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"Dispositif pour le réglage de la puissance transmise dans les réseaux interconnectés"
Supposons que plusieurs centrales de force motrice, dont chacune doit desservir son réseau propre, soient raccordées de façon à former un réseau interconnecté conformément à la Fig. 1.
Dans celle-ci, E désigne la génération d'énergie dans les centrales individuelles, V la consommation dans les réseaux propres ou internes, et B la puissance échangée avec le réseau interconnecté N. Chaque participant au service combiné est en même temps producteur et consommateur d'énergie, avec prédomi- nance alternée de l'un ou l'autre. Les flèches indiquent le flux de puissance.
La génération et la consommation se font conformément à des
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lignes caractéristiques déterminees qui sont indiquées en Fig.
2 pour une des centrales. Les caractéristiques signifient qu'une fréquence bien déterminée est coordonnée à chaque valeur de puissance. Pour la clarté, la fréquence est représentée à plus grande échelle, les écarts représentés par rapport à la fréquence normale fs devant atteindre au maximum ¯ 5%. Au point P, à une fréquence f' , la puissance produite et la consommation correspondraient dans la, centrale envisagée. Si la fréquence instantanée f est toutefois plus élevée, il faut, pour couvrir la consommation, extraire du réseau interconnecté la puissance B (qui sera, dénommée ci-après "puissance d'échange"). Celle-ci est généralement fixée par contrat et doit donc être respectée dans la mesure du possible.
Si la charge varie maintenant dans un réseau partiel quelconque, la charge totale dans le réseau interconnecté varie donc aussi. La production totale d'énergie doit être modifiée dans la même mesure. Cela exige une variation de fréquence dans tout le réseau interconnecté, ce qui entraîne aussi une variation de toutes les puissances d'échange, tel qu'on le constate en Fig. 2 si l'on suppose que la ligne f est quelque peu déplacée. Le problème à résoudre consiste à réta- blir aussi vite que possible, d'unepart la fréquence correcte et, d'autre part la puissance d'échange correcte.
Dans ce but, il est proposé d'agir comme suit. Une varia- tion de charge se produisant dans un réseau partiel quelconque est d'abord supportée en commun par toutes les centrales et après celà, et lorsque la fréquence est arrivée à un etat de repos, elle est supportée par la centrale dans le réseau de laquelle s'est produite la variation de charge, par un déplacement lent de sa caractéristique. Par un tel réglage on rétablit non seulement la fréquence correcte, mais on ramène aussi toutes les puissances d'échange B à leurs valeurs antérieures.
Au cours de ces opérations de réglage, les régulateurs de vitesse de toutes les centrales entrent en action, la puissance et la
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fréquence se mouvant sur la caractéristique E = f (f) existant à chaque moment; un déplacement de la caractéristique est toute- fois seulement nécessaire dans la centrale dans le réseau de laquelle la variation de charge s'est produite.
Le critère pour déterminer si une centrale doit, ou non, déplacer sa caractéristique lorsqu'il se produit une variation de la puissance d'échange, est le suivant : en général la fréquence f s'écarte de sa valeur de consigne fs et la puis- sance d'échange B s'écarte de sa valeur contractuelle Bo.
Cela ne signifie toutefois pas encore d'une manière absolue que la caractéristique doit être déplacée. Aussi longtemps que
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B = Ba +.6 E + L),. V dans le sens de la Fig. 3, où .6 E et .6 V sont déterminés exclusivement par la pente des lignes caracté- ristiques E et V et l'écart de fréquence, cela n'est pas nécessaire. Car dès que la fréquence correcte est obtenue, B atteint de nouveau sa valeur contractuelle Bo, sans déplace- ment de la ligne caractéristique. Un déplacement de la carac- téristique E serait donc non seulement non nécessaire, mais serait même incorrecte. C'est seulement lorsque la consommation V passe 'environ à la valeur V', selon Fig. 4, et que B s'écarte donc de la valeur Bo +#E +#V, qu'un déplacement est néces- saire.
