Способ управления многомостовой выпрямительно-инверторной подстанцией и устройство для его осуществления

на делам изобретений н открытий(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНЙЯ МНОГОМОСТОВОЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОИНВЕРТОРНОЙ ПОДСТАНЦИЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение касается способов управления статическими преобразователями, выполненными на гаэоразрядных, электродных или полупроводниковых приборах с управляющим электродом, в частности преобразователями элект 5 ропередач и вставок постоянного тока.Инверторные подстанции, предназначенные для преобраэования больших ко 10 личеств электроэнергии, формируются, как правило, на основе многомостовых схем. Отдельные инверторные мосты, входящие в состав преобразовательной подстанции присоединяются к общим шинам на стороне переменного тока, в результате чего возникает взаимное вли. яние между ними в переходных процессах при аварийных ситуациях, Взаимное влияние проявляется, например, в том, что нарушение нормального чередования коммутаций одного моста, вызванное либо несвоевременным заштганием вентилялибо исчезновением одного 2,тли нескольких управляющих импульсов, 1 либо потерей управляемости вентипя, либо пробоем или перекрытием изоляции моста, может повлиять на работу других мостов и вызвать их опрокидывание, Это приведет к сбросу мощности всей подстанции или значительной ее части,Непосредственной причиной нарушения работоспособности других инверторных мостов является искажение напряжения на шинах переменного тока, возникающее вследствие нарушения нормального чередования коммутаций аварийного моста. Степень взаимного влияния тем больше, чем меньше отношение мощности короткого замыкания на шинах энергосистемы к мощности преобразователя.Для сохранения работоспособности . инверторной подстанции при аварии на одном из 1 треобразователей может быть использовано подхватывающееустройство 1).Подхватывающее устройство действует следующим образом. При пропусканииВ.трансформаторы тока на входе и выходе,преобразовательных мостов, заюпочаюшегося в уменьшении уставок регуляторовтока выпрямителей при нарушении работы блоков, фиксируют снижение угловпогасания инверторов до критическогозначения, после чего уменьшают уставки тока всех выпрямителей, сравниваюттоки на входе и выходе инверторногомоста и в случае равенства указанныхтоков уставки увеличивают до первоначального уровня, а в случае неравенства указанных токов поддерживают сниженные уставки тока.С целью поддержания мощности намаксимальном уровне уставки регуляторов тока неаварийных блоков уменьшаютна величину, меньшую по сравнениюс изменением уставки регулятора токааварийного блока,Кроме того, способ предусматриваетизменение уставок регуляторов тока вФункции от тока предварительного режима. Способ осуществляется посредством устройства управления, содержащего регуляторы тока выпрямительных мостов, соединенных с блоками уставки выпрямительных мостов, установленных на выпрямительной подстанции, и регуляторы углов погасания инверторных мостов, соединенныес блоками изменения и выбора минимального угла погасания, установлЕнные на инверторной подстанции, изме. рительные трансформаторы постоянноготока, установленные на линии постоянного тока, соединяющей выпрямительнуюи инверторную подстанции, и трансформаторы напряжения, установленные настороне переменного тока преобразователей инверторной подстанции, оно дополнительно снабжено выявительно-логическими блоками, блоками коррекцииуставок и блоками распределения уставок, причем вход каждого выявительно-логического блока подсоединен ктрансформаторам тока и напряжения иблоку измерения и выбора минимальногоугла погасания, а его выход соединенс входом блока распределения уставок,выход. которого соединен с блоком коррекции уставок соответствующего блокавыпрямительных и инверторных мостов,выход которого пддсоединен к блокууставки соответствующего выпрямительного моста. Кроме того, для сохранения работоспособности инверторных мостов можно Форсировать углы опрежения этих мостов путем изменения установки регуля-торов угла погасания 2 , Это устройство успешно, выполняет свои Функции, однако поскольку изменение углов опережения само по себе вызывает искажение напряжения, то малое воздействие25 не спасает от опрокидывания, а большое приводит к существенному уменьшению, передаваемой мощности.