SE520399C2 - Elektrisk kraftanläggning med medel för att dämpa effektpendlingar, samt tillhörande förfarande, mikroprocessor och datorprogramprodukt - Google Patents

Description

520 399 2 är ansluten. Pendlingarnas periodtid varierar huvudsakligen inom området 0,2 till 4 sekunder. Pendlingar med växande amplitud leder vanligen till reläskyddsutlös- ningar inom något tiotal sekunder, medan odämpade eller svagt dämpade pend- lingar kan stå på en längre tid. Pendlingarnas amplitud handlar vanligen om tiotals procent av belastningen på en ledning eller generator. Effektpendlíngar och urfas- fall kan uppkomma spontant eller till följd av fel och felbortkoppling i det kraftsy- stem till vilket anläggningen är ansluten.

Det är önskvärt att tillse att sådana effektpendlingar och urfasfall dämpas/- förhindras. Olika anordningar respektive åtgärder är förut kända för att uppnå det- ta. Sålunda är det förut känt att förse generatorerna med dämplindningar. Vidare är förut känt att använda kraftssystemstabilisatorn (Power System Stabilisers, PSS) som vanligen återkopplar effekten på generatorklämmorna till spänningsre- gleringen på maskinen. Det är vidare förut känt att åstadkomma dämpningen ge- nom att påverka turbinregleringen. De beskrivna metoderna har dock sina nackde- lar och begränsningar. Kapaciteten i spänningsmataren begränsar ofta kraftssys- temstabilisatorns effekt, och utnyttjande av turbinregleringen kan vara vanskligt ef- tersom man då kan få svärhanterade effekter på äng/vattensidan.

En annan förut känd metod är att utnyttja tyristorkopplade bromsmotstånd som kopplas in och ur på ett sådant sätt att effektpendlingarna i stationen dämpas.

Detta är en effektiv metod och där nackdelarna hos de ovan diskuterade förut kän- da anordningarna är undanröjda. Bromsmotstånd är dessutom robusta och kan appliceras inte endast på aggregatnivå utan även på stationsnivå. l US 5 198 745 beskrivs ett exempel på effektdämpnlng med hjälp av bromsmotstånd. Skriften beskriver ett dynamiskt bromssystemsmotstånd för att stabilisera ett kraftsystem under störningar i kraftsystemet och innefattar ett bromssystem för anslutning till en ledning i kraftsystemet. En kontrollenhet avkän- ner en kraftsystemparameter såsom hastigheten hos en generator i systemet, vil- ket är bestämmande för kontrollsignalen till en tyristor. Kontrollenheten utnyttjar kraftsystemparametern för att etablera en önskad modulering och åstadkommer en påverkan i enlighet med önskad modulering. Kontrollenheten behandlar den påverkade önskade moduleringssignalen för att åstadkomma kontrollsignalen till tyristorn. En tyristorventil förbinder bromsmotståndet i beroende av tyristorns kon- trollsignal. 15 20 25 30 520 399 3 Ehuru utnyttjande av bromsmotstånd såsom dämpare av effektpendlingar är effektivt och ändamålsenligt är vissa nackdelar förknippade därmed. Framförallt är det en dyrbar och utrymmeskrävande lösning. En speciell komponent, broms- motståndet, tillkommer och anläggningen måste förses med anslutningsanordning- ar till densamma. Ändamålet med föreliggande uppfinning är mot denna bakgrund att åstad- komma dämpning av effektpendlingar och/eller förhindra urfasfall med utnyttjande av bromsande motstånd men där de ovan nämnda nackdelarna avseende höga kostnader och skrymmande extrautrustning är undanröjda.

Redogörelse för uppfinningen Det uppställda ändamålet har ur uppfinningens första aspekt ernåtts ge- nom att en elektrisk kraftanläggning av det i patentkravets 1 ingress angivna sla- get uppvisar det speciella särdraget att det bromsande motståndet utgörs av en även för annat ändamål i anläggningen anordnad, för effektkonsumtion lämpad anordning.

