DE1043489B - Anordnung zur Regelung von Stromrichtern in einer Kraftuebertragungsanlage mit hochgespanntem Gleichstrom - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftübertragungsanlage mit hochgespanntem Gleichstrom, bei der elektrische Energie, die von einem Wechselstromnetz geliefert wird, in einer oder mehreren Gleichrichterstationen in hochgespannten Gleichstrom umgewandelt wird. Dieser Gleichstrom wird dann über Luftleitungen oder Kabel nach einer oder mehreren Wechselrichterstationen übertragen, wo die Energie wieder in Wechselstrom umgeformt und einem Wechselstromnetz zugeführt wird. Kraftübertragungsanlagen dieser Art können entweder mit konstantem Übertragungsstrom und veränderlicher Gleichspannung in den Stromrichterstationen betrieben werden oder auch mit konstanter Gleichspannung in mindestens einer der Stromrichterstationen, während sich der übertragene Gleichstrom in Abhängigkeit vom Energiebedarf ändert. Die letztgenannte Betriebsart bietet den Vorteil, daß die Stromrichter mit höherem Wirkungsgrad und größerer Sicherheit arbeiten können. Eine der Stromrichterstationen, ζ. B. die Wechselrichterstation, legt dann die Übertragungsspannung im Gleichstromnetz fest, welche in letzter Hand durch die in dem empfangenden Wechselstromnetz von Generatoren oder Phasenschiebern erzeugte Wechselspannung gegeben ist. Die in Frage stehende Wechselrichterstation wird dann von einer Gittersteuereinrichtung gesteuert, die zweckmäßig einen konstanten Kommutierungsabstand sicherstellt. In diesem Fall wird in wenigstens einer der Gleichrichterstationen die Gleichspannung so geregelt, daß eine bestimmte Netzgröße, z. B. der Leitungsstrom selbst oder die Übertragungsleistung oder die in dem empfangenden Wechselstromnetz herrschende Frequenz, gewünschte Werte einnimmt. In manchen Fällen wird statt dessen die Übertragungsspannung von mindestens einer Gleichrichterstation konstant gehalten, während in mindestens einer Wechselrichterstation die Wechselrichter auf eine solche Gegenspannung geregelt werden, daß der übertragene Gleichstrom so groß ist, daß eine geregelte Größe, z. B. eine der obengenannten Netzgrößen, gewünschte Werte annimmt. Während eine solche Betriebsform mit konstanter Übertragungsspannung viele Vorteile bei ungestörtem Betrieb bietet, hat sie beispielsweise bei einem Kommutierungsfehler in einer Wechselrichterstation oder bei Kurzschlüssen im Gleichstromnetz den Nachteil, daß der Gleichstrom in der Gleichrichterstation auf unzulässig hohe Werte ansteigen kann. Bei einer solchen Störung würde sich ein Konstantstromsystem günstiger verhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei Störungen in einem Konstantspannungssystem auftretenden Schwierigkeiten zu beseitigen. Siebezieht sich auf eine Anordnung zur Regelung von Stromrichtern in einer Kraftübertragungsanlage mit hochgespanntem Anordnung

zur Regelung von Stromrichtern
in einer Kraftübertragungsanlage
mit hochgespanntem Gleichstrom

Anmelder:
Allmänna Svenska Elektriska

Aktiebolaget,
Västeräs (Schweden)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Missling, Patentanwalt,
Gießen, Bismarckstr. 43

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 7. September 1954

Harry Forsseil, Ludvika (Schweden),
ist als Erfinder genannt worden

Gleichstrom, in der in ungestörtem Betrieb mindestens eine der Stromrichters tationen die Gleichspannung der Leitung in ihrem Anschlußpunkt auf gewünschte Werte festlegt, während in mindestens einer anderen Stromrichterstation die Gleichspannung ihrer Stromrichter so geregelt wird, daß eine Netzgröße, z. B. Frequenz, Leistung oder Strom, gewünschte Werte annimmt. Erfindungsgemäß sind Organe vorgesehen, die von der Höhe des übertragenen Leitungsstromes oder seinen Änderungen abhängig sind und welche die Regeleinrichtungen der Kraftübertragungsanlage mit einer Regelgröße (Stromregelgröße) beeinflussen, die sich schnell im Vergleich zu einer anderen die Regeleinrichtungen gleichzeitig beeinflussenden Hauptregelgröße einstellt, und welche bei einer Störung in der Anlage den Leitungsstrom auf seinem gerade vorliegenden Wert zu halten streben, während sie bei Eingriffen der Hauptregelgröße im Normalbetrieb stabilisierend wirken. Die Hauptregelgröße kann hierbei eine von der geregelten Netzgröße oder ihren Abweichungen von einem Sollwert abhängige Größe sein. Sie kann jedoch auch, außer von der geregelten Netzgröße, von einer Zusatzgröße abhängig sein, die langsam auf einen solchen Wert eingestellt wird, daß die Abweichung der geregelten Netzgröße von einem Sollwert auf Null ausgeregelt wird.

