DE2204229C3 - Leistungsregeleinrichtung für eine Hochspannungs-Gleichstromübertragungsanlage - Google Patents

Description

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Insbesondere zur Übertragung elektrischer Energie auf große Entfernungen geht man immer mehr dazu über, hierzu Gleichspannungsleitungen vorzusehen, Diese Gleichspannungsleitungen sind an beiden Enden mit je einem Stromrichter versehen, dessen Wechselspannungsanschlüsse an ein Wechselspannungs- oder Drehspannungsnetz angeschlossen sind.

Derartige Hochspannungs-Gleichstromübertragungsanlagen werden zur Vermeidung von unnötigen Oberwellen und zur Verringerung der bereitzustellenden Blindleistung auf der Wechselrichterseite mit möglichst weitgehender Aussteuerung der Stromrichterventile, d. h. möglichst hoher Spannung, betrie- bo ben.

Um bei einem Spannungseinbruch des speisenden Wechsel- oder Drehspannungsnetzes zu verhindern, daß durch den Rückgang der Gleichspannung auf der Gleichrichterseite der Gleichstromleitung kein Strom mehr übertragen wird, ist dem Wechselrichter ein Stromregler zusätzlich vorgeschaltet, dessen Sollwert unterhalb des Stromsollwertes für den Stromregler des Gleichrichters liegt Hierdurch wird erreicht, daß be. Spannungsrückgang im speisenden Neu nur ein Sgfiigiger Stromrückgang auf der Gle,chspannungs-'KSerfolgt Soll jedoch aus irgendeinem Grunae die _; übemagungsleistung plötzlich wesentlich vermindert oder auf den Wert Null eingestellt werden, so wurde Hi//e Einstellung durch den Stromregler des Wechsel-SeS vSgert. wenn dessen Sollwert nicht schnell £Ss hSuntergeregelt wird Um dies sicherzustellen! werden schnell arbeitende f-ernubertragungseinrtchtuneen zur Übertragung des Stromsollwertes benuS in einem solchen Fall den Stromregler für den Wechselrichter am Eingreifen hindern.

Aus der DT-OS 16 13 638 ist es ferner bekannt, bei einem Ausfall der Fernübertragung mittels Spemherg jeder die vor dem Ausfall eingegangenen Befehlssi-Inale zu speichern und damit die Regeleinrichtung auf diesen.zuletzte.npfangenenWertenzuhalten.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsregeleinrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Aufgabe der Erfindung .st es, be, e.ner derartigen Leistungsregeleinrichtung ohne eine schnelle Fernübertragungseinrichtung auszukommen und trotzdem sicherzustellen, daß plötzliche Leistungsverringerungen vorgenommen werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichne des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelost.

Lin Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung .m Übersichtsschaltbild dargestellt. Ein Generator GI speist über eine Leitung L 1 und über einen Transformator Tr 1 einen Gleichrichter GR. An die Gleichstromanschlüsse dieses Gleichrichters ist eine Gleichstromleitung L 2 angeschlossen, deren zweites Ende an die Gleichstromanschlüsse eines Wechselrichters WR geführt sind Die Wechselspannungsanschlusse des Wechselrichters WR sind über einen Transformator Tr 2 an eine Leitung Z-3 geführt. Dabei wird Le.stung vom Gleichrichter GR zum Wechselrichter WR übertragea Der Leistungssollwert /W wird auf ein Dividierglied DG gegeben. Außerdem ist dem Div.dierglied der Spannungs-Istwert Uw zugeführt, der einem Spannungswandler Sp^entnommen ist. Die Primärwicklung dieses Spannungswandlers Sp Wist an die Gleichstrom leitung L 2 angeschlossen.

In dem Dividierglied DG wird der Quotient aus Leistungssollwert A,.//und dem Gpannungs-lstwert Um gebildet. Am Ausgang des Dividiergliedes DG erscheint also der Stromsollwert hai. Dieser ist einerseits an eine Fernübertragungseinrichtung FÜ und andererseits an den Sollwerteingang eines Stromreglers StR 1 geführt. Der Istwert /«/ wird der Sekundärwicklung eines Stromwandlers SiIVI entnommen und an den Stromregler SfR 1 geführt. Der Ausgang des Stromreglers SfRl ist an die Steuereinrichtung SfEl für den Gleichrichter GR angeschlossen, die in bekannter Weise die Zündimpulse für die Stromrichterventile des Gleichrichters GR bereitstellt.

