Verfahren und Einrichtung zur Regelung von Leistung und Drehzahl in Wechselstromnetzen. Beim Betrieb von Wechsel- oder Dreh stromnetzen sind bekanntlich die folgenden drei energetischen Grundbedingungen. zu er füllen: 1. Die gesamte Energiezufuhr ins Netz muss gleich der Summe aller Energieentnah men aus dem Netz und dem gesamten Verlust im Netz sein. .
2. Die Frequenz des Netzes muss einen vorgeschriebenen Wert möglichst genau ein halten.
3. Die Energieerzeugung muss willkürlich auf die verschiedenen, ins Netz speisenden Aggregate verteilt und der Energiefluss im Netz möglichst beherrscht werden können.
Die zweite dieser Bedingungen ist keine rein und unmittelbar energetische: sie ist nämlich auch aus mechanischen, elektrischen und sonstigen Gründen zu stellen und nur insofern als energetisch anzusprechen, als die Frequenz des Netzes im wesentlichen dessen Energieinhalt bestimmt, da bei der Mehrzahl der Wechsel- oder Drehstromgeneratoren und -Motoren die Umdrehungszahl und damit die Energie der umlaufenden Massen eindeutig von der Frequenz abhängen. Die zweite Be dingung schliesst daher die erstgenannte mit ein, denn wenn die Frequenz und damit der Energieinhalt des Netzes konstant bleiben sollen, so ist dies nur möglich, wenn ihm ebenso viel Energie zufliesst, wie aus ihm entnommen wird und in ihm verloren geht.
Tatsächlich gibt es sogar überhaupt keine andere praktisch in Betracht kommende iVIöä-- lichkeit,die erste Bedingung zu erfüllen, als durch Konstanthaltung von Frequenz und Drehzahl, weil die Gesamtsumme der Ener gieentnahme und Verluste unbekannte und zudem dauernd wechselnde Grössen sind.
Es ist seit langem bekannt, dass man den gestellten Bedingungen mittelst der Dreh zahlregler der Antriebsmaschinen der Wech- sel- oder Drehstromgeneratoren bis zu einem gewissen, unten noch näher zu erläuternden Grade gerecht werden kann, indem man die Regler bei steigender Drehzahl die Leistungs abgabe der Antriebsmaschine verringern und bei fallender Drehzahl erhöhen lässt, indem man sie ferner mittelst ihrer Rückführungen mit gewissen einstellbaren Statiken - oder, wie man auch zu sagen pflegt, bleibenden Ungleichförmigkeitsgraden - versieht, das heisst die Drehzahlen, die sie einregulieren,
in geringem Masse in Abhängigkeit von ihrem Hub und damit der Leistung .der von ihnen gesteuerten Aggregate bringt, indem man drittens die von ihnen zu haltenden Leerlauf drehzahlen einstellbar macht und sie endlich mit festen oder nachgiebigen Öffnungs begrenzungen ausrüstet, die wie Anschläge an den Leistungssteuern (Leitschaufeln, Ven tilen, Drosselklappen usw.) der Kraftmaschi nen wirken.
Man kann nun die Drehzahl regler sämtlicher Aggegrate des Netzes so einstellen, dass sie alle gewisse (unter sich gleiche oder verschiedene) Statiken aufwei sen, dass also mit andern Worten bei allen Aggregaten des Netzes Drehzahl (und damit Frequenz) und Leistung in eindeutiger funk tioneller (praktisch linearer) Beziehung zu einander stehen.
Dann wird die jeweils er forderliche Energieerzeugung bekanntlich auf sämtliche Aggregate des Netzes durch die Regler selbsttätig in eindeutiger Weise so verteilt, wie die eingestellten Statiken, Leerlaufdrehzahlen und Offnungsbegrenzun- gen es vorschreiben. Man hat also damit die Verteilung .der Energieerzeugung und den Energiefluss innerhalb des Netzes in der Hand und kann die eingangs aufgeführte dritte Bedingung restlos erfüllen.
