DE970623C - Anordnung zur Leistungs- bzw. Spannungsregelung von Gleichstrom-Hochspannungsuebertragungen - Google Patents

Description

Bei der Energieübertragung mit hochgespanntem Gleichstrom besteht bei Verwendung von Stromrichtern am Anfang und Ende der Übertragungsleitung grundsätzlich die Möglichkeit, mit den beiden Steuereinrichtungen des Gleich- und Wechselrichters verschiedene Regelaufgaben zu erfüllen. Um dabei ein Durcheinanderregeln zu vermeiden, ist darauf zu achten, daß die beiden Regelungen mit verschiedener Geschwindigkeit durchgeführt ίο werden, d. h. daß die eine gegenüber der anderen verhältnismäßig langsam erfolgt. Von besonderer

Bedeutung ist die Anwendung dieses Prinzips bei der Leistungsregelung. Neben, der eigentlichen Leistungsregelung werden dabei gewöhnlich noch andere Regelaufgaben gestellt, die entweder die Erhöhung der Betriebssicherheit der Übertragung oder ihre größtmögliche Wirtschaftlichkeit betreffen. Wenn mit einer der beiden Regeleinrichtungen die verlangte Wirkleistungsregelung durchgeführt wird, so kann die andere Einrichtung für die zweite Aufgabe verwendet werden. Bei einer beabsichtigten Erhöhung der Wirtschaftlichkeit muß

vor allem an die Blindleistung gedacht werden, die bei gesteuerten Stromrichtern vom Drehstromnetz angefordert wird. Die Aufgabenstellung lautet in diesem Falle gewöhnlich so, daß unter Einhaltung der geforderten Wirkleistungslieferung die benötigte Blindleistung ein Minimum betragen soll. Zur Erzielung einer ausreichenden Betriebssicherheit der Übertragung müssen, in erster Linie die Störungsmöglichkeiten berücksichtigt werden, die ίο von Unregelmäßigkeiten der Netzverhältnisse auf der Empfangsseite herrühren. Solche Unregelmäßigkeiten der Netzverhältnisse auf der Empfangsseite sind vor allem plötzliche Änderungen der Weehselspannungshöhe, dievonKurzschlüssen oder sonstigen Störungen im Drehstromnetz verursacht oder, wie z. B. beim Transkommandosystem, absichtlich abgeleitet werden. Wird eine der bei der Gleichstromübertragung verfügbaren beiden Regelmöglichkeiten für die Leistungsregelung benutzt, so kann die zweite für die Unschädlichmachung der genannten Unregelmäßigkeiten in den Drehstromnetzen herangezogen werden, indem sie eine nachteilige Auswirkung der Netzstörungen auf den Übertragungsbetrieb verhindert. Um das Wesen der vorliegenden Erfindung besser erläutern zu können, sollen kurz die grundsätzlichen Vorgänge bei der Regelung einer Gleichstromübertragung erläutert werden. Die Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung die Schaltung einer Gleichstromübertragung zwischen den beiden Drehstromnetzen 1 und 2. Der Einfachheit halber sind normale mehranodige Stromrichtgefäße 11 und 21 angenommen worden, die von den Drehstromtransformatoren 10 bzw. 20 gespeist werden. Das Gefäß n arbeitet als Gleichrichter und entnimmt infolgedessen dem Netz ι Energie, die das als Wechselrichter arbeitende Gefäß 2i an das Netz 2 abgibt. Zur Glättung des Gleichstromes ist in jeder der beiden Stationen eine Glättungsdrossel 12 bzw. 22 vorgesehen, die dafür sorgt, daß trotz welliger Gleichspannung der Gleichstrom praktisch oberwellenfrei ist. Die Gittersteuerung der beiden Stromrichtgefäße ist durch die Drehregler 15 bzw. 25 angedeutet. Schließlich ist mit 30 die Kapazität der Gleichstromübertragungsleitung bezeichnet, die z. B. bei Anwendung von Kabeln ziemlich große Werte aufweisen kann. Da es sich bei der Gleichstromübertragung gewöhnlich um ,sehr hohe Spannungen handelt, kommt man beim augenblicklichen Stand der Stromrichter techs'³ nik nicht mit einem einzigen Stromrichtgefäß aus, sondern man muß mehrere Einheiten in Reihe schalten. Außerdem wird man nicht normale mehranodige Gefäße in der dargestellten Sechs-Phasen-Schaltung verwenden, sondern beispielsweise einanodige Einheiten, die dann z. B. in Brückenschaltung angeordnet werden können. Dies hat jedoch für die grundsätzliche Betrachtung der Regelung keine Bedeutung, so daß die schematische Anordnung der Fig. 1 den folgenden Betrachtungen zugründe gelegt werden kann.

