DE2705242A1

DE2705242A1 - Verfahren zur steuerung des wirk- und blindleistungsverhaltens einer hochspannungs-gleichstrom-uebertragungsanlage (hgue-anlage) und regelanordnung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2705242A1
Application number: DE19772705242
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Ing Dr Haeusler; Karl-Werner Kanngiesser
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1977-02-09
Filing date: 1977-02-09
Publication date: 1978-08-10
Also published as: US4173780A; SE430366B; AT359604B; ATA73878A; DE2705242C2; SE7801206L; CA1101932A

Description

270Γ>242

DKOWN₁ BOVEK« & Chi · AKTIENGESELLSCHAFT j .; \

MAN'NHFIM j tiHOVVN ßCw'

Mp.-Nr. 509/77 Mannheim, den 8. Februar 1977

ZFE/P3-Pp/dr

"Verfahren zur Steuerung des Wirk-- und Blindleistungcverhaltens einer Hochspannungs-Gleichstrom-Ubertragungsanlage (HGU-An]age) und Regelanordnung zur Durchführung des Verfahrens"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vorfahren zur Steuerung des Wirk- und Blindleistungsvcrhaltens einer Hochspannungs-Gleichstrom-Ubertragungsanlage (HGÜ) mit einer an ein erstes Drehstromnetz angeschlossenen Gleichrichterstation und einer an ein zweites Drehstromnetz angeschlossenen und mit der ersten Station über zwei Gleichstromleitungen verbundenen Wechselrichterstation., wobei die Stationen jeweils in zwei Hälften geteilt, die Stations hälften jeder Station einerseits gemeinsam an Erde oder einen Nulleiter (auch "metallischer Rückleiter" genannt) angeschlossen sind, andererseits je eine Stationshälfte jeder Station mit der positiven Gleichstromleitung, zusammen, den positiven Pol bildend,¹ bzw. mit der neativen Gleichstromleitung, zusammen den negativen Pol bildend, verbunden ist und jede Station mit Strom- und i Spannungsreglern sowie mit Steuerwinkel-bzw. Löschwinkelreglern ausgerüstet ist, wobei im Falle des Ansprechens von Schutz- j einrichtungen eines Poles und nachfolgendem Lantabwurf des gestörten Poles für eine kurze Zeitdauer in die Regeleinrichtung des intakten Poles eingegriffen wird, insbesondere zur Ausregelung von im Anschluß an den Lastabwurf auftretenden netz-

8 0_98_3_2./_Q_4 Ik

"»t'. (670 ?i*OO/KE>

2 7 O Γ, 2 4 2

-Z-

frequonton Überspannungen, wobei sowohl eine Sollwert-Umschaltnng des Stromsollwertes des Stromreglers der anderen intakten ' Stationshälfte im Sinne einer Vergrößerung nach einer vorgebbaren Funktion als auch eine Sollwert-Umschaltung des Steuerwinkel-Sollwertes für den Stcucrwinkelregler der einen intakten Stationshälfte des intaktes Poles im Sinne einer Vergrößerung nach einer vorgebbaren Funktion durchgeführt wird. ;

Bei HGÜ--Anlagen der in Rede stehenden Art erfolgt nach einem Ansprechen der Leitungsschutzeinrichtungen einer Stationshälfte allgemein das kurzzeitige Abschalten der gestörten Stationshälfte, so daß bei diesem Lastabwurf eine Spannungserhöhung im speisenden Drehstromnetz bzw. an den Stromrichtertransformatoren auftritt, welche die an die Stromrichtertransformatoren angeschlossenen Stromrichterstationen, hier insbesondere die steuerbaren Stromrichterventil gefährdet. !

Dieses Problem wird bei einem bekannten Verfahren der eingangs genannten Gattung gelöst, indem, falls Wiederhochfahrversuche des gestörten Poles erfolglos verlaufen, die Regeleingriffe in den intakten Stationshälften in ihrer Intensität, ihrem Zeitpunkt und ihrer zeitlichen Abfolge auf die Vermeidung von netz- ^: frequenten Überspannungen im speisenden Drehstromnetz abge- ' stimmt sind, insbesondere soll der Steuerwinkel in der intakten Gleichrichterstation vom Eintritt der ^ Störung an in ca. 10 bis 25 ms stetig steigend auf einen Wert voi^ca'. 60 bis 70° gebracht werden (DT-OS 2 418 468). Die Steuerung der intakten Gleichrichter- und Wechselrichterstationshälfte unter Veränderung des Steuerwinkels der Gleichrichterstationshälfte und der Strom- . Sollwerte von Gleich- und Wechselrichterstationshälften im ] kurzzeitigen Störfall muß in Abstimmung mit der im Normalfall , vorgesehenen Regelung geschehen. Diese Maßgabe und die Aufrecht erhaltung einer Wirkleistungsübertragung, möglichst weitgehend :

09832/0434 " ³ "

Λ Γ/Ι¹ Ί Γ 1 (( ,ι .ΙΟ'Γ,/ΚΙΊ

im Rahmen der intakten HGÜ, sind im bekannten Fall nicht ge- '

ι nügend berücksichtigt. ;

Es ist weiterhin bekannt, eine HGÜ außer zur Wirkleistungsübertragung auch zur Regelung der Blindleistung oder Netzspannung ■ einzusetzen (DT-OS 1 962 042, US-PS 3 949 291). Nachteil dieses ! Verfahrens ist eine Einbuße des Ubertragungswirkungsgrndes, die ' der Leitungslänge proportional ist. Daher kommt dieses Regelverfahren wirtschaftlich nur für Kurzkupplungen in Frage. ,

Wenn man auch normalerweise davon absieht, eine HGÜ mit nennenswerter Übertragungslänge zur Netzspannungsregelung einzusetzen,
so schließt das eine gelegentliche, kurzzeitige Inanspruchnahme
dieser an sich vorhandenen Eigenschaft in besonderen Fällen
nicht aus. Gedacht ist hierbei an den Einsatz der HGÜ zur Aus- ' regelung von netzfrequenten Überspannungen, wie sie z.B. im An- ; Schluß an einen HGÜ-Lastabwurf auftreten. Hierdurch könnte ohne
große Mehraufwendungen der Isolationspegel der IiGu gesenkt
werden, was zu Einsparungen bei der Ventilauslegung führt. <

Bei einem aus der (DT-OS 1 943 646, US-PS 3 801 895) bekannten ' Verfahren zur Vermeidung der bei einem Lastabwurf einer HGÜ-

i Anlage auftretenden netzfrequenten Spannungsüberhöhung wird | während der Ansprechzeit eines Leitungsschutzes einer fshlerhaften Stationshälfte der Gleichstrom der intakten Stations- ; halfte durch Spannungsabsenkung am Wechselrichter erhöht, derart, daß die intakte Stationshälfte ihre Stromrichterblindleistung j sov/eit erhöht, daß die intakte Stationshälfte dem Drehstrom- |

netz etwa die gleiche Blindleistung entnimmt wie vor Eintreten \ der Störung beide Stationshälften zusammen. Falls die Spannungs- ; änderung am Wechselrichter rasch geschieht, können die aus I Thyristoren aufgebauten Ventile sowohl im Gleichrichter als auch j im Wechselrichter durch den stärkeren Stromfluß überlastet j werden. Der Steuerwinkel wird daher zur Verringerung der

