RU2394327C1

RU2394327C1 - Method to control dc insert power

Info

Publication number: RU2394327C1
Application number: RU2009120303/09A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Воронин (RU); Владимир Александрович Воронин; Сергей Николаевич Макаровский (RU); Сергей Николаевич Макаровский; Виктор Николаевич Подъячев (RU); Виктор Николаевич Подъячев
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2010-07-10

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: in compliance with this method, frequency and voltage phase are measured at buses of first electric power system and measured magnitudes are fed to second and third inputs of inner control system of first voltage converter incorporated with DC insert. Frequency and voltage phase are measured at buses of second electric power system and measured magnitudes are fed to second and third inputs of inner control system of second voltage converter incorporated with DC insert. In case first or second section of intersystem power transmission fails, DC insert power controller is cut off. Insert rectified voltage regulator output is connected to first input of inner control system of voltage converter still maintaining communication with first or second power system. Zero signal is fed to first input of inner control system of voltage converter that lost communication with first and second power systems.

EFFECT: application of controllability of intersystem power transfer insert connecting power system operated with different AC frequencies and made up of two sections with intermediate power take-off devices and shunting circuits to maintain power supply for consumers connected to intermediate point of intersystem power transmission with simultaneous limitation of power flow via shunting circuits.

4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления режимом межсистемной электропередачи переменного тока, соединяющей две энергосистемы, работающие с разными частотами, и образованной двумя участками с промежуточными отборами мощности и шунтирующими эти участки цепями и вставкой постоянного тока на базе двух ведомых сетью преобразователей напряжения типа СТАТКОМ, управляемых способом широтно-импульсной модуляции (далее ВПТН).The invention relates to electrical engineering and can be used to control the inter-system power transmission of alternating current, connecting two power systems operating at different frequencies, and formed by two sections with intermediate power take-offs and circuits shunting these sections and a constant current insert on the basis of two network-driven voltage converters of the type STATCOM controlled by the method of pulse-width modulation (hereinafter VPNN).

Известны предложения по применению ВПТН для передачи мощности постоянным током между энергосистемами и энергоузлами, работающими с разными частотами [Ивакин В.И., Ковалев В.Д., Худяков В.В. Гибкие передачи переменного тока // Электротехника, 1996. - №8].Known proposals for the use of VPN for transferring power by direct current between power systems and power units operating at different frequencies [Ivakin V.I., Kovalev V.D., Khudyakov V.V. Flexible AC transmission // Electrical Engineering, 1996. - No. 8].

В настоящее время находится в эксплуатации ВПТН мощностью 36 МВт на границе энергосистем Мексики и штата Техас США, включенная в межсистемную электропередачу 138 кВ. Приоритетное назначение ее состоит в регулировании напряжения в дефицитной энергосистеме Техаса. Подобные устройства, выполненные в качестве мобильных установок для питания потребителей и поддержания напряжения в распределительных сетях 135 кВ, используются в США. Известны случаи использования ВПТН для подключения электродуговых печей [Материалы семинара «Технологии и оборудование АББ для гибких управляемых систем электропередачи переменного тока (FACTS)»]. Находящиеся в эксплуатации известные устройства включены в короткие электрические связи или работают на стационарную выделенную нагрузку.At present, 36 MW power-supply substation is in operation at the border of the power systems of Mexico and Texas, USA, which is included in the 138 kV inter-system power transmission. Its priority is to regulate the voltage in a scarce Texas power system. Such devices, made as mobile units for powering consumers and maintaining voltage in distribution networks of 135 kV, are used in the USA. There are known cases of using VPN for connecting electric arc furnaces [Materials of the seminar “ABB Technologies and Equipment for Flexible Controlled AC Power Transmission Systems (FACTS)”]. Known devices in operation are included in short electrical connections or operate on a stationary dedicated load.

Недостатком известных предложений по применению ВПТН является отсутствие указаний на способы управления ими при аварийных ситуациях во внешних электрических сетях.A disadvantage of the known proposals for the use of VPN is the lack of guidance on how to manage them in emergency situations in external electrical networks.

