SE430366B - Sett och anordning for att styra forhallandet mellan aktiv och reaktiv effekt hos en overforingsanleggning for hogspend likstrom - Google Patents

Description

riktning för en ökning enligt en förutbestämbar funktion ävensom en börvärdesomkoppling av styrvinkelbörvärdet för styrvinkelregu- latorn hos den ena intakta stationshälften hos den intakta polen i riktning för en ökning enligt en förutbestämbar funktion.

Vid överföringsanläggningar för högspänd likström av ifrågavarande slag sker efter ett tillslag av ledningsskyddsanordningarna hos en stationshälft i allmänhet kortvarig frânkoppling av den störda stationshälften, så att vid detta_belastningsbortfall en spännings- höjning uppträder i trefasnätet respektive vid strömriktartrans- formatorerna, vilken utgör risk för de till strömriktartransforma- torerna anslutna strömriktarstationerna, här särskilt de styrbara strömriktarventilerna.

Detta problem löses vid ett tidigare känt sätt av inledningsvis nämnt slag genom att, om âterstartförsök av den störda polen förlöper resultatlösa, regleringreppen i de intakta stationshälfterna i sin intensitet, sin tidpunkt och sitt tidsförlopp är avstämda för att undvika överspänningar med nätfrekvens i det matande trefasnätet och särskilt bör styrvinkeln i den intakta likriktarstationen från störningens uppträdande inom cirka 10 till 25 ms stadigt stigande bringas till ett värde av maximalt cirka 60 till 700 (se DE-OS 2 418 468). Styrningen av den intakta likriktar- och växelriktar- stationshälften under förändring av likriktarstationshälftens styr- vinkel och strömbörvärdena hos lik- och växelriktarstationshälft- erna i det kortvariga störningsfallet måste ske i avstämning med den i normalfallet förutsedda regleringen. Denna åtgärd och upprätt- hållande av en överföring av aktiv effekt i så stor omfattning som möjligt inom ramen för den intakta överföringsanläggningen för högspänd likström är icke tillräckligt beaktad i det kända fallet.

Det är vidare känt att insätta en överföringsanläggning för hög- spänd likström, förutom för överföring av aktiv effekt, även för reglering av den reaktiva effekten eller nätspänningen (se DE-OS 1 962 042 att e Us-Ps 3 949 291).

Nackdelen med detta förfarande är en försämring av överförings- verkningsgraden, som är proportionell mot ledningslängden. Därför kommer denna reglermetod ekonomiskt endäst ifråga för kortkopplingar.

Om man även i normalt fall bortser från att en överföringsanläggning för högspänd likström med nämnvärd överföringslängd används för mätspänningsreglering, utesluter detta icke en eventuell, kortvarig användning av denna i och för sig föreliggande egenskap i särskilda fall. Härvid tänker man på användningen av överföringsanläggningen för högspänd likström för utreglering av överspänningar med nät- frekvens, såsom exempelvis uppträder i anslutning till en belast~ ningsminskning hos överföringsanläggningen för högspänd likström.

Härigenom skulle utan stora merkostnader isolationsnivån kunna sänkas hos överföringsanläggningen för högspänd likström, vilket leder till besparingar vid ventilkonstruktionen.

Vid ett genom DE-OS 1 943 646 och US-PS 3 801 895 känt sätt att undvika den vid en belastningsminskning hos en överföringsanläggning för hög~ spänd likström uppträdande spänningsförhöjningen av nätfrekvens kommer under tillslagstiden för ett ledningsskydd hos en felaktig stations- hälft likstrfinnen hos den intakta stationshälften att höjas geom spänningssänkningen vid vaeurflttaren på sådant sätt 'att den intakta stationsnälften hajar sin .- riktarezs reaktiva effekt i sådan arfattning att den intakta stationshälf ten från trefasnätet uttar väsentligen samma reaktiva effekt som de båda stationshälfterna tillsammans före uppträdande av störningen. Om denna spänningsändring vid växelriktaren sker snabbt, kan de av tyristorerna uppbyggda ventilerna både i likriktaren och i växel- riktaren överbelastas av det starkare strömflödet. Styrvinkeln kommer därför att minskas för'minskning av spänningen i växel- riktarstationen på sådant sätt att den förskjuts i riktning mot likriktardriften men förblir i växelriktarområdet. För att enligt förutsättningarna kunna hålla uttaget av reaktiv effekt från överföringsanläggningen för högspänd likström i det ovan beskrivna felfallet konstant, måste sålunda likströmmen i den kvarbli- vande stationshälften ökas med en faktor, som är mindre än 2. Det dubbla värdet uppträder icke, emedan den reaktiva kommuteringseffekten ökas, icke blott med likströmmens belopp utan även och mycket starkt »b med tändvinkelökningen. l det kända fallet provas givetvis, om den kvarblivande nödvändiga strömöverbelastningen av tyristorventilerna _ ännu är tillåten. Utslagsgivande för dimensioneringen är det tillåtna toppvärdet för genomloppsströmmen i beroende av överströmsvaraktigheten.

Man antar en bestämnd överströmsvaraktighet, som väsentligen motsvarar ljusbågens avjoniseringstid, och avläser på gränslastkurvan strömmens tillåtna toppvärde. Tyristorerna överbelastas i nödfall vid en strömflödesvaraktighet i enlighet med ljusbågens avjoniserings- tid, så att den nämnda konstantheten hos upptagningen av reaktiv effekt åstadkoms. Förutom denna optimering mellan ventilernas ut- nyttjning och kravet på reaktiv effekt består emellertid det ytter- ligare önskemålet att så litet som möjligt påverka överföringen av aktiv effekt. Den nämrïda, amerikanska patentskriften 3 801 895 innehåller inga uppgifter om hur detta skall beaktas. Ändamålet med föreliggande uppfinning är, såsom vid styrmetoden av inledningsvis beskrivet slag, att undvika nätsynkrona, transienta överspänningar i de anslutna trefasnäten, exempelvis på grund av frånkopplingen av en stationshälft vid fullastk så att till följd av de med lägre höjd uppträdande spänningsvärderna färre ventiler respektive ventiler med lägre blockspänning kan användas. Förutom denna tidigare kända uppgift måste speciellt tidsförloppet för ställ- ingreppet anges för reglering av en funktionsduglig överförings- anläggning för högspänd likström, varvid de nödvändiga ändringarna av reglerstorheterna på enkelt sätt skall härledas ur de givna stornyheterna. Styrningen skall tillåta överföring av aktiv effekt inom ramen för funktionsdugligheten hos det intakta överförings- systemet för högspänd likström och tillåta återstartförsök av den störda polen.

