Всесоюзная

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

376978

Союз Советских

Социалистических

Республик

«А д г

=ФЖ

Зависимый от патента №

Заявлено 31Л.1969 (М 1303355/24-7)

Приоритет 15.1I,1968, К 1959/68, Швеция

М. Кл. Н 0 2j 3i/36

Н 02j 3/24

Комитет по делам

Опубликовано 05.IV.1973. Бюллетень № 17

УЛК 62i1 805i2 6

:621ч316,72 (088.8) изобретений и открытий при Совете Министров

Дата опубликования описания 31 VIII.1973

Автор изобретения

Иностранец

Эрих Ульманн (Швеция) Иностранная фирма еАлменна Свенска Электриска Актиеболагет» (Швеция) Заявитель

СИСТЕМА ЭлЕКТРЬйИ едАЧИ постоянногй тоКА

Изобретеиие отйоситсй к системам элект роПередачи постоянного тока между двумя сетями переменного тока, которые соединены асинхрон но при помощи соединительной линии или соединительных линий, постоянного тока. Система электропередачи имеет систему управления обычного типа для регулирования основн ых рабочих величин, как например, величина передаваемого тока или мощности. Изобретение также относится к принципу использования дополнительной системы управления для подобных систем электропередачи постоянного тока, благодаря которому вмешательством в систему управления, можно пресечь возможные колебания в одной или более сетях. Известны системы электропередач постоянного тока, содержащие линию электропередачи постоянного тока, соединяющую, по крайней мере, две — линии перемен ного тока, преобразовательные подстанции и регулятор системы управления указанной ли нии электропередачи.

При помощи такой системы электропередачи постоянного тока можно подавить колебания между частями сети переменного тока или между двумя сетями переменного тока, асинхронно соединительной линией постоянного тока. Возможные отклонениями частоты у кон1(ов Передающих звеньев используются в качестве основных управлйющих величин, и общим для этих условий является то, что взаимное гашение колебаний между соединеин|ыми частями предназначается (хотя одна часть или одна сеть преобладает над другой) для достижения стабилизации.

В предлагаемом изобретении принцип увеличения стабильности осуществляется в пре10 делах одной из сетей переменного тока, когда колебания возникают между частями это сети, за счет действия системы управления электропередачи постоянного тока между этой сетью и другой (возможно, отдельными други15 ми сетями, и возможно отдельными системами электропередачи).

Колебания, которые должны гаситься, обычно вози икают от колебаний нагрузок или

20 мощности машин в пределах рассматриваемой сети и проявляются, как колебания скорости различных вращающихся машин и частотах.

Очевидно, что регуляторы различных машин стремятся стабилизировать скорость. Одн ако, 25 эти регуляторы (например, гидротурбины) часто настолько медлительны по сравнению с частотой колебаний, что они не способны противостоять колебан иям, благодаря чему синс +с — — О

dr+dr —— О и т. д., 5

10 хронность между различными частями сети может быть нарушена.

В предлагаемом изобретениями колебания предотвращаются сами по себе, так что машинн ый регулятор принимается во внимание только при конечных условиях, которые при временных нарушениях означают, что регулятор машины в большинстве случаев не нуждается в дополнительной регулировке.

В соответствии с известными принципами возможные отклонения частоты в сети используются в качестве исходных величин. Для управления системой электропередачи постоянного тока выбираются две точки, в которых измеряется отклонение частоты. Поскольку первая точка всегда выбирается недалеко от соединенная линии постоянного тока с линией переменного тока, то вторая точка выбирается удаленной от первой точки, насколько это возможно, С целью получения относительно простого способа измерения отклонения частоты в качестве измерительных устройств выбираются вращающиеся электрические машины, и действительная скорость машины соответствующим образом измеряется так, что число оборотов сравнивается с требуемой скоростью, Разница между этими двумя скоростями, делится на половину числа полюсов машины, представляя, таким образом, измерение отклонения частоты.

С целью стабилизации режима работы линий переменного тока, линия электропередачи постоянного тока снабжена дополнительной системой управления, реагирующей на изменен|не частоты в одной из линий переменного тока, при этом дополнительная система управления содержит вращающиеся электрические машины, подсоединенные к одной из сетей переменного тока,в двух точках, одна из которых находится около точки подсоединения линии постоянного тока к линии перемени ого тока, а вторая — наиболее удалена от точки соединения линий, регулято ры с передаточной

b c функцией F=a+ — + — + —, подсоединенные р р2 рз к вращающимся электрическим машинам, суммирующей элемент, подсоединенный к дополн ительным регуляторам, задатчику регулируемой величины и к регулятору системы управления электропередачи тока, где а, b, с и

d — постоянные характеристики регулятора. Управляющая функция для каждого регулятора имеет следующую характеристику:

F х Сх х

"+ р+ ра +рэ где р — оператор, а, b,- — и т. д. — постоянчые, которые соответствуют настоящему изобретению и должны выполнять следующи е условия: а — — О а +а =О

bi+ 2

ЗО

65 где ин декс 1 относится к указанной первой точке измерения в точке присоединения линии постоянного тока к линии переменного тока, а индекс 2 относится ко второй точке измерения.

