DE2031309C3 - Steuersystem für eine Hoch-Gleichspannungs-Übertragungsstrecke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für die Gleichrichter und Wechselrichter einer Hoch-Gleichspannungs-Übertragungsstrecke, mit einer ersten Steuereinheit zur Erzeugung eines ersten Steuersignals für Gleichrichter (bzw. den Wechselrichter) und mit einer zweiten Steuereinheit zur Erzeugung eines zweiten Steuersignals für den Wechselrichter (bzw. den Gleichrichter), mit einem der ersten Steuereinheit vorgegebenen Hauptsteucrsignal, das den übertragenen Strom bestimmt, wobei mit der ersten Steuereinheit Einrichtungen zur Übertragung eines Steuersignals an die zweite Steuereinheit verbunden sind, welche zweite Steuereinheit mit einer Prüfeinrichtung zur Prüfung des übertragenen Steuersignals verbunden ist, welche je ein Prüfsignal zur Freigabe der zweiten Steuereinheit und zurück zur ersten Steuereinheit zu dereir Freigabe dann sendet, wenn das übertragene Steuersignal fehlerfrei empfangen worden ist.

Steuersysteme dieser Art (französische Patentschrift 15 33 507) werden zur Steuerung der Wechselstrom-Gleichstrom- sowie Gleiehstrom-Wechselstromumseizer in einer Hoch-Gleichspannungs-Übertragungsstrekke verwendet.

Bei der Steuerung derartiger Umsetzer werden die Gleichrichter- und Wechselrichter-Ströme derart gesteuert, daß sie proportional zu gesonderten örtlichen von einem Hauptbefehlssignal abgeleiteten Befehlssignalen sind, wobei der Wechselrichter-Strombefehl kleiner ist als der Gleichrichterstrombefehl, und zwar um eine Stromspaiine von beispielsweise 0,1 pro Einheit. Da sich das Übertragungsglied, beispielsweise eine Hochspannungsleitung, über eine große Entfernung erstrecken kann, muß mindestens eines dieser örtlichen Befehlssignale zu einer entfernt angeordneten Station übertragen werden. Zu diesem Zweck wird eine Fernmeldeübertragungsstrccke verwendet, um das Signal beispielsweise in Digitalformat zu übertragen.

Bei einer derartigen Anordnung können alle in das übertragene Signal eingeführten Fehler in einfacher Weise durch übliche Verfahren festgestellt werden, beispielsweise durch die Einführung von Paritäts-Bits, wobei im Falle eines Fehlers das örtliche· Strombefehls- *; signal auf seinem vorangegangenen Wert gehalten wird. Diese bekannten Systeme weisen befriedigende Betriebseigenschaften auf, solange die Nachrichtenübertragungsstrecken zwischen Gleichrichter und Wechselrichter einwandfrei arbeiten. Wenn jedoch ein Fehler iu dieser Nachrichtenübertragungsstrecke auftritt, besteht unter bestimmten Bedingungen die Gefahr, daß das Leistungsübertragungssystem zusammenbricht. Dies ist dann der Fall, wenn das Hauptsteuersignal einer Leistungsverringerung entspricht und dieser Befehl zwar dem Gleichrichter zugeführt wird, während der entfernt angeordnete Wechselrichter weiter mit der hohen Leistung arbeitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem der eingangs genannten A.-t zu schaffen, bei dem keine Gefahr einer fehlerhaften Betriebsweise bei Ausfall der Nachrichienübertragungsstrecke besteht.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. 2 angegebene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Steuersystem verhindert das Wirksamwerden des Hauptsteuersignals in absolut «1 sicherer Weise, wenn dieses Hauptsteuersignal dazu führen würde, daß die in die Hoch-Gleichspannungs-Übertragungsstrecke eingespeiste Leistung kleiner wird als die am Wechselrichter umgesetzte Leistung. Auf diese Weise ergibt sich keine Gefahr eines Zusammen- r> bruchs des Hoch-Gleichspannungs-Übertragungssystems.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein schematisches Schaltbild -in einer Ausführungsform des Steuersystems dargestellt.

