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Selbsttätige Fernregelung der Austauschleistung zwischen gekuppelten Kraftwerken.
Die Anmeldung bezieht sich auf die automatische Regulierung der Austauschleistung von zwei oder mehreren miteinander gekuppelten Kraftwerken. Wenn in der Kupplungsleitung zwischen zwei
Werken eine plötzliche Abweichung der Übertragungsleistung von dem Sollwert auftritt, dann spricht die automatische Regeleinrichtung an und verstellt die Turbinenregler des einen oder andern Kraftwerkes so lange, bis die Abweichung der Ubertragungsleistung vom Sollwert wieder verschwunden ist.
Diese bekannte Ausführung von Fernregelungen führt insbesondere dann zu Schwierigkeiten, wenn die Gesamtleistung der beiden miteinander gekuppelten Netze gross ist im Verhältnis zur Austausch- leistung, welche konstant gehalten oder willkürlich verändert werden soll. Auch besteht oft der Wunsch. die Austauschleistung zwischen zwei Werken konstant zu halten oder zu regeln, ohne andere Netze, welche mit den beiden Werken noch gekuppelt sind, zu beeinflussen. Diese Schwierigkeiten haben ihre
Ursache in der Erscheinung, dass bei der Veränderung der von einem Kraftwerk abgegebenen Leistung auch eine Veränderung der Frequenz dieses Werkes und sämtlicher mit ihm gekuppelten Werke eintritt.
Es ist nämlich unmöglich, einen Parallelbetrieb zwischen einzelnen Werken mit statischer Drehzahl- regelung, d. h. absolut konstanter Frequenz, aufrechtzuerhalten.
Die bei einzelnen Regelvorgängen eintretenden Frequenzänderungen haben jedoch zur Folge, dass nicht nur die zu regelnde Austausch- leistung verändert wird, sondern sie bewirken auch eine Änderung der gesamten Netzleistung, da ja bei jeder Erhöhung der Frequenz sämtliche an das Netz angeschlossenen Motoren vorübergehend be- schleunigt werden müssen und auch nach Erreichung des Gleichgewichtszustandes gemäss ihrer erhöhten
Drehzahl mehr Leistung aufnehmen. Sind mehr als zwei Werke miteinander gekuppelt, so verschiebt sich bei jedem Regelvorgang in einem Werk die Austauschleistung zwischen allen diesen Werken, während der Zweck der Regelung nur die Änderung der Austauschleistung zwischen zweien dieser Werke ist.
Für die Regelapparate bedeutet dies aber. dass sie die Maschinenleistung nicht nur um diesen Betrag, sondern um einen fallweise verschiedenen Betrag verstellen müssen, da eben mit der Änderung der geregelten
Austauschleistung eine Änderung der jeweils vorhandenen übrigen Netzbelastung zwangsläufig verbunden ist. In den meisten Fällen ist die zu regelnde Austauschleistung nur ein Bruchteil der gesamten Netz- belastung, so dass die unerwünschte Mitregelung des Netzes mitunter mehr ausmacht, als die Regelung der Austauschleistung. Die Tatsache, dass infolge der wechselnden Netzbelastung zur Erzielung einer bestimmten Änderung der Austauschleistung jeweils eine andere Reglerverstellung notwendig ist, macht in solchen Fällen eine automatische Regelung dieser Art überhaupt unmöglich.
Zur Behebung dieses Übelstandes erfolgt erfindungsgemäss die Regelung der Austausehleistung zwischen zwei gekuppelten Kraftwerken dadurch, dass nicht ein Werk, sondern mindestens zwei möglichst gleichzeitig reguliert werden, u. zw. so, dass die Netzfrequenz vor und nach dem Regelvorgang angenähert gleich ist.
Dann bleibt die Frequenz und Summenleistung der beiden Netze sowie die in weiteren noch mitgekuppelten Netzen fliessende Austauschleistung von diesem Regelvorgang unberührt. Ist beispielsweise ein Werk J. mit einem Werk B sowie allenfalls mit andern Werken gekuppelt und soll die Austausch- leistung von 1 nach B um 10.000 kW erhöht werden, so geschieht dies erfindungsgemäss dadurch, dass das Werk A die Maschinenregler auf grössere Leistung, das Werk B hingegen auf kleinere Leistung ein- stellt. Soferne die Maschinenregler der beiden Zentralen gleich grosse, Statik besitzen, soll bei beiden eine gleich grosse Reglerverstellung aber in entgegengesetztem Sinne erfolgen.
So soll beispielsweise der Regler im Werk A derart verstellt werden, dass sich bei Alleinbetrieb des Werkes eine bleibende Frequenz-
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erhöhung von 1% ergeben würde, während bei Werk B die Reglerverstellung entsprechend einer bleibenden Frequenzerniedrigung um 1% im Alleinbetrieb erfolgen soll. Die Frequenz im Parallelbetrieb wird auf diese Weise vor und nach dem Regelvorgang konstant gehalten.
