Способ управления многомостовой выпрямительно-инверторной подстанцией и устройство для его осуществления Советский патент 1978 года по МПК H02P13/16 

зажигания какого-либо вентиля вырабатывается управляющий импульс для внеочередного зажигания следующего по порядку зажигания вентиля в той же по ловину моста. Благодаря преждевременному зажиганию следующего вентиля уда ется избежать опрокидьшания инверторов и, таким образом, уменьшить вероятность развития аварии. Однако значительный по величине сдвиг управляющего импульса сам по себе является причиной искажения на. пряжения. Поэтому, хотя опрокидывания аварийного моста избежать и удается, опасность опрокидывания аварийных инверторных мостов сохраняется, -Кроме того, для сохранения раГОт г способности инверторных мостов можно форсировать углы опрежения этих мостов путем изменения установки регуляторов угла погасания 2. Это устройство успешно.вьшолняет свои функции, однако поскольку изменение углов опережения само по себе вызывает искажение напряжения, то малое воздействие не спасает от опрокидьшания, а большо приводит к существенному уменьшению: передаваемой мощности. Наиболее близким к предлагаемому является способ для. предотвращения развития аварий, заключающийся в уменьшении уставки регулятора тока вы прямителя вплоть до перевода выпрямителя в инверторный режим З J. Посколь ку ток преобразователя снижается, это способствует успешному протеканию ком мутаций в неповрежденных мостах инвер тора. Тем не менее этот способ облада ет следующим Ьсновным недостатком нарушение работы инвертора выявляется по факту появления колебаний промышленной частоты в выпрямленном токе ил напряжение, что, во-первых, вносит большое запаздывание в процессе умень шения тока, а во-вторых, приводит к ложным срабатываниям при нарушениях на выпрямителе. Целью изобретения является локализация нарушения нормального чередования, коммутаций одного моста в многомостовой инвертор. Указанная цель достигается благодаря тому, что при осуществлении способа управления многомостовой выпрямительно-ннверторной подстанцией содержащей выпрямительно-инверторные блоки, регуляторы тока выпрямителей, регуляторы угла погасания инверторов -Трансформаторы тока на входе и выходе преобразовательных мостов, заключающегося в уменьшении уставок регуляторов тока выпрямителей при нарушении работы блоков, фиксируют снижение углов погасания инверторов до критического значения, после чего уменьшают уставки тока всех выпрямителей, сравнивают токи на входе и выходе инверторного моста и в случае равенства указанных токов уставки увеличивают до первоначального уровня, а в случае неравенства указанных токов поддерживают сниженные уставки тока. С целью поддержания мощности на максимальном уровне уставки регуляторов тока неаварийных блоков уменьшают на величину, меньшую, по сравнению с изменением уставки регулятора тока аварийного блока. Кроме того, способ предусматривает изменение уставок регуляторов тока в функции от тока предварительного режима. Способ осуществляется посредством устройства управления, содержащего регуляторы тока выпрямительных мостов, соединенных с блоками уставки выпрямительных мостов, установленных на выпрямительной подстанции, и регуляторы углов погасания инверторных мостов, соединенные с блоками изменения и выбора минимального угла погасания, установленные на инверторной подстанции, измерительные трансформаторы постоянного тока, установленные на линии постоянного тока, соединяющей выпрямительную и инверторную подстанции, и трансформаторы напряжения, установленные на стороне переменного тока преобразователей инверторной подстанции, оно дополнительно снабжено выявительно-логическими блоками, блоками коррекции уставок и блоками распределения уставок, причем вход каждого выявительно-логического блока подсоединен к трансформаторам тока и напряжения и блоку измерения и выбора минимального угла погасания, а его выход соединен С входом блока распределения уставок, выход.которого соединен с блоком коррекции уставок соответствующего блока выпрямительных и инверторных мостов, выход которого подсоединен к блоку уставки соответствующего выпрямительного моста. Каждый выявительно-логиче.