SE460324B - Foerfarande foer statisk reaktiv effektkompensering - Google Patents

Description

460 324 2 reaktorn 16 och tyristorströmställaren l7 har en kapacitet av 2.000 MVAR, utföres reaktorn 16 variabelt i avseende på kapaciteten i området från o till 2.000 MVAR, så att svc 13 kan tillföra reaktiv effekt, som är kontinuerligt variabel från 1.000 MVAR med en framflyttad fas till 1.000 MVAR med en eftersläpande fas.

Transformatorn 18 tjänstgör för detektering av spänningen vid mellansamlingsledningen 7. Då spänningen vid mellansam- lingsledningen 7 är lägre än referensspänningssignalen 20, tillför SVC 13 reaktiv effekt med framflyttad fas. Då spänningen vid mellansamlingsledningen 7 är högre än referens- spänningssignalen 20, tillför SVC l3 reaktiv effekt med efter- släpande fas för upprätthållande av spänningen vid mellan- samlingsledningen vid referensspänningsvärdet.

Fig. 2 och 3 åskådliggör närmare en sådan spännings- regleringsprocess.

I fig. 2 är reaktorn 16 avstängd genom tyristorström- ställaren l7 med endast den ena kondensatorn 15 ansluten i ett intervall från 0 till A, inom vilket den reaktiva strömmen med framflyttad fas varierar i proportion till spänningen vid mellansamlingsledningen 7. Under ett intervall från A till B upprätthålles en konstant spänningskarakteristik under tyristorns 17 reglering. Tyristorströmställaren 17 är helt stängd under tidsperioden B till C, under vilken den reaktiva strömmen med eftersläpande fas varierar med spänningen.

Sluttningen för linjen A - B bestämmes genom förhållandet mellan en signal som indikerar referensspänningssignalens av- vikelse från spänningen vid mellansamlingsledningen och den signal som tillföres tändningskretsen 23, dvs. reglerings- förstärkningen K hos spänningsreglerings-kompensatorkretsen 22. sluttningen väljes normalt så att reaktiv effekt kan variera från O till 1.000 MVAR vid en spänningsvariation upp- gående mellan 3 och 5 %.

Fig.3 visar ett förenklat förhållande mellan kraftför- sörjningsanläggningen och SVC. Sett från mellansamlingsled- ningen 7 till vilken SVC 13 är ansluten, kan kraftförsörj- ningsanläggníngen anses som en spänningskälla 30 med en impedans 31 (Lv), varvid spänningskällan och dess impedans 31 460 324 är variabla från tid till tid.

När spänningskällans 30 spänning är V01, som är lika med referensspänningsvärdet, befinner sig driftsättet för SVC vid en punkt E i fig. 2, varvid SVC har en uteffekt noll. När spänningen i spänningskällan 30 sjunker till V02, tillför SVC reaktiv effekt med framflyttad fas och mellansamlingsled- ningens spänning ökar utmed en sluttning som är beroende av impedansen 31, dvs. kurvan 2, så att dríftspunkten för SVC flyttas till punkt Q, medan spänningen vid mellansamlingsled- ningen 7 upprätthålles i närheten av Vol. Då spänningen vid spänningskällan 30 sjunker ytterligare till V03, styres effekttíllförselspänningens karakteristik genom kurvan 3, så att driftspunkten för SVC sjunker till punkt 3, som ligger nedanför punkt A. Vid punkt 3 är reaktorn 16 helt öppen och kondensatorn 15 inkopplad i kretsen, men SVC 13 är ur stånd att upprätthålla en konstant spänning. Följaktligen underkastas spänningen vid mellansamlingsledningen 7 en varia- tion, som i huvudsak är densamma som spänningsfallet från V02 till V03.

Stabiliteten hos den elektriska effekten i en kraftför- förjningsanläggning uppnår sin gräns, då fasvinkeln mellan spänningarna vid den utsändande änden och den mottagande änden uppgår till 90°. Vid långvägs-kraftöverföring uppgår fasvinkeln till högst 30 - 400 med en intern impedans hos generatorn avlägsnad. Där-SVC är inbyggd för upprätthållande av mellansamlingsledningens spänning är fasvinkeln mellan spänningarna vid utsändningsänden och mellansamlingsledningen resp. fasvinkeln mellan spänningarna vid mellansamlingsled- ningen och den mottagande änden högst 90°, och följaktligen kan fasvinkeln mellan de utsändande och mottagande ändarna vara omkring eller större än 900 för att därigenom öka den maximala elektriska effekten som kan överföras.