Наиболее близким к предлагаемому способу управления мощностью ВПТН является способ управления переходными процессами в ВПТ, приведенный в [Кощеев Л.А., Кучеров Ю.Н., Шлайфштейн В.А. Системные характеристики вставок постоянного тока и компенсаторов реактивной мощности, выполненных на основе преобразователей напряжения. Электронный журнал «Новое в российской электроэнергетике», 2003. - №1]. Данное техническое решение принято за прототип.Closest to the proposed method for controlling the power of the VPTN is the method of transient control in the VPT given in [Koshcheev L.A., Kucherov Yu.N., Shlaifshtein V.A. System characteristics of DC inserts and reactive power compensators based on voltage converters. The electronic journal "New in the Russian Electric Power Industry", 2003. - No. 1]. This technical solution is taken as a prototype.

Недостатком данного предложения является то, что управление ВПТН при ослаблении ее связей с отправной или приемной энергосистемами не учитывает режимов работы цепей, шунтирующих эти связи.The disadvantage of this proposal is that the management of VPNs when weakening its connections with the starting or receiving power systems does not take into account the operating modes of the circuits shunting these connections.

Цель предлагаемого изобретения состоит в использовании управляемости ВПТН в межсистемную электропередачу, соединяющую энергосистемы, работающие с разными частотами переменного тока, и образованную двумя участками с промежуточными отборами мощности и шунтирующими цепями, для сохранения электроснабжения потребителей, подключенных к промежуточным точкам межсистемной электропередачи, с одновременным ограничением перетока мощности по шунтирующим ее электрическим цепям.The purpose of the invention is to use the manageability of VPTN in intersystem power transmission, connecting power systems operating with different AC frequencies, and formed by two sections with intermediate power take-offs and shunt circuits, to maintain power supply to consumers connected to intermediate points of intersystem power transmission, while limiting the flow power by shunting its electrical circuits.