ский блок содержит счетчик импyльcoвf, дешифратор, элемент ИЛИ, элемент ЗАПРЕТ, элемент выдержки времени и релейный элемент, причем вход счетчика импуль сов присоединен к выходу релейного элемента, а выходы - к входам дешифратора, выходы дешифратора присоединены к входгих элемента ИЛИ, выход ко торого Присоединен к выходу выявительно-логического блока и к одному из входов элемента ЗАПРЕТ, второй вход которого присоединен к выходу релейного элемента, выход элемента ЗАПРЕТ присоединен к входу элемента вьщержки времени, выход которого при соединен к входу установки нуля счет чика импульсов. С целью увеличения быстродействия выявительно-логический блок дополнительно содержит нуль-орган и одновибратор, причем вход нуль-органа со единен с выходом блока измерения и выбора минимального угла погасания, а выход - с входом одновибратора, выход которого соединен с одним из входов логического элемента ИЛИ. С целью оптимального воздействия на выпрямительные мосты различных преобразовательных блоков, блок рас.пределения уставок содержит элементы ЗАПРЕТ и элементы ограничения длительности сигналов, причем первый и второй выходы элемента ЗАПРЕТ соединены с выходом выявительно-логического блока, выходы элементов ЗАПРЕТ соединены соответственно с выходами блока распределения уставок и с входами элементов ограничения длительности сигналов, выходы которых соединены с выходами блока распределения уставок. С целью изменения уставок регуляторов тока в функции от параметров предварительного режима оно дополнительно снабжено блоком уставки тока и источником опорного сигнала, каждый из блоков коррекции уставок содержит сумматор, ограничитель, ключи и операционный суммирующий усилитель, причем один вход сумматора соединен с выходом блока уставки тока, а.второй вход с источником эталонног сигнала, выход сумматора присоединен к входу ограничителя, выход которого присоединен к первым входам ключей, вторые входы ключей соединены с выхо дами блока распределения уставок, а выходы ключей соединены с входами су мирующего операционного усилителя. 76 выход ко торого соединен с входами соответствующих блоков уставок регуляторов тока. На фиг. 1 изображена выпрямительно-инверторная подстанция, соединяющая шины 1 и -2 переменного тока и состоящая из двух выпрямительне-инверторных блоков 3, 4, включаюпщх в себя выпрямительные мосты 5-8 и инверторные мосты 9-12, присоединенные к шинам через многообмоточные трансформаторы 13, 14 и 15, 16 соответственно. Для сглаживания выпрямительного тока устанавливаются реакторы 17-20, а для измерения режимных параметров - трансформаторы 21-24 тока, трансформаторы 25 и 26 постоянного тока. Выпрямительные, мосты управляются регуляторами.27, 28 тока, предназначенными для изменения углов зажигания так, чтобы выпрямленные токи блоков соответствовали значениям, задаваемым блоками уставок 29, 30. Инвергорные мосты управляются регуляторами 31-32 угла погасания, содержащими блоки 33 и 34 дпя измерения всех углов погасания и выбора минимального среди измеренных углов. Устройство 35 для предотвращения опрокидьшания инверторов содержит выявительно-логические блоки 36 и 37, блок 38 распределения уставок и блоки 39, 40,коррекции уставок. Выявительно-логические блоки служат для выявль:ния факта нарушения коммутаций инверторного моста; блок.распределения уставок служит для выявления мостов, токи которых должны изменяться на максимальную величину, и мостов, токи которых должны изменяться на ми-. нимальную величину; блоки коррекции уставок служат для определения величины изменения уставки и для воздействия на регуляторы тока выпрямительных мостов. На фиг. 2 дан выявительно-логический блок, содержащий измерительный орган 41, выполненный, например, на дифференциальном принципе. Сигнал измерительного органа подается на релейный элемент 42, преобразующий-аналоговый сигнал измерительного органа в логический сигнал. Сигнал на выходе релейного элемента появляется только во гремя сквозного горения вентилей одной фазы моста. Кроме этих элементов выявительно-логический блок соержит счетчик импульсов 43, деши ьратор 44, логический элемент ИЛИ 45, логический элемент ЗАПРЕТ 46 и элемент 47 выдержки времени.

