Регулятор преобразовательной подстанции передачи постоянного тока

6 нозИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет Н 02 5 3/46 Государственный комитет СССР ио левам изобретений н открытийОпубликовано 2505.80. Бюллетень М 19Ъ Дата опубликования описания 260580(71) Заявитель 15 4 ) РЕГУЛЯТОР ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПОДСТАНЦИИ ПЕРЕДАЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКАИзобретение относится к автоматическому управлению протяженной линией электропередачи постоянного тока 1 ППТ),Известны системы регулирования ППТ с регуляторами тока на приемном и передающем концах и жестким заданием уставок тока, обеспечивающие стабилизацию режима передачи по току (мощности) в условиях работы подстанций с минимальными углами включения, при которых достигаются наилучшие энергетические показатели ППТ. Жесткое задание уставок требует наличияточной и надежной теле связи между подстанциями, При значительной протяженности ППТ осуществление телесвязи подстанций становится трудной технической проблемой и связано со значительными ка питальными и эксплуатационными расходами 11.Известна также система регулирования ППТ, включающая в себя самонастраивающийся регулятор максималь ной мощности, установленный на инверторе, содержащий формирователь целевой Функции, выполненный в виде датчика мощности, включенный на его выходе автоматический оптимизатор 30 и блок стабилизации тока с элементом сравнения на входе, усилителемрассогласования и дискриминаторомзнака управляющего воздействия навыходе. Токовый вход Формирователяцелевой функции связан с токовымэхоцом элемента сравнения блока стабилизации тока и токовым входом регулятора. Один выход дискриминатора знака блока стабилизации токасоединен со вторым входом автоматического оптимизатора, Второй выходдискриминатора является выходом регулятора 121, Эта система не требует наличия телесвязи между подстанциями и вместе с тем обеспечиваетработу передачи с током, заданнымна выпрямителе, наивысшим возможнымнапряжением линии при любых текущихсоотношениях напряжений примыкающихсистем переменного тока, Эффект достигается за счет того, что регулятор максимальной мощности для установления требуемого режима работыППТ использует тот факт, что максимум инвертируемэй мощнОсти достигается при токе передачи, равномуставке регулятора тока выпрямителя, минимальном угле: включения одной из подстанций (выпрямителя илиинвертора в зависимости от установившегося соотношения напряженийприемной и передающей си стем),Однако использование мощности вкачестве критерия упранления связано с измерением напряжения постоянного тока ППТ, что требует специальной установки в системе высоковольтного датчика напряжения, Операция вычисления мощности (умножение) сложна в исполнении и делаетзависимой Форму экстремальногохолма (градиентов ветвей) от режима работы ППТ, что осложняет работу регулятора и требует при сохранении качества процессов управленйя усложнение регулятора за счетпридания ему адаптивных свойств, Врежимах отсутствия экстремума мощности второй контур управления, действующий ко второму входу оптимизации,не обеспечивает надежный переходсистемы через точку пересечения естественных участков внешних характеристик подстанций, либо приводит кпротивоборству контуров управленияв режимах с наличием экстремума,следствием чего является ухудшениекачества работы регулятора в окрестности экстремума, К тому же второйконтур создает опасность ложной работы регулятора при кратковременныхизменениях тока в аварийных ситуациях, например, при шунтировании мостов на инверторе, что приводит кпроблемЕ фильтрации.11 ель настоящего изобретения - упрощение устройства за счет отказаот измерения напряжения, повышениенадежности и помехоустойчивости управления,Бель достигается тем, что в регуляторе преобразовательной