809832/0434

ΖΓΕ/Ρ 4 F 1 (fii-ceuOO/KE)

to

Spannung in der Wechselrichterstation in der Weise verkleinert, daß er in Richtung auf den Gleichrichterbetrieb hin verstellt wird, jedoch im Wcjchselrichterbereich bleibt. Um voraussetzungsgemäß die B]indleistungsentnahme der HGU im vorbeschriebenen Fehlerfall konstant zu halten, muß also der Gleichstrom der verbleibenden Stationshälfte um einen Faktor vergrößert werden, der kleiner a]s 2 ist. Der doppelte Wert tritt nicht auf, weil die Kommutierungsblindleistung nicht nur mit dem Betrag des Gleichstromes, sondern auch, und zwar sehr stark; mit der Zündwinkelvergrößerung zunimmt. Es wird im bekannten Fall selbstverständlich geprüft, ob die verbleibende notwendige Stromüberlastung der Thyristorventile noch zulässig ist. Ausschlaggebend für die Bemessung ist der zulässige Scheitelwert des Durchlaßstromes in Abhängigkeit von der Überstromdauer. Man nimmt eine bestimmte Uberstromdauer an, die etwa der Entionisierungszeit des Lichtbogens entspricht, und liest auf der Grenzlastkurve den zulässigen Scheitelwert des Stromes ab. Die Thyristoren werden im Notfall bei einer Stromflußdauer gemäß der Entionisierungszeit des Lichtbogens so überlastet, daß die erwähnte Konstanz der Blindleistungsaufnahme gewährleistet ist. Neben dieser Optimierung zwischen der Ausnutzung der Ventile und der Blindleistungsforderung besteht jedoch der weitere Wunsch, die Wirkleistungsübertragung möglichst wenig zu beeinträchtigen.°i^e erwähnte US-PS 3 801 895 enthält keine Angaben, wie dies berücksichtigt werden soll. ^
Aufgabe der Erfindung ist es, wie beim Steuerverfahren der eingangs genannten Art netzsynchrone transiente Überspannungen in den angeschlossenen Drehstromnetzen, z.B. aufgrund des Ab- ; Schaltens einer Stationshälfte bei Vollast zu vermeiden, so daß

infolge der in geringerer Höhe auftretenden Spannungswerte weniger Ventile bzw. Ventile mit geringerer Sperrspannung eingesetzt werden können. Über diese bekannte Aufgabe hinaus ist speziell der zeitliche Verlauf des Stelleingriffs in die

809832/0434

_ sr _

Regelung einer funktionsfähigen HGÜ anzugeben, wobei die notwendigen Änderungen der Regelgrößen in einfacher Weise aus den gegebenen Größen abgeleitet werden sollen. Die Steuerung soll die Wirkleistungsübertragung im Rahmen der Leistungsfähigkeit der intakteiy'berücksichtigen und Wiederhochfahrversuche des
gestörten Poles erlauben.

Im einzelnen wird folgender prinzipieller Verlauf des Eingriffes angestrebt:

Der Eingriff kann durch eine Störung in der HGt) oder durch
Störungen im Drehstromnetz ausgelöst werden. In beiden Fällen soll ein netzfrequentcr Spannungsanstieg an den Ventilen vermieder oder herabgesetzt werden. Der hierzu erforderliche Eingriff in die Regelung soll nur so lange dauern, bis die Netzspannungsregelung oder die Stufenschaltcrregelung der Strom-

j richtertransformatoren zur Konstanthaltung der ideellen Gleiclv-

spannung dem veränderten Zustand gefolgt ist oder das Wicder- ! hochfahren des gestörten Pols geglückt ist. Darüberhinaus ist es erwünscht, den Wirkleistungsausfall des gestörten HGÜ-Pols durch einen Eingriff in die Regelung des intakten HGÜ-Pols
so lange zu kompensieren, bis die Netzfrequenzregelung folgen kann. Ob und in welchem Ausmaß Blind- und Wirkleistungsänderungen für eine begrenzte Zeit durch Eingriff in die HGÜ-Regelung
kompensiert werden können, hängt natürlich von der Vorbelastung der betreffenden Stationsteile bzw. vom jeweiligen Betriebszustand unmittelbar vor einer Störung ab. Es ist wünschenswert, dieJKurzzeit-überlastfähigkeit der Stromrichterventile bei
einem solchen Eingriff voll auszunutzen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht, ausgehend von sowohl einer Sollwert-Umschaltung des Stromsollwertes des Stromreglers der

809832/0434

— PC —

anderen intakten Stationshälfte des einen Poles im Sinne einer
Vergrößerung nach einer vorgebbaren Funktion als auch einer | Sollwert-Umschaltung des Steuerwinkel-Sollwertes für den STeuer- j

winkel regier der einen intakten Stationshälfte des gleichen Poles! ' im Sinne einer Vergrößerung nach einer vorgebbaren Funktion, j

erfindungsgemäß darin, daß zur Bildung der neuen Sollwerte die [ ^! im Augenblick der Störung vorliegenden Stromsollwerte beider

Stationshälften einer Stations gespeichert und zusammen mit
einem vorgegebenen MaximaIstromwert ausgewertet werden und wobei
nach Erreichen der Steuerwinkelsteilgrenze ( o^ min) in der
einen intakten Stationshälfte zunächst die andere intakte
j Stationshä]fte des gleiches Poles die Stromregelung übernimmt
! und anschließend die Steucrwinkclvergrößerung in der einen ;

intakten Stationshälfte vorgenommen wird. i

i ! i

; ι

Wie in einer Ausführunqsvariante des bekannten Verfahrens !

I

j (DT-OS 2 418 468) wird im Falle der, Ansprechens von Schutz- !

! einrichtungen einer Stationshälfte und nachfolgendem Lastabwurf ' dieser gestörten Stationshälfte die Steuerung der intakten GJeichrichter- und Wechselrichterstationshälften in der Weise be- | einflußt, daß die Wirkleistungsübertragung aufrechterhalten
bleibt, bis der Maximalstrom erreicht ist. Unter der Voraus- ' Setzung, daß die vorgenannte eine intakte Stationshälfte zur im j Normalfall stromregelnden bzw. -bestimmenden Gleichrichter- j station gehört, gibt diese im Störfall ihre stromregelnede J Funktion an die andere, die Wechselrichterstation ab, d.h.,
das an sich bekannte Marginalstromverfahren (GB-PS 1 04 3 055)
wird für die Zeit verlassen, in der die Gleichrichterstation
nicht die Stromregelung übernimmt. Sobald der Maximalstrom j erreicht ist, wird die Blindleistung durch Erhöhung des Steuerwinkels c£ im Gleichrichter erhöht. Die Verstellung von at
kann also als Regelreserve für die Blindleistung angesehen werden

809832/0434

- ff -

Ohne Gleichstromerhöhung durch Beeinflussung des Wechselrichters

kann die Netzspannung nicht exakt konstant gehalten werden. ^!

Vielmehr tritt bei Steuerwinkelvergrößerung in Verbindung mit j konstant gehaltenem Strom nur eine wesentlich geringere Netz-

Spannungserhöhung auf, als sie sich ohne jeden Eingriff in die ; Ventil- bzw. Gittersteuerung ergibt. Nachteilig ist bei diesem \ Vorgehen, daß die Übertragungsleistung des intakten Pols weiter ^: vermindert wird, statt wie gewünscht, um die Ausfalleistung erhöht zu werden. Um eine Spannungserhöhung weitgehend zu ver- : meiden, und die übertragene Wirkleistung eher noch zu erhöhen, ' werden also vorteilhafterwerise an die intakten Stationshälften
von Gleichrichterstation und Wechselrichterstation gemeinsam
die Befehle zur Sollwerterhöhung gegeben. j

Geht man von einer Stromerfassung im Gleichrichter aus, so \ muß der aus den gespeicherten Werten ermittelte Stromsollwert ; über eine Fernwirkverbindung an die intakte Wechselrichterstationshälfte gemeldet werden. Zwischen den Befehlen kann,bedingt durch die Signal-Laufzeit,eine geringe Zeitspanne im Millisekundenbereich liegen.

Man wird sich bemühen, diesen Zeitverzug so klein wie möglich
zu halten; jedoch addieren sich zur reinen Laufzeit (-■» 20 ms)
für die Wanderwelle Relaiszeiten u.a.mehr.