Выявительно- огический блок работает следующим образом,

При возникновении сквозного горения вентилей на выходе релейного элемента 42 появляется импульс; поступающий на счетчик 43 и переводящий его S положение .. Одновременно посьщается сигнал запрета .на логический элемент ЗАПРЕТ 46. Сигнал с выхода дешифратора, пройдя через элемент ИЛИ 45, поступает, на блок 38 распределения уставок.

Если сквозное горение повторилось на следующем периоде промьиапенной частоты, счетчик перевЬдится в положение снова посьтается сигнал запрета на логический элемент ЗАПРЕТ 46, а сигнал с дешифратора 44 через элемент ИЛИ 4-5 - на блок 38 распределения уставок.

Если сквозное горение прекратилось сигнал запрета снимается с элемента 465 и сигнал с дешифратора, пройдя через этот элемент, запустит элемент выдержки времени. Срабатывание элемента 47 переведет счетчик и дешифратор в нулевое состояние, подготовив выявительно-логический блок к работе. Одновременно снимается сигнал с блока распределения уставок.

На фиг. 3 изображена временная диаграмма работы выявительно-логического блока, где

.а - линейные токи аварийного пре образователя;

б линейные токи неаварийного преобразователя;

в - выходной сигнал релейного элемента 42;

г - выходной сигнал логического элемента ИЛИ 45;

д - выходной сигнал логического элемента ЗА.ПРЕТ 46;

е - вйпсодной сигнал элемента 47 выдержки времени;

ж,з - выходные сигналы блока 38 распределения уставок;

и - выходной сигнал коррекции уста вок аварийного блока;

к - то же, неаварийного блока;

л - сигналы уставок РТ аварийного и неаварийного блоков.

Изменение переменных соответствуют вышеприведенному описанию, из которого следует, что выявительно-логический блок фopмlipyeт на своем выходе прямоугольный импульс, начало которого совмещено с возникновением сквозного горения вентилей моста, а длительность зависит от длительности суВ5вствования нарушения.

Использование регулятора угла погасания, выбирающего минимальный уго.п открывает дополнительные возможностдля увеличения быстродействия выявительно-логического блока. Дело в том, что нарушение коммутаций всегда предшес твует (при нормальном функционировании устройств измерения и регулирования) появлению близкого к нулю сигнала измерительного органа регулятора угла погасания. Поскольку все остальные измеренные углы погасания относительно велики, выбор наименьшего, осуществляемый в измерительном органе регулятора, облегчает использование факта появления близкого к нулю угла погасания для предотвращения опрокидывания других йнверторных мостов.

С целью увеличения быстродействия в выявительно-логический блок (см. фиг. 2) вк.пючены нуль-орган 48 и одновибратор 49. Нуль-орган 48 служит для фиксации близкого к нулю угла погасания S (сГ 4 эл.град.) одновибратор 49 - для расширения импульса до необходимых размеров, обеспечивающих непрерывность выходного сигнала, образующегося на выходе блока.

Работа выявительно-логического блока с учетом наличия в нем нуль-органа 48 и одновибратора 49 иллюстрируется временной диaгpa гмoй на фиг, 3, где

м - сигнал на выходе нуль-орган 48

н - сигнал на выходе одновибратора 49, а пунктирными линиями обозначены изменения остальных сигналов устройства

Блок распределения уставок служит для выбора мостов, ток которых должен быть снижен на максимальную величину, и мостов,ток которых должен быть снижен на минимальную величину. Длительность снижения тока на максимальную величину соответствует длительности выходного сигнала выявительно-логического блока. Длительность снижения тока на минимальную величину выбирается заранее.

Логика работы блока подчиняется следующим правилам.

