NO854283L

NO854283L - METHOD AND APPARATUS FOR POWER SUPPLY TO A DIRECT POWER CABLE WITH SUPPLY AC POWER SUPPLY.

Info

Publication number: NO854283L
Application number: NO854283A
Authority: NO
Inventors: Giandomenico Testi
Original assignee: Pirelli Cavi Spa
Priority date: 1984-10-26
Filing date: 1985-10-25
Publication date: 1986-04-28
Also published as: SE8505002L; ES547781A0; SE8505002D0; FI854194A0; IT8423347A0; ES8609844A1; GB8526090D0; BR8504738A; AU4694585A; DK493085D0; ES547782A0; DE3537900A1; FR2572598A1; GR852566B; GB2166305A; JPS61109425A; IT1180238B; FI854194L; ES8609845A1; DK493085A

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et tilhørende apparat for strømforsyning til en elektrisk kabel med en likespenning med overlagret lavfrekvent vekselspenning med lavere spenning enn likespenningen. The present invention relates to a method and an associated apparatus for supplying power to an electric cable with a direct voltage with superimposed low-frequency alternating voltage with a lower voltage than the direct voltage.

Nærmere bestemt vedrører fremgangsmåten og apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse den kontinuerlige strøm-forsyning av en elektrisk kabel som forbinder to endestasjoner med en likespenning (som kan være i størrelsesordenen noen hundre kV) med overlagret vekselspenning med spiss-til-spiss-spenning mellom 5 og 10% av likespenningen og en frekvens som ligger under 50 Hz, fortrinnsvis mellom 1 og 10 Hz. More specifically, the method and apparatus according to the present invention relate to the continuous power supply of an electric cable connecting two end stations with a direct voltage (which can be of the order of a few hundred kV) with superimposed alternating voltage with a peak-to-peak voltage between 5 and 10% of the direct voltage and a frequency below 50 Hz, preferably between 1 and 10 Hz.

I den beskrivelse som følger vil uttrykket "endestasjon" generelt bety en overføringsstasjon for kabelen hvor det foregår en spenningsomforming fra likespenning til vekselspenning eller omvendt. En slik stasjon kan således være en mellomstasjon i et komplekst distribusjonsnettverk, In the description that follows, the term "end station" will generally mean a transfer station for the cable where a voltage conversion from direct voltage to alternating voltage or vice versa takes place. Such a station can thus be an intermediate station in a complex distribution network,

et grenpunkt, overføringsstedet for en nedgravet eller en neddykket kabel til en luftlinje etc. a branch point, the transfer point of a buried or submerged cable to an overhead line, etc.

Likespenningen kan være den nominelle spenning kabelen er beregnet for, eller ha en høyere eller lavere verdi, men den valgte spenning er i det minste en dekade større enn vekselspenningen. Videre skal uttrykket "kontinuerlig" bety en tidsperiode som i alle fall strekker seg over timer. The direct voltage can be the nominal voltage the cable is designed for, or have a higher or lower value, but the selected voltage is at least a decade greater than the alternating voltage. Furthermore, the expression "continuously" shall mean a period of time which in any case extends over hours.

Eksisterende fordelingssystemer for elektrisk kraft som benytter likespenning, benytter spesielle høyspennings-kabler (HVDC) og må minst omfatte to eller flere omformings-stasjoner (likerettere og omformere) som muliggjør energi-omforming fra et system med vekselspenning til et likespen-ningsnettverk og omvendt, og det må dessuten minst omfatte én likespennings-overførselslinje som enten kan være en kabel eller et luftlinjesystem. Existing distribution systems for electric power that use direct voltage use special high-voltage cables (HVDC) and must at least include two or more conversion stations (rectifiers and converters) that enable energy conversion from a system with alternating voltage to a direct voltage network and vice versa, and it must also include at least one direct voltage transmission line which can either be a cable or an overhead line system.

Omformerne benytter fortrinnsvis aktive elementer av tyristortypen hvis ledning styres av styreorganer som utfører reguleringsfunksjoner og genererer/fordeler styrepulser til disse aktive elementer, idet styreorganene er innrettet slik at selve styresystemet arbeider ved praktiske strøm- og spenningsverdier. The converters preferably use active elements of the thyristor type whose wiring is controlled by control elements that perform regulation functions and generate/distribute control pulses to these active elements, the control elements being arranged so that the control system itself works at practical current and voltage values.

Spesielt har høyspenningskabler for likespennings-overførsler idag funnet anvendelser undervanns ved forbin-delser på noen få kilometer, siden den tradisjonelt anvendte vekselspenningsoverførsel har vist betydelige tekniske prob-lemer grunnet den høye kapasitet som da eksisterer mellom kabelen og jord. In particular, high voltage cables for direct voltage transmissions have today found applications underwater for connections of a few kilometres, since the traditionally used alternating voltage transmission has shown significant technical problems due to the high capacity that then exists between the cable and the ground.

