DE1613546B1

DE1613546B1 - Kraftuebertragung fuer hochgespannten Gleichstrom

Info

Publication number: DE1613546B1
Application number: DE19671613546
Authority: DE
Inventors: Erik Persson
Original assignee: ASEA AB; Allmanna Svenska Elektriska AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1966-10-13
Filing date: 1967-09-28
Publication date: 1971-01-28
Also published as: GB1192419A; CH475662A; JPS4410333B1; US3487286A

Description

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Kraftübertragungen für hochgespannten Gleich- stromes, genannt »Stromantwort«, geschaltet ist,

strom mit einer Gleichrichterstation und einer wobei die Stromorder in der Gleichrichterstation die

Wechselrichterstation, die durch eine Gleichstrom- Stromorder in der Wechselrichterstation um einen

leitung verbunden sind, sind bekannt. gewissenBetrag, genannt »Strommarginal«, übersteigt.

Normalerweise wird eine solche Übertragung nach 5 Erfindungsgemäß ist in der Gleichrichterstation dem Strommarginalprinzip gesteuert, was bedeutet, eine Anordnung zum Vergleich der Stromorder und daß sowohl die Gleichrichterstation als auch die der Stromantwort vorhanden, die zu der Stromorder Wechselrichterstation mit einem Stromregler zur Ein- in den beiden Stationen einen gewissen Betrag, gestellung eines gewissen Stromwertes in jeder Station nannt »Zusatzstromorder« addiert, wenn die Stromversehen ist, welche Stromwerte so gewählt sind, io antwort die Stromorder unterschreitet,
daß die Stromeinstellung der Gleichrichterstation die Das Resultat kann so aufgefaßt werden, als ob das der Wechselrichterstation um einen gewissen Betrag, Strommarginal in der Form einer negativen Zusatzdas sogenannte Strommarginal, übersteigt. Oft wird stromorder in der Wechselrichterstation durch eine dieses Strommarginal so erreicht, daß dieselbe Strom- positive Zusatzstromorder oder ein Strommarginal einstellung, im folgenden »Stromorder« genannt, in 15 in der Gleichrichterstation ersetzt würde,
beiden Stationen vorgenommen und gleichzeitig eine Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichdem gewünschten Strommarginal entsprechende nung näher beschrieben, in dieser zeigt
Größe von der Stromeinstellung in der Wechsel- F i g. 1 eine Kraftübertragung mit einer erfindungsrichterstation subtrahiert wird. Bei einer Steuerung gemäßen Anordnung und

nach diesem Prinzip bestimmt die eine Station, ge- 20 Fig. 2a und 2b eine Abänderung der Anordnung

wohnlich die Wechselrichterstation, die Gleichspan- nach F i g. 1.

nung der Übertragung, während die andere Station Fig. 1 zeigt eine Gleichstromkraftübertragung mit

die Größe des übertragenen Gleichstromes bestimmt. zwei Stromrichterstationen, einer Gleichrichtersta-

Genauer gesagt, wirkt die Steuerung derart, daß die tion 1 und einer Wechselrichterstation 2, die je an

Gleichrichterstation durch ihre Winkelsteuerung der 25 einem Wechselstromnetz 3 bzw. 4 angeschlossen und

Ventile ihre Gleichspannung vergrößert, um den durch eine Gleichstromleitung L verbunden sind,

eingestellten Strom anzutreiben, während die Jede Station enthält drei Stromrichter 31 bis 33 bzw.

