Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология передач и вставок постоянного тока. Ч.1. Общие принципы технологии передач и вставок постоянного тока. Учебное пособие
.pdf
В биполярных передачах постоянного тока для исключения протекания тока через землю нагрузки полуцепей по току должны быть одинаковыми. Тем самым одновременно снижается уровень потерь в линии. Отходить от этого принципа допускается только кратковременно в
аварийных режимах, сопровождающихся отключением преобразователей. Вопрос о стратегии управления при длительных отключениях преобразователей должен обсуждаться на стадии подготовки Исходных
данных.
При наличии в схеме подстанции параллельных ветвей необходимо
обеспечивать равномерное распределение тока между ними. В первую
очередь это относится к преобразователям инверторной подстанции,
параллельная работа которых при регулировании на постоянство угла
отключения без принятия специальных мер невозможна из-за нарушения устойчивости, проявляющегося в самопроизвольном перераспределении тока полуцепи между ветвями.
Перечисленные выше требования определяют работу подсистемы
регулирования тока в статических режимах.
В переходных процессах, вызванных различного рода нарушениями работы оборудования, величина тока может существенно отличаться
от заданного значения. Так, например, при коротких замыканиях на линии постоянного тока, нарушениях коммутаций на инверторе возможны
весьма значительные нарастания тока, что вызывает недопустимые перегрузки оборудования.
Опасность для работы оборудования представляет также и снижение тока ниже определенного уровня. Это может происходить при
нарушениях работы выпрямителя и коротких замыканиях в передающей
системе. При малых значениях тока может возникать процесс искусственной коммутации вод действием высокочастотных колебаний, сопровождающих процессы отпирания вентилей. При этом запирание вентилей происходит с большой производной тока, что отрицательно
влияет на условия работы вентилей.
Таким образом, подсистема регулирования тока в переходных и
аварийных процессах не должна допускать возникновения сверхтоков в
цепи постоянного тока и снижения тока ниже определенного уровня.
Важным аспектом проблемы управления током преобразователей
является задача поддержания так называемого запаса по току.
В объектах постоянного тока управление током производится на
каждом преобразователе. При этом регулирование тока на выпрямителях решает задачу ограничения возрастаний тока при авариях, а на инверторах – снижений тока. Необходимость такого разделения функций
связана с весьма ограниченными возможностями в отношении умень-
31
шения углов включения на выпрямителе и углов отключения на инверторе.
В нормальных режимах в общем случае N-подстанционной передачи в активном состоянии регулирование тока может находиться только
на N – 1 подстанции. На одной специально выделенной подстанции регулирование тока находится в пассивном состоянии, а ток ее определяется суммой токов остальных подстанций. В частном случае двухподстанционной передачи или вставки постоянного тока в активном
состоянии находятся регулирующие устройства выпрямителя или инвертора.
Поддержание регулирующих устройств одной из подстанций в пассивном состоянии достигается, во-первых, надлежащим заданием уровней напряжения на вентильных обмотках преобразовательных трансформаторов, а во-вторых, наложением на уставки тока условия, согласно
которому алгебраическая сумма уставок тока подстанций должна быть
равна некоторой величине, называемой запасом по току ΔI:
RI I=Δ
jYj
j
,
где IYj – уставка тока j-й подстанции:
+−
1 для выпрямительной подстанции;
=
R
j
−−
1 для инверторной подстанции.
В частном случае ППТ или ВПТ (N = 2) уставка тока инвертора
уменьшается на величину ΔI по отношению к уставке тока выпрямителя.
Величина запаса по току является одной из важнейших характеристик ППТ (ВПТ) и выбирается с учетом следующих соображений:
1. Запас по току должен превышать возможные аппаратные погрешности устройств формирования уставок тока и телеметрической
аппаратуры, предназначенной для передачи уставок с одной подстанции
на другую.
2. С увеличением запаса по току:
• возрастают сбросы мощности при снижениях напряжения в пе-
редающей системе или возрастаниях напряжения в приемной системе;
• расширяется возможности модуляции мощности ППТ (ВПТ) по
запросам энергосистемы;
• на ППТ с достаточно длинной линией постоянного тока увели-
чиваются возможности управления скоростью восстановления нагрузки
после прекращения нарушений.