I slike systemer og spesielt hvis det dreier seg om kabellengder som overskrider noen titalls kilometer, kan kabelkostnaden være den mest betydelige faktor å ta hensyn til når man vurderer hele overførselsprosjektet samlet. In such systems and especially if it concerns cable lengths that exceed a few tens of kilometers, the cable cost can be the most significant factor to take into account when considering the entire transmission project as a whole.

Kabelkostnadene er avhengig av kabelens merkespen-ning og merkestrøm såvel som dybden på den undersjøiske kanal kabelen skal legges i, og dessuten mer generelt av kabelens utleggingsforhold. The cable costs depend on the cable's rated voltage and rated current as well as the depth of the submarine channel the cable is to be laid in, and also more generally on the cable's laying conditions.

Den type kabel som. har vist seg best egnet for slike anvendelser ut fra tekniske og økonomiske aspekter, har isolasjon som består av oljeimpregnert papir og de nominelle maksimale spenninger som anvendes idag dreier seg omkring The type of cable that. has proven to be the most suitable for such applications from a technical and economic perspective, has insulation consisting of oil-impregnated paper and the nominal maximum voltages used today revolve around

- 300 kV (DC). - 300 kV (DC).

Under drift i et slikt likespenningsoverførselsystem og under stasjonære forhold, er den spenning som påtrykkes kablene hovedsakelig en likespenning, men med en svak overlagret bølgende vekselstrømskomponent (ripple), og denne vekselspenning kan ha en spiss-til-spiss-verdi av størrelses-ordenen noen tiendedels prosent av likespenningen. During operation in such a DC voltage transmission system and under stationary conditions, the voltage applied to the cables is mainly a DC voltage, but with a slight superimposed undulating alternating current component (ripple), and this alternating voltage can have a peak-to-peak value of the order of some tenths of a percent of the DC voltage.

Man har oppdaget at hvis det påtrykkes en vekselspenning med en amplitude mellom 0,5 og 10% av likespennings-verdien, og med en frekvens som ligger mellom en og noen titalls Hz, idet denne vekselspenning kontinuerlig overlagres den aktuelle likespenning over hele kabellengden, vil høy-spenningskabelens transmisjonsegenskaper vise seg å bedres betraktelig. Likespenningen kan enten være kabelens nominelle driftsspenning eller ha en avvikende verdi, men med samme størrelsesorden. Videre kan vekselspenningspåtrykket utføres kontinuerlig under drift eller avbrutt, men i det minste kontinuerlig for et visst antall timer eller dager, eller kabelen kan undergå en behandling med påtrykket vekselspenning før installasjonen fullføres. Spesielt vil oppnås en for-bedring av kabelens dielektriske spennings fasthet, hvilket" muliggjør at kabelen kan benyttes pålitelig for spenninger og/eller strømmer som overskrider de nominelle driftsverdier. It has been discovered that if an alternating voltage is applied with an amplitude between 0.5 and 10% of the direct voltage value, and with a frequency of between one and a few tens of Hz, as this alternating voltage is continuously superimposed on the relevant direct voltage over the entire length of the cable, the high-voltage cable's transmission properties prove to be improved considerably. The direct voltage can either be the nominal operating voltage of the cable or have a different value, but with the same order of magnitude. Further, the alternating voltage application may be carried out continuously during operation or interrupted, but at least continuously for a certain number of hours or days, or the cable may undergo a treatment with the applied alternating voltage before the installation is completed. In particular, an improvement in the cable's dielectric voltage stability will be achieved, which enables the cable to be used reliably for voltages and/or currents that exceed the nominal operating values.

Dette betyr at en kabel som anvendes på tradisjonell måte (dvs. uten å omfatte tilleggskostnader for forsknings-arbeide) for den maksimalt tillatte spenning for en gitt kabelkonstruksjon, kan benyttes for overføring av elektrisk kraft ved høyere nominelle verdier. Alternativt kan under-dimensjonerte kabler benyttes for overføring av effekt ved bestemte spenninger som vanligvis ville kreve anvendelsen av kabler med høyere prøvespenninger og som derfor ville være dyrere. This means that a cable that is used in the traditional way (ie without including additional costs for research work) for the maximum permitted voltage for a given cable construction, can be used for the transmission of electrical power at higher nominal values. Alternatively, under-dimensioned cables can be used for the transmission of power at certain voltages which would normally require the use of cables with higher test voltages and which would therefore be more expensive.

