DE1488085B2

DE1488085B2 - Übertragungsanlage für hochgespannten Gleichstrom

Info

Publication number: DE1488085B2
Application number: DE19641488085
Authority: DE
Inventors: Erich Dr.-Ing.; Danfors Per; Ludvika Uhlmann (Schweden)
Original assignee: Allmänna Svenska Elektriska AB, Västeras (Schweden)j
Priority date: 1963-01-30
Filing date: 1964-01-22
Publication date: 1970-12-17
Also published as: US3526780A; BE643112A; DE1488085A1; CH422144A; GB1043085A; JPS438641B1

Description

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Ubertragungsanlagen mit hochgespanntem Gleich- Stromrichterstation die Gleichspannung der Überstrom zwischen zwei Punkten sind bekannt, und meh- tragung bestimmt und die andere Station deren rere solcher Anlagen sind bereits im Betrieb. Ent- Gleichstrom.

scheidend für die Steuerung einer solchen Anlage ist, Es wurde bisher nicht für möglich gehalten, daß die Steuerungsmöglichkeiten in einem Strom- 5 Gleichstromübertragungsanlagen mit mehr als zwei richter einmal in einer Änderung des Steuerwinkels Stationen zu bauen, obwohl ein Bedarf hierfür schon für die Ventile des Stromrichters und zum anderen seit langem besteht. Zwar war bekannt, daß man in einer Änderung der an den Ventilen angeschlos- auch in einem solchen Fall so vorzugehen hatte, daß senen Wechselspannung bestehen, welche Änderung mindestens eine der Stromrichterstationen die Gleichbeispielsweise mit Hilfe von Stufenschaltern des io spannung der Leitung und eine andere eine andere Stromrichtertransformators erhalten werden kann. Netzgröße regelt, dagegen wußte man nicht, wie die Die genannten Steuerungen ermöglichen es, die EMK übrigen Stationen gesteuert werden sollen, d. h., wie des Stromrichters von Null bis zu einem Wert zu die Steuerung in dem Fall aufgeteilt werden soll, ändern, der dem gleichgerichteten Wert der am wenn eine Übertragung mehr als zwei Stromrichter-Stromrichter angeschlossenen Wechselspannung ent- 15 Stationen enthält. In Abhängigkeit von der Anzahl spricht, und durch Änderung der EMK der beiden von Stromrichterstationen gibt es hierbei eine gewisse Stromrichterstationen ist es möglich, die verschie- Anzahl verschiedener Kombinationsmöglichkeiten denen Übertragungsgrößen in der Anlage einzustel- der Aufteilung der Steuerung, und jede dieser Möglen. Ferner ist es möglich, die Einstellung sowohl lichkeiten verlangt eine eingehende Analyse, um festder Steuerwinkel als auch beispielsweise der Stufen- 20 stellen zu können, wie weit eine solche Steuerungsschalter der Stromrichtertransformatoren in Abhän- aufteilung anwendbar ist.