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Die Hauptregelgröße kann auch eine die gewünschte Übertragungsspannung darstellende Größe sein. Die Hauptregelgröße und die Stromregelgröße können auf die Regeleinrichtung der Kraftübertragungsanlage in verschiedener Weise und in verschiedenen Punkten wirken. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wirken die beiden genannten Größen in ein und derselben Station auf einen gemeinsamen Regler ein, der die Stromrichtergitter steuert. Die zwei Regelgrößen können jedoch die Regeleinrichtungen der Kraftübertragungsanlage auch in der Weise beeinflussen, daß z. B. beide Größen in einer oder mehreren Stromrichterstationen auf einen gemeinsamen Regler wirken, während in den anderen Stromrichterstationen nur die Stromregelgröße die dort befindlichen Regler beeinfhifit.

Die Erfindung ist an Hand der Fig. 1 bis 5 erläutert. Von diesen zeigt Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau des Kraftübertragungssystems und der Regeleinrichtungen. Die Organe für die Stromregelgröße 12 (13) und die Hauptregelgröße 20 (21) werden dann in den Fig. 2, 3 und 4 in drei Ausführungsformen gezeigt. Schließlich gibt die Fig. 5 eine weitere Ausführungsform des Organs 12 (13) der Stromregelgröße an.

Fig. 1 zeigt die Übertragungsleitung 1 der Gleich-Stromhochspannungsanlage, die eine Luftleitung oder ein Leiter in einem Kabel sein kann. Der Kraftübertragungskreis schließt sich durch die Erde an den Erdungspunkten 2, Die Übertragungsanlage wird von dem Gleichrichter 3 gespeist, der über den Transfermator 6 an das speisende Wechselstromnetz 7 angeschlossen ist. Am Anfang und am Ende der Übertragungsleitung liegen Glättungseinrichtungen 5. An der Empfangsstelle wird der hochgespannte Gleichstrom in dem Wechselrichter 4 in Wechselstrom umgewandelt, der über den Transformator 6 in das empfangende Wechselstromnetz 8 gespeist wird. An diesem Netz ist auch ein Wechselstromgenerator oder ein Phasenschieber 9 angeschlossen. Der Gleichrichter 3 wird mit Hilfe seiner Gitter von einem Regler 10 gesteuert. Ein Regler 11 steuert die Gitter des Wechselrichters 4. Der Regler 10 wird unter anderem von dem Organ 12 beeinflußt, das von der Höhe des übertragenen Leitungsstromes oder seinen Änderungen abhängig ist. Der übertragene Leitungsstrom wird von einem Transduktor 14 gemessen, dessen Ausgangsstrom in dem Gleichrichter 16 gleichgerichtet und einem Widerstand 18 zugeführt wird. In entsprechender Weise wird der Regler 11 des Wechselrichters 4 unter anderem von dem Organ 13 beeinflußt, auch dies abhängig von dem übertragenen Leitungsstrom oder seinen Änderungen. In dieser Station wird der Leitungsstrom von dem Transduktor 15 gemessen, dessen Strom im Gleichrichter 17 gleichgerichtet wird und der einen Spannungsabfall an dem Widerstand 19 hervorruft. Diese Spannungen, die im wesentlichen dem übertragenen Leitungsstrom proportional sind, werden den Organen 12 und 13 über Klemmen zugeführt, die für das Organ 12 mit 31 und 32 bezeichnet sind. Der Regler 10 ist weiter von dem Organ 20 beeinflußt, das die Hauptregelgröße darstellt. Dessen Klemmen sind mit 35 und 36 bezeichnet. In gleicher Weise beeinflußt das von der Hauptregelgröße abhängige Organ 21 über einen Widerstand 26 den Regler 11 in der Wechselrichterstation. Während der Regler 11 des Wechselrichters dauernd von dem Organ 21 der Hauptregelgröße beeinflußt wird, kann das entsprechende Organ 20 in der Gleichrichterstation mit Hilfe des Kontaktes 27 von dem Regler 10 abgeschaltet werden. Unter den anderen, in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung interessierenden Einrichtungen befinden sich weiterhin die Hilfsorgane 22 und 23 in der Gleichrichter- bzw. Wechselrichterstation. Diese führen den Reglern eine Hilfsregelgröße zu, die den von den Organen 20 bzw. 21 abgegebenen Stromregelgrößen in der Richtung entgegengerichtet sind, in der ihr Einfluß begrenzt werden soll. Demnach liefert das Hilfsorgan 22 eine negative, das Hilfsorgan 23 eine positive Spannung an die Regler 10 bzw. 11. Diese Hilfsorgane sind durch die Kontakte 29 und 30 daran gehindert, in der Gleichrichter- und Wechselrichterstation gleichzeitig wirksam zu sein. In der gezeigten Stellung ist der Kontakt 30 geschlossen und daher das Hilfsorgan 23 wirksam. Wenn der Kontakt 30, der später beschrieben werden soll, öffnet, schließt gleichzeitig der Kontakt 29, wodurch das Hilfsorgan 22 in der Gleichrichterstation wirksam wird. Schließlich findet man in der Wechselrichterstation das Organ 24, welches, wenn der Kontakt 28 schließt, den Regler in einer solchen Weise beeinflußt, daß er die von dem Organ 21 abgegebene Hauptregelgröße und damit auch den von der Hauptregelgröße veranlaß ten Regeleingriff in einer von ihren Richtungen begrenzt. Die Richtung wird von dem Stromventil 25 bestimmt, das nur leitend wird, wenn die von dem Organ 21 abgegebene Hauptregelgröße noch stärker negativ ist als der eingestellte negative Wert des Organs 24.