An einer als Gleichrichter in einer (nicht gezeigten) Hoch-Gleichspannungs-Übertragungsstrecke arbeitenden Umformerstalion ist — vergleiche dazu die Zeichnung — eine erste Steuereinheit 1 angeordnet, während eine zweite Steuereinheit 2 an der den Wechselrichter bildenden und am anderen Ende der Hoch-Gleichspannungs-Übertragungsstrecke angeordneten Umfortnerstation angeordnet ist. Die erste Steuereinheit 1 empfängt ein Hauptsteuersignal /, aus to welchem ein proportionales erstes Steuersignal /' für Gleichrichterröhren abgeleitet wird. Zwischen der ersten Steuereinheit 1 und der zweiten Steuereinheit 2 ist eine Zweiweg-Nachrichten-Übertragungsstrecke 3,4 eingeschaltet, wobei die zweite Steuereinheit 2 in Abhängigkeit von dem über diese Nachrichtenübertragungsstrecke übertragenen Steuersignal ein örtliches zweites Steuersignal /" für die Wechselrichterröhren erzeugt. Die Nachrichtenübertragungsstrecke kann durch Signalleitungen, eine Funkübertragungsstrecke, Lichtstrahlen oder andere >-.:·:·. Mungen gebildet sein.

Die erste Steuereinheit 1 weist eine Taktsignalquelle in Form eines Taktimpulsgenerators 5 auf, der eine stetige Folge kurzer Impulse mit 50 Millisekunden-Intervallen erzeugt. Das Hauptsteuersignal / wird einem fa5 Analog-/Digitalumsetzer 6 zugeführt, dessen Ausgangssignal in Abhängigkeit von den Ausgangsimpulsen des Taktgenerators 5 in Form einer 11-Bit-Binärgröße ausgelesen w>d. Diese in ungefähr 100 Mikrosekunden ausgelesene paiillele digitale Ausgangsgröße wird an ein UND-Verknüpfungsglied 8 und zusätzlich an ein UND-Verknüpfungsglied 9 angelegt, wobei letzterem ebenfalls die Taktimpulse über eine Verzögerungsschi.1-tung 10 zugeführt werden.

Wenn man daher davon ausgeht, daß der Taktimpuls zur Zeit t = 0 erzeugt wird, so wird beispielsweise zum Zeitpunkt t = 300 Mikrosekur.den dei Digitalwert über das Verknüpfungsglied 9 an eine Kodiereinheit 12 angelegt, in der nach bekannten Regeln zusätzliche Paritäts-Bits hinzugefügt werden, worauf dann das Ausgangssignal der Kodiereinheil mit Hilfe eines Senders 13 über die Nachrichtenübertragungsstrecke 3 zu einem Empfänger 14 in der zweiten Steuereinheit 2 übertragen wird.

Das empfangene Signal wird in ein Register 15 eingegeben, dessen Ausgangssignal durch eine Fehlerfeststellungsvorrichtung 16 überprüft wird. Wird kein Fehler festgestellt, so wird durch diese Schaltung ein Impuls erzeiigt, der ein UND-Verknüpfungsglied 17 öffnet, durch welches das Register 15 ausgelesen wird. Der Inhalt dieses Registers 15 wird dann in ein weiteres Register 18 überführt und dann durch einen Digit.il/ Analog-Umsetzer 19 in eine analoge Gleichspannung umgewandelt und an eine Summiervorrichtung 20 angelegt, in der eine feste, einen Strombefehl Δ1 darstellende Spannung subtrahiert wird, um das zweite Steuersignal /" zu erzeugen. Der Strombefehl Al wird subtrahiert, um eine Stromdifferenz zwischen dem Wechselrichter und dem Gleichrichter zu erzeugen.