For enkelhets skyld vil oppfinnelsen bli beskrevet med referanse til visse spesielle utførelseseksempler. Ikke desto mindre vil oppfinnelsen kunne anvendes for alle typer kabler for høy likespenning, hvis isolasjon ikke omfatter gass eller væske under trykk. For the sake of simplicity, the invention will be described with reference to certain particular embodiments. Nevertheless, the invention can be used for all types of cables for high direct voltage, whose insulation does not include gas or liquid under pressure.

Ifølge oppfinnelsen påtrykkes en vekselspenning med de kjennetegn som er nevnt ovenfor til kabelen ved overlag-ring på de foreliggende likespenninger. Dette foregår i en endestasjon og ved hjelp av i det minste én spenningskilde med passende karakteristikk. I den andre endestasjonen finnes kompensasjonsinnretninger (aktive eller passive) som er innrettet for å generere en spenning med samme amplitude, men med motsatt polaritet i forhold til den spenning som påtrykkes ved spenningskilden, slik at den resulterende sum av de elektromotoriske spenninger i den lukkede sløyfe som består av kabelen og de to endestasjoner blir lik null. I lys av det som er beskrevet ovenfor, behøver ikke likespenningen være den som påtrykkes kabelen under drift, og tilførselen av vekselspenninger behøver ikke skje andre steder enn nettopp ved kabelendene. According to the invention, an alternating voltage with the characteristics mentioned above is applied to the cable by superimposing it on the existing direct voltages. This takes place in an end station and with the help of at least one voltage source with suitable characteristics. In the other end station there are compensation devices (active or passive) which are designed to generate a voltage with the same amplitude, but with the opposite polarity in relation to the voltage applied at the voltage source, so that the resulting sum of the electromotive voltages in the closed loop which consists of the cable and the two end stations becomes zero. In light of what has been described above, the direct voltage does not have to be the one that is applied to the cable during operation, and the supply of alternating voltages does not have to take place anywhere other than precisely at the cable ends.

Oppfinnelsen omfatter en fremgangsmåte for strøm-forsyning til en kabel slik som det fremgår av den innled-ende del av det etterfølgende krav 1, og fremgangsmåten er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av dette kravs karakteriserende del. The invention comprises a method for power supply to a cable as appears from the introductory part of the subsequent claim 1, and the method is characterized by the features that appear from the characterizing part of this claim.

Videre omfatter oppfinnelsen et apparat for strøm-forsyning ifølge den nevnte fremgangsmåte, og apparatet kjennetegnes av de trekk som fremgår av den karakteriserende del av det etterfølgende krav 2. Ytterligere fordeler og trekk ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av under-kravene. Furthermore, the invention comprises an apparatus for power supply according to the aforementioned method, and the apparatus is characterized by the features that appear in the characterizing part of the subsequent claim 2. Further advantages and features of the present invention will be apparent from the sub-claims.

Når det i det følgende blir benyttet uttrykket "minimalisere", betyr dette at vekselstrømmens verdi redu-seres slik at den ikke skal forstyrre funksjoneringen av de tidligere nevnte styreorganer. Nærmere bestemt vil dette bety en reduksjon til en vekselstrøm som kan betraktes som minimalisert når den underskrider ca. 5% av den likestrøm som sirkulerer i kabelen. Dette gjelder de systemer som idag er undersøkt. When the expression "minimize" is used in the following, this means that the value of the alternating current is reduced so that it does not interfere with the functioning of the previously mentioned control devices. More specifically, this will mean a reduction to an alternating current that can be considered minimized when it falls below approx. 5% of the direct current circulating in the cable. This applies to the systems that have been examined today.

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, anvendes for vekselspenningskilden og kompensasjonsinnretnin-gen et tidsmodulerende system hvor pulsfordelingen som styrer de aktive elementer i overførselsstasjonene er underlagt syn-kronisering . According to a preferred embodiment of the invention, a time-modulating system is used for the alternating voltage source and the compensation device, where the pulse distribution that controls the active elements in the transfer stations is subject to synchronization.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i nærmere detalj, idet det refereres til utførelseseksempler illustrert ved de ledsagende tegninger og hvor beskrivelsen ikke er ment å være begrensende for oppfinnelsen. Tegningene omfatter fem figurer, hvor fig. 1 er et skjema som viser hovedfordelingen i en kjent overførselsstasjon, fig. 2 viser skjematisk oppfinnelsen anvendt på et éntråds-overførselsystem, fig. 3 viser en endestasjon med en del detaljer, fig. 4 viser skjematisk et utførelseseksempel av oppfinnelsen i tilknytning til en totråds-overførsel, og fig. 5 viser en alternativ ut-førelse i henhold til oppfinnelsen, igjen for en totråds-overf ørsel . The invention will now be described in more detail, with reference being made to exemplary embodiments illustrated by the accompanying drawings and where the description is not intended to be limiting of the invention. The drawings include five figures, where fig. 1 is a diagram showing the main distribution in a known transfer station, fig. 2 schematically shows the invention applied to a single-wire transfer system, fig. 3 shows an end station with some details, fig. 4 schematically shows an embodiment of the invention in connection with a two-wire transfer, and fig. 5 shows an alternative embodiment according to the invention, again for a two-wire transmission.