Если нарушение кЬммутаций происходит только в одном инверторном месте ток выпрямительных мостов, относящихся к выпрямительно инверторному блок содержащему аварийный мост, должен быть снижен на максимальную величину а ток остальных выпрямительных моетов должен быть снижен на минимальную величину. Если нарушение коммутаций происходит одновременно в нескольких инверторных мостах, причем в каждом блоке хотя бы один инверторный мост подвер ся аварии, ток выпрямительных мостов не должен снижаться. Последнее условие накладывается дл отстойки от нарушений работы инвертора, вызванных короткими замыканиями в приемной энергосистеме. На фиг. 4 дан блок распределения уставок, содержащий логические элементы ЗАПРЕТ 50, 51, элементы 52 и 53 ограничения длительности сигнала, при чем первые входы элементов ЗАПРЕТ соединены с выходами соответственно первого и второго выявительно-логического блока, а вторые входы - с выходами соответственно второго и первого выявительно-логического блока, выходы элементов ЗАПРЕТ соединены с входами элементов ограничителя длительности и с первыми входами блока коррекции уставок. Блок распределения уставок работает следующим образом. Если приходит сигнал от первого выявительно-логического блока 36, то он проходит на выход элемента ЗАПРЕТ 50 и далее на выход ограничителя 52 длительности, на первый вход первого блока коррекции уставок 39 и на второй вход второго блока коррекции уставок 40. Длительность сигнала, поступающего на первый вход блока 39, определяется длительностью сигнала выявительно |логического блока; длительность сиг-, нала, поступающего на второй вход оло ка АО, определяется настройкой элемен та ограничителя длительности 52. Если приходит сигнал от второго вы явительно-логического блока 37, то устройство работает аналогично. Если сигналы приходят одновременно от выявительно-логическ -1х блоков 36 и 37, то благодаря элементам ЗАПРЕТ 50 и 51, они не пройдут на выходы блока распределения уставок. Если сигналы приходят не одновременно, а с некоторым разбросом, то на выходы пройдут только узкие импульсы, ширина которых равна разбросу. Такие импульсы не смогут заметно повлиять на работу преобразователей . Блок коррекции уставок служит для определения степени снижения тока ulfj,g)( и Функ1щи от работы выпрямительно-инверторной подста«ции. На фиг. 5 дан блок коррекции уставок 39, 40. Он содержит сумматор 54, ограничитель 55, ключи 56, 57 и суммирующий усилитель 58, имекщий равные коэффициенты передачи по равным входам, причем входы сумматора 54 соединены с задатчиком мощности выпрямительно-инверторной подстанции и с источником опорного сигнала, а выход с входом ограничителя 55, выход которого соединен с входами ключей 56, 57, вторые входы которых соединены с выходами блока 38 распределения уставок, а выходы - с входами суммирующего усилителя 58. Сумматор 5 и ограничитель 55 служит для воспроизведения характеристики, показанной на фиг. 6 и обеспечивающей возрастание сброса мощности с ростом самой передаваемой мощности; ключи управления 56, 57, управляемые блоком распределения уставок, служат для подачи сигнала с выхода ограничителя на первый или второй вход суммирующего усилителя 58, вырабатывающего сигнал коррекции уставки. Применение предлагаемого способа на многомостовой выпрямительно-инверторной подстанции, соединенной со слабой приемной энергосистемой, дает большой технико-экономический эффект, поскольку за счет небольших дополнительных затрат существенно уменьшает количество аварий, а также величины и длительности сбросов, мощности подстанции как при одиночных, так и при устойчивых нарушениях работы инверторных мостов. Формула изобретения I . Способ управления многомостово14 выпрямительно-инверторной подстанцией содержащей выпрямительные и инверторые блоки, регуляторы тока выпрямитеаей, регуляторы угла погасания инвероро::. трансформаторы тока на входе вьгходе преобразовательных мостов, аключающийся в уменьшении уставок егуляторов тока Быпрямителб;й при нарушении работы блоков, отлича ющийся тем, что, с целью обеспечения устойчивости работы инвертор,ных мостов, фиксируют снижение углов погасания инвертора до критического .значения, после чего уменьшают уставки тока всех выпрямителей, сравнивают токи на входе и выходе ийверторного моста и в случае равенства указанных токов, уставки до первоначального уровня, а в случае неравенства указан ных токов поддерживают сниженные уставки тока, 2.