Способ регулирования реактивной мощности выпрямительно инверторной подстанции

Союз Советскими Социалистических Республик(22) Заявлено 20. 07. 78 (21) 2664660/24-07 (51) М. Кл. с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Н 02 Р 13/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ВЫПРЯМИТЕЛЬНО-ИНВЕРТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ Изобретение относится к области управления энергосистем и может быть применено для управления реактивной мощностью электропередач постоянного тока или выпрямительно-инверторных подстанций (ВИП или вставок постоянного тока).Вставка постоянного тока представяяет собой выпрямительно-инверторную подстанцию (ВИП), выполненную на управляемых вентилях и предназначенную для обеспечения гибкой связи между энергосистемами. Выпрямительно-инверторная подстанция способна работать с постоянной активной мощностью, а так же менять передаваемую мощность по заранее заданному графику или по командам автоматических устройств незавиоимо от соотношения частот в отправной и приемной энергосистемах. 20При изменении мощности меняется реактивная мощность, потребляемая преобразователями, и уровень напряжения на шинах, к которым преобразователи присоединены. 25Известно устройство для поддержания уровня напряжения (1,Это устройство реализует способ регулирования, согласно которому величину заданного значения постоянного 30 тока меняют в зависимости от колебаний напряжения сети. При этом будет меменяться и передаваемая активная мощность, что является недостатком.Современные подстанции постоянного тока снабжены устройствами, предназначенными для компенсации реактивной мощности и позволяющими ее регулировать без изменения активной нагрузки. Регулирование может быть направлено на поддержание заданных значений или напряжения, или реактивной мощности подстанции.Известно также устройство (2(, реализующее способ регулирования реактивной мощности, осуществляемый путем воздействия на углы опережения зажигания и на ступенчатый переключатель для регулирования емкости конденсаторной батареи, причем уменьшение потребляемой инверторной подстанцисй реактивной мощности ведет к увеличению углов и ухода от оптимального режима, а также к уменьшению емкооти конденсаторной батареи, что является недостатком.Известен способ регулирования реактивной мощности, при котором регулирование осуществляется путем воздействия на углы опережения зажигания и наток возбуждения синхронных компенсаторов, установленных на инверторной подстанции. При этом уменьшение потребляемой реактивной мощности вызывает сначала увеличение углов опережения зажигания инвертора, затем уменьшение тока возбуждения синхронного компенсатора, затем снова увеличение углов опережения зажигания инвертора. Увеличение потребляемой реактивной мощности сопровождается уменьшением угловопережения зажигания, увеличением то- О ка возбуждения синхронных компенсаторов и затем снова уменьшением углов опережения 3 .В энергосистемах часто задаются требования поддержания реактивной мощ ности на линиях связи с энергосистемами с зоной нечувствительности регулятора реактивной мощности.В этих условиях при управлении реактивной мощностью с зоной нечувстви) тельности система регулирования вступает в работу только при увеличении реактивной мощности выше верхней границы эоны нечувствительности или уменьшении реактивной мощности ниже нижней границы зоны нечувствительности, Когда величина реактивной мощности нахоДится внутри зоны нечувствительности, система регулирования не действует.Недостатками этого способа являются неоднозначность распределения реактивных нагрузок между источниками на подстанции и как следствие этого в ряде режимов необоснованная загрузка синхронных компенсаторов реактивной мощностью.Согласно известному способу (31 осуществляетсй управление источниками (потребителями) реактивной мощности (синхронным компенсатором и управляемьм преобразователем) при наличии де фицита или избытка реактивной мощности, т. е. с зоной нечувствительности.Один иэ измерительных органов обеспечивает управление реактивной мощностью подстанции с заданной уставкой 4 или с зоной или беэ зоны нечувствительности.При управлении реактивной мощности ВИП в соответствии с предложенным способом изменение загрузки синхронных компенсаторов в зависимости от величины реактивной мощности линии, находящейся внутри зоны нечувствительности, может быть равно ширине эоны нечувствительности системы регулирования реактивной мощности, Так, при ширине зоны нечувствительности 50 МВар изменение загрузки синхронного компенсатора может доходить до 100 МВар.