Dagegen wird der zweiten Bedingung hierbei nicht vollkommen Genüge geleistet, weil bei ver schiedenen Leistungsentnahmen aus dem Netz (und damit verschiedener Leistungs erzeugung) wegen der Statiken der Regler verschiedene Drehzahlen (und damit Fre quenzen) entsprechen.
Der andere Weg, den man einschlagen kann, ist der. nicht alle Regler mit Statik arbeiten zu lassen, sondern einem oder meh reren davon die Statik Null zu geben, was bedeutet, dass die von ihnen gesteuerten Au- gregate, gleichgültig, welche Leistung sie ab geben, stets mit konstanter Drehzahl laufen oder umgekehrt bei gleichbleibender Dreh zahl jede Leistung zu liefern vermögen. Es ist hierbei nicht von Belang, ob die Statik durch Isodromierung des Reglers, das heisst <B>C,</B> entsprechende Einstellung seiner Rück führung beseitigt oder, wie dies gewöhnlich geschieht, durch fortwährendes Nachstellen seiner Leerlaufdrehzahl von Hand gewisser massen künstlich wirkungslos gemacht wird.
Das Wesentliche ist, dass auf diese Weise die Drehzahl dieser Aggregate und damit die Frequenz und die Drehzahlen aller übrigen Aggregate ganz konstant gehalten werden und so ,die zweite der eingangs aufgeführten Bedingungen vollkommen erfüllt ist. Da gegen wird jetzt die dritte Bedingung über die Verteilung der Energieerzeugung auf die einzelnen Aggregate des Netzes nicht restlos befriedigt. Besonders mangelhaft ist diese dann, wenn mehrere Aggregate isodromiert sind, weil dann die Verteilung der von ihnen zusammen gelieferten Leistung auf sie ganz unbestimmt und dem Zufall oder uner wünschten Nebeneinflüssen überlassen ist.
Man kann daher die Regel aufstellen, dass in einem zusammenhängenden Netz jeweils nur eine einzige Maschine isodromiert werden, oder, wie man sagt, als Frequenz- oder Pol wechselmaschine laufen soll. Aber auch dann beherrscht man die Leistungsverteilung und den Energiefluss im Netz nicht, denn man muss es hinnehmen, dass alle Schwankungen der Netzlast ausschliesslich auf die Frequenz maschine fallen und also von dieser 14Ia- schine aus durch das ganze Netz immerfort bald hierhin, bald dorthin Energieströme zu den Stellen mit jeweils höherem oder niedri gerem Bedarf laufen, während alle andern Maschinen ganz unbeteiligt bleiben.
Zudem ist man noch dauernd in Sorge, ob die Lei stungsfähigkeit der Frequenzmaschine auch ausreiche, und muss, damit die Frequenz nicht ansteige oder absinke, Massnahmen für den Übergang der Frequenzhaltung an an dere Maschinen treffen, oder aber, andere Maschinen stärker oder schwächer belasten, damit die Frequenzmaschine wieder wirken kann.
Afan sieht aus dieser kurzen Darlegung, dass es mit der reinen Drehzahlregelung, wie sie bisher allgemein üblich war, nicht möglich ist, die beiden Bedingungen der Frequenzhaltung und der Leistungsvertei lung im Netz zusammen vollkommen zu er füllen, weil es einen innern Widerspruch be deutet, die Drehzahl einerseits konstant hal ten und anderseits die Leistungsverteilung mit Hilfe der Drehzahl - indem Drehzahl und Leistung voneinander abhängig gemacht werden - regeln zu wollen.