Zusätzlich zur beschriebenen Öffnung des UND-Verknüpfungsgliedes 17 wird die Impulsausgangsgröße der Fehlerfeststellvorric'itung 16 von einem Sender 21 über die Nachrichtenübertragungsstrecke 4 zu einem Empfänger 22 in der ersten Steuereinheit 1 übertragen. Durch eine Schaltung 23 wird das empfangene Signal auf Fehler überprüft und sodann über ein ODER-Vcr knüpfungsglied 24 an ein UN D-Verknüpfungsglied 8 angelegt, um so den Digitalwert vom Analog-Digital-Wandler 6 in ein Register 25 einzugeben. Dieser Zyklus muß natürlich vor Ablauf von t = 50 Millisekunden vollendet seil., d. h. vor dem Anlegen des nächsten Taktimpulses von dem Taktgenerator 5 an den Analog-Digitalwandler 6: der Zyklus dauert lypischerweise t = 46 Millisekunden.

Der Inhalt des Registers 25 wird in einem Digital-Analog-Umsetzer 26 in eine Analog-Gleichspannung umgewandelt, um das erste Steuersignal /'zu bilden.

Zusätzlich /u der vorstehend beschriebenen Schaltung weist die erste Steuereinheil 1 eine Vergleichseinrichtung 28 auf, welche das erste Steuersignal /'mit dem Hauptsteuersignal /vergleicht. Wenn das Hauptsleuersignal das kleinere von beiden ist, erzeugt die Vergleichseinrichtung als logische Ausgangsgröße eine »0«; wenn Jagegen das Hauptsteuersignal größer ist, so wird eine »1« als logische Ausgangsgröße erzeugt. Mit dem Ausgang der Vergleichseinrichtung 28 ist ein UN D-Verknüpfungsglied 29 verbunden, welches zusätzlich Impulse vom Taktgenerator 5 empfängt, so daß unter der Voraussetzung, daß die Vergleichseinrichtung einen »1«-Pegel erzeugt, dieser letztgenannte Impuls an eii. einstufiges Register 30 angelegt wird. Dieses Register wird auf diese Weise in einen Zustand gebracht, der dem Zustand der Vergleichseinrichtung zur Zeit t = 0 entspricht, wobei das Register bis zum nächsten Taktimpuls in diesem Zustand verbleibt.

Der Ausgang dieses Registers steht mit einem weiteren UND-Verknüpfungsglied 31 in Verbindung, welches Taktimpulse über eine Verzögerungsschaltung 32 empfängt, die eine Verzögerung von 250 Mikrosekunden aufweist. Die Ausgangsgröße des UND-Verknüpfungsglicdes31 wird schließlich ihrerseits — wenn eine solche Ausgangsgröße vorhanden ist — an das bereits erwähnte ODER-Verknüpfungsglied 24 angelegt.

Wenn angenommen wird, daß im Betrieb das Hauptsteuersignal / ansteigt, so wird der neue Wert über die Nachrichtenübertragungsstrecke 3 zur zweiten Steuereinheit 2 übertragen, und wenn der Wert richtig empfangen wird, so wird das Register 18 auf diesen neuen Wert eingestellt. Wenn das übertragene Signal nicht fehlerfrei ist, so verbleibt das Register 18 auf dem vorangegangenen Wert.

Das Hauplsteuersignal / wird weiterhin an die Vergleichseinrichtung 28 der ersten Steuereinheit 1 angelegt, und unter diesen Bedingungen, d. h. wenn / größer ist als /', wird das Register 30 dazu gebracht, den logischen Pegel »1« zur Zeil I = 0 anzunehmen. Bei / = 250 Mikrosekunden wird die Ausgangsgröße dieses Registers über das UND-Verknüpfungsglied 31 und das ODER-Verknüpfungsglied 24 an das UND-Verknüpfungsglied 8 zu dessen Freigabe angelegt, so daß das Register 25 auf diesen neuen Wert gebracht wird. Auf diese Weise wird das erste Steuersignal /' in richtiger Weise auf den neuen Wert gebracht, und zwar unabhängig von dem von der zweiten Steuereinheit 1 angenommenen Zustand und unabhängig davon, ob das während der laufenden 50-Millisekunden-Taktperiode über die Nachrichtenübertragungssirecke 4 rückübertragene Prüfsignal richtig empfangen wird oder nicht.