Wechselrichterstation in derselben Weise ihre Gegen- 41 bis 43, und jeder Stromrichter ist mit einem Win-

spannung vergrößert, um den Strom in Ubereinstim- kelsteuergerät 34 bis 36 bzw. 44 bis 46 versehen, die

rnung mit der niedrigeren resultierenden Stromorder 30 Steuerimpulse zu den Ventilen des zugehörigen

in dieser Station zu begrenzen. Das Ergebnis ist Stromrichters senden. Die Winkelsteuergeräte in jeder

dabei, daß die Station mit den niedrigsten Span- Station werden von einem gemeinsamen Stromregler 5

nungsreserven — gewöhnlich die Wechselrichter- bzw. 6 gesteuert, jeder Stromregler hat drei Eingänge

station — ihre Spannung maximal erhöht, während mit entsprechenden Eingangswiderständen 51 bis 53

die andere — die Gleichrichterstation — ihre Span- 35 bzw. 61 bis 63. Am ersten Eingangswiderstand 51

nung so erhöht, daß sie die Spannung der ersteren bzw. 61 in jedem Stromregler ist die Stromorder von

Station und den Spannungsabfall in der Übertra- einem Stromeinstellgerät angeschlossen, das aus

gungsleitung bei einem Übertragungsstrom, der gleich einem Potentiometer 7 bzw. 8 besteht, das zwischen

der Stromorder der letzteren Station ist, überwinden Erde und einer negativen Spannung angeschlossen

kann. 40 ist. Die veränderbare Anzapfung vom Potentiometer

Die Stromeinstellung in den Stromreglern der Sta- ist über einen Widerstand 71 bzw. 81 am entsprechen-

tionen erfolgt von außen und kann z. B. von einer den Eingang des Stromreglers 5 bzw. 6 angeschlossen,

gewissen gewünschten übertragenen Leistung oder Diese Stromeinstellgeräte werden in Abhängigkeit

von einer gewissen gewünschten Frequenz in dem von dem Steuerprogramm eingestellt, das für die

an der Wechselrichterstation angeschlossenen Wech- 45 Übertragung festgelegt worden ist. Wenn man z. B.

selstromnetz hergeleitet werden. . eine gewisse übertragene Leistung wünscht, so kann

Das Strommargmalprinzip ergibt eine sehr sichere man aus dieser Leistungsgröße und der Gleichspan- und stabile Steuerung der Übertragung. Es hat jedoch nung der Übertragung herleiten, welcher Übertraden Nachteil, daß der Strom vom Strommarginal be- gungsgleichstrom in jedem Augenblick gewünscht grenzt wird, wenn die Stromsteuerung zu der Wechsel- 50 wird. Normalerweise denkt man sich dabei, daß die richterstation übergeht. Das geschieht, wenn die Anzapfungen auf dem Potentiometer in beiden Sta-Gleichspannung des Gleichrichters, z. B. auf Grund tionen auf denselben Betrag eingestellt werden, z. B. von Wegschalten eines Stromrichters, in der Gleich- mittels der Einstellgeräte 72 und 82, die über ein richterstation sinkt. Dies ist nachteilig, da man bei Teleglied zusammengeschaltet sind, das mit den Anbegrenzter Übertragungsspannung oft einen maxi- 55 tennensymbolen 73 und 83 angedeutet ist. Um einen malen Strom herauszunehmen wünscht, um eine Unterschied in der Stromeinstellung in den beiden möglichst geringe Leistungsverminderung zu er^j· Stationen zu erreichen, ein sogenanntes Strommargihalten. nal, ist in jeder Station ein spezielles Strommarginal

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu angeordnet, das aus einer Spannungsquelle 55 bzw. vermeiden. Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraft- 60 65 besteht, die über einen Widerstand 56 bzw. 66 einÜbertragung für hochgespannten Gleichstrom mit geschaltet und am Eingangswiderstand 53 bzw. 63 einer Gleichrichterstation und einer Wechselrichter- angeschlossen ist. Das Strommarginalgerät wird mit statip.%. die durch eine Gleichstromleitung verbunden Hufe eines Schalters 54 bzw. 64 aktiviert, der in der sind, wobei Jede Station ^ einen Stromregler hat, an Gleichrichterstation offen, aber in der Wechselrichdessen Eingangsseite einmal die Anordnung zum 65 terstation geschlossen ist. In dieser Weise wird in der Einstellen eines gewünschten Übertragungsstromes, Wechselrichterstation die Spannung von der Spangenannt »Stromorder«, und zum anderen eine An- nungsquelle 65 von der vom Potentiometer 8 erhalordnung zum Messen des wirklichen Übertragungs- tenen Stromorder subtrahiert.