gigkeit von den gewünschten Werten von einer oder Aufgabe der Erfindung ist es, eine Übertragungsmehreren Betriebsgrößen der Übertragungsanlage er- anlage für hochgespannten Gleichstrom zu schaffen, folgen zu lassen, wie z. B. Strom, Spannung, Lei- die mehr als zwei Stromrichterstationen umfaßt,
stung, Frequenz usw. Beim Steuern einer solchen 25 Die Erfindung bezieht sich auf eine Übertragungs-Anlage ist es zweckmäßig, die eine Stromrichter- anlage für hochgespannten Gleichstrom mit minstation eine der Größen Strom, Spannung, Leistung destens drei durch Gleichstromleitungen miteinander usw. in der Übertragung steuern und die andere verbundenen Stromrichterstationen, von denen wenig-Stromrichterstation eine andere dieser Größen be- stens eine eine Gleichrichterstation und wenigstens stimmen zu lassen. Dies wird oft so gemacht, daß 30 eine eine Wechselrichterstation ist und jede Station jede Station mit einem Stromregler versehen ist, ein von einem Stromregelsystem beeinflußtes Steuerweiche Regler so eingestellt sind, daß die Strom- system für die Steuerung des Steuerwinkels der Gleicheinstellung des Gleichrichters die des Wechselrich- richter der Station entsprechend einem Sollwert des ters um einen gewissen Betrag übersteigt, das söge- Gleichstromes und spannnungssteuernde Mittel für nannte Strommarginal. In Abhängigkeit von der Ein- 35 die Einstellung der Wechselspannung der Station entstellung der beiden Stationen wird in der einen Sta- sprechend einer maximalen Gleichspannung auf der tion die Gittersteuerung der Ventile mit Rücksicht Gleichstromseite der Station hat. Eine solche Anlage auf den im Stromregler der Station eingestellten ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß die genann-Strom eingestellt, während in der anderen Station ten Stromregelsysteme und spannungssteuernden der Stromregler einen Strom einzustellen versucht, 40 Mittel der Stationen von einem zentral angeordneten der der Stromeinstellung dieses Reglers entspricht. Hauptsteuersystem in der Weise fernsteuerbar und Da der Strom jedoch in beiden Stationen derselbe voreinstellbar sind, daß in den verschiedenen Besein muß, kann der Strombedarf des Stromreglers triebsfällen ein bestimmtes Strommarginal sowie ein der letztgenannten Station nicht erfüllt werden, und bestimmtes Spannungsmarginal gesichert ist, wobei die Gittersteuerung in dieser Station wird deshalb 45 eines der beiden Marginale der Differenz der Sumdie EMK der Station auf den höchstmöglichen Wert men der Einstellungen der Gleichrichterstationen steigern, was bedeutet, daß in einem Gleichrichter bzw. der Wechselrichterstationen und das andere der der Steuerwinkel auf den kleinstmöglichen Wert ein- beiden Marginale der Differenz zwischen der Einstelgestellt werden muß, beispielsweise Null, während lung zumindest einer Station und einer angenähert in einem Wechselrichter die Steuerung bis zum nied- 50 gemeinsamen Einstellung mehrerer anderer Stationen rigsten zugelassenen Sicherheitswinkel getrieben wird. entspricht, und daß das Strommarginal zwischen Oft ist jedoch sowohl bei Gleichrichtung als auch Gleichrichter- und Wechselrichterstromeinstellung

bei Wechselrichtung der Steuerwinkel unter normalen stets positiv ist.

Verhältnissen noch mehr begrenzt, um eine gewisse Im Falle einer gleichstromseitigen Parallelschal-Steuerreserve zu erreichen. In dieser Weise wird die 55 tung der Stromrichter ist die Anlage so ausgebildet, Gleichspannung in der genannten Station ständig der daß die Summe der Gleichstromsollwerte sämtlicher Spannung des an der Station angeschlossenen Wech- Gleichrichterstationen die Summe der Gleichstromselstromnetzes entsprechen, und die EMK dieser soliwerte sämtlicher Wechselrichterstationen um das Station wird die Gleichspannung der Übertragung Strommarginal übersteigt und daß die spannungsbestimmen. Wenn, wie es manchmal der Fall ist, 60 steuernden Mittel der Stationen in der Weise eingedie Übertragungsanlage mit einer gewissen gewünsch- stellt sind, daß die maximale Gleichspannung einer ten übertragenen Leistung betrieben wird oder im der Stationen kleiner.als die maximale Gleichspan-Hinblick auf eine andere gewünschte Übertragungs- nung aller anderen Stationen ist.
größe, kann der Strom der Übertragung wie eine Im Falle der Reihenschaltung der Gleichrichter ist Funktion der gewünschten Ubertragungsleistung und 65 die Übertragungsanlage so ausgebildet, daß die Übertragungsspannung abgeleitet werden, so daß es Summe der maximalen Gleichspannnungen sämtimmer möglich ist, eine Gleichstromübertragung zwi- licher Gleichrichterstationen von der Summe der sehen zwei Punkten derart zu steuern, daß die eine maximalen Gleichspannungen sämtlicher Wechsel-

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richterstationen um das Spannungsmarginal ab- ken der vier parallelgeschalteten Stromrichterstatio-

weicht und daß die Stromregelsysteme der Gleich- nen I bis IV in F i g. 1 in verschiedenen Betriebsfäl-

richterstationen mit einem hauptsächlich gemein- len. Hierbei zeigt F i g. 2 zwei verschiedene Fälle mit

samen Sollwert eingestellt sind, der einen haupt- allen vier Stationen im Normalbetrieb, während

sächlich gemeinsamen Sollwert der Stromregel- 5 F i g. 3 und 4 die Verhältnisse bei verschiedenen

systeme der Wechselrichterstationen um das Strom- Umschaltungen zeigen. In F i g. 2 bis 4 ist vorausge-

marginal übersteigt. setzt, daß die Stationen I und II als Gleichrichter ar-

Ein allgemeiner Vergleich der beiden Möglich- beiten, während die Stationen III und IV als Wech-

keiten zeigt, daß die Reihenschaltung den Vor- selrichter arbeiten.