Dieser grundsätzliche, im Prinzip der reinen Drehzahlregulierung selbst begründete Mangel ist so lange nicht sonderlich störend in Erscheinung getreten, als die Verteilungs netze eine gewisse Grösse nicht überschrit ten, wirtschaftlich und befehlsmässig eine Einheit bildeten oder zu Verbänden zusam mengeschlossen werden konnten, die nach ge meinsam ausgearbeiteten und durchgeführten Richtlinien von einer oder mehreren Befehls stellen (Lastverteilern) betrieben wurden. Man verzichtete darauf, die Bedingungen der Frequenzhaltung und der Leistungsvertei lung im Netz beide vollkommen erfüllt zu sehen, weil dies eben nicht möglich ist und schlug zunächst einen Mittelweg ein, indem man kleine Schwankungen der Frequenz in Höhe von etwa 1 bis 1,
5 % zuliess und die Leistungsverteilung im Netz durch fern mündliche Vereinbarungen und Befehle von Hand nachregeln liess. So konnte man die beiden Bedingungen einigermassen befriedi gen. Es gibt hierbei nicht mehr eine<B>,</B> einzige starr isodromierte Frequenzmaschine im Netz; vielmehr beteiligen sich alle Maschinen in mässigem Grade .selbsttätig mit an der Frequenzhaltung und .der Übernahme der Lastschwankungen;
ausserdem wird von Zeit zu Zeit je nach Bedarf in kürzeren oder län geren Abständen die mit .der Frequenzhal-
EMI0003.0018
tung <SEP> beauftragte <SEP> Maschine <SEP> gewechselt <SEP> und
<tb> die <SEP> Regler <SEP> .der <SEP> andern <SEP> Maschinen <SEP> verstellt
<tb> und <SEP> so <SEP> wenigstens <SEP> annähernd <SEP> die <SEP> beabsich tigte <SEP> und <SEP> den <SEP> wirtschaftlichen <SEP> Belangen <SEP> eni sprechende <SEP> Leistungsverteilung <SEP> erzwungen.
<tb> Kurz <SEP> gesagt:
<SEP> es <SEP> gelang, <SEP> solange <SEP> die <SEP> Netze
<tb> eine <SEP> gewisse <SEP> Ausdehnung <SEP> nicht <SEP> überschrit ten, <SEP> den <SEP> im <SEP> Drehzahlregelprinzip <SEP> lieg-enden
<tb> 132angel <SEP> durch <SEP> kleine <SEP> Nachlässe <SEP> an <SEP> den <SEP> stren gen <SEP> Forderungen. <SEP> durch <SEP> laufende <SEP> Über wachung <SEP> und <SEP> gegenseitige <SEP> Verständigung <SEP> zii
<tb> verdecken.
<SEP> Der <SEP> Mangel <SEP> und <SEP> seine <SEP> nachteili gen <SEP> Folgen <SEP> traten <SEP> aber <SEP> wieder <SEP> in <SEP> Erschei nung, <SEP> als <SEP> man, <SEP> durch <SEP> wirtschaftliche <SEP> Erwä gungen <SEP> gezwungen, <SEP> die <SEP> bisher <SEP> selbständigen
<tb> Netze <SEP> und <SEP> Netzverbände <SEP> immer <SEP> rnebr <SEP> kup pelte, <SEP> das <SEP> heisst <SEP> immer <SEP> grössere <SEP> zusammen hängende <SEP> Netze <SEP> bildete <SEP> und <SEP> die <SEP> Ua.schi reneinheitsleistungen <SEP> fortwährend <SEP> .steigerte.
<tb> Es <SEP> wird <SEP> nämlich <SEP> dann <SEP> immer <SEP> schwieriger.
<tb> sich <SEP> durch <SEP> Kompromisse <SEP> zu. <SEP> helfen, <SEP> und <SEP> man
<tb> ist <SEP> in <SEP> zunehmendem <SEP> Masse <SEP> gezwungen.
<SEP> auf
<tb> strengere <SEP> Einhaltung <SEP> der <SEP> beiden <SEP> Grund bedingungen <SEP> zu <SEP> sehen; <SEP> die <SEP> Frequenzschwan kungen <SEP> müssen <SEP> verkleinert <SEP> werden, <SEP> weil <SEP> wie
<tb> Energiependelungen <SEP> und <SEP> Energiewellen <SEP> nach
<tb> sich <SEP> ziehen, <SEP> die <SEP> das <SEP> ganze <SEP> Netz <SEP> durchlaufen
<tb> und <SEP> bei <SEP> der <SEP> Vielzahl <SEP> Lind <SEP> Verschiedenheit <SEP> der
<tb> parallelarbeitenden <SEP> Regler <SEP> Unruhe <SEP> und <SEP> neue
<tb> Pendelungen <SEP> verursachen. <SEP> Hierzu <SEP> kommeli
<tb> noch <SEP> andere <SEP> nicht <SEP> unmittelbar <SEP> mit <SEP> dem <SEP> Netz betrieb <SEP> zusammenhängende <SEP> Gründe, <SEP> au>
<tb> denen <SEP> eine <SEP> möglichst <SEP> genaue <SEP> Einhaltung <SEP> der
<tb> Frequenz <SEP> angestrebt <SEP> wird.
