Способ управления режимом элек-ТРОпЕРЕдАчи пОСТОяННОгО TOKA Советский патент 1981 года по МПК H02J1/00 H02P13/18 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к мощной высоковольтной преоСтразовательноП технике, а именно к средствам автоMaTH4ecKqro управления протяженной линией электропередачи постоянного тока высокого напряжения. По основному авт.св. №736262 известен способ управления режимом электропередачи постоянного тока, заключающийся в том, что одну из преобразовательных.подстанций (выпрямительнут) регулируют на поддерж ние заданного значения тока, на второй преобразовательной подстанци измеряют режимные параметры и посре ством регулирования ее напряжения поддерживают экстремальное значение контролируемой величины, формируемо по измеренным параметра /. Известный способ предполагает осуществление управления перетоком мощности с отправного конца передачи изменением уставки тока выпрямителя Ll3. Однако в ряде случаев применения ППТ возникает необходимость управле ния передаваемой мощностью со сторо ны инвертора, например в случае, когда приемная система располагает незначительной 1-енериру:.Ч;;ей мощностью.и. поддержание частоты в системе возлагается на ППТ. Цель изобретения - расширение функциональных возгюжностей управления ППТ. Для достижения указанной цели при осуществлении способа управл ния режимом электропередачи постоянного тока, заключающегося в том, что згщанное значение тока передачи поддерживают на инверторе, экстремальное значение контролируемой величины поддерживают на выпрямителе путем регулирования, а контролируемую величину формируют по параметрам, характеризующим режим выпрямительной подстанции. На фиг. 1 представлен график, иллюстрирующий сущность предлаггчемого способа; на фиг. 2 - принцип формирования контролируемой величины по сопротивлению нагрузки на зажимах выпрямителя; на фиг. 3 - то же, по мощности и напряжени.э выпрямителя; на фиг. 4 - то же, по току и напряжению выпрямителя;на фиг. 5 то же, по параметрам, характеризующим режим работы управляющего устройства.

На фигурах обозначены внешняя сарактеристика 1. инвертора, линии 2 равных значений контролируемой величины, граница 3 области режимов работы по данной контролируемой величине, внешняя характеристика 4 выпрямителя, направление 5-возрастания контролируемой величины, ось 6 симметрии линии равных значений контролируемой величины.

Чтобы передача работала с заданным на инверторе значением тока и наивысшим напряжением, необходимо, чтобы экстремальное значение контролируемой величины достигалось, когда положение рабочей точки (места пересечения внешних характеристик подстанций) приходится на точку излома характеристики инвертора. Этому требованию отвечает контролируемая величина, формируемая в виде величины полного сопротивления нагрузки на зажимах выпрямителя постоянному .току

UjB

Ф

I

dB

Линии равных значений этой описываются уравнением

:2)

JdB о

dB 7

Ф. cons t.

Стрелкой 5 на фиг.1 показано направление возрастания Фо на плоскости режимов (Ujo, (}) Напряжение выпрямителя может регулироваться как изменением уставки угла об запаздывания зажигания, так и изменением уставки регулятора тока ((фиг. 1) . Если начальное значение уставки тока выпрямителя составляет Tyg.,, то увеличение уставки влечет за собой увеличение контролируемой величины ф.. Если нача.льное значение уставки выпрямителя 1 uBj, то контролируемая величина Ф увеличивается при уменьшении уставки выпрямителя. Статический максимум Ф достигается при значении уставки выпрямителя Ту02, при которой положение рабочей точки и точки излома характеристики инвертора совпсщают, так как именно в. этой точке происходит касание линии равных значений контролируемой величины характеристики инвертора.

Таким образом, экстремизируя контролируемую величину по выражению (l) на выпрямителе изменением величины уставки тока выпрямителя, можно автоматически поддерживать режим работы передачи с требуемым током и Нс1ивысшимнапряжением. Диапазон устанавливаемых токов при исползовании в качестве контролируемой величины полного сопротивления ограничен снизу. Если обозначить наклон участка характеристики инвертора, определяемый регулятором тока, через

(i7f-)° i jгде Ui - напряжение инвертора с отнесенной к нему линией

du- de )

J (ц - уставка тока инвертора, то граница допустимых режимов определяется выражением:

С.;

KU,

Наклон участка приведенной характеристики инвертора, определяемый (регулятором угла погасания, опрее деляется коэффициентом

/ ausu

ЭЦбU т . т(5)

ь 1„

К V эь I

е V ЭЬ / d 9u;

кот-орый может быть положительным, что зависит от соотношения сопротивлений линии и сопротивления контура коммутации вентильного преобразователя. Однако величина Kg мала, так что граница допустимых режимов по напряжению лежит в области крайне низких напряжений ППТ и не представляет практического интереса.

