DE69306127T2 - Verfahren und vorrichtung zur detektion und dämpfung von transienten schwingungen mit einer eigenfrequenz oder in der nähe derselbigen für ein system zur energieübertragung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erkennung und Dämpfung transienter Schwingungen in Starkstromübertagungssystemen und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. Hintergrund der Erfindung: In einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage, einer sogenannten HGÜ-Anlage, können transiente Schwingungen aus verschiedenen Gründen auftreten. Sie können beispielsweise entstehen durch Erdfehler, Kurzschlüsse und fehlzündende Ventile sowie auch durch bestimmte Steuerungsvorgänge während des normalen Betriebes, wie zum Beispiel beim Hochfahren, Stillsetzen, erneutem Hochfahren nach Fehlern oder bei Stabilisierungsvorgängen. Die Eigenresonanz bei transienten Schwingungen bestimmter Frequenzen ist besonders groß, wobei die Eigenresonanzfrequenzen in Abhängigkeit der Konfiguration des Systems und der Frequenz auf der Wechselstromseite des Netzes gut definiert sind. Bei Resonanz kann die Amplitude der Schwingungen schnell gefährliche Werte erreichen, welche die Nenngröße der Anlage beträchtlich überschreiten. Dies veranlaßt eine Unterbrechung der Energieübertragung durch Sicherheitssysteme. Außerdem können anhaltende Schwingungen andere Regelsysteme in den Wechselstromteilen des gesamten Netzes beeinflussen. Ferner können größere Wechselstromkomponenten von Grundwellenfrequenz auf der Gleichstromübertragungsleitung in dem angeschlossenen Wechselstromsystem infolge der Sättigung. von Transformatoren zu einer unerwunschten Gleichstromkomponente führen.
• Es kann sehr schwierig sein, normale Regler in Starkstromübertagungssystemen derart zu bauen, daß sie sowohl die Anforderungen erfüllen, die unter normalen Betriebsbedingungen gestellt werden, als auch gleichzeitig eine wirksame Dämpfung der kritischen Resonanzfrequenzen ermöglichen, die im Netz existieren.
• Ähnliche Resonanzprobleme treten in Wechselstromübertragungsnetzen auf, wenn Turbogeneratoren verwendet werden. Infolge der Konstruktion solcher Turbinen mit rotierenden Massen, die notwendigerweise auf torsionselastischen Wellen befestigt sind, können mechanische Eigenschwingungen mit untersynchronen Frequenzen (sogenannte negative Dämpfung) und ähnliche Schwingungen über die Generatoren in das Netz gelangen und auf andere Turbogeneratoren im Netz übertragen werden, so daß zwischen diesen gekoppelte Schwingungen entstehen. Ähnlich kann ein Zusammenwirken mit dem Netz selbst erfolgen, welches oft große Reihenkondensatoren hat, die im Zusammenwirken mit anderen Reaktanzen das Netzwerk zum Schwingen bringen können. Die untersynchronen Schwingungen (SSR) können in bestimmten Fällen zu einem Ausfall der Turbogeneratoren führen, in anderen Fällen werden Generatoren schließlich infolge Ermüdungserscheinungen beschädigt.
• Aus der US-A-4 434 376 ist es bekannt, untersynchrone Schwingungen in Wechselstromsystemen dadurch festzustellen, daß der Zeitabstand zwischen den Nulldurchgängen der Spannung erfaßt wird und ermittelt wird, ob er von dem durch die Netzfrequenz vorgegebene Zeitabstand abweicht. Solche erfaßten Schwingungen werden dann durch einen Regelvorgang gedämpft, bei dem ein oder mehrere Dämpfungswiderstände eingeschaltet werden. Es ist auch bekannt, SSR durch Modulation von Strom/Wirkleistung in einer angeschlossenen HGÜ-Station zu dämpfen, wobei schmalbandige konventionelle Filterkreise zur Diagnose verwendet werden. In den Fällen, in denen die Thyristorschaltungen des HGÜ-Systems ausreichend schnell sind, kann die Regelung selbst ohne besondere Probleme durchführt werden.
