DE2933708A1

DE2933708A1 - Verfahren zur steuerung eines gleichstrom-hochspannungsuebertragungssystems und regeleinrichtung zu dessen ausfuehrung

Info

Publication number: DE2933708A1
Application number: DE2933708A
Authority: DE
Inventors: Valery Arkadievi&ccaron; Leningrad Andronov; Aleksandr Izrailovi&ccaron; Leningrad Boyarsky; Viktor Ivanovi&ccaron; Leningrad Emelyanov; Iosif Borisovi&ccaron; Leningrad Nabutovsky
Original assignee: NII POSTOJANNOGO TOKA
Current assignee: NII POSTOJANNOGO TOKA
Priority date: 1979-08-21
Filing date: 1979-08-21
Publication date: 1981-03-26

Description

VERFAHREN ZUR STEUERUNG EINES GLEICHSTROM-HOCHSPANNUNGSÜBER-TRAGUNGSSYSTEMS UND REGELEINRICHTUNG ZU DESSEN AUSFÜHRUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft daa Gebiet der elektrischen Energieübertragung, und genauer genommen, Verfahren zur Steuerung θ Ines Glelchstrom-Hochspannungsübertragungssystema und Regeleinrichtungen zu dessen Aueführung·

Die Erfindung kann zum Schutz der steuerbaren Ventile von Stromrlohtern in Gleichstrom- Hochspannungaübertragungssystemen unter Störbetriebszuatänden verwendet werden. Besondere vorteilhaft kann die vorliegende Erfindung zum Schutz von steuerbaren Ventilen der Stromrichter in Hochspannungs-Gleich- - und Wechselrichterstationen, die mit verschiedenen Frequenzen betriebene energetische Systeme verbinden, unter Störbetriebsbedingungen verwendet werden.

Ein Glelchatrom-Hoohapannungaübertragungsayatem enthält üblicherweise ' am Sendeende des Systeme angeordnete Mehrphaeen-BrückengleIchrichter mit steuerbaren Ventilen und an

130013/0325

dessen Empfangsende angeordneten Mehrphasen-Brückenwechselrichter mit steuerbaren Ventilen.

Das Entstehen eines Störbetriebszustands in einem solchen elektrischen Energieübertragungssystem ist in der Regel mit einer Störung der normalen Schaltfolge der steuerbaren Ventile, verbunden. Diese Störung entsteht bei der Frühzündung eines Ventils, darunter auoh beim Durchschlag des Ventils in der Durchlaßrichtung, oder bei einer Wiederzündung: des Ventils unmittelbar nach dessen Verlöschen, oder auch, umgekehrt, bei ainem Zündausfall des Ventils. Solche Störbetriebszustände führen im allgemeinen zum Entstehen von Kurzschlüssen in den Stromrichterkreisen über die Ventile einer und derselben Phase, wodurch eine Erhöhung der Größe des gleichgerichteten Stroms, d.h. des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließ- I enden Stroms, hervorgerufen wird, sowie au einer Vergrößerung des Zeitabschnitts, während dem der Strom durch die Ventile fließt. Das führt seinerseits zu einer Überhitzung der Ventile und zu deren möglichen Ausfall sowie zu einem Abfall der durch das elektrische Energieübertragungssystem zu übertragenen Leistung. Außerdem erhöht sich bei einem Anstieg des gleichgerichteten Stroms die Wahrscheinlichkeit einer Verminderung der Löschwinkel in den übrigen steuerbaren Ventilen der mit dem Kurzschluß behafteten Brücke sowie in den steuerbaren Ventilen d«r sonstigen Brücken. Dabei wird unter dem Löschwinkel das Intervall in elektrischen Graden verstanden, bis naoh dem Augenblick, wenn der das Ventil durchfließende Strom bis auf den Nullwert abfällt, d.h. naoh dem Löschmoment dee Ventils, ein Zeitpunkt folgt, wenn das Potential an der Anode des Ventils größer als das Potential an dessen Ka-

130013/0325

• ·

» A

-7- 293370a

tode wird. Eine solche Verminderung der Löschwinkel geschieht infolge einer Vergrößerung der Schaltwinkel bei den Ventilen des Wechselrichters bei einem Anstieg des gleichgerichteten Stroms. Der Schaltwinkel des Ventils stellt ein Intervall in elektrischen Graden dar, in dem der durch das VentilfLießende Strom nach der Durchgabe des Züudimpulses an das der Zündfolge nach folgende Ventil derselben Ventilgruppe der Brücke bis auf den Nullwert abfällt. Eine übermäßige Verminderung des Löschwinkels des Ventils kann dazu führen, daß die Zeit vom Löschmoment bis zum Zeitpunkt, wenn das Potential an seiner Anode größer als das Potential ah seiner Katode wird, für die vollständige Deionisation des Ventils nicht ausreicht und dasselbe in eingeschaltetem Zustand bleibt. Auf diese Weise geschieht eine weitere Störung der Schaltfolge der Ventile, die ihrerseits die Wahrscheinlichkeit einer Verminderung der Löschwinkel auch an den anderen Ventilen und also auch die Wahrscheinlichkeit einer Weiterentwicklung der Störung noch mehr erhöht.

Wie bekannt, besitzt das an der Wechselrichterseite eingeschaltete Energieübertragungssystem einen bedeutenden Innenwiderstand. In diesem Fall führt der infolge einer Störung der Schaltfolge der Ventile entstehende Anstieg des gleichgerichteten Stroms zu einer Verzerrung der Wechselspannung am Ausgang des Wechselrichters, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Verminderung der Löschwinkel der Ventile und die Wahrscheinlichkeit einer Weiterentwicklung der Störung noch mehr vergrößert wird.

Es ist ein Verfahren zur Steuerung des Gleiohstrom-Hoch-

130013/0325

• · ·· ·· ·· I til

-β- 2933709

spaanungsübertxagungssystems bekannt, das die negativen Auswirkungen einer Störung der Schaltfolge der Ventile des Wechselrichters abschwächt, in dem bei einem Zündausfall eines von den Ventilen dea Wechselrichters eine Frühzündung des nächsten an der Reihe stehenden Ventils des Wechselrichters derselben Ventilgruppe der Brücke zustande gebracht wird (s.z.B. den Aufsatz Melik-Sarkisov, B.S."Zaschita elektroperedachi postoyannogo toka" ("Schutz der elektrischen Gleichstromübertragung¹'), veröffentlicht in der Zeitschrift "Izoestija Nauchno-issledovatelskogo institute postojannogo toka "Mitteilungen des WIssenschaftliehen Forschungsinstituts für Gleichstrom¹¹), Sammelheft 2, 1957, S.84-95). Die Frühzündung des der Zündfolge nach folgenden Ventils des Wechselrichters gewährleistet das rechtzeitige Erlöschen des stromleitenden Ventils derselben Gruppe, und vermeidet auf diese Weise das Entstehen eines Kurzschlusses in den Kreisen des Wechselrichters.

Die Frühzündung des Ventils bedeutet jedoch eine schroffe Änderung (Vergrößerung) des Einachaltwinkels des Ventils, d.h. des Intervalls in elektrischen Graden, in dem nach dem Augenblick, wenn das Potential an der Anode des Ventils größer als das Potential an dessen Katode wird, der Zeitpunkt der Durchgabe des Zündimpulses folgt. Diese schroffe Änderung des Einschalt winke Is ruft eine Verminderung der Gleichspannung am Wechselrichter und einen bedeutenden Anstieg des gleichgerichteten Stroms hervor, woduroh, wie schon oben gesagt, die Wahrscheinlichkeit einer Verminderung der LÖsohwinkel der sonstigen Ventile des Wechselrichters und der Weiterentwicklung der Störung vergrößert wird.

130013/0328

·· · ■ · · · mm ι ι

Außerdem schützt dieses Verfahren in keiner Weise die Ventile des Wechselrichters bei Störungen der Schaltfolge der Ventile des Wechselrichters, die mit einer unvorgesehenen Frühzündung eines Ventils verbunden sind.