Целью изобретения является повышение экономичности работы выпрямитель но-инверторной подстанции и снижение потерь мощности на подстанции.Это достигается благодаря тому, что при осуществлении способа регулирования реактивной мощности выпрямительноинверторной подстанции , содержащей регулятор реактивной мощности подстанции, синхронный компенсатор с регулятором, подключенный к шинам подстанции, каналы измерения реактивной мощности линии и синхронные компенсаторы, заключающегося в том, что измеряют реактивную мощность линии и синхронного компенсатора и в зависимости от измеренной мощности воздействуют на возбуждение синхронного компенсатора, дополнительно измеряют реактивную мощность преобразователя 0 р, сравнивают (ее с граничными значениями реактивнык мощностей зоны нечувствительности 00 +Ь 0 и 0 бЬ 0, где 0 О- реактивная мощноЪть в середине зоны нечувствительности, а Ь 0 -ширина эоны нечувствительности, причем при 0( 0 - Ь 0о г включают канал измерения реактивной мощности линии, с уставкой 0 О- - д 0ои осуществляют воздействие на регулятор синхронного компенсатора, при 0 цр0 о 2 Ь 0 отключают канал измере ний реактивной мощности линии и включают канал измерения реактивной мощности линии с уставкой 0,+ - Ь 0 и2осуществляют воздействие на регулятор синхронного компенсатора.При таком способе управления реактивной мощностью подстанции синхронный компенсатор несет меньшую реактивную нагрузку. На фиг.1 показана диаграмма изменения реактивной мощности синхронного компенсатора 0 с в зависимости от реактивной мощностилинии 0 ц при постоянной реактивной мощности преобразователяи управлении реактивной мощностьюВИП в соответствии с известным способом 3 ;на фиг. 2 - диаграмма реактивных. мощностей синхронного компенсатора и реактивной мощности линиипри управлении реактивной мощностьюлинии согласно предложенному способуна фиг. 3 - схема устройства, реализующего предложенный способ,Схема (фиг. 3) содержит устройство1 - регулятор реактивной мощности,состоящий иэ следующих узлов и блоков: блок 2 - преобразователь входных токов и напряжений линии связиВИП с энергосистемой в сигнал реактивной мощности, связанный с блоками3, 4, 5; блоки 3 и 4 являются блоками формирования сигнала отклоненияреактивной мощности линии от заданияс уставками соответственно 03= 0 +(Ь 04и 0= О,- у Ь 0, связанными соответственно с блоками б, 7, и 8, 9, блокиб, 7 и 8, 9 представляют собой ключиуправляемые от блока 10 и связанныес устройствами 11 (ключи б и 8) и 12(ключи 7 и 9) устройство 11 представляет собой регулятор угла погасания(АРВСК) , блок 13 - преобразователь токов и напряжений синхронного компенсатора в сигнал реактивной мощности, связанной с блоками 5, 14, 15 и 16; блок 5 представляет собой сумматор, вход которого связан с выходами преобразователей реактивной мощности линии и синхронного компенсатора и который образует сигнал реактивной мощности преобразователя а выход блока 5 связан с блоком 10, блок 17 - преобразователь тока и напряжения синхронного компенсатора в соответствующие (сигналы, блок 17 связан с входами блоков 15 и 16; блок 15 представляет собой выявитель наличия предельного режима синхронного компенсатора, вы ход блока 15 связан с входом блока 10, блок 16 является измерителем отклонегния параметров синхронного компенсатора (СК) от длительно допУстимых, выход блока 16 связан с блоком 18; бло) ки 14 и 18 являются ключамисоединенными по управляющему входу с блоком 10 и связанными с входом устройства 12, блок 10 является логическим устройством, которое связано по входам с блоками 5 и 15 и выход которого подключен к управляющим входам блоков (ключей) б, 7, 8, 9, 14 и 18.В тех случаях, когда агг ( ао-Да (фиг,2) и отсутствуют предельнйе режимы СК, логическое устройство (блок) 10 держит открытым ключ (блок) 9, остальные ключи (блоки) б, 8, 7, 14 и 18 держит закрытыми, При этом осуществляется поддержание реактивной мощности линии с уставкой, равнойЬ а воздействием на АРВСК 12. (Режим Ч на Фиг. 2).При апра+ -" Ь а и отсутствии предельных режимов СК логическое ус тройство (блок) 10 держит открытым ключ 7, а ключи б, 8, 9, 14 и 18 закрытыми. В этом случае осуществляется поддержание реактивной мощности линии с Уставкой, Равной агг.Д а 45 воздействием на АРВСК 12. (Режим 11 на Фиг. 2). При а 0- -", да ( ар сао-,да логическое устройство держит открйтым ключ 14, а остальные ключи б, 8, 7, 9, 18 - закрытыми. В этом случае реактивная мощность линии не поддерживается, а изменяется в соответствии с изменением апр, а подцерживается на нулевом уровне реактивная мощность синхронного компенсатора ак воздействием на АРВСК 12. (Режим Щ на фиг, 2).