Um die Stromregler mit einem Maß des wirklichen Gleichstroms, der »Stromantwort«, versehen zu können, sind Meßtransduktoren 9 bzw. 10 in die Gleichstromleitung in den beiden Stationen eingeschaltet worden. Das von den Transduktoren erhaltene Wechselstromsignal wird in Gleichrichterbrücken 91 bzw. 11 gleichgerichtet, und das gleichgerichtete Signal wird über den Eingangswiderstand 52 bzw. 62 dem zugehörigen Stromregler zugeführt.

Eine Übertragung nach F i g. 1 arbeitet derart, daß die Stromregler in den beiden Stationen versuchen, entsprechende Winkelsteuergeräte für die Stromrichter so einzustellen, daß die von den Meßtransduktoren 9 bzw. 10 gemessene Stromantwort der in dem betreffenden Stromregler eingestellten Stromorder entspricht. Sobald die in der Gleichrichterstation eingestellte Stromorder die in der Wechselrichterstation eingestellte resultierende Stromorder übersteigt, die in dieser Station aus dem Unterschied zwischen der Stromorder vom Potentiometer 8 und dem Strommarginalgerät 64 bis 66 besteht, vergrößert die Gleichrichterstation ihre Gleichspannung, um den größeren Strom aufrechtzuerhalten, während die Wechselrichterstation ihrerseits ihre Gleichspannung erhöht, um den von der Gleichrichterstation kommenden Gleichstrom herunterzudrücken. Dabei ist die Gleiehrichterstation zweckmäßig mit solchen Spannungsreserven ausgerüstet, daß ihre Spannung überwiegt, d. h. daß ihre Spannung so erhöht wird, daß der übertragene Gleichstrom gleich dem im Stromregler der Gleichrichterstation eingestellten Wert wird. Die Gleiehrichterstation erhöht also ihre Gleichspannung, bis sie gleich der Summe der maximal möglichen Gegenspannung der Wechselrichterstation und dem ohmschen Spannungsfall in der Übertragung ist. Demzufolge ist es die genannte Gegenspannung in der Wechselrichterstation, die die Gleichspannung der Übertragung diktiert, während die Gleiehrichterstation den Übertragungsstrom diktiert.

Wenn nun ein Fehler in einem Stromrichter in der Gleiehrichterstation auftritt, wird dieser Stromrichter mit Hilfe eines nicht gezeigten Überbrückungsgliedes überbrückt, wobei die Maximalspannung der Gleiehrichterstation gewöhnlich die Gegenspannung der Wechselrichterstation unterschreitet, wodurch der Gleichstrom schnell sinkt.

Infolgedessen wird nicht einmal die im Stromregler des Wechselrichters eingestellte niedrigere Stromorder erfüllt, so daß der Stromregler 6 die Gegenspannung des Wechselrichters herabsteuert, um den übertragenen Gleichstrom zu erhöhen. Dadurch wird der Betrieb der Übertragung auf jeden Fall aufrechterhalten, aber jetzt mit dem mittels des Strommarginals begrenzten übertragenen Strom. Die übertragene Leistung wird deshalb sowohl auf Grund des durch den Ausfall eines Stromrichters in der Gleich- ' richterstation verursachten Spannungsfalls als auch des vom Strommarginal begrenzten Stromes begrenzt.

Um diese zusätzliche und unnötige Strombegrenzung zu vermeiden, ist nach der Erfindung in die Gleiehrichterstation 1 eine Anordnung in der Form eines Integrators oder Verstärkers 58 vorgesehen, dessen Eingangsseite von dem Unterschied zwischen der Stromorder vom Potentiometer 7 und der Stromantwort von der Brücke 91 gespeist wird. Dieser Stromfehler wird über den Widerstand 57 dem Stromregler 5 als eine Zusatzstromorder zugeführt, und über ein Teleglied, angedeutet mit den Antennen 59 und 69, einen Verstärker 68 und einen Widerstand 67, wird dieselbe Zusatzstromorder dem Stromregler 6 in der Wechselrichterstation zugeführt.