Es ist ein Verfahren zur Steuerung des Gleichstrom-Hochspannungsübertragungssystems bekannt, das in der Aufrechterhaltung des geringsten Löschwinkels der Ventile des Wechselei nem richters auf -^ . vorgegebenen Niveau durch eine Regelung der Einschaltwinkel der Ventile des Wechselrichters besteht (s.z.B. Urheberschrift der UdSSR Nr. 466822). In diesem Fall erhöht jedoch die schroffe Änderung der Einschaltwinkel der Ventile des Wechselrichters aus den oben angegebenen Gründen die Wahrscheinlichkeit einer Weiterentwicklung der Störung. Eine Regelung der Einsehaltwinkel der Ventile des Wechselrichters mit einer Zeitverzögerung in bezug auf die Änderung der IiÖschwinkel ist ebenfalls unzweckmäßig, da in diesem Fall die Änderung der E ins ehalt winkel zu spät erfolgt, um die Weiterentwicklung der Störung zu vermeiden.

Ss ist ein Verfahren zur Steuerung eines Gleichstrom- -Hochspannungssystems, das einen am Sendeende des Systems angeordneten Gleichrichter mit steuerbaren Ventilen und einen am

Empfangsende des Systems angeordneten Wechselrichter mit steu-

besteht

erbaren Ventilen aufweist, bekannt, dasein der Aufrechterhaltung des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Wert durch die Regelung der Einschaltwinkel der Ventile des Gleichrichters und Verminderung des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms im Fall, wenn wenigstens ein von den

130013/0325

- 10 -

2933709

nachfolgend angegebenen, den Zustand des elektrischen Energieübertragungssystems kennzeichnenden Parametern die vorgegebenen Grenzen über- bzw. unterschreitet: gleichgerichteter Strom oder dessen Spannung, Wechselstrom oder dessen Spannung oder auch deren Ableitungen über die Zeit, Frequenz des Wechselstroms oder dessen Spannung und Leistungsfaktor

(s.z.B. ΠΕ-AS. 1943646). In diesem Verfahren geschieht beim Auftreten eines Kurzschlusses in irgendeiner Phase des Wechselrichters eine Herabsetzung des vorgegebenen Werts des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms. Die Herabsetzung des vorgegebenen Werts des gleichgerichteten Stroms gewährleistet eine Regelung der Einschaltwinkel der Ventile des Gleichrichters, die dem Anstieg des gleichgerichteten Stroms und also auch der Verminderung der Löschwinkel der Ventile des Wechselrichters infolge einer Vergrößerung der Schaltwinkel entgegenwirkt und dadurch die Wahrscheinlichkeit einer Weiterentwicklung der Störung herabsetzt.

Die Herabsetzung des vorgegebenen Werts des gleichgerichteten Stroms erfolgt jedoch nach diesem Verfahren in einem gewissen Zeitabstand nach dem Entstehen des Kurzschlusses. Gleichzeitig kann in diesem Zeitintervall eine Störung der Schaltfolge der anderen Ventile entstehen, was zu einer Entwicklung der Störung, bevor eine Änderung der Einschaltwinkel der Ventile des Gleichrichters zustande kommt, führen kann.

Im angegebenen Zeitintervall geschieht auch ein Lastabwurf im elektrischen Energieübertragungssystem, was einen negativen Einfluß auf die Betriebsbedingungen der Verbraucher der elektrischen Energie ausübt.

130013/0325

■ · ·■ t·t· ·*

S * · · ■ I

Außerdem kann die Abweichung der oben angegebenen Parameter dea elektrischen Energieübertragungssystems durch Störungen der Schaltvorgänge, die zu einer Herabsetzung des gleichgerichteten Stroms führen, hervorgerufen werden. In diesem Fall wird eine weitere Herabsetzung des gleichgerichteten Stroms in Übereinstimmung mit dem bekannten Verfahren zu einer Unterbrechung der Übertragung der erforderlichen Leistung durch das System führen, waa sich desgleichen negativ auf die Betriebsbedingungen der Verbraucher der elektrischen Energie ausübt·

Es ist eine Regeleinrichtung zur Steuerung des Gleichstrom-Hochspannungsübertragungssystems, das einen am Sendeende des Systems angeordneten Gleichrichter mit steuerbaren Ventilen und einen am Empfangsende des Systems angeordneten Wechselrichter mit steuerbaren Ventilen enthält, bekannt, die eine Einrichtung zur Steuerung der Einsehaltwinkel der Ventile des Gleichrichters, einen Geber des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms, eine Einrichtung zur Formierung des vorgegebenen Werts des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms und eine Komparatorschaltung, deren Ausgang mit der Einrichtung zur Steuerung der Einschaltwinkel der Ventile des Gleichrichters und deren Eingänge entsprechend mit dem Stromgeber und dem Ausgang der Einrichtung für die Formierung des vorgegebenen Stromwerts verbunden sind, enthält, in der die Einrichtung zur Formierung des vorgegebenen Stromwerte eine Umsehaltverrichtung, deren Ausgang mit dem Eingang der Komparatorschaltung verbunden ist, und

130013/0325

deren einem Eingang ein Signal zugeleitet wird, das dem Wert des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden und die Übertragung der vorgegebenen Leistung vom Gleichrichter zum Wechselrichter gewährleistenden Stroms entspricht, sowie eine Programmsteuereinrichtung, deren Ausgang mit dem anderen Eingang der Umschaltvorrichtung verbunden ist, für die Umschaltung der Umschaltvorrichtung und die Zuleitung an den mit der Einrichtung zur Formierung des vorgegebenen Stromwerts verbundenen Eingang der Komparator schaltung des Signals, der eine Herabsetzung des vorgegebenen Stromwerts hervorruft, wenn ein von den den Zustand des elelctrisohen Energieübertragungssystems kennzeichnenden Parametern, und zwar: der gleichgerichtete Strom oder dessen Spannung, der Wechselstrom oder dessen Spannung oder auch ihre Ableitunge über die Zeit sowie die Frequenz des Wechselstroms oder dessen Spannung und der Leistungsfaktor, die festgelegten Grenzen über- bzw. unterschreiten, enthält (s. oben angegebene EED-Auslege>sonrift Nr. 1943646)^

Dieser Einrichtung sind dieselben Nachteile, wie auch dem Verfahren, eigen.

Die Erfindung bezweckt die erwähnten Nachteilen zu beseitigen

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung des Gleichstrom-Hochspannungsübertragungssystems und eine Regeleinrichtung für dessen Ausführung zu entwickeln, die eine solche der Entstehung von Störungen der Sohaltfolge der Ventile des Wechselrichters entgegenwirkende Einwirkung auf die Einsehaltwinkel der Ventile der Stromrichter eines

130013/0325

$ elektrischen Energieübertragungssystems auszuüben gestatten,

welche eine schnelle Rückwirkung auf eine Störung der Schaltfolge der Ventile des Wechselrichters und in einigen Fällen auch auf die Bedingungen, welche die Störung der Schaltfolge hervorrufen, noch bevor eine solche Störung tatsächlich eingetreten ist, gewährleistet.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Verfahren zur Steuerung eines Gleichstrom-Hochspannungsübertragungssystems, das einen am Sendeende des Systems angeordneten Gleichrichter mit steuerbaren Ventilen und einen am Empfangsende des Systems angeordneten Wechselrichter mit steuerbaren Ventilen aufweist, welches eine Aufrechterhaltung des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms in Übereinstimmung mit dessen vorgegebenem Wert durch eine Regelung der Einschaltwinkel der Ventile des Gleichrichters und eine Änderung des vorgegebenen Werts des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms umfaßt, erfindungsgemäß beim Abfall des geringsten von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrichters unter einen im voraus festgelegten Wert der vorgegebne Wert des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms in Übereinstimmung mit der Größe der Differenz zwischen dem im voraus festgelegten Wert und dem geringsten von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrichters so geändert wird, daß bei einer Vergrößerung der Differenz zwischen dem im voraus festgelegten Wert und dem geringsten von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrichters der vorgegebene Wert des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Strome sioh ver-

