<Desc/Clms Page number 1>
Durch mehrere Maschinen gespeistes Wechselstromnetz.
Die Schwierigkeiten, die sieh beim Zusammenschluss grosser elektrischer Wechselstromverteilungs- netze mit mehreren parallel arbeitenden Kraftwerken ergaben, versuchte man bisher auf rein empirischem
Wege zu lösen, dadurch, dass man versuchsweise bestimmten Maschinen, die auf das Netz arbeiteten, bestimmte Regelfunktionen überwies, ohne dass man aber zu Lösungen gelangte, die bei einem Zusammen- schluss mehrerer Netze bestimmte Anweisungen für die vorzusehende Regelung ergeben.
Man ging im allgemeinen bisher so vor, dass man einer der Maschinen bzw. einem Werk die Frequenz- regelung des Netzes zuwies, während die übrigen Maschinen auf konstante Leistung oder nach einem
Fahrplan geregelt wurden. Die frequenzgeregelte 1'Iaschine hatte dann die jeweils vom Gesamtfahrplan abweichende Spitzenlast mit zu übernehmen. Bei Anwendung dieses Regelverfahrens in grossen Netzen zeigten sich unerwartet in mehreren Fällen Schwierigkeiten ; es traten bei Laständerungen starke Frequenz- änderungen ein, die ein Gegeneinanderregeln bei den einzelnen Maschinen und damit erhebliche uner- wünsche Lastpendelungen herbeiführen. Hiedurch tritt in vielen Fällen ein Auseinanderfallen des
Netzes ein.
In andern Fällen erwies sich hingegen eine Durchführung des Betriebes ohne Schwierigkeiten als möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anweisung zu finden, die ein Zusammenarbeiten frequenz- geregelter und lastgeregelter Maschinen in einem Netz stets ohne Schwierigkeiten gestattet. Die Erfin- dung gelangte zu der Lösung durch die Erkenntnis, dass für den Regelvorgang die Regelgeschwindigkeit bei den zusammenarbeitenden Maschinen von wesentlichem Einfluss ist.
Erfindungsgemäss werden in einem Netz mit mehreren parallel arbeitenden Maschinen, von denen ein Teil frequenzgeregelt ist, während die andern mit Lastregelung arbeiten, Leistungen und Regelgeschwindigkeiten der frequenz-und lastgeregelten Maschinen derart festgelegt, dass das Produkt aus Nennleistungssumme und Regelgeschwindigkeit der frequenzgeregelten Maschinen gleich oder grösser ist als das Produkt der Leistung und Regelgeschwindigkeit der lastgeregelten Maschinen. Bei mehreren Maschinen ist an die Stelle der Regelgeschwindigkeit einer einzelnen Maschine die resultierende Regelgeschwindigkeit aller lastgeregelten bzw. frequenzgeregelten Maschinen zu setzen.
Im folgenden sei der Nachweis geführt, dass sich bei Einhaltung dieser Bedingung die Betriebsverhältnisse in dem Netz wesentlich verbessern.
Fig. 1 zeigt zunächst die Regelkurven je einer frequenzgeregelten und einer lastgeregelten Maschine, die zusammenarbeiten. In Fig. 1 und auch in den folgenden Ausführungen wird der Einfachheit halber vorausgesetzt, dass nur je eine leistungsgeregelte und je eine frequenzgeregelte Maschine vorhanden sind.
An den Bedingungen ändert sich jedoch nichts, wenn mehrere Maschinen vorhanden sind. Dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel liegt eine Steuerung nach Frequenz und Last über den üblichen Drehzahlregler zugrunde.
In dem Diagramm der Fig. 1 ist die Belastung der Maschinen in Prozenten ihrer Gesamtleistung als Abszisse und die Drehzahl der Maschinen bzw. die Wechselstromfrequenz als Ordinate aufgetragen.
Die Gerade 1 gibt die statische Drehzahlcharakteristik der frequenzgeregelten Maschine, die Gerade 2 die Charakteristik der lastgeregelten Maschine für einen bestimmten Betriebsfall wieder. In dem Diagramm ist ein Ungleichförmigkeitsgrad, d. h. eine prozentuale Drehzahländerung von beispielsweise 4% angenommen.
<Desc/Clms Page number 2>
Die Masel ine I arbeitet mit Frequenzregelung. Dies bedeutet, dass bei veränderlicher Belastung, mit der eine Frequenzänderung verknüpft ist, der Regler den Lastpunkt der fascine auf einer Parallelen zur Abszissenachse, nämlich auf Nennfrequenz, zu halten sucht. Die Maschine 77 arbeitet mit Lastregelung, Der Regler dieser Maschine sucht die gleiche Last unabhängig von der Frequenz einzuhalten. sucht also den Lastpunkt der Maschine auf einer Parallelen zur Ordinatenachse zu halten. Es ist weiter im Diagramm vorausgesetzt, dass die Regelgeschwindigkeit der Maschine I gleich der Regelgeschwindigkeit der Maschine 11 ist.
Unter der Regelgeschwindigkeit der Maschinen wird die Geschwindigkeit verstanden, mit der die Drehzahlkennlinien durch den Frequenz-oder Lastregler verschoben werden, oder mit andern Worten die prozentuale Änderungsgeschwindigkeit der Last.
Die resultierende Regelgeschwindigkeit aller frequenzgeregelten bzw. lastgeregelten Maschinen ist in der gleichen Weise definiert ; an die Stelle der Kennlinie der Einzelmasehine tritt dann die im Netz wirksame restiltierendekennlinie bzw., anders ausgedrückt, die resultierende leistungsabhängige Frequenzabsenkung.