Das Resultat ist eine Vergrößerung der allgemeinen Stromorder von beiden Stationen, wobei das negative Strommarginal in der Wechselrichterstation in ein positives Strommarginal in der Gleiehrichterstation verwandelt wird, so daß der nun von der Wechselrichterstation diktierte Übertragungsstrom im ίο großen und ganzen gleich dem früheren Strom wird. Aus dem Obigen geht hervor, daß nur ein positiver Zusatz zu der Stromorder vorkommen darf, weshalb das Ausgangssignal vom Verstärker 58 in der einen Richtung auf Null begrenzt werden muß. Weiter soll die Zusatzstromorder nicht den Wert übersteigen, der dem Strommarginal entspricht, weshalb das Ausgangssignal in der anderen Richtung auf den Wert begrenzt werden muß, der dem Strommarginal entspricht.

Es muß außerdem hervorgehoben werden, daß das Strommarginal niemals verschwinden darf, wenn die Stabilität der Anlage gesichert sein soll. Normalerweise kann man damit rechnen, daß das anwachsende Signal vom Verstärker 58 erst im Regler 5 aktiv wird, weil die Übertragung zum Regler 6 eine gewisse, wenn auch nur kurze Zeit, dauert. Bei Übergang zum Normalbetrieb wird die Stromantwort in der Gleiehrichterstation die Stromorder vom Potentiometer 7 übersteigen, wobei das Signal vom Verstärker 58 verschwindet. Es muß dann sichergestellt werden, daß die Zusatzstromorder über dem Widerstand 57 aufrechterhalten wird, bis die Zusatzstromorder über dem Widerstand 67 in der Wechselrichterstation weggefallen ist, was eventuell dadurch geschehen kann, daß der Widerstand 57 als reaktives Impedanzelement mit einer kleineren Zeitkonstante für ein zunehmendes Ausgangssignal vom Verstärker 58 und einer größeren Zeitkonstante für abnehmende Ausgangssignale ausgeführt wird, was z. B. durch eine mit einer Diode überbrückte Induktanz erreicht wird.

Wie oben erwähnt, muß die Zusatzstromorder gleich dem Strommarginal sein, weshalb sie festen Spannungsquellen von festgesetzter Größe entnommen und über einfache Schaltorgane, die von der vergleichenden Anordnung in der Gleiehrichterstation gesteuert werden, angeschlossen werden kann. Dadurch können die Schaltungselemente 57 bis 59 und 67 bis 69 in Fig. 1 wie in Fig. 2a und 2b gezeigt aufgebaut werden.

In F i g. 2 a ist ein polarisiertes Relais 58 a mit verzögerter Ein- und Ausschaltung am Eingang des Verstärkers 58 eingeschaltet. Das Relais spricht an, wenn die Ausgangsspannung des Verstärkers 58 während einer gewissen kurzen Zeit einen gewissen geringen positiven Wert überschreitet, und fällt ab, wenn dieselbe Spannung während einer gewissen kurzen Zeit einen kleinen negativen Wert angenommen hat. Das Relais 58ß steuert einen Kontakt 58 c, mit welchem eine Spannungsquelle 58 b, deren Wert dem Strommarginal entspricht, an den Eingang 57 in F i g. 1 angeschlossen wird. Wenn somit der numerische Wert der Stromantwort während einer gewissen Zeit kleiner als die Stromorder wird, spricht das Relais 58 a an, und die Zusatzstromorder wird an den Stromregler der Gleiehrichterstation geschaltet. Gleichzeitig wird ein Kontakt 59 α geschlossen, wobei ein Signal über die Antenne 59 zur Antenne 69 in Fig. 2b geschickt wird, wobei ein Relais 68 a über den Verstärker 68