130013/0325

293370a

mindert, und bei einer Verminderung der Differenz zwischen dem im voraus festgelegten Wert und dem geringsten von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrichters der vorgegebene Wert des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms sich vergrößert, wobei sich der vorgegebene Wert des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms gleich

als

oder größer^der minimal zulässige Wert des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms einstellt.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Herabsetzung des vorgegebenen Werts des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms sofort nach dem Eintreffen einer Information über die unzulässige Verminderung des Löschwinkels jedes beliebigen Ventils des Wechselrichters. Bei einer Störung der öchaltfolge der Ventile des Wechselrichters geschieht die Herabsetzung des vorgegebenen Werts des gleich-

richteten Stroms unmittelbar nach dem Zeitpunkt, wenn das Potential an der Anode des Ventils größer als das Potential an dessen Katode wird, und der Strom durch das Ventil weiterfließt. Das gewährleistet eine schnelle Einwirkung auf die Einschaltwinkel dei Ventile des Gleichrichters, die dem Anstieg des gleichgerichteten Stroms und der Verminderung der Lösohwinkel der sonstigen Ventile des Wechselrichters entgegenwirkt, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Weiterentwicklung der Störung sowie die Zeit, während der der Lastabwurf vorgeht, vermindert werden. In einzelnen Fällen geschieht die Herabsetzung des vorgegebenen Worts des gleichgerichteten Stroms gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren sogar früher als die

130013/0325

«· · M · I t t · t * I

I··» ···· til

·· ···· tat

"¹⁵" 293370Θ

Störung der Schaltfolge der Ventile des Wechselrichters entsteht, wenn der Löschwinkel irgendeines von don Ventilen des Wechselrichters zu klein wird und sich eine reelle Gefahr des Auftretens eines Kurzschlusses ausbildet, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Entstehens eines Störung herabgesetzt werden kann. In Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Herabsetzung des vorgegebenen Werts des gleichgerichteten Stroms in Abhängigkeit von der Größe der Löschwinkel der Ventile des Wechselrichters; deshalb führt eine Störung des Schaltvorgangs an den Ventilen des Gleichrichters zu keiner automatischen Herabsetzung des gleichgerichteten Stroms und der übertragenen Leistung, wodurch die Betriebsbedingungen für die Verbraucher der elektrischen Energie verbessert werden.

Die Notwendigkeit der Aufrechterhaltung des vorgegebenen Werts des gleichgerichteten Stroms auf einer minimal zulässigen Hohe wird dadurch bedingt, daß bei geringen Stromwerten das Einschalten der Ventile des Wechselrichters unsicher wird. Es ist zweckmäßig beim Erreichen duroh den geringsten Löschwinkel der Ventile des Wechselrichters seines minimalen zulässigen Werts den vorgegebenen Wert des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms gleich dem minimalen zulässigen Wert des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms einzustellen. Das ergibt die Möglichkeit zur Gewährleistung einer maximalen Wirkung gegen den Anstieg des gleichgerichteten Strom, wenn der Löschwinkel irgendeines von den Ventilen des Wechselrichters sich so weit vermindert, daß die Wahrscheinlichkeit dessen, daß die Deionisation des

130013/0325

Il · I

I · · · · I I (III

I ! I · · It

- 16 -

Ventils nicht vollständig zustande kommen wird, der Eins nabe liegt.

Die gestellte Aufgabe wird auch, dadurch gelöst, daß die

Regeleinrichtung zur Steuerung des Gleichstrom-Hochspannungsübertragungssystems, das einen am Sendeende des Systems angeordneten Gleichrichter mit steuerbaren Ventilen und einen am Empfangsende des Systems angeordneten Wechselrichter mit steuerbaren Ventilen aufweist, welche eine Einrichtung zur Steuerung der Einsehaltwinkel der Ventile des Gleichrichters, einen Geber das vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms, eine Einrichtung zur Formierung des vorgegebenen Werts des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms und eine Komparator schaltung, deren Ausgang mit der Einrichtung zur Steuerung der Einschaltwinkel der Ventile des Gleichrichters und die Eingänge entsprechend mit dem Stromgeber und dem Ausgang " der Einrichtung für die Formierung des vorgegebenen Stromwerts verbunden sind, enthält,

erfindungagemäß eine Meßschaltung zur Formierung eines dem geringsten von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrichters entsprechenden Signals aufweist, und die Einrichtung zur Formierung des vorgegebenen Stromwerts eine Subtraktionsschaltung, deren einer Eingang mit dem Ausgang der Meßschaltung verbunden ist und dem zweiten Eingang ein dem im voraus festgelegtem Wert des Löschwinkele entsprechendes Signal zugeleitet wird, einen Begrenzer, der den Durchgang des Signals durch ihn verhindert, wenn der geringste von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrichters den im voraus festgelegten Wert überschreitet, und dessen Eingang mit dem Ausgang der Subtraktions-

130013/0325

I ■ · «··· til

It #»■· It»

-¹⁷- 293370a

schaltung verbunden ist, eine zweite Subtraktionsschaltung, deren einer Eingang mit dem Ausgang des Begrenzers verbunden ist und dem zweiten Eingang ein dem Wert des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden und die Übertragung der vorgegebenen Leistung vom Gleichrichter zum Wechselrichter gewährleistenden Stroms entsprechendes Signal zugeleitet wird, sowie einen Begrenzer des Signals nach seinem Minimalwert, dessen Eingang mit dem Ausgang der zweiten Sub-rtraktionsschaltung verbunden ist unddexm Ausgang den Ausgang der Einrichtung zur Formierung des vorgegebenen Stromwerts darstellt, zur Begrenzung des minimalen Werts des Signals, das vom Ausgang der Einrichtung zur Formierung des vorgegebenen Stromwerts an den Eingang der Komparatorschaltung durchgegehen wird, auf dem Niveau, das dem minimalen zulässigen Wert des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms entspricht, enthält.

Zur Gewährleistung einer maximalen Herabsetzung des gleichgerichteten Stroms, wenn der geringste von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrichters den minimal zulässigen Wert erreicht, kann die Einrichtung zur Formierung des vorgegebenen Stromwerts ein Nullorgan, dessen einer Eingang mit dem Ausgang der Meß schaltung verbunden ist und cbssea anderem Eingang ein dem minimalen zulässigen Wert des geringsten von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrichters entsprechendes Signal zugeleitet wird, und eine Selektivschaltung, die zwischen dem Eingang des Begrenzers des Signals nach seinem Mi— nlmalwert und dem Ausgang der zweiten Subtraktionssohaltung so eingeschaltet wird, daß der eine Eingang der Selektivschaltung mit dem Ausgang der zweiten Subtraktionsschaltung, der

130013/0325

ι··· · · · t til

• t «« · · · · 1 ·11

- 18 -

andere Eingang der Selektivschaltung mit dem Ausgang des Nullorgans und der Ausgang der Selektivschaltung mit dem Eingang des Begrenzers des Signals nach seinem Minimalwert verbünden Ist, was zur Durchgabe an den Eingang des Begrenzers des Signals nach seinem Minimalwert eines Signals vom Ausgang der zweiten Substraktionsschaltung, wenn der gerinste von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrichters größer als sein minimaler zulässiger Wert wird, und zur Durchgabe an den Eingang des Begrenzers des Signals nach seinem Minimalwert eines Signals, das das Auftreten an seinem Ausgang eines Signals bedingt, welches dem minimal zulässigen Wert des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms entspricht, wenn der geringste von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrichters geringer als sein minimaler zulässiger Wert wird, dient.

Die vorliegende Erfindung gewährleistet eine Verminderung der Wahrscheinlichkeit einer Entstehung und Weiterentwicklung einer Störung im Laufe des Betriebs eines Gleichstrom- -Hochspannungsübertragungssystems, das einen am Sendende des Systems angeordneten Gleichrichter mit steuerbaren Ventilen und einen am Empfangsende des Systems angeordneten Wechselrichter mit steuerbaren Ventilen aufweist, sowie eine Verbesserung der Betriebsbedingungen für die Verbraucher der elektrischen Energie bei einem Lastabwurf und einer Störung des SchaltVorgangs an den Ventilen des Gleichrichters.

Im folgenden wird die Erfindung

durch die Beschreibung von Ausführungebeispielen mit Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

130013/0325

• · I · · · III

- 19 -

die ..
Pig. 1 Kurven,vdie Änderung des vorgegebenen Werts des

im Gleichstrom-Hoohspannungsübertragungssystem vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms in Abhängigkeit von der Änderung des kleinsten der LÖschwi:akel der Ventile des Wechselrichters kennzeichnen;

Fig. 2 das Blockschaltbild des Gleichstrom-Hochspannungsübertragungssystems gemäß der Erfindung;

Fig. 3a-3f Strom- und Spannungskurven für verschiedene Punkte der Wechselrichterbrücke des in der Fig. 2 dargestellten elektrischen Energieübertragungssystems.