Med bromsande motstånd menas i detta sammanhang således ej en de- dicerad anordning, som enbart används såsom bromsmotstånd, utan en anord- ning, som redan existerar i anläggningen för annat syfte och som kan användas som bromsande motstånd. Tack vare att man utnyttjar en redan befintlig för effekt- konsumtion lämpad anordning i anläggningen kan dämpning med hjälp av brom- sande motstånd åstadkommas utan extra kostnad för en särskild sådan kompo- nent och utan nämnvärda extra kostnader för dess anslutning, speciellt när anord- ningen är av det slag som normalt erhåller elkraftförsörjning från anläggningen och således är ansluten till denna.

Man erhåller således ett enkelt, robust och billigt bromsande motstånd som samtidigt på ett tekniskt effektivt och ändamålsenligt sätt kan utnyttjas för dämpningen av effektpendlingar eller förhindrandet av urfasfall.

Enligt en föredragen utföringsform av den uppfunna kraftanläggningen ut- gör den för effektkonsumtion lämpade anordningen gemensamt bromsande mot- stånd för ett flertal generatorer i anläggning. Därmed tas till vara möjligheten att applicera det bromsande motståndet på stationsnivå i stället för enbart på aggre- gatnivå vilket leder till ett billigare utförande i detta avseende. 15 20 25 30 520 399 4 Enligt ytterligare en föredragen utföringsform är den för effektkonsumtion lämpade anordningen ansluten till kraftsystemet medelst en första ledning försedd med en strömbrytare och en med den första ledningen parallell andra ledning för- sedd med en tyristor. Därmed erbjuds en effektiv möjlighet att styra inkopplingen av den för effektkonsumtion lämpade anordningen i beroende av när den behöver utnyttjas som bromsande motstånd.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform är tyristorer, då strömbryta- ren är öppen, anordnade att styra strömtillförseln till den för effektkonsumtion läm- pad anordningen. Därmed kan en direkt anpassning av det bromsande motstån- dets effektkonsumtion till effektpendlingarna hos generatorn uppnås på ett ända- målsenligt sätt. Fördelaktigt för att åstadkomma nämnda styrning är därvid att ty- ristorn är triac-kopplad. Detta utgör därför ytterligare en föredragen utföringsform av uppfinningen.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar anläggningen en mikroprocessor som är anordnad att motta insignaler, som är in- dikativa för effektpendlingar hos generatorn. Mikroprocessorn är vidare anordnad att leverera styrsignaler till tyristorn i beroende av dessa insignaler. Mikroproces- sorn har ett program med algoritm för denna styrning.

Tack vare att tyristorstyrningen på detta sätt baserar sig på en inprogram- merad algoritm tillförsäkras att effektillförseln till det bromsande motståndet blir a- dekvat till storlek och timing så att dämpningen blir optimalt anpassad till behovet.

Lämpligtvis är mikroprocessorn även anordnad att ge styrsignaler för strömbrytarens öppnande och slutande. Detta utgör därför ytterligare en föredra- gen utföringsform av uppfinningen.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av uppflnningen utgörs den för effektkonsumtion lämpade anordningen av en intagsgrind eller isgrind. lntags- eller isgrinden kan exempelvis vara en eluppvärmd isgrind av det slag som nor- malt är förekommande vid hydroanläggningar eller ett vanligt intagsgaller, som normalt inte är effektkonsumerande, men som kan förses med anslutningsorgan som möjliggör inkoppling för effektkonsumtion. Utnyttjande av en intagsgrind så- som bromsande motstånd har fördelen att detta är en komponent som allmänt fö- rekommer vid kraftanläggningar och som väl lämpar sig som bromsande mot- stånd. 15 20 25 30 520 399 5 Ur uppfinningens andra aspekt har det uppställda ändamålet ernåtts ge- nom att åstadkomma en mikroprocessor som är utformad att kunna användas i den uppfunna elektriska anläggningen. Mikroprocessorn innefattar således sig- nalmottagningsorgan anordnat att motta insignaler, som är indikativa för effekt- pendlingar hos kraftsystemet. Mikroprocessorn är anordnad att leverera styrsigna- ler till en tyristor och har ett program med algoritm för denna styrning. Algoritmen innefattar instruktioner för hur tyristorn i beroende av insignalerna levererar ström till en för effektkonsumtion lämpad anordning.