Sind die Maschinen des Werkes 1 aber auf eine Statik, beispielsweise 2%, bezogen auf 10. 000 kW und die des Werkes B auf eine Statik von beispielsweise 3%, bezogen auf 10.000 kW eingestellt, so werden erfindungsgemäss die Regler des Werkes. 1 um einen kleineren Betrag als die desWerkes Bverstellt. In vorliegendem Falle muss die Reglerverstellung im Werk. A entsprechend einer bleibenden Tourenänderung von 1% erhöht und im Werk B um 1'5" erniedrigt werden. Bei ungleicher Grösse der beiden Kraftwerke A und B wäre bei vorstehender Berechnung nicht das Verhältnis der absoluten Beträge der Statiken einzusetzen, sondern es müsste die Statik beider Werke auf die gleiche Leistung reduziert werden.
Während bisher eine Änderung der Austauschleistung dadurch bewirkt wurde. dass man die Regler eines der beiden Werke um den vollen Betrag der gewünschten Änderung verstellt hat, so wird diese Verstellung erfindungsgemäss wie vorne gezeigt, im Verhältnis der auf gleiche Leistung bezogenen Reglerstatiken der beiden Werke auf diese aufgeteilt, damit bei der Regelung keine Frequenzänderung eintritt.
Die Ausführung des beschriebenen Grundgedankens ist auf verschiedene Weise möglich. Man kann z. B. an der Kupplungsstelle, an welcher die Austauschleistung gemessen wird, einen Fernmessgeber anbringen, welcher seinen Messwert nach den beiden Zentralen überträgt und dort jeweils ein Vergleiel s- organ so beeinflusst, dass dieses die entsprechende Verstellung der Maschinenregler veranlasst. Eine andere Ausführung besteht darin, dass an der Kupplungsstelle kein Fernmessgeber, sondern das Vergleiel s- organ selbst sowie ein allfälliges Rückführorgan angebracht ist. Von diesem Vergleiehsorgan werden dann nicht Fernmessstrome, sondem Verstellungsimpulse nach den beiden Kraftwerken übertragen.
Macht man die Verstellungsimpulse für die beiden Kraftwerke gleich lang, so ist nur dafür zu sorgen, dass die Regelgeschwindigkeiten (kW/sek) in beiden Kraftwerken gleich sind, d. h. die Regler pro Sekunde um den gleichen Leistungsbetrag verstellt werden. Die Geschwindigkeit der an den Reglern angebrachten
Verstellmotoren muss dazu von der Zahl und Grösse der im Betrieb befindlichen Maschinen dieses Werkes und ihrer Statik abhängig gemacht werden.
Die Figur zeigt eine Schaltung für die Speisung der Verstellmotoren zu den Kraftmaschinenreglern, welche sich für diesen Zweck besonders eignet. Grundsätzlich werden die Anker der als Neben- sclussmaschinen ausgebildeten Verstellmotoren bei allen in Betrieb befindlichen Maschinen untereinander und mit einem Vorwiderstand in Reihe geschaltet. Ausserdem wird jeder Anker mit Nebenwiderstand versehen, u. zw. derart, dass jedem Anker um so mehr Widerstände parallel geschaltet werden, je mehr Maschinen in Reihe liegen.
Bei Ausserbetriebsetzung einer Turbine wird der Anker des zugehörigen Verstellmotors kurzgeschlossen. Die Nebenwiderstände bilden mit dem Vorwiderstand zusammen einen Spannungsteiler. der stets den gleichen Strom aufnimmt und den Ankern so viel Spannung zuführt, dass die Summe der Verstellwirkungen konstant bleibt. Ausserdem verhindert dieser Spannungsteiler, dass die Drehzahlen der einzelnen Motoren voneinander abweichen. Sind die Nennleistungen der einzelnen Kraftmaschine verschieden gross oder sind die Regler ungleich gebaut (beispielsweise mit verschiedenem Übersetzungsverhältnis), so kann dies durch passende Wahl der Widerstände ausgeglichen werden.
In der Figur bedeuten 1, 2 und 3 die Anker der Verstellmotoren, la, 2a und 3a die zugehörigen Feldwiek- lungen. lb, 2b und 3b sind Schalter mit zwei Stellungen. Ein solcher Schalter ist in der oberen Stellung, wenn die zugeordnete Kraftmaschine nicht automatisch geregelt wird oder ausser Betrieb ist. Durch Umlegen in die untere Stellung wird die Maschine auf automatische Regelung geschaltet. Den Wicklungen der beiden Schütze 4 und 5 werden die Verstellimpulse für Höher- oder Tieferregulierung zugeführt. Sie tragen Kontakte für die Einschaltung der Feldwicklungen sowie für die Einschaltung des Anker- stromkreises.