teil hat, daß der Übergang von Gleichrichtung io F i g. 1 zeigt vier Stromrichterstationen I bis IV,

zu Wechselrichtung oder umgekehrt in einer die parallel zwischen zwei Gleichstromleitungen 1

Stromrichterstation durch einfache Umsteuerung und 2 angeordnet sind, von welchen die eine aus

erfolgt, während bei Parallelschaltung der Sta- einer Erdverbindung der einzelnen Stationen be-

tionen eine Station, die von Gleichrichtung zu stehen kann. In den Figuren arbeiten zwei Stationen

Wechselrichtung oder umgekehrt umgestellt werden 15 als Gleichrichter und zwei als Wechselrichter, aber

. soll, abgeschaltet und darauf mit umgekehrter PoIa- diese Verteilung kann beliebig geändert werden. Die

rität eingeschaltet werden muß. Eventuell kann je- verschiedenen Stationen sind an den Gleichstrom-

doch eine Stromrichterstation, die abwechselnd für leitungen mit Trennschaltern 3 und 4 angeschlossen.

Gleich- und Wechselrichtung vorgesehen ist, mit zwei Man könnte sich denken, Leistungsschalter zu ver-

Ventilgruppen in sogenannter Kreuzschaltung ver- 20 wenden, aber diese sind wesentlich teurer, und wie

sehen sein, was jedoch recht kostspielig wird. aus dem Folgenden hervorgeht, ist einer der Vorteile

Ein Vorteil des Parallelbetriebs ist jedoch, daß des erfindungsgemäßen Systems, daß sämtliche Einman dabei überall auf der Leitung mit derselben und Ausschaltungen von Stationen in völlig zufrie-Spannung arbeitet, abgesehen vom Spannungsabfall denstellender Weise mit Hilfe von Trennschaltern in den Leitungen, während bei Reihenbetrieb die 25 ausgeführt werden können. In Station II sind weiter Spannung auf den verschiedenen Abschnitten der ein zusätzliches Paar Trennschalter 3', 4' für Ein-Leitung oft verschieden ist, je nach Verteilung der schaltung der Station mit umgekehrter Polarität geGleichrichter und Wechselrichter. Bei einer größeren zeigt. Ferner ist jede Station aus zwei reihengeschal-Anzahl von aufeinanderfolgenden Stromrichterstatio- teten Teilstromrichtern 5 und 6 aufgebaut, und in nen derselben Kategorie wird bei Reihenschaltung 30 der Station I ist gezeigt, wie jeder Teilstromrichter die Spannung sehr groß, wobei eine starke Isolierung mit Überbrückungsschaltem 7 und 8 überbrückt wererforderlich ist, was die Konkurrenzfähigkeit der den kann. In der Regel müssen sämtliche Stationen Gleichstromübertragung im Verhältnis zu einer Wech- mit Überbrückungsschaltem für die einzelnen Teilselstromübertragung gefährden kann. stromrichter versehen sein, während der Bedarf an

Es muß hervorgehoben werden, daß eine hochge- 35 doppelten Trennschaltern 3, 4 und 3', 4' für Polspannte Gleichstromübertragung mit einem Steuer- umkehrung bei Übergang von Gleichrichter- zu system mit den oben beschriebenen Eigenschaften Wechselrichterbetrieb und umgekehrt in verschiededank der asynchronen Verbindung zwischen den ver- nen Stationen und Anlagen verschieden sein kann,
schiedenen Wechselstromsystemen sehr flexibel aus- In den F i g. 2 bis 4 sind in bekannter Weise Stromgeführt werden kann. Diese können dabei ganz in- 40 Spannungs-Charakteristiken für die vier Stromrichterdividuell geregelt werden, wobei eines der Netze bei- Stationen gezeigt, wobei die Ströme als Abszissen spielsweise im Hinblick auf konstante Frequenz, ein dargestellt sind, während die Spannungen Ordinaten anderes im Hinblick auf konstante Leistung usw. ge- sind und die Kniekurven die Grenzwerte für Strom regelt werden kann. Die Leistung für jedes Netz kann und Spannung in den verschiedenen Stationen zeigen, in beliebiger Weise geregelt werden, und das Ganze 45 Die wirklichen Ströme sind mit I₁ bis /₄ bezeichnet, kann durch das Hauptsteuersystem koordiniert während die eingestellten Ströme mit J₁ bis i_i angewerden. deutet sind. Die EMK ist mit E bezeichnet. In dem