Genom att mellansamlingsledningens spänning upprätthål- les med hjälp av SVC, kan stabiliteten i transient-tillståndet förbättras på följande sätt: Fig. 4'åskådliggör driftsättet för en instabil kraftöverföringsanläggning liknande den i fig. 1 visade, men icke utrustad med SVC, medan fig. 5 visar drift- sättet för en stabil kraftöverföringsanläggning med en vid 460 524 4 ; mellansamlingsledningen anordnad SVC. Fig. 4 och 5 visar våg- former som upptecknats över fluktuationerna i anläggningen, som alstras då strömställarna ll, 12 öppnas fyra perioder efter det att ett tretrådars jordfel inträffat vid mellan- liggande punkt l0 i överföringsledningen 9. Ett studium av fig. 4 visar att vid brytning av den felaktiga överförings- ledningen genom strömställarna ll, 12 spänningen vid mellan- samlingsledningen icke snabbt återgår till ett stationärt spänningsvärde, då spänningsfallet över överföringsledningen ökar. Följaktligen minskas tillförsel av elektrisk effekt från generatorn 4 till kraftöverföringsanläggningen. Eftersom den mekaniska ineffekten hos generatorn 4 icke ändras snabbt, påverkar emellertid en accelererande kraft generatorns rotor för successiv ökning av fasvinkeln hos generatorn 4. Sedan fasvinkeln framflyttats alltför mycket, ökar tillförseln av elektrisk effekt från generatorn 4 till kraftöverförings- anläggningen till den punkt där den överträffar den mekaniska ineffekten till generatorn 4. Fasvinkeln hos generatorn 4 börjar minska och generatorns 4 utgående elektriska effekt börjar sjunka omkring 1 sekund efter felets inträffande. Fas- vinkeln för generatorn 4 tvingas således att variera med en period av storleksordningen 2 sekunder. Under dessa betingel- ser kan anläggningen överskrida stabilitetsgränserna och kastas in i ett instabilt tillstånd, i vilket generatorn 4 faller ur fas. _ Då i fig. 5 spänningen faller på grund av tretrådars jordfelet, tillför SVC l3 reaktiv effekt med framflyttad fas till anläggningen vid omkring 800 MVAR för upprätthållande av mellansamlingsledningens spänning vid en i huvudsak stationär spänningsnivå. Den från generatorn 4 i anläggningen tillförda elektriska effekten hålles vid konstant nivå utan minskning, så att icke någon accelererande kraft påverkar generatorns 4 rotor och följaktligen fasvinkeln däri icke kommer att ökas eller minskas. Följaktligen kan fluktuationer i kraftförsörj- ningsanläggningen hållas vid ett minimunu SVC tjänar därför till att förbättra anläggningens stabilitet under transient- betingelser. 460 324 När SVC arbetar vid punkt E i fig. 2, har den redan matat anläggningen med reaktiv effekt med framflyttad fas vid approximativt maximal kapacitet. Även när anläggningen utsättes för jordfel, kan förmågan hos SVC att upprätthålla spänningen i anläggningen överskridas och spänningen vid mellansamlingsledningen 7 faller till punkt E, vilket har till följd att anläggningen oscillerar och blir instabil. Eftersom spänningen vid mellansamlingsledningen 7 i stationärt till- stånd varierar tid efter annan med spänningen hos generatorn 4, betingelserna på överföringsledningarna och den överförda elektriska effekten, kan ovannämnda svårighet uppträda, då referensspänningsvärdet är inställt vid den konstanta nivån V01.

Om vid en sådan anordning av den konventionella SVC en överföringsledning utsättes för jordfel, medan elektrisk effekt överföres, då mellansamlingsledningen befinner sig vid lägre nivå än referensspänningen, kan SVC icke upprätthålla spänningen och generatorn faller ur fas.