Bei der Übertragung mit Gleichstrom ist für die übertragende Leistung nur die Spannungsdifferenz zwischen Anfang und Ende der Leitung maßgebend.

Eine Wirkleistungsregelung läuft bei Gleichstromsystemen somit auf eine Spannungsregelung hinaus, und zwar muß zur Erhöhung der Übertragungsleistung entweder die Gleichspannung am Anfang erhöht oder am Ende erniedrigt werden, um ein größeres Spannungsgefälle zu erhalten. In Fig. 2 ist der Verlauf der Spannungen längs der Übertragung schematisch wiedergegeben. U₁ ist die Drehstromnetzspannung der Sendestation (Netz 1). Proportional mit dieser Spannung ist die maximale Leerlaufgleichspannung U_gov die vom Gleichrichter bei ganz geöffnetem Gitter erzeugt werden kann. Da jedoch der Gleichrichter um den Steuerwinkel a_x gesperrt wird, ist seine tatsächliche Leerlaufgleichspannung U_gal= U_g01 · COSa₁. Hauptsächlich infolge der induktiven Widerstände des Stromrichtertransformators ist bei Belastung die Gleichspanniung U_gl der Sendestation kleiner als U_gai, wie Fig. 2 zeigt. Längs des Kabels besteht ebenfalls ein Spannungsabfall, so daß die ankommende Spannung Ug₂ in der Station 2 kleiner ist als U_gl. Zum Durchtritt des Stromes durch den Wechselrichtertransformator der Station 2 wird wieder ein Spannungsgefälle benötigt. Die Leerlaufgleichspannung des Wechselrichters ist mit U_ga2=U_g02

cos a₂ bezeichnet, wobei α₂ den Steuerwinkel des Wechselrichters und Ug₀₂ die höchstmögliche Gleichspan nung des Stromrichters 21 bei ganz geöffneten Gittern bedeutet. U_g02 ist wieder der Netzwechselspannung proportional.

Die für die Leistungsübertragung maßgebende Spannungsdifferenz ist U_gai—U_ga2. Je größer diese Differenz gemacht wird, um so größer ist der Übertragungsstrom und damit die Leistung. Diese Differenz kann entweder mit 04 oder mit a₂ verändert werden. Im stationären Zustand hat die Höhe der Netzspannungen U₁ und U₂ keinen Einfluß auf die Übertragung. Die maßgebende Spannungsdifferenz U_gal—Uga₂ kann in den üblichen Grenzen unabhängig von der Höhe der Netzspannungen mit Hilfe der Gittersteuerung eingestellt werden. Dagegen ist die Höhe der Netzspannung bei plötzliehen Spannungsänderungen von Bedeutung, da in diesem Falle die normale Gittersteuerung mit Drehreglern nicht schnell genug nachkommt. Nimmt man im Extremfall an, die Netzspannung U₂ bricht auf ihren halben Nennwert zusammen, so nimmt auch im ersten Augenblick U_saz einen um 50% niedrigeren Wert an, und das Spannungsgefälle ist plötzlich erheblich zu groß. Um die alte Höhe des Übertragungsstromes aufrechtzuerhalten, müssen entweder der Gleichrichter plötzlich mehr gesperrt oder der Wechselrichter entsprechend weiter geöffnet werden.

In Fig. 3 ist der zeitliche Verlauf der ungeglätteten Gleichspannung U_gl und t/_g2 wiedergegeben. U_gl ist die Gleichrichterspannung beim Steuerwinkel Oi₁ und beim Kommutierungswinkel U₁. U_g2 ist die Wechselrichtergleichspannung, die wegen des besseren Vergleichs mit der Gleichspannung nach oben geklappt ist. Der Wechselrichtersteuerwinkel ist a₂ · U₂ ist wieder der Kommutierungswinkel und (X₂-U₂ der sogenannte Löschwinkel. Die Kommu-