Außerdem ist es erwünscht, daß die Stromerhöhung genügend

schnell erfolgt, d.h., nicht so schnell, daß starke Unsyrnmetrien

auftreten (vgl. Fig. 3 in US-PS 3 801 895) , aber doch so schnell,'

t daß der Endwert nach ca. 1 bis 2 Netzperioden erreicht ist. j

Eine Möglichkeit zur Lösung dieses Teilproblemes besteht darin, daß man die Stromsollwertspeicherung und die Bildung des neuen i

Stromsollwertes für die Wechselrichterstation in derselben selbst vornimmt. Für die Zeit der SignaIferrübertragung wird dabei auf j

809832/0434

/i r/p λ ΐ ι Km. .-'.ooc/Krι

einen Eingriff in den Stromrcgler der intakten Gleichrichterstationshäifte vorrichtet. Dabei müßte jedoch allein für j

I Leitungsfehler ein erheblicher gerätetechnischer Aufwand gestrichen werden. Außerdem müßte eine koordinierte Auslösung in der Gleich- und Wechselrichterstation erfolgen. j

Um schnelle, d.h. aufwendige Signalleitungen vom Gleichrichter j

zum Wechselrichter zu vermeiden und einen raschen Strovnanstieg ·

j zu ermöglichen, ist daher in einer bevorzugten Ausgestaltung ■

der Erfindung eine durch den Leitungsschutz hervorgerufene \

ι "Störgrößenaufschaltung" in der Löschwinkelregelung des Wechsel- ■

j richters vorgesehen. Diese Aufschaltung sorgt dafür, daß un- i

J mittelbar nach Ansprechen des Leitungsschutzes eines Pols j

der Löschwinke] im intakten Wechselrichter vergrößert wird. !

Diese Aufschaltung kommt der an sich bekannten di/dt-Aufschaltung j gleich (US-PS 3 801 895) und verbessert die Kippsicherheit des Wechselrichters. - Die Wechselrichterstation enthält ja be-

:

kanntlich einen Stromregler und einen Löschwinkelregler, die beide letztlich an das Steuerwinkelst-'uertjerät angeschlossen sind.—

Gleichzeitig wird die Spannung am Wechselrichter abgesenkt und ^;

j dadurch die Regelreserve des Gleichrichters vergrößert. Die ^:

Dauer dieses zusätzlichen Eingriffes kann auf die Zeit be- i

j schränkt werden, bis das "langsame" Signal zur Stromsollwert- '

vergrößerung vom Gleichrichter zum Wechselrichter gelangt ist ;

(z.B. 20 ms). !

Vorteilhaft wird weiterhin bei an sich bekannter Einstellung der Stromsollwerte der Gleichrichterstationshälften um einen Marginalstrom höher, als es ders umme der Stromsollwerte der j Wechselrichterstationshälften entspricht, die dadurch bedingte Verminderung des Stromistwertes bei übergang auf Stromregelung ; in der Wechselrichterstation währerri der kurzzeitigen störungsbe- . .

dingten Umschaltung durch eine vorübergehende Erhöhung der Stromsollwerte sowohl in der Gleichrichter- als auch in der Wechsel- _; richterstation um den Marginalstrom vermieden, Bei dieser ,

809832/0434 ~ ⁹ ~ !

•»5 ί

Maßnahme wird der Unterschied (Marginal) zwischen den Soll- ^! werten beibehalten, der Istwertpegel jedoch ausgeglichen.

Ferner wird in bevorzugter Weise die entsprechende Funktion bzw. das Programm so ausgestaltet, daß der Steuerwinkel im Störungsfall nach Erreichen des maximal zulässigen Stromes in bekannter Weise (DT-OS 2 418 463) in einem definierten Zeitintervall vom Wert des gerade anliegenden Betriebssteuervinkels stetig auf maximal 60 bis 70 erhöht wird. Dieses Zeitintervall ist abhängig von der Größe der in dem Kurzschlußstroir.-kreis befindlichen Blindwiderstände (z.B. der Generator- bzw. Netzreaktanz, Reaktanz der Stromrichtertrafos, Filterkreiskapazitäten und dergleichen) und beträgt bei üblichen Netzverhältnissen bei üblichen Stromrichterbrückenschaltungen ca. 10 - 25 ms.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Regelanordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, die mit wenigen zusätzlichen Schaltgliedern die vorgenannten zusätzlichen Funktionen erfüllt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß erfindungsgemäß im Steuergerät jeder Gleichrichter- und/oder Wechselrichterstationshälfte von der Leitungsschutzeinrichtung gesteuerte Schalter und Schaltglieder vorgesehen sind, daß weiterhin dem Steuerwinkelregler und dem Stromregler Auswahlglieder für die Sollwertauswahl zugeordnet sind, daß der Steuerwinkelregler dem Stromregler unterlagert ist, bzw. ihm von letzterem einerseits und von weiteren Schaltgliedern andererseits ein erster und ein zweiter Steuerwinkelsollwert zur Auswahl vorgegeben werden, daß das Steuergerät über eine Fernwirkverbindung mit einem Sollwerteingang des Steuergerätes und damit des Stromreglers der Wechselrichter- bzw. Gleichrichterstationshäfte

- 10 -

.809832/0434

-yf-H

des gleichen Pols verbunden ist.

Im einzelnen ist die Regelanordnung zweckmäßig derart ausgestaltet, daß

a) von der Leitungsschutzeinrichtung gesteuerte Speicher für die Stroinsollwerte der Steuergeräte für die Stromrichterventil^:
der Stationshälften einer Station vorgesehen sind, daß ein
erster Addierer für die vor der Störung gespeicherte Strom- | Sollwerte nachgeschaltet ist, daß dem unterlagerten Steuer- ι winkolregler im jeweiligen Steuergerät für die entsprechende ; Stationshälfte die Ausgangsgröße des Stromreglers als erster j Steuerwinkelsollwert über einen ersten Eingang eines Maximal-i Auswahl-Gliedes und somit über dasselbe zuführbar ist, wo- ! gegen an einein zweiten Eingang des Maximal-Auswahl-Gliedes j ein Funktionsgeber zur Bildung des zweiten Steuerwinkelso.il- ■ wertes aus der Differenz der Summe der gespeicherten Strom- ; Sollwerte und dem Stromistwert anschaltbar ist, daß der i erste Stromsollwerteingang oder der Ausgang des ersten ! Addierers der Stationshälfte über einen ersten steuerbaren ι Schalter und ein Minimal-Auswahl-Glied an eine Vergleichs- | stelle für den Vergleich mit dem STromistwert anschließbar

ist, daß ein Maximalstromsollwert an einen zweiten Eingang ! des Minimal-AuEwahl-Gliedes gelegt ist, wobei ein Überschreiten des Maximalstromsollwertes durch die Summe der
gespeicherten Stromsollwerte die unterlagerten Steuerwinkel- : regelung auslöst, und daß der Ausgang des Minimal-Auswahl-Gliedes mit dem Sollwerteingang des Steuergerätes und damit
des Stromreglers der anderen Stationshälfte des gleichen
Pols verbunden ist;

- 11 -

809832/0434

b) in Signalflußrichtung hinter dem ersten Addierer ein erster
Verzweigungspunkt liegt, an den neben dem Festkontakt des
ersten steuerbaren Schalters ein zv/eiter Addierer zur Bildung
der Differenz bzw. Regelabweichung angeschlossen ist, daß i hinter dem zweiten Addierer ein zweiter Verzv/eigungspunkt
liegt, an den^uih■-elften¹ Sber ein SChwellwertglied mit dem ; Marginalstrom als Schwellwert der Steuereingang eines zweiten ! steuerbaren Schalters und zum anderen über einen dritten
Addierer mit Zusatzstromeingang und den Funktionsgeber die
Arbeitsstrecke des zweiten steuerbaren Schalters angeschlossen

sind und daß sich zwischen letzterem und dem zweiten Eingang j des Maximal-Auswahl-Gliedes ein von der Leitungsschutzein- j

richtung gesteuerter dritter Schalter befindet;

c) zwischen dem zweiten Speicher für den Stromsollwert der ge- j

ι störten Stationshälfte der gleichen Station und dem ersten j Addierer ein erstes von der Leitungsschutzeinrichtung Steuer- _; bares Zeitglied liegt; \

d) ein zweites von der Leitungsschutzeinrichtung steuerbares j Zeitglied zur Vorgabe des zeitlich veränderten Maximalstromsollwertes vorgesehen ist.