Die Steuerung des elektrischen Energieübertragungssystems im Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt folgenderweise:

Im Laufe der Übertragung der elektrischen Energie durch das elektrische Energieübertragungssystem wird der geringste Wert gemessen, den die Löschwinkel der Ventile des Wechselrichters in jedem Zyklus annehmen. In Übereinstimmung mit dem gemessenen Wert wird der vorgegebene Wert des von dem am Sendeende des Systems angeordneten Gleichrichter zu dem am Empfangsende angeordneten Wechselrichter fließenden Stroms eingestellt und und es wird der vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließende Strom im Übereinstimmung mit dem vorgegebenen Wert durch die entsprechende Änderung der Einschaltwinkel der Ventile des Gleichrichters aufrechterhalten.

Die Kurve 1 in der Fig. 1 stellt die Änderung des vorgegebenen Werts I_d des vom Gleichrichter zum Wechselrichter

130013/0325

fließenden Stroms in Abhängigkeit vom Winkel 6 der den geringsten von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrichters ausdrückt, dar. Falls die Löschwinkel sämtlicher Ventile des Wechselrichters einen gewissen im voraus festgelegten Wert So überschreiten, so wird der vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließende Strom im Übereinstimmung mit seinem vorgegebenen Wert I. aufrechterhalten, der die Übertragung der vorgegebenen Leistung vom Gleichrichter zum Wechselrichter gewährleistet (Abschnitt 2 der Kurve 1). Der Wert <$o wird ausgehend von der maximal zulässigen Wahrscheinlichkeit gewählt, daß die Deionisation des Ventil des Wechselrichters nicht vollständig zustande kommen kann und das Ventil eingeschaltet bleibt. Für die Hochspannungsthyristoren beträgt der Wert Q₀ etwa 13° bei einer Wahrscheinlichkeit des Nichterlöschens des Ventils von etwa 40%.

Falls der Löschwinkel Irgendeines von den Ventilen des Wechselrichters geringer als der Wert O₀ wird, z.B. infolge eines Spannungsabfalls im empfangenden Energieübertragungssystem, der Zuschaltung einer zusätzlichen Last an den Wechselrichter oder eines Kurzschlusses der Ventile in einer von den Phasen des Wechselrichters, wird der vorgegebene Wert des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms proportional der.Vergrößerung der Differenz zwischen dem geringsten von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrichters und dem Winkel Oq herabgesetzt. Anders gesagt, wird der vorgegebene Stromwert um so mehr herabgesetzt, je geringer der Wert wird, den der geringste von den Löschwinkeln der

130013/0325

Ρ>1 I ff I I · t · · I t I

pf Q "I

P₁ Ventile des Weohselriohtetfs annimmt (Abschnitt 3 der Kuril ve 1). Infolge der Herabsetzung des vom Gleichrichter zum § Wechselrichter fließenden Stroms werden die Schaltwinkel der Ventile des Wechselrichters vermindert und also ihre jj Löschwinkel vergrößert. Das setzt die Wahrscheinlichkeit

des Auftretens eines Kurzschlusses in den Kreisen des Wechselrichters herab, und falls ein solcher Kurzschluß doch zustande kommt, wird die Wahrscheinlichkeit einer Weiterentwicklung der Störung vermindert.

Der vorgegebene Stromwert wird mit der Verminderung der Löschwinkel der Ventile des Wechselrichters so lange herabgesetzt, bis er bei einem gewissen Wert 6| des geringsten von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrichters das Niveau des minimalen zulässigen Werts ^_m^_n des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms erreicht, un-

dessen t er halb ^v das Einschalten der Ventile des Gleichrichters und Wechselrichters unsicher wird (Abschnitt 5 der Kurve 1 und dessen mit einer gestrichelten Linie dargestellte Fortsetzung).

Bei einer nachfolgenden Vergrößerung des geringsten von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrichters, d.h. bei einer Verminderung der Differenz zwischen dem geringsten von den Löschwinkeln und dem Winkel Oq steigt der vorgegebene Wert des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms proportional der Verminderung der angegebenen Differenz In Übereinstimmung mit dem Abschnitt 3 der Kurve 1 an. Bei einer weiteren Vergrößerung des geringsten von den Löschwinkeln bis auf den Werts OO wird der vorgegebene Stromwert

130013/0325

— 22 —

wieder gleich I_do eingestellt.

In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung wird die Herabsetzung des vorgegebenen Stromwerts mit der Verminderung des geringsten der Löschwinkel desgleichen im Bereich von I_do bis I_dmi_n durchgeführt, jedoch, wenn der geringste von den Löschwinkeln den minimalen zulässigen Wert O_n^_n erreicht, wird der vorgegebene Stromwert gleich I/>_m<_n eingestellt, wonach bei einer weiteren Verminderung des geringsten von den Löschwinkeln der vorgegebene Stromwert gleich I^ ^_n bleibt (Abschnitt 4 der Kurve 1). Der Wert 0 _min wird in diesem Fall so gewählt, daß man mit einem hohen Wahrscheinlichkeitsgrad erwarten kann, daß die vollständige Deionisation des Ventils nicht zustande kommt und das Ventil trotz der Zündung eines anderen Ventils derselben Gruppe eingeschaltet bleibt. Pur die Hochspannungsthyristoren beträgt der Winkel d _min etwa 4° bei einer Wahrscheinlichkeit dessen, daß das Ventil eingeschaltet bleibt, gleich etwa 90%. Das ergibt die Möglichkeit, den vorgegebenen Stromwert maximal herabzusetzen, wenn der Kurzschluß in den Kreisen des Wechselrichters praktisch unvermeidbar ist.

Bei einer Änderung des vorgegebenen Werts der vom Gleichrichter zum Wechselrichter zu übertragenden Leistung ändert sich auch der vorgegebene Wert des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms. Die Änderung des vorgegebenen Stromwerts bei einem verminderten Wert der zu übertragenden Leistung, dem der vorgegebene Wert 1^₀ entspricht, der geringer als I_dö ist, wird in Form der Kurve dargestellt. In Über-

130013/0325

I t · I I I · ·

einstimmung mit der Kurve 5 wird bei einer Verminderung des geringsten von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrichters unterhalb des Werts O₀ der vorgegebene Wert des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms proporti--... onal der Erhöhung der Differenz zwischen dem geringsten Löschwinkel und dem Wert öq vermindert (Abschnitt 3'der Kurve 5). Bei einer weiteren Verminderung des geringsten von den Löschwinkeln wird der vorgegebene Stromwert solange herabgesetzt bis er den Wert I, , ^e i ^^{em Wer}* ^χ erreicht, wonach bei einer Verminderung des geringsten von den

Löschwinkeln unterhalb O -j^ der vorgegebene Stromwert gleich ^d min ^bleit)"^t# ^*· eine* Vergrößerung der Löschwinkel der Ventile des Wechselrichters steigt auch der vorgegebene Stromwert in Übereinstimmung mit dem Abschnitt 3' der Kurve 5 an. Wenn der geringste von den Löschwinkeln den Wert O₀ erreicht, wird der vorgegebene Stromwert gleich Il eingestellt; bei einer weiteren Vergrößerung der Löschwinkel bleibt der vorgegebene Stromwert unveränderlich. (Abschnitt 2'der Kurve 5).

In Fig. 2 ist das Blockschaltbild des Gleichstrom-Hochspannungsübertragungssystems dargestellt, das eine SegeleInrichtung aufweist, welche die Änderung des vorgegebenen Werts des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Verfahren ausführt. In Übereinstimmung mit der Pig· 2 enthält das elektrische Energieübertragungssystem einen Gleichrichter 6, der aus zwei Gleichrichterbrücken 7 besteht, die mit Thyristoren ausgeführt und am Sendeende des elektrischen Energieübertragungs-

130013/0326

· · · · ItI

· ·· ♦ · I lit

iltt ι ·

293370a

systems angeordnet sind. Die Gleichrichterbrücken 7 werden mit Drehstrom von den Schienen ö über einen Dreiphasentransformator 9 gespeist. Die von den Brücken 7 gleichgerichtete Spannung wird über die Glättungsdrosselspulen IO und 11 dem Wechselrichter 12 zugeleitet, der aus zwei Wechselrichterbrük- | ken 15 besteht, die mit Thyristoren ausgeführt und an dem | Empfangsende des elektrischen Energieübertragungssystem angeordnet sind. Die von den Wschselrichterbrücken 13 invertierte Drehstromspannung gelangt über den Dreiphasetransformator 14 an die Schienen 15. Die Steuerelektroden der Thyristoren der Gleichrichterbrücken 7 sind mit den entsprechenden Ausgängen der Einrichtung 16 zur Steuerung der Einsehaltwinkel der Thyristoren der Gleichrichterbrücken 7 verbunden. Diese Einschaltwinkel werden in Übereinstimmung mit dem Wert des der Steuereinrichtung 16 vom Ausgang der Komparatorschaltung 17 zukommenden Signals eingestellt. Dem einen Eingang 18 der Komparatorschaltung 17 wird das Signal vom Geber des vom Gleichrichter 6 zum Wechselrichter 12 fließenden Stroms, der einen an einer von den Ausgangsleitungen des Gleichrichters 6 angeordneten Stromwandler 19 darstellt, zugeleitet.

