Способ управления выпрямительно-инверторной подстанцией и устройство для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК H02P13/16 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЫПРЯМИТЕЛЬНО-ИНВЕРТОРНОЙ

ПОДСТАНЦИЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к управле нию статическими преобразователями, выполненными на газоразрядных , эле.ктронных или полупроводниковых прибо pax с управляющим электродом, в частности преобразователями электропередач и вставок постоянного тока.

Инверторные подстанции, предназначенные для преобразования больших количеств электроэнергии, строятся, как правило, на основе многомостовьк схем. Отдельные инверторные мосты, входящие в состав преобразовательной подстанции, присоединяются к общим шинам на стороне переменного тока,.в результате чего возникает взаимное влияние между преобразователями в переходных и аварийных процессах. взаимное влияние проявляется в том, что любое нарушение нормального режима работы одного из инверторных мостов, вызванное, либо несвоевременным зажиганием вентиля, либо йсчезновением одного или нескольких: управляющих импульсов, либо потерей управляемости вентиля, либо пробоем или перекрытием изоляции моста, приводит к нарушению нормального чередования коммутаций вентилей остальных инверторов. В результате происходит сброс передаваемой мощности всей подстанции или значительной ее части.

Непосредственными причинами нарушения работоспособности других инверторов являются искажения напряжения на шингис переменного тока и возрастание выпрямленного тока преобразователей, возникающие вследствие наfOрушения нормального чередования коммутаций, хотя бы в одном из инверториых мостов. Степень взаимного влия- ; ния тем больше, чем меньше отношение мощности короткого замыкания на шинах переменного тока преобразоватеtsлей подстанции к ее мощности.