Fig. 1 viser i detalj opplegget i en AC/DC-omformerstasjon hvor vekselspenningen i et elektrisk system 10 (tre-fase i det viste illustrerte tilfelle) omformes til en likespenning og overføres over kabelen 1. Fig. 1 shows in detail the arrangement in an AC/DC converter station where the alternating voltage in an electrical system 10 (three-phase in the illustrated case shown) is converted to a direct voltage and transmitted over the cable 1.

Trefaselinjen som representerer det elektriske system 10 omfatter filtere 12 og er forbundet med primærvindin-gene på en eller flere transformatorer - hvorav en er vist med henvisningstallet 13 på figuren. Sekundærvindingene er forbundet til brolikeretterkretser - hvorav en er vist med henvisningstallet 23 på figuren. Likeretterkretsene omfatter tyristorelementer 32 hvis ledningsevne styres av elektroder 33 som mottar start- og stopp-pulser fra et styreorgan 18 som omfatter en styreenhet 20 og en beskyttelsesenhet 19. Styre-organet mottar spennings- og strømsignaler 15 fra vekselspen-ningslinjen og fra likespenningslinjen og genererer pulser 16 for styreelektrodene i likeretterbroen. Broene er innbyrdes seriekoblet (som indikert med den stiplede linje) og videre tilkoblet kabelen 1. På figuren er også indikert en utglat-tingsspole 2 og en av de dempekretser 7 som er anordnet i parallell med hver tyristor. De øvrige seriekoblede broer er vist skjematisk med den stiplede linje som ender i elektrode-linjen A. The three-phase line representing the electrical system 10 comprises filters 12 and is connected to the primary windings of one or more transformers - one of which is shown with the reference number 13 in the figure. The secondary windings are connected to bridge rectifier circuits - one of which is shown with reference number 23 in the figure. The rectifier circuits comprise thyristor elements 32 whose conductivity is controlled by electrodes 33 which receive start and stop pulses from a control device 18 which comprises a control unit 20 and a protection unit 19. The control device receives voltage and current signals 15 from the alternating voltage line and from the direct voltage line and generates pulses 16 for the control electrodes in the rectifier bridge. The bridges are interconnected in series (as indicated by the dashed line) and further connected to the cable 1. Also indicated in the figure is a smoothing coil 2 and one of the damping circuits 7 which are arranged in parallel with each thyristor. The other series-connected bridges are shown schematically with the dashed line ending in electrode line A.

På kabelens motsatte ende er anordnet en DC/AC-omformerstasjon hvor likespenningen omformes til vekselspenning og føres til fordelingsstasjoner og/eller til andre om-formerstasjoner for å overføres til andre lokaliteter. At the opposite end of the cable, a DC/AC converter station is arranged where the direct voltage is transformed into alternating voltage and taken to distribution stations and/or to other converter stations to be transferred to other locations.

Ut over generering og fordeling av pulser for styring av de aktive elementer, er styreenheten innrettet for å få systemet til å arbeide ved praktiske strøm- og spenningsverdier og med signalbehandling av de tilbakeførte spennings-og strømsignaler 15 som avhenger av nettverkparametrene og derved øver innflydelse på tidsforløpene. DC/AC-omformerstasjonen er hovedsakelig tilsvarende, men opererer motsatt når det gjelder vekselspenningen, siden brokretsene her er koblet som omformere. Ytterligere detaljer vedrørende disse apparater kan finnes i spesiallitteraturen og særlig i artikkelen: "Direct Current Transmission" vol. 1, av Edward W. Kimbark (Ed. Wiley-Interscience, New York,1971). In addition to the generation and distribution of pulses for controlling the active elements, the control unit is designed to make the system work at practical current and voltage values and with signal processing of the returned voltage and current signals 15 which depend on the network parameters and thereby exert influence on the passage of time. The DC/AC converter station is essentially equivalent, but operates oppositely in terms of AC voltage, since the bridge circuits here are connected as converters. Further details regarding these devices can be found in the specialist literature and in particular in the article: "Direct Current Transmission" vol. 1, by Edward W. Kimbark (Ed. Wiley-Interscience, New York, 1971).