På senare tid har ytterligare ett statiskt kompensations- system blivit känt, som beskrives i “Control of Shunt Compensation-Viewpoint Two" av Romegialli et al, framlagt vid IEE seminariet London, september 1980. Såväl fasta konden- satorsystem som med tyristor omkopplade kondensatorsystem är analyserade där, och en regleringsanordning föreslås i vilken VAR-produktionen hos SVS regleras genom korrektur av spänningsinställningspunkten. Den reaktiva effekten jämföres med områdets gränser och uteffekten utgöres följaktligen av omkopplingssignaler, som kan vara på lämpligt sätt fördröjda.

Detta system kräver emellertid en VAR-transduktor för avgivande av en värdeindikering till VAR-regulatorn samt andra komponenter, vilka medför en i hög grad komplex reglerings- funktion. Vid föreliggande uppfinning kan fördelaktiga effekter härledas från användningen av en enkel fördröjnings- filteranordníng, som i stor utsträckning förenklar den apparat som utför-kontrollfunktionen.

Föreliggande uppfinning utgör ett försök att eliminera ovannämnda konventionella problem. Uppfinningens syfte är att ange ett förfarande för eliminering av SVC:s utsignal i ett 460 324 6 stationärt tillstånd, men att bibehålla förmågan hos SVC att upprätthålla spänningen i ett transient tillstånd genom att välja referensspänningsvärdet att i vissa fall utgöras av anläggningens spänning.

Fig. l är ett kopplingsschema av en konventionell statisk reaktiv effektkompensator, V fig. 2 och 3 är grafiska framställningar som visar driftsegenskaperna hos en konventionell statisk reaktiv effektkompensator, fig. 4 är en grafisk framställning av driftsegenskaperna hos ett instabilt system som icke är försett med statisk reaktiv effektkompensator, fig. 5 är en grafisk framställning av driftsegenskaperna hos ett stabilt system försett med en statisk reaktiv effekt- kompensator, fig. 6 är ett kopplingsschema för en statisk reaktiv effektkompensator enligt en utföringsform av föreliggande upp- finning; fig. 7 är en grafisk framställning av egenskaperna hos den statiska reaktiva effektkompensatorn enligt föreliggande uppfinning, och A fig. 8 är ett kopplingsschema av en statisk reaktiv effektkompensator enligt en annan utföringsform av uppfinning- en.

En utföringsform av föreliggande uppfinning beskrives med hänvisning till fig.6. Identiska eller motsvarande delar i fig. 6 har samma hänvisningsbeteckningar som i fig. 1. Kompo- nenterna l t,o.m. 12 överensstämmer med delarna med samma beteckning i fig. l och beskrives följaktligen icke. Anord- ningen enligt fig. 6 skiljer sig från den konventionella anordningen genom att den innefattar ett parallellt filter 32 bestående av en krets med en första ordningens tidseftersläp- ning med en tidskonstant av storleksordningen omkring 10 sekunder. Till följd av tidskonstanten hos parallellfiltret 32" kommer dess ütsignal icke att variera, då spänningen påverkas av variationer med omkring l sekunds varaktighet, som framkal- lar variationsproblemen i kraftförsörjningsanläggningen.I detta fall kan parallellfiltret 32 således anses vara från- 460 324 7 varande från kretsen och SVC kommer att arbeta för att för- bättra stabiliteten i det transienta tillståndet. Då spän- ningen vid mellansamlingsledningen 7 sjunker med långsam, likformig hastighet beroende på betingelserna i kraftförsörj- ningsanläggningen, kommer utsignalen från parallellfiltret 32 att släcka ut utsignalen från spänningsdetektorkretsen 19.

Detta antyder för SVC att spänningen vid mellansamlings- ledningen 7 icke sjunker och den av SVC alstrade reaktiva effekten sjunker således till noll. Med denna anordning kommer spänningen i kraftförsörjningsanläggníngen att tjäna såsom referensspänningsvärdet för SVC 13, då spänningen hos kraft- försörjningsanläggningen varierar stadigt under 10 sekunder eller längre.

Närmare bestämt kommer, då systemet är stabilt, insignal- er + och - till komparatorkretsen 21 att göras lika varandra och komparatorkretsens 21 utsignaler är således noll. Då spänningen varierar snabbt, varierar utsignalen från parallellfiltret 32 icke, så att variationen alstras såsom en utsignal från komparatorn. Med en långsam spänningsvariation underkastas utsignalen från parallellfiltret 32 en identisk variation och komparatorns utsignal sjunker till noll.