Известно устройство для сохранения работоспособности инверторной подстанции при аварии на одном из ин20верторов, действие которого заключается в том, что при пропуске зажигания (нарушениенормального чередования коммутации вентил(ей) какоголибо вентиля вырабатывается управ2Sляющий юотульс для внеочередного за-, жигания следуивдего по порядку зажигания вентиля той же вентильной группы моста. За счет преждевременного зажигания следующего вентиля удается избежать в некоторых случаях опро30кидывания инвертора и, таким образом, предотвратить развитие аварии Однако область применения и:Эффективность этого устройства весьма ограничены поскольку сам по себе ,сдвиг управляющего импульса являет ся причиной как искажения напряжени на шинах инверторной подстанции, та и возрастания выпрямленного тока пр образователей. Поэтому этот способ оказывается совершенно непригодным подстанциях с малым отношением мощности короткого замыкания. Известно также устройство для ре гулирования углов погасания многомостовой инверторной подстанции.Для сохранения рабоз оспособности инверторных мостов предлагается форсировать углы опережения зажигания вен тилей этик мостов путем увеличения установок регуляторов углов погасания Г2, ° Однако побкольку изменение углов опережения зажигания вентилей само по себе вызывает искажения напряжений на Шинах подстанции, то малая величина форсировки углов не предот ращает аварии, а значительная велич на форсировки приводит к существенн му снижению передаваемой мощности. Наиболее близок к предлагаемому способ для предотвращения развития аварии, заключающийся в уменьшении уставки регулятора тока выпрямителя вплоть до перевода выпрямителя в инверторный режим. Поскольку при уменьшении уставки рргулятрра тока снижается и выпрямленный то преобразователей, это способствует успешному протеканию коммутаций в инверторных мостах подстанции 3JТем не менее данный способ обладает следующими недостатками: вопервых, уменьшение уставйи регулятора тока осуществляется по факту появления колебаний промышленной частоты в выпрямленном токе или нап ряжении, т.е. пЬ факту уже свершивш ся ав-арии, что вносит большое запаздывание в процесс уменьшения ток и в ряде, случаев не может способствовать предотвращению развития аварии, во-вторых, использование в качестве основного признака, по которому производится уменьшение уставк регулятора тока,колебаний выпрямленного тока или напряжения промышленной частоты делает способ чувствительным к нарушениям коммутаций вентилей на выпрямителе, а в этом . случае снижение уставки регулятора тока является недопустимым с точки зрения обеспечения оптимальных характеристик процесса, в-третьих, использование в этом способе такого уменьшения уставки регуля-тора тока, при котором возможен перевод выпрямителя в инверторный режим, может привести к прекращению выпрямленного тока и, вследствие этого, перенапряжение на оборудовании и пробой разрядников, загдищагацих его. Целью изобретения является осуществление такого управляющего воздействия на преобразователи, при котором, несмотря на взаимное влияние,, имеквдее место между аварийными и неаварийными блоками, углы погасания каждого независимого блока сохраняются на безопасном уровне и при этом передаваемая мощность поддерживается на максимально возможном уровне. Цель достигается тем, что согласно способу управления выпрямительно-инверторной подстанцией, содержащей npe-j образовательные блоки выпрямителей и инверторов, регуляторы тока, регулятор минимального тока и регулятор угла погасания, заключающегося в изменении уставок регуляторов тока и ре-. гуляторов минимального тока преобразовательных блоков и поддержании -вьшсямленных токов блоков, равным установкам регуляторов тока, дополнительно измеряют отрицательное отклонение минимального угла погасания инверторов блока от заданного значения и в зависимости от полученного значения отклонения воздействуют на уставки регуляторов тока и регуляторов минимального тока. Способ реализуется устройством, содержащим регуляторы тока, регуляторы минимального тока, блок уставки и регулятор угла погасания, соединенный с регулятором минимального тока, и регулятор мощности, которое дополнительно содержит регулятор уставок тока, один вход которого подсоединен с блоку измерения угла погасания, второй вход регулятора уставок тока подсоединен к выходу регулятора мощности, а его выход подсоединен к блоку уставок регулятора тока и регулятора минимального тока. Регулятор уставок тока содержит эадатчик угла погасания, два усилителя-ограничителя, ;И два сумматора, причем первый вход первого сумматора подсоединен к выходу блока измерения угла погасания, его второй вход подсоединен к задатчику угла погасания, его выход подсоединен ко входу первого усилителя-ограничителя,.. выход которого подсоединен к первому . входу второго сумматора, ко второму входу которого подсоединен регулятор мощности, а выход второго сумматора подсоединен ко второму усилителю-ограничителю, ыход которого подключен к блоку уставки регуляторов тока. Первый усилитель-ограничитель о6далает зоной нечувствительности. Второй усилитель-ограничитель имеет нижнее, ограничение выходного сигнала на уровне предельно допустимого тока преобразователей, На фиг, 1изображена блок-схема устройства/ на фиг. 2 и 3 - статические характеристики, усилителей-ограничителей, На фиг. 1 изображен один из блоков выпрямительно-инверторной подстанции, соединяющий шины переменного тока 1 и 2, и включакхций в себя выпрямительные мосты 3 и 4 и инверторные мосты 5 и 6 присоединенные к шинам переменного тока через многообмоточные трансформа торы 7 и 8 соответственно. Для сгла: живания выпрямленного тока