Способ регулирования инверторной преобразовательной подстанции ведомой синхронной машиной (компенсатором) (его варианты)

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) 969 02 Л 00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОР СК СВИДЕТ ТВУ инхроннои машины от иналь и я тем тлич целью повьппения надежиснабжения и улучшенияэлектроэнергии потреб ти элек ест еи еременного то- отклонения на стороне юче ка инв ора сигналоения син в скоро с от ном опереж роннои машины ствуют на угль инальн ния в воздеитилей иц вертора и од тклонения ча в нно гналом альцой ца величинуцы постояцног тоты о тока в ном зб ия ока. 3, Способ регулировацной преобразовательной п я инвертордстанциий (компенведомои синхронном машицо сатором , механически соч с машиной постоянного ток леценцо питаюпостоя щеися от того же источник ного тока что и инвертор мирования сигналя, прбпор утем Фор цальцого ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения (53) 621.316.728(088,8)(56) 1, В.Бенкер, С.Ранаже и др, Система управления передачи Кабора Васса. Доклад на международной конференции по крупным электрическим системам высоко 1 о напряжения (СИГРЭ). В кн,: Передачи энергии постоянным током высокого напряжения, М., "Энергия", 1978, с. 75-100.2. К.Баудиш. Передача энергии постоянным током высокого напряжения. Госэнергоиэдат, 1958, с. 91-109. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ИНВЕРТОРНОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПОДСТАНЦИИ ВЕДОМОЙ СИНХРОННОЙ МАШИНОЙ (КОМПЕНСАТОРОМ)(ЕГО ВАРИАНТЫ).(57) 1. Способ регулирования инверторной преобразовательной подстанции ведомой синхронной машиной (компенсатором), механически сочлененной с машиной постоянного тока, питающейся от того же источника постоянного тока, что и инвертор, путем формированияили сигнала,пропорционального отклонению частоты приемной энергосистемы от номинальной, или сигнала, пропорционального отклонению числа оборотов синхронной машины от номинальной, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности электроснабжения и улучшения качества электроэнергии потребителей. подключенных ца стороне переменного тока инвертора, этим сигналом о;.;новременцо воздействуют как на углы отпирания вентилей инвертора, так и на величину тока возбуждения машины постоянного тока,2, Способ регулирования инверторной преобразовательной подстанции ведомой синхронной машиной (компенсатором), механически сочлененной с машиной постоянного тока, питающейся от того же источника постоянного тока, что и инвертор, путем формирования сигнала, пропорционального отклонению частоты приемной энергосистемы от номинальной,и сигнала, пропорционального отклонению числа оборотов1089 б 97 отклонению частоты приемной энепгосистемы от номинальной, и сигнала,пропорционального Отклонению числаОборотов синхпонной машины отноминальной, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности энергоснабжения нулучшения качества электроснабженияпотребителей, подключенных на стороИзобретение относится к энергетике, а именной к способам повышениянадежности электроснабжения и качества электроэнергии потребителейпеременного тока, питающихся от шверторной преобразовательной подстанции ведомой синхронным компенсатором,Как известно, электропередачипостоянного тока небольшой мощностидо нескольких десятков МВт) с кабельными линиями экономически целесообразно применять для электро набжения объектов народного хозяйствав районах, Где использование Возд;"ш -ных линий передач постоянного токапрактически невозможно, например Вгорных условиях., при преодоленииВодных преград, В услозиях повышенной сейсмичнти при чрезвычайнонеблагоприятьых климатических условиях ураганные Ветр 1 прн повышенном гололеде) и т.д,Известен способ регулированияэлектропередачи постОянного тока вФункции от частоты напряжения приемной энергосистемы 1 . Указанная система регулированиясодержит регулятор тока на Выпря- -мителе и регулятор угла погасания и минимального тока на инверторе, Причем уставку регулятора тока Выпрямителя изменяют В функции от частоты приемной сети переменного тока, ".игнал, пропорциональный частоте, Передают по линии связи, Нарушение работы линии связи может принести к аварийной частотной разгрузке приемной энергосистемы, что .и является недостатком укаэанного способа.. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемоне пер менного тока инвертора, сигналом отклонения скорости вращения синхронной машины от номинальной воздействуют на величину тока возбуждения машины постоянного тока и одновременно сигналов отклонения частоты от номинальной науглы отпирания вентилей инвертора,му результату является способ регу-,лирования инверторной преобразовательной подстанции ведомой синхронноймашиной, механически сочлененной с5 машиной постоянного тока, питающейсяот того же источника постоянного тока, что и инвертор, путем формирования или сигнала, пропорциональногоотклонению частоты приемной энерго 1 О системы от номинальной или сигнала,пропорционального отклонению числаОборотов синхронной машины от номи.