Med den uppfunna mikroprocessorn möjliggörs reallserade av den före- dragna utföringsformen av den uppfunna anläggningen där en mikroprocessor in- går och som redogjorts för ovan. Den uppfunna mikroprocessorn medför således de fördelar som är förknippade med nämnda utföringsform av anläggningen.

Ur uppfinningens tredje aspekt har det uppställda ändamålet ernåtts ge- nom åstadkommande av en datorprogramprodukt för användning iden uppfunna mikroprocessorn. Därvid uppvisas de fördelar som följer med utnyttjande av en sådan mikroprocessor i en anläggning av det uppfunna slaget.

Ur uppfinningens fjärde aspekt har det uppställda ändamålet ernåtts ge- nom att ett förfarande av det i patentkravets 11 ingress angivna slaget innefattar att man använder en för annat ändamål i anläggningen anordnad för effektkon- sumtion lämpad anordning som bromsande motstånd.

Genom detta förfarande uppnås fördelar av motsvarande slag som redo- gjorts för ovan avseende den uppfunna anläggningen.

Föredragna uföringsformer av det uppfunna förfarandet innefattar åtgärder av ett slag som motsvaras av vad som kan åstadkommas med de ovan beskrivna föredragna utföringsformerna av den uppfunna anläggningen. De föredragna utfö- ringsformerna av det uppfunna förfarandet medför motsvarande slag av fördelar som redogjorts för ovan avseende de föredragna utföringsformerna av den upp- funna anläggningen.

Ur uppfinningens femte aspekt har det uppställda ändamålet ernåtts ge- nom att ett förfarande för ombyggnad av en kraftanläggning av det i patentkravets 19 ingress angivna slaget innefattar att den för effektkonsumtion lämpade anord- ningen ansluts till kraftsystemet i anslutning till kraftstationen på ett sådant sätt att den för effektkonsumtion lämpade anordningen fungerar som bromsande mot- stånd för generatorn. Detta förfarande innebär att man med små medel och be- 20 25 30 520 399 6 gränsade insatser på ett enkelt sätt bygger om anläggningen så att den kommer att få ett utförande av samma slag som den uppfunna anläggningen. Därmed vinns fördelar av motsvarande slag som redogjorts för ovan.

Vid fördragna utföringsformer av det uppfunna ombyggnadsförfarandet ut- förs det på ett sätt att anläggningen får en utformning i överensstämmelse med något av de föredragna utföringsformerna av den uppfunna kraftanläggningen, varvid vinnes de fördelar som är förknippade med dessa utföringsformer och som redogjorts för ovan.

Uppfinningen förklaras närmare i anslutning till efterföljande detaljerade beskrivning av fördelaktiga utföringsexempel av uppfinningen och med hänvisning till medföljande figurer.

Kort beskrivning av ritningsfigurerna Figur 1 är ett schema över en utföringsform av en elektrisk anläggning enligt uppfinningen.

Redogörelse för fördelaktigt utföringsexempel av uppfinningen Figur 1 visar ett schema för en elektrisk kraftanläggning enligt ett utfö- ringsexempel av uppfinningen. Den visade anläggningen kan exempelvis vara en vattenkraftanläggning. Anläggningens kraftsystem, iform av generatorer 6, 7, är via en transformator 1 förbundna med en isgrind 3. En isgrind av detta slag är nor- malt ansluten till en generator i en vattenkraftanläggning, via en strömbrytare 2. lsgrinden uppvärms med ström från generatorerna 6, 7 och dess effekt är typiskt ca 1 % av anläggningens märkeffekt. l enlighet med uppfinningen är en triac-kopp- lad tyristor 4 shuntkopplad strömbrytaren 2. Grenledningen med tyristorn 4 är i fi- guren kopplad till ett tvärjärn 5 hos isgrinden, men kan alternativt vara kopplad till dess ordinarie anslutning.