Wenn nun angenommen wird, daß das Hauplsteuersignal kleiner wird, so nimmt das Register 30 den logischen Wert »0« an, und bei t = 250 Mikrosekunden wird das Register 25 nicht auf einen neuen Wert gebracht. Jeder Befehl zur Änderung des Wertes dieses Registers kann nunmehr nur durch das über die Nachrichtenübertragungsstrecke 4 zurückübertragene Prüfsignal bewirkt werden, wobei dies seinerseits nur unter der Voraussetzung erfolgen kann, daß das Register 18 in der zweiten Steuereinheit 2 in richtiger Weise auf einen neuen Wert gebracht wurde, d. h. daß das über die Nachrichtenübertragungsstrecke 3 übertragene Signal fehlerfrei ist.

Demgemäß wird während jeder vorgegebenen Taktperiode das zweite Steuersignal /"stets unmittelbar bei Empfang eines richtigen Signals auf den neuesten Wert gebracht: die Erneuerung des Wertes des ersten Steuersignals /'erfolgt entweder unmittelbar oder nach Empfang des Prüfsignals, erfolgt jedoch stets in der Weise, daß sogar eine zeitweise Verminderung in der Differenz zwischen /'und /"dargestellt wird, so daß niemals die Übertragung über die Iloch-Gleichspannungs-lJberlragungsstrecke zusammenbrechen kann. Dies gilt, unabhängig davon, ob die Nachrichtcnübcrtragungsstrecken 3 und/oder 4 lediglich durch eine Störung beeinträchtigt sind, oder ob eine oder beide Nachrichtenübertragungsstrecken vollständig ausgefallen sind. Im letzleren Fall verbleibt das Register 18 ständig auf dem letzten richtigen Wert, und zwar ebenso wie das Register 25 bei Ausfall des Hauptstcuersignals.

Obwohl das Steuersystem unter Bezugnahme auf ein spezielles Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, daß Abänderungen ohne weiteres erkennbar sind. Beispielsweise ist bei der dargestellten Ausführungsform die erste Steuereinheit, an die das Hauptsteuersignal / angelegt wird, dem Gleichrichter zugeordnet; diese erste Steuereinheit kann jedoch ebenso gut auch dem Wechselrichter zugeordnet sein, wobei die zweite Steuereinheit dann dem Gleichrichter zugeordnet ist und wobei in diesem Falle ferner die Logik der Vergleichseinrichtung 28 umgekehrt würde, und das Signal ΔI würde dann — anders als gezeigt — vom Ausgang des Digital/Analog-Umsetzers 26 abgezogen. Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß die in der vorstehenden Beschreibung erwähnten Zeitperioden nicht unbedingt bindend sind. Ferner können die ersten und zweiten Steuersignale /'. /" sowohl Slrombcfehlsals auch Leistungsbefehlssignalc sein, ohne daß das Prinzip des Steuersystems geändert werden muß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Steuersystem für die Gleichrichter und die Wechselrichter einer Hoch-GIeichspannungs-Übertragungsstrecke, mit einer ersten Steuereinheit zur Erzeugung eines ersten Steuersignals für den Gleichrichter und mit einer zweiten Steuereinheit zur Erzeugung eines zweiten Steuersignals für den Wechselrichter, mit einem der ersten Steuereinheit vorgegebenen Hauptsteuersignal, das den übertragenen Strom bestimmt, wobei mit der ersten Steuereinheit Einrichtungen zur Übertragung eines Steuersignals an die zweite Steuereinheit verbunden sind, welche zweite Steuereinheil mit einer Prüfeinrichtung zur Prüfung des übertragenen Steuersignals verbunden ist, welche je ein Prüfsignal zur Freigabe der zweiten Steuereinheit und zurück zur ersten Steuereinheit zu deren Freigabe dann sendet, wenn das übertragene Steuersignal fehlerfrei empfangen worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuereinheit (I) eine Vergleichseinrichtung (28) zum Vergleich des jeweils vorliegenden Wertes des Hauptsteuersignals (I) mit dem ersten Steuersignal (V)m\\. dem zuletzt vorgegebenen Wert und Finrichtungcn (6, 8, 24, 25, 30—32) zur 2^r> Änderung des Wertes des ersten Steuersignals (V) einschließt, welche Einrichtungen (6, 8, 24, 25, 30—32} unabhängig von dem Prüfsignal eine Änderung des ersten Steuersignals (V) nur dann einleiten, wenn bei einer Änderung des Hauptsteuersignals dieses größer wird als das noch vorhandene erste Steuersignal (V) und daß diese Einrichtungen (6,8,24,25,30-32) nur bei Empfang des Prülsignals eine Änderung des ersten Steuersignals (V)einleiten, wenn bei einer Änderung des Hauptsteuersignals J5 dieses kleiner wird als das noch vorhandene erste Steuersignal (V).