• Um Abschaltungen zu vermeiden, ist es wünschenswert, transiente Schwingungen in einem frühen Stadium zu erkennen und zu dämpfen, bevor die Amplitude kritische Werte erreicht oder die Dauer zu lang wird. Um dies in einer zufriedenstellenden Weise durchführen zu können, ist es wichtig, in der Lage zu sein, zwischen betriebsmäßig bedingten transienten Aufbauprozessen und anderen Prozessen zu unterscheiden, die zu Resonanzschwingungen mit nachfolgender Abschaltung oder Beschädigung anderer Teile des Systems führen können.
• Bei bestimmten Unterwasserkabeln für HGÜ und auch in anderen Fällen können Kombinationen von Kabelkapazitäten und Glättungsinduktivitäten des Systems Eigenresonanzfrequenzen verursachen, die zu Schwingungen führen können, die nicht selbstdämpfend sind und die derart anwachsen können, daß vorhandene Sicherheitsvorrichtungen unerwünschte Abschaltungen auslösen. Gemäß der Erfindung wird eine vorubergehende Kompensationsmaßnahme eingeführt, welche die möglichen Schwingungen schnell dämpft.
Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung:
• Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht im Auffinden eines Verfahrens und einer Anordnung zur Dämpfung transienter Schwingungen in Starkstromübertagungssystemen, welches Verfahren und welche Anordnung schnell und korrekt beim Aufbau einer Schwingung mit kritischer Frequenz arbeiten. Das Verfahren und die Anordnung sollen imstande sein, unerwünschte transiente Schwingungen von transienten Schwingungen zu unterscheiden, wie zum Beispiel ansteigenden Sollwerten während des Hochfahrens nach Fehlern oder Stabilisierungsmaßnahmen, die bei normalen Regelvorgänge auftreten, um in diese Regelvorgänge nicht einzugreifen.
• Ein anderes Ziel der Erfindung ist der Schutz von Kabeln und anderen teuren Ausrüstungen in HGÜ-Systemen gegen extreme Überspannung und daraus folgenden Schäden.
• Ein weiteres Ziel ist die Dämpfung untersynchroner Resonanzenschwingunggen in Starkstromübertagungssystem in denen Turbogeneratoren vorhanden sind.
• Diese Ziele werden gemäß der Erfindung durch ein Verfahren und eine Anordnung in einer Weise erreicht, wie sie in dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 beziehungsweise des Anspruches 12 genannt sind.
• Gemäß der Erfindung wird ein Regelvorgang durchgeführt, wenn festgestellt wurde, daß eine Schwingung vorhanden ist, deren Frequenz im kritischen Frequenzbereich liegt. Ein ausgelöster Eingriff sollte für eine gewisse Zeit durchgeführt werden mit dem Ziel, eine vollständige Dämpfung der Schwingung zu erreichen.
• Bevorzugt wird die Untersuchung, ob die Phasenlage einer erkannten Schwingung sich nicht zu schnell in Bezug auf die Referenzschwingung ändert, wenn eine Schwingung mit bestimmter Frequenz auftritt. Wenn man feststellt, daß die Phasenlage sich mit einer annehmbar geringen Geschwindigkeit ändert, sollte in einem solche Falle der Regeleingriff während der gesamten Zeit stattfinden. Diese wünschenswerten Eigenschaften können auf verschiedenen Wegen mit unterschiedlichen logischen Bedingungen erreicht werden.
• Gemäß bevorzugten Ausführungsformen wird eine Störung der Amplitude und Phase bei einer Eigenresonanzfrequenz ermittelt, wobei eine kleine Amplitude einen Regeleingriff ausschließt, während dann, wenn die Amplitude einen Grenzwert überschreitet, ein kompensierender Regeleingriff vorgeschlagen werden kann. Die normale Regelung kann jedoch bedeuten, daß Strom oder Spannung in dem Kabel vorübergehend einen Frequenzgehalt hat, bei dem die Resonanzfrequenz oder eine benachbarte Frequenz mit einer Amplitude auftritt, die groß genug ist, um einen Regeleingriff vorzuschlagen. Typisch für eine solche Erscheinung sind schnelle Durchgänge und wechselnde Frequenzen. Es ist daher zweckmäßig zu verlangen, daß eine Bedingung für die Auslösung eines Regeleingriffes das Fortbestehen der Störung für eine Zeitdauer von beispielsweise 10 bis 20 ms, vorzugsweise 15 ms, ist. Ein vollständiger Regeleingriff sollte innerhalb von 20 ms stattfinden. Außerdem sollte der Regeleingriff schnell aufhören, wenn er nicht mehr erforderlich ist, insbesondere, wenn die Ursache transienter Art ist. Daher sollte der Regeleingriff aufhören, wenn die die Grenzwerte überschreitenden Werte beispielsweise für 2 bis 10 ms, vorzugsweise für 4 ms, verschwinden bei gleichzeitigem Verschwinden zu großer Werte für 15 bis 30 ms, vorzugsweise 20 ms, wodurch angezeigt wird, daß die transiente Schwingung aufgehört hat.