Указанная цель достигается тем, что в способе управления мощностью вставки постоянного тока в межсистемную электропередачу, соединяющую первую и вторую энергосистемы, работающие с разными частотами переменного тока, и образованную первым и вторым участками с промежуточными отборами мощности и шунтирующими цепями, содержащей первый и второй управляемые преобразователи напряжения с системами внутреннего управления преобразователей напряжения, емкостный накопитель энергии, измеритель выпрямленного напряжения и тока, измеритель мощности, автоматический регулятор выпрямленного напряжения и автоматический регулятор мощности, причем выход переменного тока первого управляемого преобразователя напряжения через первый участок межсистемной электропередачи соединен с шинами первой энергосистемы, выход постоянного тока первого управляемого преобразователя напряжения соединен с входом емкостного накопителя энергии, выход которого через измеритель выпрямленного напряжения и тока соединен с первым и вторым входами автоматического регулятора выпрямленного напряжения, к третьему входу которого подключен сигнал уставки выпрямленного напряжения, а его выход соединен с первым входом системы внутреннего управления первого управляемого преобразователя напряжения, выход которой соединен с входом первого управляемого преобразователя напряжения, выход переменного тока второго управляемого преобразователя напряжения через второй участок межсистемной электропередачи соединен с шинами второй энергосистемы и через измеритель мощности соединен с первым входом автоматического регулятора мощности, ко второму входу которого подключен сигнал уставки мощности, а его выход соединен с первым входом системы внутреннего управления второго управляемого преобразователя напряжения, выход которой соединен с входом второго управляемого преобразователя напряжения, выход постоянного тока второго управляемого преобразователя напряжения соединен с входом емкостного накопителя энергии, при котором измеряют выпрямленное напряжение и ток емкостного накопителя энергии, сравнивают измеренное напряжение с уставкой и формируют сигнал управления на первом входе системы внутреннего управления первого управляемого преобразователя напряжения по отклонению выпрямленного напряжения от уставки и измеренному выпрямленному току, измеряют мощность на выходе переменного тока второго управляемого преобразователя напряжения, сравнивают ее с уставкой и формируют сигнал управления на первом входе системы внутреннего управления второго управляемого преобразователя напряжения по отклонению измеренной мощности от уставки, измеряют фазу и частоту напряжения на шинах первой энергосистемы и подают измеренные значения соответственно на второй и третий входы системы внутреннего управления первого управляемого преобразователя напряжения, измеряют фазу и частоту напряжения на шинах второй энергосистемы и подают измеренные значения соответственно на второй и третий входы системы внутреннего управления второго управляемого преобразователя напряжения, и в случае разрыва первого или второго участка межсистемной электропередачи отключают автоматический регулятор мощности, подключают выход автоматического регулятора выпрямленного напряжения к первому входу системы внутреннего управления управляемого преобразователя напряжения, сохранившего связь с первой или второй энергосистемой, подают нулевой сигнал на первый вход системы внутреннего управления управляемого преобразователя напряжения, потерявшего связь с первой и второй энергосистемами.This goal is achieved by the fact that in the method of controlling the power of the DC input into the intersystem power transmission connecting the first and second power systems operating with different AC frequencies, and formed by the first and second sections with intermediate power take-offs and shunt circuits containing the first and second controlled converters voltage with internal control systems of voltage converters, capacitive energy storage, rectified voltage and current meter, power meter an automatic rectified voltage regulator and an automatic power regulator, wherein the AC output of the first controlled voltage converter is connected to the buses of the first power system through the first intersystem power supply, the DC output of the first controlled voltage converter is connected to the input of the capacitive energy storage, the output of which is through the rectified voltage meter and current connected to the first and second inputs of the automatic regulator of the rectified voltage , the third input of which is connected to the setpoint signal of the rectified voltage, and its output is connected to the first input of the internal control system of the first controlled voltage converter, the output of which is connected to the input of the first controlled voltage converter, the AC output of the second controlled voltage converter through the second section of the intersystem power transmission is connected to tires of the second power system and through a power meter connected to the first input of the automatic power controller, to the input of which the power setpoint signal is connected, and its output is connected to the first input of the internal control system of the second controlled voltage converter, the output of which is connected to the input of the second controlled voltage converter, the DC output of the second controlled voltage converter is connected to the input of the capacitive energy storage, at which the rectified voltage and current of the capacitive energy storage, compare the measured voltage with the setpoint and form a control signal on at the input of the internal control system of the first controlled voltage converter according to the deviation of the rectified voltage from the setpoint and the measured rectified current, measure the power at the AC output of the second controlled voltage converter, compare it with the setting and form a control signal at the first input of the internal control system of the second controlled voltage converter deviation of the measured power from the setting, measure the phase and frequency of the voltage on the tires of the first power system and The measured values are applied to the second and third inputs of the internal control system of the first controlled voltage converter, the phase and frequency of the voltage on the buses of the second power system are measured, and the measured values are respectively sent to the second and third inputs of the internal control system of the second controlled voltage converter, and in the event of a rupture of the first or of the second section of the intersystem power transmission, turn off the automatic power regulator, connect the output of the automatic regulator directly voltage to the first input of the internal control system of a controlled voltage converter that has remained in communication with the first or second power system, a zero signal is supplied to the first input of the internal control system of a controlled voltage converter that has lost communication with the first and second power systems.

Для пояснения сущности предлагаемого способа управления ВПТН на фиг.1 представлена схема двухцепной электропередачи 220 кВ, соединяющей две энергосистемы (далее по тексту ЭС 1 и ЭС 2). Электропередача образована последовательно-параллельными ВЛ 220 кВ и имеет девять промежуточных точек отбора мощности: 1÷9 - пункты промежуточного отбора мощности, аа÷кк - варианты возможных сечений при разрыве правого участка электропередачи.To clarify the essence of the proposed method for controlling the VPN, Fig. 1 shows a scheme of a 220 kV two-circuit power transmission connecting two power systems (hereinafter referred to as ES 1 and ES 2). The power transmission is formed by series-parallel OHL of 220 kV and has nine intermediate power take-off points: 1 ÷ 9 - points of intermediate power take-off, aa ÷ kk - options for possible cross-sections when the right power transmission section is broken.

Параллельно электропередаче 220 кВ на всем ее протяжении проходит контактная сеть электротяги 27,5 кВ, соединенная с промежуточными точками отбора мощности трансформаторными связями 220/27,5 кВ. Кроме того, левый участок электропередачи 220 кВ шунтирован ВЛ 110 кВ.In parallel with the 220 kV power transmission, a contact traction network of 27.5 kV connected to the intermediate power take-off points by transformer links 220 / 27.5 kV runs along its entire length. In addition, a 110 kV overhead line is shunted to the left 220 kV power transmission section.