подстанции передаче постоянного тока, содержащем формирователь целевой Функции,вход которого подсоединен к входномузажиму регулятора, а к выноду которого подсоединен автоматический оптимизатор, выход которого подсоединен ко входу блока стабилизации тока, содержащего элемент сравнения идискриминатор знака с усилителями,причем входы элемента сравнения подсоединены; один - К входному зажимуформирователя целевой функции, авторой - к нходному зажиму блокастабилизации, выход элемента сравнения подсоединен ко входу дискриминатора знака, а выход одного из усилителей подсоединен к выводному зажиму регулятора, формирователь целевой Функции выполнен в виде сумматора, ко входам которого подсоединены входы вновь введенных элементоввесовых коэффициентов суммирования,причем входы двух элементов весовыхкоэффициентов суммирования подсоединены к выводам соответствующихусилителей блока стабилизации, а 10 15 20 25 ЗО 35 40 50 55 60 65 вход третьего блока подсоединен квходному зажиму регулятора,На фиг. 1 представлена структурная схема регулятора тока иннертора передачи постоянного тока; нафиг. 2 - диаграммы внешних характеристик подстанций ППТ в различныхрежимах работы передачи.Регулятор содержит формирователь1 целевой функции, автоматическийоптимизатор 2, включенный на еговыходе, и блок 3 стабилизации тока,включенный на выходе автоматического оптимизатора, Блок 3 стабилизации тока представляет собой обычныйрегулятор тока инвертора, включающий в себя элемент 4 сравнения,входуставки которого соединен с выходомавтоматического оптимизатора 2 атоковый вход снязан с токовым входом Формирователя 1 целевой функции, образуя вход регулятора, идискриминатор 5 знака с усилителямиб и 7, выполняющий Функции усилите -ля рассогласования и дискриминаторазнака управляющего воздействия.Формирователь 1 целевой функциипредставляет собой в простейшем случае сумматор 8, входы которого через элементы весовых коэффициентовсуммирования К, К, Кз, связанысоответственно с токовым входомэлемента 4 сравнения и выходами усилителей б и 7 дискриминатора 5.Регулятор работает следующим образом.На вход регулятора, являющийсяодновременно входом формирователя1 целевой Функции и одним из входовблока 3 стабилизации тока, поступает сигнал тока иннертора 1 сМ,. Наиболее быстродействующей часть ре -гулятора является блок 3 стабилизации тока, где сигнал тока инвертора сравнивается с уставкой 1ив зависимости от знака рассогласования появляется сигнал на одномиз выходов усилителя - дискриминатора знака 5. Сигнал на управляющемвыходе б блока 3 стабилизации токапоявляется только при условии с 1,обеспечивая увеличение углапогасания вентилей инвертора, Уставку тока для блока 3 стабилизациитока вырабатывает антоматическийоптимизатор 2, который поддерживаетна выходе максимум (н общем случаеэкстремум) целевой функции сР , устанавливая при этом оптимальноезначение управляющего воздействияна своем выходе у (при 1== 1 УбоеФ=фм) . Автоматическийоптимизатор может быть выполнен нвиде шагового (дискретного) устройства. Сигналы с выходов усилителядискриминатора 5 поступают на входы сумматора 8 формирователя 1 целевой Функции с соответствующимивесоными коэффициентами суммирова 73 б 2 б 8ния К, К 2 и знаками, при которых абсолютный рост сигналов дискриминатора приводит к уменьшению целевой функции при неизменном сигнале тока 1 д, Формирователь 1 целевой функции определяет критерий управления регулятора, по которому автоматический оптимизатор устанавливает необходимый режим работы инвертора ППТ. При резких изменениях режима инвертора регулятор поддерживает ток инвертора в соответствии с заданием, выработанным автоматическим оптимизатором 2, статические изменения режима отрабатываются контуром оптимизатора.Рассмотрим подробно работу регулятора в различных режимных ситуациях, иллюстрируемых соответствующими ннршними характеристиками.