• Alle Zeitintervalle beziehen sich auf den Fall, daß die Netzfrequenz 50 Hz beträgt und die Schwingung, der zu begegnen ist, bei oder nahe der Netzfrequenz liegt. Wenn die interessierende Frequenz stattdessen f Hz ist, sollten die oben genannten Zeiten folglich mit 50/f multipliziert wer den.
• Die Messung der Amplitude und Phase einer Eigenresonanzfrequenz kann in unterschiedlicher Weise durchgeführt werden. Gegenwärtig wird es bevorzugt, diese beiden Veränderlichen in Form der Sinus- und Kosinuskomponenten, bezogen auf die feste Oszillatorfrequenz, zu messen. Die Kriterien werden ausgelöst, wenn die Absolutwerte dieser Komponenten in der Summe ihre Grenzwerte während des oben genannten Zeitintervalls überschreiten. Auf diese Weise können auch die Fälle, in denen die Frequenz variiert, eliminiert werden.
• Es ist auch möglich, andere Paare von Variablen zu verwenden, wie zum Beispiel die Amplitude der Schwingung, errechnet durch Quadrierung und Summierung der Sinus- und Kosinuskomponenten, und den Phsenwinkel, der auch von denselben Komponenten abgeleitet wird.
• Der vorgeschlagene Regeleingriff wird zweckmäßigerweise für Störungen in HGÜ-Anlagen durch Steuerung der zugehörigen Ventile durchgeführt. Für Störungen in Wechselstromübertragungsnetzen mit Turbogeneratoren kann der Regeleingriff so durchgeführt werden, daß die Schwingung gedämpft wird, wenn eine HGÜ-Anlage an das Netz angeschlossen ist. Es kann auch der Spannungsregler der Turbine beeinflußt werden. Eine dritte Möglichkeit bei der Feststellung untersynchroner Frequenzen besteht darin, daß das Regelsignal zur Steuerung einer Regelanordnung verwendet wird, welche an sich bekannte Dämpfungsglieder in das System einschaltet.
• Das Verfahren und die Anordnung gemäß der Erfindung sind bestimmt zur Bekämpfung von Schwingungen bei oder nahe einer bestimmten Frequenz. In solchen Fällen, in denen Schwingungen mit mehreren Frequenzen auftreten können, ist es zweckmäßig, mehrere getrennte Anordungen gemäß der Erfindung zu verwenden, von denen jede mit einem Oszillator arbeitet. Dies ist gewöhnlich der Fall bei untersynchronen Resonanzen, deren Ursache in mechanischen Schwingungen von Dampf- und Gasturbinen besteht, obgleich diese auch in Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragungsanlagen auftreten können, wo die Anzahl der Schwingungsfrequenzen gewöhnlich klein ist.
• In bestimmten Fällen kann es zweckmäßig sein, eine Vergrößerung der Verstärkung des Regelkreises zuzulassen, wenn die Größe der Schwingung einen Wert überschreitet, der größer, zum Beispiel dreimal größer, ist als der Wert, der zur Zuschalten des Regelsignals führen kann.
• Obgleich die Erfindung im folgenden beispielhaft mit speziellen Gliedern, wie zum Beispiel Gattern, und Schieberegistern erläutert wird, ist es für den Fachmann offensichtlich, daß die Erfindung auch mit einem Computer verwirklicht werden kann.
Beschreibung der Zeichnungen
• Um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, soll sie im folgenden, und zwar lediglich beispielhaft, unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben werden. Es zeigen
• Figur 1 eine schematische Darstellung des grundlegenden Aufbaus einer HGÜ-Anlage,
• Figur 2 ein Betriebssignal, bei welchem eine 50 Hz Resonanzschwingung infolge eines fehlzündenden Gleichrichters auftritt,