I de ledsagende figurer er tegningene forenklet for oversiktens skyld og kjente skjemaer er anvendt slik at tegningene lett skal forstås ut fra oversiktsskjemaet på fig. 1. De samme henvisningstall er dessuten benyttet for indikasjon av de samme eller tilsvarende elementer. In the accompanying figures, the drawings are simplified for the sake of overview and known forms are used so that the drawings can be easily understood from the overview form in fig. 1. The same reference numbers are also used to indicate the same or corresponding elements.

Fig. 2 viser skjematisk oppfinnelsen når den anvendes på et éntråds overføringssystem, dvs. med returleder enten i sjøen eller eventuelt i landjorden. Fig. 2 schematically shows the invention when it is used on a single-wire transmission system, i.e. with a return conductor either in the sea or possibly on land.

En elektrisk kabel 1 er knyttet mellom to ende-omformerstasjoner 4 og 5, med henholdsvis AC/DC-og DC/AC-omforming, via utglattingsspoler 2 ved endene. Ifølge opp finnelsen påtrykkes en vekselspenning i en av disse endestasjoner, og denne spenning har amplitude og frekvens som ligger innenfor de tidligere nevnte områder. Vekselspennin- An electric cable 1 is connected between two end converter stations 4 and 5, with respectively AC/DC and DC/AC conversion, via smoothing coils 2 at the ends. According to the invention, an alternating voltage is applied in one of these end stations, and this voltage has an amplitude and frequency that lie within the previously mentioned ranges. AC voltage

gen overlagres den likespenning som tilføres kabelen under normal driftstilstand. gen is superimposed on the DC voltage supplied to the cable under normal operating conditions.

Genereringen av denne vekselspenning skjer i en spenningskilde som skjematisk er vist med E, på fig. 2. Som det vil bli forklart senere, er det ikke strengt tatt nødven-dig for denne spenningskilde E^å være en fysisk adskilt og aktiv komponent i selve endestasjonen. The generation of this alternating voltage takes place in a voltage source which is schematically shown with E, in fig. 2. As will be explained later, it is not strictly necessary for this voltage source E^ to be a physically separate and active component in the end station itself.

I forbindelse med den andre endestasjon er det anordnet en kompenseringsinnretning, vist skjematisk som en spenningskilde E^innrettet for å påtrykke en spenning som er like stor, men motsatt rettet den ovenfor nevnte vekselspenning. Pilene ved hver spenningskilde indikerer retningen for de respektive elektromotoriske spenninger og pilene er da motsatt rettet det som defineres som spenningskildenes strømretning. Heller ikke i dette tilfelle behøver spenningskilden E^ nødvendigvis være en diskret komponent og/eller av aktiv type, men spenningskilden kan være utført som en modi-fikasjon av virkemåten for de allerede eksisterende strøm-kretser eller den kan realiseres ved at det er tilføyet passive komponenter til systemet. In connection with the second end station, a compensating device is arranged, shown schematically as a voltage source E^ arranged to apply a voltage which is equal to, but oppositely directed to, the above-mentioned alternating voltage. The arrows at each voltage source indicate the direction of the respective electromotive voltages and the arrows are then opposite to what is defined as the current direction of the voltage sources. In this case too, the voltage source E^ does not necessarily have to be a discrete component and/or of an active type, but the voltage source can be made as a modification of the operation of the already existing current circuits or it can be realized by adding passive components of the system.

I lys av det ovenstående fremgår det at det i den lukkede sløyfe som dannes av kabelen, de to endestasjoner og In light of the above, it appears that in the closed loop formed by the cable, the two end stations and

eller or

]ordreturen (eller retur via sjøen/en spesielt anordnet leder), vil det hovedsakelig ikke være noen sirkulerende strøm for-årsaket av den overlagrede vekselspenning. Faktisk er summen av de elektromotoriske vekselspenninger i sløyfen totalt lik null. ]order journey (or return via the sea/a specially arranged conductor), there will mainly be no circulating current due to the superimposed alternating voltage. In fact, the sum of the alternating electromotive voltages in the loop is totally equal to zero.

I praksis vil en relativt svak vekselspennings-komponent være tilstede i kabelen grunnet den overlagrede vekselspenning, dette på grunn av den distribuerte kabel-kapasitet (i forhold til sjøvannet eller mot jord-returlederen) , på grunn av mindre faseforskjeller mellom E^og E2eller på grunn av andre mindre fenomener. In practice, a relatively weak alternating voltage component will be present in the cable due to the superimposed alternating voltage, this due to the distributed cable capacity (in relation to the seawater or to the earth return conductor), due to smaller phase differences between E^ and E2 or on due to other minor phenomena.