При выводе в ремонт любой ВЛ 220 кВ (фиг.1) соответственно на правом или левом участке электропередачи 220 кВ возникает одноцепная электрическая связь. В случае короткого замыкания на оставшихся в работе на этом участке ВЛ 220 кВ может возникнуть многовариантный разрыв электропередачи. В качестве примера на фиг.1 показаны 9 («аа»÷«кк») возможных вариантов разрыва правого участка электропередачи 220 кВ. При этом узлы отбора мощности левее сечения разрыва оказываются связанными через ВПТН с энергосистемой ЭС 1, узлы правее этого сечения сохраняют электрическую связь с энергосистемой ЭС 2, а сам разрыв оказывается зашунтированным контактной сетью электротяги 27,5 кВ.When any OHL of 220 kV is brought out for repair (Fig. 1), a single-circuit electrical connection occurs on the right or left section of the 220 kV power transmission. In the event of a short circuit on the 220 kV overhead line remaining in operation in this section, a multivariate power transmission gap may occur. As an example, figure 1 shows 9 ("aa" ÷ "kk") of possible options for breaking the right section of the 220 kV power transmission. At the same time, the power take-off nodes to the left of the fracture section turn out to be connected via VPN to the ES 1 energy system, the nodes to the right of this section retain electrical connection with the ES 2 energy system, and the gap itself is shunted by the electric traction contact network of 27.5 kV.

При аварийном разрыве электропередачи 220 кВ может возникать недопустимый по величине транзит мощности по шунтирующей ее контактной сети электротяги 27,5 кВ и по ВЛ 110 кВ (в случае разрыва электропередачи 220 кВ на ее левом участке).In the event of an emergency break in the 220 kV power transmission, an inadmissible power transit may occur along the shunting contact network of the electric traction 27.5 kV and 110 kV overhead lines (in the case of a 220 kV power failure in its left section).

На фиг.2 представлена структура системы автоматического управления мощностью ВПТН в нормальной схеме электропередачи 220 кВ; 1 и 2 - управляемые преобразователи напряжения, 3 и 4 - системы внутреннего управления преобразователей напряжения, 5 - емкостный накопитель энергии, 6 - измеритель выпрямленного напряжения и тока, 7 - измеритель мощности, 8 - автоматический регулятор выпрямленного напряжения, 9 - автоматический регулятор мощности. На фигуре также показаны сигналы управления: δ_U1, ω1 - фаза и частота напряжения U1 на шинах энергосистемы ЭС 1, δ_U2, ω2 - фаза и частота напряжения U2 на шинах энергосистемы ЭС 2.Figure 2 presents the structure of the automatic power control system VPN in a normal power transmission circuit of 220 kV; 1 and 2 - controlled voltage converters, 3 and 4 - internal control systems of voltage converters, 5 - capacitive energy storage, 6 - rectified voltage and current meter, 7 - power meter, 8 - automatic rectified voltage regulator, 9 - automatic power regulator. The figure also shows the control signals: δ _U1 , ω1 - phase and frequency of voltage U1 on the buses of the power system of ES 1, δ _U2 , ω2 - phase and frequency of voltage U2 on the buses of the power system of ES 2.

Выход переменного тока управляемого преобразователя напряжения 1 через левый участок электропередачи переменного тока соединен с шинами энергосистемы ЭС 1. Выход постоянного токауправляемого преобразователя напряжения 1 соединен с емкостным накопителем энергии 5. Выход емкостного накопителя энергии 5 через измеритель выпрямленного напряжения и тока 6 соединен с двумя измерительными входами автоматического регулятора выпрямленного напряжения 8. К третьему входу автоматического регулятора выпрямленного напряжения 8 подключен сигнал уставки выпрямленного напряжения Ud₀. Выход автоматического регулятора выпрямленного напряжения 8 соединен с первым входом системы внутреннего управления преобразователя напряжения 3 управляемого преобразователя напряжения 1, выход которой соединен с входом управляемого преобразователя напряжения 1.The AC output of the controlled voltage converter 1 through the left section of the AC power transmission is connected to the buses of the ES 1 power system. The DC output of the controlled voltage converter 1 is connected to the capacitive energy storage 5. The output of the capacitive energy storage 5 through the rectified voltage and current 6 meter is connected to two measuring inputs the automatic regulator of the rectified voltage 8. A signal is connected to the third input of the automatic regulator of the rectified voltage 8 rates of rectified voltage Ud ₀ . The output of the automatic rectified voltage regulator 8 is connected to the first input of the internal control system of the voltage converter 3 of the controlled voltage converter 1, the output of which is connected to the input of the controlled voltage converter 1.