• Figur 3 ein Flußdiagramm für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, welches gleichzeitig als Blockschaltbild für eine Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung dienen kann,
• Figur 4 eine Schaltungsanordnung eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung,
• Figur 5 ein Vektordiagramm für Strom oder Spannung in der HGÜ-Anlage,
• Figur 6, wie die Erfindung in einem elektrischen Netz verwendet werden kann, in welchem eine oder mehrere Dampf- oder Gasturbinen vorhanden ist/sind,
• Figur 7 eine zusätzliche Anordnung für die Schaltung gemäß Figur 4.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
• Die vorliegende Erfindung ist bestimmt zur Überwachung des Auftretens und zur Reaktion auf das Auftreten von Schwingungen einer bestimmten Frequenz in der Anlage gemäß Figur 1 im Hinblick auf die Konfiguration von Kapazitäten und Induktivitäten in dem System. In Figur 1 bezeichnet die Bezugsziffer 10 einen Gleichrichter, 20 einen Wechselrichter, 30 und 40 Glättungsinduktivitäten, 50 eine Leitung, 60 ein Kabel, 70 eine verteilte Kapazität des Kabels, 80 ein Regelsystem, REG ein Regelsystem von einer Anordnung gemäß der Erfindung und i(t) und u(t) einen zeitabhängigen Strom beziehungsweise eine zeitabhängige Spannung. Es wird zur Zeit bevorzugt, i(t) als die gemessene Variable zu verwenden.
• Bei bestimmten Frequenzen ist die Eigenresonanz des Systems besonders groß und diese kann bei der Netzfrequenz oder anderen Frequenzen liegen. Im selben System können verschiedene solche Eigenresonanzfrequenzen vorhanden sein, wobei eine Anordnung gemäß der Erfindung zweckmäßigerweise für jede dieser Frequenzen vorgesehen ist. Figur 2 zeigt eine Resonanzschwingung mit 50 Hz in einem 500 kV-Kabel in einem Betriebssignal, welches durch einen fehlgezündeten Gleichrichter verursacht wurde. Eine vorhandene Sicherheitseinrichtung hat angesprochen hat und die Schwingung allmählich weggedämpft.
• Mit einem Verfahren gemäß dem Flußdiagramm in Figur 3 und einer Anordnung gemäß einem Blockschaltbild, welches vollständig analog zu dem Flußdiagramm ist, können Schwingungen der oben genannten Art innerhalb einer Periode erfaßt werden, und durch Ausführung eines Regelvorganges, der auf der Berechnung des Regelsignais gemäß der vorliegenden Erfindung basiert, kann eine Schwingung schnell gedämpft werden, bevor Sicherheitseinrichtungen imstande sind, aktiv zu werden.
• Unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und 5 wird nun ein Ausführugnsbeispiel der Erfindung mit Hilfe einer schematischen Darstellung beschrieben. Eine an die angenommene Resonanzfrequenz angepaßte Schwingung OSC liefert Referenzsignale sin ωot beziehungsweise cos ωot, von denen jedes in seinem eigenen Multiplikationsglied Pl beziehungsweise P2 mit einem analogen Betriebssignal f(t) (zum Beispiel u(t) oder i(t) in Figur 1) multipliziert wird, welches den herrschenden Betriebsbedingungen der HGÜ-Anlage entspricht. Die Produkte f(t) sin ωot beziehungsweise f(t) cos ωot werden in bestimmten Zeitintervallen abgetastet ("sampled"), die von dem Uhrenimpulssignal Trig eines Schieberegister M1 beziehungsweise M2 für jedes Produkt bestimmt werden, wobei jedes Schieberegister einen seriellen Eingang und einen parallelen Ausgang hat. Die letzten Abtastwerte werden in einer Anzahl, die mindestens einer Periode des Referenzsignals entspricht, in den Schieberegistern M1 und M2 gespeichert. Die n letzten Abtastwerte A1..An beziehungsweise B1..Bn, die einer oder mehreren vollständigen Perioden des Referenzsignals entsprechen, werden für jeden Uhrenimpuls in dem Summierungsglied S1 beziehungsweise S2 summiert und anschließend in Multiplikationsgliedern P3 beziehungsweise P4 mit einer normalisierenden Konstanten c multipliziert, so daß man zwei Werte A und B erhält. Die Werte A und B entsprechen einer Bedingung des Betriebssignals f(t) gemäß dem Vektordiagramm in Figur 5, welches der Phase und Amplitude einer dem Gleichstromsystem überlagerten Schwingung entspricht.