Наиболее близким к предлагаемому90 является способ для предотвращения развития аварий, заключающийся в уменьшении уставки регулятора тока выпрямителя вплоть до перевода выпрямителя в инверторный режим 13 . Посколь 15 ку ток преобразователя снижается, зто способствует успешному протеканию коммутаций в неповрежденных мостах инвертора. Тем не менее этот способ обладает следующим основным недостатком -40 нарушение работы инвертора выявляется по факту появления колебаний промьппленной частоты в выпрямленном токе или напряжение, что, во-первых, вносит большое запаздывание в процессе умень-45 шения тока, а во-вторых, приводит к ложным срабатываниям при нарушениях на выпрямителе.Целью изобретения является локализация нарушения нормального чередования. коммутаций одного моста в много 50мостовой инвертор.Указанная цель достигается благодаря тому, что при осуществлении способа управления многомостовой вы 55прямительно-инверторной подстанцией содержащей выпрямительно-инверторные блоки, регуляторы тока выпрямителей, регуляторы угла псгасания инверторов,3 6393зажигания какого-либо вентиля вырабатывается управляющий импульс длявнеочередного зажигания следующего попорядку зажигания вентиля в той же половине моста, Благодаря преждевремен-, 5ному зажиганию следующего вентиля уда-ется избежать опрокидывания инверторов и, таким образом, уменьшить вероятность развития аварии.Однако значительный по величине ,10сдвиг управляющего импульса сам посебе является причиной искажения напряжения. Поэтому, хотя опрокидыванияаварийного моста избежать и удается,опасность опрокидывания аварийных иноерторных мостов сохраняется,Каждый выявительно-логический блоксодержит счетчик импульсою, дешифра10 5 639тор, элемент ИЛИ, элемент ЗАПРЕТ,элемент выдержки времени и релейныйэлемент, причем вход счетчика импуль.сов присоединен к выходу релейногоэлемента, а выходы - к входам дешифратора, выходы дешифратора присоединены к входам элемента ИЛИ, выход которого присоединен к выходу выявительно-логического блока и к одному1извходов элемента ЗАПРЕТ, второйвход которого присоединен к выходурелейного элемента, выход элементаЗАПРЕТ присоединен к входу элементавыдержки времени, выход которого присоединен к входу установки нуля счетчика импульсов,С целью увеличения быстродействия .выявительно-логический блок дополнительно содержит нуль-орган и одновибратор, причем вход нуль-органа соединен с выходом блока измерения ивыбора минимального угла погасания,а выход - с входом одновибратора,выход которого соединен с одним извходов логического элемента ИЛИ. 25С целью оптимального воздействияна выпрямительные мосты различныхпреобразовательных блоков, блок рас.пределения уставок содержит элементыЗАПРЕТ и элементы ограничения длительности сигналов, причем первый ивторой выходы элемента ЗАПРЕТ соединены с выходом выявительно-логического блока, выходы элементов ЗАПРЕТсоединены соответственно с выходами З 5блока распределения уставок и с входами элементов ограничения длительности сигналов, выходы которых соединены с выходами блока распределения уставок40С целью изменения уставок регуляторов тока в функции от параметровпредварительного режима оно дополнительно снабжено блоком уставки токаи источником опорного сигнала, каждый из блоков коррекции уставок содержит сумматор, ограничитель, ключи и операционный суммирующий усилитель, причем один вход сумматора соединен с выходом блока уставки тока,а .второй вход с источником эталонногосигнала, выход сумматора присоединенк входу ограничителя, выход которогоприсоединен к первым входам ключей,вторые входы ключей соединены с выходами блока распределения уставок, авыходы ключей соединены с входами суммирующего операционного усилителя,выход которого соединен с входами соответствующих блоков уставок регуляторов тока.На фиг.изображена выпрямительно-инверторная подстанция, соединяющая шины 1 и .2 переменного тока и.состоящая иэ двух выпрямительно-инверторных блоков 3, 4, включающих всебя выпрямительные мосты 5-8 и инверторные мосты 9-12, присоединенныек шинам через многообмоточные трансформаторы 13, 14 и 15, 16 соответственно. Для сглаживания выпрямительного тока устанавливаются реакторы7-20, а для измерения режимных параметров - трансформаторы 21-24 тока,трансформаторы 25 и 26 постоянноготока. Выпрямительные. мосты управляются регуляторамп 27, 28 тока, предназначенными для изменения углов зажигания так, чтобы выпрямленные токи блоков соответствовали значениям, задаваемым блоками уставок 29, 30. Инвергорные мосты управляются .регуляторами 31-32 угла погасания, содержащимиблоки 33 и 34 для измерения всех угловпогасания и выбора минимального средиизмеренных углов,Устройство 35 для предотвращенияопрокидывания инверторов содержит вы"явительно-логические блоки 36 и 37,блок 38 распределения уставок и блоки 39, 40.