tierungswinkel U₁ und U₂ hängen von der Höhe des Übertragungsgleichstromes und von der Steuerinduktivität des Transformators ab. Sie sind ein Maß für die Spannungsabfälle im Stromrichter selber, also für die Differenz U _e0.* — U _ΐΛ bzw. U, _a — Ug₁₁₂ (vgl. Fig. 2). Während U₁ beliebig groß werden kann, besteht für U₂ eine bestimmte Grenze, weil der Löschwinkel a₂~u₂ einen bestimmten Mindestwert nicht überschreiten darf. Wird dieser Wert zu klein, so zündet die zuletzt stromführende Anode von neuem, und der Wechselrichter kippt. Wird nun a₂ fest eingestellt, so muß, damit a₂ —U₂ im ganzen Betriebsbereich einen zulässigen Wert nicht unterschreitet, außer dem Betriebsnennstrom auch noch eine bestimmte, im normalen Betrieb zu erwartende Überbelastung berücksichtigt werden. Im Falle einer plötzlichen Stromsteigerung über diesen Wert hinaus wird dann trotzdem der Wechselrichter kippen.

Man kann nun a₂ nicht so groß machen, daß auch in allen solchen Störungsfällen noch ein ausreichender Löschwinkel vorhanden ist, da jede Vergrößerung von α 2 ^auch ^ei^ne Vergrößerung der vom Netz 2 angeforderten Blindleistung zur Folge hat.

Man erhält für das Sekundärnetz die minimale Blindleistung, wenn, man für den Löschwinkel stets den betrieblich zulässigen Kleinstwert einhält. Dieser Wert hängt von der Stromstärke ab. Um also bei beliebigen Stromstärken, also veränderlichem U₂, den Löschwinkel konstant zu halten, muß der Steuerwinkel a₂ mit zunehmender Belastung vergrößert werden. Man sieht jedoch hieraus, daß bei Einhaltung der Forderung nach geringstmöglicher Blindleistung der Wechselrichter gegen unvorhergesehene Überlastungen, Störungen im Netz od. dgl. sehr anfällig wird.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie betrifft eine Anordnung zur Leistungs- bzw. Spannungsregelung von betriebsmäßig mit konstanter Spannung arbeitenden Gleichstromhochspannungsübertragungen, bei denen Regeleingriffe sowohl in der Gleichrichter- als in der Wechselrichterstation vorgenommen werden können. Nach der Erfindung wird zur Erhöhung der Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit der Übertragung die Gleichrichterstation selbsttätig auf eine vorgegebene Stromstärke geregelt, wobei die Höhe dieses einzuhaltenden Stromes von Null bis zu einem Höchstwert eingestellt werden kann.

Die Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Hauptstromkreise entsprechen denen der Fig. 1, und die gleichen Schaltungselemente sind in beiden Figuren gleichlautend bezeichnet. Die Gittersteuerung des Stromrichtgefäßes 11, das als Gleichrichter arbeiten soll, besteht aus dem Drehregler 15 und einem Stoßsteuergerät i6, mit dem die sinusförmigen Gitterspannungen des Drehreglers in solche steiler Kurvenform umgeformt werden, um einen genauen Zündeinsatz zu erzielen.

Dieser Zündeinsatz kann in bekannter Weise einmal durch Verdrehen des Drehreglers 15 oder aber auch durch eine Beeinflussung mittels des Röhrenreglers 14 verändert werden. Der Röhrenregler 14 liefert zu diesem Zweck eine veränderliche Gleichspannung, die als Vorspannung für das Röhrenstoßgerät 16 dient und die Veränderung des Zündeinsatzes der Anode nach dem Prinzip der Gleichspan nungSiSteuerung (G. W. Müller-Steuerung) bewirkt. Es steht somit für die Regelung des Gleichrichters 11 sowohl der Drehregler 15 als auch der Röhrenregler 14 zur Verfugung. Im vorliegenden Fall wird angenommen, daß der Drehregler 15 im wesentlichen nur zur normalen Einstellung der Gitter · spannungen dient, während die selbsttätige Regelung durch den Röhrenregler 14 erfolgt.

Das als Wechselrichter arbeitende Stromrichtergefäß erhält als Steuerorgan den Drehregler 25 und das Stoßsteuergerät 26. Die Regelung erfolgt hier im wesentlichen mit Hilfe des Drehreglers 25, der mittels des Hilfsmotors 24 verstellt wird.