• A und B werden in einem Diagnostik- und Bestimmungsglied geprüft, welches in der Schaltungsanordnung nur für einen maximal zulässigen Wert von A gezeigt ist, aber vollkommen analog ist für den Minimaiwert von A und den Minimalwert beziehungsweise Maximalwert von B. In dem Ausführungsbeispiel betragen die gewählten numerischen Grenzwerte -0,1< A< 0,1, beziehungsweise -0,1< B< 0,1 entsprechend 0,1 mal dem Nennstrom oder der Nennspannung. Für Werte von A, die, entsprechend dem Schwellwertglied D1, den Wert 0,1 überschreiten, wird das Vorliegen einer Überschreitung (der Signalhöhe) in den Zeitgliedern T1, T2 beziehungsweise T3 geprüft, wobei, wenn die Bedingung A> 0,1 länger als 15 ms gemäß T1 erfüllt ist, angenommen wird, daß eine Schwingung vorliegt, und es wird ein RS-Flip-Flop RS1 betätigt. Wenn dann A entsprechend T2 4 ms lang größer als 0,1 ist, und gleichzeitig gemäß T3 für 20 ms nicht vorhanden ist, wird das Flip-Flop über das UND-Glied G1 zurückgesetzt. Solange das RS-Flip-Flop für A> 0,1 oder entsprechende Flip-Flops für irgendeine der anderen Bedingungen (AE0,1, B> 0,1, BE0,1) betätigt wird oder irgendwelche anderen Kriterien (ANDERE KRITERIEN) vorliegen, wird ein Schalter F betätigt, um eine Regeleingriff über die ODER-Glieder G2 und G3 zur Anwendung zu bringen.
• Fortbestehende Schwingungen geringerer Amplitude können ebenfalls ilberwacht werden, beispielsweise durch Wahl eines Grenzwertes von 0,02 mal dem Nennwert und einer Zeitverzögerung von 40 ms. Dann können Schwingungen im Intervall von 0,75-1,15 mal der angepaßten Frequenz erfaßt werden. Diese Information kann danach, möglicherweise nach einer zusätzlichen betrieblichen Verzögerung, um Interferenz zu eliminieren, als "ANDERE KRITERIEN" gemäß Figur 4 mit aufgenommen werden.
• Es hat sich auch als zweckmäßig erwiesen, bei schweren Fehlern mit fehlzündenden Ventilen die Verstärkung im Regelkreis um etwa den Faktor 3 im Verhältnis zum Normalfall zu vergrößern. Dies kann beispielsweise in der in Figur 7 gezeigten Weise geschehen, die mit Figur 4 zu vergleichen ist. In einem solchen Beispiel wird ein größerer Grenzwert verwendet, zum Beispiel 0,3, dessen Überschreitung während einer gewissen Zeit von beispielsweise 10 bis 40 ms, vorzugsweise 15 ms, (für eine Frequenz von 50 Hz, anderenfalls entsprechend angepaßt) bedeutet, daß die Verstärkung durch Änderungen der Konstante k vergrößert wird, so daß das Ausgangssignal des Multiplikationsgliedes P7 entsprechend vergrößert wird.
• Unter Bezugnahme auf Figur 4 werden für jedes Abtastintervall die Größen A und B an eine Anordnung zur Erzeugung eines Regelsignals übertragen. In zwei Rechengliedern B1 beziehungsweise B2 werden (A cos a - B sin a) und (A sin a - B -cos a) gebildet, wobei der Winkel a mittels eines Stellknopfes Ia verstellbar ist. Außerdem werden im Multiplikationsglied P5 beziehungsweise P6 (A cos a - B sin a) mit sin &omega;ot vom Oszillator und (A sin a - B cos a) mit cos &omega;ot von Oszillator multipliziert, und danach werden beide Größen im Summierungsglied S3 summiert und die Summe wird schließlich in ßeinem Multiplikationsglied P7 mit noch einer anderen Normalisierungskonstanzen k derart multipliziert, daß das Regelsignal
• Reg=k (A sin(&omega;ot + a) + B cos &omega;ot + a))
• entsteht. Der Verzögerungswinkel a wird zwecks Erzielung der besten Dämpfung unter Berücksichtigung der Verzögerung durch das Abstasten gewählt und kann im vorliegenden Ausführungsbeispiel zu 145º gewählt werden. Das Regelsignal Reg ist, wie zuvor erwähnt, über einen Schalter G zur Durchführung des Regeleingriffs an das Diagnostik- und Bestimmungsglied angeschlossen. Das Regelsignal Reg hat somit den gleichen Frequenzwert wie die Resonanzfrequenz, eine Amplitude, die durch die Störungsamplitude bestimmt ist, und eine Phase, die durch die Störungsphase bestimmt ist, modifiziert um die Zeitverzögerung des Kreises und den Winkel a.