I detalj eftersträvas följande principiella förlopp för ingreppet: Ingreppet kan utläsas av en störning i överföringsanläggningen för högspänd likström eller genom störningar i trefasnätet. I båda fallen bör en spänningshöjning med nätfrekvens vid ventilerna undvikas eller reduceras. Det härför erforderliga ingreppet i regleringen bör endast vara så länge som nätspänningsregleringen ellerstegkopplar- regleringen hos strömriktartransformatorerna för konstanthållning av den ideella likspänningen följer det förändrade tillståndet eller återhöjning av den störda polen lyckas, Dessutom är det önskvärt att kompensera bortfallet av aktiv effekt hos den störda polen i överföringsanläggningen för högspänd likström genom ett ingrepp i regleringen av den intakta polen hos överföringsanlägg- ningen för högspänd likström, till dess nätfrekvensreglering kan följa Qnochi.vilken omfattning ändringar av reaktiv och aktiv effekt kan kompenseras under en begränsad tid genom ingrepp i regleringen av anläggningen för överföring av högspänd likström beror givetvis på förbelastnimmaïav de ifrågavarande stationsdelarna respektive av det momentana drifttillståndet omedelbart före en störning. Det är önskvärt att fullt utnyttja korttidsöverbelastnings- förmågan hos strömriktarventilerna vid ett dylïkt ingrepp Lösningen av denna uppgift består, med utgångspunkt för både en bör- värdesomkoppling av strömbörvärdet hos ströregulatorn i den andra intakta stationshälften hos den ena polen i riktning för en ökning enligt en förutbestämbar funktion ävensom en börvärdesomkoppling av styrvinkelbörvärdet för styrvinkelregulatorn i den intakta =stationshälften av samma pol i riktning för en ökning enligt en förutbestämbar funktion, enligt uppfinningen av att för att bilda de nya börvärdena de i störningsögonblicket föreliggande strömbör~ värdena för både stationshälfterna av en station lagras och tillsammans med ett förutbestämt maximiströmvärde utvärderas, varjämte efter uppnående av styrvinkelregleringsgränsen (d.min) i den ena, intakta stationshälften den andra intakta stationshälften av samma pol först övertar strömregleringen och därefter styrvinkelökningen företas i den ena intakta stationshälften.

Såsom en utföringsvariant av det tidigare kända förfarandet(se den tyska utläggningskriften 2 418 468) kommer i fallet med tillslag av skyddsanordningar i en stationshälft och efterföljande belastnings- minskning i denna störda stationshälft styrningen av de intakta likriktar- och växelriktarstationshälfterna att påverkas på sådant sätt att överföringen av aktiv effekt förblir upprätthållen, till dess maximiströmmen uppnås. Under förutsättningen att den ovan nämnda ena, intakta stationshälften tillhör den i normalfallet strömreglerande respektive strömbestämmande likriktarstationen, ger denna i störningsfallet sin strömreglerande funktion till den andra växelriktarstationen, dvs. det i och för sig kända marginalström- förfarandet (se den brittiska patentskriften l 043 055) överges för den tid i vilken yikriktarstationenicke övertar strömregleringen.

Så snart maximiströmmen har uppnåtts, kommer den reaktiva effekten i iikriktaren att höjas genom ökning av styrvinkelnaå i likriktaren.

Omställningen avcå kan alltså betraktasßsåsom en reglerreserv för den reaktiva effekten.

UtanIükstdmsökmüm'genanpëveflfinlav'wàælrfldæuenlaulnätqimninmxlickelfidlas exakt konstant. Dessutom uppträder vid styrvinkelökning i förbindelse med konstant hallen ef-.rar eraeet' en väsentligt mlrlare natepämfirgehöjnm än som erhålls uran varje angrepp l venrll- respektive gelleretymlngen. via detta förfarande är det ofördelakiágt att överföringseffekten hos den intakta polen minskas ytterligare i stället för att såsom önskas ökas med bortfallseffekten. För att i stor utsträckning undvika en spänningshöjning och ännu tidigare kunna höja den överförda aktiva effekten ges alltså på fördelaktigt sätt vid de intakta stationshälfterna av likriktarstation och växelriktar- station gemensamt instruktioner för börvärdeshöjning.

Om man utgår från en strömbestämning i likriktaren, måste det av de lagrade värdena erhållna strömbörvärdet över en förbindelse med fjärrverkan signaleras till den intakta växelriktarstationshälften.

Mellan instruktionerna kan beroende på signallöptiden finnas ett ringa tidsintervall ms området¿ I' Man bemödar sig att hålla denna tidsfördröjning så liten som möjligt men trots detta adderas endast till den rena löptiden (ungefär 20 ms) för vandringsvågorna relätider etc.

Dessutom är det önskvärt att strömhöjningen sker tillräckligt snabbt, dvs. icke så snabbt att starka asymmetrier uppträder (se fig. 3 i den amerikanska patentskriften 3 801 895) men dock-så snabbt att slutvärdet uppnås efter ca en till två nätperioder.

En möjlighet för lösning av detta delproblem består i att lagringen av strömbörvärdet och bildandet av det nya strömbörvärdet för växelriktarstationen sker i denna själv. För tiden med signal- överföringen avstår man därför från ett ingrepp i strömregulatorn i den.intakta likriktarstationshälften. Därvid bör emellertid endast för ledningsfel en avsevärt utrustningsteknisk kostnad medräknas.

Dessutom måste en koordinerad utlösning ske i lik- och växelriktar; stationen.

. V....,,..,_~.>- ._ . et... . »near G._,._ __. _ . ._ _. ...