На действующих ППТ и ВПТ принято поддерживать в активном
состоянии в стационарных режимах регулирующие устройства выпря-
32
мителя, что обеспечивает лучшие технико-экономические показатели
работы ППТ (ВПТ). Переход к регулированию тока со стороны инвертора может быть оправдан в случаях подключения инвертора к особенно слабым энергосистемам с ОКЗ ≤ 2 и в некоторых других случаях.
1.3.1.6. Ограничение напряжений на вентильных обмотках
преобразовательных трансформаторов
Напряжение на вентильных обмотках преобразовательных трансформаторов в большой мере определяет условия работы основного элемента преобразователя – тиристорного вентиля.
Верхний предел этого напряжения определяется максимально допустимым значением напряжения на вентиле. Нижний предел задается
из условия обеспечения нормальной работы устройств управления тиристорами. Питание этих устройств осуществляется путем отбора мощности на потенциале вентилей. При достаточно длительном уменьшении напряжения, приложенного к вентилю, функционирование
устройств управления тиристорами может нарушиться, что приведет к
нарушению работ преобразователя.
При проектировании вентилей и устройств управления тиристорами, как правило, задаются достаточно широким диапазоном изменения
напряжения вентильных обмоток с учетом возможных изменений режима работы ППТ (ВПТ) и эксплуатационных колебаний напряжений в
системах переменного тока. Несмотря на это, учитывая особую важность указанных требований, на систему регулирования возлагается задача контроля и, при необходимости, регулирования напряжения на
вентильных обмотках с целью поддержания его в заданном диапазоне.
Границы допустимого диапазона, время, в течение которого напряжение
может выходить за границы, требования по точности указываются в
Исходных данных для разработки СУРЗА.
1.3.1.7. Участие САР в операциях по отключению
и включению преобразователей
Отключение преобразователей ППТ (ВПТ) осуществляется путем
снижения их тока до нуля с последующим запиранием импульсов
управления вентилей и отключением, если это требуется, соответствующих коммутирующих аппаратов.
В ППТ и ВПТ снижение тока отключаемых преобразователей до
нуля осуществляется путем увеличения углов включения вентилей выпрямителя от текущего значения до заданной величины, соответствующей инверторному режиму работы. Перевод выпрямителя в инверторный режим (ПИР) приводит к изменению полярности напряжения
33
выпрямителя и к прекращению тока. Такая операция выполняется при
оперативных и аварийных отключениях блока ВПТ, полуцепи ППТ.
При наличии параллельных ветвей ПИР применяется для отключений
ветви выпрямителя.
Оперативные отключения ветви инвертора ППТ осуществляются
путем увеличения до заданной величины углов опережения ветви,
остающейся в работе. При этом напряжение этой ветви снижается и отключаемая ветвь обесточивается. В качестве резервного такой же способ отключения ветви инвертора используется и при аварийных отключениях.
Включение полуцепи ППТ, отдельной ветви выпрямителя, блока
ВПТ производится путем перевода углов включения из зоны инверторного режима в зону выпрямительного режима.
Постепенный перевод включаемого преобразователя в выпрямительный режим (ПВР) имеет особенно важное значение на ППТ для
ограничения перенапряжений на линии постоянного тока.
Включение ветви инвертора (если вторая ветвь уже находится в работе) осуществляется путем задания на ней завышенных значений углов
опережения. При этом ее напряжение оказывается более низким, чем
напряжение работающей ветви, что и приводит к появлению тока во
вводимой ветви.
Изменение углов включения и опережения по заданной программе
при включениях и отключениях преобразователей осуществляется средствами системы регулирования по командам системы автоматики. Законы изменения угловых характеристик задаются в Исходных данных.