<SEP> Die <SEP> Verteilung
<tb> der <SEP> Leistung <SEP> muss <SEP> genauer <SEP> durchgeführt <SEP> und
<tb> der <SEP> Energiefluss <SEP> im <SEP> Netz <SEP> mit <SEP> grösserer <SEP> Sicher heit <SEP> beherrscht <SEP> werden <SEP> können. <SEP> weil <SEP> büi
<tb> den <SEP> grossen <SEP> Übertragungsentfernungen <SEP> un gewollte <SEP> Energieströmungen <SEP> durch <SEP> die <SEP> Netze
<tb> erhebliche <SEP> Verluste <SEP> bringen <SEP> können <SEP> und <SEP> sich
<tb> überhaupt <SEP> der <SEP> bete <SEP> energetische <SEP> und <SEP> ener giewirtschaftliche <SEP> Wirkungsgrad <SEP> nur <SEP> errei chen <SEP> lässt, <SEP> wenn <SEP> man <SEP> den <SEP> Energiefluss <SEP> nach
<tb> dem <SEP> Gesichtspunkt <SEP> kleinsten <SEP> Verlustes <SEP> len ken <SEP> kann.
<SEP> Hierzu <SEP> kommt <SEP> .dann <SEP> noch, <SEP> dass
<tb> auch <SEP> bei <SEP> bestem <SEP> Willen <SEP> zur <SEP> Verständigung
<tb> und <SEP> Vereinigung <SEP> dem <SEP> Zusammenschluss <SEP> dei
<tb> Gesellschaften <SEP> zu <SEP> grösseren <SEP> tVirtschaftseiil- heitere gewisse Grenzen gesetzt sind, und es auch keineswegs wünschenswert ist, wenn jede Selbständigkeit verloren geht. Dies be deutet, dass das vereinigte Netz zwar tech nisch ein Ganzes bildet, die Besitzgrenzen aber .doch insofern hereinspielen, als die Energieflüsse an den guppelstellen bestimm ten, der vertraglichen Regelung - und Ver rechnung zugänglichen Bedingungen unter liegen.
Die allgemeine Aufgabe, die Lei stungsverteilung ins Netz regeln zu können, wird also dadurch erschwert, dass für be stimmte Leitungen bestimmte Energieflüsse gefordert werden. Die Entwicklung des Netzbetriebes wird ausserdem dahingehen, dass in Zukunft die Netze über die Reichsgrenzen hinaus zusammengeschlossen werden; dann treten zu den geschilderten auch noch Schwierigkeiten volkswirtschaftlicher, natio naler und sprachlicher Art hinzu, und man wird gezwungen sein, die Ansprüche an die Regelung noch weiter zu steigern.
Zusammenfassend kann man sagen, dass die Kupplung von einzelnen Netzen, obwohl sie - äusserlich betrachtet - eigentlich kein neuartiges Gebilde, sondern auch wieder nur ein Netz - freilich mit grösseren Auss- massen - hervorbringt, doch neue technische Probleme aufgibt.
Dies liegt (abgesehen davon, dass ein grösserer Mechanismus oder Organismus immer andern Gesetzen unter worfen ist als ein kleiner, auch wenn beide gleichartig und sogar einander ähnlich sind), wie gesagt, daran, dass das bisher angewendete Prinzip der Drehzahlregulierung einen grund sätzlichen Widerspruch enthält, der um so stärker in Erscheinung treten muss, je höhere Anforderungen an die Regelung zu stellen sind.