La grandeur Bo +# E + A V représente donc une nouvelle valeur de consigne pour la puissance d'échange. Celle-ci est désignée ci-après par Bs, d'où se déduit la règle de réglage : la caractéristique d'une centrale doit toujours être déplacée de telle façon que l'on ait B = Bs; c'est-à-dire que la puis- sance d'échange effective atteigne la valeur contractuelle calculée sur la fréquence réelle.
Le problème du réglage d'une centrale suivant cette règle peut donc être considéré comme étant résolu, dès que l'on possède un instrument qui mesure B - Bs, c'est-à-dire l'écart de la puissance effective par rapport à la valeur de consigne ; car il suffit alors que les dispositifs de variation du nombre de
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tours soient toujours actionnés de telle façon que cette grandeur devient nulle, ce qui peut se faire à la main ou plus facilement par un régulateur spécial. Un instrument qui mesure
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B - s devient particulièrement simple lorsque la carac('1risti- que E est rectiligne et lorsqu'on remplace par une ligne droite la partie de la courbe V qui se trouve dans les limites de réglage qui se présentent dans la pratique.
On peut alors
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écrire E = a df et dû = v à f, où Ce et Cv sont des constantes qui correspondent à la pente des droites E et V par rapport à l'axe des ordonnées. Etant donné que la caractéristique E résulte des caractéristiques de toutes les turbines en service dans la centrale considérée, chacune de celles'ci doit également être réglée suivant une droite et doit donc recevoir un régulateur à caractéristique rectiligne. La constante Cepeut alors être représentée par la somme des constantes de pente Cn des diverses turbines se trouvant en service, de sorte que le susdit instrument aurait à mesurer
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i - Bs B B, - (0 + L ) 4 f .
Si l'on veut toutefois utiliser un tel instrument comme émet- teur d'impulsions pour un régulateur automatique et non seulement pour le réglage manuel, il est recommandable d'utiliser la grandeur B - BS/3 comme impulsion, puisque celle-ci a
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1'avarta;e 'n de rendre la non uniformité du recula- Leur indépendante du nombre et de la grandeur des turbines se trouvant en service. Cette grandeur est toutefois difficile à mesurer. L'invention a maintenant pour objet un instrument qui permet la mesure de la grandeur semblable B - Bs/Cv + #Cn.
Car comme il résulte de l'équation ci-dessus,
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on a b -bs .6 - BO ,1 f . UV+2:cn Cv a= Cn ¯ Il va de soi que dans ce cas également subsiste la condition de réglage selon laquelle les caractéristiques des diverses
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turbines doivent être déplacées jusqu'à ce que cette valeur devienne nulle..Par conséquent, l'invention a pour objet un dispositif de réglage automatique qui travaille de telle façon que le rapport entre l'écart de la puissance d'échange vis à vis de la valeur de consigne, et la valeur totale de la chute de puissance par unité de fréquence, donnée par la somme, des constantes de pente des caractéristiques de générateur et de consommateur, soit toujours égal à l'écart de fréquence vis à vis de la valeur de consigne.
Ce but peut par exemple être atteint à l'aide d'un régula- teur combiné de fréquence-puissance selon Fig. 5, qui est raccordé à la ligne d'échange.
En vue de la simplicité du dessin, tout le couplage est représenté monophasé. Le régulateur 15,16, 17 selon l'invention sert au réglage de la puissance d'échange dans une centrale comportant par exemple deux turbogroupes 4,5. Chacune des deux turbines 4 est munie d'un régulateur fréquence-puissance 6,7, 8 à caractéristique rectiligne. Au moyen des dispositifs 10 de variation du nombre de tours, le ressort des régulateurs de fréquence 8 est déplacé, tandis que les régulateurs de puissance sont montrés en 7 ; ilsagissent tous deux sur la commande à huile sous pression 6 de la turbine 4.
Le réglage aux valeurs de consigne de la fréquence, au lieu de se faire par moteur et ressort de réglage, comme illustré, peut aussi s'opérer par'bobines de réaction réglables montées dans le circuit de mesure de fréquence, qui sont déplacées par un moteur commun. La centrale comportant les turbogroupes 4,5 doit alimenter un réseau propre ou interne par la ligne 1 et doit fournir au réseau interconnecté ou externe 3, par la ligne 2, une puissance Bo fixée par contrat.