Das genannte Hauptsteuersystem muß Einrichtun- in F i g. 2 a gezeigten Fall ist es die Station II, die die gen für das Messen und Steuern der zwischen den kleinste maximale EMK hat. Auch wenn diese Sta-Ventilen und Transformatoren der Stromrichter- 50 tion, die als Gleichrichter arbeitet, ihre Spannung auf Stationen auftretenden Spannnungen enthalten, mit den maximalen Wert erhöht, indem sie ihren Steuerdenen das Hauptsteuersystem eine gewünschte Über- winkel auf Null oder einen im voraus bestimmten tragungsgleichspannung sicherstellt und bestimmt, Grenzwert reduziert, kann der im Stromregler eingewelche Station spannungssteuernd sein soll. Das stellte Strom i, nicht in der Station erreicht werden, Hauptsteuersystem soll also in jedem Augenblick das 55 sondern der Strom /„ in dieser wird gleich dem UnterVerhältnis zwischen den in den verschiedenen Statio- schied zwischen der Summe der Ströme in den Wechnen auftretenden EMK sowie die absolute Größe der selrichterstationen III und IV und der Gleichrichterkleinsten von ihnen bestimmen. Eine solche Steue- station I. Dagegen wird es diese Station sein, die die rung soll beispielsweise mittels Stufenschalter der Gleichspannung der Übertragung bestimmen wird, Stromrichtertransformatoren erfolgen oder durch 60 die den mit A angegebenen Wert erhält. In den Sta-Spannungsregelung einer an einer Station angeschlos- tionen I, III und IV wird der wirkliche Strom I₁, /,_, senen Wechselstrommaschine. /₄ gleich dem eingestellten Strom Z₁, z_s, /₄, während in

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeich- der Station II der wirkliche Strom I₂ von dem einge-

nung näher beschrieben, in der Fig. 1 ein Beispiel stellten Strom i., um das Strommarginal AI abweicht,

einer Parallelschaltung einer Anzahl von Strom- 65 InFi g. 2 bist der Fall gezeigt, in dem eine Wechsel-

richterstationen zeigt, während F i g. 5 Beispiele einer richterstation, nämlich die Station III, die kleinste

Reihenschaltung von Stromrichterstationen enthält. maximale EMK hat. Auch in diesem Fall versucht F i g. 2 bis 4 zeigen Strom-Spannungs-Charakteristi- der Regler der Station die maximale EMK der Sta-

tion zu erhöhen, indem er die Station auf den klein- Ströme sich auf die gewünschte Lage eingestellt

sten zugelassenen Sicherheitswinkel steuert. In diesem haben. Wenn die Spannung in einer stromsteuernden

Fall wird die Station III die Gleichspannung B der Station zunimmt, hat dies zur Folge, daß der Strom

Übertragung bestimmen, während ihr Strom Z₃ der der Station zunimmt, wenn sie als Gleichrichter ar-

Unterschied zwischen den Strömen in den übrigen 5 beitet, und abnimmt, wenn sie als Wechselrichter ar-

Gleich- und Wechselrichterstationen ist. Der wirk- beitet. Der Stromregler wird deshalb die Gitterspan-

liche Strom Z₃ der Station wird den eingestellten nung der Station beeinflussen und den Steuerwinkel

Strom Z₃ mit dem Strommarginal AI übersteigen. und damit die EMK der Station verändern, bis der

Eine Änderung der Stromeinstellung in einer Sta- gewünschte Strom wiederhergestellt ist.
tion ergibt verschiedene Konsequenzen, je nachdem, io Wenn es sich darum handelt, daß die Spannung in

ob die Station als Gleichrichter oder als Wechselrich- einer stromsteuemden Station abnimmt, werden ge-

ter arbeitet und ob sie spannungsbestimmend oder ringere Änderungen des Steuerwinkels der Stationen

strombestimmend ist. kompensiert, aber bei größeren Änderungen wird die

Es ist am einfachsten, wenn man sich eine Zu- Steuerung sehr schnell ihre obere Grenze erreichen,

nähme der Stromeinstellung in einer Gleichrichter- 15 was bei einem Gleichrichter den Steuerwinkel Null

station oder eine Abnahme der Stromeinstellung in bedeutet, während es bei einem Wechselrichter den

einer Wechselrichterstation denkt. Wenn hierbei die geringsten zugelassenen Sicherheitswinkel bedeutet,

betreffende Station spannungsbestimmend ist, sieht und die Station verändert sich deshalb von einer

man, daß eine solche Änderung gar keine Kon- stromsteuemden in eine spannungsbestimmende Sta-

sequenzen hat, weil ein spannunngsbestimmender 20 tion. Gleichzeitig wird das in der früher spannungs-