Uansett vil vekselstrømmen være ubetydelig i forhold til den likestrøm som løper i kabelen, og den foreliggende oppfinnelse foreslår nettopp å redusere denne veksel- In any case, the alternating current will be negligible compared to the direct current running in the cable, and the present invention proposes precisely to reduce this alternating

strøm som overlagres kabelens hovedstrøm. current superimposed on the cable's main current.

Eksempelvis kan betraktes et overførselsystem for likespenning hvor spenningen er valgt til 100 kv og hvor den sirkulerende likestrøm er ca. 1000 A. Overlagret denne likespenning påtrykkes i samsvar med oppfinnelsen en vekselspenning på 5,5 kV via en vekselspenningskilde og det anordnes en kompensasjonsinnretning i den motsatte endestasjon. Ampli-tuden for vekselstrømmen som sirkulerer i kabelen viser seg å være mest gunstig i området - 20 A, dvs. liten nok til å muliggjøre en korrekt styring i styresystemet. Vanligvis, og spesielt med det styresystem som idag er i bruk, regnes den overlagrede vekselspenning til å være tilstrekkelig minimalisert når den kommer under grenser som tilsvarer mindre enn 5% av likestrømskomponenten som sirkulerer i kabelen, og fortrinnsvis under 4%. For example, a transfer system for direct voltage can be considered where the voltage is chosen to be 100 kv and where the circulating direct current is approx. 1000 A. Superimposed on this direct voltage, in accordance with the invention, an alternating voltage of 5.5 kV is applied via an alternating voltage source and a compensation device is arranged in the opposite end station. The amplitude of the alternating current circulating in the cable turns out to be most favorable in the range - 20 A, i.e. small enough to enable correct control in the control system. Usually, and especially with the control system in use today, the superimposed alternating voltage is considered to be sufficiently minimized when it falls below limits corresponding to less than 5% of the direct current component circulating in the cable, and preferably below 4%.

Ifølge denne fremgangsmåte oppnås to vesentlige fordeler: Først og fremst unngås et nevneverdig effektforbruk og, bortsett fra at kabelens transmisjonsparametere ikke endres, betyr dette at det ikke er nødvendig med noen stor effekt for å forsyne kabelen med vekselspenning over dens fulle lengde. According to this method, two significant advantages are achieved: First of all, a significant power consumption is avoided and, apart from the cable's transmission parameters not changing, this means that no large power is required to supply the cable with alternating voltage over its full length.

Den andre fordel ligger i at strømmen ikke påvirker den normale styring som utføres i omformerstasjonen. Styrin-gen baseres på de strømverdier som forefinnes i kabelen og således vil det ikke være nødvendig å endre disse på grunn av overlagringen av vekselspenningskomponenten. The second advantage lies in the fact that the current does not affect the normal control carried out in the converter station. The control is based on the current values found in the cable and thus it will not be necessary to change these due to the superimposition of the alternating voltage component.

I samsvar med en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, påtrykkes vekselspenningen i en av omformerstasjonene på den eksisterende driftslikespenning med direkte innføring via styrekretsene, som vist på fig. 3. På denne figur er samme henvisningstall benyttet på tilsvarende elementer som i de foregående figurer. In accordance with a preferred embodiment of the invention, the alternating voltage in one of the converter stations is applied to the existing operating direct voltage with direct input via the control circuits, as shown in fig. 3. In this figure, the same reference numbers are used for corresponding elements as in the previous figures.

Endestasjonen som er vist på fig. 3, omfatter bro-likerettere 23 og 24 på den ene side koblet via en utglat-tingsspole 2 til kabelen 1, og på den annen side via transformatorer 13 og 14 til vekselspenningsnettverket. Dette nettverk omfatter også filtere 12. Stasjonen kan enten være AC/DC-omformerstasjonen eller DC/AC-koblet, avhengig av The end station shown in fig. 3, comprises bridge rectifiers 23 and 24 on the one hand connected via a smoothing coil 2 to the cable 1, and on the other hand via transformers 13 and 14 to the alternating voltage network. This network also includes filters 12. The station can either be the AC/DC converter station or the DC/AC coupled, depending on

funksjonen i nettet. function in the network.

Styreelektroder 33 og 34 for de aktive broeleraenter er koblet til utgangen av en styreenhet 20 som genererer start- og stoppulsene for de aktive elementer. Styreenheten 20 er forhåndsprogrammert for tilpasning til de eksisterende driftsforhold (overbelastninger etc.) ved hjelp av en regu-lator 21 som mottar signaler fra systemets sensorer (spen-ningssensorer, strømsensorer etc.) vist ved en sensorblokk 22 for det formål å påvirke tidsforløpene og pulsvarighetene som fordeles til de aktive elementer. Control electrodes 33 and 34 for the active bridge elements are connected to the output of a control unit 20 which generates the start and stop pulses for the active elements. The control unit 20 is pre-programmed for adaptation to the existing operating conditions (overloads etc.) by means of a regulator 21 which receives signals from the system's sensors (voltage sensors, current sensors etc.) shown by a sensor block 22 for the purpose of influencing the time courses and the pulse durations that are distributed to the active elements.