Es wurde in letzter Zeit von verschie denen Seiten versucht, diese Schwierigkeiten aus dem Weg zu räumen, indem man der ausschliesslichen Regelung der Drehzahl, wie sie bis dahin gebräuchlich war und bis heute noch allgemein verwendet wird, eine Rege- Jung der Leistung zu überlagern, also die Lei stung nicht mehr nur über die Drehzahl, son- dern auch unmittelbar, ,das heisst ohne Ab hängigkeit von der Drehzahl, "nach Fahr plänen" zu steuern sucht. Das Wesentliche an diesem Verfahren lässt sich am einfach sten an dem Beispiel zweier über eine Kupp lungsstelle miteinander verbundenen Netze herausheben (Abb. 1).
Das Netz A. beauf tragt eine seiner Maschinen mit der Fre- quenzhaltung, das Netz B beauftragt eine seiner Maschinen, den Energiefluss in der VerbinJungsleitung zwischen den beiden Netzen konstani, zu halten, oder nach einem bestimmten Fahrplan in Abhängigkeit von der Zeit zu verändern; alle andern Maschi nen der beiden Netze- arbeiten wie gewöhn lich mit einer gewissen Statik.
Die Führer maschine des Netzes A arbeitet also mit iso- dromiertem Regler, die Führermaschine des Netzes B wird (meist mittelst Fernübertra gung) durch ein Leistungsrelais gesteuert. das den Energiefluss an der Kuppelstelle überwacht und bei Abweichungen vom "Fahrplan" die Antriebsmaschine zum Schliessen oder Öffnen v eranlasst. Es muss der Deutlichkeit halber betont werden, dass die Einhaltung eines bestimmten Fahrplanes nebensächlich ist im Vergleich zu der dazu notwendigen Voraussetzung, dass ,
die Lei stung an der Kuppelstelle konstant gehalten werden kann. Wenn man eine Einrichtung hat, die einen bestimmten Leistungssollwert unabhängig von äussern Einflüssen (hier Be lastungsverhältnisse im Netz und Frequenz) konstant hält, so kann man stets ohne Schwierigkeiten mittelst einer Uhr und ge eigneten Schablonen oder Kurvenscheiben die konstant zu haltende Leistung nach einem Fahrplan verändern.
Beispielsweise kann man, anstatt dem Wärter auf Grund der be kannten Energiebedarfs- und -darbietungs- v erhältnisse bestimmte Anweisungen über die Leistung seiner Maschinen während der einzelnen Tagesstunden oder Wochentage usf. zu geben, dies durch die Schablone oder Kurvenscheibe selbsttätig besorgen lassen. Eine solche Anordnung hat den Zweck, Per- sonal-zu sparen, oder sich vom Personal un abhängig zu machen.
Sie kann selbstver- ständlich an jedem Regler angebracht wer den, ändert aber an dessen Wirkungsweise und an den hier zu erörternden Grundprin zipien der Regelung nichts. Der in letzter Zeit eingeführte Begriff "Fahrplansteuerung eines Netzes" wird daher im folgenden als eine Steuerung verstanden, die in irgend einer Leitung einen bestimmten Energiefluss unabhängig vom Betriebszustand des Netzes konstant zu halten gestattet, wobei .der kon stant zu haltende Wert von aussen irgendwie willkürlich verändert werden kann.
Es han delt sich dabei also um nichts anderes als um eine der Aufgaben, wie sie nach den früheren Darlegungen bezüglich der Vertei lung des Energieflusses im Netz heute ge stallt werden müssen. Es sei noch hinzu gefügt, dass das Problem sich bekanntlich auch dadurch lösen lässt, dass man einen Drehtransformator (nötigenfalls auch in Ge stalt eines Induktionsumformers), oder einen Quertransformator, oder einen rotierenden Umformer in die Leitung einschaltet und auf diese Weise ein Leistungssteuer schafft. Derartige Einrichtungen kommen aber wegen ihrer grossen Kosten (und gegebenenfalls Blindwiderstände) nur da in Betracht, wo sie aus physikalischen Gründen unumgänglich notwendig sind. Hierauf wird unten noch eingegangen werden.