Mit der vorbeschriebenen Anordnung wird vorteilhaft nach relativ '. kurzer Zeit wieder der Ausgangszustand des funktionsfähigen Pols j erreicht, und es kann danach wieder auf Normalbetrieb übergegangen werden, d.h. die Stromsollwertvorgabe erfolgt dann nicht
aus den Speichern, sondern aus dem Ausgang der normalen Leistungs regelung des Poles.

Als wesentliche vorteilhafte Maßnahme ist weiterhin vorgesehen,
daß die bei übergabe der Stromregelung an die Wechselrichterstation durch das Marginalstromverfahren bedingte Verminderung

- 12 -

809832/0434

des Stromistwertes

ausgleichbar ist, indem zv/ischen dem zweiten Zeitglied und den: Maxiral-Ausv/ahl-Glied ein vierter Addierer liegt, an den über einen von der V.echselrichterstationshälfte des gleichen Poles steuerbarer, an dem Marginalstromsollwertgeber angeschlossener vierter Schalter liegt.

Weitere Maßnahmen und Vorteile sind, aus den Unteransprüchen j ersichtlich und v;erden anhand der in der Zeichnung darge- ι stellten Ausführungsbeispielo nachfolgend näher erläutert. j

! Es zeigen. j

j Fig. 1 schematise!¹, eine HGÜ-Anlage mit den Verbindungen der I | Steuergeräte,

j Fig. 2 den Wechselstrom auf der Sekundärseite des Stromrichtertransformators der HGÜ-Anlage in Abhängigkeit vom Phasenwinkel ,

Fig. 3 schematisch den Aufbau eines Steuergerätes einer Gleichrichterstationshälfte ,

Fig. 4 die Strom-Zeitfunktion eines ersten Zeitgliedes und Fig. 5 die Strom-Zeitfunktion eines zweiten Zeitgliedes.

In Figur 1 ist ein Generator 20 an einer Stromsammeischiene 1 angeschlossen. Obgleich in Fig. 1 der Vereinfachung halber nur ein Einphasen-Wechselspannungsnetz gezeigt ist, werden bei normaler Anv/endung Dreiphasennetze verwendet. Zwischen Generator 20 und Sammelschiene 1 sind die subtransiente Generatorreaktanz X_, die Maschinentransformatorreaktanz X__ und die Reaktanz der

\j AO

Übertragungsleitung X,„ eingezeichnet, die zusammen mit der (nicht eingezeichneten) Brückentransformatorreaktanz X von einstellbaren Briickentransformatoren 2, 3 zv/ischen der Samniel-

809832/0434 -13-

schiene 1 und den Gleichrichterbrücken 4, 5 im Störfall, z.D.
Lastabwurf, eine Spannungsüberhöhung an der Sammelschiene 1
verursachen.

Die Gleichrichterbrücken 4, 5 bilden nit entsprechenden Zusatz- j

einrichtungen die zwei Stationshälften der einen Stromrichter- |

station, denen jeweils eine Gleichstromleitung 7 bzw. 8 mit !

Glättungsdrosseln L und eine gemeinsame Erde 6 zugeordnet sind. J

Die durch die Gleichrichterbrücken 4, 5 durchgesetzte Leistung j

v/ird über Leitungen 9, 10,die Steuereinheit 13 und die Meß- \

glieder 11, 12 in den Gleichstromleitungen 7, 8 auf einen vor- ' gebbaren Sollwert eingeregelt. In Normalbetrieb übernehmen beide

Stationshälften, d.h. jede der beiden Gleichrichterbrücken 4,5 !

einen etwa gleich großen Anteil der Ubertragungsleistung, die !

über die Wechselrichter 17, 18 an die Sammelschiene 19 an der |

Gegenstation an das dortige Wechselstrom- bzw. Drehstromnetz j

19 abgegeben v/ird. Die Abgabeleistung wird dort mittels der j

Steuereinheit 14 und den zugehörigen Meßgliedern 15, 16 auf i

einem vorgebbaren Sollwert gehalten, der mit dem Sollwert der j

Gleichrichterbrücken 4, 5 abgestimmt ist. Die Steuereinheiten I

13 bzw. 14 können von Leitungsschutzeinrichtungen angeregt j

ι werden, beispielsweise von dem Wanderwellen-Leitungsschutz, dem j

Längsdifferentialschutz, der gleichspannungsabhängigen Strom- I Sollwertreduzierung u.a.m..

Anstelle einer einzigen Brücke für jede Stationshälfte der
HGÜ-Anlage können jeweils mehrere Brücken in den einzelnen

Stromrichterstationen vorgesehen sein. ,

! Im Fehlerfall werden üblicherweise zunächst Wiederhochfahr- ΐ versuche mit dem gestörten Pol durchgeführt, z.B. vier Versuche.! In der DT-OS 2 418 468, Fig. 2b, ist'ein solcher gelungener Ver-j such anhand der Zeitverläufe der elektrischen Größen dargestellt;

- 14 -

809832/0434

;m i\' λ γ 1 (ΐι?ιι;η'/θ/ΚΓ)

Man hofft dabei, daß auch die Gleichspannung wieder steigt. j Wenn die Versuche gelingen, sind die erfindungngemäßen ; Steucreingriffe vorzunehmen, j

In Fig. 2 ist anhand des in der DT-OS 2 418 468, Fig. 4, ange- j

gebenon Beispieles gestrichelt eingezeichnet, wie der Wechsel- i

strom i bei 50 % Lastabwurf verläuft, wenn in die Steuerung j

do: intakten STromrichterstationshälfte kein Eingriff erfolgt. ;

(Dir Zahlen bedeuten die Zeitpunkte von Beginn der Störung ab, ' d.h. nach der Einleitung des Lant.abwurfes der gestörten Stations-'

hälft). Nach Durchlaufen des Punktes A (d.h. ca. 13,3ms nach ί

Beginn des Lastabwurfec), in dem sich beide Kurven schneiden, j

wird die Sainr.elschienonspannung U größer als der Nennwert U_M- [

Um dies zu verhindern, gibt es zwei Möglichkeiten zur Ver- '

stellung desSteuerwinkels bzw. des Gleichstromes der intakten ;

Stronirichtcrstationshiilf te, wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist. ,'

Erstens kann der Steuerwinkel der intakten Gleichrichterstationshälfte verkleinert v.'erden, wodurch der Gleichstrom auf das Doppelte ansteigen würde (Fig. 2, dem Kurvenverlauf von Λ nach C folgend). Diese Möglichkeit ist dann gangbar, wenn die Ventile durch den dabei entstehenden hohen Strom nicht überlastet werden.

Die zv/eite Möglichkeit besteht darin, den Steuerwinkel c£ der : intakten Gleichrichterstationshälfte zu vergrößern (Fig. 2 dem | Kurvenverlauf von Λ nach B folgend). j

Die zweite Möglichkeit wird im . Rahmen des erfindungs- ' gemäßen Verfahrens beschritten und ausgestaltet. ι

Bei der nachfolgenden Beschreibung wird zur besseren Übersichtlichkeit davon ausgegangen, daß die Gleichrichterstation im j Uormalbetrieb stromregelnd ist,und daß die Gleichrichterstation

809832/0434

:ί ; ν 4 r ι ι«·' ..'.

in Störfall einen Stromsollv.'ert für die Wechselrichterstation J bildet und an diesen die Stromregelung kurzfristig abgibt, d.h. j daß vorwiecrend die Gleichrichterstation mit Zusatzeinrichtungen i gemäß Fig. 3 ausgerichtet ist. - Eingangs ist bereits erwähnt, ■ daß auch eine entsprechende Ausrüstung und Funktion der Wechsel- i richterstation und/oder auch eine unmittelbare Vergrößerung < des Löschwinkels im intakten Wechselrichter möglich ist. - i Weiterhin wird beispielsweise vorausgesetzt, daß im unteren (II) j der beiden Pole I und II ein Fehler auftritt. ι

Für diesen Fall sind die Steuereinheiten 13 und 14 in Fig.χ : in ihrer gegenseitigen Verbindung näher dargeetellt. Jede Steuer-; einheit 13 bzw. 14 besteht aus zwei Steuergeräten 13a und ] 3b ί bzv/. 14a und 14b. ■ ' ■ !