Gleichrichter sowieso keine Möglichkeit hat, seinen bestimmenden Station eingestellte Strommarginal in

Strom zu vergrößern, und ein spannungsbestimmen- Anspruch genommen, und diese Station verändert

der Wechselrichter nicht die Möglichkeit hat, seinen sich von einer spannungsbestimmenden in eine strom-

Strom zu verkleinern. Handelt es sich um eine strom- steuernde Station.

bestimmende Station, so wird die spannungsbestim- 25 Wenn die Spannung in einer spannungsbestimmen-

mende Station die Änderung derart übernehmen, daß den Stromrichterstation zunimmt, wird dieser Fall

eine spannungsbestimmende Gleichrichterstation noch nahezu äquivalent dem vorhergehenden. Die ganze

weniger Strom führen wird, während eine spannungs- Leitungsspannung wird hierbei zunehmen, und um

bestimmende Wechselrichterstation mehr Strom füh- die gewünschten Ströme beizubehalten, werden die

ren wird. 30 übrigen Stationen ihre Spannungen in entsprechen-

Wenn dagegen die Stromeinstellung in einem dem Grad erhöhen. In einem gewissen Zeitpunkt Wechselrichter gesteigert und in einem Gleichrichter werden jedoch diese Stationen ihre obere Grenze erherabgesetzt wird, wird diese immer den Strom in der reichen und dazu übergehen, spannungsbestimmend spannungsbestimmenden Stromrichterstation beein- zu sein. Hiernach wird die früher spannungsbestimflussen, und wenn die in Frage stehende Stromände- 35 mende Station ihren Strom ändern, bis das Stromrung dabei größer als das eingestellte Strommarginal marginal überschritten ist, wonach diese Station sich ist, gerät das ganze System außer Gleichgewicht, und in eine strombestimmende Station verändert. Dies die Spannung sinkt auf Null. Auch wenn die Strom- kann so aufgefaßt werden, daß das Strommarginal zu änderung nicht gleich groß wie das Strommarginal allen übrigen Stationen übergeführt wird, die dabei ist, aber dieses doch ernstlich beeinträchtigt, sieht 40 spannungsbestimmend werden. In einem parallelgeman, daß geringere Änderungen des Systems sehr schalteten System unter solchen Bedingungen gutes leicht die vorhin genannte Störung des Gleich- Gleichgewicht und zweckmäßige Stromverteilung zu gewichts bewirken. erhalten, ist jedoch tatsächlich recht schwierig, wes-

Um solchen Fällen vorzubeugen, muß man deshalb halb es wünschenswert ist, daß in irgendeiner Weise zusehen, daß einer Änderung der Stromeinstellung in 45 vorausbestimmt wird, welche der übrigen Stationen einer Stromrichterstation, die das in der spannungs- spannungsbestimmend werden soll,
bestimmenden Station eingestellte Strommarginal ver- Wie aus dem Obengesagten hervorgeht, ist es sehr ringern würde, eine entsprechende Stromeinstellungs- wichtig, daß die Stromeinstellung in den verschiedeänderung in wenigstens einer der übrigen Stationen nen Stationen immer korrekt ist, und gleichzeitig ist vorausgeht. In dieser Weise wird sichergestellt, daß 50 es wünschenswert, daß eventuelle Änderungen der ein gewisses mindest zugelassenes Strommarginal eingestellten Steuergrößen und der Steuerweise in geimmer in der spannungsbestimmenden Station vor- wisser Folge nach bestimmten Regeln geschehen, handen ist. Zweckmäßigerweise muß hierbei im vor- weshalb eine Übertragung mit mehr als zwei Stromaus ein Programm darüber aufgestellt werden, wie richterstationen mit einem Hauptsteuersystem 10 verdie in einer gegebenen Stromrichterstation gewünschte 55 sehen wird, das Strom und Spannung in der Anlage Änderung der Stromeinstellung von den übrigen bestimmt und in dem die für die verschiedenen BeStromrichtern kompensiert werden soll. triebsfälle gewünschten Verteilungen gespeichert sind.

