Способ регулирования реактивной мощности выпрямительно-инверторной подстанции Советский патент 1980 года по МПК H02P13/16 

(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ Ш1ПРЯМИТЕЛЬНО-ИНВЕРТОРНрЙ ПОДСТАНЦИИ

1

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 представляет 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 также менять передаваемую мощность по заранее згщанному графику или по командам автоматических устройств независимо от соотношения частот в отправной и приемной энергосистемах.

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

Известно устройство для поддержания уровня напряжения fj .

Это устройство реализует способ ре гулирования, согласно которому величину заданного значения постоянного

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.

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

Известно также устройство 2j , реа15лизующее способ регулирования реактивной мощности, осуществляемый путем воздействия на углы опережения зажигания и на ступенчаты переключатель для регулирования емкости конден20саторной батареи, причем уменьшение потребляемой инверторной подстанцией реактивной мощности ведет к увеличению углов и ухода от оптимального режима, а также к уменьшению емкости конденса25торной батареи, что является недостатком.

Известен способ регулирования реактивной мощности, при котором регулирование осуществляется путем воздейст30вия на углы опережения зажигания и на ток возбуждения синхронных компенсаторов, установленных на инверторной подстанции. При этом уменьшение потребляемой реактивной мощности вызывает сначала увеличение углов опережения зажигания инвертора, затем уменьшение тока возбуждения синхронного компенса тора, затем снова увеличение углов опережения зажигания инвертора. Увеличение потребляемой реактивной мощности сопроволодается уменьшением углов опережения зажигания, увеличением тока возбуждения синхронных компенсаторов и затем снова уменьшением углов опережения р. В энергосистемах часто задаются требования поддержания реактивной мощ ности на линиях связи с энергосистема ми с зоной нечувствительности регулят ра реактивной мощности. В этих условиях при управлении реактивной мощностью с зоной нечувствительности система регулирования вступает в работу только при увеличении реактивной мощности выше верхней границы зоны нечувствительности или умен шении реактивной мощности ниже нижней границы зоны нечувствительности.Когда величина реактивной мощности находитс 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 загрузк синхронных компенсаторов реактивной мощностью. Согласно известному способу 3j ос ществляется управление источниками (потребителями) реактивной мощности (синхронным компенсатором и управляеMbiM преобразователем) при наличии дефицита или избытка реактивной мощности, т. е. с зоной нечувствительности. Один из измерительных органов обес печивает управление реактивной мощностью подстанции с защанной уставкой или с зоной или без зоны нечувствительности. При управлении реактивной мощности ВИП -в соответствии с предложенным спо собом изменение загрузки синхронных компенсаторов в зависимости от величины реактивной мощности линии, находящейся внутри зоны нечувствительности, может быть равно ширине зоны нечувствительности системы регулировани реактивной мощности. Так, при ширине зоны нечувствительности 50 МВар изменение загрузки синхронного компенса тора может доходить до 100 МВар. Целью изобретения является повышение экономичности работы выпрямительно-инверторной подстанции и снижение потерь мощности на подстанции. Это достигается благодаря тому, чт при осуществлении способа регулирования реактивной мощности выпрямительно инверторной подстанции , содержащей 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 мощности воздействуют на Ьозбуждение синхронного компенсатора, дополнительно измеряют реактивную мощность преобразователя Qnp сравнивают ее с граничными значениями- реактивны с мощностей зоны нечувствительности QO +-5uQ и , где Q(j- реактивная мощность в середине зоны нечувствительности, а дС -ширина зоны нечувствительности, причем при Q tip QO включают канал измерения реактивной мощности линии, с уставкой О.с, А Q и осуществляют воздействие на регулятор синхронного компенсатора, при ПР QO отключают канал измере ния реактивной мощности линии и включают канал измерения реактивной мощности линии с уставкой QO + - д Q и 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 О.с(, ависимости от реактивной мощности линии QU при постоянной реактивной мощности преобразователя и управлении реактивной мощностью ВИП в соответствии с известным способом З ;1 на фиг. 2 - диаграмма реактивных мощностей синхронного компенсатора и реактивной мощности линии при управлении реактивной мощностью линии согласно предложенному способу ; на фиг, 3 - схема устройства, реализукицего предложенный способ. Схема (фиг. 3) содержит устройство 1 - регулятор реактивной мощности, состоящий из 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 Г блоки 3 и 4 являются блоками формирования сигнала отклонения реактивной мощности линии от задания с уставками соответственно Qj- и Qj Q-(5--jAQ, связанными соответственно с блоками б, 7, и 8, 9; блоки 6, 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)j устройство 11 представляет собой регулятор угла погасания (ОРУП), а устройство 12 - регулятор возбуждения синхронного компенсатора (АРВСК) J блок 13 -преобразователь токов и напряжений синхронного компе сатора 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 ли нии и синхронного компенсатора и кото рый образует сигнал реактивной мощнос ти преобразователя , выход блока 5 связан с блоком 10; блок 17 - преоб разователь 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, выход блока 15 связан с входом блока 1 блок 16 является измерителем отклоне ния параметров синхронного компенсат ра (СК) от длительно допустимых, выход блока 16 связан с блоком 18, бло ки 14 и 18 являются ключами , соедине ными 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 блоко (ключей) 6, 7, 8, 9, 14 и 18. В тех случаях, когда Qnp QO 2 (фиг.2) и отсутствуют предельные режимы СК, логическое устройство (блок 10 держит открытым ключ (блок) 9, остальные ключи (блоки) 6, 8, 7, 14 и 18 держит закрытыми. При этом осуществляется поддержание реактивной мощности линии с уставкой, равной Qo-4- uji, воздействием на АРВСК 12. (Режим Д на фиг. 2). При Qnp отсутствии предельных режимов СК логическое устройство (блок) 10 держит открытым ключ 7, а ключи 6, 8, 9, 14 и 18 закрытыми. В этом случае осуществляется поддержание реактивной мощности линии с уставкой, равной воздействием на АРВСК 12. (Режим 11 на фиг. 2). При 4(i|iA логическое устройство держит открыты ключ 14, а остальные ключи 6, 8, 7, 9, 18 - закрытыми. В этом случае реактивная мощность линии не поддерживается, а изменяется в соответствий с изменением Q а поддерживается на нулевом уровне реактивная мощност синхронного компенсатора Q воздействием на АРВСК 12. (Режим Ш на фиг. 2) .Если 4 QQ- -| d Q и синхронный компенсатор находится в предельном режиме по выдаче реактивной мощности, то в этом случае логическо устройство 10 держит открытыми ключи 8 и 18, а остальные ключи (б, 7, 9, 14) закрытыми При этом поддерживае ся реактивная мощность линии связи с энергосистемой с уставкой QQ-- iQ воздействием на ОРУП 11, одновременн поддерживается предельный по выдаче реактивной мощности режим СК воздействием на АРВСК 12. ( ражим на фиг.2). Если (lpp ii-fjiQ и синхронный компенсатор 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 i воздействием на ОРУП 11, одновременно поддерживается предельный по потреблению реактивной мощности режим СК воздейст-, вием на АРВСК 12 (режим I на фиг.2) Рассмотрим пример управления реактивной мощностью подстанции для частного случая, когда Q 0. Тогда при . выдаче реактивной мощности ВИП по ве личйне,большей дЦ,регулирование реактивной мощности линии связи с энергооистемой осуществляется с уставкой +Л0/ при потреблении реактивной мощности преобразователем, фильтрами и конденсаторами батареями величиной, меньшей -ДЦ осуществляется регулирование реактивной мощности с уставкой -ДС1, а при значениях суммарной реактивной мощности преобразователя, фильтров и конденсаторных батарей в диапазоне +AQ поддерживается воздействием на АРВСК нулевая реактивная нагрузка синхронного компенсатора. В последнем случае суммарная реактивная нагрузка блоков, фильтров и конденсаторных батарей находится в пределах +д(1, 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 QQ-I-AQ, часть реактивной мощности, а именно QQ + AQ выдается по линии электропередач, а остальная часть потребляется синхронным компенсатором. В случаях, когда нагрузка преобразователей, фильтров и конденсаторных батарей меньше Q,- Д Q, часть реактивной нагрузки, а именно uQ, потребляется с линии, а остальная часть выдается синхронным компенсатором. Предлагаемый способ управления реактивной мощностью ВИП может быть использован как на инверторной стороне, так и на выпрямительной стороне ВИИ. При использовании предлагаемого способа управления реактивной мощностью повышается экономичность работы выпрямительно-ннверторноЛ подстанции за счет уменьшения в ряде рсжнмов реактивной нагрузки синхронного комЛенсатора.