Fig. 7 åskådliggör ytterligare driftsättet enligt före- liggande uppfinning. Då spänningen vid mellansamlingsledningen 7 uppgår till V01, vilket är lika med referensspännings-nivån, arbetar SVC vid en punkt E, och utsignalen från SVC är noll.

Då spänningen hos spänningskällan 30 sjunker till V02, för- flyttas driftspunkten till 2, och SVC tillför reaktiv effekt med framflyttad fas. Medan spänningen hos spänningskällan 30 upprätthålles vid V02 under 10 sekunder eller längre görs utgångssignalen från parallellfiltret 32 verksam för utsläck- ning av spänningsåterkopplingssignalen, så att driftspunkten för SVC flyttas till punkt É och alstrar en utsignal noll. För en snabb spänningsvariation har SVC således en karakteristik 1 som representeras av kurvorna O - A' - B - C. Då spänningen hos spänningskällan 30 minskas till V03 på grund av ett jord- fel i anläggningen, förflyttas SVC:s driftspunkt till punkt 2 och spänningen vid mellansamlingsledningen 7 upprätthålles i huvudsak vid V02. SVC verkar således att förbättra anlägg- 460 324 8 ningens stabilitet i transient tillstånd, då den upprätthåller spänningen vid snabb spänningsvariation i anläggningen.

Om den konventionella anordningen enligt fig. l användes för erhållande av samma resultat som de som uppnås med före- liggande uppfinning, skulle en SVC erfordras som skulle kunna kompensera spänningsvariationer från V01 till V03, och följ- aktligen skulle den behöva ha flera gånger större kapacitet än vad SVC enligt uppfinningen behöver.

Fig. 8 visar en annan utföringsform av föreliggande upp- finning, i vilken ett parallellfilter 32 är tillagt till den konventionella konstruktionen enligt fig. 1. Med denna anordning kan en basspänning tilläggas för regleringsprocessen till ett referensspänningsvärde genom användning av en referensspänningssignal Vref. När sådan reglering icke erford- ras kan referensspänningssignalen Vref hållas vid värdet noll.

Anläggningsspänningen kan räknas genom en digital räknare så att den kan tjänstgöra såsom referensspänningsvärde. Alter- nativt kan en analog integrationskrets användas för alstring av referensspänningsvärdet.

Med föreliggande uppfinning sådan den beskrives i det föregående använder ett förfarande för statisk reaktiv effekt- kompensering för upprätthållande av anläggningsspänningen an- läggningens spänning inom ett visst tidsintervall såsom refe- rensspänningsvärde och kräver en statisk reaktiv effektkompen- sator av relativt mindre kapacitet för upprätthållande av anläggningsspänningen. fi?

Claims (6)

460 524 9 PATENTKRAV

1. Förfarande för statisk reaktiv effektkompensering, k ä nrle t e c k n a t av att reaktiv effekt med framflyt- tad fas eller reaktiv effekt med eftersläpande fas tillföres i beroende av skillnaden mellan anläggningsspänningen och ett referensspänningsvärde, och att referensspänningsvärdet varie- ras så, att detta värde representerar anläggningsspänningen inom ett önskat tidsintervall, så att i stationärt tillstånd differensen sjunker till noll för eliminering av nämnda reaktiva effekt och i ett transient tillstånd differensen in- matas såsom utsignal för åstadkommande av tillförsel av den reaktiva effekten för upprätthållande av anläggningsspän- ningen.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att referensspänningsvärdet erhålles genom tillförande av anläggningsspänningen genom ett filter.

3. Förfarande enligt krav 2,~k ä n n e t e c k n a t av att filtret innefattar en krets med en första ordningens tids- fördröjning.

4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att kretsen har en tidskonstant av omkring 10 sekunder.

5. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att reaktiv effekt med framflyttad fas tillföres av en konden- sator och att reaktiv effekt med eftersläpande fas tillföres genom en reaktor ansluten till en tyristorströmställare som tillföres en tändsignal baserad på referensspänningsvärdets avvikelse från anläggningsspänningen.

6. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att referensspänningsvärdet erhålles genom att en utsignal från en spänningsdetektorkrets för detektering av anläggnings- spänningen ledes genom ett filter och att en avvikelse av referensspänningsvärdet från anläggningsspänningen erhålles genom en komparatorkrets varvid utsignalen från spännings- detektorkretsen tillföres såsom en för jämförelse avsedd insignal.