DE3306595A1

DE3306595A1 - Steueranordnung fuer eine hochspannungs-gleichstromuebertragungsanlage

Info

Publication number: DE3306595A1
Application number: DE19833306595
Authority: DE
Inventors: Göte Dipl.-Ing. 77100 Ludvika Liss
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1982-03-04
Filing date: 1983-02-25
Publication date: 1983-09-08
Also published as: FR2522896B1; CA1186729A; SE8201341L; JPS58163231A; FR2522896A1; US4516198A; SE430452B; CH661384A5

Description

Steueranordnung für eine Hochspannungs-Gleichstrom-

übertragungsanlage

Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung für ein Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage (HGÜ-Anlage)gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Solche HGü-Anlagen dienen zur asynchronen Verbindung von Wechselstromnetzen (in der Regel Drehstromnetzen). Die Wechselstromnetze können weit voneinander entfernt liegen und beispielsweise durch Flußläufe oder dünn besiedelte Gebiete voneinander getrennt sein. Sie können aber auch unmittelbar aneinandergrenzen, so daß die Gleich- und Wechselrichterstation räumlich in einer Station zusammengefaßt werden können. Im letztgenannten Falle spricht man von einer sogenannten Kurzkopplung, die dann angewendet wird, wenn eine synchrone Verbindung zwischen den beiden Netzen vermieden werden soll.

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Beim Betrieb solcher HGü-Anlagen ist es heute üblich, die Gleich- und Wechselrichterstation über ihren jeweiligen Stromregler zu regeln, wobei den Stromreglern beider Stationen ein gemeinsamer Stromsollwert zugeführt wird, der von irgendeiner anderen Regelgröße abgeleitet werden kann. Indem man in einer Station dem Stromregler zusätzlich ein sogenanntes Strommarginal aufschaltet, erhält die Gleichrichterstation einen größeren resultierenden Stromsollwert als die Wechselrichterstation. Dies hat zur Folge, daß die Station mit der höheren Spannungseinstellung, in der Re-

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gel die Gleichrichterstation, den übertragenen Gleichstrom bestimmt, während die andere Station die Gleichspannung bestimmt. Durch diese Betriebsform - die in Uhlmann¹s"Power Transmission by Direct Current", Springer-Verlag, 1975, S. 128 bis 129 näher beschrieben ist - erzielt man stabile Betriebsverhältnisse in der Übertragungsanlage.

Die vorstehend beschriebenen Regelprinzipien haben außerdem den Vorteil, daß es verhältnismäßig leicht ist, in die grundlegende Steueranordnung verschiedene Hilfsparameter einzuführen, um die Anordnung zu verfeinern und dadurch Rücksicht auf Variationen und Störungen in den Wechselstromnetzen oder in der Gleichstromübertragungsanlage zu nehmen.

Unter anderem hat man festgestellt, daß man bei einem Absinken der Spannung des leistungsempfangenden Wechselstromnetzes, also dem Netz der Wechselrichterstation, beispielsweise aufgrund von Kurzschlüssen, Erdschlüssen oder anderen Fehlern, den übertragenen Gleichstrom reduzieren muß, um die in dieses Netz eingespeiste Leistung zu reduzieren und hierdurch die Stabilität dieses Netzes zu sichern. Eine solche Stromreduktion geschieht zweckmäßig dadurch, daß jede Station mit einem den Stromsollwert begrenzenden Glied versehen wird. Ein solches Begrenzungsglied ist von allgemeinem Wert, um eine obere Grenze für den Stromsollwert festzulegen, der den zu übertragenden Strom von beispielsweise einem übergeordneten Steuersystem aus diktiert. Der Grenzwert des genannten Begrenzungsglieds wird dann von der Spannung abhängig gemacht, und da eine Strombegrenzung gleichzeitig in beiden Stationen geschehen muß, um die Stabilität der Ubertragungsanlage zu sichern, ist es naheliegend, von einer Spannung auszugehen, die in beiden Stationen leicht zugänglich ist, nämlich die Gleichspannung der Ubertragungsanlage.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steueranordnung der eingangs genannten Art zu entwickeln, die hinsichtlich der Bewahrung stabiler Betriebsverhältnisse bei Störungen im Wechselstromnetz des Wechselrichters zuverlässiger arbeitet als die bekannte Steueranordnung,