устанавливаются реакторы 9 и 10, а для измерения выпрямленного тока трансформаторы постоянного тока - Ни 12. Выпрямительные мосты управляются регулятором тока 13, предназначенным для изменения углЪв зажигания таким образом, чтобы выпрямленный ток блока соответствовал значению, згаданному устройством уставки 14. Инверторные мосты управляются регулятором угла погасания 15, содержащим блок измерения углов погасания и выбора минимального среди измеренных углов 16,и регулятором минимального тока 17,предотвращающего снижение выпрямленного тока при нулевых углах зажигания выпрямителей, Регулятор уставки тока 18 содержит задат ик величины угла погасания 19, первый сумматор 20, первый усилительограничитель 21, второй сумматор 22 и второй усилитель-ограничитель 23. Сумматор 20 предназначен для получения величины рассогласования между минимальным из измеренных углов по гасания инверторов и требуемой величи ной угла погасания, задаваемой задатчиков угла 19. Усилитель-ограничитель 21, за счет своей статической характеристики, показанной на фиг. 2, позволяет выбирать в качестве входного воздействия только отрицательные значения отключений угла погасания (дсГ) и, кроме того, за счет наличия зоны чувствительности позволяет отстроиться от малых колебаний углов погасания в установившихся режимах работы преоб разователей. Сулвлатор 22 и усилительограничитель 23, статическая характеристика которого изображена на фиг. 3 презназначенная для формирования величины уставки регулятора тока у „ в функции от рассогласования ми нимальным измеренным значением угла погасания инверторов и его заданной величиной { Цст рм л К). Входными сигналами регулятора уставки тока являются выходной сигнал блока измерения углов погасания и выбора минимального среди них 16 и выходной сигнал регулятора мседности 24, задающего требуемую величину выпрямленного тока в нормальных установившихся режимах работы блока выпрями тельно-инверторной подстанции. Регулятор уставки тока работает следующим образом, В нормальных, установившихся режимах работы инверторов подстанции величины минимальных измеренных углов погасания равны или отличаются на некоторую ма лую величину от значения угла погасания, задаваемого задатчиком угла погасания. Поэтому выходной сигнал сумматора 20 равен нулю или отличается от него на величину, меньшую величины зоны нечувствительности усилителяограничителя 21, в результате этого а также способности усилителя-ограничителя 21 пропускать только отрицательные значения его входных сигналов, на выходе усилителя-ограничителя 21 отсуствует сигнал управления, В этой на выходе регулятора уставки тока формируетсясигнал равный по значению величине уставки регулятора тока, задаваемой регулятором мощности. Когда дестабилизирующие факторы, влияющие на работу преобразователей выпрямительно-инверторной подстанции, приводят к тому, что отключение минимального из измеренных углов погасания инверторов от заданной величины становится отрицательным и превьвиает допустимое значение, задаваемое зоной нечувствительности усилителя-ограничителя 21, регулятор уставки тока вступает в работу, чтобы предотвратить возможное в этом случае опрокидывание инверторов. Действие регулятора заключается в уменьшении значения уставки регулятора тока до такой величины в зависимости от величины отклонения минимального из из- меренных углов погасания от заданного значения, при которой минимальный из измеренных углов погасания инверторов отличается oi заданного значения на величину зоны нечувствительности усилителя-ограничителя 21, Уменьшенное значение уставки регулятора тока сохраняется регулятором уставки тока до тех пор, пока рассогласование на его входе по своей величине превьплает величину зоны нечувствительности усилителя-ограничителя 21, а по знаку остается отрицательным. Как только эти условия nepecTciK T выполняться регулятор уставки тока устанавливает значение уставки регулятора тока равным величине, задаваемой регулятором модности , Максимальная величина рассогласования между минимальным из измеренных углов погасания инверторов и заданным значением этого угла может достигать величины, равной значению, Зсщаваемому задатчикг1м угла погасания. При этом , если не принять специальных мер, вырабатываемое регулятором уставки тока значение уставки может стать равным нулю или даже принять отрицательное значение, что в свою очередь приводит к прекращению протекания выпрямленного тока и вьщаче необходимой мощноети.

в качестве меры, предотвращакяцей возникновения этих явлений, в регуляторе уставки тока усилитель-ограничитель 23 имеет нижний уровень ограничения выходного сигнала, на величину равный минимальной допустимому току преобразователей, определяемому их режимными и энергетическими характеристиками. За счет наличия нижнего уровня ограничения выходного сигнала усилителя-ограничителя 23, уставка iвырабатываемая регулятором не может принимать нулевых и отрицательных значений, что и обеспечивает бесперебойную передачу мощности подстанцией .

Применение данных способа и устройства на выг рямительно-инверторной подстанции даёт большой технико-экономический эффект, во-первых, из-за того, что от,крывает возможности работы подстанции при ее соединении с энергосистемами практически любой мощности,во-вторых, обеспечивает передачу мощности на оптимальном уровне, в-третьих, позволяет значительно упростить построение системы защиы и автоматики подстанции и тем саым повысить надежность работы этой истемы.

Формула изобретения

регуляторов тока и регуляторов минимального тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

, 2. Авторское свидетельство СССР I 166822,.кл. Н 02 Р 13/18, 1974.

tpui3