, блок уставки и регулятор угла погасания, соединенный с регулятором минимального тока, и регулятор мощности, которое дополнительно содержит регулятор ус4О тавок тока, один вход которого подсоединен с блоку измерения угла погасания, второй вход регулятора ус-,, тавок тока подсоединен к выходу регулятора мощности, а его выход подщ.соединен к блоку уставок регулятора тока и регулятора минимального тока.

Регулятор уставок тока содержит задатчик угла погасания, два усилители-ограничителя,.и два сумматора, причем первый вход первого сумматора подсоединен к выходу блока измерения угла погасания, его второй вход подсоединен к задатчику угла погасания, его выход подсоединен ко входу первого усилителя-ограничителя,, 5 выход которого подсоединен к первому входу второго сумматора, ко второму входу которого подсоединен регулятор мощности, а выход второго сумматора подсоединен ко второму усилителю-ог®,раничителю, выход которого подключен к блоку уставки регуляторов тока.

Первый усилитель-ограничитель обдалает зоной нечувствительности.

Второй усилитель-ограничитель имеу ет нижнее, огРаничение выходного сиг873372 нала на уровне предельно допустимого тока преобразователей.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, на фиг. 2 и 3 — статические характеристики усилителей-ограничителей.

На фиг. 1 изображен один из блоков выпрямительно-инверторной подстанции, соединяющий шины переменного тока 1 и

2, и включающий в себя выпрямительные мосты 3 и 4 и инверторные мосты 5 и 6, 0 присоединенные к шинам переменного тока через многообмоточные трансформаторы 7 и 8 соответственно. Для сгла:живания выпрямленного тока устанавливаются реакторы 9 и 10, а для измерения выпрямленного тока трансформаторы 5 постоянного тока — 11 и 12. Выпрямительные мосты улравляются регулятором тока 13, предназначенным для изменения углов зажигания таким образом, чтобы выпрямленный ток блока 20 соответствовал значению, заданному устройством уставки 14. Инверторные мосты управляются регулятором угла погасания 15, содержащим блок измерения углов погасания и выбора ми- 75 нимального среди измеренных углов

16, и регулятором минимального тока

17, предотвращающего снижение выпрямленного тока при нулевых углах зажигания выпрямителей.

Регулятор уставки тока 18 содержит задатчик величины угла погасания 19, первый сумматор 20, первый усилительограничитель 21, второй сумматор 22 и второй усилитель-ограничитель 23.

Сумматор 20 предназначен для получения величины рассогласования между минимальным из измеренных углов погасания инверторов и требуемой величиной угла погасания, задаваемой задатчиков угла 19. Усилитель-ограничитель 40

21, за счет своей статической характеристики, показанной на фиг.- 2, позволяет выбирать в качестве входного воздействия только отрицательные значения отключений угла погасания (ьд ) и, кроме того, за счет наличия зоны чувствительности позволяет отстроиться от малых колебаний углов погасания в установившихся режимах работы преобразователей. СУмматор 22 и усилительограничитель 23, статическая характеристика которого изображена на фиг. 3, презназиаченная для формирования величины уставки регулятора тока 1 в функции от рассогласования между минимальным измеренным значением угла погасания инверторов и его заданной величиной (! с - ьд К). бО

Входными сигналами регулятора уставки тока являются выходной сигнал блока измерения углов погасания и выбора минимального среди них 16 и выходной сигнал регулятора мощности 24, задающего требуемую величину выпрямленного тока в нормальных установив" шихся режимах работы блока выпрями» тельно-инверторной подстанции.

Регулятор уставки тока работает следующим образом.

В нормальных. установившихся режимах работы инверторов подстанции величины минимальных измеренных углов погасания равны или отличаются на некоторую малую величину от значения угла погасания, задаваемого задатчиком угла погасания. Поэтому выходной сигнал сумматора 20 равен нулю или отличается от него на величину,"меньшую величины зоны нечувствительности усилителяограничителя 21. В результате этого а также способности усилителя-ограничителя 21 пропускать только отрицательные значения его входных сигналов, на выходе усилителя-ограничителя 21 отсуствует сигнал управления.

В этой связи на выходе регулятора уставкн тока формируется сигнал равный по значению величине уставкн регулятора тока, задаваемой регулятором мощности, Когда дестабилизирующие факторы, влияющие на работу преобразователей выпрямительно-инверторной подстанции, приводят к тому, что отключение минимального из измеренных углов погасания инверторов от заданной величины становится отрицательным и превышает допустимое значение, задаваемое зоной нечувствительности усилителя-ограничителя

21, регулятор уставки тока вступает в работу, чтобы предотвратить возможное в этом случае опрокидывание инверторов. Действие регулятора заключается в уменьшении значения уставки регулятора тока до такой величины в зависимости от величины отклонения минимального из из-. меренных углов погасания от заданного значения, при которой минимальный из измеренных углов погасания инверторов отличаетСя от заданного значения на величину зоны нечувствительности усилителя-ограничителя 21.

