 |
Устройства комбинированного воздействия на передаваемую по линии мощность
|
|
|
|
Выше были рассмотрены управляемые устройства продольной и поперечной компенсации линии, фазоповоротные устройства, которые могут быть использованы для создания управляемых линий. Используемые по отдельности эти устройства оказывают лишь ограниченное воздействие на режим линии. Одновременное применение нескольких таких устройств позволит осуществить более глубокое влияние на характеристики режима линии, однако при этом возникает комплекс проблем, связанных с установкой нескольких устройств на подстанциях электропередачи и созданием единой системы управления этими устройствами.
Комплексное воздействие на режим линии при значительном диапазоне изменения ее мощности может оказать устройство, выполняющее так называемое векторное регулирование (рис. 9. 14, а). Это устройство представляет собой, по существу, вставку постоянного тока относительно небольшой мощности, состоящую из двух преобразователей напряжения ПН1 и ПН2, объединенных по постоянному току с общим конденсатором в этой цепи. Эти преобразователи того же типа, что используются в Статкоме. Они могут работать во всех четырех квадрантах плоскости PQ, т. е. быть выпрямителем или инвертором, и могут как потреблять, так и генерировать реактивную мощность в каждом из этих режимов.
Рис. 9. 14. Объединенный регулятор потоков мощности:
а — схема регулятора; б — векторная диаграмма
Преобразователь ПН1, связанный с шинами подстанции через трансформатор Т1, выполняет две функции. Одна из них состоит в создании контура циркуляции управляемой активной мощности между линией и шинами подстанции, другая — в стабилизации напряжения на этих шинах (преобразователь ПН1 выполняет роль Статкома). Преобразователь ПН2 связан с линий через трансформатор Т2, первичная обмотка (сетевая) которого включена в линию последовательно, вторичная (вентильная) присоединена к преобразователю.
|
|
|
Такое устройство в литературе получило название объединенного регулятора потоков мощности (ОРПМ)[5].
Принцип работы ОРПМ заключается в том, что в линию с помощью последовательной обмотки трансформатора Т2 вводится некоторое напряжение 
, фаза вектора которого может изменяться от нуля до 360° по отношению к напряжению фазы, в которую включена эта обмотка.
Напряжение в начале линии 
есть векторная сумма двух напряжений: напряжения на шинах подстанции 
и напряжения последовательной обмотки трансформатора Т2 
:
Изменение фазы напряжения 
приводит к изменению фазы напряжения 
относительно напряжения конца линии 
и, как следствие, к изменению передаваемой по линии активной мощности (рис. 9. 14, б).
Возможность изменения фазы напряжения можно пояснить следующим образом. Предположим, что на вентильную обмотку трансформатора Т2 вместо преобразователя ПН2 будут последовательно включаться резистор 
, конденсатор С, реактор 
и источник активной мощности, имитирующий отрицательный резистор 
(рис. 9. 15, а). Напряжение в соответствии с указанной последовательностью будет совпадать с вектором тока фазы линии, отставать от него на 90°, опережать ток на 90°, быть смещенным по отношению к току на 180° (рис. 9. 15, б).
Рис. 9. 15. к пояснению принципа действия ОРПМ:
а — схемы с различными сопротивлениями на вторичной обмотке последовательного трансформатора; б — векторная диаграмма
Если же на вентильную обмотку трансформатора Т2 подключить устройство, которое будет создавать эффект некоторого комплексного сопротивления
у которого действительная и мнимая составляющие будут изменяться по определенному закону, то вектор 
будет описывать окружность. При этом подключение, например, резистора на вторичную обмотку трансформатора Т2 будет идентично включению такого же резистора, но с иным сопротивлением непосредственно в линию:
|
|
|
где 
— коэффициент трансформации.
Напряжение в начале линии
откуда следует, что вектор 
должен иметь отрицательный знак. Практически это легко выполнить, изменив полярность одной из обмоток Т2. Поэтому в дальнейшем все векторные диаграммы даются с учетом этого знака.
Учтем теперь, что включение резистора означает потребление активной мощности трансформатором Т2 из линии, включение отрицательного резистора — ее генерацию в линию, включение конденсатора генерацию реактивной мощности, индуктивной катушки — ее потребление. Отсюда следует, что если в вентильную обмотку трансформатора Т2 включить преобразователь, который может работать в режиме выпрямления (потребление активной мощности) и режиме инвертирования (ее генерация), а также потреблять реактивную мощность (индуктивность) или ее генерировать (емкость) в обоих этих режимах, то этот преобразователь полностью заменит указанное комплексное сопротивление и конец вектора 
будет описывать окружность. При этом необходимо обеспечить контур циркуляции активной мощности между преобразователем ПН2 и шинами подстанции, для чего используется преобразователь ПН1.
При анализе удобнее отсчитывать фазу вектора 
не от тока линии 
, а от напряжения 
(см. рис. 9. 14, б). Эта фаза определяется углом 
. Переток активной и реактивной мощности по линии будет определяться напряжением 
в начале линии. Изменяя угол 
, можно изменять активную и реактивную мощность линии, оснащенной таким устройством.
Рассматриваемый регулятор ОРПМ имеет три характерных режима (рис. 9. 16):
1. Режим регулятора напряжения, когда вектор 
совпадает с вектором 
, при этом угол 
(рис. 9. 16, а). В этом случае напряжение в начале линии 
равно алгебраической сумме напряжений 
и 
. Регулирование передаваемой мощности осуществляется только за счет изменения значения напряжения 
(в допустимых пределах).
2. Режим регулируемой продольной емкостной компенсации, когда вектор 
сдвинут по отношению к току линии на 90° (рис. 9. 16, б). Из векторной диаграммы на этом рисунке можно получить
|
|
|
откуда
(9. 9)
Рис. 9. 16. Векторные диаграммы разных режимов ОРПМ:
а — режим регулятора напряжения; б — режим УПК; в — режим ФПУ
При 
будем иметь 
или 
; отсюда
(9. 10)
3. Режим регулируемого фазоповоротного устройства, когда вектор напряжения 
сдвинут на электрический угол 90° по отношению к напряжению 
(рис. 9. 16, в). В этом случае при постоянном угле 
, равном ±90°, изменение значения 
приведет к изменению дополнительного угла сдвига 
и соответствующему изменению передаваемой мощности. Из векторной диаграммы (рис. 9. 16, в) можно получить
Учитывая, что
окончательно получаем
(9. 11)
На круговых диаграммах линии управляющее воздействие будет проявляться в виде некоторых областей, наложенных на неуправляемый режим (рис. 9. 17). Центр этих областей определяется параметрами исходного неуправляемого режима ( 
) радиус — значением модуля напряжения 
. для конца управляемой линии (рис. 9. 17, а) эта область представляет собой окружность с центром, лежащим на круговой диаграмме, и радиусом, зависящим от значения 
. Для начала линии положение центра окружности регулируемой зоны будет определяться не только значением Р0, но и значениями 
, углов 
и 
. При неизменных значениях 
и 
для каждого значения 
будет новое положение центра окружности, поэтому эти окружности превращаются в эллипсы (рис. 9. 17, б).
Поскольку ОРПМ воздействует как на модуль, так и на фазу вектора 
, линии, оснащенные таким регулятором, получили название линий с векторным регулированием.
|
|
|