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Steueranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Gemäß der Erfindung enthält die Steueranordnung also Mittel zur Ableitung oder Erfassung der Wechselspannung der Wechselrichterstation. Die Erfassung der Spannung des Wechselstromnetzes der Wechselrichterstation kann auf verschiedene Arten direkt oder indirekt erfolgen,

Anhand des in der Figur gezeigten Ausführungsbeispieles der Erfindung soll diese näher erläutert werden/

Die Figur zeigt eine HGÜ-Anlage mit einer Gleichrichterstation LR und einer Wechselrichterstation VR, so daß die Leistungsübertragung im Sinne der Figur von links nach rechts erfolgt. Es sei darauf hingewiesen, daß von einer solchen Ubertragungsanlage in der Regel verlangt wird, daß sie Leistung in beiden Richtungen zu übertragen vermag. Aus diesem Grunde sind die in der Figur nur auf einer Stationsseite gezeigten Glieder gewöhnlich auf beiden Stationsseiten vorhanden, so daß beide Stationen mit sämtlichen Gliedern ausgerüstet sind und sämtliche Funktionen übernehmen können. Lediglich der Einfachheit halber wird in der Figur der Fall dargestellt, bei dem die Leistung nur von links nach rechts im Sinne der Figur übertragen wird, der linke Stromrichter also als Gleichrichter und der rechte Strom-

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richter als Wechselrichter arbeitet. Die Stationen sind an ihr zugehöriges Wechselstromnetz (in der Regel ein Drehstromnetz) 1 bzw. 2 angeschlossen und mit Stromrichtertransformatoren 3 bzw. A und mit Brückenstromrichtern 5 bzw. 6 ausgerüstet. Zwischen den Gleichstromleitungen 7, 8 liegt ein Spannungsteiler 9 zur Erfassung der Gleichspannung. In der unteren Leitung 8 liegt ein gleichstrommessendes Gerät 10, z.B. ein Transduktor. Die Stromrichter werden von ihrem jeweiligen Stromregler 11, 12 gesteuert,der unmittelbar das zugehörige Zündimpulsglied 13, 14 steuert, welches die Zündimpulse an die Ventile der Brückenstromrichter liefert. An die Eingänge der Stromregler ist je ein Summierungsg]ied 15, 16 mit seinem Ausgang geschaltet. An die Eingänge beider Summierungsglieder ist der vom Gleichstrommeßglied 10 gelieferte Istwert des Gleichstromes mit negativem Vorzeichen angeschlossen sowie der Stromsollwert, der von irgendeinem übergeordneten Steuersystem 17 geliefert wird. Er wird also von diesem übergeordneten System in der einen Station erzeugt und mittels einer Televerbindung zu der anderen Station übertragen . An das Summierungsglied 16 der Wechselrichterstation ist über die Leitung 18 als weitere Größe das sogenannte Strommarginal angeschlossen, durch welches der dem Wechselrichter zugeführte resultierende Stromsollwert kleiner wird (nämlich um den Wert des Strommarginals) als der Stromsollwert der Gleichrichterstation. Bei umgekehrter Richtung der Leistungsübertragung wird das Strommarginal im Wechselrichter mittels des dargestellten Schalters in der Leitung 18 vom Summierungsglied weggeschaltet und in der anderen Station ein Strommarginal zugeschaltet.

Der Stromsollwert vom Steuersystem 17 wird den Summierungsgliedern 15, 16 über Strombegrenzungsglieder 19, 20 zugeführt. Normalerweise haben diese Glieder die Aufgabe, sicher· zustellen, daß der Stromsollwert vom Steuersystem 17 nicht Werte annimmt, welche das Übertragungsvermögen der Übertragungsanlage übersteigen. Gemäß der Erfindung werden diese

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Begrenzungsglieder spannungsabhängig, genauer gesagt, von der Spannung im Netz 2 des Wechselrichters abhängig gemacht, und es soll nun beschrieben werden, wie man diese Spannung auf verschiedene Weise gewinnen kann, so daß beide Stationen gleichzeitig von einer eventuellen Spannungsreduktion im Netz 2 beeinflußt werden. Gemäß der Erfindung ist jede dieser verschiedenen Methoden für sich imstande, das gewünschte Ziel zu erreichen. Doch wie gewöhnlich bei großen und bedeutenden Anlagen ist es oft empfehlenswert, die einzelnen

TO Methoden miteinander zu kombinieren und hierdurch die Sicherheit zu erhöhen.

