Способ регулирования инверторной преобразовательной подстанции ведомой синхронной машиной (компенсатором) (его варианты) Советский патент 1984 года по МПК H02J1/00 

отклонению частоты приемной энепго системы от номинальной, и сигнала, пропорционального отклонению числа оборотов синхронной машины от номинальной, о т л и ч а ю ш и йс-я тем, что, с целью повьтшния надежности энергоснабжения и улучшения качества электроснабжения потребителей, подключенных на стороне переменного тока инвертора, сигналом отклонения скорости вращения синхронной машины от номинальной воздействуют на величину тока возб гждения машины постоянного тока и одновременно сигналов отклонения частоты от номинальной на углы отпирания вентилей инвертора.

1. Способ регулирования инверториой преобразовательной подстанции ведомой синхронной машиной (компенсатором), механически сочлененной с машиной постоянного тока, питающейся от того же источника постоянного тока, что и инвертор, путем формирования или сигнала, пропорционального отклонению частоты приемной энергосистемы от номинальной, или сигнала, пропорционального отклонению числа оборотов синхронной машины от номинальной, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности электроснабжения и улучшения качества электроэнергии потребителей, подключенных на стороне переменного тока инвертора, этим сигналом одновременно воздействуют как на углы отпирания вентилей инвертора, так и на величину тока возбуждения машины постоянного тока. 2.Способ регулирования инверторной преобразовательной подстанции ведомой синхронной машиной (компенсатором) , механически сочлененной с машиной постоянного тока, питающейся от того же источника постоянного тока, что и инвертор, путем формирования сигнала, пропорционального отклонению частоты приемной энергосистемы от номинальной,и сигнала, пропорционального отклонению числа оборотов синхронной машины от номинальной, отличающийся тем, что,с целью повышения надежности электроснабжения и улучшения качества электроэнергии потребителей, подключенных на стороне переменного тоЪкА. ка инвертора, сигналом отклонения скорости вращения синхронной машины 00 от номинальной, воздействуют на углы со опережения вентилей инвертора и од05 новременно сигналом отклонения частоты от номинальной - на величину тока возбуждения машины постоянного «ч тока. 3,Способ регулирования инверторной преобразовательной подстанции ведомой синхронной машиной (компенсатором, механически сочлененной с машиной постоянного тока, питающейся от того же источника постоянного тока, что и инвертор, путем формирования сигнала, пропорционального

1

Изобретение относится к энергетике, а именной к способам повыгаения надежности электроснабжвкия и качества электроэнергии потребителей переменногр тока, питагащихся от инверторной преобразовательной подстанции ведомой синхронным хомпенсатором

Как известно, электропередачи постоянного тока небольгаой мощности (.до нескольких десятков МВт) с кабельными линиями экономически целесообразно применять для электроснабжения объектов народного хозяйства в районах, где использованке возд штных линий передач постоянного тока практически невозможно, например в горных условиях, при преодолении водных преград, в условиях повыгаенной сейсмичности при чрезвычайно неблагоприятных климатических условиях (ураганные ветры,, при повышенном гололеде) и т дИзвестен способ регулирования электропередачи постоянного тока в .функции от частоты иаггряжения приемной энергосистемы l .

Указанная система регулирования содержит регулятор тока на выпря-мителе и регулятор угла погасания и минимального тока на инверторе. Причем уставку регулятора тока выпрямителя изменяют в фув;кции от частоты приемной сети переменного тока Сигнал, пропор1щональный частоте, дередают по линии связи. Нарушение работы линии связи может привести к аварийной частотной разгрузке приемной энергосистемы, что н является недостатком указанного способа

. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результат является способ регу- . лирования инверторной преобразовательной подстанции ведомой синхронной машиной, механически сочлененной с 5- машиной постоянного тока, питающейся от того же источника постоянного тока, что и инвертор, путем формирования или сигнала, пропорционального отклонению частоты приемной энерго.0 системы от номинальной или сигнала, пропорционального отклонению числа оборотов синхронной машины от номинальной fzj,

При этом постоянство напряжения

S в сети переменного тока, питаемой инвертором, достигается регулированием тока возбуждения синхронного компенсатора, а постоянство частотыре гулированием углов отпирания вен0 тилей инвертора.