För att undvika snabba dvs. dyrbara signalledningar från likriktaren till växelriktaren och möjliggöra snabbare strömökning, föreslås därför enligt uppfinningen i en föredragen utföringsform en av lednings- skyddet framkallad “störstorhetruppkoppling" i växelriktaren släck- vinkelreglering. Denna uppkoppling sörjer för att, omedelbart efter tillslag av ledningsskyddet hos en pol, släckvinkeln i den intakta växelriktaren ökas. Denna uppkopplingliknarden i och för sig kända di/dt-uppkopplingen (se den amerikanska patentskriften 3 801 895) och förbättrar växelriktarens vippsäkerhet . Växelriktarstationen innehåller såsom bekant en strömregulator och en släckvinkelregulator, vilka båda slutligen är anslutna till styrvinkelstyranordningen.

Samtidigt sänks växelriktarens spänning och därigenom ökas likriktarens reglerreserv. Varaktigheten för detta ytterligare ingrepp kan begränsas till den tid, till den"långsamma" signalen för strömbörvärdesökning når från likriktaren till växelriktaren (exempelvis 20 ms).

Med fördel undviks dessutom vid i och för sig känd inställning av likriktarstationshälfternas strömbörvärde med en högre marginalström, än som motsvarar summan av växelriktarstationshälfternas strömbörvärden den därigenom betingade minskningen av strömärvärde vid övergång till strömreglering i växelriktarstaionen under den kortvariga störnings- betingade omkopplingen genom en övergående ökning av strömbörvärdet både i likriktaren och växelriktarstationen med marginalströmmen. Vid denna åtgärd bibehålls skillnaden (marginalen) mellan börvärdena men ärvärdesnivån utjämnas.

Vmæemmupåßæüwasütmæwmweflmmmræmmwemwmm att utformas så att styrvinkeln i störningsfallet, efter uppnâende av den maximalt tillåtna strömmen på i och för sig känt sätt (se den tyska utläggningsskriften 2 418 468) inom ett definierat tidsintervall från värdet för den momentant föreliggande driftstyrvinkeln stadigt ökas till maximalt 60 till 700. Detta tidsintervall är beroende av storheten av de i kortslutningsströmkretsen befintliga reaktanserna (exempelvis generator- respektive nätreaktans, reaktans i strömriktar- transformatorerna, filterkretskapacitetet och liknande) uppgår vid vanliga nätförhållande vid vanliga strömriktarbryggkopplingar till cirka 10 till 25ms.

Uppfinningen har vidare till ändamål att anvisa en regleranordning för utförande av sättet, som med ett fåtal ytterligare kopplingsorgan uppfyller de ovan nämnda, ytterligare funktionerna.

Lösningen av denna uppgift består i att enligt uppfinningen i styr- utrustningen i varje likriktar- och/eller växelriktarstationshälft finns av ledningsskyddsanordningen styrda omkopplare och kopplinge- organ, att vidare styrvinkelregulatorn och strömregulatorn samverkar med väljarorgan för börvärdesvalet, att styrvinkelregulatorn är underlagrad strömregulatorn respektive från den sistnämnda å ena sidan och från ytterligare kopplingsorgan å andra sidan ett första och ett andra styrvinkelbörvärde föreläggs till val, att styrutrust- ningen över en förbindelse med fjärrverkan är förbunden med en bör- värdesingång hos styrutrustningen och därmed strömregulatorn hos växel- riktar- respektive likriktarstationdfiüft hos samma pol.

I detalj är regleranordningen lämpligen utformad så att a) från ledningsskyddsanordningens styrda minnen för strömbörvärdena hos styrutrustningarna finns för strömriktarventilerna i stationshälft- erna av en station; att en första adderare för de före störningen lagrade strömbörvärdena är efterkopplade, att den underlagrade styr- vinkelregulatorn i den ifrågavarande styrutrustningen för den motsvarande - stationshälften är anordnad att påtryckag utgångsstorheterna från ström- regulatorn såsom första styrvinkelbörvärde över en första ingång hos ett maximalvalorgan och,sålunda över detta, varemot till en andra ingång hos maximivalorgan en funktionsgivare är anslut- ningsbar, för att bilda det andra styrvinkelbörvärdet av skillanden mellan summan av de lagrade strömbörvärdena och strömärvärdet, att den första strömbörvärdesingången eller utgången från den första adderaren hos stationshälfterna är anslutningsbar över en första, styrbar omkopplare och ett minimivàlgrgan _ till ett jämförelse- ställe för jämförelse med strömärvärdet, att ett maximiströmbörvärde är påtryckt en andra ingång till minimivalørganet , varvid ett överskridande avxmmndstümbörwàræi'garmrsnmen av de lagrade ström- börvärdena utlöser den underlagrade styrvinkelregleringen, samt att utgången från minimivalorganet ; är förbunden med börvärdesingången till styrutrustningen och därmed strömregulatorn hos samma pols andra staionshälft; _ b) i signalflödesriktningen efter den första adderaren ligger en första förgreningspunkt, vid vilken förutom den första styrbara omkopplarens fasta kontakt är ansluten en andra adderare för att bilda skillnaden eller regleravvikelsen, att efter den andra adderaren ligger en andra förgreningspunkt,till vilken vid utgångssidan är anslutna dels över ett tröskelorgan med marginalströmmen såsom tröskelvärdet styringången till en andra styrbar omkopplare och dels över en tredje adderare med tillsatsströmingång och funktionsgivaren arbetssträckan för den andra styrbara omkopparen samt att mellan den sistnämnda och maximiväljarorganets andra ingång finns en av ledningsskyddsan- ordningen styrd, tredje omkopplare; c) mellan det andra minnet för strömbörvärdet i den störda stations- hälften hos samma station och den första adderaren ligger ett första av ledningsskyddsanordningen styrbart tidsorgan samt d) ett andra av ledningsskyddsanordningen styrbart tidorgan finns för förutbestämning av det i tiden föränderliga maximiströmbörvärdet.

Med den ovan beskrivna anordningen uppnås på fördelaktigt sätt efter relativt kort tid åter utgångstillståndet hos den funktionsdugliga polen och man kan därefter åter övergå till normaldrift, dvs. strömvärdes- instruktionen sker då icke från minnena utan från utgången från den normala effektregleringen av polen.

Såsom väsentlig, fördelaktig åtgärd föreslås vidare att den vid överlämnande av strömregleringen till växelriktarstationen genom marginalströmförfarandet betingade minskningen av stámärvärdet kan utjämnas, genom att mellan det andra tidorganet och maximivak organet ligger en fjärde adderare, vid vilken över en av växelriktar- stationshälfterna av densamma polen styrbar,till marginalströmbörvärdes- 'givaren ansluten fjärde omkopplare är belägen.