Die Sollwerteingänge 21a und 21b der Steuergc- j rate 13a und 13b sind untereinander verbunden. Ein Ausgang 23 ' des Steuergerätes 13a ist über eine Fernwirkverbindung 24 mit ' einem Eingang 25 des Steuergerätes 14a (bzv;. intern des Strom-

reglers - nicht gezeigt) der zum gleichen Pol I gehörenden j

Wechselrichterstationshälfte 17 verbunden. Gleiches gilt für '

die Steuergeräte 13b und 14b (nicht gezeigt). Eine Leistungs- j schutzeinrichtung 26 ist an beide Steuergeräte 13a, 13b auf der |

Gleichrichterseite angeschlossen. |

Der Aufbau des Steuergerätes 13a wird ^anhand von Fig. 3 erläutert:

Zur Speicherung der Stromsollwerte I,., Ij₂' richterhälften 4,5 vor der/störung sind zwei Speicher 27 und 28 vorgesehen, die natürlich auch außerhalb des Steuergerätes 13a (strichliniert) liegen können und beiden Steuergeräten 13a und 13b gemeinsam sein können. Hinter dem ersten Speicher 27 j

- 16 - j 809832/0434 j

folgt eine erste Addiereinrichtung bzv/. Addicrstelle 29 (kurz "Addierer" genannt), hinter den zweiten Addierer 28 ein Zeit- _; glied 30, das zweckmäßig mit einem Integrator 30' verbunden ist bzv. integrierendes - verzögerndes - Zeitverhalten besitzt und ausijongsseiticj an die erste Addierstelle 29 angeschlossen ist. Hinter dem Addierer 29 befindet sich eine erste Ver- i zweigungsstelle 31, an die zum einen ein Festkontakt 32 eines von dor Leitungsschutztanri chtuncT 26 ersten steuerbaren Schalters 33 und zum anderen ein zweiter Addierer 34 angeschlossen sind. Hinter dem letzteren liegt ein zweiter Verzweigungspunkt 35, an den ein zum einen über ein Schwellwertglied 36 mit dom Marcjinalstrom I,, als Schwellwort der Steuereingang eines zweiten steuerbaren Schalters 37 und zum anderen über einen dritten Addierer 30 mit Zusatzeinaano 39 für eine Zusatzarößo I, ,

au

und über einen Funktionsgeber 40 die Arbeitsstrecke des zweiten steuerbaren Schalters 37 angeschlossen sind.

An den zweiten Addierer 34 ist im negativen Sinn der Stromistwert I,, angeschlossen. Zu diesem Zweck befindet sich eine dritte Verzweigungsstelle 41 vor der Soll-Istwert-Vergleichsstelle 4 2 eines Stromreglers 43. An diese ist außerdem der Ausgang eines Minir.al-Auswahl-Gliedes 4 4 mit der Ausgangsgröße I... angeschlossen, die als Strorr.sollwert für das Steuergerät 14a (Fig. 1) dient.

Der Ausgang des Stromreglers 4 3 ist mit einem ersten Eingang eines Ma ximal-Auswahl-Gliedes 4 6 verbunden, an dessen zweitem Eingang 47 ein hinter dem steuerbaren Schalter 37 befindlicher, von der Leitungsschutzeinrichtung 26 gesteuerter dritter Schalter 48 sich befindet.

- 17 -

809832/0A3A

Der Ausgang 4 9 des Stcuerwinkelreglers 50 (strichpunktiert) ist
an einen üblichen Zündinpulsbildner (nicht dargestellt) angeschlossen.

Vor dem ersten Speicher 27 befindet sich eine vierte Verzweigungsstelle 51, die mit einem zweiten Festkontakt 52 des

ersten steuerbaren Schalters 33 verbunden ist. Der bewegliche !

Kontakt 33 liegt an einem ersten Eingang 54 des Mininal-Aus- ;

wahl-Gliedes 44, der Ausgang eines vierten Addierers 55 an j

einem zweiten Eingang 5G desselben. Der vierte Addierer 55 ist :

einerseits eingangsseitig an ein zweites Zeitglied 57 und , andererseits über einen vom Steuergerät 14a dos Wechselrichters

gesteuerten vierten Schalter 58 an einen Marginalstrom- ■

geber (nicht dargestellt) angeschlossen. Durch ein beim Wieder- '

hochfahren des gestörten Pols abgegebenes Signal 59 wird der ^:

momentane Stromsollwefct I,- über einen Schalter 60 dem ersten !

Addierer 29 negativ zugeführt. ■

Nachfolgend wird die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung an- '

hand von zwei Beispielen erläutert: ι

Spannunqskonstanthaltunq nach HGÜ-Lastabwurf mit Priorität j

gegenüber der Wirkleistungsübcrtragung (Beispiel 1) : ι

> I

Ein derartiges Vorgehen und eine derartige Ausführung sehen j

vor, daß nach einem gleichstromseitigen Leitungsfehler die |

Regelung der verbleibenden HGU im Grenzfall zur Spannungs- ;

konstanthaltung auf Kosten der WiiJieistungsübertragung einge- ! setzt wird. So etwas ist z.B. für den Fall der Wechselrichterspeisung schwacher Inselnetze vorstellbar, bei der ein

Stabilitätsproblem nicht gegeben ist und Frequenzabweichungen
vorübergehend in Kauf genommen werden können, wo jedoch wegen

- 18 -

809832/0434

VM /P 1 f t (Γ7Γ.Ι·.Ί0αΚΓ|

der hohen Netzimpedanz bei Blindleistungsausfall beträchtliche netzfrequente Überspannungen zu befürchten sind.

Im Mormalbetricb arbeitet die HGÜ, im Beispiel ein Bipol, mit Stromregelung auf der Gleichrichterseite (Steuergeräte 13a und 13b) und Spannungsregelung (genauer; Löschwinkelregelung) auf der Wechcelrichterseite (Steuergeräte 14a und 14b). Die Spannungsregelung arbeitet als Festwert-Regelung, so daß man die Stromregelung auch als Leistungsregelung ansehen kann. Die Stromsol]werte I'. und I,_o sind unter Nennbetriebsbedingungen der Wirkleistung genau proportional und angenähert der Stromrichter-Blindleistung proportional. Diesen Zusammenhang kann man ausnutzen, um im Falle eines Lastabwurfes eines der beiden Pole (I oder II) den verbleibenden (II oder I) vorübergehend so zu steuern, daß das momentane Blindleistungsdefizit etwa ausgeglichen wird. Außerdem hat man bis zur Aussteuerung mit maximalem Strom I, den erwünschten Nebeneffekt, daß gleich- ι

cimax

zeitig das VJirklei stungsdef izit ausgeglichen wird.

Ist der maximale Strom erreicht, dann kann nur noch einer 7mforderng, nämlich der der Spannungskonstanthaltung entsprochen werden. Dies geschieht durch Vergrößerung des Steuerwinkels im Gleichrichter bei gleichzeitiger Stromregelung im Wechselrichter auf maximalen Strom. Hierdurch wird die Stromrichterblindleistung erhöht, die übertragene Wirkleistung jedoch vermindert. Der Zusammenhang zwischen Stteuerwinkel oe, und Stromrichterblindleistung Q ist etwa

Um die Blindleistung entsprechend dieser Abhängigkeit zu erhöhen, ist zur Sollv/ertbildung von oc nach der Stromsollwertbildung I_dll aus der Sollwertsumme I,. und I,_ der arcsin-

- i8a-809832/0434

-19-

809832/0A34

Funktionr.geber 40 vorgesehen. Der Aufbau derartiger Funktions-I geber ist bekannt (Steinbuch, "Taschenbuch der Nachrichtenver-' arbeitung" 2. Auflage (1967), Springer-Verlag, Berlin/Heidel- ! berg'Nev; York, S. 1155, 1176). Der Aufbau eines arc-sin-Funk- .1 tionsgebers 40 kann auch leicht bev/erkstelligt werden, v/eil
arc-cos-Funktionsgeber zur Linearisierung der Regelkreise von
normalen netzgeführten Stromrichtern üblich und somit allge- i mein bekannt sind. Hieraus läßt sich durch Subtraktion eines ■ Winkels von oc = 90⁰ vom Steuerwinkelc^ sofort die gewünschte j

Ausgangsgangsgröße arc-sin ^c<- bJ lden. j

7ΓΕ/Ρ 4 Γ 1 (R7r,R00O/Ke)

-M-

Dier, ist allerdings nur erforderlich, wenn ein großer Regelbereich für * vorgesehen ist. Für kleinere Aussteuerungen gilt nüherungsweise

so daß in solchen Fällen ein entsprechend vereinfachter Funktionsgeber 40 genügt.