In Fig. 2 ist im einzelnen eine der möglichen Ausführungsformen für das von dem übertragenen Leitungsstrom oder seinen Änderungen abhängige Organ 12 und für das die Hauptregelgröße darstellende Organ 20 gezeigt. Die in Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnte, vom Meßtransduktor erzeugte Gleichspannung, die im wesentlichen dem übertragenen Leitungsstrom proportional ist, wird dem Organ 12 an den Eingangsklemmen 31 und 32 zugeführt. An diesen sind der Kondensator 38 und der Widerstand 39 angeschlossen. Bei Änderungen des Leitungsstromes fließt ein Strom über den Kondensator 38, der einen Spannungsfall an dem Widerstand 39 hervorruft. Über die Klemmen 33 und 34 wird dieser Spannungsfall dem Regler 10 zugeführt. Das Organ 20 besteht in diesem Falle aus einem Geber 40, der die Netzgröße wiedergibt. Diese kann z.B. die Frequenz in dem empfangenden Wechselstromnetz 8 sein, die auf einem gewünschten Wert konstant gehalten werden soll. An dem Potentiometer 41 ist mit Hilfe der beweglichen Klemme 42 der Sollwert eingestellt, auf dem die Netzgröße konstant gehalten werden soll. Hat die Netzgröße den gewünschten Wert, ist die Abweichung zwischen ihr und dem Sollwert Null, und keine oder eine nur unbedeutende Spannung wird dem Regler 10 von den Klemmen 35 und 36 zugeführt. Im entgegengesetzten Fall liegt eine positive oder negative Spannung zwischen diesen Klemmen vor, und der Regler wird in der einen oder anderen Richtung beeinflußt. Der Geber 40, der die Netzgröße wiedergibt, kann mit Hilfe einer Fernmeßeinrichtung den Frequenzwert von dem Wechselstromnetz 8 empfangen. Der Vergleich zwischen der Netzgröße und ihrem Sollwert kann auch vollständig in der Wechselrichterstation durchgeführt werden, wobei nur der Unterschied zwischen diesen Größen von der Wechselrichterstation nach der Gleichrichterstation ferngemessen wird, wo er über die Klemmen 35 und 36 in gezeigter Weise den Regler 10 beeinflußt.

Das in Fig. 1 und 2 gezeigte, die Gleichstromübertragungsanlage beeinflussende Regelsystem arbeitet in folgender Weise:

Es wird angenommen, daß die Kraftübertragungsanlage in ungestörtem Betrieb arbeitet. Weiterhin ist

tivem Vorzeichen eingeführt und wirken also entgegengesetzt wie die Hauptregelgröße. Die Höherregelung des Übertragungsstromes wird daher unterbrochen, ehe die Frequenz ihren normalen Wert erreicht hat. 5 Nach und nach geht die Stromregelgröße und die Hauptregelgröße auf den Wert Null zurück, ohne daß Regelpendelungen entstanden sind. Die Hauptaufgabe der Stromregelgröße geht aus dem Verlauf hervor, der sich bei Störungen in der Kraftübertragungsanlage

angenommen, daß es ihre Aufgabe ist, einen solchen Energiezuschuß an das empfangende Wechselstromnetz 8 zu liefern, daß die Frequenz in diesem Netz auf einem gewünschten Wert konstant gehalten wird. Von dem Netz 8 wird dann an das Organ 20 in der Gleichrichterstation durch Fernmessung ein Meßwert übertragen, der entweder die Frequenz im Wechselstromnetz 8 oder ihre Abweichung von einem gewünschten Sollwert darstellt. In jedem Fall wird die Abweichung