коррекции уставок.Выявительно-логические блоки служатдля выявления факта нарушения коммутаций инверторного моста; блок.распределения уставок служит для выявлениямостов, токи которых должны изменяться на максимальную величину, и мостов,токи которых должны изменяться на ми-.нимальную величину; блоки коррекцииуставок служат для определения величины изменения уставки и для воздействия на регуляторы тока выпрямительных мостов. На фиг. 2 дан аыявительно-логический блок, содержащий измерительный орган 41, выполненный, например, на дифференциальном принципе. Сигнал измерительного органа подается на релейный элемент 42, преобразующий аналоговый сигнал измерительного органа в логический сигнал. Сигнал на выходе релейного элемента появляется только во зремя сквозного горения вентилей одной фазы моста. Кроме этих элементов выявительно-логический блок содержит счетчик импульсов 43, деши 17 6393ратор 44, логический элемент ИЛИ 45,логический элемент ЗАПРЕТ 46 и элемент 47 выдержки времени,Выявительно-логический блок работает следующим образом. 5При возникновении сквозного горения вентилей на выходе релейного элемента 42 появляется импульс; поступающий на счетчик 43 и переводящийего в положение "1". Одновременно по Осьщается сигнал запрета на логический элемент ЗАПРЕТ 46, Сигнал с выхода дешифратора, пройдя через элемент ИЛИ 45, поступает на блок 38распределения уставок. 15Ясли сквозное горение повторилосьна следующем периоде промышленной частоты, счетчик перевЬдится в положейиеИ 11 Еснова посылается сигнал запретана логический элемент ЗАПРЕТ 46, а ,Осигнал с дешифратора 44 через элемент ИЛИ 45 - на блок 38 распределения уставок.Если сквозное горение прекратилось,сигнал запрета снимается с элемен- Р 5та 46, и сигнал с дешифратора, пройдячерез этот элемент, запустит элемент 47выдержки времени, Срабатывание элемента 47 переведет счетчик и дешифратор в нулевое состояние, подготовив 30выявительно-логический блок к работе.,Одновременно снимается сигнал с блока распределения уставок.На фиг, 3 изображена временная диаграмма работы выявительно-логического З 5блока, где.а - линейные токи аварийного пре образователя;б - линейные токи неаварийного преОбразователя;ЮОв - выходной сигнал релейного элемента 42;г - выходной сигнал логического элемента ИЛИ 45;д - выходной сигнал логического элемента ЗАПРЕТ 46,"е - выходной сигнал элемента 47 выдержки времени;ж,з - выходные сигналы блока 38 распределения уставок;50и - выходной сигнал коррекции уста" вок аварийного блока;к - то же, неаварийного блока;л - сигналы уставок РТ аварийного и неаварийного блоков.55Изменение переменных соответствуют вышеприведенному описанию, из которого следует, что выявительно-логический. блок формирует на своем выходе прямоугольный импульс, начало которого совмещено с возникновением сквозного горения вентилей моста, а длительность заьисит от длительности существования нарушения.Использование регулятора угла по-. гасания, выбирающего минимальный угол., открывает дополнительные возможност. для увеличения быстродействия выяви- тельно-логического блока. Дело в том, что нарушение коммутаций всегда предшествует (при нормальном функционировании устройств измерения и регулирования) появлению близкого к нулю сигнала измерительного органа регулятора угла погасания, Поскольку все остальные измеренные углы погасания относительно велики, выбор наименьшего, осуществляемый в измерительном органе регулятора, облегчает использование факта появления близкого к нулю угла погасания для предотвращения опрокидывания других инверторных мостов.С целью увеличения быстродействия в выявительно-логический блок (см.фиг. 2) включены нуль-орган 48 и одновибратор 49. Нуль-орган 48 служит для фиксации близкого к нулю угла лога- сания о (д4 эл.град.) одновибратор 49 - для расширения импульса до необходимых размеров, обеспечивающих непрерывность выходного сигнала, образующегося на выходе блока,Работа выявительно-логического блока с учетом наличия в нем нуль-органа 48 и одновибратора 49 иллюстрируется временной диаграммой на фиг. 3, гдем - сигнал на вь,ходе нуль-орган 48; н - сигнал на выходе одновибратора 49, а пунктирными линиями обозначены изменения остальных сигналов устройстваБлок распределения уставок служитдля выбора мостов, ток которых долженбыть снижен на максимальную величину,и мостовток которых должен быть снижен на минимальную величину, Длительность снижения тока на максимальную величину соответствует длительности выходного сигнала выявительно-логического блока. Длительностьснижения тока на минимальную величинувыбирается заранее,Логика работы блока подчиняетсяследующим правилам.