Die Kontaktsätze für den Ankerstromkreis sind derart geschaltet, dass sich bei Ansprechen der Schütze 4 und 5 verschiedene Stromriehtungen im Ankerstromkreis ergeben. Im Ankerstromkreis selbst liegt der Vorwiderstand 6. Dem Anker der Maschine 1 ist stets der Nebenwiderstand 11 parallel geschaltet, dem Anker 2 der Widerstand 22 und dem Anker 3 der Widerstand 33. Ferner können dein Anker 1 noch die Widerstände 12 und 13, dem Anker 2 die Widerstände 21 und 23 und dem Anker 3 die Widerstände 31 und 32 parallel geschaltet werden. Dies geschieht mittels entsprechender Kontakte 125.
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kreis über den Vorwiderstand 6 und den Anker 1 mit dem Nebenwiderstand 11 geschlossen. An Stelle der Anker 2 und 3 sind Kurzsehlussbügel in den Stromkreis geschaltet.
Wird nunmehr auch Maschine 2 auf selbsttätige Regelung geschaltet, d. h. der Schalter 2b in die untere Stellung gebracht, so wird durch den Kontakt 2c auch die Feldwicklung 2a eingeschaltet, der Hauptstromkreis führt nunmehr auch über den Anker 2 mit dem zugehörigen Nebenwiderstand 22. Ausserdem schaltet der Kontakt 12b den zur
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ist der Nebenwiderstand 21 zum Anker 2 parallel geschaltet. Wenn also zwei Maschinen in Betrieb sind, sind den Ankern der beiden Verstellmotoren je zwei Nebenwiderstände parallel geschaltet. Bei Betrieb
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von drei Maschinen sind den Ankern der Verstellmotoren je drei Widerstände parallel geschaltet.
(Die Bezeichnung der Nebenwiderstände ist in der Figur derart gewählt, dass aus ihr sofort die Zugehörigkeit zum Anker 1, 2 und 3 hervorgeht und auch ersichtlich ist, in welchem Falle der betreffende Nebenwiderstand eingeschaltet ist. So gehört beispielsweise der Widerstand 12 zur Maschine 1 und wird bei Inbetriebsetzung des Verstellmotors 2 mit Hilfe des Kontaktes 12b eingeschaltet.)
Für das beschriebene Regelsystem ist es an sich gleichgültig, welche Art von Regelorganen hiezu verwendet werden. Es ist jedoch zweckmässig, als primäres Regelorgan einen Vergleiehsapparat zu verwenden, welcher aus dem Gleichgewicht kommt, sobald die Messgrösse an der Kupplungsstelle von einem festeingestellten Sollwert abweicht.
Wählt man als Vergleichsgrösse einen elektrischen Strom, so kann dieser, wie bekannt, von einer beliebigen Stelle aus dem Vergleichsorgan zugeführt werden. Die Verteilung der Apparate ist dann so, dass im Kraftwerk zu und B nur die Empfänger für die Verstellimpulse eingebaut sind, die Kupplungsstelle mit dem Mess-, Vergleichs-und Rückführorgan versehen ist und an einem beliebigen andern Ort, z. B. einer zentralen Lastverteilstelle des Netzes, eine Einstellvorrichtung bzw. ein Sender für den Sollwert angebracht ist. Die Verstellung des Sollwertes kann natürlich nicht nur von Hand aus, sondern auch selbsttätig, z. B. auf Grund eines Tagesfahrplanes, vorgenommen werden.
Ein besonderer Vorteil des beschriebenen Regelverfahrens liegt noch darin, dass ein und dasselbe Kraftwerk gleichzeitig von zwei oder mehr Kupplungsstellen aus gesteuert werden kann. Sind z. B. in einem zusammengeschlossenen Netz drei Kraftwerke, A, B und C, vorhanden, so kann sowohl die Austauschleistung von A nach B als auch von B nach C selbsttätig geregelt werden. Die Maschinen des Werkes B werden dann von der Kupplungsstelle zwischen A und B und von der Kupplungsstelle zwischen B und C beeinflusst. Dabei addieren oder subtrahieren sich in B die Wirkungen der von den beiden Kupplungsstellen einlangenden Steuerimpulse, wenn eine gleichzeitige Veränderung in den beiden Kupplungsstellen erforderlich ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Fernregelung der an einer Netzkupplungsstelle gemessenen Austauschleistung zwischen mehreren parallel arbeitenden Kraftwerken, dadurch gekennzeichnet, dass zur Änderung der Übertragungsleistung mindestens zwei Maschinen, zwischen denen sich die Kupplungsstelle befindet, gleichzeitig, u. zw. im entgegengesetzten Sinne geregelt werden.