Обычно регулирование углов отпирания вентилей инвертора реализуется для случая питания инвертора от источника напряжения регулятором то5 ка, а для случая питания инвертора от источника тока - регулятором напряжения. Уставки этих регуляторов изменяются Б зависимости от отклонения частоты напряжения на стороне переменного тока инвертора от номинальной

Однако известный способ обладает существенным недостатком, обусловлелным тем обстоятельством, что при ряде кратковременных преходящих наруr шений в работе источника питания (выпрямителя), инвертора или линии передач (пропуски зажигания, перекрытия изоляции и т.п.) нарушается баланс выдаваемой инвертором и потребля -

0 емой нагрузкой активной мощности, который не может быть восстановлен регулированием углов отпирания их вентилей инвертора, что неизбежно приводит к изменению (обычно уменьшению) частоты переменного тока и может вызвать останов синхронного компенсатора а, следовательно,. нарушение электроснабжения потребителей. Цель изобретения - повышение надежности электроснабжеиия и улучшение качества электроэнергии потребителей, подключенных к стороне переменного тока инвертора. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования инверторной преобразовательной подстанции ведомой синхронной машиной, механически сочлененной с машиной постоянного тока, питающейся от того же источника постоянного тока, что и инвертор, путем формирования или сигнала, пропорционального отклонению частоты приемной энергосистемы от номинальной, или сигнала, пропорционального отклонению чис ла оборотов синхронной машины от номинальной, этим сигналом одновременно воздействуют как на углы отпирани вентилей инвертора, так и на величин тока возбуждения машины постоянного тока. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования инверторной преобразовательно подстанции ведомой синхронной машиной (компенсатором), механически сочлененной с машиной постоянного тока, питающейся от того же источника постоянного тока, что и инвертор, путем формирования сигнала, пропорционального отклонению частот приемной энергосистемы от номинальной, и сигнала, пропорционального о клонению числа оборотов синхронной машины от номинальной, сигналом отклонения скорости вращения синхронн машины от номинальной воздействуют на угль опережения вентилей инверто ра и одновременно сигналом отклонения частоты от номинальной - на величину тока возбуждения машины пост янного тока. Поставленная цель достигается . тем, что, согласно способу регули-, роваиия инверторной преобразователь ной подстанции ведомой синхронной машиной сигналом отклонения скорост

вращения синхронной машины от номинальной воздействуют на величину тока возбуждения машины постоянного