Der Wechselrichter WR ist steuerseitig an eine Steuereinheit SfE2 angeschlossen, deren Eingang an eine Auswahleinrichtung A 1 geführt ist. Die Auswahleinrichtung A1 besteht im Prinzipschaltbild aus einander parallelgeschalteten Dioden, so daß jeweils die größte Spannung an einem der drei Eingänge für die Steuereinheit SfE2 wirksam wird. An den Eingang A der Auswahleinrichtung A 1 wird eine Spannung gelegt, die sicherstellt, daß ein vorgegebener Mindeststeuerwinkel von der Steuereinheit SfE2 (Trittgrenze) nicht unterschritten wird. Der Eingang A 12 ist an den

Ausgang eines Stromreglers SiR 2 angeschlossen, der seinen Istwert Im von einem Stromwandler StE2 erhält. Der Eingang A 13 ist an den Ausgang eines Spannungsreglers SpR geführt Der Istwert Um der Spannung ist einem Spannungswandler Sp W2 entnommen, der Sollwert Usoii wird fest vorgegeben. Ein Sollwert !sou— I 1 ist dem Stromregler StR 2 über eine Auswahlschaltung A 2 zugeführt, wenn dieser Wert einen Mindestwert 1min überschreitet Hierzu ist an den Eingang A 21 der Auswahleinrichtung A 2 eine Spannung angeschlossen, die sicherstellt, daß der Stromregler StR 2 einen Mindestsollwert erhält, der oberhalb des Lückbetriebes des Wechselrichters WR und des Gleichrichters GR liegt An den zweiten Eingang A 22 der Auswahleinrichtung A 2 ist eine Differenzeinrichtung DE angeschlossen, der einerseits eine dem Strom / ί proportionale Größe und andererseits der Ausgang eines Nachlaufspeichers NS zugefühit ist. Dieser Nachlaufspeicher NSist eingangsseitig an die Fernübertragungseinrichtung FfJ angeschlossen und besteht im wesentlichen aus einem Digital-Analogwandler DA. dem z. B. die Reihenschaltung eines Motors Mund eines zwischen Abgriff und einem festen Anschluß liegenden Teiles des Potentiometers Pi nachgeschaltet ist. Der Abgriff dieses Potentiometers Pi wird zusammen mit dem Abgriff eines weiteren Potentiometers P2 vom Motor verstellt. Auch das Potentiometer P2 liegt zwischen positivem Potential und Erde. Eine Änderung der Ausgangsspannung des Digital-Analogwandler s DA hat dadurch zur Folge, daß der Motor M sich so weit dreht, bis nach bestimmter Verstellung der Abgriffe der Potentiometer Pi und P2die Spannung zwischen dem Abgriff des Potentiometers Pi und Erde gleich der Ausgangsspannung des DA ist. An Stelle dieses im Prinzip dargestellten und beschriebenen Nachlaufspeichers kann auch jede andere bekannte Nachlaufspeicherausführung eingesetzt werden.

Damit ergibt sich für den Normalbetrieb folgende Wirkungsweise: Der Strom auf der Gleichspannungsleitung L 2 wird durch den Stromregler StR i abhangig von dem aus dem Leistungssollwert Ao// ermittelten .Stromsollwert hoii eingestellt. Die Ausgangsspannung des Spannungsreglers SpR is.t größer als die Ausgangsspannung des Stromreglers StR 2 und größer als die Spannung am Fingang A Il der Auswahleinrichtung A i. so daß der Wechselrichter WR auf konstante Spannung Um angesteuert wird. Für den Fall, daß der Leistungssollwert Psoii plötzlich verringert wird, wird dem Stromregler StR i ein geringerer Stromsollwert Isuii vorgegeben. Der Steuerwinkel des Gleichrichters GR wird also vergrößert, so daß der Strom auf der Gleichstromleitung L2 schnell zurückgeht. Dies hat zur Folge, daß wegen des geringeren Istwertes des Stromes auf der Gleichstromleitung L 2 der Ausgang des Stromreglers StR 2 positiver wird, so daß der Zündwinkel des Wechselrichters (vom Steuerwinkel 180° aus gezählt) größer wird und so die Spannung auf der Gleichspannungsleitung L 2 vermindert, um auf diese Weise den verminderten Istwert des Stromes, wieder an den bislang gleich gebliebenen Sollwert At·//— /1 anzugleichen.