Нальной 2,При этом постоянство напряжения."1 в сети переменного тока, питаемойинвертором, достигается регулированием тока возбуждения синхронногокомпенсатора, а постоянство частотырегулированием углов отпирания вен 2 О тилей инвертораОбычно регулирование углов отпирания вентилей инвертора реализуется для случая питания инвертора отисточника напряжения регулятором то 25 ка, а для случая питания инвертораот источника тока - регулятором напряжения, Уставки этих регуляторов изменяются в зависимости от отклонения частоты напряжения на стороне пере- ЗО менного тока инвертора от номинальнойОднако известный способ обладаетсущественным недостатком, обусловленным тем обстоятельством, что при ряде кратковременных преходящих нару" шений в работе источника питания выпрямителя), инвертора или линии передачи. (Пропуски зажигания, перекрытия изоляции и т,п,) нарушается баланс выдаваемой инвертором и потребля - ,:О емой нагрузкой активной мощности, который не может быть восстановлен реГулированием углов отпирания их вен 1089697тилей инвертора, что неизбежно приводит к изменению (обычно уменьшению) частоты переменного тока и может вызвать останов синхронного компенсатора, а, следовательно, нарушение электроснабжения потребителей.Цель изобретения - повышение надежности электроснабжения и улучшение качества электроэнергии потребителей, подключенных к стороне пере О менного тока инвертора.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования инверторной преобразовательной подстанции ведомой синхронной 15 машиной, механически сочлененной с машиной постоянного тока, питающейся от того же источника постоянного тока, что и инвертор, путем формирования или сигнала, пропорционально го отклонению частоты приемной энергосистемы от номинальной, или сигнала, пропорционального отклонению числа оборотов синхронной машины от номинальной, этим сигналом одновремен но воздействуют как на углы отпирания вентилей инвертора, так и на величину тока возбуждения машины постоянного тока.Поставленная цель достигается 30 тем, что согласно способу регулирования инверторной преобразовательной подстанции ведомой синхронной машиной (компенсатором), механически сочлененной с машиной постоянного тока, питающейся от того же источника постоянного тока, что и инвертор, путем формирования сигнала, пропорционального отклонению частоты приемной энергосистемы от номиналь ной, и сигнала, пропорционального отклонению числа оборотов синхронной машины от номинальной, сигналом отклонения скорости вращения синхронной машины от номинальной воздействуют 45 на углы опережения вентилей инвертора и одновременно сигналом отклоне" ния частоты от номинальной - на величину тока возбуждения машины постоянного тока.50Поставленная цель достигается .тем, что, согласно способу регули-, рования инверторной преобразовательной подстанции ведомой синхронной машиной сигналом отклонения скорости вращения синхронной машины от номинальной воздействуют на величину тока возбуждения машины постоянного тока и одновременно сигналом отклонения частоты от номинальной на углыотпирания вентилей инвертора.На фиг.1-4 изображены схема устройства для предлагаемого способапо вариантам,К шинам переменного тока отправнойэнергосистемы через силовой трансформатор 1 присоединен выпрямитель 2. Кшинам переменного тока приемнойэнергосистемы подключены потребите.ли 3 электроэнергии, синхроннаямашина 4 и через силовой трансформатор 5 инвертор 6, Выпрямительи инвертор соединены друг с другомлинией 7 передачи, В заземленныйполюс инвертор включена машина 8постоянного тока, механически сочлененная с синхронным компенсатором 4и электромашинным усилителем 9.Трансформатор 1 О постоянного токаподключен к ограничителю 11 тока,К шинам инвертора присоединен трансформатор 12 напряжения, выход которого подключен к регулятору 1 Э напряжения синхронной машины и регулятору 14 частоты, на вход которогоподается от устройства 15 уставкисигнал, пррпорциональный номинальному значению частоты в приемнойэнергосистеме. Сигнал рассогласования поступает на вход регулятора 16тока и сравнивается со значениемпостоянного тока в линии передачи,поступающим от трансформатора 17,постоянного тока. Выходной сигналс регулятора 16 тока задает углыолережения вентилей инвертора. Крометого, выходной сигнал от регулятора14 частоты подается на усилитель 18,управляющий тоМом возбуждения. электромашинного усилителя 9, в свою очередь регулирующего ток возбуждениямашины 8 постоянного тока,В нормальном режиме ток в линии передачи поддерживается постоянным с помощью регулятора 16 тока. Машина 8 постоянного тока работает практически в режиме холостого хода. Синхронная машина 4 работает в режиме синхронного компенсатора. Выпрямитель 2 