• Die Kriterien für die Amplitude und den Phasenwinkel können mit Hilfe des Vektordiagramms gemäß Figur 5 erklärt werden. A und B bezeichnen die Sinuskomponente beziehungsweise Kosinuskomponente des Vektors, und das umgebende Rechteck zeigt die Grenzen für die unabhängig zulässigen Werte von A beziehungsweise B an. Wenn die Amplitude des Betriebssignals zulässige Werte überschreitet, verläßt der Vektor die gezeigten Rechtecke, und Regelvorgänge können möglicherweise ausgelöst werden. Ein beobachtetes Überschreiten der genannten Grenzwerte muß jedoch nicht bedeuten, daß eine gefährliche Resonanzschwingung aufgetreten ist; vielmehr kann es sein, daß ein normaler Ablauf von Vorgängen als zufällige Amplitude einer Resonanzfrequenz erfapt wurden. Eine Schwingung bei einer Frequenz, die etwas von der Resonanzfrequenz abweicht, erscheint im Anzeigediagramm als ein Vektor, der mit einer Geschwindigkeit rotiert, die von der Frequenzdifferenz zwischen der Oszillatorfrequenz (das heißt, der gewählten Resonanzfrequenz) und der Frequenz der tatsächlich vorliegenden Schwingung abhängt. Entsprechend den genannten Bedingungen wird eine solche Schwingung keinen Regelvorgang auslösen. Wenn jedoch der Vektor stehenbleibt oder nur langsam rotiert, ist eine Schwingung mit derselben oder ähnlichen Frequenz wie der des Referenzsignals vorhanden, und vom Vorliegen einer Resonanz muß ausgegangen werden, und folglich wird ein Regelvorgang ausgelöst.
• Der vorzugsweise nur vorübergehende Regeleingriff (der gemäß dem oben Gesagten in gewissen Fällen permanent sein kann) kann gemäß der Erfindung über die normale Regelung des HGÜ- Systems erfolgen, welche die Zündzeitpunkte für die vorhandenen steuerbaren Gleichrichter regelt. Die normale Steuerausrüstung sorgt dafür, daß der Zündaugenblick bei einem bestimmten Zündwinkel &alpha; stattfindet, der in jedem Gleichrich terteil berechnet wird, und zwar bezogen auf den positiven Nulidurchgang des führenden Stromes. Es ist zweckmä(3ig, daß das Regelsignal gemäß der Erfindung unter Umgehung der normalen Regelung direkt den Zündwinkel &alpha; beeinflußt, wodurch man notwendigerweise eine vorteilhafte schnelle Dämpfung erhält.
• Das beschriebene Prinzip zur Erkennung und Dämpfung von transienten Schwingungen kann auch für solche Schwingungen verwendet werden, die in Wechselstromnetzen auftreten und deren Frequenzen im Verhältnis zur Netzfrequenz niedrig sind. Ein Beispiel hierfür zeigt schematisch Figur 6, in der zum Teil die gleichen Bezugsziffern wie in Figur 1 verwendet werden. Zwei Turbinenanlagen 100 mit Generatoren 110 sind an ein Dreiphasennetz angeschlossen, welches auch an ein HGÜ- Netz angeschlossen ist. In einem solchen Fall wird der Regler R des Wechselstromnetzes untersucht, um in entsprechender Weise, wie oben beschrieben, mögliche Resonanzschwingung mit untersynchroner Frequenz zu erfassen. Strom oder Spannung eines Phasenleiters wird zweckmäßigerweise als eine Variable verwendet, und der Regeleingriff REG wird an die Gleichrichteranordnung 10 übertragen. Alternativ kann, wie durch gestrichelte Linien angedeutet, das Regelsignal an ein Steuerglied des Generators G übertragen werden. Da in diesem Falle eine Anzahl möglicher Schwingungsfrequenzen (Eigenwerte) auftreten kann, sollte jede von ihnen überwacht werden.
• Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ihr Eingriff nur genausolange stattzufinden braucht wie die Störungen dauern, die beseitigt werden sollen, was bedeutet, daß die normale Steuerung so wenig wie möglich gestört wird.
• Ein weiterer besonderer Vorteil besteht darin, daß durch das Erfassen und Dämpfen von Schwingungen gemäß der Erfindung auch Schwingungen, die nicht genau bei der gewählten Frequenz des Referenzsignals liegen, wirksam erkannt und gedämpft werden können.