1.3.1.8. Перечень основных функций САР
Система автоматического регулирования (САР) должна:
• поддерживать заданное значение мощности ППТ (ВПТ);
• поддерживать токи преобразователей на уровне, обеспечиваю-
щем передачу требуемой мощности, ограничивать отклонения тока от
заданного значения в переходных и аварийных процессах;
• поддерживать номинальное значение углов отключения инвер-
торных преобразователей в стационарных режимах, предотвращать
опрокидывания инвертора в переходных процессах и обеспечивать восстановление нормального порядка коммутаций, если по какой-либо
причине он оказался нарушен;
• обеспечивать поддержание в заданном диапазоне следующих па-
раметров: углов включения вентилей выпрямителя, выпрямленных
34
напряжений, напряжений на вентильных обмотках преобразовательных
трансформаторов;
• осуществлять изменение по заданной программе углов включе-
ния преобразователей при их включениях и отключениях.
Для каждого конкретного объекта, в соответствии с исходными
данными, для разработки СУРЗА перечень функциональных задач САУ
должен конкретизироваться и уточняться.
1.3.2. Общая структурная схема системы регулирования
Указанные функции САР распределяются между следующими подсистемами:
• подсистема регулирования мощности (ПРМ);
• подсистема регулирования тока (ПРТ);
• подсистема регулирования угла отключения инвертора (ПРУО);
• подсистема регулирования выпрямленного напряжения (ПРН);
• подсистема регулирования углов включения выпрямителя (ПРУВ);
• подсистема регулирования напряжения вентильных обмоток
трансформаторов (ПРВН).
Перечисленные элементы САР образуют многоуровневую систему
управления. Верхний уровень иерархии занимает подсистема регулирования мощности, управляющая работой всего объекта постоянного
тока. В общем случае N подстанционной передачи ПРМ содержит
N – 1 локальных регуляторов мощности (ЛРМ) и центральный регулятор мощности (ЦРМ). Обмен данными между ЦРМ и ЛРМ осуществляется с помощью телеметрических каналов связи (ТК). При расположении ЦРМ на одной из подстанций число телеканалов уменьшается
на единицу.
В частном случае двухконцевой ППТ ЦРМ располагается на одной
из подстанций (обычно выпрямительной) и совместно с ЛРМ этой подстанции образует единое устройство, называемое регулятором мощности выпрямителя (РМВ). ЛРМ инвертора называют регулятором мощности инвертора (РМИ).
На вставках постоянного тока ПРМ оформляется как единое
устройство, называемое регулятором активной мощности (РАМ).
Уровень полуцепи занимает подсистема регулирования выпрямленного напряжения. ПРН содержит две одинаковые части (ПРНП),
каждая из которых управляет выпрямленным напряжением одной полуцепи биполярной передачи постоянного тока.
ПРНП содержит центральный регулятор напряжения (ЦРН) и локальные регуляторы (ЛРН), связанные телеканалами. На двухконцевых
35
ППТ ЦРН и ЛРН выпрямителя объединяются в единое устройство – регулятор напряжения (РН).
Подсистемы регулирования тока, угла включения и угла отключения соответствуют уровню преобразователя.
ПРТ состоит из регуляторов тока, число которых равно числу
12-фазных преобразователей в схеме ППТ (ВПТ). Регуляторы тока,
управляющие выпрямительными преобразователями, называются регуляторами тока выпрямителя (РТВ), а инверторными – регуляторами тока инвертора (РТИ).
ПРТ передач постоянного тока с параллельными ветвями включает
в себя также балансные регуляторы тока инвертора (БРТИ) и, возможно,
выпрямителя (БРТВ).
Подсистема регулирования угла включения состоит из регуляторов
угла включения (РУВ), каждый из которых управляет углами включения одного выпрямительного преобразователя.
Подсистема регулирования угла отключения состоит из регуляторов угла отключения (РУО). Каждый РУО управляет углами отключения одного инверторного преобразователя.
Подсистема регулирования напряжения на вентильных обмотках
преобразовательных трансформаторов занимает уровень преобразователя (при питании мостов преобразователя от трансформатора с расцепленными обмотками) или уровень моста (при питании мостов от индивидуальных трансформаторов). Она состоит из регуляторов напряжения
вентильных обмоток (РВН), каждый из которых управляет напряжением
вентильных обмоток одного трансформатора ППТ (ВПТ).