Die Gesamtregelung soll so vorgenommen werden, daß die Wirkleistungsübertragung nach einem bestimmten Fahrplan erfolgt und daß dabei vom gespeisten Netz ein Minimum an Blindleistung verlangt wird. Zu diesem Zweck wird mittels des Leistungs- bzw. Fahrplanreglers 23 einerseits der Drehregler 25 so verstellt, daß bei der verlangten Leistung der Löschwinkel a₂ — U₂ den gewünschten mit Rücksicht auf ausreichende Sicherheit zulässigen Betrag annimmt. Es wird also in Abhängigkeit von der zu übertragenden Leistung α₂ so geändert, daß α 2—U₂ beispielsweise immer konstant bleibt oder sich in Abhängigkeit vom Strom nach einer bestimmten Gesetzmäßigkeit ändert. Gleichzeitig wird der Gleichrichter 11 mittels des Röhrenreglers 14 auf vorgegebenen Gleichstrom geregelt. Dieser Konstantstromregler sorgt dafür, daß der mittels des Widerstandes 13 gemessene Gleichstrom den vorgeschriebenen Wert beibehält, unabhängig davon, ob sich beispielsweise die Spannungen in den Netzen 1 und 2 ändern oder nicht. Die Höhe des einzuhaltenden Übertragungsgleichstromes wird nun vom Leistungs- bzw. Fahrplanregler 23 vorge■ schrieben und entsprechend dem jeweiligen Fahrplan verändert. Zu diesem Zweck wird der Sollwert des Gleichstromes mittels Fernübertragung vom Leistungsregler 23 zum Röhrenregler 14 übermittelt, und der Röhrenregler 14 regelt den Gleichrichter 11 praktisch trägheitslos auf diesen gewünschten Sollwert ein. Durch diese Art der Regelung kann erreicht werden, daß sowohl die Forderung einer bestimmten Wirkleistungsübertragung als auch die eines Minimums an Blindleistung im Netz 2 erfüllt wird. Die Geschwindigkeiten der beiden Regelungen sind genügend verschieden vonein ander, so daß ein Durcheinanderregeln nicht zu befürchten ist. Die Verstellung des Drehreglers erfolgt verhältnismäßig langsam, während der Röhrenregler praktisch trägheitslos arbeitet und somit den jeweils gewünschten Gleichstrom nahezu starr aufrechterhält. Die Veränderung des Sollwertes des Übertragungsgleichstromes wird zweckmäßig mit derselben Geschwindigkeit vorgenommen wie die Verstellung des Drehreglers.

Es wird hierdurch erreicht, daß Störungen beispielsweise im Wechselrichternetz 2 keinen oder

jedenfalls nur einen geringen Einfluß auf die Übertragung haben werden. Nimmt man beispielsweise den extremen Fall an, daß im Netz 2 ein vollkommener Kurzschluß auftritt, so daß die Drehstromspannung praktisch verschwindet. Dies bedeutet natürlich auch einen Kurzschluß der Gleichstromleitung in der Wechselrichterstation. Bei der normalen Anordnung nach Fig. 1 würde in diesem Fall durch den auftretenden Überstrom die Gleichrichterstation abschalten, und der Übertragungsbetrieb wäre unterbrochen. Durch die Regelung des Gleichrichters 11 auf den jeweils vorgesehenen Stromwert wird dies jedoch nicht notwendig, da der Gleichstrom auch im Kurzschlußfall nicht über den vom Leistungsregler 23 gerade vorgeschriebenen Wert ansteigen kann. Der Gleichstrom fließt also zu-~ nächst in unveränderter Höhe weiter, indem der Gleichrichter vom Röhrenregler nahezu auf die Gleichspannung Null heruntergeregelt wird. Wird die Störung im Netz 2 nach kurzer Zeit wieder beseitigt, so daß die Drehspannung wiederkehrt, so geht der Wechselrichter automatisch wieder in Betrieb, und die Übertragung der Leistung erfolgt wie vor der Störung.

Ähnlich vorteilhafte Verhältnisse ergeben sich, wenn der Wechselrichter kippt, weil aus irgendeinem Grunde eine Anode in ihrer eigentlichen Sperrzeit Strom führt. Auch dies bedeutet für die Gleichstromleitung einen Kurzschluß, der normalerweise die Abschaltung des speisenden Gleichrichters zur Folge hätte. Da jedoch der Gleichstrom vom Röhrenregler konstant gehalten wird, tritt dieser Gleichstromkurzschluß nicht in Erscheinung, und der Wechselrichter wird nach kürzester Zeit wieder selbsttätig in Betrieb gehen, da es sich annahmegemäß nur um eine vorübergehende Störung gehandelt hatte.