Claims (14)

1. Verfahren zur Dämpfung von Schwingungen bei oder nahe einer Eigenresonanzfrequenz in einem Starkstromübertagungssystem, gekennzeichnet durch

- Schritte zur Gewinnung eines Referenzsignals (R) von einem Oszillator (Osc), der mit der Eigenresonanzfrequenz schwingt;

- Multiplikation des Referenzsignals (R) mit einem analogen Betriebssignal (f(t)), welches der herrschenden Betriebsbedingung an einem Punkt in dem Starkstromübertagungssystem entspricht;

- Einzelwertabtastung (sampling) des sich aus der Multiplikation ergebenden analogen Signals mit einer Abtastfrequenz (&omega;s), die mindestens doppelt so groß wie die Frequenz des Referenzsignals (R) ist;

- fortlaufende Speicherung der digitalen Abtastwerte in einem Speicher bis zu einer Anzahl, die mindestens der Periode des Referenzsignals entspricht;

- anschließende Berechnung für jeden Abtastaugenblick der Summe einer Anzahl (n) der letzten Abtastwerte, die einer oder mehreren vollständigen Perioden des Referenzsignals entspricht, wobei die Summe den Phasenwinkel und die Amplitude einer Schwingung im Betriebssignal repräsentiert;

- Prüfung der Summe in mindestens einem Diagnostik- und Bestimmungsglied (Diag) zur Feststellung von Schwingungen gemäß vorbestimmten Kriterien und zur Bestimmung der Aktivierung eines Regeleingriffes;

- Berechnung eines Regelsignals (Reg) für jeden Abtastaugenblick in Abhängigkeit der charakteristischen Summe für die Schwingung und in Abhängigkeit des Referenzsignals (R) sowie, falls die Schwingung irgendeines der vorbestimmten Kriterien erfüllt, Übertragung des Regelsignals (Reg) an eine Regelanordnung in dem Starkstromübertagungssystem derart, daß die Schwingung auf vorbestimmte Toleranzen gedämpft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Referenzsignal (R) aus zwei Komponenten besteht, die R1=sin(&omega;ot) und R2=cos(&omega;ot) entsprechen, und daß jedes der Referenzsignale R1 und R2 mit einem Betriebssignal f(t) multipliziert wird und zu einem Signal a(t) beziehungsweise b(t) wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, daß die Signale a(t) und b(t) in Form von diskreten Werten mit der genannten Abtastfrequenz (&omega;s) abgetastet werden und daß die Abtastwerte (a beziehungsweise b) in einem Speicher gespeichert werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sätze von Abtastwerten (A1..An beziehungsweise B1..Bn) der genannten Anzahl (n) jeweils zu ihrem resultierenden Wert (A beziehungsweise B) summiert werden, die zusammen eine Bedingung für das genannte Betriebssignal (f(t)) in jedem Abtastaugen blick darstellen.