Формула изобретения

Способ регулирования реактивной мощности выпрямительно-инверторной подстанции, содержащей регулятор реактивной мощности подстанции, синхройный компенсатор с регулятором, подключенный к шинам подстанции, каналы измерения реактивной мощности линии и синхронные компенсаторы, заключающийся в том, что измеряют реактивную мощность линии и синхронного компенсатора и в зависимости от измеренной мощности воздействуют на возбуждение синхронного компенсатора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь мощности на подстанции при заданной зоне нечувствительности, дополнительно измеряют реактивную мощность преобразователя (1|,р, сравнивают ее с граничными значениями реактивных мощное тей зоны нечувствительности О.о- Q

и Q.f) 2 S 0., где реактивная мощность в середине зоны нечувствительности, а Q - ширина зоны нечувствительности, причем при Qfip iu включают канал измерения реактивной мощности линии с уставкой - Д Q и осуществляют воздействие на регулятор синхронного компенсатора, при Qfii) Чo,i отключают канал измерения реактивной мощности линии и включают канал измерения реактивной мощности линии с уставкой Q.. и осуществляют воздействие на регулятор синхронного компенсатора. Источники информации, принятые ъо внимание при экспертиз

1.naWHT ФРГ № 892160, 21 d, 45/01, 1952.

2.Патент Швеции № 314430, кл. 21 с, 67/10, 1966.

3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2503763/24-07,

кл, Н 02 Р 13/16, 1977 (прототип).

(риг.З