Da erfindungsgemäß die Übertragungszeit der Fernübertragung FÜ einschließlich der Zeit für die Einstellung des Nachlaufspeichers NS wesentlich größer ist als die Ausregelzeit des Stromreglers StR 2, wird der Sollwert des Stromreglers StR 2 zunächst beibehalten. Dies hat zur Folge, daß wegen des weiterfließenden Stromes auf der Gleichspannungsleitung L 2 der Stromregler SfA 1 den Zündwinkel des Gleichrichters GR laufend verkleinert Das Absinken der Spannung auf der Gleichspannungsleitung L 2 bewirkt im Dividierglied DG durch die Verminderung des Nenners Um, daß am Ausgang des Dividiergliedes DG ein größerer Sollwert Isoii für den Strom erscheint. Wenn die Spannung auf der Gleichspannungsleitung L 2 so weit abgesunken ist, daß der Stromsollwert am Ausgang des Dividiergliedes DG den Wert erreicht hat, der vom Stromregler StR 2 auf der Wechselrichterseite vorgegeben wird, ist der Ausgleichsvorgang beendet. Die vorgegebene Leistung wird also bei nur geringfügig vermindertem Strom auf der Gleichspannungsleitung L2 mit abgesunkener Spannung auf der Gleichspannungsleitung L 2 übertragen. Wenn die Fernübertragungseinrichtung FÜ nach Abschluß dieses Vorganges eingreift, wird langsam unter Verminderung des Stromes auf der Gleichspannungsleitung L 2 die Gleichspannung dieser Gleichspannungsleitung wieder erhöht.

Im Gegensatz zu einer Leistungsregeleinrichtung mit schnell wirkender Fernübertragungseinrichtung für den Stromsollwert oder mit gleichzeitiger Einspeisung eines Leistungssollwertes auf beiden Enden einer Gleichspannungsleitung wird der verminderte Leistungswert also nicht dadurch erreicht, daß der Strom zurückgeht, sondern zunächst dadurch, daß die Spannung auf der Gleichspannungsleitung im erforderlichen Maße zurückgenommen wird. Diese Auslegung der Leistungsregeleinrichtung ermöglicht es also, erhebliche Aufwendungen für eine schnelle Fernübertragungseinrichtung zu sparen; außerdem ist es nicht erforderlich, Sicherheitseinrichtungen für den eventuellen Ausfall der Fernübertragungseinrichtung vorzusehen, da der Nachlaufspeicher NS seinen bisherigen Wert beibehält, ohne daß dadurch die Leistungsregelung unwirksam wird.

Ein besonders großer Vorteil ergibt sich durch den zusätzlich vorgesehenen Eingang A 21 der Auswahleinrichtung A 2, der sicherstellt, daß unabhängig von dem ermittelten Sollwert /«>« ein Mindeststrom beibehalten wird, der über dem Lückstrom des Gleichrichters und des Wechselrichters liegt. Hierdurch wird ohne besondere Maßnahme beim Anfahren der Leitung sichergestellt, daß zunächst der Strom auf der Übertragungsleitung einen das ordnungsgemäße Arbeiten von Gleich- und Wechselrichter gewährleistenden Mindestwert erreicht und dann erst db Spannung auf der Gleichspannungsleitung L 2 zunimmt. Dadurch kann die Leistung praktisch von Null aus durch langsame Erhöhung der Gleichspannung gesteigert werden, so daß die Übertragungsleistung kontinuierlich an die jeweilige Leistungsfähigkeit des Kraftwerkes angepaßt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Leistungsregeleinrichtung für eine Hochspannungs-Gleichstromübertragungsanlage, die über einen Gleich- und einen Wechselrichter zwei Wechselspannungsnetze miteinander verbindet, bei der der Steuereinrichtung für den Gleichrichter ein Leistungsregler mit unterlagerter Stromregelung vorgeschaltet ist und bei der der Steuereinrichtung für den Wechselrichter einerseits ein Spannungsregler und andererseits ein Stromregler mit einem gegenüber dem Stromregler für den Gleichrichter geringeren Stromsollwert so vorgeschaltet ist. daß jeweils der den kleineren Spannungswert auf der Gleichspannungsleitung vergebende Regler wirksam ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Übertragung der dem Stromsollwert (Isoii) des Gleichrichters (GR) proportionale Größe dienende Fernübertragungseinrichtung (FÜ) so aufgebaut ist. daß sich der Stromsollwert (Imii—II) \) des Stromreglers (SiR 2) für den Wechselrichter (WR) erst ändert, wenn die Ausregelzeit des Stromreglers (SiA 2) für den Wechselrichter (WR) bereits abgelaufen ist.

2. Leistungsregeleinrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwerteingang des Stromreglers (SiR 2) für den Wechselrichter (WR) an den Ausgang eines Nachlaufspeichers (NS) angeschlossen ist, dessen Eingang über die Fernübertragungseinrichtung (FÜ) zur Übertragung des Stromsollwertes (l*,n) des Stromreglers {StR 1) für den Gleichrichter (GR) angeschlossen ist und daß der Nachlaufspeicher (NS)so ausgebildet ist, daß bei Ausfall der Fernübertragungseinrichtung (FÜ) der Ausgangswert bestehen bleibt.

3. Leistungsregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromregler (StR 2) für den Wechselrichter (WR) so aufgebaut ist, daß sein Sollwert einen oberhalb des Stromwertes für den Lückbetrieb des Gleich- (GR) und Wechselrichters (WR) liegenden Wert nicht unterschreiten kann.