zwischen den Klemmen 35 und 36 des Organs 20 wie- io abspielt, z. B. bei einem Kommutierungsfehler im dergegeben. Gleichzeitig wird die Frequenz oder ihre Wechselrichter oder einem Kurzschluß in dem Gleich-Abweichung vom Sollwert an das Organ 21 in der Stromsystem. In diesem Falle würde die Hauptregel-Wechselrichterstation geleitet, welches im Prinzip dem größe entweder mit falscher Tendenz eingreifen oder Organ 20 in der Gleichrichterstation gleich ist. Der auch auf Grund der Trägheit des Wechselstromnetzes Frequenzunterschied tritt also zwischen den Klemmen 15 mit großer Verzögerung. Hier wird ein starker Strom-53 und 54 auf. Wenn die Fernmeßverbindung zwischen anstieg im Gleichrichter 3 durch die aufrechterhaltende der Wechselrichterstation und der Gleichrichterstation Wirkung der Stromregelgröße verhindert. Über den in Ordnung ist, sind die Kontakte 27 und 30, wie ge- Meßtransduktor 14 mit dem Gleichrichter 16, den zeigt, geschlossen, während die Kontakte 28 und 29, Kondensator 38 und den Widerstand 39 wird nämlich wie gezeigt, geöffnet sind. Dies bedeutet, daß die 20 eine positive Regelgröße von dem Organ 12 dem Reg-Hauptregelgröße sowohl auf den Regler 10 als auch ler 10 zugeführt, welcher die Gleichrichterspannung auf den Regler 11 einwirkt. Von den Hilfsorganen 22 tiefer regelt und damit verhindert, daß der Leitungsund 23 ist nur 23 eingeschaltet und beeinflußt somit strom steigt. Die Stromregelgröße strebt also an, den den Regler 11. Die Begrenzungseinrichtung 24, die Leitungsstrom auf seinem gerade vorliegenden Wert später beschrieben wird, ist unwirksam. In diesem Be- 25 zu halten. Eine gleiche Aufgabe hat das Organ 13 in triebsfall wird angenommen, daß die Wechselrichter- der Wechselrichterstation. Bei Störungen in einem station mit ihrem Regler 11 die Übertragungsspannung Teil des Gleichrichters 3 fällt die Gleichrichterspander Anlage bestimmen soll, während die Gleichrichter- _nung und der Leitungsstrom. Mit Hilfe des Meßtransstation mit ihrem Regler 10 das Regelsystem in solcher duktors 15, über den Gleichrichter 17, Widerstand 19, Weise beeinflußt, daß die Frequenz im Wechselstrom- 30 Kondensator 38 und Widerstand 39 wird dann dem netz 8 konstant gehalten wird. Bei Gleichgewicht im Regler 11 von den Klemmen 55 und 56 eine negative Regelsystem, d. h. wenn die Frequenz den richtigen Regelgröße zugeführt. Diese bewirkt eine Tieferrege-Wert hat und eine Änderung des Leitungsstromes lung der Wechselrichter-Gegenspannung, so daß trotz nicht vorliegt, liefert nur das Hilfsorgan 23 in der der niedrigeren Gleichrichterspannung der Leitungs-Wechsel rieh terstation eine Regelgröße an den Regler 35 strom im wesentlichen auf seinem früher vorliegenden 11. Diese ist positiv. In der Wechselrichterstation ent- Wert gehalten wird. Nach und nach geht die Stromsprechen an und für sich positive Regelgrößen einer regelgröße auf Null zurück, aber dann übernimmt die Höherregelung der Wechselrichter-Gegenspannung, langsamer wirkende Hauptregelgröße über das Organ d. h. einer Tief er regelung des übertragenen Kraft- 21 die Höherregelung des Leitungsstromes. Eine Vorstromes. Jedoch ist der Wechselrichter mit einem ₄₀ aussetzung dafür, daß die bei sinkendem Leitungs-Regelbegrenzer versehen, der verhindert, daß die strom entstehende negative Stromregelgröße in der Gegenspannung über einen Wert hinaus geregelt wer- Lage ist, den Regler 11 zu beeinflussen, ist, daß die den kann, der von der Steueranordnung des Wechsel- Stromregelgröße einen Wert haben muß, der die von richters bestimmt ist und die Gittervorspannung so dem Hilfsorgan 23 abgegebene positive Regelgröße einstellt, daß ein guter Kommutierungsabstand er- 45 übersteigt. Dieses Hilfsorgan hat die Aufgabe, in norhalten wird. Die Hilfseinrichtung 23 ist also bis auf malern Betrieb zu verhindern, daß der Wechselrichter

an der Ausregelung negativer Frequenzabweichungen oder einer Abnahme des Leitungsstromes teilnimmt, welche Größen über die Organe 21 bzw. 13 versuchen Frequenz vom Sollwert negativ. Das bedeutet, daß ₅₀ würden, den Regler 11 zu beeinflussen. In dem bezwischen den Klemmen 35 und 36 am Organ 20 und schriebenen Falle kann nämlich die Hauptregelung

und Rückführungsregelung dem Gleichrichter überlassen werden, während der Wechselrichter, wie genannt, eine konstante Gegenspannung halten soll. Die