Die einfachste Methode ergibt sich bei der eingangs genannten Kurzkopplung der beiden Stationen, bei der die Netze 1 und 2 aneinandergrenzen, so daß die Stationen zusammengebaut sind. In diesem Fall wird einfach die Spannung im Netz 2 mittels des Spannungstransformators 22 erfaßt und vom Gleichrichter 24 gleichgerichtet. Der gleichgerichtete Wert wird über die Leitung 26 den Strombegrenzungsgliedern 19 und 20 der beiden Stationen zugeführt.

Wenn die beiden Netze 1 und 2 weit voneinander entfernt liegen, so daß sich die Gleichstromleitungen 7, 8 über eine große Länge von beispielsweise mehreren hundert oder tausend Kilometern erstrecken, so kann dieselbe Methode angewendet werden, wobei jedoch die zur Gleichrichterstation führende Leitung 26 eine sehr schnelle Televerbindung sein muß, damit die Strombegrenzung praktisch gleichzeitig in beiden Stationen wirksam wird. Man hat ermittelt, daß die Leitung eine Schrittgeschwindigkeit von 2000 bis 2500 Baud haben muß, damit die Signalübertragung schnell genug erfolgen kann. Es könnten Bedenken bestehen, eine solche aufwendige Televerbindung allein zum Zwecke der Anwendung der Erfindung vorzusehen; jedoch kann meistens davon ausgegangen werden, daß die Televerbindung auch für weitere Aufgaben verwendbar ist. Evtl. kann bereits eine schnelle Verbindung vorhanden sein, die zu diesem Zweck verwendet werden kann.

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Wie aus dem Vorhergesagten hervorgeht, bereitet es keine Schwierigkeiten, die Spannung des Netzes 2 zur Anwendung in der Wechselrichterstation zu gewinnen. Wenn eine ausreichend schnelle Verbindung zur Gleichrichterstation nicht zur Verfügung steht, dann kann zumindest in der Gleichrichterstation ein Spannungsfall im Wechselstromnetz des Wechselrichters angezeigt werden. Zu diesem Zweck wird die Spannung an der Gleichstromleitung 7, 8 mit der Spannung im Wechselstromnetz 1 des Gleichrichters verglichen. Wenn die Gleichspannung der Leitung 7, 8 dabei gegenüber der Spannung im Wechselstromnetz 1 absinkt, kann davon ausgegangen werden, daß die Wechselspannung des Wechselrichters gesunken ist. Man mißt also mit einem Spannungstransformator 21 die Wechselspannung im Netz 1, richtet den Meßwert im Gleichrichter 23 gleich und vergleicht den gleichgerichteten Wert in einem Summierungsglied 25 mit der am Spannungsteiler 9 abgegriffenen Gleichspannung. Durch entsprechende Justierung kann dafür gesorgt werden, daß im stationären Betriebszustand die beiden dem Summierungsglied 19 mit unterschiedlichem Vorzeichen zugeführten Spannungen gleich groß sind. Wenn dann der Niveaudetektor 27 einen Spannungsunterschied mit entsprechendem Vorzeichen zwischen den beiden Spannungen anzeigt, so bedeutet dies, daß die Gleichspannung auf der Leitung 7_t 8 gegenüber der Wechselspannung des Netzes 1 gesunken ist. Dieser Vorgang indiziert, daß die Spannung im Netz 2 gesunken ist, so daß ein Signal an das Strombegrenzungsglied 19 gegeben wird. Dieses Verfahren arbeitet meistens mit einer Schnelligkeit, die mit der einer Televerbindung 26 vergleichbar ist. Wenn möglieh, kann es jedoch - wie erwähnt - empfehlenswert sein, die beiden Methoden miteinander zu kombinieren. Durch den Vergleich der Gleichspannung auf der Leitung 7, 8 mit der Wechselspannung des Netzes 1 wird der Fall ausgeschlossen, daß ein Absinken der Gleichspannung auf der Leitung 7, 8 auf einem Absinken der Wechselspannung im Netz 1 beruht.

