DE2604654C2

DE2604654C2 - Schutzeinrichtung für eine Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage

Info

Publication number: DE2604654C2
Application number: DE2604654A
Authority: DE
Inventors: York Dipl.-Ing. 1000 Berlin Rogowsky
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1976-02-04
Filing date: 1976-02-04
Publication date: 1984-03-01
Also published as: SE7701205L; CA1084992A; SE432167B; GB1577962A; DE2604654A1

Description

— in der Gleichrichierstation (1) dem Glied (10) zur Messung der Spannung auf der Übertragungsleitung (4) ein mit der Spannungsregeleinrichtung (9) der Gleichrichterstation verbundenes Schaltglied (11) nachgeschaltet ist, das bei einem Spannungseinbruch durch Eingriff in die Spannungsregeleinrichtung (9) den Spannungssollwert für eine vorgebbare Zeit herabsetzt und gleichzeitig ein mit einem Speicher versehenes Quotientenmeßwerk (12) in Betrieb setzt,

— dem Quotientenmeßwerk (12) zum einen eine dem durch die Übertragungsleitung (4) fließenden Strom (Ul) proportionale Größe und zum anderen eine dem eingestellten Nennstrom (IdN,) für die Übertragungsleitung (4) proportionale Größe zugeführt sind, wobei das Quotientenmeßwerk (12) diese beiden Größen durcheinander dividiert und das im Speicher speicherbare Ausgangssignal des Quotiemtenmeßwerks (12) in seiner Größe der Anzahl der in Betrieb befindlichen Wechselrichtergruppen (2, 3) entspricht,

— über einen bei einem Ausfall des Informationsübertragungsweges (7) betätigten Schalter (14) der Ausgang des Quotientenmeßwerks (12) mit dem einen Eingang eines Multiplizierers (15) verbunden ist und

— der Ausgang des Multiplizierers (15), dessen zweiter Eingang mit einer dem eingestellten Nennstrom (Un) proportionalen Größe beaufschlagt ist, als Grenzsollwertgeber für den

zulässigen Gesamtstrom über die Übertragungsleitung (4) mit der Regeleinrichtung (8) der Gleichrichterstation (1) für den Übertragungsgleichstrom verbunden ist.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Quotientenmeßwerks (12) ein Anzeigegerät (13) für die Anzahl der in Betrieb befindlichen Wechselrichtergruppen (2,3) angeschlossen ist,

3. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Quotientenmeßwerk (12) den Quotienten

η =

'JL

0,94

bildet. (IdL=Strom durch die Übertragungsleitung; IdN = eingestellter Nennstrom für die Übertragungsleitung).

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff dts Anspruchs 1.

Eine derartige Schutzeinrichtung für eine Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage (HGÜ-Anlage) ist durch die DE-OS 24 05 150 bekannt. Danach wird bei einer Störung bzw. Abschaltung einer Wechselrichtergruppe bei unterbrochenem Infoi mationsübertragungsw Eg zwischen den Gleich- und Wechselrichterstationen die innere Spannung der übrigen Wechselrichiergruppen auf Null gesetzt. Das wird in der Gleichrichterstation erkannt, weil auch dort die Spannung durch das Verhalten des (gleichen) Regelsystems zu Null wird. Durch das bekannte Verfahren erfolgt zunächst kurzzeitig eine völlige Unterbrechung der Leistungsübertragung im Störungsfall, um darauf mit verminderter Leistung die Übertragung wieder aufnehmen zu können. Bei mehreren parallelen Wechselrichtergruppen ist in der Gleichrichterstation nicht erkennbar, wieviele Wechselrichtergruppen sich tatsächlich infolge einer Störung abgeschaltet haben. Es ist dann u. U. eine mehrfache Wiederholung der Prozedur notwendig, bis der tatsächlich mit den noch intakten parallelen Wechselrichtergruppen gerade mögliche Betrieb mit verminderter Leistung fortgeführt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schutzeinrichtung der eingangs angegebenen Art in der

so Gleichrichterstation für eine Information über die zulässige Strombelastbarkeit der Wechselrichterseite bei einem Ausfall des Informationsübertragungsweges (Fernwirkanlage) zu sorgen, ohne daß zu diesem Zweck die Leistungsübertragung auch nur kurzzeitig unterbrochen werden muß.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die Spannung in der Gleichrichterstation muß, statt wie beim zuvor geschilderten bekannten Verfahren auf Null, nur geringfügig (z. B. auf 80% des Nennwertes) durch einen Spannungsbegrenzungsregler abgesenkt werden. Dadurch kann der Stromregler des Gleichrichters nicht mehr seinen Strom gegen die Gegenspannung des Wechslrichters einstellen. Die noch weiterhin im Betrieb befindlichen Wechselrichtergruppen vermindern mittels ihrer Stromregler nunmehr ihre Gegenspannung derart, daß sich bei der kurzzeitig festen (abgesenkten) Spannung der Gleichrichterstation ein

Strom einstellt, der ihrem jeweiligen Sollwert entspricht. Damit bleibt vorieilhafterweise die Leistungsübertragung auf einem· zwar etwas verminderten, jedoch fast höchstmöglichen Wert erhalten. Dadurch, daß sich während der Zeit der kurzzeitigen Spannungsabsenkung beim Gleichrichter ein Strom entsprechend den Slromsollwerten der im Betrieb verbliebenen Wechselrichtergruppen einsteilt, kann in cer Gleichrichterstation sofort die Anzahl der eingesetzten Wechselrichtergruppen bestimmt werden. Dementsprechend wird die Energieübertragung sofort mit dem erkannten höchstmöglichen Wert forgesetzt.