Schließlich hat die Regelung des Gleichrichters auf den vorgegebenen Strom mittels eines trägheits-. 40 losen Röhrenreglers noch den Vorteil, daß sich bei einem Gleichstromkurzschluß die Polarität der Gleichstromleitung nicht umkehren kann, was z. B. für Gleichstromkabel sehr schädlich wäre. Gewöhnlich werden bei Stromübertragungen Kabelleitungen verwendet, die eine erhebliche Kapazität besitzen. Zusammen mit der Eigeninduktivität und der Induktivität der Glättungsdrosseln 12 und 22 bilden sie einen Schwingungskreis. Bei der einfachen Anordnung der Fig. 1 würde sich bei einem Kurz-Schluß beispielsweise durch ein Kippen des Wechselrichters od. dgl. die Spannung am Kabel umkehren. Wenn der Wechselrichter, der durchgezündet hat, in der Sperrichtung die Spannung hält, dann wird der Schwingungsvorgang in der Übertragungsleitung beendet sein, sobald sich das Kabel vollständig umgeladen hat. Damit die Anlage wieder in Betrieb genommen werden kann, wird man dann die beiden Leitungen erst erden und dann wieder mit der richtigen Polarität hochfahren müssen. Durch die Verwendung des Konstantstrom-" reglers 14 ist dies nicht erforderlich, da, dieser Regler die Umladung des Kabels automatisch verhindert. Er hält den eingestellten Gleichstrom konstant und sorgt auf diese Weise dafür, daß eine Aufladung des Kabels mit umgekehrter Polarität verhindert'wird. Zu diesem Zweck steuert der Röhrenregler 14 das Stromrichtgefäß 11 unter Umständen sogar in den Wechselrichterbetrieb hinüber, wodurch dem Kabel die elektrische Energie auf j eden Fall entzogen und dem Drehstromnetz 1 wieder zugeführt wird, falls es sich bereits um einen geringen Betrag umgeladen hat.

Es kann unter Umständen zweckmäßig sein, bei einer derartigen Störung den Wert des konstant zu haltenden Gleichstromes, der bis dahin vom Leistungsregler 23 festgelegt wurde, zu verändern, um beispielsweise bezüglich der sicheren Entladung des Kabels und der unbedingten Vermeidung der Umladung die günstigsten Verhältnisse zu schaffen. Es kann dann während der betreffenden Störung die Sollwertgabe für den Gleichstrom vom Leistungsregler 23 weggenommen und einem anderen Element übertragen werden. Es war bisher angenommen worden, daß jeder Wirkleistung eine bestimmte Drehreglerstellung und ein bestimmter zu übertragender Gleichstrom zugeordnet ist. Das gilt, streng genommen, nur dann, wenn die Spannungen des Netzes 1 und 2 konstant sind. Ist dies nicht der Fall, dann sind noch zusätzliche Vorkehrungen zu treffen, falls die Spannungsschwankungen der Dreh-Stromnetze gewisse Beträge überschreiten. So könnte es beispielsweise vorkommen, daß die Spannung im Netz 1 ungewöhnlich niedrig ist. Dann kann bei der zunächst vom Leistungsregler festgelegten Drehreglerstellung unter Umständen die verlangte Leistung gar nicht übertragen werden, da dann die Gegenspannung im Wechselrichter zu hoch ist im Verhältnis zu der maximal erreichbaren Gleichspannung am Anfang der Übertragungsleitung. In diesem Fall muß der Drehregler weiter geöffnet werden, als es dem Minimum an Blindleistung entsprechen würde. Diese zusätzliche Beeinflussung wird zweckmäßig von der Differenz der Spannungen der Netze 1 und 2 bewirkt, wie dies in Fig. 4 punktiert angedeutet ist. Im umgekehrten Fall, wenn die Spannung des Netzes 2 ungewöhnlich ab fällt, muß zur Aufrechterhaltung der gewünschten Wirkleistungsübertragung ein höherer Gleichstrom verlangt werden als beim Nennwert der Spannung im Netz 2. Dieser höhere Strom hat auch eine langere Kommutierungsdauer U₂ zur Folge. Damit auch in diesem Fall die Löschzeit α 2—M₂ den zulässigen Wert nicht überschreitet, muß also ou etwas größer gewählt werden als im normalen Fall. Diese letztere Beeinflussung der Drehreglerstellung ist jedoch nicht von der gleichen praktischen Bedeutung wie die vorerwähnte, da sie nur bei unge wohnlich großen Änderungen der Netzspannung erforderlich wird.

