УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПОДСТАНЦИЙ В ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ УСТАНОВКЕ ПЕРЕДАЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Российский патент 2011 года по МПК H02J3/36 H02M7/757 

Изобретение относится к устройству управления для преобразовательных подстанций в высоковольтной установке передачи постоянного тока.

При высоковольтной передаче постоянного тока в случае изменения эксплуатационного состояния установки требуется определенным образом управлять преобразовательными подстанциями, работающими в зависимости от направления тока в качестве выпрямителей или инверторов. При обычной сегодня конструкции преобразовательных подстанций с тиристорами это обычно происходит за счет установления управляющих преобразовательными подстанциями регуляторов угла зажигания на предварительно вычисленные значения, которые определяются в соответствии с новым эксплуатационным состоянием. После одновременной подачи управляющих импульсов на преобразовательных подстанциях одновременно включаются регуляторы угла зажигания, причем вслед за этим посредством контура регулирования углы зажигания исходя из предварительно вычисленных значений доводятся до номинальных значений.

В основе изобретения лежит задача создания устройства управления для преобразовательных подстанций в высоковольтной установке передачи постоянного тока, с помощью которого в относительно короткое время исходя из начального эксплуатационного состояния достигалось бы новое установившееся эксплуатационное состояние.

Эта задача решается в устройстве управления для преобразовательных подстанций в высоковольтной установке передачи постоянного тока посредством блока управления выпрямителем работающей в качестве выпрямителя преобразовательной подстанции и посредством блока управления инвертором работающей в качестве инвертора другой преобразовательной подстанции, содержащих соответственно регулятор для установления и регулирования углов зажигания выпрямителя и инвертора, причем между блоком управления выпрямителем и блоком управления инвертором расположено звено задержки, с помощью которого по истечении заданного времени задержки после включения регулятора угла зажигания блока управления выпрямителем для регулирования угла зажигания выпрямителя включается регулятор угла зажигания блока управления инвертором для регулирования угла зажигания инвертора.

За счет того что регулятор угла зажигания инвертора включается с временной задержкой после регулятора угла зажигания выпрямителя, сначала угол зажигания выпрямителя можно отрегулировать исходя из предварительно вычисленного для нового эксплуатационного состояния значения до переходного значения, лежащего уже относительно близко к более позднему, квазиустановившемуся значению, причем этот процесс регулирования протекает без влияния процессов, происходящих в блоке управления инвертором. Только когда по истечении времени задержки подключается блок управления инвертором исходя из начального, предварительно вычисленного значения угла зажигания инвертора соответствующий процесс регулирования в блоке управления инвертором влияет на блок управления выпрямителем, что, однако, вследствие, в основном, уже завершенного там процесса регулирования позволяет избежать длительных компенсационных процессов. В целом, возникает относительно короткая продолжительность перехода высоковольтной установки передачи постоянного тока из начального эксплуатационного состояния в другое эксплуатационное состояние.

Другие целесообразные варианты осуществления изобретения являются объектом зависимых пунктов формулы.

Ниже изобретение более подробно поясняется на примере его осуществления со ссылкой на чертежи, на которых изображают:

фиг.1 - блок-схему высоковольтной установки передачи постоянного тока с устройством управления для преобразовательных подстанций;

фиг.2 - блок-схему сигналов для управления различными конструктивными элементами блока управления выпрямителем и блока управления инвертором.

На фиг.1 изображена блок-схема высоковольтной установки передачи постоянного тока 1. В этом примере установка 1 содержит первую линию 2 постоянного тока и вторую линию 3 постоянного тока, в которой символически показан потребитель 4, обозначающий неизбежно возникающие различные потери.

Линии 2, 3 присоединены соответственно к выпрямителю 5 на тиристорной основе в качестве первой преобразовательной подстанции и к инвертору 6 также на тиристорной основе в качестве второй преобразовательной подстанции. Выпрямитель 5 связывает установку 1 со стороны подачи питания через первую линию 7 переменного напряжения с первой сетью 8 переменного напряжения, тогда как инвертор 6 связывает установку 1 со стороны развязки через вторую линию 9 переменного напряжения со второй сетью 10 переменного напряжения, так что сети 8, 10 связаны между собой для передачи энергии, здесь от сети 8 к сети 10.