Выход переменного тока управляемого преобразователя напряжения 2 через правый участок электропередачи переменного тока соединен с шинами энергосистемы ЭС 2 и через измеритель мощности 7 соединен с измерительным входом автоматического регулятора мощности 9, ко второму входу которого подключен сигнал уставки мощности P₀, а его выход соединен с первым входом системы внутреннего управления преобразователей напряжения 4 управляемого преобразователя напряжения 2. Выход системы внутреннего управления преобразователей напряжения 4 управляемого преобразователя напряжения 2 соединен с входом этого управляемого преобразователя. Выход постоянного тока управляемого преобразователя напряжения 2 соединен с емкостным накопителем энергии 5.The AC output of the controlled voltage converter 2 through the right section of the AC power transmission is connected to the buses of the ES 2 power system and through the power meter 7 is connected to the measuring input of the automatic power regulator 9, to the second input of which the power setpoint signal P ₀ is connected, and its output is connected to the first the input of the internal control system of voltage converters 4 of the controlled voltage converter 2. The output of the internal control system of voltage converters 4 is controlled th voltage converter 2 is connected to the input of the converter managed. The DC output of the controlled voltage Converter 2 is connected to a capacitive energy storage 5.

Каждый управляемый преобразователь напряжения (1 и 2) в составе ВПТН можно рассматривать как генератор переменной эдс Each controlled voltage converter (1 and 2) as part of the VPN can be considered as a variable emf generator

и

Связь между преобразователями напряжения в составе ВПТН по постоянному току задается выражением

and

The relationship between the voltage converters in the composition of the VPN for DC is given by the expression

Здесь U_d - выпрямленное напряжение на емкостном накопителе энергии 5, i1, i2 - токи управляемых преобразователей напряжения 1 и 2 на стороне выпрямленного напряжения, µ₁, µ₂ - коэффициенты модуляции в системах ШИМ-управления преобразователей напряжения, δ₁, δ₂ - фазы эдс управляемых преобразователей 1 и 2 соответственно относительно векторов ведущих напряжений U1, U2, измеренных на шинах энергосистем ЭС 1 и ЭС 2. Амплитуды эдс управляемых преобразователей напряжения 1 и 2 стабилизируются не показанными на фиг.2 регуляторами переменного напряжения, которые управляют коэффициентами µ₁, µ₂. Фазами эдс управляемых преобразователей напряжения 1 и 2 управляют: автоматический регулятор выпрямленного напряжения 8 на емкостном накопителе энергии 5 и автоматический регулятор мощности 9.

Here U _d is the rectified voltage on the capacitive energy storage device 5, i1, i2 are the currents of the controlled voltage converters 1 and 2 on the side of the rectified voltage, μ ₁ , μ ₂ are the modulation coefficients in the PWM control systems of voltage converters, δ ₁ , δ ₂ - the emf phases of the controlled converters 1 and 2, respectively, with respect to the driving voltage vectors U1, U2, measured on the buses of the power systems ES 1 and ES 2. The amplitudes of the emf of the controlled voltage converters 1 and 2 are stabilized by the AC voltage regulators not shown in FIG. 2, which matured control coefficients μ _1, μ _2. The phases of the emfs of controlled voltage converters 1 and 2 are controlled by: an automatic regulator of rectified voltage 8 on a capacitive energy storage device 5 and an automatic power controller 9.