Ломаной 1 на диаграммах показанаприведенная внешняя характеристика выпрямителя. Участок 1 - 1 характеристики соответствует режиму выпрямителя о,.,;= сопз 1участок 1-2 определяется регулятором тока выпрямителя и соответствует режиму выпря- мителя 1 =сопЯ, Ломаной 11 показана ннешняя характеристика инвертора, Участок характеристики Я - 1 соответствует режиму инвертора с)= :соп.,1 (сР - угол погасания), участок 11- 2 опреде ляется регулятором тока иннертора при 1 у соп. Точка излома внешней характеристики выпрямителя (В) соответствует уставке тока выпРЯмителЯ 1 э, точка излома внешней характеристики инвертора (И) соответствует уставке регулятора тока инверторной подстанции (1 уо )В случае, когда горизонтальныйучасток характеристики инвертора лежит выше соответствующего участка характеристики выпрямителя (диаграмма 2 а),1 1 у, и на положительном выходе 7 дискриминатора 5 присут ст нует управл яюший сигнал, а на выходе 8 он отсутствует, то значение целевой функции определяется выражением1-Кв(1 у 1 а) (1)где К - коэ ффи циент усиления усилителя-дискриминатора 5.После преобразования получаемф К 1 К 13 о(2)где К:К+К К ); К -К КПри определенном соотношении весовых коэффициентов К 1 и Ку целевая функция в рассматриваемом режиме имеет максимум при токе передачи, равном уставке тока выпрямителя, и минимально возможном при этом угле включенияинвертора. Регулятор тока в этом режиме работает аналогично известному регулятору, Добивваясь максимума целевой функции,оптимизатор 2 регулятора из положе ния И (или Из) приведет инверторн положение И , в первом случаеувеличив ток, во втором - напряжение передачи,Рассмотрим режим, когда горизонтальный участок приведеннойвнешней характеристики выпрямителявыше характеристики инвертора (диаг,-рамма 2 б). Здесь возможны два случая; начальное значение уставки тока инвертора 1больше тока 1 д (положение характеристики соответствует точке излома (4 з ) и меньше тока1 дц (положение характеристики соответствует точке излома Й ). В случае 111 значение целевой функции,вырабатываемое формирователем 1по - прежнему определяется выражением (1), Действия оптимизатора 2,направленные на уменьшение уставкиГуоприводят к уменьшению управляющего воздейстния регулятора,таккак ток передачи остается примернопостоянным, поскольку он удерживается регулятором тока выпрямителя, и,следовательно, к росту целевойфункции, Поэтому оптимизатор уменьшает уставку тока 1 у , и харазстеристика инвертора перемещается иэположения й в положение И 2 .Если 1 1 до, то упранляющеевоздействие регулятора равно нулю,инвертор работает с дЪ с)и,;, целевая функция в этом режиме определяется выражениемР К 1 +КК 11 ) (3)После преобразования получаем(4)где К =К -К.К; К =К К3 Х ЭДействия оптимизатора, 2, направленные на увеличение уставки 1 уприводят к росту целевой функции Р, так как 1 Сц:сопМ, поэтому он увеличивает уставку. Заметим, что в регуляторе максимальной мощности в этом режиме контур управления оптимиз.атора оказывался разомкнутым, а непосредственное использование целевой функцИИ "Р= К 14 Ь.у 14 прИВО- дит,как раз к обратному уменьшению уст авки 1 у.Таким образом,оптимизатор в обоих случаях рассматриваемого режима стремится уменьшить выходные сигналы дискриминатора 5 до нуля, а это значит, что условием его устойчивого положения является равенство быуо= 1 с 1, и положение рабочей точки на внешних характеристиках подстанций совпадает с точкой излома внешней характеристики инвертооа.Следует отметить, что принципобратной связи с отрицательного выхода дискриминатора 5 регулятора.