Если нарушение коммутаций происходит только в одном инверторном месте9 . 63937 ток выпряйительных мостов, относящихся к выпрямительно инверторному блоку, содержащему аварийный мост, должен быть снижен на максимальную величину, а ток остальных выпрямительных мостов должен быть снижен на минимальную величину.Если нарушение коммутаций происходит одновременно в нескольких инвер 1торных мостах, причем в каждом блоке 10 хотя бы один инверторный мост подвергся аварии, ток выпрямительных мостов не должен снижаться.Последнее условие накладывается для отстойки от нарушений работы инверто ра, вызванных короткими замыканиями в приемной энергосистеме.На фиг, 4 дан блок распределенияуставок, содержащий логические элементы ЗАПРЕТ 50, 51, элементы 52 и 53,дограничения длительности сигнала, причем первые входы элементов ЗАПРЕТсоединены с выходами соответственнопервого и второго выявительно-логического блока, а вторые входы - с 25выходами соответственно второго ипервого выявительно-логического блока, выходы элементов ЗАПРЕТ соединеныс входами элементов ограничителя длительности и с первыми входами блока 30коррекции уставок.Блок распределения уставок работает следующим образом. Если приходитсигнал от первого выявительно-логического блока 36, то он проходит на з 5выход элемента ЗАПРЕТ 50 и далее навыход ограничителя 52 длительности,на первый вход первого блока коррекции уставок 39 и на второй вход второго блока коррекции уставок 40, Длительность сигнала, поступающего напервый вход блока 39, определяется длительностью сигнала выявительно 1 логического блока; длительность сиг-, нала, поступающего на второй вход олока 40, определяется настройкой элемен та ограничителя длительности 52.Если приходит сигнал от второго выявительно-логического блока 37, то устройство работает аналогично, 50 Формула изобретения 1. Способ управления многомостовой ,Ьыпрямительно-инверторной подстанцией содержащей выпрямительные и инверторные блоки, регуляторы тока выпрямитецей, регуляторы угла погасания инверторог. трансформаторы тока на входе и выходе ;.реобразовательных мостов, заключающийся в уменьшении уставок регулято ров тока выпрямителей при Если сигналы приходят одновременно от выявительно-логических блоков 36 и 37, то благодаря элементам ЗАПРЕТ 50 и 51, они не пройдут на выходы блока распределения уставок, Если сигналы приходят не одновременно, а с некоторым разбросом, то на выходы пройдут только узкие импульсы, ширина которых 7 10равна разбросу, 1 акие импульсы не смогут заметно повлиять на работу преобразователей.Блок коррекции уставок служит дляопределения степени снижения тока 4111,и 411;в функции от режима работы выпрямительно-инверторной подстанции.На фиг. 5 дан блок коррекции уставок 39, 40. Он содержит сумматор 54,ограничитель 55, ключи 56, 57 и суммирующий усилитель 58, имеющий равныекоэффициенты передачи по равным входам, причем входы сумматора 54 соедииены с задатчиком мощности выпрямительно-инверторной подстанции и с источником опорного сигнала, а выход -с входом ограничителя 55, выход которого соединен с входами ключей 56, 57,вторые входы которых соединены с выходами блока 38 распределения уставок,а выходы - с входами суммирующего усилителя 58.Сумматор 5 и ограничитель 55 служит для воспроизведения характеристики, показанной на фиг. б и обеспечивающей возрастание сброса мощности сростом самой передаваемой мощности;ключи управления 56, 57, управляемыеблоком распределения уставок, служатдля подачи сигнала с выхода ограничителя на первый или второй вход суммирующего усилителя 58, вырабатывающегосигнал коррекции уставки,Примен ние предлагаемого способана многомостовой выпрямительно-инверторной подстанции, соединенном со слабой приемной энергосистемой, даетбольшой технико-экономический эффект,поскольку за счет небольших дополнительных затрат существенно уменьшает количество аварий, а также величины и длительности сбросов, мощностиподстанции как при одиночных, так ипри устойчивых нарушениях работы инверторных мостов,11 63937 нарушении работы блоков, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения. устойчивости работы инвертор,ных мостов, фиксируют снижение углов погасания инвертора до критического значения, после чего уменьшают уставки тока всех выпрямителей, сравнивают токи на входе и выходе ийнерторного моста и в случае равенства укаэанных токов, уставки до первоначального,10 уровня, а в случае неравенства указанных токов поддерживают сниженные уставки тока.