Ytterligare åtgärder och fördelar framgår av underkraven och förklaras närmare nedan i anslutning till på ritningarna visade utförings- exempel.

Pâ ritningarna visar fig. l schematiskt en anläggning för överföring av högspänd likström med styrutrustningarnas förbindelser, fig. 2 växelströmmen på sekundärsidan av strömriktartransformatorn i anlägg- ningen för överföring av högspänd likström såsom funktion av fasvinkeln, fig. 3 schematisk uppbyggnaden av en styrutrustning i en likriktar- stationshälft, fig. 4 ström-tidfunktionen hos ett första tidorgan samt fig. 5 ström-tidfunktionen hos ett andra tidorgan.

I fig. l är en generator 20 ansluten till en strömsamlingsskena l. 10 Även om i fig. l för enkelhetens skull endast ett enfas växelspännings- nät visas, används vid normal användning trefasnätfl Mellan generatorn 20 och samlingsskenan l är den subtransienta generatorreaktansen XG, maskininformatorreaktansen XTG och överföringsledningens reaktans XlG inritade, vilka tillsammans med den (ej visade) bryggtrans- formatorreaktansen XTB hos de sttällbara bryggtransformatorerna 2, 3 mellan samlingsskenan l och likriktarbryggorna 4, 5 i.störnings- fallet, exempelvis belasningsminskning, orsakar en spänningsöver- höjning vid samlingsskenan 1.

Likriktarbryggorna 4, 5 hihkz'med motsvarande tillsatsanordningar de tvâ stationshälfterna av den ena strömriktarstationen, vilka vardera samverkar med en likströmsledning 7 respektive 8 med glättnings- drosskn:L och gemensam jord 6. Den genom likriktarbryggorna 4, 5 genomförda effekten inregleras över ledningar 9, 10, styrenheten 13 och mätorganen ll, 12 i likströmsledningarna 7,8 till ett förut- bestämbart börvärde. I normaldrift övertar båda stationshälfterna, dvs.w var och en av de båda likriktarbryggorna 4, 5 en väsentligen lika stor andel av den överföringseffekt som över växelriktarna 17, l8 avges till samlingsskenan l9 vid motstationen till det därstädes belägna växelströms- respektive trefasnätet l9. Den avgivna effekten hålls där medelst styrenheten l4 och det tillhörande mätorganen 15, 16 vid ett förutbestämbart börvärde, som är avstämt med likriktarbryggornas 4, 5 börvärde. Styrenheterna l3 respektive 14 kan påverkas av leflningsskyddsanordningar, exempelvis av vandringsvåglednings- skyddet, längddifferentialskyddet, likspänningsberoende strömbör- värdesreduktion etc.

I stället för en enda brygga för varje stationshälft i anläggningen för överföring av högspänd likström, kan ett flertal bryggor vara anordnade i de separata strömriktarstationerna.

I felfallet ntförs vanligtvis först återstartförsök med den störda polen, exempelvis fyra försök. I den tyska utläggninsskriften 2 418 468, fig. 2b, visas ett dylikt, lyckat försök i anslutning till tidsförloppet för de elektriska storheterna.

Man hoppas därvid att även likspänningen åter stiger. När försöken lyckas, skall styringreppen enligt uppfinningen utföras. ll I fig. 2 visas i anslutning till det i den tyska utläggninsskriften 2 418 468, fig. 4, angivna exemplet inritat med streckade linjer, hur växelströmmen förlöper vid 50% belastningsminskning, när inget ingrepp sker i styrningen av den intakta strömriktarstationshälften.

(Talen betyder tidpunkterna från störningens början, dvs. efter inlaüfing av belastningsminskningen vid den störda stationshälftenà Efter genomlopp av punkten A (dvs. vilka 13,3 ms efter början av belastningsminskningen), i vilken de båda kurvorna skär varandra, blir samlingsskenspänningen U större än märkvärdet UN. För att hindra detta finns två möjligheter för omställning av styrvinkeln respektive likströmmen i den intakta strömriktarstationshälften, såsom framgår av fig. 2.

För det första kan styrvinkeln i den intakta likriktarstationshälften minskas. varigenom likströmmen skulle stiga till det dubbla (fig. 2, följande kurvförloppet från A till C). Denna möjlighet är gångbar, när ventilerna icke överlastas av den därvid uppkommande höga strömstyrkan.

Den andra möjligheten består i att öka styrvinkelneLi.den intakta lik~ riktarstationshälften (fig. 2 följande kurvförloppet från A till B).

Den andra möjligheten kommer att utnyttjas och utformas inom ramen för sättet enligt uppfinningen.

Vndikm efterföljande beskrivningen utgår man för bättre överskådlighet från att likriktadstationen är strömreglerande i normaldrift och att likriktarstationen i störningsfallet bildar ett strömbörvärde för växelriktarstationen och kortfristigt avger till dennn strömregleringen, dvs. att företrädesvis likriktarstationen är utrustad med tillsats- anordningar enligt fig. 3. indelsningsvis har det tidigare angetts att även en motsvarande utrustning och funktion av växelriktarstationen och/eller en omedelbar förstoring av släckvinkelni den intakta växel- riktaren är möjligt. Dessutom förusetts exempelvis att i den undre (II) av de båda polerna I och II ett fel uppträder.

För dettafall visas styrenheterna 13 och 14 i fig. l närmare i sin ömsesidiga förbindelse. Varje styrenhet 13 respektive 14 består av två utrustningar l3a och l3b respektive l4a och l4b.

Börvärdesingångarna 2la och 2lb hos styrutrustningarna l3a och l3b 12 är sinsemellan förbundna. En utgång 23 från styrutrustningen l3a är över en förbindelse 24 med fjärrverkan förbunden med en ingång 25 hos styrutrustningen l4a (respektive internt i strömregulatorn -dej visad) hosden till samma pol I hörande växelriktarstationshälften l7.