По условиям эксплуатации контактной сети электротяги, а также параллельной цепи 110 кВ (фиг.1) недопустимо появление несинхронных напряжений в местах возможного разрыва электропередачи 220 кВ. Чтобы исключить возможность исчезновения ведущего напряжения при разрыве электропередачи 220 кВ, в систему внутреннего управления преобразователей напряжения 3 управляемого преобразователя напряжения 1 целесообразно вводить значения частоты и фазы напряжения, измеренные на шинах энергосистемы ЭС 1, а в систему внутреннего управления преобразователей напряжения 4 управляемого преобразователя напряжения 2 - значения частоты и фазы напряжения, измеренного на шинах энергосистемы ЭС 2 (пунктирные линии на фиг.1).According to the operating conditions of the contact electric traction network, as well as a parallel circuit of 110 kV (Fig. 1), the appearance of non-synchronous voltages in places of a possible break in the 220 kV power transmission is unacceptable. In order to exclude the possibility of the disappearance of the driving voltage during a 220 kV power transmission interruption, it is advisable to enter the frequency and voltage phases measured on the buses of the power system ES 1 into the internal control system of the voltage converters 3, and into the internal control system of the voltage converters 4 of the controlled voltage converter 2 - the values of the frequency and phase of the voltage measured on the tires of the power system ES 2 (dashed lines in figure 1).

Подключение автоматических регуляторов выпрямленного напряжения 8 и мощности 9 к тому или другому управляемому преобразователю напряжения в нормальной схеме электропередачи 220 кВ может быть произвольным. При этом величина и направление активной мощности, передаваемой через ВПТН, задается уставкой на входе автоматического регулятора мощности 9, а распределение фаз напряжения в пунктах отбора мощности (фиг.1) определяется транзитным перетоком мощности по электропередаче 220 кВ и величинами местных нагрузок. Качественную картину распределения фаз напряжения в нормальной схеме, например правого участка электропередачи 220 кВ между ВПТН и энергосистемой ЭС 2, иллюстрирует векторная диаграмма на фиг.3а. Здесь за начало отсчета фазовых углов принята фаза напряжения U_ЭС на шинах энергосистемы ЭС 2 в точке замера ведущего напряжения U2, Е_пн-2 - эдс управляемого преобразователя напряжения 2, a U₁ и U₂ - напряжения на правой и левой сторонах предполагаемого места разрыва электропередачи 220 кВ.The connection of automatic rectified voltage regulators 8 and power 9 to one or another controlled voltage converter in a normal 220 kV power transmission circuit can be arbitrary. In this case, the magnitude and direction of the active power transmitted through the VPN, is set by the input at the input of the automatic power regulator 9, and the distribution of the voltage phases at the power take-off points (Fig. 1) is determined by the transit power flow through the 220 kV power transmission and local loads. A qualitative picture of the distribution of the voltage phases in a normal circuit, for example, the right 220 kV power transmission section between the VPN and the ES 2 power system, is illustrated by the vector diagram in Fig. 3a. Here, as the reference point for the phase angles, the voltage phase U _ES on the buses of the power system ES 2 at the point of measuring the driving voltage U2, E _mon-2 is the emf of the controlled voltage converter 2, and U ₁ and U ₂ are the voltages on the right and left sides of the proposed break power transmission 220 kV.

На фиг.3 показано распределение фаз напряжения на участке электропередачи 220 кВ: а) в нормальной схеме, б) в момент разрыва электропередачи, в) под действием автоматического регулятора мощности 9.Figure 3 shows the distribution of the phases of the voltage in the 220 kV power transmission section: a) in a normal circuit, b) at the time of power failure, c) under the influence of an automatic power regulator 9.