Wenn die beschriebene Einrichtung der "Fahrplansteuerung" einwandfrei arbeitet, so wird damit tatsächlich erreicht, dass die beiden Netze selbständig bleiben und doch eine konstante Leistung vom einen ins andere fliesst. Umgekehrt kann man sagen: da die zwischen A und 13 übertragene Leistung kon stant bleibt, übernimmt jede der beiden Füh rermaschinen in ihrem Netze die Spitzen; so mit hält auch die Führermaschine B mittel bar die Frequenz.
Man hat also auf diese Weise gegenüber früher den Vorteil gewon nen, dass man in einem zusammenhängenden Netze<I>A</I> + 13 nicht mehr eine, sondern zwei Frequenzmaschinen hat; -die frühere Un bestimmtheit der Leistungsverteilung zwi- sehen ihnen ist .durch die neue Fernsteuer einriehtung beseitigt.
Man kann dieses-Ver- fahren auch auf eine beliebige Anzahl von Netzen anwenden; es müssen jedoch dabei gewisse Einschränkungen über die Zahl und gegenseitige Lage der Kupplungsstellen, an denen die Leistung konstant gehalten wer den soll, berücksichtigt werden, auf die hier der Kürze halber nicht näher eingegangen werden kann. Übrigens gibt es auch andere Mittel, um die Lastverteilung zwischen einer Mehrzahl von isodromierten Maschinen eines Netzes bestimmt zu machen, das heisst die Leistung auf sie nach einem Schlüssel zu verteilen.
Beispielsweise gelingt dies auch dadurch, dass die Steuerorgane der Regler oder die Leistungssteuerder Maschinen nicht nur von der Drehzahl, sondern auch von der Differenz zwischen einer dem eigenen Hub proportionalen Grösse und einer der Summe der Hübe aller andern isodromierten Naschi- nenproportionalen Grösse abhängen.
Aus dem Gesagten geht hervor, dass bei der "Fahrplansteuerung", oder allgemeiner ausgedrückt, mit Hilfe irgendwelcher, von der Leistung abhängiger Zusatzeinrichtun gen der innere Widerspruch zwischen Kon- stanthaltung der Drehzahl und Beherrschung der Leistungsverteilung, der im Prinzip der reinen Drehzahlregelung liegt, durch, äussere Mittel zum Teil oder mit dem nötigen Auf wand auch ganz beseitigt werden kann.
Dass es sich jedoch bei der "Fahrplansteuerung". auf die wir uns der Einfachheit halber im fol genden beschränken wollen, nur um eine Teil lösung handelt, zeigt sich zunächst, wenn man sich vergegenwärtigt, dass bei einer Unterbrechung .der Verbindungsleitung zwi schen<I>A</I> und<I>B</I> oder der Steuerleitung das Netz B keine Frequenzmaschine mehr hat, ja, -dass die Führermaschine soggar die Fre quenz hinauftreibt oder herunterzieht, weil das Wirkleistungsrelais die Leistung Null oder irgend einen unrichtigen Leitungswert anzeigt.
Ein weiterer Mangel des Verfah rens besteht darin, dass man mit Rücksicht auf die Steuerleitungen in der Auswahl der Maschinen, die die Rolle der Führermaschi nen übernehmen können, stark gebunden ist. wegen der Kosten sogar gezwungen sein wird, sieh ein für alle 1'1=a1 zu entscheiden;
dies beeinträchtigt die Freizügigkeit der Lei tungsverteilung und die energiewirtschaft lich günstigste Steuerung des Energieflusses im Netz B, das hierdurch dem Netz A gegen über, in dem die Frequenzmaschine leicht gewechselt werden kann, stark benachteiligt ist. Überhaupt bedeutet es eine Schwäche des ganzen Systems, dass es unsymmetrisch ist; es spricht dem frequenzhaltenden Netz eine gewisse Vormachtstellung und allen andern Netzen Abhängigkeit von diesem zu und macht sie dadurch gewissermassen zu Netzen untergeordneten Ranges.