Способ по п. 1, о т л- и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью подцержа ния мопщости на максимальном уровне, уставки регуляторов тока неаварийных блоков уменьшают на величину, меньшую по сравнению с изменением уставки регулятора тока аварийного блока. 3.Способ по пп. 1 и 2, о т л и чающийся тем, что дополнитель но определяк т ток предварительного ре жима и в функции от указанного тока производят указанное воздействие на уставки регуляторов тока выпрямителей. 4.Устройство для осуществления способа по пп.1-3, содержащее регуляторы тока выпрямительных мостов, соединенные с блоками уставки выпрямительных мостов, установленные на выпрямительной подстанции, и регуляторы углов погасания инверторных мостов, соединенные с,блоками измерения и выбора минимального угла погасания установленные на инверторной подстанции, измерительные трансформаторы постоянного тока, установленные на линии постоянного тока, соединяющей выпрямительную и инверторную подстанции, и трансформаторы напряжения, установленные на стороне переменного то ка преобразователей инверторной подстанции, отличающееся тем что, оно дополнительно снабжено выявительно-логическими блоками, блоками коррекции уставок и блоками рас пределения Зставок, причем вход каждо го выязительно-логического блока подсоединен к трансформаторам тока и напряжения и к блоку измерения и выбора минимального угла погасания, а выход каждого выявительно-логического блока соединен со .входом блока распределения уставок, выход которого соединен с блоком коррекции уставок соответствующего блока выпрямительных и инвертЬрнь х мостов, выход которого подсоединен к блоку уставки соответствующего выпрямительного моста. 5.Устройство по п. 4, о т л и чающееся тем, что каждый выявительно-логический блок содержит счетчик импульсов, дешифратор, элемент ИЛИ, элемент ЗАПРЕТ, элемент-, выдержки времени и релейный элемент, причем вход счетчика импульсов подсоединен к выходу релейного элемента, а выходы - к входам дешифратора, выходы дешифратора присоединены к входам элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ присоединен к выходу выявительно-логического блока и к одному из входов элемента ЗАПРЕТ, второй вход которого присоединен к выходу релейного элемента, выход элемента ЗАПРЕТ присоединен к входу элемента вьщержки времени, выход которого присоединен к входу уставки нуля счетчика импульсов. 6.Устройство по пп. 4 и 5, о т личающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, выявительно-логический блок дополнительно содержит нуль-орган и одновибратор, причем вход нуль-органа соединен с выходом блока измерения и выбора минимального угла погасания, а выход - ; с входом одновибратора, выход которого соединен с одним из входов логического элемента ИЛИ. 7.Устройство поп. 4, отличающееся тем, что, с целью оптимального воздействия на выпрямительные мосты различных преобразовательных блоков, блок распределения уставок содержит элементы ЗАПРЕТ иэлементы ограничения длительности сигналов, причем первый и второй входы элемента ЗАПРЕТ соединены с .выходами выявительно-логического блока, выходы элементов ЗАПРЕТ соединены соответственно с выходами блока распределения уставок и с входами блока распределения уставок и с входами элементов ограничения длительности сигнала,выходы которых соединены с выходами блока распределения уставок. 8.Устройство по п. 4, отличающееся тем, что, с целью измене- ния уставок регуляторов тока в функции от параметров предварительного per жима, оно дополнительно снабжено блоком уставки тока и источником опорного сигнала, каждый из блоков коррекции уставок содержит сумматор, ограни4HTenbj ключи и операционный суммирующий усилитель, причем один вход сумматора соединен с выходом блока уставки тока, а второй вход с источником эталонного сигнала, выход сут матора ррисоединен к входу ограничителя, выт ход которого присоединен к первым N входам ключей, вторые входы ключей соединены с выходами блока распределения уставок, а выходы ключей соединены с входами суммирующего операционного усилителя, выход которого

единен с. входами соответствующих блков уставок регуляторов тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Известия НИИПТа, сб. 2, 1957, с. 84-95.

2.Авторское свидетельство СССР 466822, кл. И 02 Р J3/18, 1975.

3.Патент США № 3801895 кл. 321-27:, 1973.

4.Патент США 3771041, кл. 321-5, 1971. 9

k

От гт

Сч

f

W

-т

--г

тпт

Haamffflfowние влока

К бРУ

5

а

rtJ

е ж

м

to П

п

ФнгЗ

50

Von

Датчик «««««ее -я mwI1

j Для ulmin Ф

ПЛЛует

Для Л1так Фиг. 5