Воздействие на режим работы ППТ (ВПТ) система регулирования
оказывает изменением углов включения вентилей и переключением ответвлений преобразовательных трансформаторов. Подсистемы, которые по своему функциональному назначению должны быстро и в широких пределах изменять режим работы преобразователей, воздействуют
на изменение углов включения вентилей. Регулирование режимных параметров, для которых допускается длительное (в течение десятков секунд или нескольких минут) отклонение от заданного значения и не
требуется больших изменений напряжения, осуществляется воздействием на ответвления трансформаторов.
К первой группе относятся подсистемы регулирования мощности,
тока и угла отключения инвертора, а ко второй – подсистемы регулирования выпрямленного напряжения, углов включения выпрямителя,
напряжения на вентильных обмотках.
36
В табл. 1.2 приведен перечень регуляторов и управляющих воздействий, которые они должны вырабатывать для выполнения функциональных задач (отмечены знаком +). В таблице приняты обозначения:
• Ав – изменение углов включения выпрямителя;
• Аи – изменение углов включения инвертора;
• Ов – переключение ответвлений трансформаторов выпрямителя;
• Ои – переключение ответвлении трансформаторов инвертора.
Таблица 1.2
Перечень регуляторов и управляющих воздействий
Ав Аи Ов Ои
РМВ +
РМИ +
РН +
РТВ +
РТИ +
РУВ +
РУО +
РВН + +
Из табл. 2 следует, что каждое управляющее воздействие используется для регулирования нескольких (двух иди трех) режимных параметров. Это обстоятельство требует координации работ регуляторов, формирующих одно и то же управляющее воздействие.
В САР ППТ (ВПТ) с этой целью используется два метода. Один из
них заключается в применении принципа подчиненного регулирования,
при котором выходной сигнал одного из регуляторов, связанных по
управляющему воздействию, является задающим сигналом для другого
и т. д. Другой метод состоит в применении системы приоритетов.
Подчиненное регулирование используется для координации работы
РМВ с РТВ и РМИ с РТИ и РУО. При этом РМВ и РМИ формируют
сигналы уставки по току соответственно для РТВ и РТИ, а сигнал РТИ
служит одной из составляющих уставки по углу отключения РУО.
Для регуляторов, воздействующих на переключение ответвлений
трансформаторов, устанавливается система приоритетов: высшим приоритетом обладает РВН, низшим РУВ и РН. Команды на переключение
ответвлений, вырабатываемые РУВ (на выпрямителе) и РН (на инверторе), выполняются только в том случае, если это не приводит к выходу
напряжения на вентильных обмотках за допустимые пределы.
Структурная схема САР двухконцевой ППТ представлена на
рис. 1.16.
37
Рис. 1.16. Структурная схема САР ППТ
1.3.3. Основные алгоритмы функционирования подсистем
1.3.3.1. Подсистема регулирования мощности
Подсистема регулирования мощности предназначена для форсирования уставок тока, при которых мощность передачи равна заданию.
Алгоритмы формирования исполнительной уставки мощности Р
исп
целиком определяются задачами общесистемного характера, возлагаемыми на ППТ (ВПТ) в соответствии с его местом в общей структуре
энергосистемы.
В практике проектирования САР ППТ (ВПТ) для формирования
уставок тока используются принципы разомкнутого и комбинированного регулирования.
При разомкнутом регулировании уставка тока вычисляется путем
деления Р
на измеренное значение выпрямленного напряжения.
исп
При комбинированном регулировании уставка тока (Iус) содержит
две составляющие, одна из которых вычисляется делением Р
на но-
исп
минальное выпрямленное напряжение, а вторая определяется в зависимости от рассогласования между заданным и действительным значением мощности. Эта составляющая называется корректирующей
составляющей и для ее формирования используется интегральный закон
управления.
Измерение мощности производится либо путем умножения выпрямленного тока на выпрямленное напряжение, либо с помощью стандартных датчиков активной мощности, устанавливаемых на подходящих к подстанции линиях переменного тока.