Wenn sich aus irgendeinem Anlaß die Spannung in Da hierbei viele Kombinationen vorkommen köneiner Stromrichterstation plötzlich ändert, beispiels- nen, wird ein solches Hauptsteuersystem zweckmäßig weise in Abhängigkeit von Änderungen der Belastung 60 in der Form einer Datenmaschine, einer Lochkartenauf der Wechselstromseite des Stromrichters oder anlage od. dgl. vom bekannten Typ ausgeführt,
von Fehlern in einigen Teilstromrichtern in der Sta- Wie vorhin erwähnt, wird ein Fehler in einem tion, können die folgenden Möglichkeiten vor- Teilstromrichter in einer Station eine Absenkung der kommen. Spannung in dieser Station mit sich bringen. Handelt

Wenn es sich darum handelt, daß die Spannung in 65 es sich hierbei um eine weniger bedeutende Station,

einer spannungsbestimmenden Station abnimmt, wird kann man ganz einfach die Station abschalten, wobei,

dies ganz einfach mit sich bringen, daß die EMK in wenn es sich um eine Gleichrichterstation handelt,

den stromsteuernden Stationen sich ändert, bis die eine entsprechende Stromänderung in einer anderen

Station eingeführt werden muß. Ist die Station spannungsbestimmend, so muß sie vorher zu einer stromsteuernden Station gemacht werden, und die Spannungssteuerung wird auf eine andere Station übertragen. Handelt es sich dagegen um eine Station, bei der es wichtig ist, sie in Betrieb zu halten, muß man ganz einfach die Spannung der ganzen Übertragung senken. Auch solche Überlegungen müssen im voraus angestellt werden, und entsprechende Befehlsprogramme können zweckmäßigerweise im obengenannten Hauptsteuersystem 10 gespeichert werden.

Ein- und Ausschalten einer Gleichrichterstation erfolgt mit gesperrten Ventilgruppen in der Station. Nach Einschaltung wird die Station entsperrt, und die Spannung und damit der Strom werden auf den gewünschten Wert gesteuert. Beim Ausschalten wird der Strom auf Null herabgesteuert, die Ventilgruppen werden gesperrt und die Trennschalter geöffnet.

Ein- und Ausschaltung einer Wechselrichterstation bei Normalbetrieb geschieht dagegen mit entsperrten Ventilgruppen. Die Spannung der Station wird so eingestellt, daß der Strom der Station Null ist, und die Trennschalter werden stromlos geöffnet oder geschlossen.

Nur bei Fehlern in einer Wechselrichterstation, wobei deren Spannung unter die Normalspannung sinkt, muß die Spannung der Übertragung auf zumindest dasselbe Niveau wie das der Wechselrichterstation gesenkt werden, damit der Strom in der Station Null wird. Man kann es dabei oft zweckmäßig finden, die ganze Anlage spannungslos zu machen, da ein solches Manöver durch Umsteuerung der Gleichrichter auf Wechselrichterbetrieb sowieso sehr schnell ausgeführt werden kann.

Es ist somit gemäß der Erfindung möglich, Ein- und Ausschaltungen von Stationen mit gewöhnlichen Trennschaltern auszuführen. Im Hinblick auf die Möglichkeit, eine Station nach dem Abschalten auf Grund eines Fehlers schnell wieder einschalten zu können, kann es jedoch zweckmäßig sein, schnelle Trennschalter zu verwenden.

Die Verhältnisse beim Abschalten einer Gleichrichterstation sind in F i g. 3 angedeutet, wo F i g. 3 a den Fall zeigt, in dem die Station II abgeschaltet werden soll, während die Station III die geringste EMK hat und deshalb spannungsbestimmend ist. Die Gleichspannung hat den Wert C. Der Strom in der Station II wird auf Null herabgesetzt, während gleichzeitig der Strom I₁ in entsprechender Weise vergrößert oder der Strom in der Station IV verkleinert wird. Wenn der Strom in der Station II Null geworden ist, können die Ventile der Station gesperrt werden, und die Station kann mit Hilfe ihrer Trennschalter abgeschaltet werden. In F i g. 3 b sind die Fälle gezeigt, in denen die Station II, die abgeschaltet werden soll, die kleinste maximale EMK hat. In diesem Fall wird die Station den Strom Null führen, wenn ihre Stromeinstellung gleich oder geringer als das Strommarginal ΔI ist. Auch wenn die Station jetzt keinen Strom führt, kann sie doch spannungsbestimmend sein. Gleichzeitig damit, daß die Stromeinstellung i₂ zu Null geändert wird, wird die Stromeinstellung in einer anderen Station, in dem gezeigten Fall in der Station IV, in entsprechender Weise geändert. Nachdem die Änderung der Stromeinstellung in den Stationen beendet ist, wird diejenige der zurückbleibenden Stationen, die die kleinste EMK hat, in dem gezeigten Fall die Station IV, spannungsbestimmend, wie in F i g. 3 c angedeutet, und die Station II kann gesperrt und abgeschaltet werden. Die Leitungsspannung ist dabei von D zu E geändert worden.