работает с постоянным углом зажигания,Изменение величины нагрузки 3 в приемной энергосистеме приводит к изменению частоты напряжения. Регулятор 14 частоты выявляет отклонение частоты от номинальной и темсамым изменяет устанку регулятора 16 тока и одновременно входнбй сигнал усилителя 18, изменяющего неличиру тока возбуждения управляющей обмоткой электромашинного усилителя 5 9, а следовательно, ток возбуждения машины 8 постоянного тока, Например, при увеличении нагрузки н приемной энергосистеме частота уменЬшается, что приводит к увеличению уставки 10 регулятора 1 б тока, т,е. к увеличению углов опережения зажигания вентилей инвертора, а, следовательно, к увеличению тока н линии передачи и одновременно к переходу машины 15 8 постоянного тока в режим двигателя.В конечном итоге мощность, отдаваемая н приемную систему, увеличивается как за счет увеличения мощности, 20 отдаваемой инвертором, так и за счет мощности, генерируемой синхронной машиной, Однако по мере восстановления номинального значения частотыв энергосистеме синхронная машинаполностью переходит в режим синхронного компенсатора, а увеличение нагрузки полностью компенсируется увеличением мощности, выдаваемой инн ер тором.Аналогично система регулированияработает и при уменьшении частоты,.В этом случае машина постоянного сокапереходит в режим генератора и синхронная машина тормозится далее 35мощность, отдаваемая инвертором,уменьшается,Принцип работы устройств, представленных на фиг,2 практически неотличается от работы устройства, при- аОведенного на фиг,1,В устройстве, изображенном на фиг.2 (в отличие от фиг.1), отклонение скорости вращения синхронной машины от номинальной (т.е, отклонение частоты переменного тока приемной энергосистемы от номинальной) выявляется регулятором 19 скорости путем сравнения сигнала, пропорционального скорости вращения синхронной машины, полученной на нь 1 ходе тахогенератора 20, механически сочле ненного с валом синхронной машины 4, с сигналом, пропорциональным номинальной скорости вращения синхронной машины (который соответствует номинальному значению частоты н приемной энергосистеме), задаваемым устройством 21 устанки и воздействием выходного сигнала регулятора 19 скорости как на углы отпирания вентилей инвертора (на вход регулятора 16 тока), так и на ток возбуждения машины постоянного тока (на усилитель 18).На фиг.Э представлен вариант устройства,н котором выходной сигнал регулятора 19 скорости ноэдействует на углы опережения инвертора, а выходной сигнал регулятоора 14 частоты на ток возбуждения машины постоянного тока.В устройстве, изображенном на фиг.4, выходной сигнал регулятора 14 частоты воздействует на углы опережения иннертора, а выходной сигнал регулятора скорости - на ток возбуждения машины постоянного тока,Выбор варианта устройства для реализации способа регулирования инверторной преобразовательной подстанции синхронной машиной (компенсатором) зависит от конкретных характеристик и параметров как автономной передачи постоянного тока, так и от характеристик и параметров приемной энергосистемы (ее нагрузок). Выбор того или иного варианта производится на основе расчета устойчивости всей системы и анализа качества переходных процессов в ней (выбирается вариант, работающий устойчиво во всем диапазоне нагрузок и обеспечивающий восстановление напряжения и частоты переменного тока приемной энергосистемы за минимальное время) .При выходе из строя или во время планового ремонта инвертор можно отсоединить от линии передачи, а двигатель оставить подключенным к линии передачи, Учитывая, что на выпрямителе установлен ограничитель тока, величина тока двигателя близка по величине максимальному току, протекающего н линии передачи во время работы инвертора, В этом случае можно сохранить в работе ответственных потребителей электроэнергии, мощность которых не должна превьппать мощности двигателя постоянного тока.При кратковременных нарушениях в работе выпрямителя или линии передачи (пропуски зажигания, автомати ческие повторные включения выпрямителя, перекрытия изоляции и т,п.) электроснабжение всех потребителей практически не нарушается, так какнедостающая мояность .генерируетсяэа счет энергии, накопленной в роторесинхронной машины, и эа счет работымашины постоянного тока в режимедвигателя, 5Поддержание заданной величинынапряжения на шинах переменного тока.осуществляется эа счет регулированиявозбуждения синхронной машины.Автоматический пуск передачи обес Опечивается путем включения выпрямителя на инвертор, в котором постоянный ток проводят два вентиля однойи той же Фазы. При этом величинанагрузки должна соответствовать мощности двигателя постоянного тока.После разгона синхронного компенсатора на номинальное число оборотовпутем подачи импульсов управленияна вентили вступает в работу инвертори восстанавливается электроснабжениевсех потребителей.ВНИИПИ атеет Зака ал ППП %