Die für den Eingriff in die Regelung notv/endigen Verknüpfungen in den Steuergeräten v/erden anhand von Fig. 3 erläutert. Es sei v/ie für Fig. 1 angenoronen, daß ein Leitungsfehler zum Last- j abwurf von Pol II führt. Im Pol' I wird, ausgelöst durch die Störungsmeldung der Leitungsschutzeinrichtung 26, eine Stromsollwertumschaltung vorgenommen. Hierzu v/erden die im Störungsaugenblick vorliegenden StromsolJwerte I,.. und I,_? im Steuergerät 13a, in den Speichern 27 und 28, gespeichert. Der gespeicherte Sollwert I,-, wird auf den Eingang des ersten Zeitgliedes 30 gegeben, dessen Ausgang mit einem Addierer 29 zur Stronsollwertbildung verbunden ist. Der hier gebildete Sollwert I-,-,-, wird während des Eingriffes anstelle des bisherigen Sollwertes I,, dem STromregler 4 3 über eine nachfolgend erläuterte Begrenzerschaltung zugeführt. Die Beeinflussung der Blindleistungsbilanz durch Wiederhochfahrversuche des gestörten Pols wird dadurch berücksichtigt, daß der beim Wiederhochfahren anstehende Stromsollwert I,- über den^Schalter 60, gesteuert duEh das Freigabesignal 59 bei Einleitung des Wiaderhochfahrens des gestörten Pols, von der Summe der gespeicherten Stromsollwerte an der Addierstelle 29 abgezogen wird. Bei geglücktem Wiederhochfahren wird durch das Signal 26 auf Normalbetrieb zurückgeschaltet.

Das erste Zeitglied 30 soll die Stromsollv/erterhöhung um I,-im gesunden Stationsteil nach Lastabwurf des anderen Poles II

- 20 -

.._. Λ PJLiI 2 / .CLiM

nur so schnell vornehmen, daß starke Unsymmetrieren im Stromrichterbetrieb vermieden werden. Dies kann durch Zwischenschaltung eines Integrators 30' geschehen, der nach einer einstellbaren Zeit T, (z.b. T₁ = 10 ms) auf den Eingangswert aufintegriert. Nach dieser Zeit wird der Eingang des Integrators auf Null zurückgestellt (Eingang 30") und die Rückführung so umgeschaltet, daß der Ausgang des Integrators 30' nach einer e-Funktion mit der Zeitkonstanten T₂ auf Null zurückgeht (Fig.4) Die Zeitkonstante T- soll so gewählt werden, daß die Netzregelung des resultierenden Blind- und Wirkleistungnänderung zu folgen vermag (z.B. T₂ = 10s).

Der für den Stromregler 43 maßgebende Sollwert I,. _ v.'ird unter Berücksichtigung des Maximalstroir.sollwertes .1, gebildet

dmax

(Minimal-Auswahl) . Zur Ausnutzung der Kurzzeit-Uberlastfähigkeit der Stromrichtcrventile kann dieser Maximalstromsollwcrt I-, zeitabhängig sein. Iia dargestellten Beispiel regt die Störmeldung zur Vorgabe von I, (t) das zweite Zeitglied 57 an, das ein proportional-differenzierend-einfachverzögerndes (P D-T...-)Verhalten aufweist, wobei die Zeitkonstante T.,. z.B. den Wert T.,. = 4s und die maximale Erhöhung k über den dauernd zulässigen Nennstrom z.B. k = 0,25 p.u. betragen kann (Fig. 5). Dieses Zeitglied 57 läßt also einen hohen Stromwert zu, solange die aus Leistungs-Thyristoren aufgebauten Ventile des Stromrichters noch kalt sind, danach einen niedrigen Wert.

Über die Fernwirkverbindung 24 zwischen Gleichrichter und Wechselrichter v/ird der STromsollwert I_dl2 auch zum Wechselrichter übertragen, d.h. zum Steuergerät 14a und dem entsprechenden Stromregler. Sobald der Gleichrichter an seine Stellgrenze (mit oi» ^ . ) kommt, übernimmt nach dem Marginalstromverfahren (CH-PS 422 144, GB-PS 1 043 085) der

- 21 -

8098 32/04 34

Zf Hf 4 F I |f>7i.t'«0/KE|

Wechselrichter in bekannter Weise die Stromregelung. Hierdurch wird der Steuerwinkel in der Wechselrichterstationshälfte erhöht, was zur Vergrößerung der Blindleistung beiträgt.

Um die durch das Marginal stromverfahren bedingte Verminderung des Strorr.pollwertes im Wechselrichter auszugleichen, kann eine "Marginalstronkompensation" vorgenommen v/erden, bei der, ausgelöst durch den übergang auf Stromregelung im Wechselrichter, vorübergehend die Strcmsollwerte im Gleichrichter und Wechselrichter um den Marginalstrom Δ Ι·,,, vergrößert werden.

! Es muß dann ein um den Marginalstrom Δ I,, höherer Maximalstromsollwcrt im Gleichrichter bzv/. im Steuergerät 13a zugelassen v/erden, der aber zu keinem entsprechend höheren Ist-Strom führt, solange die Wechselrichterstationshälfte den Strom regelt.

Sobald der Maximalstrom erreicht ist, kann die Blindleistung nur durch Vergrößerung des Steuerwinkels erhöht vrerden. Um in das"natürliche" Regelverhalten von Gleichrichter und Wechselrichter so wenig wie möglich einzugreifen, erfolgt die Vergrößerung des Steuerv/inkels auf der Gleichrichterseite. Als Kriterium hierfür wird die Differenz Jl, zwischen Stromsollwert Ij₁₁ und Stromistwert I,, gemessen bzv;. im zweiten Addierer 34 gebildet.

Sobald die Differenz 4 I, über längere Zeit (z.B. 20 ms) größer ist als der Marginalstrom jl. , ist der verlangte Strom I_dll sicher höher als der zulässige Maximalstrom Dieser Zustand löst den Eingriff in die unterlagerte Steuerwinkelregelung aus.

- 22 -

809832/0434

■ I ." .· I ■ (f.'r ·■!!" ι'Κ'Ί

Hierzu wird die Regelabweichung δΙ , einem aresin-Glied oder einem Proportionalglied als Funktionsgeber 40 zugeführt. Der Eingang dieses Gliedes erhält eine solche Zusatzciröße I, , daß der Ausgang einen Stcuerwinkelscllwert OC = χ abgibt, wenn die Regelabv/eichung al-, ~ Null ist. Ist der Steuerwinkelsollwert oi größer als der Steuerwinkelsollwert <*: am Au.sgang

Q S

des Strornreglers 43, so wird dieser für die untcrlagcrte Steuerwinkelregelung wirksam (Maxinal-Auswahl) .

Hit der beschriebenen Anordnung wird nach etwa 3 · T_ = 30s wieder der Ausgangszustimd des funktionsfähigen Pols I erreicht, d.h. die Gleichrichterstationshälfte regelt den Strom entsprechend dem gespeicherten Stromsollwert I,., die Wechselrichterstationshälfte regelt den Löschwinkel γ . Hiernach kann

auf wieder auf den Normalbetrieb übergegangen werden, d.h'./Stromsollwertvorgabe für den Gleichrichter nicht aus deru Speicher, sondern aus dem Ausgang der Leistungsregelung des Poles.