Разрыв электропередачи 220 кВ со стороны управляемого преобразователя напряжения 1, управляемого автоматическим регулятором выпрямленного напряжения 8, приводит к нарушению стабильности выпрямленного напряжения Ud на емкостном накопителе энергии 5 (фиг.2). В случае разрыва электропередачи со стороны преобразователя напряжения, управляемого автоматическим регулятором мощности 9, нарушается нормальная работа последнего. Если в момент разрыва электропередачи 220 кВ место разрыва остается зашунтированным контактным проводом электротяги или параллельной ВЛ 110 кВ (при разрыве участка электропередачи между ВПТН и энергосистемой ЭС 1), проводимость этого участка сети уменьшается в несколько раз. В первый момент сдвиг фаз δ_Pазр.0 напряжений U₁ и U₂ соответственно слева и справа от места разрыва будет близким к разности фаз напряжений Е_пн-2 и U_эс до разрыва электропередачи 220 кВ, как показано на фиг.3б. Поскольку в момент разрыва электропередачи 220 кВ может меняться как величина, так и направление мощности, передаваемой через ВПТН, на измерительном входе автоматического регулятора мощности 9 (фиг.2) появится несбалансированное рассогласование из-за несоответствия уставки мощности Р₀ и сигнала обратной связи Р, который теперь определяется выделившейся нагрузкой, сохранившей связь с ВПТН, но утратившей связь с энергосистемой (в рассматриваемом примере это энергосистема ЭС 2). При этом автоматический регулятор мощности 9 будет изменять фазу эдс управляемого им преобразователя напряжения 2 вплоть до ее предельного значения, равного, например, 90°. В результате по концам цепи, шунтирующей место разрыва электропередачи 220 кВ, разность фаз напряжений U₁ и U₂ достигнет максимального значения δ_Pазр.1, как показано на фиг.3в. Возникающий при этом транзит мощности по шунтирующей цепи может превысить допустимую величину.A break in the 220 kV power transmission from the side of the controlled voltage converter 1, controlled by the automatic regulator of the rectified voltage 8, violates the stability of the rectified voltage Ud on the capacitive energy storage 5 (Fig. 2). In the event of a power failure on the part of the voltage converter controlled by the automatic power controller 9, the normal operation of the latter is disrupted. If at the time of the break in the 220 kV power transmission the place of the break remains a shunted contact wire of the electric traction or parallel to the 110 kV overhead line (when the power supply section between the HPS and the power system of ES 1 breaks), the conductivity of this network section decreases several times. At the first moment, the phase shift δ _{Pas.0 of} voltages U ₁ and U _2, respectively, to the left and to the right of the gap will be close to the phase difference of the voltages E _mon-2 and U _es before the power transmission break 220 kV, as shown in Fig.3b. Since at the time of a break in the 220 kV power transmission, both the magnitude and the direction of the power transmitted through the VPN can change, an unbalanced mismatch will appear at the measuring input of the automatic power controller 9 (Fig. 2) due to a mismatch between the power setting P ₀ and the feedback signal P, which is now determined by the released load, which has retained communication with the VPN, but has lost contact with the power system (in this example, this is the ES 2 power system). In this case, the automatic power controller 9 will change the phase of the emf of the voltage converter 2 controlled by it up to its limit value, equal to, for example, 90 °. As a result, at the ends of the circuit shunting the 220 kV power line break, the phase difference of the voltages U ₁ and U ₂ will reach the maximum value δ _{Patch 1} , as shown in Fig. 3c. The resulting transit of power along the shunt circuit may exceed the permissible value.

Для сохранения устойчивой работы ВПТН в описанной ситуации необходимо в момент разрыва электропередачи 220 кВ отключить автоматический регулятор мощности 9, мешающий нормальной работе ВПТН. Одновременно на входе системы внутреннего управления управляемого преобразователя напряжения 2, питающего выделившуюся нагрузку, нужно установить значение фазового угла δ_п=0, что будет соответствовать нулевому сдвигу фазы эдс преобразователя относительно фазы ведущего напряжения энергосистемы. Это в свою очередь позволит ограничить транзит мощности через цепь, шунтирующую место разрыва электропередачи 220 кВ. Фаза эдс управляемого преобразователя напряжения 1, сохранившего при разрыве электропередачи 220 кВ связь с энергосистемой, должна управляться автоматическим регулятором выпрямленного напряжения 8, чтобы обеспечить стабильность выпрямленного напряжения на емкостном накопителе энергии 5 и баланс мощности ВПТН. В результате описанных выше действий структура системы автоматического управления мощностью ВПТН должна быть приведена к виду, показанному на фиг.4 (после разрыва электропередачи).In order to maintain stable operation of the VPTN in the described situation, it is necessary to turn off the automatic power regulator 9, which interferes with the normal operation of the VPTN, at the time of a power failure of 220 kV. At the same time, at the input of the internal control system of the controlled voltage converter 2, which feeds the released load, it is necessary to set the phase angle value δ _p = 0, which will correspond to a zero phase shift of the emf of the converter relative to the phase of the leading voltage of the power system. This in turn will make it possible to limit the transit of power through a circuit shunting a 220 kV power transmission break point. The emf phase of the controlled voltage converter 1, which retained communication with the power system during a 220 kV power failure, should be controlled by an automatic rectified voltage regulator 8 to ensure the stability of the rectified voltage on the capacitive energy storage device 5 and the power balance of the VPN. As a result of the above steps, the structure of the automatic power control system of the VPN should be brought to the form shown in figure 4 (after a power failure).