Ifølge denne utførelse påtrykkes videre et modulert signal til styreenheten 20 som genererer og fordeler pulsene, og dette modulerte signal har en frekvens som ligger mellom 1 og 50 Hz, fortrinnsvis mellom 1 og 20 Hz for periodisk endring av de aktive elementers (tyristorenes) ledevinkel. Det modulerte signal genereres i en modulatorkrets 25 og til-føres styreenheten 20 over et addisjonsledd 24. Den spenning som forefinnes ved broens utgang omfatter da en veksel-spenningskomponent med en frekvens bestemt av det modulerte signal og en amplitude som ligger innenfor området 0,5 - 10% av den gjeldende likespenning. According to this embodiment, a modulated signal is also applied to the control unit 20 which generates and distributes the pulses, and this modulated signal has a frequency that is between 1 and 50 Hz, preferably between 1 and 20 Hz for periodically changing the conduction angle of the active elements (thyristors). The modulated signal is generated in a modulator circuit 25 and supplied to the control unit 20 via an addition link 24. The voltage present at the bridge's output then comprises an alternating voltage component with a frequency determined by the modulated signal and an amplitude that lies within the range 0.5 - 10% of the current DC voltage.

Fortrinnsvis er stasjonen som det refereres til på fig. 3 en DC/AC-omformerstasjon siden det er lettere å modu-lere ledevinkelen for å påtrykke vekselspenningskomponenten i en endestasjon av denne type og følgelig utføre kompense-ringen (ved påvirkning av ledevinkelen eller på annen måte Preferably, the station referred to in fig. 3 a DC/AC converter station since it is easier to modulate the lead angle to apply the alternating voltage component in an end station of this type and consequently perform the compensation (by influencing the lead angle or otherwise

- som vil bli beskrevet senere) i AC/DC-stasjonen. - which will be described later) in the AC/DC drive.

Ifølge en annen utførelse er spenningskilden for vekselspenning en ren spenningsgenerator for lav frekvens. According to another embodiment, the voltage source for alternating voltage is a pure voltage generator for low frequency.

Fig. 4 illustrerer et eksempel med et totråds-transmisjons-system med kabler 41 og 51 tilknyttet to endestasjoner 44 og 45 som respektive omfatter to vekselspenningsgeneratorer E, og E^-Spenningene som genereres av disse generatorer eller av ytre spenningskilder holdes like både i amplitude og fase ved sentrale styreorganer og ved hjelp av sensorer som befinner seg langs nettverket. Disse sensorer gir så tilbake-førte styresignaler via tilleggsledninger eller via hoved-kablene selv. Fig. 4 illustrates an example with a two-wire transmission system with cables 41 and 51 connected to two end stations 44 and 45 which respectively comprise two alternating voltage generators E, and the E^ voltages generated by these generators or by external voltage sources are kept equal both in amplitude and phase by central control bodies and by means of sensors located along the network. These sensors then provide feedback control signals via additional cables or via the main cables themselves.

Spenningsgeneratorene kan også i den utførelse som er vist på fig. 4 erstattes ved en modulasjon i omformer-systemet, eksempelvis tilsvarende den vist på fig. 3, siden arten av den spenningskilde som gir den overlagrede vekselspenning egentlig er lite relevant. The voltage generators can also be used in the design shown in fig. 4 is replaced by a modulation in the converter system, for example corresponding to that shown in fig. 3, since the nature of the voltage source that provides the superimposed alternating voltage is really of little relevance.

De organer som benyttes for å generere vekselspen-ningene eller kompensasjonsinnretningene kan lett byttes grunnet det faktum at disse organer omfatter aktive elementer, dvs. komponenter som kan tilføre energi. En annen utførelse av den kompenserende innretning, men som i dette tilfelle ikke er utskiftbar, er vist på fig. 5 og omfatter en paral-lellresonanskrets dannet av induktiviteter og kapasiteter an-tydet ved komponentene L og C tilknyttet en av endestasjonene. Resonansfrekvensen for denne krets som således utgjør et LC-nettverk, er den samme som frekvensen av den påtrykte vekselspenning, derved fremstår kretsen som en svært høy impedans for denne spenning og det kan opprettholdes en vekselspenning som er lik den påtrykte spenning på den motsatte endestasjon. The devices used to generate the alternating voltages or the compensation devices can be easily replaced due to the fact that these devices include active elements, i.e. components that can supply energy. Another embodiment of the compensating device, but which in this case is not replaceable, is shown in fig. 5 and comprises a parallel resonance circuit formed by inductances and capacities indicated by the components L and C associated with one of the end stations. The resonance frequency for this circuit, which thus constitutes an LC network, is the same as the frequency of the applied alternating voltage, thereby the circuit appears as a very high impedance to this voltage and an alternating voltage equal to the applied voltage at the opposite end station can be maintained.