Mit der beschriebenen Betriebsregelung wird nicht nur ein Minimum der Blindleistung in der Empfangsstation erzielt, sondern auch die Blindleistung der Sendestation ist ein Minimum. Da in der Wechselrichterstation auf konstanten oder jedenfalls mit Rücksicht auf die Betriebssicherheit günstigsten Löschwinkel geregelt wird, wird immer

selbsttätig die höchste zulässige Wechselrichter gegenspannung eingestellt. Damit muß automatisch der Gleichrichter der Sendestation stets auf die bei der verlangten Wirkleistung höchstzulässige Gleichspannung geregelt werden, wodurch sich wiederum selbsttätig für den Gleichrichter ebenfalls der bestmögliche Leistungsfaktor ergibt.

Die Betriebsregelung kann gemäß einer in Fig. 5 dargestellten Weiterbildung der Erfindung noch weiter verbessert werden. Soweit in Fig. 5 die gleichen Schaltungselemente wie in Fig. 4 vorkommen, sind sie mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Bei der Anordnung nach Fig. 4 muß die Geschwindigkeit der Sollwertübertragung des Gleichstromes nach der Sendestation (zum Röhrenregler 14) auf die Geschwindigkeit, mit der der Drehregler 25 in Abhängigkeit von der Übertragungsleistung verstellt wird, abgestimmt werden. Andernfalls würde z. B. bei einer zu raschen Steigerung des Gleichstromes und zu langsamen Verstellung des Drebreglers 25 vorübergehend die verfügbare Löschzeit Ci₂-W₂ zu klein werden, und der Wechselrichter würde kippen. Um diese Unsicherheit zu vermeiden, wird nach Fig. 5 vom Leistungsregler 23 nur der Drehregler 24 verstellt, die Verstellung des Gleichstromsollwertes dagegen erfolgt selbst in Abhängigkeit von der tatsächlich erreichten Drehreglerstellung mittels der Einrichtung 2.7. Diese selbsttätige Einrichtung kann ein einfaches Potentiometer sein, dessen Abgriff durch die Drehreglerbewegung verändert wird, so daß als Sollwert für den Gleichstrom eine von der Drehreglerstellung abhängige Spannung (Gleich- oder Wechselspannung) zum Röhrenregler 14 übertragen wird.
Der Regelvorgang erfolgt dann in folgender Weise: Bei einer verlangten Leistungssteigerung wird zunächst mittels des Servomotors 24 der Drehregler 25 verstellt. Gleichzeitig wird damit durch die Verdrehung des Potentiometers 27 der Sollwert des Gleichstromes und damit über den Röhrenregler 14 auch der Gleichstrom selbst verändert. Sobald die auf diese Weise stetig vergrößerte Übertragungsleistung den vom Regler 23 verlangten Wert erreicht hat, wird die Bewegung des Drehreglers angehalten, und der neue Betriebszustand ist erreicht. Hierdurch ist von vornherein dafür gesorgt, daß bei der zu jed°r Drehreglerstellung zugehörigen Gleichstrom der richtige Wechsel rkhterlöscnwinkel auftritt. Vorübergehende Netzstörungen haben bei der Regelanordnung nach Fig 5 keinen nachteiligen Einfluß auf die Gesamtanlage. Hat z. B. das Netz 1 eine ungewöhnlich niedrige Spannung, dann wird bei der normalen Drehreglerstellung, die sich bei der verlangten Übertragungsleistung einstellt, wenn die Spannungen der Netze 1 und 2 i'hre Nennwerte haben, der erforderliche Gleichstrom noch nicht geliefert werden können, da beispielsweise der Gleichrichter 11 schon vorher ganz geöffnet ist und daher eine weitere Erhöhung der Gleichspannung am Gleichrichter nicht mehr möglich ist. In diesem Falle wird vom Leistungsregler 23 der Drehregler 25 veranlaßt, weiter zu öffnen als normal. Gleichzeitig wird aber mittels der Einrichtung 27 ein höherer Sollwert übertragen und damit ein größerer Gleichstrom verlangt, als eigentlich bei der betreffenden Leistung&stufe nötig wäre. Die Einhaltung der verlangten Leistung wird in diesem Fall also allein vom Drehregler 25 erzwungen, da der Stromregler bei voll geöffnetem Gleichstrom 11 nicht mehr wirksam ist. Steigt nun nach der vorübergehenden Spannungsabsenkung im Netz 1 dessen Spannung wieder auf den Normalwert, dann kann sofort der bei der vorliegenden Drehreglerstellung über das Potentiometer 27 festgelegte hohe Gleichstrom fließen. Dies bedeutet zwar, daß kurzzeitig eine erhöhte Leistung übertragen wird. Da aber die Drehreglerstellung diesem höheren Strom entspricht, ist ein Kippen des Wechselrichters trotz der Überlastung nicht zu befürchten. Der Leistungsregler 23 wird dann sofort in Tätigkeit treten und den Drehregler 25 zurücknehmen, bis der Strom den richtigen Wert erreicht hat.

