CH661384A5

CH661384A5 - Anordnung zur steuerung einer uebertragungsanlage fuer hochgespannten gleichstrom.

Info

Publication number: CH661384A5
Application number: CH1160/83A
Authority: CH
Inventors: Goete Liss
Original assignee: Asea Ab
Priority date: 1982-03-04
Filing date: 1983-03-03
Publication date: 1987-07-15
Also published as: JPS58163231A; FR2522896A1; CA1186729A; DE3306595A1; SE430452B; SE8201341L; FR2522896B1; US4516198A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Anlagen dienen zur asynchronen Verbindung von Wechselstromnetzen (in der Regel Drehstromnetzen). Die Wechselstromnetze können weit voneinander entfernt liegen und beispielsweise durch Flussläufe oder schwach besiedelte Gebiete voneinander getrennt sein. Sie können aber auch unmittelbar aneinandergrenzen so dass die Gleich- und die Wechselrichterstation räumlich zu einer Station zusammengefasst sein kann. Die zusammengefasste Anordnung wird auch Kurzkopplung genannt, die dann angewendet wird, wenn eine synchrone Verbindung zwischen den beiden Wechselstromnetzen unerwünscht ist.

Beim Betrieb solcher Anlagen ist es heutzutage üblich, beide Stationen über ihren zugeordneten Stromregler zu regeln, denen ein gemeinsamer Stromsollwert zugeführt wird. Dieser Sollwert kann von einer anderen Regelgrösse abgeleitet sein. Wenn in einer der beiden Stationen dem Stromregler zusätzlich ein Differenzwert aufgeschaltet wird, erhält die Gleichrichterstation einen grösseren resultierenden Stromsollwert als die Wechselrichterstation. Dies hat zur Folge, dass die Station mit der höheren Spannungseinstellung, in der Regel die Gleichrichterstation, den zu übertragenden Gleichstrom bestimmt, während die andere Station die Gleichspannung bestimmt.

Durch diese Betriebsform — die in dem Werk «Power Transmission by Direct Current» von Erich Uhlmann, erschienen 1975 im Springer-Verlag, Seiten 128 und 129 näher beschrieben ist — lassen sich stabile Betriebsverhältnisse in der Übertragungsanlage erzielen.

Die vorstehend erwähnten Anordnungen haben ausserdem den Vorteil, dass es verhältnismässig leicht ist, in die Grundschaltungen verschiedene Hilfsparameter einzuführen, um eine solche Anordung derart auszugestalten, dass Variationen möglich sind und dass insbesondere mögliche Störungen in den Wechselstromnetzen oder in der Gleichstrom-Übertragungsanlage berücksichtigt werden.

Unter anderem wurde festgestellt, dass bei einem Absinken der Spannung des leistungsempfangenden Wechselstromnetzes, also dem Netz der Wechselrichterstation, beispielsweise aufgrund von Kurzschlüssen, Erdschlüssen oder anderen Fehlern, der zu übertragende Gleichstrom reduziert werden muss, um die in dieses Netz eingespeiste Leistung abzusenken und dadurch die Stabilität dieses Netzes zu gewährleisten. Eine solche Stromabsenkung erfolgt zweckmässigerweise dadurch, dass jede Station mit einem den Stromsollwert begrenzenden Glied ausgerüstet ist. Ein solches Begrenzungsglied ist von allgemeinem Wert, um eine obere Grenze für den Stromsollwert festzulegen, wobei das Begrenzungsglied die Übertragung in beispielsweise einer übergeordneten Steueranordnung bestimmt. Der Grenzwert wird dann von der Spannung abhängig gemacht, und da eine Strombegrenzung gleichzeitig in beiden Stationen erfolgen muss, um die Stabilität der Übertragungsanlage zu gewährleisten, ist es naheliegend, von einer solchen Spannung auszugehen, die in beiden Stationen verfügbar ist, nämlich die Spannung auf der Gleichstromleitung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass die Übertragungsanlage zur Aufrechterhaltung eines stabilen Betriebszustandes bei Störungen im Wechselstromnetz des Wechselrichters zuverlässiger arbeitet als die bekannten Anlagen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemässe Erfassung der Wechselspannung der Wechselrichterstation durch die spannungserfassenden Mittel kann entweder direkt oder auch indirekt erfolgen.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Die einzige Fig. zeigt ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Steuerung einer Übertragungsanlage für hochgespannten Gleichstrom.