Уменьшенное значение уставки регулятора тока сохраняется регулятором уставки тока до тех пор, пока рассогласование на его входе по своей величине превышает величину зоны нечувствительности усилителя-ограничителя 21, а по знаку остается отрицательным. Как только эти условия перестают выполняться регулятор уставки тока устанавливает значение уставки реГулятора тока равным величине, задаваемой регулятором мощности, Максимальная величина рассогласования между минимальным из измеренных углов погасания инверторов и заданным значением этого угла может достигать величины, равной значению, задаваемому задатчикам угла погасания. При этом, если не принять специальных мер, вырабатываемое регулятором уставки тока значение ус873372 тавки может стать равным нулю или даже принять отрицательное значение, что в свою очередь приводит к прекращению протекания выпрямленного тока и выдаче необходимой мощнос, ти.

В качестве меры, предотвращающей

- возникновения этих явлений, в регуляторе уставки тока усилитель-ограничитель 23 имеет нижний уровень ог раничения выходного сигнала, на величину равный минимальной допустимому току преобразователей, определяемому их режимными и энергетическими характеристиками. 3а счет наличия нижнего уровня ограничения выходного сигнала усилителя-ограничителя 23, уставка вырабатываемая регулятором, не Может принимать нулевых и отрицательных значений, что и обеспечивает бесперебойную передачу мощности подстанцией. 20

Применение данных способа и устройства íà выпрямительно-инверторной подстанции дает большой технико-экономический эффект, во-первых, из-за того, что открывает возможности работы подстанции при ее соединении с энергосистемами практически любой мощности,во-вторых, обеспечивает пе. редачу мощности на оптимальном уровне, в-третьих, позволяет значительно упростить построение системы защиты и автоматики подстанции и тем самым повысить надежность работы этой системы.

35

Формула изобретения

1. Способ управления выпрямительно-инверторной подстанцией, содержа- 40 щей преобразовательные блоки выпрямителей и инверторов, регуляторы тока, регулятор минимального тока и регулятор погасания, заключающийся в изменении уставок регуляторов тока и регуляторов минимального тока преобра- 45 зовательных блоков и поддержании выпрямленных токов блоков, равным уставкам регуляторов тока, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения динамической устойчивости инверторов подстанции и поддержания передаваемой мощности на максимально возможном уровне, дополнительно измеряют отрицательное отклонение минимального угла погасания инверто- 55 ров блока от заданного значения и в зависимости от полученного значения отклонения воздействуют на уставки регуляторов тока и регуляторов мини мального тока.

2. Устройство для осуществляения способа по и. 1, содержащее регуляторы тока и регуляторы минимального тока, с блоками уставки, регулятор угла погасания с блоком измерения угла погасания, соединенный с регулятором минимального тока, и регулятор мощности, о т л и ч а ю щ е е с я) тем, что оно дополнительно содержит регулятор уставок тока, один вход которого подсоединен к блоку измерения угла погасания, второй вход — к выходу регулятора мощности, а его выход подсоединен к блоку уставок ре-! гулятора тока и регулятора минимального тока.

З.Устройство по п.2,о т л и ч а ю« щ е е с я тем, что регулятор уставок тока.содержит задатчик угла погасания1 два усилителя-ограничителя и два сумматора, причем первый вход первого сумматора подсоединен к вйходу блокаизмерения угла погасания, его второй вход подсоединен к задатчику угла погасания, его выход подсоединен ко входу первого усилителя-ограничителя, выход которого подсоединен к первому входу второго сумматора, ко второму входу которого подсоединен регулятор мощности, а выход второго сумматора подсоединен Ко второму усилителю-ограничителю, выход которого подключен к блоку уставки регуляторов тока.

4. Устройство по пп. 2 и 3, о т л и ч à ю щ е е с я тем, что, с целью отстройки устройства от малых колебаний углов погасания в устано". вившихся режимах, первый усилительограничитель выполнен с зоной нечувствительности.

5. Устройство по пд. 2 и 3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью предотвращения снижения уста- вок регуляторов тока и регуляторов минимального тока ниже предельно допустимой величины, второй усилительограничитель выполнен с нижним ограничением выходного сигнала на уров- . не предельно допустимого тока Преобразователей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мелик-Саркисов Б.С. Защита электропередачи постоянного тока. Известия НИИПТа, сб. 2, 1957, с. 84-95., 2. Авторское свилетельство СССР

Р 1бб822, кл. Н 02 Р 13/18, 1974 °

3. Патент США Ю 3801895, кл. 321-27, 1973 (прототип).

873372 (Риг.1

-лЮк

4 игЗ

Составитель Л.Дементьева

Редактор E.Äîðîøåíêî Техред Т.Маточка Корректор М. Демчик

Эаказ 9068/82 Тираж 733 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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