En mikroprocessor 9 är anordnad i anläggningen. Denna är med signal- ledningen 10, 11 förbunden med vardera generator 6, 7 för mottagande av insig- naler från dessa. Vidare är signalledningarna 12, 13 anordnade för förbindning av mikroprocessorn 9 med tyristorn 12 och strömbrytaren 2. Slgnalledningarna 12, 13 överför styrsignaler från mikroprocessorn till tyristorn 4 och till strömbrytaren 2.

Mikroprocessorn innefattar ett datorprogram med en algoritm som bestämmer styrsignalerna i beroende av insignalerna. 15 520 399 7 Med 8 betecknas matarledningen från anläggningen. Då ett fel uppträder någonstans i det kraftsystem till vilket matarledningen levererar ström kan effekt- pendlingar och/eller urfasfall uppstå i generatorerna 6, 7.

Detta yttrar sig i att rotorn hos en generator kommer att rotera med varie- rande hastighet.

Dessa effektpendlingar hos en eller flera av generatorerna 6, 7 avkänns och signaler indikerande dessa pendlingar överförs till mikroprocessorn 9. Vid uppträdande pendling styr en signal från mikroprocessorn strömbrytaren 2 att öppna så att strömförsörjningen till isgrinden 3 i stället sker genom den med tyris- torn 4 försedda ledningen. En andra styrsignal från mikroprocessorn 9 styr tyris- torn så att den effekt som levereras till isgrinden 3 styrs i beroende av effektpend- lingen i generatorerna 6,7. isgrinden 3 kommer därvid att fungera som ett bromsande motstånd och dämpa effektpendlingarna i generatorerna.

I en annan utföringsform är isgrinden 3 ersatt av ett vanligt intagsgaller, försett med kopplingsorgan för anslutning till transformatorn 1 och tyristorn 4.

Claims (20)

30 520 399 SE 0101061-0 8 PATENTKRAV

1. Elektrisk kraftanläggning innefattande minst en generator (6 7), en med generatorn (6, 7) förbunden matarledning (8) för leverans av av generatorn (6, 7) levererad ström till ett elkraftssystem och minst ett bromsande motstånd (3) an- ordnat att dämpa effektpendlingar hos generatorn och/eller förhindra urfasfall, kännetecknad av att det bromsande motståndet (3) utgörs av en, för annat än- damål i anläggningen anordnad, för effektkonsumtion lämpad anordning (3).

2. Elektrisk kraftanläggning enligt patentkravet 1, kännetecknad av att den för effektkonsumtion lämpade anordningen (3) utgör gemensamt bromsande mot- stånd för ett flertal generatorer (6, 7).

3. Elektrisk kraftanläggning enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknad av att den för effektkonsumtion lämpade anordningen (3) är ansluten till kraftanlägg- ningen medelst en ledning försedd med en tyristor (4).

4. Elektrisk kraftanläggning enligt patentkravet 3, kännetecknad av att tyris- torn (4) är anordnad att styra strömtillförseln till den för effektkonsumtion lämpade anordningen (3).

5. Elektrisk kraftanläggning enligt patentkravet 4, kännetecknad av att tyris- torn (4) är triac-kopplad.

6. Elektrisk kraftanläggning enligt patentkravet 4 eller 5, kännetecknad av att den innefattar en mikroprocessor (9) anordnad att motta insignaler, som är in- dikativa för effektpendlingar hos kraftsystemet, och anordnad att leverera styrsig- naler till tyristorn (4) i beroende av insignalerna, vilken mikroprocessor (9) innefat- tar ett program med algoritm för nämnda styrning.