На практике, постоянные с„d„и т. д. соответствуют О, так что две функциями регуляторовки имеют следующие характеристики:

F,=а,+ — ;.F а+ —, р р т. е. передаваемой сигнал составлен из действующего отклонения частоты и интеграла его, так что b> и b всегда имеют одно.и то же числовое значение, но противоположные знаки.

Из четырех постоянных а1 должно всегда отличаться от О, в то время как а или

b< и b могут быть О. В особом случае может быть, что а — — b —— b — — О. Это объясняет известный принцип управления линией постоянного тока по частоте в точке соединен|ия. Вторая точка измерения пропадает. То, что а1 должно отлича —üñÿ от О,,происходит благодаря тому, что всегда необходимо принимать во внимание в первую очередь отклонение частоты в точке подсоединения в линии постоянного тока, а1+ а должно отличаться от О для того, чтобы обеспечить прохождение дополнительного управляющего Сигнала до полного гашения. Если а1+а рави о

О, то это означает, что дополнительный управляющий сигнал должен быть равен О, если частотное отклонение одинаково в обеих точках. Это означает, что первая сеть имеет свое собственное управляющее устройство, хотя ее частота возможно и не примет обратно нормальн ую величину.

На фиг. 1 представлен вариант системы электропередач с двумя сетями переменного асинхронного тока соединенными с передачей постоянного тока; на фиг. 2 — деталь системь1 электропередач; на фиг. 3 — вариант системы электропередач, в котором одна из сетей переменного тока состоит из трех частей; на фиг. 4 — вариант системы электропередач с тремя сетями перемен ного тока.

Две сети переменного тока 1 и 2 асичхронно соединены передачей постоянного тока 8, включающей два преобразователя тока 4, 5.

Один из ни х представляет собой выпрямитель, а другой инвертор, однако не имеет значения, которая из сетей питающая, а которая потребитель. Преобразователи 4 и 5 управляются при помощи общего регулятора 6 рабочих величин, например величин тока, мощи ости и т. д., требуемые величины которых установлены на задатчике 7, который соединен через суммирующий элемент 8 со входом регулятора.

Сеть 1, которая должна стабилизироваться, показана как состоящая из двух частей 9 и

376978

5

10, синхронно соединенных через линию переменного тока 11. В выбранных для измерения точках установлены вращающиеся электрические машины 12 и 18, В указанных точках измеряется частота, например, путем измерения скорости машины при помощи тахогенераторов 14, 15. Отклон ение числа оборотов от заданного делителя на число полюсов дает отклонение частоты Af в рассматриваемой точке.

Разница в частотах для каждой точки поступает в соответствующие регуляторы 16, 17 с передаточными функциями F,, F . Сигналы от этих регуляторов поступают в суммирующий элемент 8 и прибавляются к сигналу от задатчика 7. Передаваемая мощность звена постоянного тока, следовательно, зависит от отклонений частоты в двух точках измерения, а математические расчеты, также, как и практические опыты, показывают, что происходит требуемое гашение возникающих колебаний.

Выбор различных постоянных а и b необходимо делать с учетом отношения между мощностями, или скорее, энергиями вращения в двух частях сети 9 и 10. Если мощность сети

10 больше мощности сети 9, то амплитуда отклонения частоты в сети 9 будет больше, чем в сети 10, В свою очередь, относительно легко гасить колебания в сети 9, поскольку она соедин ена прямо с передачей постоянного тока.

Таким образом постоянные а> и в по числовым значениям больше чем а и b .

Элементы 16, 8, б, 7 располагаются рядом с преобразователем 5, который устанавливается в окрестности сети 9. Отсюда управляющий сигнал передается в преобразователь 4 через телесоединение. Сигнал от регулятора 16 также передается сумматору 8 через телезвено.

Более целесообразно передавать сигнал, соответствующий интегралу величины, в данном случае, Af, чем мгновенное значение величины. Следовательно, имеет преимушество выбирать а =О, в .этом случае 4= — b> и отлично от О.

