DE1613502A1

DE1613502A1 - Kraftuebertragung fuer hochgespannten Gleichstrom

Info

Publication number: DE1613502A1
Application number: DE19671613502
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Erich Uhlmann
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1966-01-21
Filing date: 1967-01-13
Publication date: 1970-05-21
Also published as: JPS4515095B1; US3431482A; CH452685A; GB1164204A

Description

Kraftübertragung für hochgespannten.Gleichstrom .-."."..-

Die Erfindung "betrifft eine Kraftübertragung für hochgespannten Gleichstrom mit einer Gleichrichterstation und einer Wechselrichterstation, die durch eine Gleichstromleitung verbunden sind. :

Normalerweise wird eine solche Übertragung nach dem Strommarginalprinzip gesteuert, was "bedeutet, dass sowohl die Gleichrichterstation als auch die Wechselrichterstation mit einem Stromregler für die Einstellung eines gewissen Stromwertes in jeder Station versehen ist und die Stromwerte so gewählt sind, dass die Stromeinstellung der Gleichrichterstation die der Wechselrichterstation um einen gewissen Betrag, das sogenannte Strommarginal, übersteigt· Oft wird dieses Strommarginal dadurch erreicht, dass dieselbe Stromeinstellung in beiden Stationen vorgenommen und gleichzeitig eine dem gewünschten Strommarginal entsprechende Grosse von der Stromeinstellung in der Wechselrichterstation subtrahiert wird. Bei einer Steuerung nach diesem Prinzip wird die eine Station, gewöhnlich die Wecheelriohterstation, bestimmend für

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die Gleichspannung der übertragung, während die andere Station die Grosse des übertragenen Gleichstromes bestimmt.

Die Stromeinstellung in den Stromreglern der Stationen erfolgt von aussen und kann z.B. von einer der gewünschten zu übertragenden Leistung oder einer gewünschten Frequenz in dem an der Wechselrichterstation angeschlossenen Wechselstromnetz hergeleitet werden. Um zu gewährleisten, dass der eingestellte Stromwert den für die Übertragung zugelassenen Strom nicht übersteigt, müssen die Stromregler mit einem strombegrenzenden Gerät versehen sein, das z.B. aus einer festen Spannungsquelle bestehen kann, die über eine Diode, deren Leitrichtung der Polarität der Spannungsquelle entgegengesetzt ist, an der Eingangsseite des Stromreglers angeschlossen ist. Wenn das Signal für die Stromorder an den Stromregler den Wert der genannten festen Spannungsquelle übersteigt, wird das Signal über die genannte Diode abgeleitet, so dass die Stromorder an den Stromregler niemals den von der festen Spannungsquelle angegebenen Wert übersteigen kann.

Die Kombination des Strommarginalprinzips und Strombegrenzungsund

prinzip ergibt eine sehr sichere/stabile Steuerung der Übertragung. Dies hat jedoch den Nachteil, dass, wenn die Strom- '_f Steuerung auf die Wechselrichterstation übergeht, was z.B. geschieht, wenn die Gleichspannung des Gleichrichters auf Grund des Wegschaltens eines Stromrichters in der Gleichrichterstation sinkt, der Strom sowohl vom Strombegrenzungsgerät wie auch vom Strommarginal begrenzt wird. Das ist unerwünscht, da man bei

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begrenzter Übertragungsspannung oft den maximalen Strom zu entnehmen wünscht, um eine möglichst kleine Leistungsreduktion zu erhalten. :

Der genannte Nachteil wird durch die Erfindung vermieden, indem die Strombegrenzung stromabhängig gemacht wird« Das Kennzeichnende der Erfindung ist,, dass das Strombegrenzungsgerät eine feste Gleich-. Spannungsquelle enthält, die einer variablen, dem Gleichstrom der Übertragung proportionalen Gleichspannungsquelle entgegengesehaltet ist· Auf diese Weise wird die Strombegrenzung weder in der Gleichrichterstation noch in der Wechselrichterstation wirksam, bevor der maximal zugelassene Stromwert in der Übertragung wirklich erreicht ist*