Beim bekannten Verfahren wird zunächst bei auf Null re4'Jiierter Cpannung gleichrichterseits mit vollem Strom geprüft, ob eine der Wechselrichtergruppen abgeschaltet worden ist, bevor dann erst der Stromsollwert herabgesetzt wird. Diese führt für eine kurze Zeit zu einer Überlastung der verbliebenen Wechselrichtergruppen die nach der Erfindung vermieden wird, weil die parallelgeschalteten Wechselrichtergruppen ihren Strom bei der Spannungsabsenkung selbst bestimmen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in 'den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage mit einem Informationsübertragungsweg und

Fig.2 ein Blockschaltbild der der Gleichrichterstation zugeordneten Schutzeinrichtung.

In F i g. 1 ist eine Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage mit einer Gleichrichterstation 1 und zwei parallelgeschaltete Wechselrichtergruppen 2 und 3 dargestellt, die gleichstromseitig über eine Hochspanhungs-Gleichstromleitung 4 miteinander verbunden sind. Sie können sich in der gleichen Wechselrichterstation befinden oder aber auch in verschiedenen Wechseltrichterstationen — wie gezeigt — wechselstromseitig an getrennte Drehstromnetze angeschlossen sein. Die Gleichrichterstation 1 sowie die parallelgeschalteten Wechselrichtergruppen 2,3 sind mit je einem Regelsystem 5,6 versehen, die über einen Informationsübertragungsweg 7 (Fernwirkverbindung) miteinander verbunden sind.

Bei der Einstellung der oberen Stromgrenze der Gleichrichterstation 1 ist davon auszugehen, daß der Nennstrom Un allein maßgebend für die Belastbarkeit der Wechselrichtergruppen 2, 3 ist. D-inn ist der zulässige Summenstrom Jdimnx über die Übertragungsleitung 4 gleich dem Produkt der Zahl π der eingeschalteten Wechselrichtergruppen und dem Nennstrom IdN- Im Normalfall wird die Zustandsmeldung mit der Zahl π der eingeschalteten Wechselrichtergruppen von der Wechslrichterseite zur Gleichrichte^seite über den Informationsübertragungsweg 7 übertragen.

Wenn der Informationsübertragungsweg 7 außer Betrieb ist, besteht, weil beim Gleichrichter die Abschaltinformation fehlt, die Gefahr der Überlastung einer Wechselrichtergruppe, wenn die andere z. B. im Störungsfall abschaltet. Bei Ausfall des Informationsübertragungsweges 7 muß der Gleichrichter-Regeleinrichtung eine Ersatzinformation über die beim Wechselrichter eingestellte Stromspllwertsumme zugeführt werden, die gemäß der Erfindung in der Weise gewonnen wird, daß die Glejohrichterstation über ihre Spannungsregeleinrichtung auf eine so kleine Spannung eingestellt wird, daß die Wec'hseirichtergruppen 2, 3

stromregelnd werden. Dann wird der Stromsollwert der Wechselrichtergruppen 2,3 wirksam und kann an dem in der Gleichrichterstalion 1 fließenden Gleichstrom dort abgelesen werden. Ist π die Zahl der betriebsfähigen Wechselrichtergruppen, Ui. der Leitungsstrom und IdN der Nennstrom einer Gruppe, kann dann in einfacher Weise der Schluß gezogen werden, daß bei

(n- \)l_dN ■ 0,9</_Λ</7 · IdN · 0,9

π Gruppen betriebsfähig sind. Dabei wird im Schwachlastbetrieb zwar unter Umständen eine zu kleine Gruppenzahl ermittelt, jedoch reicht dann auch die niedrigere Stromgrenze aus. Ohne intakten Informationsübertragungsweg 7 liegt ohnehin eine erschwerte Betriebsführung vor, so daß eine schnelle Leistungsänderung nicht möglich ist.