2. Steuersystem für die Gleichrichter und die Wechselrichter einer Hoch-Gleichspannungs-Übertragungsstrecke, mit einer ersten Steuereinheit zur -io Erzeugung eines ersten Steuersignals für den Wechselrichter und mit einer zweiten Steuereinheit zur Erzeugung eines zweiten Steuersignals für den Gleichrichter, mit einem der ersten Steuereinheit vorgegebenen Hauptsteuersignal, das den übertra- v> genen Strom bestimmt, wobei mit der ersten Steuereinheit Einrichtungen zur Übertragung eines Steuersignals an die zweite Steuereinheit verbunden sind, welche zweite Steuereinheit mit einer Prüfeinrichtung zur Prüfung des übertragenen Steuersignals w verbunden ist, welche je ein Prüfsignal zur Freigabe der zweiten Steuereinheit und zurück zur ersten Steuereinheit zu deren Freigabe dann sendet, wenn das übertragene Steuersignal fehlerfrei empfangen worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste « Steuereinheit (1) eine Vergleichseinrichtung (28) zum Vergleich des jeweils vorliegenden Wertes des Hauptsteuersignals (I) mit dem ersten Steuersignal (V) mit dem zuletzt vorgegebenen Wert und Einrichtungen (6,8,24,25, 30—32) zur Änderung des bO Wertes des ersten Steuersignals (I) einschließt, welche Einrichtungen (6, 8, 24, 25, 30-32) unabhängig von dem Prüfsignal eine Änderung des ersten Steuersignals (V) nur dann einleiten, wenn bei einer Änderung des Hauptsteuersignals dieses kleiner wird als das noch vorhandene erste Steuersignal (V) und daß diese Einrichtungen (6, 8, 24, 25, 30—32) nur bei Empfang des Prüfsignals eine Änderung des ersten Steuersignals (V) einleiten, wenn bei einer Änderung des Hauptsteuersignals dieses größer wird als das noch vorhandene erste Steuersignal (I').

3. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuereinheit eine Taktsignalquelle (5) aufweist, daß bei jedem Ausgangsimpuls dieser Taklsignalquelle die Vergleichseinrichtung (28) angesteuert wird, daß deren Ausgangssignal in einem Register (30) gespeichert wird und daß die erste Steuereinheit (1) weiterhin Verzögerungseinrichtungen (32) derart einschließt, daß das gespeicherte Ausgangssignal durch den gleichen, jedoch verzögerten Taktimpuls abgetastet wird.

4. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das von der ersten zu^r zweiten Steuereinheit übertragene Steuersignal Digitalformat aufweist und Paritätsbits einschließt.

5. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Steuersignale (V, I")Strombefehlssignale sind.

6. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Steuersignale (V, I")Leistungsbefehlssignale sind.