Die vor handene Unsymmetrie in den wechselseitigen Beziehungen der Netze untereinander er schwert ferner auch die Übersichtlichkeit be trächtlich; es ist nicht leicht, bei einem aus mehreren einzelnen Teilnetzen bestehenden Netz die 'Verhältnisse zu überblicken und bei den doch häufig wechselnden Schaltzustän den zu prüfen, ob die oben erwähnten, die Durchführbarkeit des \.Verfahrens einschrän- kenden Bedingungen auch erfüllt sind.
Der letzte, aber keineswegs geringste Einwand gegen das Verfahren ist endlich der, dass es den mehrfach erwähnten grundsätzlichen Widerspruch im Prinzip der reinen: Dreh zahlregelung zwar für das zusammen- geschlossene Gesamtnetz 4 + B mildert, in sofern als .dieses jetzt über zwei Frequenz- maschinen verfügt;
fasst man aber das Teil netz A für sich allein ins Auge, so ist dort trotz seiner bevorzugten Stellung alles beim Alten geblieben und beim Teilnetz B .sind, wie schon gesagt, die Verhältnisse sogar in sofern noch schlechter geworden, als man die Frequenzhaltung und damit die Spitzen deckung nicht mehr beliebig von einer Ma schine auf eine andere übertragen kann.
Das neue \Verfahren zur Regelung von Leistung und Drehzahl in Wechselstrom netzspannungen besteht darin, dass die Win kellage bei den Vektoren der Netzspannun gen und Klemmenspannungen relativ ziz einem gemeinsamen, mit konstanter Drehzahl umlaufenden Richtvektor und dadurch auch die wechselseitige Winkellage der Spannun- gen, zueinander geregelt wird.
Dieses Ver fahren ist der bisher gebräuchlichen Dreh zahlregelung deswegen überlegen, weil es keinen Widerspruch zwischen Konstanthal- tung der Frequenz und Beherrschung der Leistungsverteilung im Netz enthält, viel mehr beide durch ein und dasselbe Element, nämlich den Winkel zwischen Spannungs vektor und konstant umlaufendem Hilfsvek tor gleichzeitib zu regeln gestattet. Wenn nämlich ein nach diesem Prinzip gebaute:
Regler eine Haschine, einen Transformator, einen Umformer usw. so steuert, dass dr Winkel zwischen Spannungsvektor und Richtvektor beispielsweise unverändert bleibt, so erzwingt er bestimmte Energieflüsse zu andern Punkten des Netzes hin, an denen Regler der gleichen Art ihre Maschinen usw. ebenfalls nach dem Winkel zwischen den dortigen Spannungsvektoren und dem ge meinsamen Richtvektor steuern, weil be kanntlich der Energiefluss zwischen zwei Punkten eines Netzes im wesentlichen durch den Winkel zwischen den Spannungsvektoren an diesen Punkten und die gegebenen Eigen schaften der sie verbindenden Leitungen, Transformatoren usw. eindeutig festgelegt ist.
Gleichzeitig -. und das ist das Wesent- liche - halten alle diese Regler auch die Frequenz des Netzes konstant, denn wenn sie auf bestimmte Winkel zwischen den Span nungsvektoren und dem mit konstanter Dreh zahl umlaufenden Richtvektor regeln, so re geln sie damit von selbst auch auf konstante Umlaufgeschwindigkeit & r Spannungsvek toren, das heisst auf konstante Frequenz und konstante Drehzahl.
Bevor die besondere Eignung dieses Regel prinzips für den Netzbetrieb, vor allem den gemeinsamen Betrieb gekuppelter Netze näher erläutert und nachgewiesen wird, soll zunächst zum besseren Verständnis eine nach diesem Prinzip arbeitende Regelanordnung kurz und schematisch beschrieben werden. In Abb. 2 ist zu diesem Zweck ein Differen tialgetriebe dargestellt, das von den Wellen 1 und 2 angetrieben wird. Die Welle 2 sei nun mit einem zweipoligen Synchronmotor gekuppelt, der von einer Spannung mit der konstanten Frequenz des Richtvektors ge speist wird. Wie diese Spannung überall da beschafft wird, wo solche Vektorregler auf gestellt werden, bleibe zunächst dahingestellt.