In der Fig. sind eine Gleichrichterstation LR und eine Wechselrichterstation VR dargestellt, so dass die Leistungsübertragung in der Fig. von links nach rechts erfolgt. In der Regel ist eine solche Übertragungsanlage jedoch derart ausgerüstet,

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dass die Leistungen in beiden Richtungen übertragen werden kann. Aus diesem Grund sind die in der Fig. nur in einer der Stationen dargestellten Schaltungselemente üblicherweise in beiden Stationen vorhanden. Wegen der besseren Übersicht ist die Fig. vereinfacht, da es zur Erläuterung der Funktionen genügt, die Leistungsübertragung nur in einer Richtung zu erläutern.

An ein erstes Wechselstromnetz 1 ist über einen Stromrichterstransformator 3 ein als Gleichrichter geschalteter Stromrichter 5 angeschlossen. An ein zweites Wechselstromnetz 2 ist über einen zweiten Stromrichtertransformator 4 ein als Wechselrichter geschalteter Stromrichter 6 angeschlossen. Die Wechselstromnetze 1 und 2 sind dreiphasig dargestellt, da in diesen Netzen üblicherweise Drehstrom übertragen wird. Die Stromrichter 5 und 6 sind üblicherweise in Brückschaltung ausgeführt.

Zwischen den beiden Stromrichtern 5 und 6 befindet sich die zweipolige Gleichstromleitung 7, 8. Zwischen den beiden Leitern 7 und 8 liegt ein Spannungsteiler 9, dessen Abgriff einen Messwert der Gleichspannung liefert. In den Leiter 8 ist ein Gerät 10, beispielsweise ein Transduktor, geschaltet, welcher einen Messwert des übertragenen Gleichstromes liefert. Zur Regelung ist jedem der Stromrichter 5 und 6 ein Stromregler 11 bzw. 12 zugeordnet. Der Stromregler 11 steuert über ein Zündimpulsglied 13 den Gleichrichter 5 und der Stromregler 12 steuert über ein zugeordnetes Zündimpulsglied 14 den Wechselrichter 6.

Jedem der Stromregler 11 und 12 ist ein Summierer 15 bzw. 16 vorgeschaltet. Jedem der Summierer 15 und 16 wird über jeweils einen Eingang das Signal des vom Gerät 10 gelieferten Messwertes des übertragenen Gleichstromes als Istwert mit negativem Vorzeichen zugeführt. Über einen zweiten Eingang wird jedem der Summierer 15 und 16 ein von einem gemeinsamen Stromsollwertgeber 17 geliefertes Signal als Sollwert mit positivem Vorzeichen zugeführt. Der Summierer 16 der Wechselrichterstation VR weist einen dritten Eingang auf, dem von einem nicht näher dargestellten Schaltkreis 18 ein Signal mit negativem Vorzeichen eines Differenzwertes zwischen den Strömen der beiden Stationen zugeführt wird. Um diesen Differenzwert ist der Sollwert des Stromes für den Wechselrichter 6 kleiner als derjenige für den Gleichrichter 5. Der zwischen dem Schaltkreis 18 und dem dritten Eingang des Summierers 16 dargestellte Schalter deutet daraufhin, dass der Differenzwert bei entgegengesetzter Übertragungsrichtung des hochgespannten Gleichstromes an dieser Stelle unterbrochen und der anderen Station zugeführt werden muss.

Da für beide Stationen nur ein Sollwertgeber 17 vorhanden ist, muss das Sollwertsignal von derjenigen Station, in welcher sich der Sollwertgeber 17 befindet, mittels einer Fernmeldeverbindung zur anderen Station übertragen werden.

Zwischen dem Sollwertgeber 17 und den beiden Summierern 15 und 16 ist je ein Strombegrenzer 19 bzw. 20 geschaltet. Bei bekannten Steueranordnungen sollen die Strombegrenzer gewährleisten, dass der vom Sollwertgeber 17 erhaltene Sollwert die Kapazität der Übertragungsanlage nicht überschreitet. Gemäss der Erfindung sind die beiden Strombegrenzer 19 und 20 in Abhängigkeit von der Spannung des der Wechselrichterstation VR zugehörigen zweiten Wechselstromnetzes 2 wirksam. Nachfolgend soll nun beschrieben werden, wie diese Spannung auf verschiedenen Arten herangezogen werden kann, damit beide Stationen LR und VR bei einem Absinken der Spannung im zweiten Wechselstromnetz 2 gleichzeitig beeinflusst werden. Jede der verschiedenen Methoden ist für sich geeignet, das gewünschte Ziel zu erreichen. Bei grossen und bedeutenden Übertragungsanlagen ist es jedoch empfehlenswert, die einzelnen Methoden miteinander zu kombinieren, um dadurch die Funktionssicherheit zu erhöhen.