regler 10 und den Wechselrichterregler 11 in der Weise 55 früher beschriebene Regelbegrenzung in der Wechselzu beeinflussen, daß der übertragene Leitungsstrom er- richtersteueranordnung verhindert in ähnlicher Weise, höht wird. In der Wechselrichterstation vermag die
negative Hauptregelgröße nicht die Gegenspannung
herabzuregeln, weil die Hauptregelgröße in der Regel
niedriger als die positive HilfsSpannung des Organs 23 60
ist. In der Gleichrichterstation erhöht die negative
Regelgröße die Gleichrichterspannung. Über die Kondensatoren 38 in den Organen 12 und 13 der Stromregelgröße, welche an die Meßtransduktoren 14 bzw.
15 und ihre Gleichrichter 16 bzw. 17 angeschlossen 65 ihrem Organ 20 ferngemessen werden. Man muß jesind, fließt dann ein im wesentlichen exponentiell ver- doch damit rechnen, daß eine solche Fernmeßanlage laufender Strom durch den Widerstand 39. Eine aus irgendeinem Grunde außer Betrieb kommt. Das Steuerspannung entsteht dann an den Klemmen 33 und bedeutet, daß die Hauptregelgröße nicht dem Gleich-34 des Organs 12 bzw. an den Klemmen 55 und 56 des richterregier 10 zugeführt werden kann und daß dem-Organs 13. Diese Stromregelgrößen werden mit posi- 70 nach der Gleichrichter 3 nicht die vorgeschriebenen

weiteres unwirksam. Wenn jetzt z. B. durch Einschalten von Wechselstromverbrauchern im Wechselstromnetz 8 die Frequenz fällt, wird die Abweichung der

zwischen den Klemmen 53 und 54 des Organs 21 der Hauptregelgröße eine negative Spannung entsteht. Die Organe 20 und 21 versuchen nun den Gleichrichter-

daß positive Frequenzabweichungen bzw. eine Erhöhung des Leitungsstromes die Wecb^elrichtersteuerung beeinflussen können.

Bei den bisher beschriebenen Betriebs- und Störungsfällen war vorausgesetzt, daß die Hauptregelgröße, d. h. die Netzgröße oder ihre Abweichungen von einem Sollwert, mittels einer Fernmeßeinrichtung von dem Wechselstromnetz 8 nach der Gleichrichterstation und

Regelaufgaben einhalten kann. In einem solchen Fall geht das Regelsystem auf eine andere Betriebsform über, die hier Reservebetrieb genannt wird. Die Kontakte 27, 28, 29 und 30 ändern dann durch einen nicht gezeigten Eingriff ihre Stellungen, so daß die Kontakte 27 und 30 öffnen und 28 und 29 schließen. Das bedeutet, daß das Organ 20 der Hauptregelgröße nicht langer auf den Regler 10 wirkt und daß das Hilfsorgan 23 nicht langer den Wechselrichter 11 beeinflussen kann. Statt dessen wird das entsprechende Hilfsorgan 22 in der Gleichrichterstation eingeschaltet. Außerdem wird das begrenzende Organ 24, dessen Aufgabe näher beschrieben werden wird, an den Wechselrichterregler 11 angeschlossen. In einer nicht gezeigten Weise bestimmt nun der Gleichrichter 3 die Übertragungsspannung der Kraftübertragungsanlage, während die Netzgröße, von der auch in diesem Falle angenommen wird, daß sie eine Frequenz ist, mit Hilfe des Wechselrichterreglers 11 gewünschte Werte annimmt. Fällt z. B. die Frequenz im Wechselstromnetz 8, wird die zwischen den Klemmen 53 und 54 des Organs 21 entstehende Hauptregelgröße negativ, und der Regler 11 vermindert daher die Gegenspannung des Wechselrichters 4. Der Leitungsstrom steigt daher, eine positive Stromregelgröße wird über das Organ 13 dem Regler 11 zugeführt, wobei diese Größe stabilisierend auf den Regeleingriff einwirkt. Die Regelbegrenzung, die im Zusammenhang mit dem Normalbetrieb beschrieben war, ist nun nicht langer wirksam, und da auch das Hilfsorgan 23 nicht langer an dem Regler 11 angeschlossen ist, kann dieser ohne Begrenzung erhöhend oder erniedrigend auf die Gittersteuerung des Wechselrichters einwirken. Dagegen wird nun eine Regelbegrenzung an der Steuereinrichtung des Gleichrichters 3 wirksam und verhindert einerseits, daß eine Abnahme des Leitungsstromes über das Organ 12 sich geltend machen kann, andererseits, daß die von dem jetzt über den Kontakt 29 angeschlossenen Hilfsorgan 22 abgegebene negative Spannung in Form einer Erhöhung der Gleichrichterspannung in der Gleichrichterstation wirksam werden kann. Das Hilfsorgan mit seiner negativen Regelgröße setzt sich weiterhin einer Tieferregelung der Gleichspannung entgegen, die von dem Organ. 12 veranlaßt werden könnte, wenn dieses positive Änderungen des übertragenen Leitungsstromes feststellt. Damit die bei steigendem Leitungsstrom entstehenden positiven Stromregelgrößen sich nicht geltend machen können, wird im Reservebetrieb der Eingriff der Hauptregelgröße in der Wechselrichterstation begrenzt. Dies geschieht dadurch, daß das Organ 24 mit dem die Hauptregelgröße darstellenden Organ 21 parallel geschaltet ist. Wenn die Hauptregelgröße einen zu großen negativen Wert annimmt, der sonst zu starke Erhöhungen des Leitungsstromes veranlassen könnte, wird schließlich die negative Spannung des Organs 24 unterschritten werden, so daß nun die Spannung des Organs 24 um einen positiven Betrag von der Spannung des Organs 21 abweicht. Ein Strom fließt dann von dem Organ 24 über den Hilfsgleichrichter 25, den Kontakt 28, den Widerstand 26 durch das Organ 21, der die negative Spannung dieses Organs auf den Regler 11 unwirksam macht. Durch diese Maßnahmen verhindert man also, daß der Gleichrichter 3 sich den Regeleingriffen des Wechselrichters 4 entgegensetzt. Daher kann der Wechselrichter 4 allein die Konstanthaltung der Netzgröße besorgen. Auch in dieser Reservebetriebsform, bei der bei wegfallender Fernmessung die Konstanthaltung der Übertragungsspannung von der Wechselrichterstation nach der Gleichrichterstation verlagert wird, während die Wechselrichterstation die.