38
Метод разомкнутого регулирования является более предпочтительным с точки зрения обеспечения устойчивости СИТ. Однако из-за отсутствия контроля за действительным значением мощности статическая
мощность в этом случае может оказаться недостаточной. Кроме того,
этот способ требует установки делителей напряжения для измерения
выпрямленного напряжения. На передачах постоянного тока, где делители напряжения являются обязательным элементом системы измерений, регулирование мощности может производиться любым из указанных способов в зависимости от требуемых точностных характеристик.
На ВПТ целесообразно применять второй способ с использованием
стандартных датчиков мощности.
Уставка тока Iус распределяется между уставками тока преобразователей. Для решения этой задачи в систему регулирования мощности передаются данные о текущей конфигурации ППТ (ВПТ). Эта информация поставляется системой автоматики.
На ППТ основной принцип распределения уставки тока Iус между
полуцепями состоит в обеспечении их равномерной загрузки.
В схемах ППТ с одним преобразователем в полюсе подстанции
возможно единственное изменение конфигурации схемы – отключение
полуцепи. При отключениях одной из полуцепей передача требуемой
мощности осуществляется за счет увеличения нагрузки полуцепи,
оставшейся в работе. При этом в течение оговоренного в Исходных
данных времени может использоваться перегрузочная способность оборудования по току.
При наличии параллельных ветвей каждый полюс подстанции длительно может работать как двумя, так и одной ветвью. Если схема ППТ
симметрична, то распределение уставки тока между полуцепями производится так же, как и в схемах с одним преобразователем в полюсе. Дополнительно выполняется распределение поровну уставки тока полуцепи между уставками тока параллельно включенных преобразователей.
При несимметричной схеме подстанций принцип равномерной
нагрузки полуцепей выполняется до тех пор, пока уставка тока хотя бы
одного из преобразователей не достигнет верхней границы длительно
допустимых значений тока. Дальнейшее увеличение нагрузки производится путем увеличения тока полуцепи с двумя ветвями в полюсе на
выпрямителе и инверторе. После достижений током обеих полуцепей
верхней границы длительно допустимого диапазона общая стратегия
заключается в обеспечении одинаковой перегрузки преобразователем.
Описанный принцип распределения уставки тока решает задачу
минимизации тока, протекающего через землю, и обеспечивает минимальный сброс мощности ППТ при аварийных отключениях преобразо-
39
вателей путем перераспределения общей нагрузки между преобразователями, оставшимися в работе.
Все указанные операции по формированию уставок тока выполняется на ППТ в регуляторе мощности выпрямителя.
Уставки тока полуцепей передаются по телеканалу в регулятор
мощности инвертора. РМИ осуществляет прием сигналов уставок, вычитание из них величины запаса по току и распределение уставок тока
полуцепей между параллельными ветвями.
На ВПТ на основании уставки Iус формируются уставки тока блоков. Как правило, Iус распределяется равномерно между работающими
блоками. Информация о состоянии блоков подается от системы автоматики. При отключении какого-либо блока производится перераспределение нагрузок между блоками с использованием перегрузочной способности, если это необходимо.
В подсистеме регулирования мощности МППТ главную роль играет центральный регулятор мощности. Он формирует уставки тока полюсов подстанций, выполняя в основном функции, аналогичные функциям
РМВ на ППТ. Дополнительно ЦРМ решает две важнейшие задачи. Одна
из них состоит в идентификации текущей конфигурации схемы МППТ
и настройке на соответствующий алгоритм формирования уставок, а
вторая – в балансировке уставок тока каждой полуцепи для выполнения
условия. Локальные регуляторы мощности осуществляют прием уставок тока полюсов подстанций, измерение мощности подстанций и передачу измеренных значений по телеканалам в ЦРМ.
1.3.3.2. Подсистема регулирования тока
Функциональными элементами ПРТ являются регулятор тока выпрямителя и регулятор тока инвертора. На ППТ с параллельными ветвями в состав ПРТ дополнительно входит балансный регулятор тока инвертора.
Рис. 1.17. Структурная схема РТВ
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]