Таким образом, положительный эффект предлагаемого способа управления мощностью ВПТН, заключающийся в сохранении электроснабжения потребителей в промежуточных точках отбора мощности электропередачи переменного тока при ее аварийных разрывах с одновременным ограничением перетока мощности по шунтирующим ее электрическим цепям, достигается за счет того, что измеряют частоту и фазу напряжения на шинах первой энергосистемы и подают измеренные значения соответственно на второй и третий входы системы внутреннего управления первого преобразователя напряжения, измеряют частоту и фазу напряжения на шинах второй энергосистемы и подают измеренные значения соответственно на второй и третий входы системы внутреннего управления второго преобразователя напряжения, при разрыве первого или второго участка межсистемной электропередачи отключают регулятор мощности, подключают выход регулятора выпрямленного напряжения к первому входу системы внутреннего управления преобразователя напряжения, сохранившего связь с первой или второй энергосистемой, подают нулевой сигнал на первый вход системы внутреннего управления преобразователя напряжения, потерявшего связь с первой и второй энергосистемой.Thus, the positive effect of the proposed method for controlling the power of the VPTN, which consists in maintaining power supply to consumers at intermediate points of power take-off of AC power during emergency breaks while limiting the power flow through shunting electric circuits, is achieved by measuring the frequency and phase of the voltage on the tires of the first power system and supply the measured values respectively to the second and third inputs of the internal control system of the first voltage generator, measure the frequency and phase of the voltage on the buses of the second power system and supply the measured values respectively to the second and third inputs of the internal control system of the second voltage converter, when the first or second section of the intersystem power supply breaks, the power regulator is turned off, the output of the rectified voltage regulator is connected to the first input of the system the internal control of the voltage Converter, retaining communication with the first or second power system, serves a zero signal on vy input inverter internal voltage control system that has lost communication with the first and second grid.

Claims

A method for controlling the power of a direct current insert in an intersystem power transmission connecting the first and second power systems operating with different AC frequencies and formed by the first and second sections with intermediate power take-offs and shunt circuits, comprising the first and second controlled voltage converters with internal control systems of voltage converters , capacitive energy storage, rectified voltage and current meter, power meter, automatic regulator rectified voltage and an automatic power regulator, and the AC output of the first controlled voltage converter through the first section of the intersystem power transmission is connected to the buses of the first power system, the DC output of the first controlled voltage converter is connected to the input of the capacitive energy storage, the output of which is connected to the rectified voltage and current meter with the first and second inputs of the automatic rectified voltage regulator, to the third input of which is connected with the rectified voltage setting needle, and its output is connected to the first input of the internal control system of the first voltage converter, the output of which is connected to the input of the first controlled voltage converter, the AC output of the second controlled voltage converter is connected to the buses of the second power system and through the power meter through the second section of the intersystem power transmission connected to the first input of an automatic power regulator, to the second input of which a power setpoint signal is connected and, and its output is connected to the first input of the internal control system of the second controlled voltage converter, the output of which is connected to the input of the second controlled voltage converter, the DC output of the second controlled voltage converter is connected to the input of the capacitive energy storage device, in which the rectified voltage and current of the capacitive storage device are measured energy, compare the measured voltage with the setpoint and form a control signal at the first input of the internal control system of the first adjustable voltage converter according to the deviation of the rectified voltage from the set point and the measured rectified current, measure the power at the AC output of the second controlled voltage converter, compare it with the setting and form a control signal at the first input of the internal control system of the second controlled voltage converter according to the deviation of the measured power from the setting, characterized in that the phase and frequency of the voltage on the tires of the first power system are measured and the measured values are supplied respectively, to the second and third inputs of the internal control system of the first controlled voltage converter, measure the phase and frequency of the voltage on the buses of the second power system and supply the measured values respectively to the second third inputs of the internal control system of the second controlled voltage converter, and in the event of a break in the first or second section of the intersystem power transmission turn off the automatic power regulator, connect the output of the automatic regulator of the rectified voltage to the first input at an internal control system controls the voltage converter, and retains communication with the first or the second grid, a zero signal is supplied to a first input of internal control system controllable voltage converter that has lost communication with the first and second power systems.