Netzgröße konstant zu halten versucht, strebt die Stromregelgröße danach, bei Störungen in der Kraftübertragungsanlage den Leitungsstrom auf seinem gerade vorliegenden Wert zu halten. Bei einer Störung in einem Teil des Gleichrichters 3 mit einer dadurch verursachten Herabsetzung des Leitungsstromes stellt das Organ 13 über den Meß transduktor und seine Hilfsapparate fest, daß der Leitungsstrom in der Übertragungsleitung abnimmt. Das Organ 13 gibt dann eine negative Regelgröße an den Regler 11 ab, der die Gegenspannung des Wechselrichters herabregelt und dadurch den Kraftstrom auf seinen früher vorliegenden Wert heraufsetzt. In gleicher Weise strebt das Organ 12 in der Gleichrichterstation danach, den Leitungsstrom auf seinen früher vorliegenden Wert herabzusetzen, wenn dieser auf Grund eines Kommutierungsfehlers im Wechselrichter oder eines Kurzschlusses im Gleichstromsystem zu wachsen neigt. Eine positive Stromregelgröße wird dann von dem Organ 12 an den Gleichrichterregler 10 abgegeben, und wenn diese einen Wert angenommen hat, der mindestens gleich dem der von dem Hilfsorgan 12 abgegebenen negativen Regelgröße ist, wird der Regler 10 beeinflußt, die Gleichrichterspannung herabzusetzen und dadurch den Leitungsstrom auf dem früher vorliegenden Wert festzuhalten.

Die Beschreibung für den Normalbetrieb der Anlage und für Betriebsstörungen stützt sich auf die in der Fig. 2 gezeigte Weise der Zusammenarbeit zwischen Stromregelgröße und Hauptregelgröße. Die Stromregelgröße ist durch Einschaltung des Kondensators 38 von den Änderungen des Leitungsstromes abhängig, während die Hauptregelgröße von den Abweichungen der Netzgröße von einem Sollwert abhängig ist. Der Kondensator dient hier als ein differenzierendes Element. Natürlich kann man an Stelle des Kondensators 38 andere differenzierende Elemente verwenden. So kann statt des in Reihe geschalteten Kondensators eine parallel geschaltete Drosselspule die Änderung des Leitungsstromes nach dem Regler vermitteln. Die gleichen Eigenschaften wie die in der Fig. 2 für die Organe 12 bzw. 13 gezeigte Schaltung hat auch die Schaltung nach Fig. 5. Die von dem Meßtransduktor herrührende, zwischen den Klemmen 31 und 32 über dem Widerstand 57 entstehende Spannung wird hier mit einer Spannung verglichen, die von dem verstellbaren Abgriff 50 an einem Spannungsteiler 51 abgenommen wird. Der Abgriff 50 wird von einem nach der Nullmethode geschalteten Motor 52 verstellt, der direkt oder über ein Zwischenorgan in der einen oder anderen Richtung gesteuert wird, wenn eine positive oder negative Differenz zwischen der Spannung über dem Widerstand 57 und der Spannung an dem Abgriff 50 vorliegt. Im Gleichgewichtszustand, d. h. wenn die Spannungen gleich sind, steht der Motor 52 in seiner Nullstellung, und die am Verbindungspunkt der Widerstände 58 und 59 liegende Spannung, die dem Regler 10 über die Klemme 34 zugeführt wird, ist Null. Ändert sich nun der Leitungsstrom, entsteht ein positiver oder negativer Spannungsunterschied, der den Regler 10 beeinflußt. Dieser wird allmählich nach Null ausgeregelt, weil der Motor 52 mit bestimmter Geschwindigkeit den Abgriff 50 so verstellt, daß die zwei Spannungen im Beharrungszustand wieder gleich sind.