Eine Bestimmung der Zahl der in Betrieb befindlichen parallelen Wechselrichtergruppen 2,3 wird immer dann angeregt, wenn bei ausgefallenem Informationsübertragungsweg 7 ein Spannungseinbruch auf der Übertragungsleitung 4 bemerkt wird. Dieser tritt bei jedem -Wechselrichterfehler auf, und nach jedem Wechselrichterfehler besteht die Möglichkeit, daß sich eine gestörte Gruppe abgeschaltet hat Gemäß der in F i g. 2 dargestellten Schutzeinrichtung dient ein Glied 10 der Erfassung der Leitungsspannung bzw. der Steilheit der Leitungsspannungsänderung (du/dt). Es kann ähnlich der Wanderwellenerfassung eines Leitungsschutzes arbeiten, jedoch mit erheblich kleinerer Ansprechsteilheit Dem Glied 10 ist ein Schallglied 11 nachgeschaltet, das für eine bestimmte Zeit, beispielsweise 0,5 see, die Herabsetzung des Spannungssollwertes in der Gleichrichterstation durch Eingriff in die mit 9 bezeichnete Spannungsregeleinrichtung der Gleichrichterstation bewirkt und das dann gleichzeitig die Stromabfrage zur Ermittlung der betriebsfähigen Wechselrichtergruppen anregt. Diese Stromabfrage erfolgt mittels eines mit einem Speicher versehenen Quotientenmeßwerks 12, dem eine dem Übertragungsgleichstrom Ul und eine dem Gruppen-Nennstrom Un der Wechselrichtergruppen proportionale Größe zugeführt wird. Das Quotientenmeßwerk 12 bildet den Quotienten der beiden Größen nach der Beziehung

η =

'dL

0,9

wodurch sich - wie weiter oben erläutert - die Zahl η der in Betrieb befindlichen Wechselrichtergruppen ergibt

Mit dem Faktor 0,9 wird berücksichtigt, daß der Wechselrichter in der Regel einen um ca. 10% kleineren Stromsollwert erhält als der Gleichrichter.
Die Zahl η der betriebsmäßigen Wechselrichtergruppen wird einem Anzeigegerät 13 zugeführt.

Das Ausgangssignal des Quotientenmeßwerks 12, das in seiner Größe der Anzahl der in Betrieb befindlichen Wechselrichtergruppen 2, 3 entspricht, wird außerdem über einen bei Ausfall des Informationsübertragungsweges 7 betätigten Schalter 14 an den einen Eingang eines Multiplizierers 15 gelegt. Der andere Eingang des Multiplizierers 15 ist mit einer dem eingestellten Nennstrom Un proportionalen Größe beaufschlagt. Am Ausgang des Multiplizierers 15 liegt damit das ,Produkt

JdL max = Π ■ JdN,

also der zulässige Gesamtstrom über die Übertragungsleitung 4, bei dem die gerade in Betrieb befindlichen,

5 6

parallelgeschalteten Wechselrichtergruppen 2, 3 noch Lage, auch bei mehr als zwei parallelgeschalteten

nicht überlastet sind. Der Multiplizierer 15 dient damit Gruppen die Anzahl betriebsfähiger Wechselrichter zu

als Grenzsollwertgeber für den zulässigen Summen- erkennen, da der tatsächlich gelieferte Strom festge-

strom (Übertragungsgleichstrom) bei der Stromregelein- stellt wird. Mit dem ermittelten Wert läßt'sich eine stets

richtung 8 der Gleichrichterstation 1. 5 zuverlässige Strombegrenzung bei der Gleichrichtersta-

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist damit in der tion erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

, ,1

<f Ί S ' τ-

'Si-J> f

i, ·

1 ' , ί 'n

Claims

Patentansprüche:

1. Schutzeinrichtung für eine Hochspannungs-Glcichstrom-Übertragungsanlage mit einer Gleichrichterstation, die mit einer Regeleinrichtung für den Übertragungsgleichstrom versehen ist und die über eine Übertragungsleitung mit mindestens zwei parallelgeschalteten Wechselrichtergruppen in einer oder mehreren Wechselrichterstationen verbunden ist, die mit einer Löschwinkelregeleinrichtung oder -steuereinrichtung, mit einem ersten Stromregelsystem für eine gleichmäßige Leistungsaufteilung und einer Minimalregeleinrichtung für den Übertragungsgleichstrom ausgerüstet sind, wobei die Summe der Minimalstrom-Führungsgrößen der Wechselrichtergruppen geringfügig kleiner ist als die Übertragungsgleichstromführungsgröße der Gleichrichterstation und mit einem zweiten Stromregelsystem, das dem ersteren überlagert ist und üb^r einen Informationsübertragungsweg den Strom der .Gleichrichterstation unter Beachtung eines Strom-J/rnarginals für die Wechselrichtergruppen gemäß feinem gegebenen Strombefehl einstellt, wobei jede 'Station mit einem Glied zur Messung von Strom ;und/oder Spannung auf der Gleichstromleitung

, versehen ist, welches an das erste Stromregelsystem der Station angeschlossen ist und wobei die Schutzeinrichtung zum Schutz der Wechselrichterjgruppen bei Unterbrechung des Informationsüber-Mxagungsweges zwischen den Stationen mittels einer ,'in der Gleichrichterstation angeordneten Spannungsregelungseinrichtung, die erst bei einem Einbruch der Übertragungsgleichspannung eingeschaltet wird, die Gleichspannung des Gleichrichters

. absenkt,dadurch gekennzeichnet,daß