7. Elektrisk kraftanläggning enligt patentkravet 6, kännetecknad av att mik- roprocessorn (9) är anordnad att även styra öppnande och slutande av en med ty- ristorn (4) parallell strömbrytare (2). 20 30 520 399§@f¿q¿f<~ -.>.1.-, sE 0101061-0 9

8. Elektrisk kraftanläggning enligt något av patentkraven 1-7, kännetecknad av att den för effektkonsumtion lämpade anordningen (3) är en intags- eller is- gnnd.

9. Mikroprocessor (9) för användning i en elektrisk kraftanläggning enligt nå- got av patentkraven 1-8, och innefattande signalmottagningsorgan anordnat att motta insignaler, som är indikativa för effektpendlingar hos kraftsystemet, och att leverera styrsignaler anordnade att styra en tyristor(4) och vilken mikroprocessor innefattar ett program med algoritm för nämnda styrning, kännetecknad av att al- goritmen innefattar instruktioner för hur tyristorn (4) i beroende av insignalerna le- vererar ström till en för effektkonsumtion lämpad anordning av ett slag där effekten nyttiggörs.

10. vet 9 och innefattande en algoritm anordnad att bearbeta insignaler för att leverera Datorprogramprodukt för användning i en mikroprocessor enligt patentkra- styrsignaler i beroende av insignaler, kännetecknad av att insignalerna utgörs av signaler, som är indikativa för effektpendlingar hos kraftsystemet och att styrsigna- Ierna utgörs av signaler som styr strömtillförseln till en i anslutning till kraftanlägg- ningen anordnad effektkonsumerande anordning (3).

11. Förfarande för dämpning av effektpendlingar i en elektrisk kraftanläggning som innefattar minst en för leverans av ström till ett elkraftssystem anordnad ge- nerator och/eller för förhindrande av urfasfall i en sådan anläggning, vid vilket för- farande effektpendlingarna dämpas med ett bromsande motstånd, kännetecknat av att en för annat ändamål i anläggningen anordnad för effektkonsumtion lämpad anordning används som bromsande motstånd.

12. Förfarande enligt patentkravet 11, kännetecknat av att den för effektkon- sumtion lämpade anordningen används som gemensamt bromsande motstånd för ett flertal generatorer. 20 30 520 399š%¿ï¥¥':w se 0101061-0 10

13. Förfarande enligt patentkravet 11 eller 12, kännetecknat av att den för ef- fektkonsumtion lämpade anordningen är ansluten till generatorn medelst en led- ning försedd med en tyristor.

14. Förfarande enligt patentkravet 13, kännetecknat av att en med tyristorn parallell strömbrytare öppnas och att tyristorn, då strömbrytaren är öppen, styr strömtillförseln till den för effektkonsumtion lämpade anordningen.

15. Förfarande enligt patentkravet 14, kännetecknat av att tyristorn är triac- kopplad.

16. Förfarande enligt patentkravet 14 eller 15, kännetecknat av att signaler levereras till en mikroprocessor som är indikativa för effektpendlingar hos kraftsy- stemet och att mikroprocessorn levererar styrsignaler till tyristorn i beroende av in- signalerna.

17. Förfarande enligt patentkravet 16, kännetecknat av att mikroprocessorn även levererar styrsignaler för öppnande och slutande av en med tyristorn parallell strömbrytare.

18. Förfarande enligt något av patentkraven 11-17, kännetecknat av att den för effektkonsumtion lämpade anordningen är en intags- eller isgrind.

19. Förfarande för ombyggnad av en elektrisk kraftanläggning innefattande minst en för leverans av ström till ett elkraftsystem anordnad generator och en för effektkonsumtion lämpad anordning, kännetecknat av att den för effektkonsum- tion lämpade anordningen ansluts till kraftanläggningen på ett sådant sätt att den för effektkonsumtion lämpade anordningen fungerar såsom bromsande motstånd för generatorn.

20. Förfarande enligt patentkravet 19, kännetecknat av att den elektriska kraftanläggningen byggs om så att en elektrisk kraftanläggning enligt något av pa- tentkraven 2-8 åstadkommas.