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, in dieser zeigen :

Pig. T eine Kraftübertragung mit einem erfindungsgemässen

Strombegrenzungsgerät und ^; Fig. 2 eine Variation des Strombegrenzungsgerätes nach (

Fig, 1. ' . - :

Fig. 1 zeigt eine Gleichstromkraftübertragung mit zwei Stromrichterstationen, einer ..Gleichrichterstation 1 und einer Wechselrichterstation 2, die je an einem Wechselstromnetz 3 bzw. 4 angeschlossen und durch eine Gleichstromleitung Ii verbunden sind. Jede Station umfasst drei Stromrichter 31 bis 33* bzw. 41 bis 4-3» und jeder Stromrichter ist mit einem Winkelsteuergerät 34 bis 36 -

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bzw. 44 bis 46 ausgerüstet, die Steuerimpulse an die Ventile in den betreffenden Stromrichtern abgeben. Die Winkelsteuergeräte in jeder Station werden von einem gemeinsamen Stromregler 5 bzw. 6 gesteuert, und jeder Stromregler hat drei Eingänge mit entsprechenden Eingangswiderständen 51 bis 53 bzw. 61 bis 63. An jedem ersten Eingangswiderstand 51 bzw. 61 ist in jedem Stromregler das Signal von einem Stromeinstellungsgerät angeschlossen, das aus einem Potentiometer 7 bzw. 8 besteht,der zwischen Erde und einer negativen Spannung angeschlossen ist.,

Die variable Anzapfung vom Potentiometer ist über einen Widerstand 71 bzw. 81 am entsprechenden Eingang des Stromreglers 5 bzw. 6 angeschlossen. Diese Stromeinstellungsgeräte werden in Abhängigkeit vom Steuerprogramm eingestellt, das vor der Übertragung festgelegt worden ist. Wenn man beispielsweise eine gewisse übertragene leistung haben will, kann man ausserhalb dieser Leistungsgrösse und der Gleichspannung der Übertragung den in jedem Augenblick gewünschten tJbertragungsgleichstrom herleiten. Normalerweise denkt man sich dabei, dass die Anzapfungen des Potentiometers in beiden Stationen auf denselben Betrag eingestellt werden, Um einen Unterschied der Stromeinstellung in den beiden Stationen, ein sogenanntes Strommarginal, zu erreichen, ist in jeder Station ein spezielles Strommarginalgerät angeordnet, das aus einer Spannungsquelle '55 bzw. 65 besteht, die über einen Widerstand 56 bzw. 66 eingeschaltet und am Eingangswiderstand 55 bzw. 63 angeschlossen ist. Das Strommarginalgerät wird mit Hilfe eines Schalters 54 bzw. 64 aktiviert, der in der Gleichrichterstation offen, aber in der Wechselrichterstation

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geschlossen ist. Im dieser Weise wird in der Wechselrichte'rstation die Spannung von der Spannungsqiielle 65 von der vom Potentiometer 8 erhaltenen Stromeinstellung subtrahiert. Um die Stromregler mit einem Mass für den wirtlichen Gleichstrom versehen zu können, sind Messtransduktoren 9 bzw» 10 in die Grleichstromleitung der beiden Stationen eingeschaltet. Das von den Transduktor en erhaltene Wechselstromsignal wird in G-I eichrieht erbrücken 91 bzw. 11 gleichgerichtet, und das gleichgerichtete Signal wird an den Eingangswiderstand 52 bzw. 62 des betreffenden Stromreglers angeschlossen.