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La grandeur ev B - + B 0 ±. en - 1\ f est înesurée par les ins- truments 15 et 16, notamment le terme de puissance par
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le wattmètre'15 et le terme de fréquence par le fréquence- mètre 16. La mesure de l'écart de fréquence #f se fait de façon normale, mais la mesure de la valeur au rapport B - Bo/Cv + #Cn est un peu plus compliquée. Le schema ne montre que le principe de la solution. Celle-ci consiste en ce que des résistances 14 sont montées en série avec la bobine d'intensité du wattmètre, notamment, pour chaque turbine se trouvant en service, une résistance dont la grandeur est proportionnelle aux constantes 0 correspondantes.
La constante Cv correspond aux résistances restantes du circuit de courant de la bobine d'intensité du wattmètre 15, qui est alimentée par le transformateur 19. Il est suffisant qu'il en soit approximativement ainsi, puisque la grandeur Cv est de toute façon réduite par rapport à #Cn; il importe seulement que la somme de toutes les résistances du circuit de la bobine d'intensité soit proportionnelle à la somme des constantes de pente Cv + #Cn.
Si le wattmètre 15 était, pour le restant couplé de façon
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normale, la grandeur mesurée par lui serait b . Pour soustraire cependant chaque fois encore la valeur U v zc n constante ¯30 , , on introduit dans le circuit de mesure C v + LC n de courant, au rnoyen du transformateur de tension 18, une contre-tension dont il résulte un courant qui est inverse- ment proportionnel à Cv + #Cn et est donc, pour un choix con- venable de la contre-tension, une mesure pour la quantité à Bo soustraire .
Le courant correspondant à cette grandeur
Cv + #Cn est de même phase que la tension at est donc inaépendant du cos.# de la puissance transmise, ce qu'il doit évidemment être en tant que valeur de consigne réglable. Puisqu'il s'agit d'une diffé- rence, les moments de rotation engendres par les deux instrue- ments 15 et 15 agissent l'un contre l'autre sur le même arbre et déterminent, avec le ressort 20, la déviation qui commande, par l'intermédiaire de l'organe émetteur 17, les moteurs 10 de variation du nombre de tours des régulateurs fréquence-puissance
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6,7, 8 des machines motrices 4.
L'organe émetteur 17 peut être un dispositif contacteur quelconque ou un rhéostat. Il est encore plus simple d'accoupler directement des bobines de réaction, qui déterminent la valeur de consigne, à l'arbre commun des instruments 15 et 16, dans lequel cas le ressort 20 n'est pas maintenu de. façon fixe, mais est suspendu à un frein à huile.
Etant donné que, pour obtenir un fonctionnement correct de ce réglage, il est indispensable de réaliser une adaptation continue de la résistance totale dans le circuit de mesure d'intensité du wattmètre aux constantes de pente des caractérisa
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tiques fréquence-puissance Cy -t- 2:Cn' il est rcornnandablé de ne pas faire dépendre la mise en et hors circuit des résistances 14 de l'attention du personnel de service, mais de la réaliser également d'une façon automatique, en faisant commander leurs bobines de couplage 13 par des contacts 9 prévus aux wattmètres
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7 des régulateurs fréquence"'puissance 7, 8. Ces résistances 14 sont alors court-circuitées automatiquement, dès que le réglage de la turbine correspondante 4 cesse, soit qu'elle mar- che à vide, soit qu'elle se trouve sous pleine charge.
Tous les dispositifs de commande peuvent être raccordés à un réseau auxiliaire commun à courant continu 12.
REVENDICATIONS.
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**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Device for adjusting the power transmitted in interconnected networks"
Suppose that several motive power plants, each of which must serve its own network, are connected so as to form an interconnected network according to Fig. 1.
In this, E designates the generation of energy in the individual plants, V the consumption in the own or internal networks, and B the power exchanged with the interconnected network N. Each participant in the combined service is at the same time producer and consumer of energy, with alternating predominance of one or the other. The arrows indicate the flow of power.
Generation and consumption take place in accordance with
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determined characteristic lines which are shown in Fig.