Das Abschalten einer Wechselrichterstation ist in F i g. 4 dargestellt, wo die Abschaltung der Station III gezeigt ist. In F i g. 4 a ist es die Station IV, die die kleinste maximale EMK hat, und die Station III kann deshalb ohne weiteres auf den Strom Null herabgesteuert und abgeschaltet werden. Die Leitungsspannung behält hierbei den unveränderten Wert F. In Fig. 4b ist es die Station III, die die kleinste maximale EMK hat. In diesem Fall wird die Station, nachdem sie die Stromeinstellung Null erhalten hat, weiterhin einen Strom Z₃ gleich dem Strommarginal

Al führen. Es ist deshalb nicht möglich, die Ventile in der Station zu sperren. Um den Strom in der Station auf Null herabzusetzen, muß man entweder die EMK der Station erhöhen, indem man ihre Wechselspannung erhöht, beispielsweise mit Hilfe von Stufenschaltern des Stromrichtertransformators, oder man muß die Spannung in einer anderen Station in entsprechender Weise senken. Nach diesem Manöver wird die Station, die nun die kleinste maximale EMK hat, die Spannungssteuerung übernehmen, die Station III wird stromlos und kann gesperrt und abgeschaltet werden. Die genannten Manöver beim Einund Ausschalten von Stromrichterstationen werden zweckmäßigerweise gemäß einem in einem Hauptsteuersystem gespeicherten Programm ausgeführt.

Die Voraussetzung dafür, daß man, wie oben angeführt, die Wechselspannung einer Wechselrichterstation und damit ihre EMK vergrößern kann, ist, daß sowohl die Stromrichterstation als auch das hieran angeschlossene Wechselstromnetz fehlerfrei sind. Beim Abschalten einer Wechselrichterstation auf Grund von Fehlern ist es deshalb nicht möglich, ihre EMK zu vergrößern, und man muß statt dessen die Spannung in einer oder einigen der übrigen Stationen senken, damit der Strom in der gestörten Station Null wird.

Es kann jedoch oft einfacher und bequemer sein, sämtliche Stationen auf Wechselrichtung umzusteuern und die Übertragung ganz stromlos zu machen, die beschädigte Station oder den beschädigten Teil des Netzes abzuschalten und danach die Spannung und den Strom in der Übertragung von neuem hinaufzusteuern.

Ein solches Manöver kann mit schnellen Trennschaltern genauso schnell ausgeführt werden, wie _man in einem Wechselstromnetz einen Kurzschlußstrom unterbrechen kann. Es kommt hinzu, daß man in einer Gleichstromübertragung nicht genauso enge Zeitgrenzen für solche Manöver hat wie in einem Wechselstromnetz, weil man bei Gleichstrom keine Synchronisierungsprobleme bei Wiedereinschaltung hat.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß alle Ein- und Ausschaltungen von Stationen oder von Teilen einer Gleichstromübertragung gemäß der Erfindung mit schnellen Trennschaltern ohne Hilfe von Gleichstromschaltern ausgeführt werden können.

Bei einem Fehler in einem Teilstromrichter einer Gleichrichterstation wird der Teilstromrichter gesperrt und überbrückt und, wenn der Fehler dabei verschwindet, nach etwa 0,5 see wieder eingeschaltet. Vereinzelte Kommutierungsfehler in einem Wechselrichter verschwinden gewöhnlich in kurzer Zeit, ohne daß Maßnahmen getroffen zu werden brauchen.

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Bei bestehenden Fehlern in einem Teilstromrichter kann man entweder die betreffende Station nach den oben beschriebenen Prinzipien abschalten, oder man kann die Station mit reduzierter Spannung weiterarbeiten lassen, wobei die Station eine niedrigere Gleichspannung in der ganzen Übertragung diktiert.