Поскольку гашение возможных колебаний должно производи гься быстро, если не нарушать синхронность в сети 1, то стабилизирующая мощность из сети 2 должна предпочтительно браться из вращающейся электрической машины в этой сети. В зависимости от жесткости сети 2 стабилизирующая мощность ограниченна. Если необходимость:в стабилизирующей мощности превосходит ресурсы сети

2, то необходимо ограничить вмешательство со стороны FI и F, которое может быть произведено в соответствии с фиг. 2, показывающей деталь фиг. 1. Ограничивающее устройство присоединено к сумматору 8 в виде усилителя 18, к входу которого подводит сигнал от сети 2, например отклонение от нормальной частоты или активной мощности в этой сети.

Если это отклонение сети 2, то измен ение управляющего сигнала будет ограничено. Сеть

2 будет выделять столько стабилизирующей мощности, сколько возможно. Стабилизиру.ощее действие от сети 2 можег быть либо по5

15 го г5 зо

55 ложительным, либо отрицательным, т. е. оно может заключаться или в увеличении, или в уменьшении мощности, передаваемой в звене постоянного тока.

Если сеть 1 больше, то она может поддер>киваться в двух или более точках. Например, это показано н а фиг. 3, где сеть 1 состоит из трех частей: 19, 20, 21. Передача постоянного тока разделяется на две цепи, одна из которых соединена через преобразователь 5 с частью 19, а другая соединена через преобразователь 22 с частью 21. Преобразователи 5 и 22 управляются регуляторами 28 и 24 задатчиками 25 и 26, соединенными через суммирующие элементы 27 и 28. Выходные сигналы этих элементов подаются к суммирующему элемен ту 29 регулятора 80 для преобразователя 4, результирующи и эффект которого должен быть равен сумме эффектов от преобразователей 4 и 22.

Для каждого соедин ения постоянного тока выбираются две точки, первая из которых всегда выбирается в пределах части сети, например 19 или 21, соответственно, к которой присоединяется передача постоянного тока, в то время как другая точка может быть выбрана, как общая точка в пределах части 20. К сумматору 27, следовательно, присоединены два регулятора 31 и 32, входные сигналы которых состоят из отклонения частоты hf< или

hf в частях 19 или 20, соответственно, в то время как к элементу 28 присоединены регуляторы 88 и 34, н а которые поступают отклонения частоты hf> и Af . Регуляторы 88 и 34 таким образом принимают одинаковый входной сигнал, который не означает, однако, что их передаточные функции содержат одинаковые постоянные.

Сеть 1 (см. фиг. 4) соединена с двумя другими сетями переменного тока 2 и 85 через передачи постоянного тока 3 и 86. Как в примере на фиг. 3, регуляторы 81, 82, 88, 84, соответственно, соединены с каждым из суммирующих элементов 29 и 28 таким образом, что каждое звено постоянного тока получает дополнительный управляющий сигнал в зависимости от частотного отклонения в двух точках сети I.

Сети 1 в 2 могут быть синхронно соедин ены через звено переменного тока и содержать комбинированную сеть, так что получается вариант как на фиг. 3 с двумя отдельными соединениями постоянного тока вместо ответвительиого соединения.

Предмет изобретения

I. Система электропередачи постоянного тока, содержащая линию электропередачи постоянного тока, соединяющую, по крайней мере, две линии переменного тока, преобразовательные подстанции и регулятор системы управления указанной линией электропередачи, отличающаяся тем, что, с целью стабилизации режима работы линий переменного тока, линия электропередачи постоянного тока

376978

Фиг. 2 снабжена дополнительной системой управлен ия, реагирующей на изменение частоты в одной из линий Переменного тока.

2. Система электропередачи постоянного тока по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительная система управлениями содержит вращающиеся электрические машины, подсоединенн ые к одной, из сетей переменного тока в двух точках, одна из которых находится около точки подсоединения линии постоянного тока к линии переменного тока, а вторая—

Г1

1

1

I

1

1 наиболее удалена от точки соедин ения линий, регуляторы с передаточной функцией F=a+ б с

+ + +, подсоединенные к вращаюр ра рз щимся электрическим машинам, сумми рующий элемент, подсоединенный к дополнительным регуляторам, к задатчику регулируемой величины и к регулятору системы управления электропередачи постоянного тока, где а, b, с и d — постоян ные характеристики регулятора, 376978

Г

I

I

1

Фиг Л

ДУ1 г

Составитель Л. Дементьева

Техред 3. Тараненко

Редактор В. Фельдман

Корректоры. Н. Аук и В. )Колудева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3281/1 Изд. № 607 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5