Далее из фиг.1 видно, что установка 1 содержит центральный блок 11, а также в качестве блоков управления преобразователем соединенный с выпрямителем 5 блок управления 12 выпрямителем и соединенный с инвертором 6 блок управления 13 инвертором, причем на фиг.1 линии для передачи управляющих сигналов для наглядности выполнены существенно более тонкими по сравнению с линиями 2, 3 постоянного тока и линиями 7, 9 переменного тока.

Блок 12 управляет выпрямителем 5 через пусковой модуль 14, датчик 15 угла зажигания и регулятор 16 угла зажигания, как это подробно поясняется ниже.

Соответственно блок 13 управления инвертором 6 также соединен с пусковым модулем 17, датчиком 18 угла зажигания и регулятором 19 угла зажигания.

Пусковые модули 17 активируют импульсы зажигания выпрямителя 5 и инвертора 6. Датчики 15, 18 угла зажигания подают к выпрямителю 5 и инвертору 6 предварительно вычисленные углы зажигания, зависимые от начального эксплуатационного состояния и занимаемого нового эксплуатационного состояния.

Типичными изменениями эксплуатационных состояний являются, например, переходы из состояния отключения в состояние с минимальной мощностью, скачок от начальной заданной мощности к новой заданной мощности или изменение направления энергии с обратным направлением потока энергии и тем самым изменением функциональностей преобразовательных подстанций.

Также установка 1 оборудована звеном задержки 20, которым в данном примере управляет целесообразно центральный блок 11 и которое соединено с блоком 12 управления выпрямителем и блоком 13 управления инвертором. Благодаря звену задержки 20 после включения регулятора 16 блока 12 управления выпрямителем для регулирования угла зажигания выпрямителя 5 по истечении заданного времени задержки включается регулятор 19 блока 13 управления инвертором для регулирования угла зажигания инвертора 6.

В установившемся эксплуатационном состоянии через центральный блок 11 существует соединение между выпрямителем 5 и инвертором 6 для расчета, например, зависимого от колебаний температуры омического сопротивления в линиях 2, 3 постоянного тока, которое требуется для предварительного расчета новых постоянных углов зажигания регуляторов 16, 19.

На фиг.2 в качестве примера изменения эксплуатационного состояния показан переход из состояния выключения в эксплуатационное состояние с заданной номинальной мощностью, например минимальной мощностью, причем он показан в графическом изображении характеристик сигналов для основных конструктивных элементов поясненной с помощью фиг.1 установки 1. На оси 21 в качестве абсциссы нанесено время t с характеристическими моментами t₁, t₂, t₃, t₄. На оси 22 в качестве ординаты, перпендикулярной оси 21, нанесены в произвольных единицах значения S сигналов.

Самая нижняя характеристика представляет сигнал 23 подачи импульса зажигания из пускового модуля 14 блока 12 управления выпрямителем. До момента t₁ сигнал 23 блокирован, так что блок 12 не подает на выпрямитель 5 никаких импульсов зажигания. К моменту t₁ сигнал 23 изменяется с низкого уровня на длительный высокий уровень, при котором блок 12 подает на выпрямитель 5 импульсы зажигания.

Характеристика, лежащая непосредственно над характеристикой 23, представляет сигнал 24 угла зажигания из датчика 15 блока 12. До момента t₁ сигнал 24 имеет соответствующее углу зажигания 90° значение, тогда как начиная с момента t₁ до более позднего момента он изменяется до предварительно вычисленного значения угла зажигания выпрямителя 5.

Характеристика, лежащая непосредственно над характеристикой 24, представляет сигнал 25 включения регулятора 16 угла зажигания, который включает регулятор 16 блока 12 для регулирования сигнала 24 угла зажигания в момент t₂ после достижения характеристических параметров цепи постоянного тока в пределах регулирования, что на фиг.2 представлено изменением сигнала 25 со среднего уровня на высокий уровень. Таким образом, начиная с изменения уровня сигнала 25 выпрямитель 5 находится в установившемся эксплуатационном состоянии, за исключением незначительных колебаний сигнала 24, возникающих вследствие процесса регулирования.