IJm sicherzustellen, dass die Stromorder an die Stromregler nicht den für die Übertragung zugelassenen Wert übersteigt, ist ein Strombegrenzungsgerät an der Eingangsseite jedes Stromreglers angeschlossen* Ein solches Strombegrenzungsgerät kann beispielsweise aus einer Gleiöhspannungsquelle 72 bzw. bestehen, die über eine Diode 73 bzw. 83und einen Widerstand 74 bzw. 84 am Eingangswiderstand 51 bzw. 61 des zugehörigen Stromreglers angeschlossen ist. Wenn man zuerst von der Verbindung zwischen der Spannungsquelle 72 und der Gleichrichterbrücke 91 bzw.. 82, 11 absieht, stellt man fest, dass — wenn der numerische Wert der auf dem Potentiometer 7 bzw. 8 eingestellten -negativen Spannung den. Wert der entsprechenden Spannung

72 bzw. 82 im Strombegrenzungsgerät übersteigt, die Diode

73 bzw. 83 leitend wird, so dass die Spannung vom^ entsprechenden Potentiometer auf den Spannungswert 72 bzw. 82 begrenzt wird.

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Eine Übertragung nach Fig. 1 arbeitet so, dass die Stromregler in den beiden Stationen versuchen, entsprechende Winkelsteuergeräte für die Stromrichter derart einzustellen, dass der von den Messtransduktoren 8 bzw, 10 gemessene Gleichstrom dem im betreffenden Stromregler eingestellten gewünschten Gleichstromwert entspricht. Sobald die in der Gleichrichterstation eingestellte Stromorder die in der Wechselrxchterstation eingestellte resultierende Stromorder übersteigt, die in dieser Station aus dem Unterschied zwischen der Stromorder vom Potentiometer 8 und dem Strommarginalgerat 64 bis 66 besteht, erhöht die Gleichrichterstation ihre Gleichspannung, um den grösseren Strom aufrechtzuerhalten, während die Wechselrichterstation ihrerseits ihre Gleichspannung erhöht, um den von der Gleichrichterstation kommenden Gleichstrom zu senken. Das Resultat ist ein Streit zwischen den beiden Stationen, dabei ist die Maximalspannung der Gleichrichterstation zweckmässig so gewählt, dass diese Station gewinnt, d.h. ihre Spannung so viel erhöht, dass der übertragene Gleichstrom gleich dem im Stromregler der Gleichrichterstation eingestellten Wert wird. Die Gleichrichterstation wird somit ihre Gleichspannung erhöhen, bis diese gleich der Summe der maximal möglichen Gegenspannung der Wechselrichterstation und des ohmschen Spannungsfalls in der Übertragung wird. Folglich ist es die genannte Gegenspannung in der

ι Wechselrichterstation, die die Gleichspannung der Übertragung

diktiert.

Denkt man sich nun einen Fehler in einem Stromrichter in der Gleichrichterstation, so wird dieser Stromrichter mit Hilfe

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eines nicht gezeigten Nebenschlussorgans nebengeschlQssen, •wobei die Maximalspannung der Gl e i ohr icht er station aller Wahrscheinlichkeit nach die Gegenspannung der Weehselrichterstation unterschreiten wird, so dass der übertragene Gleichstrom schnell."-sinken "wird.-. Demzufolge wird nicht einmal die im Stromregler des "Wechselrichters eingestellte Stromorder erfüllt, so dass der Stromfegler 6 die Gegenspannung des Wechselrichters hinabsteuert, um den übertragenen Gleichstrom zu erhöhen. In dieser Weise wird der Betrieb der Übertragung auf "jeden Pail aufrechterhalten, aber jetzt mit dem durch das Strommarginal begrenzten übertragenen Strom. Die übertragene Leistung wird also sowohl auf Grund des' durch den Wegfall eines Stromrichters verursachten Spannungsfalles begrenzt als auch von dem durch das Strommarginal begrenzten Strom. Wenn die

Übertragung z.B. mit einet gewissen gewünschten übertragenen !leistung arbeitet, wird die Leistungseinstellungdie Einstellung des Potentiometers 8/beeinflussen, a"ber diese Einstellung wird von dem Strombegrenzungsgerät 82 bis 84- begrenzt. Aber man erreicht nicht einmal den vom Strombegrenzungsgerät angegebenen maximal zugelassenen Strom, sondern dieser wird wie erwähnt weiter vom Strommarginälgerät 64 bis 66 begrenzt.