Tritt nun im Netz, auf das die frequenzgeregelte Maschine I und die lastgeregelte Maschine 11 arbeiten, ein Laststoss auf, so erfolgt zunächst bei beiden Maschinen gleichzeitig eine Drehzahlabsenkung, d. h. eine Frequenzabsenkung des Netzes ; während vor Beginn der Absenkung die Maschinen im Punkte 10 bzw. 200 arbeiteten, arbeiten sie nun nach dem Laststoss im Punkt 11 bzw. 201.
Das dynamische Verhalten der Maschine ist hiebei vernachlässigt ; seine Berücksichtigung ändert im Prinzip nichts. Es sei angenommen, dass erst in diesem Punkte die Frequenz-und Lastregler zu wirken beginnen. Der Regler der lastgeregelten Maschine sucht die Belastung der Maschine zu verringern, da sich ja durch die Frequenzabsenkung die Last der Maschine vergrössert hatte, während der Maschine jedoch die Bedingung konstanter Last gestellt ist. Der Regler der frequenzgeregelten Maschine sucht deren Leistung so zu ändern, dass die Netzfrequenz aufrechterhalten wird.
Es sei nun beispielsweise angenommen, dass die Maschine 7 eine Leistung von 10. 000 kW, die Maschine 11 eine Leistung von 30.000 kW besitzt. Die Laständerung betrage 4000 kW = 10% der Gesamtlast, ein Wert, der im normalen Betriebe oft zu beobachten ist. Beginnt nun der Regler der Maschine II, die erheblich grössere Leistung als die Maschine 7 besitzt, in dem Punkt 201 des Diagramms im Sinne einer Lastverringerung dieser Maschine zu arbeiten, so verringert er in der Zeiteinheit die Leistung der Maschine II in erheblich stärkerem Masse als der Regler der Maschine 7 deren Leistung zu steigern vermag.
Die Folge ist zunächst eine weitere Absenkung der Frequenz. Die Maschine 11 arbeitet nach einer gewissen Zeit im Punkte 202, während die Maschine 1 sich im Punkte 12 des Diagramms befindet. Die Frequenz des Netzes sinkt weiter ab, bis im Punkte 205 die Maschine 11 wieder auf ihre Sollast herabgeregelt worden ist, so dass der Lastregler der Maschine 17 aufhort zu arbeiten bzw. bei einem Überregeln seine Arbeitsrichtung umkehrt. Die Maschine I treibt nun unter etwa gleichbleibender Lastverteilung die Frequenz des Netzes wieder auf einer Parallelen zur Ordinatenachse in die Höhe, bis in den Endpunkten der neue Gleichgewichtszustand erreicht ist.
Es hat nun die Lastmasehine wieder die ursprüngliche Solleistung, während die Frequenzmaschine die gesamte Laständerung des Netzes aufgenommen hat.
Die Erfindung sucht das Zusammenarbeiten der Maschinen dadurch zu verbessern, dass anschliessend an die Regelpunkte 11 bzw. 201 eine weitere Frequenzabsenkung vermieden wird.
Fig. 2 zeigt die Regelkurve, die durch Einhaltung der nach der Erfindung vorgeschlagenen Bedingungen für Regelgesehwindigkeit und Masehinenleistung erzielt wird. Die Regelgeschwindigkeiten der Maschinen 7 und 11 sind hiebei umgekehrt proportional den Leistungen der Maschinen gewählt. Wie eine Aufzeichnung des Diagramms ergibt, verringert sich dann von Punkt 201 ab die Belastung der last-
EMI2.1
geregelte Maschine trotz ihrer geringen Leistung durch hohe Regelgesehwindigkeit nachzukommen vermag, eine weitere Frequenzabsenkung also nicht eintritt. Für Lastverringerungen und Frequenzsteigerungen gilt sinngemäss das gleiche.
Wird die vorgeschlagene Bedingung genau eingehalten, so bleibt die Frequenz während des Belastungsausgleichs konstant und steigt erst nach dem Belastungsausgleich praktisch ohne Lastverschiebung an. Wird das Verhältnis der Leistung der frequenzgeregelten zur lastgeregelten Maschine grösser gewählt, als dem durch die neue Bedingung gegebenen Wert entspricht, oder auch das Verhältnis der Regelgesehwindigkeiten bei frequenzgeregelter Maschine kleiner, so steigt die Frequenz bereits während des Lastausgleich wieder an. Für den Betrieb des Netzes ist dies von wesentlichem Vorteil, da die Aus- wirkungen der Frequenzabsenkung auf den Parallelbetrieb der Maschine verringert werden.
Um die frequenzgeregelte. Maschinenleistung zu erhöhen, kann man sich bekannter Mittel zur gleichzeitigen Frequenzregelung mehrerer Maschinen bedienen. Man kann etwa durch eine zentrale Frequenzüberwachung Impulse nach den Reglern der im Netz verteilten Frequenzmaschinen weitergeben.
In dem geschilderten Ausführungsbeispiel ist vorausgesetzt, dass die Regelgesehwindigkeiten und der Ungleichförmigkeitsgrad konstant bleiben und dass ferner die statischen Kennlinien Gerade sind.
Beide Voraussetzungen sind keine Bedingung für die Anwendung der Erfindung.
Man kann sieh der Anweisung der Erfindung mit Vorteil nicht nur bei Drehzahlsteuerungen, sondern auch bei jeder Art der Regelung der Kraftmittelzufuhr bedienen.