Das elektrische Energieübertragungssystem enthält desgleichen eine Einrichtung 20 zur Formierung des vorgegebenen Werte des vom Gleichrichter 6 zum Wechselrichter 12 fließenden Stroms. Das von der Formlerungseinrichtung 20 formierte und dem vorgegebenen Stromwert proportionale Signal wird dem anderen Eingang 21 der Komparatorschaltung 17 zugeleitet. Die Steuerelektroden der Thyristoren der Wechselrichterbrücken I^ sind mit den entsprechenden Ausgängen der Einrioh-

1 30013/0325

( Il ti I t t * Il

If ···· ftf

I t · < · 1*1

I ·■ t · ·· I III

1 »It· I ft

iii ·· tt ι · t

- 25 - 2933709

tung 22 zur Steuerung der Einsehaltwinkel der Thyristoren der Wechselrichterbrücken 13 verbunden. Diese Einschaltwinkel werden in Übereinstimmung mit dem Wert des der Steuereinrichtung 22 vom Ausgang der Komparatorsehaltung 23 zukommenden Signals eingestellt, wobei dem einen Eingang 24 der letzteren ein dem vorgebenen Wert des geringsten Löschwinkels der Thyristoren der Wechselrichterbrücken 13 proportionales Signal zugeleitet wird, und deren anderer Eingang 25 mit dem Ausgang der Meßschaltung 26 verbunden ist, die das dem ge-: ringsten von den Löschwinkeln der Thyristoren der Wechselriohterbrücken 13 proportionale Signal formiert. Die Steuereinrichtung 22 enthält ein (in der Zeichnung nicht dargestelltes) integrierendes Glied, das die Regelung der Einschaltwinkel der Thyristoren der Wechselrichterbrücken 13 mit einer Zeitverzögerung in bezug auf die Änderung des Signals am Ausgang der Komparatorschaltung 23 gewährleistet.

Zur Formierung des dem geringsten Löschwinkel proportionalen Signals werden der Meßschaltung Signale von dem der Schiene 15 zugeschalteten Dreiphasen-Spannungswandler 27 und von dem den Phasenleitungen, die die Wechselrichterbrücken 13 mit dem Transformator 14 verbinden, zugeschalteten Stromwandler 28 zugeleitet. Als Meßschaltung 26 ist eine Schaltung verwende*, die . den Lösohwinkeln der Thyristoren proportionale Signale formiert, diese Signale miteinander vergleicht und ein dem geringsten Löschwinkel proportionales Signal formiert. Eine solche Schaltung ist beschrieben z.B. in dem oben angegebenen Urheberschein der UdSSR Nr.466822. Jede von den WeohseIrichterbrücken 13 stellt eine Drei-

130013/0325

~²⁶~ 2933709

phasenbrücke dar, in deren jede Phase je zwei in Reihe geschaltete Thyristoren eingeschaltet sind: 29 und 30, 31 und 32, 33 und 34. Die Thyristoren 29» 31 und 33 bilden eine Gruppe in der die Katoden der Thyristoren miteinander verbunden sind; die Thyristoren 30, 32 und 34 bilden eine andere Gruppe, in der die Anoden der Thyristoren miteinander und die Katoden der Thyristoren mit den Anoden der ersten Gruppe, die in die entsprechenden Phasen der Brücke 13 eingeschaltet werden, Verbunden sind. Die Gleichspannung von den Gleichrichterbrücken 7 wird von der einen Seite den miteinander verbundenen Katoden der Thyristoren 29» 31 und 33 und von der anderen Seite den miteinander verbundenen Anoden der Thyristoren 30, 32 und 34 zugeleitet. Die invertierte Drehstromspannung wird zwischen den Verbindungspunkten der Thyristoren in jeder Phase abgegriffen. Die Gleichrichterbrücken 7 stellen Dreiphasenbrücken dar, deren Schaltungen analog der Schaltung der Wechrichterbrücke 13 sind.

Die Formierungseinrichtung 20 enthält eine Subtraktionsschaltung 35» einen Begrenzer, der einen Verstärker-Begrenzer 36 darstellt, eine Subtrakti-Qnsschaltung 37 und einen Begrenzer des Signals nach seinem Minimalwert, der eine Verstärker-Begrenzer 38 darstellt. Bin Eingang 39 der Subtraktionsschaltung 35 ist mit dem Ausgang der Meßschaltung 26 verbunden ; dem anderen Eingang 40 der Subtraktionsschaltung 35 wird das dem im voraus festgelegten Wert O des Löschwinkels proportionale Signal zugeleitet. Der Eingang des Verstärkers-Begrenzers 36 ist mit dem Ausgang der Subtraktionsschaltung 35 und sein Ausgang mit dem Eingang 41 der

130013/0328

I·«· »It· «I«

• » 1 * ft · f t

• ■ · I I· · · I t t (

• t II·· ( I

Subtraktionsschaltung 37 verbunden, deren anderem Eingang das dem Wert I₀₀ des vom Gleichrichter 6 zum Wechselrichter 12 fließenden und die Übertragung der vorgegebenen Leistung vom Gleichrichter 6 zum Wechselrichter 12 gewählleistenden Stroms proportionale. Signal zugeleitet wird. Der Ausgang des Verstärker -Begrenzers 38 stellt den Ausgang der Pormierungseinrichtung 20 für die Formierung des vorgegebenen Stromwerts dar und ist mit dem Eingang der !Comparatorsehalturig 17 verbunden.

In Übereinstimmung mit einer Ausführungsvariante der Erfindung ist der Eingang des Verstärkers-Begrenzors 38 direkt mit dem Ausgang der Sub trakt ions schaltung 37 verbunden.

In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführangsvariante der Erfindung enthält die Formierungseinrichtung 20 zusätzlich ein Nullorgan 43 und eine Selektivschaltung 44. Das Nullorgan 43 enthält eine Komparatorschaltung 45 und eine Schaltung 46 mit zwei stabilen Zuständen,deren Eingang mit dem Ausgang der Komparatorschaltung verbunden ist. Sin Eingang 47 der Komparatorschaltung 45 ist mit der Meß schaltung 26 verbunden, dem anderen Eingang 48 der Komparatorschaltung 45 wird das dem minimalen zulässigen Wert<T. des Löschwinkels der Thyristoren der Wechselrichterbrücken proportionales Signal zugeleitet. Ein Eingang 49 der Selektivschaltung 44 ist mit dem Ausgang der Subtraktionsschaltung 37 und deren anderer Eingang 50 mit dem Ausgang der Schaltung 46 mit den zwei stabilen Zuständen verbunden. Der Ausgang der Selektivschaltung 44 1st mit dem Eingang des Verstärker -Begrenzers 38 verbunden.

