Способ управления режимом элек-тропередачи постоянного toka

Союз Советских Сфцнаннстнческнк РеспублнкОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ 1 ц 809444(22) Заявлемо 260478 (21) 2603201/24-07с присоединением заявки йо(51)М, Кл.з Н 02 4 1/00Н 02 Р 13/18 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийНа фиг. 1 представлен график,иллюстрирующий сущность предлагаемого способа; на фиг. 2 - принцип формирования контролируемой величины по сопротивлению нагрузки на зажимах выпрямителя; на фиг. 3 - то же, по мощности и напряжению выпрямителя; на фиг. 4 - то же, по току и напряжению выпрямителя;на фиг. 5 то же, по параметрам, характеризующим режим работы управляющего устройства. Изобретение относится к мощной высоковольтной преобразовательной технике, а именно к средствам автоматического управления протяженнойлинией электропередачи постоянного тока высокого напряжения.По основному авт.св, 9736262 известен способ управления режимом электропередачи постоянного тока, заключающийся в том, что одну из преобразовательных.подстанций выпрямительнул ) регулируют на поддержание заданного значения тока, на второй преобразовательной подстанции измеряют режимные параметры и посред ством регулирования ее напряжения поддерживают экстремальное значение . контролируемой величины, .формируемой по измеренным параметрам. Известный способ предполагает осуществление 20 управления перетоком мощности с отправного конца передачи изменением уставки тока выпрямителя 113. Однако в ряде случаев применения 25 ППТ возникает необходимость управления передаваемой мощностью со стороны инвертора, например в случае,когда приемная система располагает не:-;начительной генерирую;ей мощнос тью.и. поддержание частоты в системе возлагается на ППТ.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей управления ППТ.Для достижения указанной цели при осуществлении способа управления режимом электропередачи постоянного тока, заключающегося в том, что заданное значение тока передачи поддерживают на инверторе, экстремальное значение контролируемой величины поддерживают на выпрямителе путем регулирования, а контролируе- мую величину формируют по параметрам, характеризующим режим выпрями- тельной подстанции."аь = . ае где СР = сопят,(8) На Фигурах обозначены внешняяхарактеристика 1 инвертора, линии 2равных значений контролируемой величины, граница 3 области режимов работы по данной контролируемой величине, внешняя характеристика 4 выпрямителя, направление 5 возрастанияконтролируемой величины, ось б симметрии линии равных значений контролируемой величины,Чтобы передача работала с заданным на инверторе значением тока инаивысшим напряжением, необходимо,чтобы экстремальное значение контролируемой величины достигалось, когда положение рабочей точки (местапересечения внешних характеристик 15подстанций) приходится на точку излома характеристики инвертора. Этомутребованию отвечает контролируемаявеличина, формируемая в виде величиныполного сопротивления нагрузки на 20зажимах выпрямителя постоянному .току ср1 аеЛинии равных значений этой величиныописываются уравнением Оае = Р, 1 е, (2)где СР = сопят,Стрелкой 5 на Фиг.1 показано направление возрастания сРО на плоскости режимов (Оа Е, 1 а). Напряжение выпрямителя может регулироваться как изменением уставки угласто запаздывания зажигания, так и изменением уставки регулятора тока(фиг.1). Если начальное значение уставки тока выпрямителя составляет 18, то увеличение уставки влечет за собой увеличение контролируемой величины Р,. Если начальное значение уставки выпрямителя 1 э, то контролируемая величина СР ув 3 личивается при уменьшении уставки выпрямителя. Статический максимум Р достигается при значении уставки выпрямителя 1 в 2, при которой положение рабочей точки и точки излома характеристики инвертора совпадают, так как именно в. этой точке происходит касание линии равных значений контролируемой величины характеристики инвертора. Таким образом, экстремизируяконтролируемую .