Die einfachste Methode ergibt sich bei der eingangs genannten Kurzkopplung der beiden Stationen, bei der die Wechselstromnetze 1 und 2 aneinandergrenzen, so dass die Stationen unmittelbar zusammengebaut sind. In einem solche Fall wird die Spannung im zweiten Wechselstromnetz 2 mittels eines Spannungswandlers 22 abgegriffen und durch einen Gleichrichter 24 gleichgerichtet. Das gleichgerichtete Signal wird über eine Leitung 26 den Strombegrenzern 19 und 20 der beiden Stationen zugeführt.

Wenn zwischen den beiden Wechselstromnetzen 1 und 2 mitters der Gleichstrom-Übertragungsleitung 7, 8 eine grössere Entfernung von beispielsweise einigen hundert oder tausend Kilometern zu überbrücken ist, lässt sich ebenfalls das vorstehend beschriebene Prinzip anwenden, wobei jedoch die Leitung 26 zwischen der Wechselrichterstation VR und der Gleichrichterstation LR eine für eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit geeignete Fernmeldeverbindung sein muss, damit die Strombegrenzung praktisch gleichzeitig in beiden Stationen erfolgt. Die Übertragungsgeschwindigkeit ist ausreichend, wenn die als Fernwirkverbindung dienende Fernmeldeverbindung eine Schrittgeschwindigkeit von 2000 bis 2500 Baud ermöglicht, damit die Signalübertragung schnell genug erfolgen kann. Es könnten Bedenken bestehen, eine solche aufwendige Fernmeldeverbindung nur für die erfindungsgemässe Übertragungsanlage einzusetzen; jedoch kann meistens davon ausgegangen werden, dass eine solche Fernmeldeverbindung auch für weitere Aufgaben verwendbar ist. Gegebenenfalls kann eine bereits vorhandene Fernmeldeverbindung solcher Art zusätzlich für den hier vorgesehenen Zweck eingesetzt werden.

Nach den vorstehenden Ausführungen bereitet es keine Schwierigkeiten, den Messwert der Spannung des zweiten Wechselstromnetzes 2 in der Wechselrichterstation VR auszuwerten. Falls keine Fernmeldeverbindung hoher Übertragungsgeschwindigkeit bzw. hoher Schrittgeschwindigkeit zwischen den beiden Stationen VR und LR verfügbar ist, besteht die Möglichkeit, in der Gleichrichterstation LR einen Spannungsabfall zu simulieren, der mindestens annähernd dem Spannungsabfall auf der Wechselstromseite des Wechselrichters VR entspricht. Zu diesem Zweck wird die Spannung auf der Gleichstromleitung 7, 8 mit der Spannung des ersten Wechselstromnetzes 1 verglichen. Wird dabei festgestellt, dass die Spannung auf der Gleichstromleitung 7, 8 gegenüber der Spannung des ersten Wechselstromnetzes 1 absinkt, dann dient die entstandene Differenz als Anzeichen dafür, dass die Spannung des zweiten Stromnetzes 2 ebenfalls abgesunken ist.

Zum Vergleichen dient ein weiterer Summierer 25, dem über seinen ersten Eingang der Messwert der Wechselspannung des ersten Wechselstromnetzes 1 und über seinen zweiten Eingang der Messwert der Gleichspannung der Gleichstromleitung 7, 8 zugeführt wird. Der Messwert der Wechselspannung wird vom ersten Wechselstromnetz 1 über einen Spannungswandler 21 und einen Gleichrichter 23 gewonnen. Zum Gewinnen des Messwertes der Gleichspannung der Gleichstromleitung 7, 8 dient der bereits erwähnte Spannungsteiler 9.

Das Ausgangssignal des Summierers 25 wird einem Niveaudetektor 27 zugeführt, der festgestellt, ob die Spannung der Gleichstromleitung 7, 8 gegenüber der Spannung im ersten Wechselstromnetz 1 abgesunken ist, so dass ein solches Absinken als ein Absinken der Wechselspannung des Wechselrichters 6 behandelt und dem Strombegrenzer 19 in entsprechender Aufbereitung zugeführt wird. Durch die vorstehend erwähnte Art lässt sich dem Strombegrenzer 19 ein Steuersignal mit einer derartigen Geschwindigkeit zuführen, die durchaus mit einer für hohe Schrittgeschwindigkeit geeigneten Fernmeldeverbindung vergleichbar ist. Je nach Möglichkeit ist es jedoch empfehlenswert, die beiden vorstehend erwähnten Arten zur Gewinnung eines Steuersignals für den Strombegrenzer 19 miteinander zu kombinieren. Eine solche Kombination weist zudem den Vorteil auf, dass durch den Vergleich der Gleichspannung auf der Gleichstromleitung 7, 8 mit der Wechselspannung des ersten Wechselstromnetzes 1 ein solcher Fall ausgeschlossen wird, bei

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dem ein Absinken der Spannung auf der Gleichstromleitung 7, 8 versehentlich ausgewertet wird, wenn eine solche Absenkung ihre Ursache auf der Seite des ersten Wechselstromnetzes 1 hat.