Zur Bildung des Stronsollwertes Ij ,^ kann der direkte Strom-

sollwert 1^₁ benutzt werden, d.h. eine Speicherung eines Stron- ! al i

Sollwertes kann entfallen, wenn auf den zuletzt beschriebenen Eingriff in die Steuerwinkelregelung verzichtet wird. Hierdurch wird allerdings der Stellbereich zur Spannungskonstanthaltung erheblich eingeschränkt.

Für die Steuerwinkelvorgabe kann auch ein Funktionsgeber mit einem Speicher für z.B. 50 öd-Werte, mit <^max (60 bis 70°) normiert, entsprechend 50 verschiedenen Zeitwerten und mit einem definierten Hub zwischen den Werten vorgesehen sein. Zwischenwerte können durch Gerade oder Polynome 2. und 3. Grades nachgebildet werden.

- 23 -

809832/0434

-2S-

Urv/ei tcrung auf echte Spannungsregelung nach HOÜ-Lastabwurf und anderen Störungen (Dej spiel 2 )_:

Das vorstehend beschriebene Verfahren zur Beseitigung von netzfrequcnten Überspannungen nach IiGt) -Lastabvmrf benötigt außer j Speichern, Urnschalteinrichtungen und Zeitgliedern nur Geräte, über die jede IIGÜ verfügt. Als reine Spannungssteuerung kann sie nicht darauf Rücksicht nennen, v/as sonst im Netz passiert. Sie ist auf einen Störungsfall beschränkt.

Für höhere Ansprüche kann das Verfahren zu einer echten Spannungc rege lung erv/eitert v/erden. Der zusätzliche Aufwand besteht im wesentlichen in einer an sich bekannten Einrichtung zur genauen Messung der Höhe der Netzspannung des Netzes, dessen i Spannung begrenzt v/erden soll. Vorteil dieses Verfahrens ist j j es, daß es zur Beseitigung netz frequenter überspannung jeglicher | ι Herkunft geeianet ist. |

Bei einer solchen Spannungsregelung ist eine Speicherung der ! I

Stromsollwerte nicht sinnvoll. Vieir.ehr ist dabei eine Speicherung des VJirkleistungs-Sollwertes des ausgefallenen Pols im intakten | Pol und die anschließende Verarbeitung über ein Zeitglied ent-- i sprechend Fig. 7 vorgesehen, damit die Wirlteistungskompensation zu keiner Überlastung des intakten Pols führt, sondern nur so j lange aufrecht erhalten v/ird, bis die Netzregelung zu folgen ! vermag. Wiederhochfahrversuche des gestörten Pols könnten dann analog Beispiel 1 durch Subtraktion des beim Widerhochfahrens vorgegebenen Wirkleistungs-Sollvjcrtes vom Suranensollv/ert der Wirkleistung des intakten Poles berücksichtigt v/erden.

Hervorzuheben bei der Spannungsregelung dieser Art ist, daß sie nur ausnahmsv/eise, nämlich bei Auftreten von netzfrcquentcn Überspannungen eingreift und zv;ar v/ährend einer begrenzten Zeit, von der man annimmt, daß sie ausreicht, die Netzspannungserhchung mit der normalen Spannungsregelung des Netzes

- 24 -

...8 0.98 32/ 0434

/rr/;· A r ι i>;tir,ooo/Ki:(

- IA -

11

oder der Stufenschalterregelung der HG(J zu beseitigen. Die Wirkleistungsübertragung kann während dieser Zeit nur im Rahmen der Leistungsfähigkeit der HGU berücksichtigt werden. Die genannte begrenzte Zeit läßt sich z.B. empirisch ermitteln.

- 25 -

809832/0434

/ι i '!■ / f 1 iM

Claims

27- '42

Mp.-Kr. 509/77 Mannheim, c3on 8. Februar 1977

ZFK/FS-Pp/dr

Patentansprüche

©^erfahren zur Steuerung des Virk und Blindleistunßsverhsltens einoi' Hochspannungs-Gleichctrom-Übertra£ur\<;.";anl;:iße (HGÜ) mit einer an ein erstes Drchstromnetz angeschlossenen Gle.ichrichterstation und einer an ein r,v.^rßitea Drehstrcmnetz angeschlossenen und mit der ernten. Station über zwei Gleichεtrom-1 ei tunken verbundenen Y-ochselrichterst ation, wobei die Stationen jev.^reilG in zwei Hälften geteilt, die StatlonshälftP.n jeder Station einerseits gemeinsam an Erde oder einem metallischen Rückleiter angeschlossen sind, andererseits jn eine Stationshälfte Jeder Station mit der positiven Gleichstromleitung zusammen den positiven Pol bildend, bzvj. mit der negativen Gleichstromleitung zusammen den negativen Pol bildend, verbunden ist und jede Station mit Strom- und : Spannungsreglern sov/ie mit Rteuerwinkel- bzw. Löschwinkel- ; Steuersätzen ausgerüstet ist, wobei im Falle des Ansprechens von Schutzeinrichtungen eines Poles und nachfolgendem Lastabwurf des gestörten Poles für eine kurze Zeitdauer in die Regeleinrichtung des intakten Poles eingegriffen wird, ins-, besondere zur Ausregelung von im Anschluß an den Lastabwurf ^; auftretenden netzfrequenten Überspannungen, wobei sowohl ! eine Sollwert-Umschaltung des Stromsollwertes des Strora-

reglers der anderen intakten Stationshälfte im Sinne einer ; Vergrößerung nach einer vorgebbaren Funktion als auch eine ^; Sollwert-Umschaltung des Steuerwinkel-Sollwertes für den Steuerwinkelregler der einen intakten Stationshälfte des intakten Poles im Sinne einer Vergrößerung nach einer vorgebbaren Funktion durchgeführt wird,

8U9832/043A -2-

fNSPECTED

270: 742 j

dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung dor vieuon Sollv/erto |

die im Augenblick der Störung vorliegenden Strorsollwerte ■ beiden CileichrichtcrüLations'nülften gespeichert und zusammen

iiiit einem vorgegebener; riaxir.alstromwert ausgewertet werden |

und wobei nach Erreichen der iJteuerwinkclstellgtenze ( ¹X . ) |

in der einen intakter F»tationr.hülfte zunächst die intakte ·

andere Stationshü If Le des gleichen Poler, die Gt ronrege lung i

übernii ort und anschließend die Steuerv.'inkclvergrÖßerung in i

der einen intakten StationshciIfte Vorcrcnoinuan wird. :

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei
an sich bekannter Einstellung der Stroirr.ollv/erte do-r Gleichrichterfitationfriiälilten un einen "arginal.strom höh'..-r. , als es
der Sunrx: der Strorsollwerte dor V-cchsclrichterstations·-
half ten entspricht, die dr.üurchbedLngte Verminderung des
Stror.istwerter. bei übergang auf .Stromregelung in der V'rch:-·.?].-richterstation während dor kurzzeitigen stcrungnhedingten ; Umschaltung durch eine vorübergehende Erhöhuno der Stron- j soliwerte sowohl in der Gleichrichter- als auch in der
Wechselrichtcrstation um den Knrginalstrorn vermieden v/ird. |

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekenn- :

] zeichnet, daß unmittelbar nach Ansprechen der Leitungs- j Schutzeinrichtung der Löschwinkel in der intakten Wechsel- !

richterstation vergrößert wird. ι

4. Verfahren nach Anspruch l oder folgenden, gekennzeichnet
durch Subtraktion der, bei Wiederhochfahrversuchen des ge- ; störten Pols (I bzw. II) dort anstehenden Stromsollwertes j . H , * . , , im_..ungestörte:i Pol ,, j (L_? bzw. Ij-i) von der Summe derrgespeiicherten Stromsoll- j v/erte (I^i und 1^₂) ^am Addierer (29), gesteuert durch das
für das Wiederhochfahren maßgebende Signal (59).