на вход оптимизатора может быть исгольэован и при экстремизации других целевых функций,Рассмотрим случай пересечениягоризонтальных участков внешниххарактеристик подстанций (диаграмма 2 в). Движение системы из исходного положения 1 о.1, рассмотреновыше. Если в исходном положенииХ 01 ц)1 , что соответствует характеристике Ина дйаграмме, то как было показано применительно к диаграмме 2 б, оптимизатор 2 увеличивает уставку инвертора, приближая ее к току, величина которого определяетсяпроекцией точки а на ось Ь. ПоДостижении Равенства 1 д =-гарц шаг оптимизатора, направленный на увеличение уставки, приводит не к сниже -нию, как в случае 2 б, а к увеличению целевой функции, изменяется иопределяется выражением (1), гдесоставляюшая прирашения тока ППТпреобладает над составляюшей приращения уставки, пока рабочая точкапринадлежит участку 1- 1 характеристики выпрямителя, и, таким образом система продолжает свое движе -ние в сторону увеличения тока.,Предлагаемый регулятор тока выводит ППТ на заданный ток и устанавливает максимум возможнчго напряжения линии во,всех режимных ситуациях и при любых исходных соотношениях уставки тока концевых подстанций. Эффект структурной схемызаключается в формировании сложнойцелевой функции, учитываюшей специфику задач регулирования во всехрежимах ППТ. Выше было указано навозможность изменения уставки 1 поддействием кратковременных всплесковтока, например, при шунтированиямоста на инверторе Пои увеличениитака под воздействием внешних при -чин целевая функция на входе оптимизатора может как увеличиваться,так и уменьшаться, что зависит отсоотношения весовых коэффициентогсутлирования К и К, . При К,К ) К входной сигнал оптимизаторазуменьшается. Б этих условиях оптимизатор будет делать движения (шаги) вокруг доаварийного значенияуставки, неприводяцие в среднем кее изменению,Таким образом, предложеннаяструктурная схема регулятора одновременно оешает задачу обеспеченияпомехоустойчивости регулированияиспользуя инерционностг; собственно -ГО Оптимизатора.На диаграмме 2 гпоказан режим, возможный при совместной работе с системами вторичного регулирования ППТ, который невыполним для системы жесткого управл-ния током с телеканалом, таккак последняя не обладает самоанализом успешности своих действий идля правильной работы требует гаран -тируюших отстроек по уставкам иуглам зажигания,Применение настоящего изобрете Ония позволяет уменьшить капитальные затраты на строительство и,расходы на эксплуатацию ППТ за счетисключения телеканала, уменьшитьпотери энергии в линии и примыкающих системах и повысить надежностьППТ.Формула изобретенияРегулятор преобразовательной подстанции передачи постоянного тока,содержащий формирователь целевойфункции, вход которого полсоелиненк входному зажиму регулятора, а квыходу которого подсоединен автоматический оптимизатор, выход которого подсоединен ко входу блока стабилизации тока, сслержащего элементравнения и дискриминатор знака сусилителями, причем входы элементасравнснин подсоединены: олин к входному зажиму формирователя целевойфункции, а второй - к входному зажиму блока стабилизации, выход элемен -та сравнения подсоединен ко вхолудискриминатора знака, а выход одного иэ усилителей подсоединен к выводному зажиму регулятора, о т л ич а ю ш и й с я тем, что, с цельюповышения надежности и пОмехоустой -чивости упоавления передачей постоянного гока, формирователь целевойфункции выполнен в гиде сумматора,ко входам которого подсоединены выХОДЫ ВНОВЬ ГВЕДЕННгЫХ ЭЛЕМЕНТОВ БЕСОвых коэффициентов суюярования,. при -чем в хОлы дву х злемен то в ге сО вых КОэ ффици е и то в сую иро вани я подсоединены к выводам соответствуюших уси -лителей блока стабилизации а входтретьего блока подсоединен к вхоЛному зажиму регулятора,Источники информации,прин ятыс во внимание при э кспертизе1. Основные технические пробпе ы передачи электроэнергии гостоян -ным током высокого напряжения. Итоги науки и техники. СерияЭлектротехника и энергетика . Пол.ред.Стукачева А, В, М., 1971.. Авторское свидетельство СССРР 558605, кл, Н 02:Г 1/(10197573 б 268 з. й каэ 2283дписное илиал ППП Пат Ужгород, ул.