Если аа -. Д а и синхронный компенсатор находится в предельном режиме по выдаче реактивной мощности, то в этом случае логическое устройство 10 держит открытыми ключи 60 8 и 18, а остальные ключи (б, 7, 9, 14) закрытыми. При этом поддерживается реактивная мощность линии связи с энергосистемой с уставкой аО Д а воздействием на ОРУП 11, одгговременно 65 поддерживается предельный по выдачереактивной мощности режим СК воздействием на АРВСК 12, ( режим гга фиг.2).если 0аог-К и синхронный компенггР ггпусатор находится в предельном режимепо потреблению реактивногг мощности,то в этом случае логическое устройство 10 держит открытыми ключи 6 и 18,остальные ключи (7,8,9,14) закрытыми, При этом поддерживается реактивная мощность линии связи с энергосистемой с уставкой ао - Д а воздействи 1ем на ОРУП 11, одновременно поддерживается предельный по потреблению реактивной мощности режим СК воздейст-,вием на АРВСК 12 (режим 1 на фиг.2)Рассмотрим пример управления реактивной мощностью подстанции для частого случая, когда ад= 0. Тогда приыдаче реактивной мощности ВИП по величйне,большей да,регулирование реактивной мощности линии связи с энергосистемой осуществляется с уставкой+Да, при потреблении реактивной мощности преобразователем, фильтрами иконденсаторами батареями величиной,меньшей -Да осуществляется регулиро -вание реактивной мощности с уставкой-да, а при значениях суммарной реактивной мощности преобразователя, фильтров и конденсаторных батарей в диапазоне +Ла поддерживается воздействием на АРВСК нулевая реактивная нагрузка синхронного компенсатора, Впоследнем случае суммарная реактивнаянагрузка блоков, Фильтров и конденсаторных батарей находится в пределах+Да, при потреблении реактивной мощ-.ности преобразователем, фильтрами иконденсаторными батареями она покрывается за счет энергосистемы, а привыдаче передается в энергосистему,при этом поддерживается реактивнаямощность линии в заданных пределах.В случаях, когда реактивная нагрузкапреобразователей, фильтров и конденсаторных батарей больше а О+ Д а, частьреактивной мощности, а именно а о + д авыдается по линии электропередач, аостальная чаоть потребляется синхронным компенсатором,В случаях, когда нагрузка преобразователей, фильтров и конденсаторных батарей меньше а - Д а, часть реактивной наг узки, а йменно ао- Ь а, потребляется с линии, а остальная часть выдается синхронным компенсатором.Предлагаемый способ управления ре - активной мощностью ВИП может быть использован как на инверторной стороне, так и на выпрямительной стороне ВИП.При использовании предлагаемого способа управления реактивной мощностью повышается экономичность работы выпрямительно-ин вертсрногг ггодст а гции за счет уменьшенигг В ряде режгмов реактивной нагрузки синхронного компенсатора.785940 Фиг, 1 1 дГп 7Риг Формула изобреТения Способ регулирования реактивной мощности выпрямительно-инверторной подстанции, содержащей регулятор реактивной мощности подстанции, синхронный компенаатор с регулятором, 5 подключенный к шинам подстанции, каналы измерения реактивной мощности линии и синхронные компенсаторы, заключающийся в том, что измеряют реактивную мощность линии и 10 синхронного компенсатора и в зависимости от измеренной мощности воздействуют на возбуждение синхронного к 4 мпенсатора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения потерь мощности на подстанции при заданной зоне нечувствительности, дополнитель но измеряют реактивную мощность преобразователя 0, сравнивают ее с граничными значениями реактивных мощнос тей эоны нечувствительности 0 в- д 0 и Яб-Д ч, где Об- реактивная мощность в середине зоны нечувствительности, а 0, - ширина зоны нечувствительности, причем при СПИ ( Об Ь Ябвключают канал измерения реактивноймощности линии с уставкой Я -- Л 0ф Яи осуществляют воздействие на регулятор синхронного компенсатора, приЯ 1 Оо-у а 0 отключают канал иэмерения реактивной мощности линии и включают канал измерения реактивной мощности линии с уставкой 0 + в " Ь иоосуществляют воздействие на регулятор синхронного компенсатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. ПаЪнт ФРГ Р 89"160,кл. 21 д, 45/01, 1952.2, Патент Швеции М 314430,кл. 21 с, 67/10, 1966.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2503763/24-07,кл. Н 02 Р 13/16, 1977 (прототип).785940 1 р Тираж 783 ПИ Государственного комите о делам изобретений и откр 5, Москва, Ж, Раушская ПодписноССР б., д. 4/5 113 лиал ППП фПатентф. г. Ужгород, ул. Проектная Составитель Л. ДементьеваРедактор Т. Загребельная Техред Е,Гаврилешко КоррекЗаказ 8858/56ВНИИ та С