изменению частоты напряжения. Регулятор 14 частоты выявляет отклонение частоты от номинальной и тем тока и одновременно сигналом отклонения частоты от номинальной на углы отпирания вентилей инвертора. На фиг.1-4 изображены схема устройства для предлагаемого способа по вариантам. К шинам переменного тока отправной энергосистемы через силовой трансформатор присоединен выпрямитель 2. К шинам переменного тока приемной энергосистемы подключены потребители 3 электроэнергии, синхронная машина 4 и через силовой трансформатор 5 инвертор 6. Вьшрямитель и инвертор соединены друг с другом линией 7 передачи. В заземленный полюс инвертора включена машина 8 постоянного тока, механически сочлененная с синхронным компенсатором 4 и электромашинным усилителем 9. Трансформатор 10 постоянного тока подключен к ограничителю 11 тока, К шинам инвертора присоединен трансформатор 12 напряжения, выход которого подключен к регулятору 13 напряжения синхронной машины и регулятору 14 частоты, на вход которого подается от устройства 15 уставки сигнал, пррпорциональный номинальному значению частоты в приемной энергосистеме. Сигнал рассогласования поступает на вход регулятора 16 тока и сравнивается со значени ем , постоянного тока в линии передачи, поступающим от трансформатора 17. постоянного тока. Выходной сигнал с регулятора 16 тока задает углы олережения вентилей инвертора. Кроме того, выходной сигнал от регулятора 14 частоты подается на усилитель 18, . управляющий TokoM возбуждения электромашинного усилителя 9, в свою очередь регулирующего ток возбуждения машины 8 постоянного тока. В нормальном режиме ток в линии передачи поддерживается постоянным с помощью регулятора 16 тока. Машина 8 постоянного тока работает практически в режиме холостого хода, Скнхронная машина 4 работает в режиме синхронного компенсатора. Выпрямитель 2 работает с постоянным углом зажигания, Изменение величины нагрузки 3 в приемной энергосистеме приводит к самым изменяет уставку регулятора 16 тока и одновременно входнйй сигнал усилителя 18, изменяющего вели чиру тока возбуждения управляющей обмоткой электромашинного усилителя 9, а следовательно,, ток возбуждения машины 8 постоянного тока. Например при увеличении нагрузки в приемной энергосистеме частота уменьшается, что приводит к увеличению уставки регулятора 16 тока, т.е. к увеличению углов опережения зажигания вентилей инвертора, а, следовательно, к увеличению тока в линии передачи и одновременно к переходу магаины 8 постоянного тока в режим двигателя. В конечном итоге мощность, отдаваемая в приемную систему, увеличив ется как за счет увеличения мощност отдаваемой инвертором, так и за сче мощности, генерируемой синхронной маЕШНой. Однако по мере восстановления номинального значения частоты в энергосистеме синхронная машина полностью переходит в режим синхрон ного компенсатора, а увеличение нагрузки полностью, компенсируется уве личением мощности, выдаваемой инвертором. Аналогично система регулирования работае.т и. при уменьшении частоты, , В этом случае матина постоянного то переходит в режим генератора и cim хронная машина тормозится,, далее мощность, отдаваемая инвертором, уменьшается. Принцип работы устройств, представленных на фиг, 2 практически не отличается от работы устройства, пр веденного на фиг,К В устройстве, изображенном на фиг,2 (в отличие от фиг.1), отклонение скорости вращения синхронной машины от номинальной (т,е, отклоне ние частоты переменного тока приемной энергосистемы от номинальной) выявляется регулятором 19 скорости путем сравнения сигнала, пропорционального скорости вращения с;инхронной машины, полученной на выходе тахогенератора 20, механически сочл ненного с валом синхронной машины 4 с сигналом, пропорциональн1з1м номи-. калькой скорости вращения синхронно машины (который соответствует номинальному значению частоты в приемной энергосистеме), задаваемым устройством 21 уставки и воздействием выходного сигнала регулятора I9 скорости как на углы отпирания вентилей инвертора (на вход регулятора 16 тока) f так и на ток возбуждения машины постоянного тока (на усилитель 18). На фиг.З представлен вариант устройства, в котором выходной сигнал регулятора 19 скорости воздействует на углы опережения инвертора, а выходной сигнал регулятоора 14 частоты на ток возбуждения магаины постоянного тока. В устройстве, изображенном на фиг.4, выходной сигнал регулятора 14 частоты воздействует на углы опережения инвертора, а выходной сигнал регулятора скорости - на ток воз-буждения машины постоянного тока. Выбор варианта устройства для реализации способа регулирования инверторной преобразовательной подстанции синхронной машиной (компенсатором) з ависит от конкретных характеристик и параметров как автономной передачи постоянного тока, так и от характеристик и параметров приемной энергосистемы (ее нагрузок). Выбор того или иного варианта производится на основе расчета устойчивости всей системы и анализа качества переходных процессов в ней (выбирается вариант, работающий устойчиво во всем диапазоне нагрузок и обеспечивающий восстановление напряжения и частоты переменного тока приемной энергосистемы за минимальное время). При выходе из строя или во время планового ремонта инвертор можно отсоединить от линии передачи, а двигатель оставить подключенным к линии передачи. Учитывая, 4to на вьтрямителе установлен ограничитель тока, величина тока двигателя близка по величине максимальному току, протекающего в линии передачи во время работы инвертора. В этом случае можно сохранить в работе ответственных потребителей электроэнергии, мощность которых не должна превьшать мощности двигателя постоянного тока. При кратковременных нарушениях в работе выпрямителя или линии передачи (пропуски зажигания, автомати ческие повторные включения выпрямителя, перекрытия изоляции и т.п.) электроснабжение всех потребителей практически не нарушается, так как недостающая моптность генерируется за счет энергии, накбпленной в роторе синхронной машины, и за счет работы машины постоянного тока в режиме двигателя. Поддержание заданной величины напряжения на шинах переменного тока, осуществляется за счет регулирования возбуждения синхронной машины. Автоматический пуск передачи обеспечивается путем включения выпрямиV

-00всех потребителей.

ьф-

Ф-ОО- теля на инвертор, в котором постоянный ток проводят два вентиля одной и той же фазы. При этом величина нагрузки должна соответствовать мощности двигателя постоянного тока. После разгона синхронного компенсатора на номинальное число оборотов путем подачи импульсов управления на вентили вступает в работу инвертор и восстанавливается электроснабжение

н Г|--i(

пншмюшнж wf

тl

Вu

(5ИЗ-JM