величину по выражению (1) на выпрямителе изменением величины уставки тока выпрямителя, можно автоматически поддерживать режим работы передачи с требуемым током и наивысшим напряжением. диапа зон устанавливаемых токов при использовании в качестве контролируемой величины полного сопротивления ограничен снизу. Если обозначить наклон участка характеристики инверто- я ра, определяемый регулятором тока,через1( аО1 где О, - напряжение инвертора с от- ВО несеяной к нему линиейац 38уставка тока инвертора, то граница допустимых режимов определяется выражением: О 07(4)Наклон участка приведенной характеристики инвертора, определяемый1 регулятором угла погасания, определяется коэффициентом:(ЯЬ - )1,(5)который может быть положительным,что зависит от соотношения сопротивлений линии и сопротивления контуракоммутации вентильного преобразователя. Однако величина Ке мала, такчто граница допустимых режимовпонапряжению лежит в области крайненизких напряжений ППТ и не представляет практического интереса,В заштрихованной на фиг.1 областиэкстремизация контролируемой величины определяется выражением . Ф=(6),36 + о где 1 О - константа, имеющая размерность трка. Эффект, достигаемый при использовании контролируемой величины по выражению (б) показан на. Фиг.2.Если принять 1Ь 1 з (где Ь 1 З - величина снижения тока инвертора от заданного значения при коротком замыкании на выводах выпрямителя), то область малых токов, где нарушается оптимальный режим работы, смещается в область иедопустимо высоких напряжений ППТ. Установление оптимального режима работы передачи беэ телесвязи подстанций может быть осуществлено также, если сформулировать цель управления выпрямителем как поддержание максимума напряжения при минимуме передаваемой мощности. Этой цели отвечает контролируемая величина сР= 1 о Оав Раегде Р - мощность на полюсах выпряаемителя;1 - коэффициент пропорциональоности, имеющий размерностьтока.Линии 2 равных значений контролируемой величины описываются уравне- ниеми представляет собой гиперболы, осьб симметрии которых начинается наоси абсцисс в точке Тс)В -- 10,(фиг. 3) .Если значение 1 взять в соответствии с выражением 5о Аеас сзгде ) . - максимально допустимыйрабочий ток передачи,1 - величина снижения токаК Эинвертора от заданногозначения при короткомзамыкании на выводах выпрямителя фиг.2), тообластью работы по заданной контролируемой величине является вся областьнормальных режимов ППТ,Прямой 3 на фиг.3 показана границаобласти допустимых режимов работы,по данной контролируемой величине, Юкоторая определяется выражением:Ос)В = К (1 - 1) )(1 О)где К - коэффициент наклона по вьюражению (,3) . 25Выражение 10) получено из условиякасания линий 2 равных значений (,8)искусственного участка характеристики 1 инвертора.На фиг.3 приведен пример 101,22,)оц с. = О 11 Дном Чтобыне иметь ограничений на область режимов работы, цель управления выпрямительной подстанцией можно сформулировать как, поддериване максимуманапряжения при минимуме тока. Этойцели отвечает контролируемая величина А ) --8 (18)КЭкстремальное значение контролируемой величины (14) достигается, когда положение 0,1(1,1) рабочей с)э "и"Зв 1 дб 7где К К - весовые коэффициенты, 401 ф оодновременно. переводящие величины 1,)В, ОВв сигнал одной размерности,Линии 2 равных значений контролируемой величины (11) описываются уравнением0 о +дд0где Ф = сопьс./Наклон линий определяется отношением --ККоУсловием касания приведенной внешней характеристики 1 инвертора линиями 2 равных значений 12) в точке ееизлома является неравенство:- -1 -щ гдеКО, Ке - коэффициенты наклона повыражениям 1,3) и (5).При выполнении условия (11) статический максимум контролируемой ве личины (9) достигается, когда рабочая точка характеристик совмещается с точкой излома приведенной внешней характеристики. инвертора. Полученный результат иллюстрирует фиг.4.Как видно из графика, контролируемая величина (111 не ограничивает область оптимизации режима ППТ. Известные аппаратные упрощения при реализации способа могут быть получены, если цель управления выпрямительной подстанции сформулировать как поддержание минимума тока при. минимуме угла включения. Контролируемая величина, соответствующая этой цепи записывается СР = кт 1 дв + к, о (14) где К 1, К- коэффициенты пропорциональности, одновременнопереводящие величины1 В, 06 в в сигнал однойразмерности.В основе Формирования контролируе" мой величины по выражению 14) лежит следующее. При одном и том же прйра" щении тока 61 В соответствующее,ему приращение угла включения Ь ОВ в статике прямо противоположно по знаку и различно по величине при положении рабочей точки на разных участках приведенной внешней характеристики инвертора: на искусственном участке оно больше, на естественном - меньше. Градиент контропируемой величины по току имеет следующий вид:ар аК + К ( Б)сааб сЗЬдпричем ( О.