Es ist möglich, die Spannung in beiden Stationen in der gleichen Weise zu messen, nämlich wie vorstehend beschrieben, durch einen Vergleich der Spannung des Wechselstromnetzes mit derjenigen der Gleichstromleitung. Der Stromsollwert kann dann in beiden Stationen nach der folgenden Bedingung begrenzt werden:

In der Gleichrichterstation LR wird der Stromsollwert begrenzt, wenn die Gleichspannung sinkt, ohne dass sich dabei gleichzeitig die Wechselspannung nennenswert verändert.

In der Wechselrichterstation VR hingegen wird der Stromsollwert begrenzt, wenn sowohl die Gleich- wie auch die Wechselspannung absinkt.

Es ist erkennbar, dass diese beiden Bedingungen gleichzeitig s eintreten, wenn die Wechselspannung in der Wechselrichtersta-tion VR absinkt.

Falls jedoch die Wechselspannung in der Gleichrichterstation LR absinkt, dann sinkt auch die Spannung auf der Gleichstromleitung 7, 8, während die Wechselspannung in der Wech-lo selrichterstation VR im wesentlichen unverändert bleibt. In einem solchen Fall verhalten sich die Spannungen gegenüber dem vorstehend beschriebenen Fall entgegengesetzt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Anordnung zur Steuerung einer Übertragungsanlage für hochgespannten Gleichstrom, bei der eine an ein erstes Wechselstromnetz (1) angeschlossene Gleichrichterstation (LR) über eine Gleichstromleitung (7, 8) mit einer an ein zweites Wechselstromnetz (2) angeschlossenen Wechselrichterstation (VR) verbunden ist, mit einem einen gemeinsamen Stromsollwert an je einen Stromregler (11, 12) der beiden Stationen (LR, VR) liefernden Stromsollwertgeber (17), sowie mit einem in einer der Stationen angeordneten Schaltkreis (18) zum Einstellen eines Differenzwertes zwischen den Strömen der beiden Stationen, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung im zweiten Wechselstromnetz (2) erfassende Mittel (22, 24) vorhanden sind und dass jede der beiden Stationen (LR, VR) einen Strombegrenzer (19, 20) aufweist, um in Abhängigkeit von einem Absinken der Spannung im zweiten Wechselstromnetz (2) der Stromsollwert der beiden Stationen gleichzeitig zu begrenzen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die beiden Stationen (LR, VR) in einer gemeinsamen Station zur asynchronen Verbindung von zwei aneinandergrenzenden Wechselstromnetzen (1, 2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (22, 24) zum Messen der Spannung direkt im zweiten Wechselstromnetz (2) bestimmt sind, um ein Signal an die beiden Strombegrenzer (19, 20) zu liefern.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel (22, 24) zum Messen der Spannung direkt im zweiten Wechselstromnetz (2) bestimmt sind und dass zur Übertragung des Messresultates an den Strombegrenzer (19) der Gleichrichterstation (LR) eine für eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit geeignete Fernmeldeverbindung vorhanden ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den genannten Mitteln weitere spannungser-fassende Mittel vorhanden sind, um die Spannung der Gleichstromleitung (7, 8) mit der Spannung des ersten Wechselstromnetzes (1) zu vergleichen und um den Strombegrenzer (19) der Gleichrichterstation (LR) derart zu beinflussen, dass ein Absinken der Spannung der Gleichstromleitung (7, 8) bezogen auf die Spannung des ersten Wechselstromnetzes (1) als ein Absinken der Spannung des zweiten Wechselstromnetzes (2) behandelt wird.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichterstation (VR) dritte Mittel aufweist, um die Spannung der Gleichstromleitung (7, 8) mit der Spannung des zweiten Wechselstromnetzes (2) zu vergleichen.

6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die spannungserfassenden Mittel unterteilt sind in einen ersten Teil (22, 24) zum Messen der Spannung des zweiten Wechselstromnetzes (27 und zum Beinflussen des Strombegrenzers (20) der Wechselrichterstation (VR), in einen zweiten Teil (21, 23, 9, 25, 27) zum Beeinflussen des Strombegrenzers (19) in der Gleichrichterstation (LR) und zum Vergleichen (25) der Spannung der Gleichstromleitung (7, 8) mit der Spannung des ersten Wechselstromnetzes (1), wobei ein Absinken der Gleichspannung bezogen auf die Wechselspannung des ersten Wechselstromnetzes (1) als ein Absinken der Wechselspannung des Wechselrichters (6) behandelt wird.