2 for one of the central units. Characteristics mean that a well-defined frequency is coordinated with each power value. For clarity, the frequency is shown on a larger scale, the deviations shown from the normal frequency fs must reach a maximum of ¯ 5%. At point P, at a frequency f ', the power produced and the consumption would correspond in the considered plant. If the instantaneous frequency f is however higher, in order to cover consumption, it is necessary to extract from the interconnected network the power B (which will be hereinafter referred to as “exchange power”). This is usually fixed by contract and should therefore be respected as far as possible.
If the load now varies in any partial network, then the total load in the interconnected network also varies. The total energy production must be altered to the same extent. This requires a frequency variation throughout the interconnected network, which also leads to a variation of all the exchange powers, as seen in Fig. 2 if we assume that the line f is somewhat displaced. The problem to be solved consists in re-establishing as quickly as possible, on the one hand the correct frequency and, on the other hand, the correct exchange power.
For this purpose, it is proposed to act as follows. A load change occurring in any partial grid is first shared by all the power plants and thereafter, and when the frequency has reached an idle state, it is supported by the power plant in the power grid. which has occurred the load variation, by a slow displacement of its characteristic. By such an adjustment, not only is the correct frequency restored, but also all the exchange powers B are brought back to their previous values.
During these adjustment operations, the speed regulators of all the units come into action, the power and the
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frequency moving on the characteristic E = f (f) existing at each moment; however, a shift of the characteristic is only necessary in the plant in which the load variation has occurred.
The criterion for determining whether or not a power plant should shift its characteristic when there is a variation in the exchange power is as follows: in general the frequency f deviates from its setpoint fs and then - exchange rate B deviates from its contractual value Bo.
However, this does not mean absolutely yet that the characteristic has to be moved. As long as
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B = Ba +. 6 E + L) ,. V in the direction of FIG. 3, where .6 E and .6 V are determined exclusively by the slope of characteristic lines E and V and the frequency deviation, this is not necessary. Because as soon as the correct frequency is obtained, B reaches its contractual value Bo again, without moving the characteristic line. A displacement of the characteristic E would therefore not only be unnecessary, but would even be incorrect. It is only when the consumption V passes 'approximately to the value V', according to Fig. 4, and that B therefore deviates from the value Bo + # E + # V, that a displacement is necessary.
The quantity Bo + # E + A V therefore represents a new reference value for the exchange power. This is hereinafter designated by Bs, from which the adjustment rule is deduced: the characteristic of a central unit must always be moved in such a way that we have B = Bs; that is, the effective exchange power reaches the contractual value calculated on the actual frequency.
The problem of adjusting a power plant according to this rule can therefore be considered as having been solved, as soon as we have an instrument which measures B - Bs, that is to say the deviation of the effective power from the setpoint; because it suffices then that the devices for varying the number of
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turns are always operated in such a way that this magnitude becomes zero, which can be done manually or more easily by a special regulator. An instrument that measures
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B - s becomes particularly simple when the characteristic E is rectilinear and when one replaces by a straight line the part of the curve V which is within the adjustment limits which occur in practice.
We can then
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write E = a df and due = v to f, where Ce and Cv are constants which correspond to the slope of lines E and V with respect to the y-axis. Since the characteristic E results from the characteristics of all the turbines in service in the considered power plant, each of these must also be regulated along a straight line and must therefore receive a regulator with a rectilinear characteristic. The constant Cep can then be represented by the sum of the slope constants Cn of the various turbines in service, so that the aforesaid instrument would have to measure
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i - Bs B B, - (0 + L) 4 f.
If, however, one wishes to use such an instrument as a pulse emitter for an automatic regulator and not only for manual adjustment, it is advisable to use quantity B - BS / 3 as pulse, since this has
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This was avoided in order to make the non-uniformity of the recoil independent of the number and size of the turbines in service. However, this magnitude is difficult to measure. The subject of the invention is now an instrument which allows the measurement of the similar quantity B - Bs / Cv + #Cn.
Because as it follows from the equation above,
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we have b -bs. 6 - BO, 1 f. UV + 2: cn Cv a = Cn ¯ It goes without saying that in this case also the adjustment condition remains according to which the characteristics of the various
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turbines must be moved until this value becomes zero. Consequently, the invention relates to an automatic adjustment device which works in such a way that the ratio between the deviation of the exchange power from of the setpoint, and the total value of the power drop per unit of frequency, given by the sum, of the slope constants of the generator and consumer characteristics, i.e. always equal to the frequency deviation with respect to the setpoint.
This aim can, for example, be achieved by means of a combined frequency-power regulator according to FIG. 5, which is connected to the exchange line.
For the sake of simplicity of the drawing, the entire coupling is shown as single-phase. The regulator 15, 16, 17 according to the invention is used for adjusting the exchange power in a power plant comprising for example two turbogroups 4,5. Each of the two turbines 4 is provided with a frequency-power regulator 6, 7, 8 with a rectilinear characteristic. By means of the devices 10 for varying the number of turns, the spring of the frequency regulators 8 is moved, while the power regulators are shown at 7; they both act on the pressurized oil control 6 of the turbine 4.
The adjustment to the frequency reference values, instead of being done by motor and adjustment spring, as illustrated, can also be done by adjustable reaction coils mounted in the frequency measuring circuit, which are moved by a common engine. The plant comprising the turbogroups 4,5 must supply its own or internal network via line 1 and must supply the interconnected or external network 3, via line 2, with a power Bo fixed by contract.
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The magnitude ev B - + B 0 ±. en - 1 \ f is insured by instruments 15 and 16, in particular the power term by
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the wattmeter'15 and the frequency term by the frequency-meter 16. The measurement of the frequency deviation #f is done in a normal way, but the measurement of the value at the ratio B - Bo / Cv + #Cn is a little more complicated. The diagram only shows the principle of the solution. This consists in that resistors 14 are mounted in series with the current coil of the wattmeter, in particular, for each turbine in service, a resistance whose magnitude is proportional to the corresponding constants 0.
The constant Cv corresponds to the remaining resistances of the current circuit of the current coil of the wattmeter 15, which is supplied by the transformer 19. It is sufficient that this is approximately so, since the magnitude Cv is anyway reduced by compared to #Cn; it is only important that the sum of all the resistances of the current coil circuit is proportional to the sum of the slope constants Cv + #Cn.
If the wattmeter 15 was, for the remainder coupled so
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normal, the magnitude measured by it would be b. To subtract, however, each time again the value U v zc n constant ¯30,, we introduce into the current measurement circuit C v + LC n, using the voltage transformer 18, a counter-voltage from which a current results which is inversely proportional to Cv + #Cn and is therefore, for a suitable choice of counter-voltage, a measure for the quantity to be subtracted from Bo.
The current corresponding to this quantity
Cv + #Cn is of the same phase as the voltage at is therefore independent of the cos. # Of the transmitted power, which it must obviously be as an adjustable setpoint. Since this is a difference, the moments of rotation generated by the two instruments 15 and 15 act against each other on the same shaft and together with the spring 20 determine the deflection which controls, through the transmitter 17, the motors 10 for varying the number of revolutions of the frequency-power regulators
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6,7, 8 of the driving machines 4.
The emitting member 17 can be any contactor device or a rheostat. It is even simpler to directly couple the reaction coils, which determine the setpoint, to the common shaft of the instruments 15 and 16, in which case the spring 20 is not maintained by. fixed way, but hangs from an oil brake.
Since, to obtain a correct operation of this adjustment, it is essential to carry out a continuous adaptation of the total resistance in the current measuring circuit of the wattmeter to the slope constants of the characteristics.
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frequency-power ticks Cy -t- 2: It is recommended not to make the switching on and off of the resistors 14 depend on the attention of the service personnel, but also to carry it out automatically, in controlling their coupling coils 13 by contacts 9 provided for wattmeters
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7 of the power frequency regulators 7, 8. These resistors 14 are then automatically short-circuited, as soon as the adjustment of the corresponding turbine 4 ceases, either when it is running empty or when it is full. charge.
All control devices can be connected to a common DC auxiliary network 12.
CLAIMS.
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