130013/0325

1 · » t

- 28 -

2933709

Die Subtralct ioasschalt ung 35 formiert am Ausgang ein positives Signal, wenn das Signal an ihrem Eingang 40 das Signal am Eingang 39 überschreitet, und fomiert am Ausgang ein negatives Signal, wenn das Signal an ihrem Eingang 40 geringer als das Signal an ihren Eingang 39 ist. Der Verstärker-Begrenzer 36 formiert ein seinem Eingangssignal proportionales Ausgangssignal, wenn das Eingangssignal positiv ist, und formiert ein der Null gleiches Signal, wenn sein Eingangssignal negativ ist. Der Verstärker-Begrenzer 38 begrenzt das Ausgangssignal nach seinem Minimalwert auf einem Niveau, das dem minimalen zulässigen Wert I_{d min} des vom Gleichrichter 6 zum Wechselrichter 12 fließenden Stroms entspricht. Das Nullorgan 43 und die Selektiv schaltung 44 sind so ausgeführt, daß, wenn das Signal am Eingang 47 der Komparatorschaltung 45 das Signal am ihrem Eingang 48 überschreitet, das Ausgangssignal der Schaltung 46 mit den zwei stabilen Zuständen ein solches Vorzeiohen hat, welches den Durchgang dieses Signals durch die Selektivschaltung 44 verhindert und den Durchgang durch diese Schaltung des Signals vom Auegang der Subtraktionsschaltung 37 gewährleistet, und wenn das Signal am Eingang 47 der Komparatorschaltung 45 geringer als das Signal an ihrem Eingang 48 ist, so hat das Ausgangssignal der Schaltung 46 mit den zwei stabilen Zuständen ein anderes Vorzeichen, das den Durchgang dieses Signals duroh die Selektiv schaltung 44 gewährleistet und den Durchgang durch diese Schaltung des Signals vom Ausgang der Subtraktionsschaltung 37 verhindert; dabei liegt im letzten Pail das Niveau

130013/0325

2933703

des Signals am Ausgang der Schaltung 46 mit den zwei stabilen Zuständen unterhalb der Begrenzungsschwelle des Verstärker -Begrenzers 38.

Die Selektivschaltung 44 stellt eine Relaisschaltung oder eine Schaltung mit Diodenschaltern dar.

Die Signale an den Eingängen 24 und 48 der Komparatorschaltungen 23 und 45 und an den Eingängen 40 und 42 der Subtraktionsschaltungen 35 und 37 werden entsprechend von den Quellen 51, 52, 53 und 54 der Bezugssignale zugeleitet, jede von denen ein mit stabilisierter Gleichspannung gespeistes (in der Zeichnung nicht dargestelltes) Potentiometer darstellt.

FaIs das elektrische Energieübertragungssystem eine Gleich- und Wechselrichter-Unterstation darstellt, die zwei mit verschiedenen Frequenzen betriebene Energiesysteme verbindet, so sind ihre Teile nahe zueinander (in einem Gebäude) angeordnet. Falls jedoch das elektrische Energieübertragungssystem zwei weit voneinander entfernte Energiesysteme verbindet, so wird der Eingang 21 der Komparatorschaltung 17 mit dem Ausgang des Verstärkers-Begrenzers 38 mit Hilfe eines Fernübertragungskanals verbunden.

Im Laufe des Betriebs werden an den Eingängen 24 und der Komparator schaltungen 23 und 45 und an den Eingängen 40 und 42 der Subtraktionsschaltungen 35 und 3? mit Hilfe der Bezugssignalquellen 51, 52, 53 und 54 Signalpegel eingestellt, die entsprechend proportional dem vorgegebenen Wert des geringsten von den Löschwinkeln der Thyristoren des Weohsel-

130013/0326

richters (etwa 15°), dem minimalen zulässigen .Vert o_min des Löschwinkels der Thyristoren der »Vechselrichterbrücken 13 (etwa 4°), dem in voraus festgelegten Wert ο des Löschwinkels der Thyristoren der Wechselrichterbrücken 13 (etwa 13°) und dem Wert des die Leistungsübertragung gewährleistenden Stroms sind.

Beim normalen Betrieb des elektrischen Energieübertrag ungasy st ems werden die Einsehaltwinkel der Thyristoren der Wechselrichterbrücken 13 so eingestellt, daß der geringste von den Löschwinkeln der Thyristoren gleich dessen vorgegebenen Wert eingehalten wird. Bei einer Abweichung des geringsten von den Löschwinkeln von seinem vorgegebenen Wert tritt am Ausgang der Komparatorschaltung 23 ein Verstimmungssignal auf, in Übereinstimmung mit dem die Steuereinrichtung 22 die Einsehaltwinkel der Thyristoren der Wechselrichterbrücken 13 in einer solchen Weise ändert, daß der geringste von den Löschwinkeln der Thyristoren gleich dem vorgegebenen Wert wird. So lange bis der geringste von den Löschwinkeln sich so ändert, daß er höher als der im voraus festgelegte Wert ü_Q bleibt, überschreitet das Signal am Eingang 39 der Subtraktionsschaltung 35 das Signal an ihrem Eingang 40, das Ausganges ignal der S üb trakt ions schaltung 35 ist negativ und das Signal am Ausgang der Subtraktionsschaltung 37 ist proportional dem Signal an ihrem Eingang 42, d.h. dem Wert des die Übertragung der vorgegebenen Leistung gewährleistenden Stroms. Ist der Ausgang der üubtraktions schaltung 37 direkt mit dem Eingang des Verstärker -Begrenzers 38 verbunden, so

130013/0325

t I * f Il

_₅₁_ 293370a

wird das Signal am Ausgang des letzteren und am Eingang 21 der Komparatorschaltung 17 dem Strom 1^₀ proportional sein. Die Steuereinrichtung 16 stellt die Einschaltwinkel der Thyristoren der Gleichrichterbrücken 7 so ein, daß die Signale an den Eingängen 18 und 21 der Komparatorschaltung 17 gleich sind, d.h. daß der vom Gleichrichter 6 zum Wechselrichter 12 fließende Strom gleich I_dQ wird.

Wenn der geringste von den Löschwinkeln der Thyristoren der Wechselrichterbrücken 13 unter. den im voraus festgelegten Wert (T₀ abfällt dann wird das Signal am Eingang der Subtraktionsschaltung 35 geringer als das Signal an ihrem Eingang 40 und am Ausgang der Subtrakt ions schaltung 35 wird ; ein positives Signal formiert, das der Differenz zwischen den Signalen an ihren Eingängen 39 und 40 proportional ist. Das Ausgangssignal des Verstärker -Begrenzers 36 ist in diesem Fall dem Ausgangssignal der ßubtraktionssehaltung 35» d.h. der Differenz zwischen dem im voraus festgelegten Wert O₀ und dem geringsten von den Löschwinkeln der Thyristoren

der Wechselrichterbrücken 13 proportional, und am Ausgang der Subtraktionsschaltung 37 wird ein Signal formiert, dag der Differenz zwischen dem Signal an ihrem Eingang 42, welches dem Strom I proportional ist, und dem Ausgangssignal des Verstärker -Begrenzers 36 proportional ist. Ist der Ausgang der Subtraktionsschaltang 37 direkt mit dem Eingang des Verstärkers-Begrenzers 38 verbunden, so ist sein Ausgangssignal, so lange das Eingangssignal des Verstärker -Begrenzers 38 oberhalb der Begrenzungsschwelle bzw. gleich dieser

130013/0325

·· · · till I«

' · ■ · II·

I I · ι ι·ι

ι «ι Ii ι it·

proportional' * " 2933709

bleibt, dem Wert 1^₀* vermindert um einen Wert» der seinerseits der Differenz zwischen dem im voraus festgelegten Wert 6 ₀ des Löschwinkels und dem geringsten von den Löschwinkeln der Thyristoren der Wechselrichterbrücken 13 proportional ist; fällt aber das Eingangssignal des Verstärker. -Begrenzers 3^a unter die Begrenzungsschwelle ab, so bleibt sein Ausgangssignal auf einem konstanten Niveau, das dem minimalen zulässigen Strom I^ _min entspricht. Im Übereinstimmung mit dem Signal, das dem Eingang 21 der Komparatorschaltung 17 vom Ausgang des Verstärker -Begrenzers 38 zukommt, ändert die Steuereinrichtung 16 die Einschaltwinkel der Thyristoren der Gleichrichterbrücken 7 in einer solchen Weise, daß der gleichgerichtete Strom proportional der Verminderung des geringsten von den Löschwinkeln der Thyristor ren der Wechselrichterbrücken 13 inbezug auf den im voraus iestgelegtem Wert, jedoch nicht unterhalb des minimalen zulässigen Werts des gleichgerichteten Stroms herabgesetzt wird.