Også i dette tilfelle kan spenningskilden E^være Also in this case, the voltage source E^ can be

av den type som styrer ledevinkelen av broene eller det kan være en ren spenningsgenerator. Resonanskretsen kan befinne seg enten i AC/DC-omformerstasjonen eller i■DC/AC-omformerstasjonen og med den samhørende vekselspenningskilde på den motsatte endestasjon. Takket være sin "passive" natur, kan ikke denne resonanskrets benyttes som en vekselspenningskilde, men kun som en kompensator. of the type that controls the lead angle of the bridges or it can be a pure voltage generator. The resonant circuit can be located either in the AC/DC converter station or in the DC/AC converter station and with the associated AC voltage source at the opposite end station. Thanks to its "passive" nature, this resonant circuit cannot be used as an AC voltage source, but only as a compensator.

Vekselspenningen er fortrinnsvis sinusformet og med en frekvens mellom 2 og 10 Hz for å unngå frekvenser typiske for elektromekaniske transienter (under den laveste grense-frekvens), eller frekvenser som kan sammenfalle med sub-harmoniske (over den øvre grense). En viss faseforskyvning kan dessuten tillates mellom vekselspenningskilden og kompen-satoren, så lenge verdien av den sirkulerende vekselstrøm langs kabelen kan holdes under 5 % av hovedstrømmen som sirkulerer i kabelen. The alternating voltage is preferably sinusoidal and with a frequency between 2 and 10 Hz to avoid frequencies typical of electromechanical transients (below the lowest limit frequency), or frequencies that may coincide with sub-harmonics (above the upper limit). A certain phase shift can also be allowed between the alternating voltage source and the compensator, as long as the value of the circulating alternating current along the cable can be kept below 5% of the main current circulating in the cable.

Selv om den foreliggende oppfinnelse nå har blitt beskrevet med særlig henvisning til spesielle utførelsesfor-mer, vil dette ikke anses å være begrensende for oppfinnelsen, men den kan utvides til å omfatte alle lett tenkelige variasjoner og/eller modifikasjoner innenfor en naturlig ramme som er åpenbar for fagmannen. Although the present invention has now been described with particular reference to particular embodiments, this will not be considered to be limiting for the invention, but it can be expanded to include all easily conceivable variations and/or modifications within a natural framework that is obvious for the professional.

Claims

1. Method for continuous power supply to an electric cable connected to two end stations, with a direct voltage superimposed on a low-frequency alternating voltage with a peak-to-peak value lower than this direct voltage, characterized in that such an alternating voltage is generated in one end station and that the alternating voltage is compensated with an equally large alternating voltage in the opposite end station so that the circulating current in the cable is minimized by means of the superimposed alternating voltage component.

2. Apparatus for continuous power supply to an electric cable connected to two end stations, with a direct voltage superimposed on a low-frequency alternating voltage with a peak-to-peak value lower than the direct voltage and according to the method in claim 1, characterized by comprising at least one alternating voltage source in connection to one of the end stations and in connection to the opposite end station at least one compensation device over which there is an alternating voltage equal to the superimposed alternating voltage.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that one of the end stations is an AC/DC converter station comprising bridge circuits connected as rectifiers, and where the opposite end station is a DC/AC converter station comprising bridge circuits connected as converters, a control unit being arranged in each station to generate start - and stop pulses for the bridges.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the voltage source is designed as a modulator connected to the control unit in one of the converter stations, whereby the modulator time modulates the distribution of the control pulses generated by the control unit.

5. Apparatus according to claim 3, characterized in that the voltage source is located in the DC/AC converter station.

6. Apparatus according to claim 3, characterized in that the voltage source is located in the AC/DC converter station.

7. Apparatus according to claim 3, characterized in that the compensation device is designed as a modulator connected to the control unit in one of the converter stations, whereby this modulator time modulates the distribution of control pulses generated by the control unit.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the compensation device is located in the DC/AC converter station.

9. Apparatus according to claim 7, characterized in that the compensation device is located in the AC/DC converter station.

10. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the alternating voltage source is a voltage generator.

11. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the compensation device is a voltage generator.

12. apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the compensation device is an LC network whose resonance frequency is the same as the frequency of the applied superimposed alternating voltage.