Auch das Zusammenspiel zwischen der Hauptregelgröße und der Stromregelgröße kann in anderer Weise als der in Fig. 2 gezeigten vor sich gehen. Fig. 3 zeigt demnach eine Ausführungsform, bei der der Regler 10 bzw. 11 unter dem Einfluß einer Stromregelgröße

steht, die im wesentlichen dem Leitungsstrom proportional ist. Ein differenzierendes Element kommt hier nicht vor. Die Hauptregelgröße ihrerseits ist im wesentlichen der Netzgröße proportional, die von dem Geber 43 wiedergegeben wird. Die Netzgröße kann, wie früher erwähnt, entweder lokal gemessen sein oder von einer anderen Station ferngemessen werden. Bei dieser Einrichtung ist das Regelsystem im Gleichgewicht, wenn bei einem bestimmten Wert der Netzgröße, z. B. bei einem bestimmten Frequenzwert, ein bestimmter Leitungsstrom über die Leitung fließt. Das bedeutet, daß eventuelle Frequenzabweichungen nicht vollständig ausgeregelt werden, sondern daß das Regelsystem eine gewisse Ungleichförmigkeit aufweist. Wenn diese jedoch klein ist, kann die Netzgröße mit gewünschter Genauigkeit eingehalten werden. Eine weitere Ausführungsform, die im wesentlichen mit der in Fig. 2 gezeigten äquivalent ist, geht aus Fig. 4 hervor. Die Organe 12 bzw. 13 geben in diesem Falle eine Regelgröße ab, die im wesentlichen dem Leitungsstrom proportional ist. Die Hauptregelgröße, die von dem Organ 20 bzw. 21 über die Klemmen 35 und 36 an den Regler 10 des Gleichrichters bzw. 11 des Wechselrichters abgegeben wird, ist aus der Netzgröße selbst und einer Zusatzgröße zusammengesetzt, welche mit Hilfe der Abweichung der geregelten Netzgröße von einem Sollwert langsam auf einen solchen Wert verstellt wird, daß diese Abweichung von der Regeleinrichtung nach Null ausgeregelt wird. Die geregelte Netzgröße wird hier von dem Geber 47 dargestellt, dessen Spannung mit Hilfe des Motors 46 mit einem Sollwert verglichen wird, der an dem verstellbaren Abgriff 49 des Potentiometers 48 abgenommen wird. Der Motor dreht sich in der einen oder anderen Richtung, so lange, wie eine Abweichung vorliegt, und verschiebt dabei den verstellbaren Abgriff 44 am Potentiometer 45 in der einen oder anderen Richtung. Der Regler 10 bzw. 11 erhält daher die Summe der von dem Geber 47 erzeugten und der am Potentiometer 45 abgegriffenen Spannungen.

Die in der Fig. 1 gezeigte Kraftübertragungsanlage enthält nur eine Gleichrichterstation und eine Wechselrichterstation. Die Erfindung kann jedoch auch für Stationen in solchen Anlagen für hochgespannte Gleichstromübertragung verwendet werden, die mehr als eine Gleichrichter- und/oder eine Wechselrichterstation enthalten. Mindestens eine von diesen legt dann die Übertragungsspannung fest und mindestens eine andere regelt die Gleichspannung so, daß eine Netzgröße gewünschte Werte annimmt. In mindestens einer der Stromrichterstationen beeinflußt dann die Stromregelgröße und die Hauptregelgröße einen gemeinsamen Regler. Die Hilfsorgane 22 bzw. 23 sind dann in denjenigen Stromrichterstationen wirksam, die die Übertragungsspannung bestimmen, und in diesen Stationen wird auch verhindert, daß das Regelsystem von der Stromregelgröße in mehr als einer Richtung beeinflußt werden kann. Für diesen Zweck können im übrigen statt der obenerwähnten, die Stromrichtersteuerung hinter dem Regler beeinflussenden Regelbegrenzung andere Mittel benutzt werden. Zum Beispiel kann ein Stromventil den Eingriff der Stromregelgröße vor oder in dem Regler in der nicht gewünschten Richtung sperren.

Wie einleitend gesagt ist, braucht die geregelte Netzgröße nicht die Frequenz in dem empfangenden Wechselstromnetz zu sein. Wenn die Gleichstromkraftübertragung dazu bestimmt ist, wenigstens bei gewissen Gelegenheiten einen konstanten Leistungszuschuß nach dem erwähnten Wechselstromnetz zu liefern, kann statt dessen die über die Übertragungsleitung übertragene Gleichstromleistung oder der Leitungsstrom selbst die geregelte Netzgröße sein. Diese Werte werden dann dadurch konstant gehalten, daß sie in die Hauptregelgröße eingehen, die mindestens eine der Stromrichterstationen regelt, die nicht die Übertragungsspannung bestimmen. Schließlich kann, wie erwähnt, die Hauptregelgröße, statt von der geregelten Netzgröße abhängig zu sein, von der Übertragungsspannung abhängig sein, die von wenigstens einer der Stromrichterstationen festgelegt wird.