Um diese zusätzliche und unnötige Strombegrenzung zu vermeiden, wird erfindungsgemäss die Spannung für die Strömbegrenzung 82 etwas höher als früher gewählt und gleichzeitig von dieser Stroinbegrenzungsspannung das vom Messtransduktor 10 "kommende Signal subtrahiert, das dem wirklichen Gleichstrom in der

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Leitung entspricht.· In Fig. 1 kann dies einfach dadurch geschehen, dass man die obere Anzapfungsklemme der Gleichrichterbrücke 11 an den positiven Pol der Gleichspannungsquelle 82 anschliesst. Demzufolge besteht das. Strombegrenzungssignal aus einer festen Spannung von der Spannungsquelle 82 und einer von dem wirklichen Gleichstrom abhängigen Spannung von der Brücke 11. Eine ähnliche Verbindung; wird in der Gleichrichters-tation zwischen der Brücke 91 und Spannrings quelle 72 ausgeführt. Man sieht, also, dass die Strombegrenzung in den beiden Stationen direkt abhängig vom wirklichen Strom in der "Übertragung wird,,, sobald der eingestellte Strom bei Stromregelung'von der Wechselrichterstation mit der Strommarginaleinstellung: reduziert wird, wird, die resultierende Strombegrenzung in der Viechseirichterstation verhältnismässig höher als in der Gleichrichterstation. Man erreicht also gemäss der Erfindung, dass die von der Strommarginaleinstellung bedingte' Strombegrenzung bei Stromregelung von der Wechselrichterstation reduziert wird.

In Fig. 2 ist eine Variation eines Strombegrenzungsgerätes nach Fig. 1 gezeigt. Wie in Fig. 1 hat das Strombegrenzungsgerät eine Spannungsquelle 72, eine Diode 73 und einen Widerstand 74, aber die Spannungsquelle 72 ist hierbei mit dem Widerstand 74 über einen anderen Widerstand 75 parallelgeschaltet. Der Widerstand 75 ist als ein Potentiometer ausgebildet, an dessen beweglichen Anzapfungen die Diode 73 engeschlossen ist. Durch Einstellen des Potentiometers 75 kann man so die Stromabhängigkeit der Strombegrenzung und auch den resultierenden Stromwert von der Strombegrenzung ändern.

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In Pig* 1 ist das Strombegrenzungagerät an Messtransduktoren 9 "bzw. 10 angeschlossen, die benutzt werden, um den Stromregler mit dem wirklich übertragenen Stromwert zu versehen. Dieses ist nicht unbedingt notwendig, sondern das Strombegrenzungsgerät kann natürlich mit seinen eigenen Messtransduktoren versehen werden, um den gewünschten Messwert des Übertragungsstromes zu erhalten. .

Claims

Patentanspruch s

Kraftübertragung für hochgespannten Gleichstrom mit einer Gleichrichterstation und einer Wechselrichterstation, die durch eine Gleichstromleitung miteinander verbunden sind, wobei jede Station mit einem Stromregler und jeder Stromregler mit einem Gerät für die Einstellung einer gewissen gewünschten Stromstärke in der Gleichstromleitung versehen ist und. die Stromeinstellung in der Gleichrichterstation die in der Wechselrichterstation um einen gewissen Betrag, das sogenannte Strommarginal, übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stromregler mit einem Maximalbegrenzungsgerät versehen ist, das eine feste Gleichspannungsquelle umfasst, die einer variablen, dem Gleichstrom der Übertragung proportionalen Gleichspannungsquelle entgegengeschaltet ist.

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