Palis die Formierungseinrichtung 20 ein Nullorgan 43 und eine Selektivschaltung 44 enthält, so wird, solange der geringste von den Löschwinkeln der Thyristoren der

Wechselrichterbrücken 13 dessen minimalen zulässigen Wert O ,

überschreitet, das Signal am Ausgang des Verstärkers-Begren^ zers 38 und am Eingang 21 der Komparatorschaltung 17 so

formiert, wie das oben beschrieben ist. In diesem Fall überschreitet das Signal am Eingang 47 der Komparator schaltung 43 das Signal an ihrem Eingang 48 und am Ausgang der Schaltung 46 mit den zwei stabilen Zuständen wird ein Signal formiert, bei dem zum Eingang des Verstärker -Begrenzers 38

130013/0325

• ·· · · ■*■■··

• »It· * · I

• · · · · Ii i ■··

t lilt ι ·

I I J Il 11 I Iff

-33- 293370a

das Signal vom Ausgang der Subtraktionsschaltung 37 durchgeht. Bei einer Verminderung des geringsten von den Löschwinkeln der Thyristoren des Wechselrichters 12 bis unterhalb des minimalen zulässigen Werts σ _min wird das Signal an Eingang 47 der Komparatorschaltung 45 geringer als das Signal an ihrem Eingang 48, das Signal am Ausgang der Schaltung 46 mit den zwei stabilen Zuständen ändert sein Vorzeichen und geht zum Eingang des Verstärker -Begrenzers 38 durch, wodurch sich am Ausgang des Verstärker -Begrenzers 38 ein Signal einstellt, das dem minimalen zulässigen Wert I^ _min des Stroms entspricht und das an den Eingang 21 der Eomparatorschaltung 17 durchgegeben wird. In Übereinstimmung mit diesem Signal ändert die Steuereinrichtung 16 die Einschaltwinkel der Thyristoren der Gleichrichterbrücken 7 in einer solchen Weise, daß der Wert des vom Gleichrichter 6 zum Wechselrichter 12 durchfließenden Stroms gleich dessen minimalen zulässigen Wert eingestellt wird.

Die Verminderung des geringsten von den Löschwinkeln der Thyristoren der Wechselrichterbrücken 13 bedingt ein entsprechendes Verstimmungssignal am Ausgang der Komparatorschaltung 23» das bestrebt ist, die Einschaltwinkel der Thyristoren der WechseIrichterbrücken zu. verändern. Diese Änderung des Einschaltwinkels geschieht jedoch infolge des Vorhandenseins eines integrierenden Glieds in der Steuerschaltung 22 zu langsam, wodurch sie keinen Anstieg des gleichgerichteten Stroms hervorruft.

Die Änderung der Löschwinkel der Thyristoren des Wechselrichters beim Betrieb der erfindungsgemäßen Kege!einrichtung

130013/0325

till I

~³⁴~ 2933709

wird durch die Pig. 3 illustriert, in der die Kurven des Verlaufs der sich in der Wechselrichterbrücke IJ (Fig.2) beim Ausschalten der Thyristoren 29 und 34 und Einschalten der Thyristoren ausbildenden Ströme und Spannungen dargestellt

Ln Übereinstimmung mit der Fig. 3 fließt im Zeitpunkt t^ der Strom in der Wechselrichterbrücke 13 (Fig.2) durch die Thyristoren 29 und 34; die sonstigen Thyristoren der Brücke sind gesperrt. Die durch die Thyristoren 29 und 34 fließenden Ströme sind mit durchgezogenen Linien in Fig. 3a bzw. Fig.3b gezeigt. Im Zeitpunkt tp trifft ein Zündimpuls an die Steuerelektrode des Thyristors 31 (Fig. 2) ein. Der Strom durch den Thyristor 31 ist in der Fig. 3c dargestellt, aus der ersichtlich ist, daß nach dem Eintreffen des Zündimpulses

im
der Strom Thyristor 31 (Fig. 2) im Laufe einer gewissen Zeit von Null bis auf den stationären Wert ansteigt und diesen stationären Wert im Zeitpunkt t, erreicht (Fig, 3). Mit dem Anstieg des Stroms im Thyristor 31 (Fig.2) fällt der Strom im Thyristor 29 bis auf den Nullwert ab, da das Potential von dessen Anode in bezug auf die Anode des Thyristors 31 negativ ist, wie das aus der Fig. 3d ersichtlich ist, die die I Spausänderung zwischen den Anoden der Thyristoren 29 und 31 (Fig. 2) zeigt. Das vom Zeitpunkt t₂ bis zum Zeitpunkt t^ (Fig. 3) in elektrischen Graden gemessene Intervall stellt den Schaltwinkel dar. Das Potential an der Anode des Thyristors 29 (Fig. 2) in bezug auf die Anode des Thyristors 31 wird positiv im Zeitpunkt t^ (Fig. 3). Das vom Zeltpunkt t,

130013/0325

	zum Zeitpunkt	- 35 -	• t • ·	• t · t · t t	·· KlI · ■ • · III
		t₄ in	■ I till	■ ·■ * I I I III ■ ■	• · tat • · · ■ (il ¹ · · » • < < Il
				2933709
	elektrischen	Graden	gemessene In-



bis

tervall stellt den Löschwinkel des Thyristors 29 dar (Fig.2). Dieses Intervall muß ausreichend groß sein, so daß eine vollständige Deionisation des !Thyristors 29 zustande kommen kann» nachdem der Stromdurchfluß durch ihn im Zeitpunkt t, (Pig.3) aufhört. Anderenfalls wird sich der Thyristor 29 (Fig.2) nach dem Zeitpunkt t^ (Pig. 3) wieder in eingeschaltetem Zustand befinden, und nach dem Einschalten des Thyristors 30 (Fig. 2) im Zeitpunkt t,- (Fig. 3) geschieht ein Kurzschluß der Wechselrichterbrücke 13 (Pig. 2) über die Thyristoren 29 und 30· ^Der Strom durch den Thyristor 30 ist in der Fig. J>e dargestellt.

Beim Betrieb der Regeleinrichtung wir im Pail einer Verminderung des Löschwinkels des Thyristors 29 (Pig. 2) bis unterhalb des Werts, bei dem dessen Wiedereinschaltung wahrscheinlich wird, d.h. unterhalb des Werts Q , das Signal am Ausgang der ließschaltung 26 geringer als das Signal am Eingang 40 der Subtraktionsschaltung 55· Das führt zu einer Verminderung des Signals am Eingang 21 der Komparatorschal-

tung 17, wodurch seinersets eine der Abweichung des Löschwinkels des Thyristors 29 vom Winkel O proportionale Herabsetzung aes Werts des gleichgerichteten Stroms in Übereinstimmung mit dem, wie das ausführlich oben beschrieben wurde, hervorgerufen wird. Infolgedessen sinkt der durch den Thyristor 29 fließende Strom ab, was eine Verminderung des Schaltwinkels und einen schnelleren Abfall des Stroms durch den Thyristor 29 bis auf den Nullwert hervorruft. Der

130013/0325

• · · · · · t »•■it· ···

-36-

2933709

in diesem Fall durch den Thyristor 29 fließende Strom ist mit einer gestrichelten Linie in der Fig.3a dargestellt, aus der ersichtlich ist, daß der Thyristor 29 (Fig.2) dabei im Moment tC (Fig. 3), d.h. früher als im Moment t, , vollständig erlischt, wodurch sich der Löschwinkel des Thyristors 29 (Fig.2) um einen entsprechenden Wert vergrößert, wodurch eine? wiederholte! Selbstzündung des Thyristors 29 vorgebeugt wird. Der Strom durch den Thyristor 34 in. diesem Fall ist durch die gestrichelte Linie in Fig. 3c gezeigt.

Im Fall, wenn der Thyristor 29 (Fig. 2) aus irgendwelchen Gründen, z.B. wegen eines Durchschlags, einer unvölst and igen Deionisation oder wegen dem Fehlen einer Zündung des Thyristors 34 im nötigen Augenblick (Fig. 2) nach dem Zeitpunkt t^(Fig. 3) doch in eingeschaltetem Zustand bleibt, wird dadurch ein unverzügliches Auftreten des Nullsignals am Ausgang der Meßschaltung 26 (Fig.2) hervorgerufen, d.h. der Löschwinkel des Thyristors 29 ist in diesem Fall gleich Null, und infolgedessen wird dem Eingang 21 der Komparatorschaltung 17 ein dem minimalen zulässigen Wert I^ _min des gleichgerichteten Stroms proportionales Signal zugeleitet in Übereinstimmung mit dem, wie das oben ausführlich beschrieben wurde. Als -b'olge dessen stellt die Steuereinrichtung 16 solche E ins ehalt winkel der Thyristoren der GIe iohricht erbrücken ein, die eine Herabsetzung des gleichgerichteten Stroms oder mindestens eine maximale Wirkung gegen dessen Anstieg gewährleisten woduroh eine Vergrößerung der Sohaltwinkel und eine Verminderung der Löschwinkel der sonstigen Thyristoren der Wechselriohterbrücken 13 verhindert wird.