Bei Fehlern auf der Gleichstromleitung werden die Gleichrichterstationen ihre Spannung reduzieren, um den Strom in der Übertragung herabzusetzen, und die Wechselrichterstationen werden ihre Spannung reduzieren, um den gewünschten Strom aufrechtzuerhalten. Der Vorgang setzt sich fort, bis der Strom in der Fehlerstelle gleich dem Strommarginal ist, wobei die Spannung in der Übertragung sehr niedrig wird. Um den Strom in der Fehlerstelle auf Null herabzusetzen, muß das Hauptsteuersystem in extremen Spannungsfällen alle Stationen auf Wechselrichtung umsteuern, wobei der Strom in der ganzen Übertragung schnell Null wird.

Kleinere Fehler in einem an einer Station angeschlossenen Wechselstromnetz brauchen keine Auslösung der Station zu veranlassen, wenn deren Hilfsspannungen intakt sind. Bei größeren vorkommenden Fehlern in einem Wechselstromnetz muß die entsprechende Stromrichterstation gemäß dem oben beschriebenen Verfahren abgeschaltet werden.

In F i g. 5 sind Beispiele einer Übertragungsanlage gezeigt, bei der alle vier Stromrichterstationen I bis IV in Reihe geschaltet sind. Während bei Parallelschaltung die Ströme in den verschiedenen Stationen verschieden sein können, müssen sie bei Reihenschaltung in allen Stationen gleich sein, wogegen die Spannungen verschieden sein können, wie durch eine ungleiche Anzahl von Teilstromrichtern in den verschiedenen Stationen angedeutet ist. Die Verhältnisse bei dieser Schaltung sind umgekehrt denen bei Parallelschaltung bei Stromrichtern, aber im übrigen mit diesen analog, und die Koordinierung der Steuerung in den verschiedenen Stationen geschieht auch in diesem Fall zweckmäßiger mit Hilfe eines Hauptsteuersystems 10.

Claims

Patentansprüche:

1. Ubertragungsanlage für hochgespannten Gleichstrom mit mindestens drei durch Gleichstromleitungen miteinander verbundenen Stromrichterstationen, von denen wenigstens eine eine Gleichrichterstation und wenigstens eine eine Wechselrichterstation ist und jede Station ein von einem Stromregelsystem beeinflußtes Steuersystem für die Steuerung des Steuerwinkels der Gleichrichter der Station entsprechend einem Sollwert des Gleichstromes und spannungssteuernde Mittel für die Einstellung der Wechselspannung der Station entsprechend einer maximalen Gleichspannung auf der Gleichstromseite der Station hat, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Stromregelsysteme und spannungssteuernden Mittel der Stationen von einem zentral angeordneten Hauptsteuersystem (10) in der Weise fernsteuerbar und voreinstellbar sind, daß in den verschiedenen Betriebsfällen ein bestimmtes Strommarginal sowie ein bestimmtes Spannungsmarginal gesichert ist, wobei eines der beiden Marginale der Differenz der Summen der Einstellungen der Gleichrichterstationen bzw. der Wechselrichterstationen und das andere der beiden Marginale der Differenz zwischen der Einstellung zumindest einer Station und einer angenähert gemeinsamen Einstellung mehrerer anderer Stationen entspricht, und daß das Strommarginal zwischen Gleichrichter- und Wechselrichterstromeinstellung stets positiv ist.

2. Übertragungsanlage nach Anspruch 1, bei der die Stromrichterstationen gleichstromseitig parallel zueinander mit den Gleichstromleitungen verbunden und die Gleichrichterstationen antiparallel zu den Wechselrichterstationen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Gleichstromsollwerte sämtlicher Gleichrichterstationen die Summe der Gleichstromsollwerte sämtlicher Wechselrichterstationen um das Strommarginal übersteigt und daß die spannungssteuernden Mittel der Stationen in der Weise eingestellt sind, daß die maximale Gleichspannung einer der Stationen kleiner als die maximale Gleichspannung aller anderen Stationen ist

g)

3. Übertragungsanlage nach Anspruch 1, bei der die Stromrichterstationen gleichstromseitig mittels der Gleichstromleitungen in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der maximalen Gleichspannungen sämtlicher Gleichrichterstationen von der Summe der maximalen Gleichspannungen sämtlicher Wechselrichterstationen um das Spannungsmarginal abweicht und daß die Stromregelsysteme der Gleichrichterstationen mit einem hauptsächlich gemeinsamen Sollwert eingestellt sind, der einen hauptsächlich gemeinsamen Sollwert der Stromregelsysteme der Wechselrichterstationen um das Strommarginal übersteigt (F i g. 5).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen