AT 398 866 BAT 398 866 B
Die Erfindung betrifft eine Synchronisiervorrichtung zum Parallelschalten eines Synchrongenerators und eines Wechselstromnetzes mit je einer Meßschaltung für die Spannung und die Frequenz des Generators und des Wechselstromnetzes sowie den Phasenwinkel Zwischen der Netz- und der Generatorspannung, mit Steuerausgängen für die Drehzahlregelung des Generatorantriebes zum Abgleich des Istwertes der Genera-5 torfrequenz auf einen an die Netzfrequenz angepaßten Sollwertbereich einerseits und für eine Spannungsregelung des Generators zum Abgleich der Generatorspannung auf die Netzspannung andererseits und mit einer Schaltbefehlausgabe für den Generatorhauptschalter, der bei einem Soll-Istwertabgleich der Spannung und der Frequenz in Abhängigkeit von einem Soll-Istwertabgleich des Phasenwinkels mit einer durch einen Rechner aus der Frequenzdifferenz und der vorgebbaren Schaltzeit des Generatorhauptschalters ermittelten io Sollwertvorgabe ansteuerbar ist.The invention relates to a synchronizing device for connecting a synchronous generator and an alternating current network in parallel, each with a measuring circuit for the voltage and frequency of the generator and the alternating current network and the phase angle between the mains and the generator voltage, with control outputs for speed control of the generator drive for comparing the actual value of the Genera-5 gate frequency to a setpoint range adapted to the line frequency on the one hand and for voltage regulation of the generator to adjust the generator voltage to the line voltage on the other hand and with a switching command output for the generator main switch, which is used for a setpoint-actual value comparison of the voltage and frequency depending on a setpoint Actual value adjustment of the phase angle can be controlled with an io setpoint value determined by a computer from the frequency difference and the predefinable switching time of the generator main switch.
Bis vor einigen Jahren war es üblich zwei Wechsel- bzw. Drehstromnetze mit dem Doppelspannungs-bzw. Differenzspannungsmesser, dem Doppelzungenfrequenzmesser und dem umlaufenden Phasenwinkelmesser, welcher auch Synchronoskop genannt wird, zu synchronisieren. Der richtige und wiederkehrende Synchronisationszeitpunkt kann dabei am Phasenwinkelmesser abgelesen werden. Die wichtigste Voraus-75 Setzung zum Zusammenschalten von zwei Wechseistromnetzen oder einem Generator mit dem Drehstromnetz ist, daß zum Zeitpunkt der Zusammenschaltung die Zeitwerte der Spannungen übereinstimmen. Das bedeutet, daß die Effektivwerte der Leiterspannungen, die Frequenzen, die Phasenlage und die Phasenfolge der Spannungen gleich sein müssen.Up until a few years ago, it was common to have two AC or three-phase networks with the double-voltage or Differential voltage meter, the double reed frequency meter and the revolving phase angle meter, which is also called synchronoscope, to synchronize. The correct and recurring synchronization time can be read on the phase angle meter. The most important prerequisite for interconnecting two AC networks or a generator with the three-phase network is that the time values of the voltages match at the time of the interconnection. This means that the rms values of the line voltages, the frequencies, the phase position and the phase sequence of the voltages must be the same.
Die Generatorspannung genau auf die gleiche Frequenz wie das Wechselstromnetz zu trimmen ist fast 20 unmöglich. Daher tritt eine Schwebung auf. Bei jedem Nulldurchgang der Schwebung bei dem die Zeitwerte der Spannungen übereinstimmen und welcher der Synchronisationszeitpunkt ist, können zwei Wechselstromnetze zusammengeschaltet bzw. ein Generator an das Wechselstromnetz geschaltet werden.Trimming the generator voltage to exactly the same frequency as the AC network is almost 20 impossible. Therefore, a beat occurs. At each zero crossing of the beat at which the time values of the voltages match and which is the time of synchronization, two AC networks can be interconnected or a generator can be connected to the AC network.
Bei der händischen Synchronisation kommt es auf das Geschick und die Erfahrung des Bedienungspersonals an, wie nahe beim idealen Synchronisationszeitpunkt ein Generator an das Wechselstromnetz 25 geschaltet wird. Wenn die Synchronisation vollautomatisch erfolgt, also durch dauerndes Messen der Differenzspannung, der Differenzfrequenz und der Phasenverschiebung zwischen den beiden Spannungen, kann der Synchronisationszeitpunkt schon ziemlich exakt ermittelt werden. Dadurch, daß bei den bekannten Einrichtungen die einzelnen Messungen analog erfolgen, kann nicht optimal beim nächsten Synchronisationszeitpunkt eine Schalthandlung durchgeführt werden. 30 Um eine stabile und rasche Synchronisierung für einen Synchrongenerator mit einem beliebigen Generatorantrieb sicherzustellen, wurde eine Synchronisiereinrichtung vorgeschlagen, bei der eine Meßschaltung zum Bestimmen von Kennwerten für die Abhängigkeit des zeitlichen Drehzahlverlaufes des Generatorantriebes von einer Steuersignalbeaufschlagung seiner Drehzahlregelung und ein Speicher für diese Kennwerte vorgesehen sind. Ein Rechner kann sodann die für einen Frequenzabgleich erforderliche 35 Steuersignalgröße für die gewünschte Drehzahländerung aus den gespeicherten Kennwerten errechnen. Dabei wird die Meßschaltung nicht näher beschrieben. Weiters wird auch nicht darauf eingegangen, zu welchen Zeitpunkten diese Meßschaltung die Kennwerte im Speicher ablegt. Es wird nur in der Beschreibung erwähnt, daß die Abhängigkeit des zeitlichen Drehzahiverlaufes von einer Steuersignalbeaufschlagung der Drehzahlregelung über die Frequenzmessung erfaßt werden kann. 40 In der DE-B2 20 57 497 ist eine Einrichtung zum Schnellsynchronisieren eines Turbogenerators, dessen Turbine von einem Drehzahlregler beeinflußt hochgefahren wird, wobei der Drehzahlregler von einem Funktionsgenerator einen sich stetig bis zur Synchrondrehzahl erhöhenden Sollwert erhält, beschrieben. Der Sollwert des Drehzahlreglers ist zusätzlich abhängig von einem Winkelregler, der eingangsseitig von einem Steuergerät die Winkelabweichung des Winkels zwischen Generator- und Netzspannungsvektor zu 45 einem aus Schlupf und Beschleunigung berechneten Sollwinkel erhält. Der Sollwinkel ist so berechnet, daß bei Erreichen des Schlupfwertes Null gleichzeitig der Winkel einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet.When it comes to manual synchronization, it depends on the skill and experience of the operating personnel how close a generator is connected to the AC network 25 at the ideal synchronization time. If the synchronization takes place fully automatically, i.e. by continuously measuring the differential voltage, the differential frequency and the phase shift between the two voltages, the synchronization time can already be determined quite exactly. Because the individual measurements are carried out analogously in the known devices, a switching operation cannot be carried out optimally at the next synchronization time. 30 In order to ensure stable and rapid synchronization for a synchronous generator with any generator drive, a synchronization device was proposed in which a measuring circuit for determining characteristic values for the dependence of the temporal speed curve of the generator drive on a control signal application of its speed control and a memory for these characteristic values are provided . A computer can then calculate the control signal size required for frequency adjustment for the desired speed change from the stored characteristic values. The measuring circuit is not described in detail. Furthermore, no mention is made of the times at which this measuring circuit stores the characteristic values in the memory. It is only mentioned in the description that the dependence of the temporal speed curve on a control signal application of the speed control can be detected via the frequency measurement. 40 DE-B2 20 57 497 describes a device for fast synchronization of a turbogenerator, the turbine of which is started up influenced by a speed controller, the speed controller receiving from a function generator a setpoint which increases continuously up to the synchronous speed. The setpoint of the speed controller is additionally dependent on an angle controller, which receives the angular deviation of the angle between the generator and mains voltage vector to a setpoint angle calculated from slip and acceleration on the input side of a control unit. The setpoint angle is calculated so that when the slip value reaches zero, the angle does not exceed a predetermined value.
Aus der GB-A 2 055 262 ist eine Synchronisier- und Zuschalteinrichtung eines Generators bekannt, die mittels eines Mikroprozessors laufend über Trajektorien den optimalen Zuschaltzeitpunkt errechnet.From GB-A 2 055 262 a synchronizing and activating device of a generator is known which continuously calculates the optimal activating time via trajectories by means of a microprocessor.
Bei den beiden letztgenannten Synchronisierschaltungen sind während des Synchronisiervorganges so Berechnungen notwendig, wodurch dieser nicht in der kürzest möglichen Zeit durchgeführt werden kann.In the case of the two last-mentioned synchronization circuits, calculations are necessary during the synchronization process, as a result of which this cannot be carried out in the shortest possible time.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, die eingangs erwähnte Synchronisiervorrichtung derart zu verbessern, daß für einen Stellbefehl an den Drehzahlregler des Generatorantriebes das Verhalten der Regelstrecke Generator und Generatorantrieb noch besser berücksichtigt wird.The object of the invention is to improve the above-mentioned synchronization device in such a way that the behavior of the controlled system generator and generator drive is taken into account even better for a control command to the speed controller of the generator drive.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Diese ist dadurch gekennzeichnet, daß während der 55 Inbetriebsetzung des Generators die Ermittlung der optimalen Stellbefehle für den Drehzahlregler durch Versuche erfolgt, bei denen die Regelantwort auf den jeweiligen Stellbefehl für den Drehzahlregler des Generatorantriebes der Rechner erfaßt und in einem Speicher ablegt und der Rechner aus allen Regelantworten den für jede Soll-Istwertdifferenz der Spannung und der Frequenz optimalen Stellbefehl bzw. die 2The object is achieved by the invention. This is characterized in that during the commissioning of the generator the optimal control commands for the speed controller are determined by tests in which the control response to the respective control command for the speed controller of the generator drive is recorded by the computer and stored in a memory and the computer from all Control responses the optimal command for each setpoint-actual value difference of the voltage and frequency or the 2nd