130013/0325

It.. Ill

I I < I ItI

• « ■ t t · ·

~³⁷~ 2933709

Wie das aus dem oben beschriebenen ersichtlich ist, erfolgt die Verminderung des vorgegebenen Stromwerts mit HiI-fe der erfindungsgemäßen Einrichtung unmittelbar nach dem Zeitpunkt t,, (fig. 3), wodurch eine sehr schnelle Reaktion auf Kommutatiohsstörungen oder eine unzulässige Verminderung der Löschwinkel der Thyristoren der Wechselrichterbrükken 15 (Fig.2) gewährleistet wird.

Die vorliegende Erfindung gewährleistet die Verminderung der Wahrscheinlichkeit der Entstehung und Entwicklung einer Störung im L auf epes Betriebs eines Gleichstrom- Hochspannungsübertragungssystems sowie eine Verbesserung des Betriebs der Verbraucher elektrischer Energie. Bei einem Einschaltwinkel der Ventile des Wechselrichters von 145° gewährleistet die vorliegende Erfindung eine Herabsetzung des gleichgerichteten Stroms vom 20CX) bis auf 500 Ampere in 4 Millisekunden nach den Entstehen des Kurzschlusses in einer Phase der Weohselrichterbrüoke.

130013/0325

Claims

• ·

PATENTANSPRÜCHE:

f 1.JVerfahren zur Steuerung eines Gleichstrom-HochspannungstTDertragungssystems, das einen am ^endeendo des elektrischen Energieübertr.agungssystems angeordneten Gleichrichter mit steuerbaren Ventilen und einen am Empfangsende des elektrischen Energieübertragungssystems angeordneten Wechselrichter mit steuerbaren Ventilen aufweist, welches eine Aufrechterhaltung des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Wert durch eine Regelung der Sinsohaltwinkel der Ventile des Gleichrichters und eine Änderung des vorgegebenen. Werts des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms umfaßt, d adurch gekennzeichnet, daß beim Absinken des geringsten von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrioh- I ters (12) unter einen im voraus festgelegten Wert der vorgegebene Wert des vom Gleichrichter (6) zum Wechselrichter (12) fließenden Stroms in Übereinstimmung mit der Größe der Differenz zwischen dem im voraus festgelegten Wert und dem geringsten von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrioh- I

ters (12) so geändert wird, daß bei einer Vergrößerung der Differenz zwisohen dem im voraus festgelegten Wert und dem geringsten von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrichters (12) der vorgegebene Wert des vom Gleichrichter (6) zum Wechselrichter (12) fließenden Stroms sich vermindert, und bei einer Verminderung der Differenz zwischen dem im voraus festgelegten Wert und dem geringsten von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrichters (12) der vorgegebene Wert dee vom Gleichrichter (6) zum Wechselrichter (12) fließenden Stroms

1 30013/0325

"²" 2933709

sich vergrößert, wobei sich ddr vorgegebene Wert des vom Gleichrichter (6) zum Wechselrichter (12) fließenden Stroms

als
sich gleich oder größer~T3er minimal . zulässige.. Wert des vom Gleichrichter (6) zum Wechselrichter (12) fließenden Stroms einstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß beim Erreichen durch den geringsten von den Löachwinkeln der Ventile des Wechselrichters

be (12) des minimal zulässigen Werts der vorgegebne Wert des vom Gleichrichter (6) zum Wechselrichter (12) fließenden Stroms gleich dem minimalen zulässigen Wert des vom Gleichrichter (6) zum Wechselrichter (12) fließenden Stroms eingestellt wird.

5. Regeleinrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Steuerung des Gleichstrom-Hochspannungsübertragungssystems, das einen am Sendeende des elektrischen Energieübertragungssystems angeordneten Gleichrichter mit steuerbaren Ventilen und einen am Empfangsende des elektrischen Energieübertragungssystems angeordneten Wechselrichter mit stuerbaren Ventilen aufweist, welche eine Einrichtung zur Steuerung der Einschaltwinkel der Ventile des Gleichrichters, einen Geber des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Stroms, eine Einrichtung zur Formierung des vorgegebenen Werts des vom Gleichrichter zum Wechselrichter fließenden Strome und eine Komparator schaltung, deren Ausgang mit der Einrichtung zur Steuerung der Einsehaltwinkel der Ventile des Gleichrichters und die Eingänge entsprechend mit dem Stromgeber und mit dem Ausgang der Einrichtung zur Formierung des vorgegebenen Stromwerts verbun-

130013/0325

_₃_ 2933703

den sind, enthält dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Meßschaltung (26) zur Formierung eines dem geringsten von den Lösch»inkeln der Ventile des Wechselrichters \ (12) entsprechenden Signals aufweist, und die Einrichtung(20) zur Formierung des vorgegeben Stromwerts eine Subtraktionsschal tung (55)ι deren einer Eingang(39) mit dem Ausgang der Meßschaltung (26) verbunden ist und dem zweiten Eingang (40) ein dem im voraus festgelegten Wert des Löschwinkels entsprechendes Signal zugeleitet wird, einen Begrenzer (36), der den Durchgang des Signals durch ihn verhindert, wenn der geringste von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrichters (12) den im voraus festgelegten Wert überschreitet, und dessen Eingang mit dem Ausgang der Subtraktionsschaltung (35) verbunden ist, eine zusätzliche Subtraktionsschaltung (37)» deren einer Eingang (41) mit dem Auegang des Begrenzers (36) verbunden ist und dem anderen Eingang (42) ein dem Wert des vom Gleichrichter (6) zum Wechselrichter (12) fließenden und die Übertragung der vorgegebenen Leistung vom Gleichrichter (6) zum Wechselrichter (12) gewährleistenden Stroms entsprechendes Signal zugeleitet wird, sowie einen Begrenzer (38) des Signals nach seinem Minimalwert, dessen Eingang mit dem Ausgang der zusätzlichen Subtraktionsschaltung (37) verbunden ist und der Ausgang den Ausgang der Einrichtung (20) zur Formierung des des vorgegebenen Stromwerts dar stellt, zur Begrenzung des minimalen Werts des Signals, das vom Ausgang der Einrichtung (20) zur Formierung

des vorgegebenen Stromwerts an den Eingang (21) der Komparatoschaltung (17) durchgeben wird, auf einem Niveau, das dem minimalen zulässigen Wert des vom Gleichrichter (6) zum Wechsel-

130013/0325

• •••••••••If

293370a

richter (12) fließenden Stroms entspricht, enthält.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennze ichnet, daß die Einrichtung (20) zur Formierung des vorgegebenen Stromwerts ein Nullorgan (4J), dessen einer Eingang (47) mit dem Ausgang der Meßschaltung (26) ver-

dessen

bund en ist und -v andere⁰¹ Eingang (48) ein dem minimalen zulässigen Wert des geringsten von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrichters entsprechendes Signal zugeleitet wird, und eine Selektiv schalt ung (44) enthält, die zwischen dem Eingang des Begrenzers (38) des Signale nach seinem Minimalwert und dem Ausgang der zusätzlichen Subtraktionsschaltung (37) so eingeschaltet wird, daß der eine Eingang (49) der Selektivschaltung (44) mit dem Ausgang der zusätzlichen Subtraktionsschaltung (37) ι eier andere Eingang (50) der Selektivschaltung (44) mit dem Ausgang des Nullorgans (43) und der Ausgang der Selektivschaltung (44) mit dem Eingang des Begrenzers (38) des Signals nach seinem Minimalwert verbunden ist, was zur Durchgabe an den Eingang des Begrenzers (38) des Signals nach seinem Minimalwert eines Signals vom Ausgang der zusätzlichen Subtraktionsschaltung (37), wenn der ger-ingste von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrichters (12) größer als sein minimaler zulässiger Wert wird, und zur Durchgabe an den Eingang des Begrenzers (38) des Signals nach seinem Minim_alwert eines Signals, das das Auftreten an seinem Ausgang eines Signals bedingt, welches dem minimalen zulässigen Wert des vom Gleichrichter (6) zum Wechselrichter (12) fließenden Stroms entspricht, wenn der geringste von den Löschwinkeln der Ventile des Wechselrichters (12) geringer als sein minimaler zulässiger Wert wird, dient. 130013/0325