Detsamma gäller för styrutrustningarna l3b och l4b (ej visad). En effektskyddsanordning 26 är ansluten till båda styrutrustningarna l3a, isb på iikriktarsiaan. a ' Styrutrustningens l3a uppbyggnad förklaras i anslutning till fig. 3 För lagring av strömbörvärdena Iäl och Iâz, för likriktarhälfterna 4, 5 före störningen finns två minnen 27 och 28,vilka naturligtvis även kan vara belägna utanför styrutrustningen l3a (visad med streckade linjer) och båda styrutrustningarna l3a och l3b kan vara gemensamma.

Efter det första minnet 27 följer en första additionsanordning, respektive ett adderingsställe 29 (i korthet benämnt adderare), efter den andra adderaren 28 ett tidorgan 30, som lämpligen är förbundet' med en integrator 30' respektive har ett integrerande - fördröjande tidsförhållande och är anslutet vid utgångssidan till det första adderingsstället 29. Efter adderaren 29 finns ett första förgrerings- ställe 31, till vilket dels en fast kontakt 32 hos en av lednings~ skyddsanordningen 26 första styrbar omkopplare 33 och dels en andra adderare 34 är ansluten. Efter den sistnämnda ligger en andra förgre- ningspunkt 35, till vilken en dels över ett tröskelvärdesorgan 36 med marginalströmmen IdM såsom tröskelvärde styringången till en andra styrbar omkopplare 37 och dels över en tredje adderare 38 med tillsatsingång 39 för en tillsatsstorhet IaN och över en funktionsgivare 40 arbetssträckan för den andra stybara omkopplaren 37 är anslutna.

Till den andra adderaren 34 är i negativ riktning strömärvärdet Idl anslutet¿FÜr detta ändamål finns_ett tredje förgreningsställe 41 före bör - ärvärdesjämförelsestället 42 hos en strömregulator 43.

Till denna är dessutom utgången från ett minimiväljarorgan 44 med utgângsstorheten Iâíz ansluten, vilken tjänar såsom strömbörvärde för styrutrustningen l4a (fig. l).

Strömregulatorns 43 utgång är* förbunden med en första ingång 45 till ett maximiväljarorgan 46 till vars andra ingång 47 en efter den styrbara omkopplaren 37 befintlig, av ledningsskyddsanordningen 26 13 styrd tredje omkopplare 48 finns.

Styrvinkelregulatorns 50 (streckprickad} utgång 49 är ansluten till en vanlig tändpulsbildare (ej visad).

Före det första minnet 27 finns ett fjärde förgreringsställe 51, som är förbundet med en andra, fast kontakt 52 hos den första styrbara omkopplaren 33. Den rörliga kontakten 33 ligger vid en första ingång 54 till minimiväljarorganet 44, utgången hos en fjärde adderare 55 till en andra ingång 56 hos denna. Den fjärde adderaren 55 är å ena sidan vid ingångssidan ansluten till ett andra tidorgan 57 och å andra sidan anslutenöwmrenavväxelriktarens styrorgan l4a styrd fjärde omkopplare 58 ansluten till en marginalströmgivare (ej visad). Genom en vid återstarten av den störda polen avgiven signal 59 tillförs negativt det momentana strömbörvärdet Idz över en omkopplare 60 till den första adderaren 29, I det följande förklaras kopplingsanordningens verkningssätti anslut- ning till två exempel.

Spänningskonstanthållning efter belastningsminskning vid en över- föringsanläggning för högspänd likström med prioritet mot överföringen av aktiv effekt (exempel 1): Ett dylikt förlopp och dess utförande förutser att efter ett lednings- fel vid likströmssidan regleringen av den återstående överföringen av högspänd likström i gränsfallet insätts för spänningskonstanthåll- ning till priset av överföringen av aktiv effekt. Sådant kan tänkas exempelvis i fallet med växelriktarmatning av svaga önät, vid vilka ett stabilitetsproblem icke föreligger och frekvensavvikelser över- gående kan tillåtas men emellertid på grund av den höga nätimpedansen vid bortfall av reaktiv effekt avsevärdaöverspänningar med nät- frekvens kan befaras. l normaldrift arbetar överföringsanläggningen för högspänd likström i exemplet en bipol, med strömreglering på likriktarsidan (styr- utrustningarna l3a och l3bl och spänningsreglering (noggrannare: släckvinkelreglering) på våxelriktarsidan (styrutrustninganna l4a och l4b). Spänningsregleringen arbetar såsom konstantvärdesreglering, så att man även kan betrakta strömrelgeringen såsom effektreglering. lå Strömbörvärdena Iäl och Iäz är under märkdriftförhållanden noggrant proportionella mot den aktiva effekten och är närmelsevis proportionella mot strömriktarens reaktiva effekt. Detta samband kan man utnyttja för att i fallet med den belastningsminskning hos en eller båda polerna (I eller II) styra den återstående (II eller I) övergående, så att den momentana bristen på reaktiv effekt väsentligen utjämnas. Dessutom har man till utstyrning med maximal ström Idmax den önskade bieffekten att samtidigt bristen aktiv effekt utjämnas.

Om den maximala strömmen uppnåtts, kan då endast ännu ett krav, nämligen spänningskonstanthållningen motsvaras. Detta sker genom ökning av styrvinkeln i likriktaren vid samtidig strömreglering i växel- riktaren till maximal ström. Härigenom höjs strömriktarens reaktiva effekt men den överförda aktiva effekten minskas. Sambandet mellan styrvinkelnaL och strömriktarens reaktiva effekt Q är väsentligen Qv-I sin.oL dmax ' För att höja den reaktiva effekten motsvarande detta förhållande, finns för att bilda börvärdet avaL? efter strömbörvärdesbildningen Iäíl av börvärdessumman Iäl och Iâè arcsin-funktionsgivaren 40.

Uppbyggnaden av dylika funktionsgivare är tidigare känd (Steinbuch, "Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung“ 2. Auflade (1967), Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg/New York, S 1155, ll76). Upp- byggnaden av en arcsin-funktionsgivare 40 kan även lätt utföras emedan arc-cos-funktionsgivaren är vanliga för linjarisering av reglerkretsat hos normala, nätstyrda strömriktare och sålunda är allmänt kända. Härav kan genom substraktion av en vinkel av OL z=90° från styrvinkeln bildas. Detta är emellertid endast erforderligt, när ett stort reglerområde erfordras förfiå. För mindre utstyrningar gäller närmelsevis Q'_'Idmax ' °k ' så att dylika fall en motsvarande förenklad funktionsgivare 40 är tillräcklig.

De för ingreppet i regleringen nödvändiga förbindelserna i styr- utrustningarna förklaras i anslutning till fig 3. Det antas liksom 15 för fig. l att ett ledningsfel leder till belastningsminskning av pol II. I pol I kommer, utlöst genom störningssignalen från lednings- skyddsanordningen 26, en strömbörvärdesomkoppling att utföras. Härför lagras de i störningsögonblicket föreliggande strömbörvärdena 1:1 i minnena 27 och 28. Det lagrade till det första tidorganet 30, adderare 29 för strömbörvärdesbild- och Iâé i styrutrustningen l3a, börvärdet Iäz påtrycks ingången vars utgång är förbunden med en ning. Det här bildade börväraet fäll- för det tidigare börvärdet I: att tillföras strömregulatorn 43 över en senare förklarad begränsningskoppling. Påverkan av reaktiveffekt- balansen genom återstartförsök av den.störda polen betraktas därigenom att det vid återstarten uppkommande strömbörvärdet IÉ2 över omkopp- laren 60, styrt genom frigöringssignalen 59 vid inledning av återstarten kommer under ingreppet i stället av den störda polen, dras från summan av det lagrade strömbörvärdet vid adderingsstället 29. Vid lyckad återstart återkopplas genom signalen 26 till normaldrift.

Det första tidorganet 30 skall strömbörvärdeshöjningen næd Iâë i den felfria stationsdelen utföras efter belastningsminskning i den andra polen II, endast så snabbtatt starka asymmetrier i strömriktardriften kan undvikas. Dettakan ske genom mellankoppling av en integrator 30', som efter en inställbar tid Tl (exempelvis Tl= 10 ms) uppinte- greras till ingângsvärdet. Efter denna tid återställs intergratorns 30” ingång till noll (ingång 30") och återföringen omkopplas så att integratorns 30' utgång återgår enligt en e~funktionned tidskonstanten T2 till noll (fig. 4). Tidskonstanten T2 skall väljas så att nätregle~ ringen kan följa den resulterande ändringen av reaktiv och aktiv effekt (exempelvis T2 = l0s).

Det för strömregulatorn 43 bestämmande börvärdet Iäíz bildas under (minimival). För att beaktande av maximalströmbörvärdet Idmax utnyttja den kortvariga överbelastningsförmågan av strömriktarventilerna I det visande (t) det andra vara tidsberoende.

'W dmax tidorganet 57, som uppvisar ett proportionellt differentierande, enkelfördröjande förhållande (P D-Tel)-), varvid tidkonstanten T(l) kan ha exempelvis värdet T(l)= 4 s och den maximala höjningen k över den varaktigt tillåtna märkströmmen kan vara exempelvis k= 0,25 p.u. (fig. 5). Detta tidsorgan 57 tillåter sålunda ett högt strömvärde, så länge de av effekttyristorer uppbyggda ventilerna i strömriktaren ännu är kalla, och därefter ett lägre värde.

. . N .. .. åk kan detta maximistromborvarde Idmax exemplet påverkar störsignalen för påtryokning av I 16 Över förbindelsen 24 med fjärrverkan mellan likriktare och växel- riktare överförs strömbörvärdet Iääz även till växelriktaren, dvs. till styrutrustningen l4a och den motsvarande strömregulatorn. Så snart likriktaren kommer till sin ställgräns (medcÅ.= d\min), övertar enligt marginalströmförfarandet (den schweisiska patentskriften 422 144, och den brittiska patentskriften l 043 085) växelriktaren på i och för sig känt sätt strömregleringen. Härigenom ökas styrvinkeln i växelriktarstationshälften, vilket bidrar till ökning av den reaktiva effekten.- För att utjämna den genom marginalströmförfarandet betingade minskning- en av strömbörvärdet i växelriktaren kan en"marginalströmkompensation" företas; vid vilken, utlöst genom övergång tillstnämreglering i växel- riktaren, strömbörvärdena i likriktaren och växelriktare övergående ökas med marginalströmmen A I dM.

Då måste ett med marginalströmmen~AldM högre maximiströmbörvärde tillåtas i likriktaren respektive i styrutrustningen l3a, som emellertid icke leder till ett motsvarande högre ärvärde, så länge växelriktarstationshälften reglerar strömmen.

Så snart maximiströmmen uppnåtts, kan den reaktiva effekten endast, ökas genom ökning av styrvinkeln. För att ingripa så litet som möjligt i det "naturliga" reglerförhållandet hos likriktare och växelriktare, sker ökningen av styrvinkeln på likriktarsidan. Såsom kriterium härför mäts skillnaden ¿ÄI¿ mellan strömbörvärdet Idll och strömärvärdet Idl, respektive bildas i den andra adderaren 34.

Så snart skillnadenlß Ia över längre tid (exempelvis 20 ms) är större än marginalströmmen ¿&IdM, är den begärda strömmen Iâíl särkert högre -* än den tillåtna maximiströmmmen Idmax. Detta tillstånd utlöser in- greppet i den underlagrade styrvinkelregleringen.

Härför tillförs regleravvikelsen ¿>Iå ett arcsin-organ eller ett proportionalorgan såsom funktionsgivare 40. Ingângen till detta organ erhåller en sådan tillsatsstorhet I¿N, att utgången avger ett styrvinkelbörvärdecLà;=çLN, när regleravvikelsen ÅÄId=nol1. Om styrvinkelbörvärdetc#Ü; är större än styrvinkelbörvärdetciäë vid utgången från strömregulatorn 43, blir detta verksamt för den under- 17 lagrade styrvinkelregleringen (maximival).

Med den beskrivna anordningen uppnås efter 3 . T2 =30 s åter utgångs- tillståndet hos den funktionsdugliga polen I, dvs. att likriktar- stationshälften reglerar strömmen motsvarande det lagrade ström- börvärdet Iäí, växelriktarstationshälften reglerar släckvinkeln.

Härefter kan man återgå till normaldriften, dvs. till strömvärdes- förbestämning för likriktaren, icke från minnet utan från utgången från polens effektreglering.

För att bilda strömbörvärdet Iâïl kan det direkta strömbörvärdet Iäâ användas, dvs. en lagring av ett strömbörvärde kan bortfalla, när man avstår från det senaste beskrivna ingreppet i styrvinkel- regleringen. Härigenom blir emellertid ställomrâdet för spännings- konstanthållning väsentligt begränsat.

För styrvinkelförbestämning kan även en funktionsgivare finnas med ett minne för exempelvis 50 ek-värden, med o¿max(60 till 700) normerat, motsvarande 50 olika tidvärden och med ett definierat steg mellan värdena. Mellanvärden kan efterbildas av linjer eller polynom av andra och tredje graden.

Utveckling till äkta spänningsreglering efter belastningsminskning vid en överföringsanläggning för högspänd likström och andra stör- ningar (exempel 2).

Det ovan beskrivna förfarandet att avlägsna överspänningar med nätfrekvens efter belastningsminskning vid överföringsanläggningar för högspänd likström kräver förutom minnen, omkopplaranordningar och tidorgan, endast utrustningar, som finns i varje anläggning för överföring av högspänd likström. Såsom ren spänningsstyrning kan den icke taga hänsyn till vad som för övrigt försiggår i nätet. Den är begränsad till ett störningsfall.

För högre anspråk kan förfarandet utvidgas till en äkta spännings- reglering. Den ytterligare utrustningen består väsentligen i en och för sig känd anordning för noggrann mätning av mätspänningens höjd hos det nät vars spänning skall begränsas. Fördelen med detta för- farande är att det är lämpat för att avlägsna överspänning med nät- frekvens av varje härkomst. 18- Vid en dylik spänningsreglering är en lagring av strömbörvärdena icke meningsfull. I stället föreslås därvid en lagring av dezraküva effektens börvärde hos den bortfallna polen i den intakta polen och den anslutande bearbetningen över ett tidorgan, motsvarande fig. 7, för att kompen- sation av aktiv effekt icke skall leda till någon överbelastning av den intakta polen utan upprätüfiüls endast, till dess nätregleringen kan följa. Återstartförsök av den störda polen kan då betraktas analogt exempel I genom substration av det vid återstarten förut- bestämda börvärdet för aktiv effekt från summabörvärdet av den aktiva effekten hos den intakta polen.

Det bör vid spänningsreglering av nämnda slag framhållas att den endast ingriper undantagvis, nämligen vid uppträdande av överspänning- ar med nätfrekvens och närmare bestämt under en begränsad tid, varav man antar att den är tillräcklig för att eliminera nätspännings- höjningen med den normala spänningsregleringen hos nätet eller stegkopplarreglering hos överföringsanläggningen för högspänd likström. överföringen av aktiv effekt kan under denna tid endast beaktas inom ramen för prestationsförmågan hos överföringsanläggning- en för högspänd likström. Den nämnda begränsade tiden kan bestämmas exempelvis empiriskt.

Claims (13)

19 P A T E N T K R A V
1. l. hos en överföringsanläggning för högspänd likström med en till ett Sätt att styra förhållandet mellan aktiv och reaktiv effekt första trefasnät ansluten likriktarstation och en till ett andra tre- fasnät ansluten och med den första stationen över tvâ likströmsled- ningar, förbunden växelriktarstation, varvid var och en av stationerna är delade i två hälfter, varvid stationshälfterna hos varje station dels gemensamt är anslutna till jord eller en metallisk återledare, dels är en stationshälft hos varje station förbunden med den positiva likströmsledningen tillsammans bildande den positiva polen respektive med den negativa likströmsledningen tillsammans bildande den negativa polen och varvid varje station är utrustad med stfihr och spänningsregu- latorer ävensom med styrvinkel~ respektive släckwüßelstyrsatser, varvid i fallet med tillslaget av skyddsanordningar hos en pol och efterföljande belastningsminskning hos den störda polen under en kort tid ingrepp görs i regleranordningen hos den intakta polen, särskilt för utreglering av, i anslutning till belastningsminskningen uppträdande, överspänningar av nätfrekvens, varjämte både en bör- värdesomkoppling av strömbörvärdet hos strömregulatorn i den andra, intakta stationshälften genomförs i riktning för en ökning enligt en förutbestämbar funktion ävensom en börvärdesomkoppling av styr~ vinkelbörvärdet för styrvinkelregulatorn i den ena intakta stations~ hälften i den intakta polen i riktning för en ökning enligt en förutbestämbar funktion, k ä n n e t e c k n a t av att för att bilda det nya börvärdet lagras de i störningsögonblicket föreliggande strömbörvärdena i de båda likriktarstationshälfterna och utvärderas tillsammas med ett förutbestämt maximiströmvärde, varjämte efter uppnâende av styrvinkelregleringsgränsen (A-min) i den ena intakta stationshälften först den intakta, andra stationshälften hos samma pol övertar strömregleringen och i anslutning härtill styrvinkelök- ningen företas i den ena intakta stationshälften.
2. 2. Sätt enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t av att vid i och för sig känd inställning av strömbörvärdena i likriktar- staionshälfterna med en högre marginalström än som motsvarar summan av växelriktarstationshälfternas strömbörvärdep den därigenom betingade minskningen av strömärvärdet vid övergång till strömrelgering i växelriktarstation under den kortvariga, störningsbetingade om- kopplingen undviks genom en övergående höjning av strömbörvärdena både i likriktar- och i växelriktarstationen med marginalströmmen. 20
3. 3. Sätt enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e- t e c k n a t av att omedelbart efter tillslag av ledningsskydds- anordningen.släckvinkeln ökas i den intakta växelriktarstationen.
4. 4. c Sätt enligt något av föregåendé“patentkrav, k ä n n e- t e'c k n a t av substraktion av det vid återstartförsök av den störda polen (I respektive II) där uppkommande strömbörvärdet (Iå2 respektive Iäl) från summan av de i den ostörda polen lagrade ström- börvärdena (Iäl och Iäé) vid adderaren (29), styrd genom den för _ återhöjningen bestämmande signalen (59).
5. 5. Regleranordning för styrning av förhållandet mellan aktiv och reaktiv effekt vid en överföringsanläggning för högspänd likström med en, till ett första trefasnät ansluten, likriktarstation och en till ett andra trefasnät ansluten och med den första stationen, över två likströmsledningar, förbunden växelriktarstation, varvid stationerna vardera är delade i två hälfter och stationshälfterna hos varje station dels gemensamt är anslutna till jord eller till en metallisk åter- ledare dels är varsin stationshälft i.varje station förbunden med den posetiva likströmsledingen tillsammans bildande den posetiva polen respektive med den negativa likströmsledningen tillsammans bildande den negativa polen, varjämte varje station är utrustad med ström och spänningsregulatorer ävensom med styr- och släckvinkel- styrsatser, varvid i fallet med tillslag av.skyddsanordningar hos en pol och efterföljande belastningsminskning hos den störda polen för en kort tidslängd ingrepp görs i regleranordningen hos den, intakta polen, särskilt för utreglering av, i anslutning till belast- ningsminskningen uppträdande, överspänningar med nätfrekvens, k ä n n e t e c k n a d av att i styrutrustningen (l3a, l3b) i varje likriktare- och/eller växelriktarstationshälft är, av ledningsskyddsanordningen (26) styrda omkopplare (33, 26) och kopp- lingsorgan (27, 28, 30 och 57) inrättade, att vidare väljarorgan för börvärdesvalet är tillordnade styrvinkelregulatorn (50) och strömregulatorn (43)¿ att styrvinkelregulatorn (50) är underlagrad strömregulatorn respektive av den sistnämnda å ena sidan, och av ytterligare kopplingsorgan, å andra sidan, är i förväg given ett första och ett andra styrvinkelbörvärde (cL?š och Jfä) för val, samt att styrutrustningen (l3a respektive l3b) över en förbindelse (24)-med fjärrverkan är förbunden med en börvärdesingâng hos styr- utrustningen (l4a respektive 14b) och därmed strömregulatorn i fäxelriktar- respektive likriktarstatioñshälften hos samma pol (I respekgive II).
6. 6. Regleranordning enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k- n a d av att från ledningsskyddsanordningen styrda minnen (27, 28) är inrättad för styrutrustningarnas @3a7 l3b) strömbörvärden (lšl, Iâë) för stationshälfternas strömriktarventiler i en station, att en första adderare (29) för de före störningen lagrade ström* börvärdena är efterkopplad, att den underlagrade styrvinkel- regulatorn (50) i den ifrågavarande styrutrustningen (l3a, l3b) för den motsvarande stationshälften är anordnad att påtryckas ut- gângsstorheten från strömregulatorn (43) såsom första styrvinkel- börvärde (akï) över en första ingång (45) hos ett maximivalorgan (46) och därmed över detta, varemot till en andra ingång (47) hos maximivalorganet (46) en funktionsgivare (40) är anslutningsbar för att bilda det andra styrvinkelbörvärdet (såg) ur differensen (A.Id) mellan summan av de lagrade strömbörvärdena (Iäl, Iäë) och strömärvärdet (Ifll) eller utgången från den första adderaren (29) hos varje likriktarstationshälft över en första styrbar omkopplare (33) och ettnünhnhnürmgan (44) är anslutningsbar till ett jämförelseställe (42) för jämförelse med strömärvärdet (lålä, att ett maximiström- börvärde (lamax) påtrycks en andra ingång (56) hos minimivalorganet (44), varvid ett överskridande av maximiströmbörvärdet (Idmax) genom summan (Iäll) av de lagrade strömbörvärdena (lšï och IÉ2) utlöser den underlagrage styrvinkelregleringen, samt att utgången från minimivalorganet (44) är förbunden med börvärdesingângen till styrutrustningen (l4a respektive l4b) och därmed till strömregulatorn i den andra stationshälften hos samma pol (I respektive II).
7. 7. Regleranordning enligt patentkravet 5 och 6, k ä n n e t e c k- n a d av att i signalflödesnüdningen efter den första adderaren (29) ligger en första förgreningspunkt (3l), till vilken dels en fast kontakt (32) hos den första styrbara omkopplaren (33) dels en andra adderare (34) för att bilda differensen mellan regleravvikelsen {,gI¿) är anslutna, att efter den andra adderaren (34) finns en andra förgreningspunkt (35), till vilken dels över ett tröskelorgan (36) med marginalströmmen (¿5I¿M) såsom tröskelvärde styringången till en andra styrbar omkopplare (37) dels över en tredje adderare (38) med tillsatsströmingång (39) och funktionsgivaren (40) den andra styr- bara omkopplarens (37) arbetssträcka är ansluten och att mellan den sistnämnda och den andra ingången (47) till maximivalorganet (46) finns en tredje, av ledningsskyddsanordningen (26) styrd omkopplare (48). -- .au-wmvs -.r-- »fx-u- wu--ß . V. l- 1. .v . V -., å _ - _. ._ '- wr- 22
8. 8. Regleranordning enligt patentkraven 5 till 7, k ä n n e- t e c k n a d av att mellan det andra minnet (28) för strömbörvärdet (Iåz) hos den andra stationshälften i samma station och den första adderaren (29) ligger ett första, av ledningsskyddsanordningen (26) styrbart tidorgan (30).
9. 9.' Regleranordning enligt patentkravet 8, k ä n n e t e c k n a d I av att före det första tidorganet (30) år kopplat en återställbar integrator (30').
10. 10. Regleranordning enligt något av patentkraven 5 till 9, k ä n nde t e c k n a d av att ett andra av ledningsskyddsanordningen (26) styrbart tidorgan (57) är anordnat för förutbestämning av det tidsmässigt förändrade maximiströmbörvärdet (lšmax).
11. ll. Regleranordning enligt patentkravet 10, k ä n n e t e c k n a d av att mellan det andra tidorganet (57) och minimivalorganet (44) ligger en fjärde adderare (55), vid vilken över en av stationshälften i den samma polen styrbar, till marginalströmbörvärdesgivaren ansluten, fjärde omkoppflæ (58) är anordnad.
12. 12. Regleranordning enligt något av patentkraven 5 till ll, k ä-n n e t e c k n a d av en arcsin-funktionsgivare (40).
13. 13. Regleranordning enligt något av patentkraven 5 till 12, k ä n n e t e c k n a d av att börbärdesingången för det från den störda stationshälften stammande, för lagring avsedda strömbör- värdet (IÉZ respektive Iäl) över en förbindelseledning med en genom signalen för återstartförsök styrd omkopplare (60) är förbunden med den första adderaren (29) i negativ riktning.