Ähnlich gefahrlos für den Wechselrichter ist es, wenn die Spannung des Netzes 2 plötzlich absinkt. Im ersten Moment wird der Gleichstrom vom Röhrenregler 14 auf seinem ursprünglichen Wert gehalten. Da dieser Strom jedoch bei der verminderten Spannung nicht ausreicht, um die fahrplanmäßige Leistung zu erzeugen, wird der Drehregler go 25 verstellt, bis die verlangte Leistung durch Erhöhung des Stromes erreicht ist. Steigt dann die Spannung des Netzes 2 wieder auf ihren ursprünglichen Wert, dann wird kurzzeitig der vergrößerte Gleichstrom beibehalten, bis der Leistungsregler 23 den Drehregler 25 zurückverstellt hat. Während dieser kurzen Übergangszeit wird zwar nicht das Minimum an Blindleistung eingehalten, es kommt jedoch bei diesem kurzzeitigen Vorgang nicht auf die Erreichung der höchsten Wirtschaftlichkeit an, sondern auf die Einhaltung einer ausreichenden Betriebssicherheit.

Es war bisher stets davon die Rede, daß die Wechselrichterstation auf geringste Blindleistung geregelt wird. Es bereitet jedoch grundsätzlich keine Schwierigkeiten und ist mit der Anordnung nach der Erfindung durchführbar, die Wechselrichterstation auf eine z. B. von der Größe der Wirkleistung abhängige Höhe der Blindleistung zu regeln. Dann entspricht beispielsweise bei der An-Ordnung nach Fig. 4 eine bestimmte Wirkleistung nicht jener Stellung des Drehreglers 25, bei dem der betrieblich zulässige kleinste Löschwinkel erhalten wird, sondern a₂ wird entsprechend der gewünschten größeren Blindleistung einen größeren Wert annehmen. Ähnliches gilt für die Anordnung nach Fig. 5; das Potentiometer 27 wird so bemessen, daß der bei der betreffenden Wirkleistung benötigte Übertragungsgleichstrom erst bei einer größeren Drehreglerverstellung erhalten wird.

Bei den bisherigen Betrachtungen war vorausgesetzt worden, daß die Blindleistung bei der jeweiligen Wirkleistung ein Minimum ist oder jedenfalls einen von der Wirkleistung abhängigen Betrag annimmt. Dies kommt z. B. auch darin zum Ausdruck, daß in der Darstellung der Fig. 4 der gleiche Lei-

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stungsregler 23 sowohl die Verstellung des Drehregler 24 als auch die Änderung des Gleichstromsollwertes bewirkt. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Blindleistung in gewissen Grenzen unabhängig von der Wirkleistung zu regeln und damit z. B. die Spannung des betreffenden Drehstromnetzes zu beeinflussen. Diese von der Wirkleistung unabhängige Blindleistungsregelung ist natürlich nur im Sinne einer Erhöhung der Blindleistung gegenüber dem durch den Löschwinkel bedingten Minimal wert möglich. Sie bedeutet eine Verringerung der Übertragungsgleichispannung. Da es jedoch für die Wirkleistung nicht so sehr auf die absolute Höhe der Gleichspannung, sondern mehr auf eine ausreichende Spannungsdifferenz zwischen Gleich- und Wechselrichterstation ankommt, kann das Niveau der Gleichspannung zum Zwecke der Blindleistungsänderung in gewissen Grenzen verändert werden. In der Anordnung nach Fig. 4 würde dies bedeuten, daß außer dem Wirkleistungsregler 23 noch ein besonderer Blindleistungsregler vorgesehen wird.