Claims

beeinflußt wird. Dabei wird der Kontakt 68 c geschlossen, wobei die Spannungsquelle 68 b, deren Wert der Zusatzstromorder entspricht, an den Eingang 67 angeschlossen wird. Wenn die Spannungsreserven in der Gleichrichterstation wiederhergestellt sind, erhöht diese Station ihre Spannung, um die resultierende Stromorder in dieser Station zu erfüllen, die die Summe der an dem Potentiometer 7 eingestellten und der von der Quelle 58 & gegebenen Zusatzorder ist. Dabei übersteigt die Stromantwort über dem Eingang 52 die Stromorder über dem Eingang 51, weshalb das Relais 58 a nach einer kurzen Zeit abfällt. Dabei muß das Öffnen des Kontaktes 58 c im Verhältnis zum Kontakt 59 a verzögert werden, um sicherzustellen, daß das Strommarginal in der Wechselrichterstation durch das Öffnen des Kontaktes 68 c vor dem Wegschalten der Zusatzstromorder in der Gleichrichterstation wiederhergestellt worden ist. Eventuell kann das Aufrechterhalten der Zusatzstromorder dadurch gewährleistet werden, daß der Kontakt 58 c mit einem Kondensator parallel geschaltet wird, der während seiner Aufladezeit den Kontakt 58 c überbrückt. In der Praxis können die in den Fig. 2a und 2b gezeigten Relaisschaltungen durch elektronische Schaltungen ersetzt werden, wobei das Relais 58 a zweckmäßig durch eine Kippschaltung ersetzt wird, die so eingerichtet ist, daß sie kippt, wenn der Stromfehler während einer gewissen kurzen Zeit einen gewissen Prozentsatz des Nennstromes erreicht hat, während die Kippschaltung zurückschaltet, wenn der Stromfehler während einer ähnlichen Zeifdauer negativ geworden ist. Patentansprüche: „

1. Kraftübertragung für hochgespannten Gleichstrom mit einer Gleichrichterstation und einer Wechselrichterstation, die durch eine Gleichstromleitung verbunden sind, wobei jede Station einen Stromregler hat, an dessen Eingangsseite einmal eine Anordnung zum Einstellen eines gewünschten Übertragungsstromes, genannt »Stromorder«, und zum anderen eine Anordnung zum Messen des wirklichen Ubertragungsstromes, genannt »Stromantwort«, geschaltet ist, wobei die Stromorder in der Gleichrichterstation die Stromorder in der Wechselrichterstation um einen gewissen Betrag, genannt »Strommarginal«, übersteigt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gleichrichterstation (1) eine Anordnung zum Vergleichen der Stromorder und der Stromantwort vorhanden ist, die zu der Stromorder in den beiden Stationen einen gewissen Betrag, genannt »Zusatzstromorder«, addiert, wenn die Stromantwort die Stromorder unterschreitet.

2. Kraftübertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vergleichende Anordnung in der Gleichrichter station (1) den Charakter eines Integrators, z. B, eines Verstärkers (58) hat, an dessen Eingangsseite die Stromorder und die Stromantwort angeschlossen sind, während seine Ausgangsseite an der Eingangsseite der Stromregler (5, 6) in den beiden Stationen angeschlossen ist.

3. Kraftübertragung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Integrators nach unten bis Null und nach oben bis zu einem Wert begrenzt ist, der dem Strommarginal entspricht.

4. Kraftübertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vergleichbare Anordnung in der Gleichrichterstation (1) eine Umschaltanordnung (58 a, 58 c, 59 a) umfaßt, die vom Unterschied zwischen der Stromorder und der Stromantwort beeinflußt und für die Einschaltung der Zusatzstromorder in den beiden Stationen vorgesehen ist.

5. Kraftübertragung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Station eine Spannungsquelle (55, 65) angeordnet ist, deren Ausgangssignal dem Strommarginal entspricht, und daß die Spannungsquelle (55, 65) an den entsprechenden Stromregler (5, 6) mittels eines Schaltorgans (54, 64) angeschlossen ist, das von der Umschaltungsanordnung (58 a, 58 c, 59 a) in der Gleichrichterstation (1) beeinflußt ist.

6. Kraftübertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzstromorder in der Gleichrichterstation (1) zuerst einschaltbar bzw. zuletzt wegschaltbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen