SE448136B - Styranordning for likstromseffektoverforingsledningar - Google Patents

Description

20 25 30 35 44s»1z6a a of )2 skrifter, effektstöd i nödsituationer enbart genom manipulering av styrvinkeln eller tändvinkeln för växelström-likström/likström- växelström-omformarna, vilket gör effektstöd möjligt snabbt och i stor skala." _' o a , a_. .Z När det gäller växelriktare (likström-växelström-omformare), är växelriktarens tändvinkelstyrming sådan, att styrning sker för att göra likspänningen konstant. Med hänsyn till den ovan beskriv- na uttagsstyrningen av transformatorn på växelriktarsidan kan växelriktarstyrningen således betraktas som en konstant effekt- faktorstyrning. Som bekant kan omformarens effektfaktor cos? i approximativt uttryckas genom nedanstående ekvation. - 2* :§¿.;...1... (1): icasr e vd/1,35 E där Vd är en likspänning,fEà transformatorns spänning på omformar- sidan och f styrvinkeln_eller_tändvinkeln..I ekvation (1) hålls Ez konstant genom uttagsreglering av transformatorn, och Vd be- stäms av konstantspänningsstyrningen av växelriktaren. Härigenom bestäms växelriktarens effektfaktor cos 4 till att vara ett fast värde, oberoende av ändringar i andra faktorer. I motsats härtill bestäms väkelström-likström-omformarens (likriktarens) likkläm- spänning Vdr i ett konstantströmstyrningSSY$tem som summan av växelriktarens konstanta klämspänning Vdí och_linjespänningsfal-» let Id-R¿. Av detta skäl kommer, såsom framgår av ekvation (1), trots det faktum latt E2 är konstant, likspänningen Vd att ändras med en ändring i belastningen (dvs effekten Id), vilket resulterar iden ändring i effektfaktorn cos å. _ Som följd av denna ändring i effektfaktorn kommer den av lik- riktaren förbrukade reaktiva effekten att öka bnder*lägbelast- fiingsfaiistanat ' in ' s a i . u*--- _ o i _ a " Q =\/šao¿'š Id sin P a ... . . . . .,. (2) är ekvivalent för den reaktiva effekten Q. I denna ekvation hålls tomgångssekondärsbänningen É2 konstant genom uttagsregleringen av transformatorn, och likströmmen I o minskar under lågbelastningstillstånd. I betraktande av det fak- tum, att styrvinkeln W ökar under lågbelastningstillstånd (detta framgår av det faktum, att_i ekvation (1) E2 styrs att vara 7 konstant, och Vd reduceras under lågbelastningstillstånd), kommer emellertid värdet på sin Y att öka under lågbelastningstillstånd. ökningen i sin W är större än minskningen i I¿, varför totalt den Ovanstående ekvation (2) d I (B 10 15 20 25 30 35 40s 3 g 1 t i g 448 136 reaktiva effekten Q ökar under lågbelastningstillstând. Storleken av ökningen i Q bestäms av storleken av ändringen i likspänningen Vdr vid änden av likriktaren. Därför blir ändringen i Q desto större, ju längre linjen, dvs ju större impedansen R¿ , är. Detta ställer ett problem, i synnerhet när likriktaren är ansluten till ett svagt system för fjärreffektöverföring. I sådana fall är det nödvändigt att ta hänsyn till den minskning i systemstabiliteten,,' som förorsakas av förbrukningen av en onödigt stor reaktiv effekt, under lågbelastningstillstánd. Den reaktiva effekten Q vid växel- riktarens klämma minskar med en minskning i likströmmen Id, efter- som styrvinkelnf är fast. Detta förbättrar systemstabiliteten och är därför önskvärt. _ Sammanfattningsvis kan sägas att det ovannämnda systemet för att hålla transformatorns sekundärspänning konstant under tomgångs- tillståndet är mycket effektivt med avseende på effektstöd (effekt- bidrag) i nödsituationer. Om systemet skall användas tillsammans D 'med ett svagt system erfordras emellertid ytterligare en förbätt- ring beträffande den reaktiva effekten. _ g t Det ovannämnda problemet vid systemet för att hålla sekundär- spänningen konstant i det obelastade tillståndet har sitt upphov i det faktum, att eftersom den ena överföringsledningens ändar hålls vid en konstant likspänning, visar sig all den spänningsänd- ring, som härrör från linjespänningsfallet, som en spänningsänd- ring vid den andra änden. 7 D ' .

Följaktligen är syftet med uppfinningen att åstadkomma en lik-q strömsöverföringsstyranordning, som är_i stånd att förbättra systemstabiliteten under låglasttillstand vid driften av ett _system för att styra tomgångssekundärspänningen hos en transfor- mator att anta ett fast värde.

Detta syfte uppnås genom att styranordningen enligt uppfin- ningen erhållit de i patentkravet 1 angivna kännetecknen.

Vid arrangemanget enligt uppfinningen alstras en spännings- ändring, som förorsakas av linjespänningsfallet, vid båda ändarna av linjen, varigenom ökningen i den reaktiva effekten effektivt undertrycks så långt som möjligt.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bi- fogade ritningar. Där visar fig_l i schematisk form uppbyggnaden hos en likströmseffektöverföringsanläggning och en styranordning för denna vid tillämpning av uppfinningens principer, fig_g ett schema över en utföringsform i detalj av en styranordning vid 10 15 - 20 25 30 35 40 448 136% a :s “ 4 den ena änden enligt uppfinningen, fi 3 ett diagram, som visar en spänningsfördelning i en likströmslinje enligt uppfinningen, fig 4 ett schema över en annan utföringsform av uppfinningen samt fig 5 ett diagram; som visar de karakteristiska egenskaperna hos en ingående funktionsgenerator. _ En allmän uppbyggnad hos ett likströmseffektöverföringssystem, på vilket uppfinningen är tillämpbar, visas i fig 1. I denna figur är utrustningen för ändstationen A betecknad med symbolen "A" ochg utrustningen för ändstationen B med symbolen "B“. I betraktande av det faktum, att utrustningen för båda ändstationerna är lika, kommer symbolerna "A" och "B" att utelämnas utom i de fall, där de erfordras för att skilja stationerna från varandra. Med 3 är en omformare betecknad; vars likströmsklämma är ansluten till den andra ändstationen genom likströmsreaktorer 4 och en effektöver- föringslinje 5. Omformarens 3 växelströmsklämma är ansluten till ett växelströmssystem l genom en med uttag försedd transformator 2. Vad som i detta likströmsöverföringssystem skall styras är ut- tagsläget på transformatorn 2 och omformarens 3 tändvinkel. Be- träffande uttagsläget.styrs tomgângssekundärspänningen att vara konstant genom uttagskontrollern~l0. En sådan kontroller 10 be- skrivs närmare i den ovannämnda amerikanska patentskriften 3 886 433 och skall därför ej närmare klargöras i detta samman- hang. Omformarens 3 tändvinkel bestäms av utsignalen frân tänd- vinkelstyrdonet 7, vilket don matas med utsignalerna från en lik- spänningsdetektor 9, en likströmsdetektor 8 och ett operations-l manöverdon 6; _ i ' ' l _ e I Operationsmanöverdonet 6 och de närmare detaljerna av tänd- vinkelstyrdonet 7 visas i fig 2. Denna figur gäller blott den ena ändstationen, eftersom den andra ändstationen är utrustad med samma typ av tändvinkelstyrdon 7. Olika inställningssignaler till- förs även från operationsmanöverdonet 6 till donet 7 i den andra ändstationen. I anslutning till denna figur skall en inom den tidigare kända tekniken nyttjad kretskonfiguration klargöras, följt av en förklaring av verkningssättet hos en ytterligare del 70, som är anordnad enligt uppfinningen (den av en streckprickad linje omgivna delen). Operationsmanöverdonet 6 avger ett inställt likströmsvärde ldp, ett inställt strömmarginalvärde Ald och ett inställt likspänningsvärde'Vdp till tändvinkelstyrdonet 7 i änd- stationen. Med 701 betecknas en subtraktor för subtrahering av utsignalen Id från likströmsdetektorn 8 och strömmarginalsig- (I) 10 - 20 25 30 35 40 5 e _e 448 1zeo nalenlšldmfrån_operationsmanöverdonets 6 likströmsmanövervärde Idp, och 702 betecknar en strömfelförstärkare för förstärkning av utsignalen från subtraktorn 701; Komponenterna 701, 8 och 702 bildar en konstantströmstyrkrets. Med 703 betecknas en subtraktor för subtrahering av likspänningstransformatorns 9 utsignal Vd från det inställda värdet Vd av likspänningen från operationsmanöver- donet 6, och 704 betecknar en spänningsfelförstärkare för för- stärkning av utsignalen från subtraktorn 703. Komponenterna 703, 9 och 704 bildar en konstantspänningsstyrkrets. Beteckningen 705 avser en växelspänningstransformator för detektering av spän- ningen vid växelström-likström-förbindningspunkten, och 706 be- tecknar en marginalvinkelstvrkrets för alstring av en marginal- vinkel; som erfordras för stabil drift av omformaren 3, vilken tjänar som växelriktare från utgångarna på växelspänningstrans- formatorn 705 och likströmsdetektorn 8. Denna marginalvinkelstyr- krets 706 verkar som stöd för konstantspänningsstyrkretsen. Bef teckningen 707 avser en utväljningskrets, vilken avger en signal som representerar det lägsta värdet på insignalerna från de tre kretsarna 702, 704 och 706. Med 708 är en automatisk pulsfasför- skjutare av känd typ betecknad, och beteckningen 709 avser en logisk grind. up in I denna konfiguration är strömmarginalen Ald för den ena änd- stationen lika med noll, medan marginalen antar ett lämpligt värde för den andra ändstationen. Förhållandet mellan värdena på utsignalerna från kretsarna 702, 704 och 706 är sådant, att när signalen ¿3 Id antar ett lämpligt värde, är strömfelförstärkaren 702 mättad, så att utsignalen från strömfelförstärkaren 702 antar ett maximivärde. I detta fall väljs utsignalen från antingen spänningsfelförstärkaren 704 eller marginalvinkelstyrkretsen 706, och denna valda utsignal bringar omformaren att verka som växelriktare. Vid ändstationen mellan strömmen [Sid lika med noll nedbringas utsignalen från strömfelförstärkaren 702 till ett minimum, och utsignalen från förstärkaren 702 bringar omvandlaren att verka som~likriktare. Med andra ord drivs den ena av omformar- na som likriktare under konstantströmstyrning, och den andra om- formaren drivs som växelriktare under konstantspänningsstyrning eller konstantmarginalvinkelstyrning._ Den ovanstående beskrivningen avser konfigurationen hos en tidigare känd kretsdel. Enligt uppfinningen sker komplettering med nedanstående komponenter;-Dessa består av en spänningsinställ- 10 15 . 20- 25 30 35 e44s 136 1 gagfi ningsanordning 710, en multiplikator 711 för multiplicering av ut- signalen fràn spänningsinställningsanordningen 710 med utsignalen från operationsmanöverdonet 6; och en subtraktor 712Q=Utsignaler- na från multiplikatorerna 711 matas till likriktaren och.växel- riktaren. I det förra fallet utväljs utsignalen från konstant-o strömstyrsystemet (förstärkaren 702), och i det senare fallet ut- signalen från-konstantspänningssystemet (förstärkaren 704) eller kanstantmarginalvinkelstyrsystemet (förstärkaren 706) genom in; ställning av förstärkningen hos styrsystemet eller utsignalen från denna på lämpligt sätt. Skälet till att utsignalen från muitipiikatorn 711 även matas tíii 1ikr1ktaren'ar att driften av växelriktaren kan ändras till drift som likriktare genom omkast- ning av effekten. 7 0 ' 0 ' 0 Vid systemet med denna konfiguration.reduceras spänningsin- ställningsvärdet Vdp genom subtraktorn 712 med värdet på utsig- nalen från multiplikatorn 711. Utsignalen från multiplikatorn _ 711 ändras med ströminstållningsvärdet Ida; varför styrsystemet med komponenterna 712, 703 och 704 bildar ett varierbart spän_ ningsstyrsystem, som varierar i överensstämmelse med belastning- en. Om utsignalen.från spänningsinställningsanordningen 710 exempelvis inställs på ett värde, som är ekvivalent med ungefär hälften av likströmsöverföringslinjens resistans R¿, får likstr5m5_ linjespänningarna Vaí och Vdr de i fig 3 visade värdena- -I fig 3 representerar abskissan linjelängden (avståndet) av likströmsöverföringsledningen, varvid den högra änden_§ markerar växelriktaränden oth den vänstra änden ¿.markerar likriktaränden.

Ordinatan representerar spänningen. kurvcrnaÅ2], få och lg anger špänningsfördelningarna under antagande av att impedansfördel- ningen är likformig. I denna figur blir, när likströmmen Id har ett märkvärde Il; växelriktarens klämspänning Ilvdi (svarandex mot utsignalen från subtraktornm7l2) lika med V _ :lv _ 1R _I, g 1-~e _ e_ t du m dp 2-¿ d ' I detta fall blir likriktarensAklämspänning Vdr lika med summan av Vdi och linjespänningsfallet Q¿¿ Id'; varför vdr = vdp - %n¿(¿ 1¿fl-f ni. 1¿'m är naii (i ateiastat ttiistana, avs tamgang), bitr vdi ; vdr=vdp.

Med andra ord blir spänningsfördelningen utmed likströmslinjen för märkbelastning den som anges av kurvan;é1, och utgångsfördel- ningen för tomgång blir den som visas av kurvan.¿2; Kurvan,{3 visar spänningsfördelningen för märkbelastning = Vdp_+ %R¿¿ 1d'; 0är'strömmene KJ! (j) 10 15 än 25 30 35 4_o 7 s 448 156 (vdi = V¿p, Vd? = Vdp +^k¿ -'Id') vid det tidigare kända systemet (med växelriktarändens likspänning varande konstant), medan spän- ningsfördelningen för tomgång blir den som visas av kurvan_¿2.

Enligt uppfinningen blir ändringen i spänningen på likriktarsídan ungefär hälften av ändringen vid det kända arrangemanget, sâ'att problemet med ökad reaktiv effekt under låglasttillstånd minskas, g vilket i hög grad bidrar till förbättringen av systemstabiliteten.

På växelriktarsidan sker ökning av spänningen och minskning av den reaktiva effekten under låglasttillstånd, vilket likaså bi- drar till högre stabilitet i driften av systemet. D I Såsom framgår av fig 3 är detta system sådant, att spänningen i en given punkt på likströmsöverföringslinjen blir fixerad. För detta ändamål kompenseras den inställda spänningen (Vdp - R¿- I såsom visas i fig 2. Samma syfte uppnås genom kompensering av spänningsdetekteringsvärdet och användande av Vd + R¿ - Idp som âterkopplingssignal med den inställda spänningen fixerad.

Detta gäller även den i fig 4 visade utföringsformen.

En annan utföringsform av uppfinningen visas i fig 4. Till skillnad från utföringsformen enligt fig 2, där ett spännings- korrigeringsvärde erhålls genom multiplicering av likströmsin- ställningsvärdet med värdet hos spänningsinställningsanordningen, erhålls i detta fall spänningskorrigeringsvärdet från en funktions- generator 720, I_den betraktade_figuren har samma hänvisningsbe- teckningar som i fig 2 använts för angivande av likartade kompo- nenter. Ett exempel.pâ_karakteristiken för funktionsgeneratorn 720 visas i fig 5. Karakteristiken är linjär, så att spänningen dpk %R¿- Id erhålls vid märkvärdet på strömmen.

Det är uppenbart att denna utföringsform ger samma verkan som den i fig 2, och fördelen med denna utföringsform är att multi- pliceringsoperationen blir enklare än i fig 2. Den ovanstående beskrivningen visar det fallet, där korrigeringen sker i överens- stämmelse med ströminställningsvärdet Idp. Detta inställda värde kan emellertid med samma effekt ersättas med likströmsdetekte- ringsvärdet Id eller genom direkt detektering av belastningen för D korrigering. I betraktande av den omständigheten, att när den ena ändspänningen ökar, den andra ändspänningen faller under låg- lasttillstånd för uppnâende av syftet med uppfinningen är det vidare ej nödvändigt att utsignalen från inställningsanordningen 710 i fig 2 eller karakteristiken hos funktionsgeneratorn i fig 4 måste vara %R¿ .A Kort sagt kan de bestämmas i överensstämmelse 10 448 136 ¿» É? med förhållandet-mellan spänningsändríngarna vid ändarna (eller ändstatíonerna); Likaså kan den vid utföríngsformen i fíg 2 an- vända konstanfspänníngsstykningen av växelriktaren med samma. effekt ersättae med konstantspänningsstyrning av ïikriktaren.

Enligt den pVan_beskhivnauüppfinningen eïímineras den nedsätt- ning i systemstabiliteten; som i annat fal] sku11e kunna uppträda A på grund av ökningen í peaktiv effekt under Tâglasttíllstând.

Tiïïämpningen av denna uppfinning har ej någon ogynnsam inverkan på sekundärspänningssfyrningen av transformatqrn i tomgång. Med e andra ord har uppfinningen den dubbla fördeïen med be1astníngsÄ undeístöd i nödsitüatiónef och förhöjd stabiïitet under lâgïast- :i11sfand. ' n' “ ' a k (I

Claims (3)

1. 443 136 Eatentkrav 1.Styranordning för likströmseffektöverföringsledningar, som förbinder likströmsklämmorna hos tva omformare (3A, 3B), innefattande; med uttag försedda transformatorer (2A, ZB), som är anordnade mellan en växelströmsklämma hos var och en av om- formarna (3A, 3B) ooh en tillhörande växelströmsanläggning (1A, 1B>, uttagsorgan (10), anordnade för var och en av trans- formatorerna (2) för att styra dess uttagsläge na sàdant sätt fatt nämnda tillhörande transformators (2) spänning pà om- formarsidan vid obelastat tillstànd är väsentligen konstant, även om nämnda transformators (2) spänning pa växelströms- anläggningssidan ändras, en spänningsstyranordning <9, 703, 704) för att styra tändvinkeln hos den omformare, som arbetar som växelriktare, så att denna omformares likspänning bibehål- les vid ett börvärde, samt en strömstyranordning <8; 701; 702) för att styra tändvinkeln hos den omformare, som arbetar såsom likriktare, så att likströmmen i denna omformare antar ett förutbestämt värde beroende på belastningen, k ä n n e - f: t e c k n a d av - -' ett organ (710, 711; 720) för att generera en kompen- seringssignal beroende pà belastningens storlek samt av - ' en anordning (712) för att addera nämnda kompenserings- signal till börvärdet för spänningsstyranordningen vid växelriktaren, I - varvid kompenseringen göres pà sådant sätt att likspän- ningen vid en minskning av belastningen ökar vid växel- riktaren och minskar vid likriktaren. 7

2. Styranordníng enligt kravet 1, k ä n n e t e o k - n a d ~ av att värdet pà likström, som passerar i likströms- effektöverföringsledningarna, användes såsom värde på belast- ningen. 7

3. Styranordning enligt kravet 1, k ä n n e t e e k - n a d av att nämnda anordning (710, 711; 720) för generering av kompenseringssignalen inställer växelriktarens likspänning Ipa ett sådant värde, att spänningen är bestämd vid en vald punkt utmed liketrömsledningen.