д 1,) вПри некоторых соотношениях весовых коэффициентов К 1, К принимается знак при переходе с одного на другой участок внешней характеристики инвертора. Если предположить, чтоЪвмодуль для искусственногод 1 э.вучастка не менее некоторой величины А2,1 1 мд, (16)дивова для естественного участка - не более величины Вд,в1 ,цВ (7)дв 1причем АВ, то соотношение между весовыми коэффициентами К, К при .котором контролируемая величина становится унимодальной функцией, соответствует выражению0 15 20 или к виду Ц(Х В ТЧО) /э 9 " (20) РРМвгде рдух -функция знака аргументаГ 1, х0Р 9 = ( 0;0К- коэффициент усиления регулятора,и может только увеличить угол включения относительно установленного минимального угла О н,;в.Построим зависимости тока и управляющего воздействия регулятора тока выпрямителя от величины уставки тока фиг.3). Проектируя на ось абсцисс положение точки излома характеристики выпрямителя и соответствующее ей положение рабочей точки на характерис тике 1 инвертора получаем величину устанки, величину тока и величину рассогласования регулятора тока для данного режима по 1 Ч. Величина ЬОпропорциональна рассогласованию (1 3 В - 1 Чв) и находится умножением последнего на Кц.На фиг. 5 ломаной 7 показана зависимость 1 В(1 Чв), ломаной 8 - зависимость Ь 1(1 Ч ), Точки излома зависимостей отвечают значению уставки тока выпрямителя 1 Ч, при котором расположение рабочей точки совмещено с точкой излома характеристики иивертора. Если просуммировать эависиформула изобретения Способ управления режимом электропередачи постоянного тока по ант.50 св. 9736262, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, экстремальноезначение контролируемой величиныподдерживают на выпрямительной под 55 станции.Источники информации,принятые во внимание при экспертиэе1, Авторское свидетельство СССР9736262, кл, Н 02 3 1/00,Н 02 Р 13/81, 1975. точки на характеристике инверторасовпадает с точкой ее излома, определяемой соотношением 1 С) = 1 м. Если в выражении (,14) заменить К 8 насоответствУюЩее емУ значение с,эВуставки, то новая величина Кт дВ+ К ф Ч е удовлетворяет требованию контролируемой величины, так как в статических режимах работы преобразователей обеспечивается О Ь = М ЦВ.Вместо о В( Ы, б ) в выРажении (14) может быть взята величина, характеризующая угол включения, например управляющее воздействие на систему фазового управления углом включения подстанции.Рассмотрим следующий конкретный пример. На выпрямительной подстанции установлен регулятор тока. Допустим, что управление углами включения преобразовательных подстанций производится по арккосинусному за- кону. При этом все участки статических внешних характеристик выпрямителя и инвертора линейны (фиг.5).Регулятор тока выпрямителя вырабатывает управляющий сигнал ЬОв соответствии с законом мости (7) и (8) с некоторыми весовы-, ми коэффициентами К , КЬ, то можно получить унимодальную зависимость Р (Т Чв)ф 1 38 В Ь Ф показанную ломаной 9, минимальное значение которой приходится на точку излома. Поскольку наКлоны линейных участков зависимостей (7 и (,8) не зависят от величины уставки тока инвертора и величины ЭДС инвертора то соответствие минимума выражения (21) характерно положению рабочей точки, величина (21) удовлетворяет всем требованиям контролируемой величины. Линейными преобразованиями, учитывая (20), можно привести (21) к видуЧ 8 + К + КЬ дофЧ Ч дВ (23)Ь Ч) ЧЬВыражения (22) и (2 3) показывают, что контролируемая величина может быть сформирована по параметрам, характеризующим режим самого управ. - ляющего устройства, при этом ее экстремизация одновременно означает экстремизацию и других вышеприведенных контролируемых величин.Предлагаемый способ расширяет область использования ППТ, режимное управление которых осуществляется без телесвязи в условиях работы подстанций с минимальными углами включения. Использование предлагаемого способа управления ППТ позволяет повысить надежность функционирования передачи и может дать значительный экономический эффект, так как затраты на экстремальный регулятор несоизмеримы со стоимостью линий дальней связи.809444Р.б 1.Фиг.фиг. 2Об 67 Об ОЯ ВО 11809444 0,8 а 4 а 6 08 ЙО 1,8 Од О.7 уз д Составитель Л.Дементьеваедактор М.Митровка Техред Ж, Кастелевич Корректор М. Кост За 448/72ВНИИПИ ГосУДаРпо делам иво113035, Москва, )ХП "Патент", г. Ужгород, Ул. Проектная Филиал ОБ 04 цщ Ф Тираж 686 Подписноественного комитета СССРбретений и открытий35, Раушская наб д. 4/5