В заштрихованной на.фиг.1 области экстремизация контролируемой величины определяется выражением .

Urfa

(6)

Ф

Id6 + lo

где IQ - константа, имеющая размер.HOCTb TQKa. Эффект, достигаемый при использовании контролируемой величины по выражению (б) показан на фиг.2. Если принять TO 2- Д I ; 3 (Д6 й1ц - величина снижения тока инвертора от заданного значения при коротком замыкании на выводах выпрямителя) , то область- малых токов, где нарушается оптимальный режим работы, смещается в область недопустимо высоких напряжений ППТ. Установление оптимального режима работы передачи без телесвязи подстанций может быть осуществлено также, если сформулировать цель управления выпрямителем как поддержание максимума

напряжения при минимуме передаваемой мощности. Этой цели отвечает контролируемая величина

(7)

Р о dB - dB

-. Р где Pig - мощность на полюсах выпрямителя ;

IQ - коэффициент пропорциональности, имею1дий размерность тока.

Линии 2 равных значений контролируемой.величины описываются уравнением

Фг

(8)

и.

de где Фо const, и представляет собой гиперболы, ось 6 симметрии которых начинается на оси абсцисс в точке (фиг.3). IJJ взять в соответ Если значение ствии с выражением 1д+ где Ij . - максимально допустимей рабочий ток передачи величина снижения тока инвертора от заданного значения при коротком замыкании на выводах вы прямителя (фиг.2), то областью работы по зада ной контролируемой вели чине является вся облас нормальных режимов ППТ. Прямой 3 на фиг.З показана грани области допустимых режимов работы по данной контролируемой величине, которая определяется выражением: dB u-do - d (° где К ц - коэффициент наклона по выражению (з). Выражение (Ю) получено из услов касания линий 2 равных значений (8) искусственного участка характеристи ки 1 инвертора. На фиг.З приведен, пример Гд 123j ; Д1к.з. O.llj-HOM. чтобы не иметь ограничений на область реж мов работы, цель управления выпрями тельной подстанцией можно сформулир вать как, поддерживание максимума напряжения при минимуме тока. Этой цели отвечает контролируемая величи на Ij«, (11) Ф к, .и MB 1 Чв где Kj, Кд - весовые коэффициенты, одновременно переводящие величины IjB, Ujje в сигнал одной размерности. Линии 2 равных значений контроли руемой величины (11) описываются уравнением определяется отноше Условием касания приведенной вне ней характеристики 1 инвертора лини ми 2 равных значений (12) в точке е излома является неравенство: гдек.., Kg - коэффициенты наклона п выражениям (.3) и (5) . При выполнении условия (11) статический максимум контролируемой величины (9) достигается, когда рабочая точка характеристик совмещается с точкой излома приведенной внешней характеристики, инвертора. Полученный результат иллюстрирует фиг.4. Как видно из графика, контролируемая величина (11) не ограничивает область оптимизации режима ППТ. Известные annapaTHbie упрощения при реализации способа могут быть получены, если цель управления выпрямительной подстанции сформулировать как поддержание минимума тока при- минимуме угла включения. Контролируемая величина, соответствующая этой цепи записывается Ф rIjB+. Кос-обз, d.). где Kj, коэффициенты пропорциональности, одновременно переводящие величины Ijg, at в в сигнал одной размерности. В основе формирования контролируемой величины по выражению (14) лежит следующее. При одном и том же приращении тока uIjjB соответствующее ,ему приргицение угла включения Д о g в статике прямо противоположно по знаку и различно по величине при положе нии рабочей точки на разных участках приведенной внешней характеристики инвертора: на искусственном участке оно больше, на естественном - меньше. Градиент контролируемой величины по току имеет следующий вид: ЭФ ,. . „ 91tiB 3otb причем При некоторых соотношениях весовых коэффициентов Kj, , принимается знак при переходе с одного на другой участок внешней характеристики нвертора. Если предположить, что Зое в 1 для искусственного одуль 3I(x.e частка не менее некоторой величиы А Ь I для естественного участка - не боее величины В InitMa V ричем А В, то соотношение между есовыми коэффициентами Kj, Кд, ри .