5. Verfahren nach Anspruch 41 dadurch gekennzeichnet, daß die resultierenden Werte (A und B) in mindestens einem Diagnostik- und Bestimmungsglied (Diag) geprüft werden zur Feststellung von Schwingungen mit unterschiedlichen Charakteristika, zum Beispiel Schwingungen mit einer oder mehreren kritischen Frequenzen, Schwingungen mit relativ hoher Frequenzen und Amplitude und/oder andauernde Schwingungen mit relativ niedriger Frequenz und Amplitude oder anderen vorbestimmten Kriterien.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die genannten resultierenden Werte (A beziehungsweise B) fortdauernd bestimmte Werte übersteigen oder unter bestimmten Werten liegen, die der Größe der Amplitude einer Schwingung entsprechen, das genannte Regelsignal (Reg) der genannten Regelanordnung zugeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelsignal (Reg) gewonnen wird mit Hilfe der genannten resultierenden Werte (A beziehungsweise B) und von dem Oszillatorsignal und sin a beziehungsweise cos a abhängig ist, wobei a ein geeigneter Wert für den Regeleingriff ist, wobei

- Signale, die (A cos a - B sin a) beziehungsweise (A sin a - B cos a) entsprechen, erzeugt werden,

- jedes der oben genannten Signale, die (A cos a - B sin a) beziehungsweise (A sin a + B cos a) entsprechen, mit Komponenten R1=sin(&omega;ot) beziehungsweise R2=cos(&omega;ot) der erstgenannten Schwingung (Osc) multipliziert werden,

- die Produkte (sin(&omega;ot)-(Aß cos a - B-sin a)) beziehungsweise (cos(ß ot) (A sin a + B cos a) derart summiert werden, daß das Regelsignal (Reg) (A sin(&omega;o + a) + B cos &omega;o + a)) entspricht.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der obengenannte Winkel a einstellbar ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichne t, daß das Regelsignal (Reg) einer Regelanordnung in einem statischen Stromrichter in einem HGÜ-System zugeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelsignal (Reg) einem Generatorsteuerglied für einen Turbinengenerator (110) zugeführt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der Verstärkung der Regelung einstellbar ist und daß es in Abhängigkeit der Größe der festgestellten Schwingung eingestellt wird.

12. Anordnung zur Dämpfung von Schwingungen bei oder nahe einer Eigenresonanzfrequenz in einem Starkstromübertagungs system, gekennzeichnet durch

- einen Oszillator (Osc), der ein Referenzsignal (R) abzugeben vermag, welches mit der Eigenresonanzfrequenz schwingt,

- ein Multiplikationsglied (TT) zur Multiplikation eines Betriebssignals (f(t)), welches der herrschenden Betriebsbedingung der HGÜ-Systems entspricht, mit dem Referenzsignal (R);

- ein Speicher (M) und ein Uhrenirnpulsgenerator (CPG) zur seriellen Erfassung diskreter Werte des Ausgangssignals des Multiplikationsgliedes (TT) mittels von Uhrenimpulsen (CP);

- Die Fähigkeit des Speichers (M), die Abtastwerte bis zu einer Anzahl (N) zu speichern, die zumindest einer Periode des Referenzsignals (R) entspricht;

- ein Summierungsglied (&Sigma;) zur Summierung, über einen parallelen Ausgang des Speichers (M), einer Anzahl (N) der letzten Abtastwerte, die eine oder mehreren ganzen Perioden des Referenzsignals (R) entsprechen;

- ein Diagnostik- und Bestimmungsglied (Diag) zum Empfang des Ausgangssignals von dem Summierungsglied (&Sigma;), in welchern Glied (Diag) die Gröpe, das Vorzeichen, die Veränderlichkeit und die Anwesenheit eines Ausgangssignals vom Summierungsglied (&Sigma;) gemäß vorbestimmten Kriterien geprüft wird;

- eine Anordnung zur Erzeugung eines Regelsignals (Reg) und zum Empfang des Ausgangssignals von dem Summierungsglied (&Sigma;), und durch

- eine Schalteranordnung (F), die von dem Ausgangssignal des Diagnostik- und Bestimmungsglied (Diag) aktiviert werden kann, wenn ein Kriterium für eine Schwingung, die gedämpft werden soll, erfüllt ist, welche Schalteranordnung zwischen dem Ausgang der Anordnung zur Erzeugung eines Regelsignals (Reg) und einer Regeleinrichtung in dem Starkstromübertagungssystem angeordnet ist.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Speicher (M) ein Schieberegister (M1, M2) ist.

14. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (P7) zur Regelung der Verstärkung des Regelsignals in Abhängigkeit von der Größe des geprüften Signals vorhanden ist.