Claims (19)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Anordnung zur Regelung von Stromrichtern in einer Kraftübertragungsanlage mit hochgespanntem Gleichstrom, in der in ungestörtem Betrieb mindestens eine der Stromrichterstationen die Gleichspannung der Leitung in ihrem Anschlußpunkt auf gewünschte Werte festlegt, während in mindestens einer anderen Stromrichterstation die Gleichspannung ihrer Stromrichter so geregelt wird, daß eine Netzgröße, z. B. Frequenz, Leistung oder Strom, gewünschte Werte annimmt, dadurch gekennzeichnet, daß von der Höhe des übertragenen Leitungsstromes oder seinen Änderungen abhängige Organe (12, 13) vorgesehen sind, welche die Regeleinrichtungen der Kraftübertragungsanlage mit einer Regelgröße (Stromregelgröße) beeinflussen, die sich schnell im Vergleich zu einer anderen die Regeleinrichtungen gleichzeitig beeinflussenden Hauptregelgröße einstellt, und welche bei einer Störung in der Anlage den Leitungsstrom auf seinem gerade vorliegenden Wert zu halten streben, während sie bei Eingriffen der Hauptregelgröße im Normalbetrieb stabilisierend wirken.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromregelgröße und Hauptregelgröße in mindestens einer Stromrichterstation einen gemeinsamen Regler (10, 11) beeinflussen.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromregelgröße von den Änderungen des Leitungsstromes und die Hauptregelgröße von der Abweichung der geregelten Netzgröße von einem Sollwert abhängig ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strotnregelgröße von der Höhe des Leitungsstromes und die Hauptregelgröße von der geregelten Netzgröße abhängig ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromregelgröße von der Höhe des Leitungsstromes abhängig ist, während die Hauptregelgröße außer von der geregelten Netzgröße von einer Zusatzgröße beeinflußt ist, die mit Hilfe der Abweichung der geregelten Netzgröße von einem Sollwert langsam auf einen solchen Wert verstellt wird, daß diese Abweichung von der Regeleinrichtung nach Null ausgeregelt wird.

6. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromregelgröße von den Änderungen des Leitungsstromes und die Hauptregelgröße von der Abweichung der Übertragungsspannung von einem Sollwert abhängig ist.

7. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Organe (12_J13) die von den Änderungen des Leitungsstromes abhängige Stromregelgröße über ein differenzierendes Element (38), z. B. einen Kondensator oder eine Drosselspule, herleiten, das an eine den gerade

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fließenden Leitungsstrom messende Meßeinrichtung angeschlossen ist.

8. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Organe (12, 13), die die von den Änderungen des Leitungsstrotnes abhängige Stromregelgröße abgeben, aus einer Meßeinrichtung (14, 16, 18 bzw. 15, 17, 19), die den gerade fließenden Leitungsstrom mißt, einer Nachlaufeinrichtung (50, 51), die sich langsam und selbsttätig auf die von der Meßeinrichtung gemessene Größe einstellt, sowie einer Subtraktionseinrichtung (58, 59) bestehen, die die Differenz zwischen der von der Meßeinrichtung und der von der Nachlaufeinrichtung abgegebenen Größe bildet.

9. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzgröße von einer Gebereinrichtung (44, 45) erzeugt wird, die mit Hilfe eines Motors (46) durch die Abweichung der geregelten Netzgröße von einem Sollwert verstellt wird.

10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Hilfsorgane (22, 23) vorgesehen sind, die verhindern, daß die Regeleinrichtungen von der Stromregelgröße beeinflußt werden, bevor diese wenigstens in einer Richtung einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsorgane (22, 23) dem Regler eine Hilfsregelgröße zuführen, die der Stromregelgröße in der Richtung entgegengerichtet ist, in der der Einfluß dieser Größe begrenzt werden soll.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsregelgröße die Regeleinrichtungen erst beeinflußt, wenn die Stromregelgröße den Schwellenwert erreicht.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stromventil vorgesehen ist, das den Eingriff der Hilfsregelgröße auf den Regler unter dem Schwellenwert sperrt.

14. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Begrenzungseinrichtung vorgesehen ist, die verhindert, daß die normale Steuereinrichtung des Stromrichters von dem Regler in der Richtung beeinflußt wird, in der die Hilfsregelgröße wirkt.

15. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsoorgane (22, 23) verhindert sind, in Gleich- und Wechselrichterstationen gleichzeitig zu wirken.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsorgane (22, 23) so· angeordnet/ sind, daß sie nur in den Stromrichterstationen wirksam sind, die die Übertragungsspannung festlegen.

17. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Organe (24, 25) vorgesehen sind, die den Wert der Hauptregelgröße und damit den von dieser veranlaßten Regeleingriff wenigstens in einer Richtung begrenzen.

18. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Fernmeßorgane die Hauptregelgröße oder eine in dieser enthaltene Größe nach mindestens einer der Stromrichterstationen übertragen.

19. Anordnung nach den Ansprüchen 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß Umschaltorgane (27, 28, 29, 30) in mindestens einer Gleichrichter- und mindestens einer Wechselrichterstation vorgesehen sind, welche Organe die Regelgrößen auf die Regler (10, 11) einschalten oder von diesen abschalten, wenn, besonders bei Ausfall der Fernmeßeinrichtung, die Festlegung der Übertragungsspannung von einer oder mehreren der Stromrichterstationen nach einer oder mehreren der anderen, zur Kraftübertragungsanlage gehörenden Stromrichterstationen verlagert wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 908 156.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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