— 3 —

809832/CK34

2 7 O .242

- 3 - j

5. Regelanordnung zur Steuerung des Viirk- und Blindleistungsj Verhaltens einer Ilochspanmings-Gleichstrom-Hbertragungsanlage (HGU) nit einer an ein erstes Drehstroninetz angeschlossenen Gleichrichterstation und einer on ein zweiten | Drehstromnetz angeschlossenen und mit der ersten Station iiber ■ zv;ei Gleichstromleiturigen verbundenen V'echsolrj chterstr.tion, j j wobei die Stationen jev;eils in zwei Hälften geteilt, die I j Ctationshälften jeder Station einerseits geiüninsani an ! ! Erde oder an eine metallische Rückleitung angeschlosr-en sind, ! ι * !

andererseits je eine Stotionshölfte jeder Station mit der j' positiven GlaichStromleitung zusammen den positiven Pol |

" ι

! bildend, bzv/. mit der negativen Gleichr.tromleitung zusammen den negativen Pol bildend, verbunden ist und jede Station ' mit Strom- und Spannungsreglern sowie mit Steuer- bzw. i

ι Löschv.'inkcilsteuerFätzen ausgerüstet ist, v;obei im Falle Λ'.:γ.

: Ansprechen::; von Schutzeinrichtungen eines Po3.es und nachfolgendem Lastabwurf des gestörten Poles für eine kurze ! Zeitdauer in die Regeleinrichtung dos intakten Poles einge- ! griffen wird, insbesondere zur Zugregelung von im Anschluß ·

ι

an den Lastabwurf auftretenden netzfrequenten Überspannungen, | ' j

dadurch gekennzeichnet, daß im Steuergerät (13a,13b) jeder J Gleichrichter- und/oder WechselrichterstationshSlfte von j der Leitungsschutzeinrichtung (26) gesteuerte Schalter (33, j 26) und Schaltglieder (27,28, 30 und 57) vorgesehen sind, j daß v/eiterhin dem Steuerwinkelregler (50) und dein Strom- j regler (4 3) Auswahlglieder für dio Sollwertauswahl zugeordnet! sind, daß der Steuerwinkelregler (50) dom Stronregler unter- > lagert ist, bzv;. ihm von letzterem einerseits und von weiteren Schaltgliedern andererseits ein erster und ein zweiter Steuer-: Winkelsollwert ( ex; und&f ) zur Auswahl vorgegeben werden, · daß das Steuergerät (13a bzw. 13b) über eine Fornwirkverbindung (24) mit einem Sollwerteingang des j

809832/0(34

ι Steuergerätes (14a bzw. 14b) und damit

des Strorroglers der Wechselrichter- bzw. Gleichrichterstatioishalf te der· gleichen Pols (I bzw. II) verbunden ist.

6. Regelanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

von der Leitungsschutzeinrichtung gesteuerte Speicher (27,28)' für die Stromsollwerte (I-,,, I'.'.,) der Steuergeräte (13a, 13b)j

Ct X Ci Δ ' !

für die Stronrichtervontile der Stationshälften einer Station!

i vorgesehen sind, daß ein erster Addierer (29) für die vor der

Störung gespeicherten Stromsollwerte nachgeschaltet ist,

daß der. unterlagerten Steuerwinkelregler (50) im jeweiligen

Steuergerät (13a,13b) für die entsprechende Stationshälfte

die Ausgangsgröße des Stromreglers (4 3) als erster Steuer- j

A I

winkelr-ollwert ( x ) über einen ersten Eingang (45) eines : Maximal-Ausv.'ahl-Glieues (4G) und somit über dasselbe zuführ- !

bar ist, v/ogegen an einem zweiten Eingang (47) des Maximal- ^!

ι Auswahl-Gliedes (4G) ein Funktionsgeber (40) zur Bildung \ ι ■*· i

j den zweiten Steuerwinke] sol]wertes ( <v_t, ) aus der Differenz ( ^j I,) der Summe der gespeicherten Stromsollwerte (T,,, I_1?) und den STronistwert (T^-i) oder der Ausgang des ersten Addierers~(29) jeder Gleichrichterstationshälfte über einen ersten steuerbaren Schalter (33) und ein Mininal-Auswahl-Glied (44) an eine Vergleichsstelle (42) für den Vergleich mit dem Stromistwert (I_dl) anschlicßbar ist, daß ein Maxinalstronsollwert (I^ ) an einen zweiten Eingang (56) des Minimal-Auswahl-Gliedes (44) gelegt ist, wobei ein überschreiten des Maximalstromsollwertes (Ϊ, ) durch die Summe (I*.,,) der gespeicherten Stromsollwerte d_dl und i_d2' die unterlagerte Steuerv/inkelregelung auslöst, und daß der Ausgang des Mininal-Auswahl-Gliedes (44) mit dem Sollv/ert-Eingang des Steuergerätes (14a bzw. 14b) und damit des

_ 5 . 9832/0Λ34

270^242

Stromreglers der anderen Stationshälfte des gleichen Poles (I bzw. II) verbunden ist.

7. Regelanordnung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Signalflußrichtung hinter dem ersten /\ddierer (29) ein erster Verzweigungspunkt (31) liegt, an den zum einen ein Festkontakt (32) des ersten steuerbaren Schalters (33) und zum anderen ein zweiter^ddierer (34) zur Bildung der Differenz bzw. Regelabweichung /jl,) angeschlossen sind, daß hinter dem zweiten Addierer (34) ein zweiter Verzweigungspunkt (35) liegt, an den zum einen über ein Schwellwertglied (36) mit dem Marginalstrom ( δ I,,,) als Schwellwert der Steuereingang eines zweiten steuerbaren Schalters (37) und zum anderen über einen dritten Addierer (38) mit Zusatzstromeingang (39) und den Funktionsgeber (40) die Arbeitsstrecke des zweiten steuerbaren Schalters (37) angeschlossen ist und daß sich zwischen letzterem und dem zweiten Eingang (47) des Maximal-Auswahl-Gliedes (46) ein dritter, von der Leitungsschutzeinrichtung (26) gesteuerter Schalter (4 8) befindet.

8. Regelanordnung nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Speicher (28) für den Stromsollwert (I_d2^ ^{der anderen} Stationshälfte der gleichen Station und dem ersten Addierer (29) ein erstes von der j

ϊ I

Leitungsschutzeinrichtung (26) steuerbares Zeitglied (30) liegt.

9. Regelanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor das erste Zeitglied (3o) ein rücksetzbarer Integrator ₍

(30*) geschaltet ist. '

- 6 " 809832/0434

-β10. r.egelanordnuncf nach Anspruch 5 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites von der Leitungsschutzeinrichturig (26) steuerbares Zcitgliod (57) zur Vorgabe des zeitlich
veränderten Maxinalütioi'isollwertcis (I, .) vorgesehen ist.

Cl 111 CiJv

11.Regelanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, j

daß zwischen den zweiten Zeitglied (57) und den Minimal- j

Auswahl-Glied (44) ein vierter Addierer (55) liegt, an don '

über einen von der Stationshälfte des gleichen Poles Steuer- ;

barer, an den Marginalstroi.i.'-.ol lvertgeber angeschlossener i vierter Schalter (58) liegt.

j 12. Kegelanordnung nach Anspruch 5 oder folgenden, gekennzeichnet.

durch einen arcsin-Tunktionsgeber (40). :

13.Regelanordnung nach Anspruch 5 oder folgenden, dadurch ge- ι kennzeichnet, daß der Sollwer !.eingang für don von der ge- j störten Stationshälfte stanzenden, zu speichernden Strom- | sollwert (I^ bzv/. *-n ) über eine Verbindungsleitung mit | einen durch das Signal für Wioderhochfahrversuche gesteuerten i

d GTV ΐ

Schalter (60) mit/ersten Addierer (29) im negativen Sinne j verbunden ist. I

809832/0434