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Es ist auch möglich, daß die Spannungsmessung in beiden Stationen in der gleichen eben beschriebenen Weise erfolgt, d.h. durch einen Vergleich der Spannung des Wechselstromnetzes mit der Spannung auf der Gleichstromleitung. Die Begrenzung des Stromsollwertes in beiden Stationen erfolgt dann unter Beachtung der folgenden Bedingungen:

In der Gleichrichterstation erfolgt eine Begrenzung des Stromsollwertes, wenn die Gleichspannung sinkt,ohne daß sich gleichzeitig die Wechselspannung nennenswert verändert.

Im Wechselrichter erfolgt eine Begrenzung des Stromsollwertes, wenn sowohl die Gleichspannung als auch die Wechselspannung sinkt.

Man erkennt, daß diese beiden Bedingungen gleichzeitig eintreten, wenn die Wechselspannung des Wechselrichters sinkt.

Wenn dagegen die Wechselspannung des Gleichrichters sinkt, so sinkt auch die Spannung auf der Gleichstromleitung, während die Netzspannung des Wechselrichters im wesentlichen unverändert bleibt. Diese Bedingungen sind also den vorgenannten entgegengesetzt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Steueranordnung für eine Hochspannungs-Gleichstrom-übertragungsanlage, welche eine Gleichrichterstation (LR) und eine Wechselrichterstation (VR) enthält, die an je ein Wechselstromnetz (1, 2) angeschlossen sind und über eine Gleichstromleitung (7» 8) miteinander verbunden sind, mit einem Stromsollwertgeber (17)für die Übertragungsanlage, der einen gemeinsamen Stromsollwert an die Stromregler (11, 12) der Stationen gibt, und mit einem Schaltkreis (18) in der einen Station zur Einstellung eines Strommarginals zwischen den beiden Stationen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung Glieder zur Erfassung der Spannung im Wechselstromnetz (2) der Wechselrichterstation enthält und daß in jeder Station ein Strombegrenzungsglied (19, 20) zur gleichzeitigen Begrenzung des Stromsollwerts in beiden Stationen in Abhängikeit von einer Reduktion der Spannung des Wechselstromnetzes der Wechselrichterstation vorhanden

20 ist.

2. Steueranordnung nach Anspruch 1 für eine HGÜ-Anlage, bei der die Gleich- und Wechselrichterstationen (LR, VR) in einer gemeinsamen Station zur asynchronen Verbindung zweier aneinandergrenzender Wechselstromnetze (1, 2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungserfassenden Glieder (22, 2A) die Spannung direkt im Wechselstromnetz (2) der Wechselrichterstation messen und ein Signal an die beiden Strombegrenzungsglieder (19, 20) geben.

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3. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungserfassenden Glieder (22, 2k) die Spannung im Wechselstromnetz (2) der Wechselrichterstation messen und daß der Meßwert über eine schnelle Televerbindung (26) an das Strombegrenzungsglied (19) der Gleichrichterstation (LR) übertragen wird.

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A. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Gruppe spannungserfassender Glieder (22, 24) vorhanden ist, die die Spannung im Wechselstromnetz (2) der Wechselrichterstation (VR) mißt und das strombegrenzende Glied (20) der Wechselrichterstation beeinflußt, daß eine zweite Gruppe spannungserfassender Glieder vorhanden ist, die das strombegrenzende Glied (19) in der Gleichrichterstation (LR) beeinflußt, und daß die Glieder der zweiten Gruppe die Spannung der Gleichstromleitung (7, 8) mit der Spannung des Wechselstromnetzes (1) der Gleichrichterstation vergleicht, wobei eine Reduktion der Gleichspannung

im Verhältnis zur Wechselspannung der Gleichrichterstation als eine Reduktion der Wechselspannung der Wechselrichterstation behandelt wird.

5. Steueranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auch in der Wechselrichterstation (VR) die Spannung der Gleichstromleitung (7, 8) mit der Spannung des Wechselstromnetzes (2) dieser Station verglichen wird.

6. Steueranordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungserfassenden und spannungsübertragenden Glieder der Steueranordnung nach Anspruch 3 bzw. Anspruch 4 durch die andersartigen Spannungserfassenden und spannungsübertragenden Glieder der Steueranordnung nach Anspruch 4 bzw. Anspruch 3 zur Vergrößerung der Anzahl der verfügbaren Signale ergänzt sind.