Der gleiche Gedanke kann auch bei der Anordnung nach Fig. 5 verwirklicht werden, indem hier durch einen Blindleistungsregler ζ. B. die dem Potentiometer 27 zugeführte Spannung verändert wird. Dann ist auch die am Potentiometer abgegriffene und dem Röhrenregler 14 zugeführte Teilspannung von dem früheren Wert verschieden, und der Drehregler 25 muß eine andere Stellung einnehmen, damit der vom Wirkleistungsregler verlangte Strom geliefert wird. Diese zusätzliche Verstellung des Drehreglers bewirkt dann die über den zulässigen Mindestwert hinausgehende Blindstromentnahme.

Claims (15)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Anordnung zur Leistungs- bzw. Spannungsregelung von betriebsmäßig mit konstanter Spannung arbeitenden Gleichstrom-Hochspannungsübertragungen, bei denen Regeleingriffe sowohl in der Gleichrichter- wie in der Wechselrichterstation vorgenommen werden können, .45 dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Betriebssicherheit und der Wirtschaftlichkeit der Übertragung die Gleichrichterstation selbsttätig auf eine vorgegebene Stromstärke geregelt wird, wobei die Höhe dieses einzuhaltenden Stromes von Null bis zu einem Höchstwert eingestellt werden kann.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselrichterstation auf geringstmögliche bzw. günstigste Blindleistung geregelt wird.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselrichterstation auf eine bei der jeweiligen Belastung ausreichende Betriebssicherheit geregelt wird, insbesondere indem der Löschwinkel des Wechselrichters auf einem für die Betriebssicherheit bei der jeweiligen Belastung ausreichenden Wert gehalten wird.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Gleichrichterregelung auf den vorgegebenen Strom größer ist als die Geschwindigkeit der Wechselrichterregelung auf günstigste Blindleistung bzw. ausreichende Betriebssicherheit bei der jeweiligen Belastung.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, insbesondere Anspruch4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Regelung auf vorgegebenen Strom in der Gleichrichterstation ein Röhrenregler verwendet wird.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkleistungsregelung z. B. durch Veränderung des Sollwertes des Übertragungsgleichstromes und die Regelung des Wechselrichters auf geringste Blindleistung bzw. ausreichende Betriebssicherheit unabhängig voneinander erfolgen.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, insbesondere Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der. Verstellung des Sollwertes für den Strom auf die Geschwindigkeit der Wechselrichterregelung abgestimmt ist.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkleistungsregelung und Regelung auf geringste Blindleistung bzw. ausreichende Betriebssicherheit geeignet miteinander kombiniert sind.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, insbesondere Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergrößerung der Wirkleistung erst dann erfolgen kann, wenn durch entsprechende Wedhselridhterregelung für eine ausreichende Betriebssicherheit gesorgt ist.
10. 10. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden,, insbesondere Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß vom Leistungsregler nur dar Drehregler des Wechselrichters verstellt wird, während die Veränderung des Sollwerts des einzuhaltenden Gleichstromes in Abhängigkeit von der tatsächlichen Drehreglerstellung erfolgt.
11. 11. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung auf vorgegebenen Strom auch bei einer vorübergehenden Störung der Übertragung bzw. des Wechselrichters aufrechterhalten wird.
12. 12. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert des einzuhaltenden Gleichstroms bei einer Störung vorübergehend verändert wird.
13. 13. Anordnung nadh Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselrichterregelung zusätzlich von der Differenz der Spannungen der zu kuppelnden Drehstromnetze beeinflußt wird, um bei etwaigen ungünstigen Netzverhältnissen unter Verzicht auf geringste Blindleistung auf jeden Fall die verlangte Wirkleistungsübertragung zu ermöglichen.
14. 14. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgen-

    den, insbesondere Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler für den Gleichrichter so bemessen ist, daß er zur Vermeidung einer Umladung der Gleichstromleitung den Gleichrichter auch im Wechselrichterbetrieb zu steuern vermag.
15. 15. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Blindleistung in gewissen Grenzen unabhängig von der Wirkleistung geregelt wird.

    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 691 729;
    österreichische Patentschrift Nr. 140 779; Siemens-Zeitschrift, Bd. 17 (1937), Heft 2,

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    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

    © £09 632/48 10.58