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью поддержания мощности на максимальном уровне, уставки регуляторов тока неаварийных блоков уменьшают на величину, меньшую по сравнению с изменением уставки регулятора тока аварийного блока. 703, Способ по пп. 1 и 2, о т л и - ч а ю щ ий с я тем, что дополнительно определяют ток предварительного режима и в функции от указанного тока производят указанное воздействие на 25 уставки регуляторов тока выпрямителей.Ъ4. Устройство для осуществления способа по пп,1-3, содержащее регуляЗО торы тока выпрямитепьных мостов, соединенные с блоками уставки выпрями- тельных мостов, установленные на выпрямительной подстанции, и регуляторы углов погасания инверторных мостов, соединенные с.блоками измерения и выбора минимального угла погасания, установленные на инверторной подстанции, измерительные трансформаторы постоянного тока, установленные на40 линии постоянного тока, соединяющейвыпрямительную и инверторную подстан-ции, и трансформаторы напряжения, установленные на стороне переменного тока преобразователей инверторной подстанции, о т л и ч а ю щ е е с я тем,45что, оно дополнительно снабжено выявительно-логическими блоками, блоками коррекции уставок и блоками распределения уставок, причем вход каждо,,50го выявительно-логического блока под соединен к трансформаторам тока и напряжения и к блоку измерения и выбораминимального угла погасания, а выходкаждого выявительно-логического блока155соединен со,входом блока распределения уставок, выход которого соединенс блоком коррекции уставок соответствующего блока выпрямительных и инвер 7 12торных мостов, выход которого подсоединен к блоку уставки соответствующего выпрямительного моста.5. Устройство по и. 4, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что каждый выявительно-логический блок содержит счетчик импульсов, дешифратор, элемент ИЛИ, элемент ЗАПРЕТ, элемент . выдержки времени и релейный элемент, причем вход счетчика импульсов подсоединен к выходу релейного элемента, а выходы - к входам дешифратора, выходыдешифратора присоединены к входам элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ присоединен к выходу выявительно-логического блока и к одному из входов элемента ЗАПРЕТ, второй вход которого присоединен к выходу релейного элемента, выход элемента ЗАПРЕТ присоединен к входу элемента выдержки времени, выход которого присоединен к входу уставки нуля счетчика импульсов.6. Устройство по пп. 4 и 5, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, выявиотельно-логический блок дополнительно содержит нуль-орган и одновибратор, причем вход нуль-органа соединен с выходом блока измерения и выбора минимального угла погасания, а выход - с входом одновибратора, выход которого соединен с одним из входов логического элемента ИЛИ.7, Устройство по п. 4, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью оптимального воздействия на выпрямительные мосты различных преобразовательных блоков, блок распределения уставок содержит элементы ЗАПРЕТ и элементы ограничения длительности сигналов, причем первый и второй входы элемента ЗАПРЕТ соединены с .выходами выявительно-логического блока, выходы элементов ЗАПРЕТ соединены соответственно с выходами блока распределения уставок и с входами блока распределения уставок и с входами элементов ограничения длительности сигнала,выходы которых соединены с выходами блока распределения уставок.8. Устройство по п, 4, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью измене ния уставок регуляторов тока в функции от параметров предварительного ре жима, оно дополнительно снабжено блоком уставки тока и источником опорного сигнала, каждый из блоков коррекции уставок содержит сумматор, ограни 13 6393 читель, ключи и операционный суммирующий усилитель, причем один вход сумматора соединен с выходом блока уставки тока, а второй вход с источником эталонного сигнала, выход сумматора присоединен к входу ограничителя, выт ход которого присоединен к первымвходам ключей, вторые входы ключей соединены с выходами блока распределения уставок, а выходы ключей соеди иены с входами суммирующего операционного усилителя, выход которого со 77 14единен с входами соответствующих блоков уставок регуляторов тока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Известия НИИПТа, сб. 2, 957,с. 84-95.2, Авторское свидетельство СССРУ 466822, кл. Н 02 Р 13/18, 1975.3. Патент США У 3801895,кл. 321-27, 1973.4. Патент США У 3771041,кл. 321-5, 1971.ольдин едакто ешетни оставитель Л. Деехред М. Рейвес нтьева Корректор ГВНИИПИ ГЬс по дела 13035 Мос йпп "Филиал Тиралс 730 Подписноеударственного комитета СССРм изобретений и открытийква ЖРаушская наб. д, 4/5Патент", г. Ужгород, ул. Проектная