Характеристика, лежащая на определенном расстоянии над характеристикой 25, представляет сигнал 26 подачи импульса зажигания из пускового модуля 17 блока 13 управления инвертором. Сигнал 26 для инвертора 6 в соответствии с сигналом 23 для выпрямителя 5 изменяется в момент t₁ со среднего уровня на высокий уровень.

Характеристика, лежащая непосредственно над характеристикой 26, представляет сигнал 27 угла зажигания из датчика 18 блока 13. В момент t₁ сигнал 27 изменяется с начального уровня до соответствующего предварительно вычисленному значению для начального управления инвертором 6 уровня, который с учетом эксплуатационной характеристики установки 1 был предварительно вычислен в новом эксплуатационном состоянии.

Характеристика, лежащая непосредственно над характеристикой 27 сигнала угла зажигания инвертора 6, представляет сигнал 28 включения регулятора 19 сигнала зажигания блока 13 управления инвертором, который в момент t₃ изменяется с низкого уровня на высокий уровень для включения регулятора 19, так что начиная с момента t₃ регулятор 19 регулирует угол зажигания инвертора 6. Это время задержки Δt=t₃-t₂ определяется звеном задержки 20.

В определенный, более поздний после момента t₃ момент t₄ установка 1 находится в новом, также установившемся эксплуатационном состоянии.

Обычно продолжительность времени от момента t₁ до момента t₄ составляет около 250 мс, тогда как изменение эксплуатационного состояния в традиционной технике длится примерно 1 с.

Понятно, что предложение, заключающееся в том, что сигнал 28 включения регулятора угла зажигания для работающей в качестве инвертора 6 преобразовательной подстанции по сравнению с сигналом 25 включения регулятора угла зажигания для работающей в качестве выпрямителя 5 преобразовательной подстанции подается с такой достаточной задержкой, что сигнал 24 угла зажигания выпрямителя 5 приводит к углу зажигания с относительно небольшими колебаниями в заданных нижнем и верхнем пределах регулирования, может использоваться при других изменениях режима, например при изменении направления энергии.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления преобразовательными подстанциями в высоковольтной установке постоянного тока. Техническим результатом является обеспечение относительно быстрого перехода из начального эксплуатационного состояния в новое установившееся эксплуатационное состояние. Устройство управления для преобразовательных подстанций (5, 6) в высоковольтной установке (1) передачи постоянного тока содержит блок (12) управления выпрямителем и блок (13) управления инвертором для управления работающими соответственно в качестве выпрямителя (5) и инвертора (6) преобразовательными подстанциями. С помощью блоков (12, 13) устанавливаются и регулируются углы зажигания соответственно выпрямителя (5) и инвертора (6). Между блоками (12, 13) расположено звено задержки (20), с помощью которого пусковой момент для регулирования угла зажигания инвертора (6) задерживается относительно пускового момента для регулирования угла зажигания выпрямителя (5) на заданное время задержки (Δt). 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство управления для преобразовательных подстанций (5, 6) в высоковольтной установке (1) передачи постоянного тока, содержащее блок (12) управления работающей в качестве выпрямителя (5) преобразовательной подстанции и блок (13) управления работающей в качестве инвертора (6) другой преобразовательной подстанции, содержащие регуляторы (16, 19) для установления и регулирования углов зажигания соответственно выпрямителя (5) и инвертора (6), причем между блоками (12, 13) расположено звено задержки (20), с помощью которого по истечении заданного времени задержки после включения регулятора (16) блока (12) управления выпрямителем для регулирования угла зажигания выпрямителя (5) может быть включен регулятор (19) блока (13) управления инвертором для регулирования угла зажигания инвертора (6).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразовательные подстанции (5, 6) связаны между собой центральным блоком (11).

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что звено задержки (20) выполнено с возможностью управления посредством центрального блока (11) для изменения времени задержки.