котором контролируемая величина тановится унимодальной функцией, оответствует выражению Экстремальное значение контролиуемой величины (14) достигается, огда положение (1 ) рабочей точки на характеристике инвертора совпадает с точкой ее излома, определяемой соотношением 1 Если в выражении (14) заменить о g на соответствующее ему значение oing уставки, то новая величина 11дв+ V- о d D о у В удовлетворяет требованию контролируемой величины, так как в статичес ких режимах работы преобразователей обеспечивается odg оьцц. ,, , Вместо ) выражении (14) может быть взята величина, характеризующая угол включения, например управляющее воздействие на систему фазового управления углом включения подстанции. Рассмотрим следующий конкретный пример. На выпрямительной подстанции установлен регулятор тока. Допустим, что управление углами включения преобразовательных подстанций производится по арккосинусному закону. При этом все участки статичес ких внешних характеристик выпрямителя и инвертора линейны (фиг.5). Регулятор тока выпрямителя вырабатывает управляющий сигнал UU в соответствии с законом : Г„в) p9hx« (20) П jo - IUR J . где pghx -функция знака аргумента , ri; X О Чо X о; К ц - коэффициент усиления регулятора, и может только увеличить угол включения относительно установленного м нимального угла of mitr .Построим зависимости тока и упра ляющего воздействия регулятора тока выпрямителя от величины уставки ток (фиг.З). Проектируя на ось абсцисс положение точки излома характеристи выпрямителя и соответствутацее ей по ложение рабочей точки на характерис тике 1 инвертора получаем величину уставки, величину тока и величину рассогласования регулятора тока дл данного режима по I Величина ди пропорциональна рассогласованию (Tjg - IUB) и находится умножением последнего на Кц. На фиг. 5 ломаной 7 показана за симость ) ломаной 8 - зави симость AU((Iyp). Точки излома зав симостей отвечают значению уставки тока выпрямителя 1ц, при котором, расположение рабочей точки совмеще с точкой излома характеристики инв тора. Если просуммировать зависшОСТИ (7) И (8) с некоторыгли весовы-, и коэффициентами Kj, Кд, то можно олучить унимодальную зависимость -(1чв) Ф Kj-ija + Кц-ли. (21) оказанную ломаной 9, минимальное начение которой приходится на точу излома. Поскольку наклоны линейых участков зависимостей (7) и 8) е зависят от величины уставки тока нвертора и величины ЭДС инвертора о соответствие минимума выражения (21) характерно положению рабочей очки, величина (21) удовлетворяет сем требованиям контролируемой веичины. Линейными преобразованиями, читывая (20) , можно привести (21) виду +( + )(22) или к виду Ср (KI 4 ) - (Кд K(j) lyg Выражения (22) и (23| показывают, что контролируемая величина может быть сформирована по параметрам, характеризующим режим самого управляющего устройства, при этом ее экстремизация одновременно означает экстремизацию и других вышеприведенных контролируемых величин. Предлагаемый способ расширяет область использования ППТ, режимное управление которых осуществляется без телесвязи в условиях работы подстанций с минимальными углами включения. Использование предлагаемого способа управления ППТ позволяет повысить надежность функционирования передачи и может дать значительный экономический эффект, так как затраты на экстремальный регулятор несоизмеримы со стоимостью линий дальней связи. Формула изобретения Способ управления режимом электропередачи постоянного тока по авт. св. №736262, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, экстремальное значение контролируемой величины поддерживают на выпрямительной подстанции. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №736262, кл. Н 02 J 1/00, Н 02 Р 13/81, 1975.

0.2 и U O.S J.0 /,/ L2

U,

de

ai 0.2 0.3 «v as 0.6 in o. o.a to i,i 1.2 Фмг.-З