Irgendein Punkt am Umfang der Welle macht also eine mit dem Richtvektor genau synchrone Drehbewegung und ein Strahl von der Wellenachse zu dem herausgegriffenen Punkt am Umfang; oder ein mit der Welle verbundener Arm schliesst also mit dem Richtvektor dauernd ein und denselben Win kel ein, vorausgesetzt, dass der Synchron motor R dauernd gleich belastet oder relativ zu seiner Kippleistung annähernd unbelastet ist. Wählt man den Punkt so, dass dieser Winkel gleich Null ist, so stellt der durch ihn gelegte Strahl oder Arm eindeutig .den Richtvektor selbst dar.
Die zweite Antriebs welle des Differentialgetriebes, nämlich die Welle 1, werde in entgegengesetztem Sinne ebenfalls durch einen zweipoligen Synchron motor<B>IN</B> angetrieben, der von der Spannung der zu regelnden Maschine gespeist wird. Ein Strahl, der von der Wellenachse zu einem geeignet gewählten Punkt am Umfang dieser Welle gezogen wird, stellt also ein deutig den Spannungsvektor der zu regeln den Maschine dar. Man kann es nun leicht so einrichten, dass ein an der Antriebswelle 3 markierter Punkt, oder ein mit ihr verbun dener Zeiger an einer im Raum feststehen den Skala den Winkel zwischen Spannungs vektor und Richtvektor abzulesen gestattet.
Wenn dieser Winkel gleich Null ist, steht die Welle 3 in einer ganz bestimmten Stel lung; die wir als ihre Nullage bezeichnen und in die wir uns den Nullpunkt der Skala gelegt denken wollen. Solange die Wellen 1 und 2 unter sich synchron laufen, wird die Welle 3 im Raume stillstehen. Wenn da gegen der Spannungsvektor und damit die Welle 1 vor- oder nacheilt, wird sich die Antriebswelle 3 des Differentialgetriebes genau um denselben Winkel gegen ihre Null- lage verdrehen.
Der Zeiger an der Welle 3 macht also über der Skala eine Drehbewe gung, die in räumlichen Graden den elektri-
EMI0007.0015
sehen <SEP> Graden <SEP> zwischen <SEP> Spannungsvektor <SEP> und
<tb> Richtvektor <SEP> genau <SEP> entspricht. <SEP> Dieser <SEP> Zeiger
<tb> oder <SEP> ein <SEP> an <SEP> seine <SEP> Stelle <SEP> tretender <SEP> Arm <SEP> ver stellt <SEP> nun <SEP> das <SEP> Leistungssteuer <SEP> der <SEP> Jlaschinc
<tb> oder <SEP> das <SEP> Steuerorgan <SEP> eines <SEP> die <SEP> Haschine
<tb> steuernden <SEP> Servomotors.
<SEP> Auf <SEP> diese <SEP> Weisü
<tb> wird <SEP> eine <SEP> bestimmte <SEP> funktionelle <SEP> _@bhängig keit <SEP> zwischen <SEP> der <SEP> Verdrehung <SEP> des <SEP> Armes
<tb> und <SEP> der <SEP> Öffnung <SEP> des <SEP> Leistungssteuers <SEP> der
<tb> Maschine <SEP> und <SEP> damit <SEP> auch <SEP> eine <SEP> bestirnrnte
<tb> funktionelle <SEP> Abhängigkeit <SEP> zwischen <SEP> der <SEP> Lei stung <SEP> der <SEP> Maschine <SEP> und <SEP> dein <SEP> Winkel <SEP> zwi schen <SEP> ihrem <SEP> Spannungsvektor <SEP> und <SEP> dem
<tb> Richtvektor <SEP> erzielt.
<SEP> Die <SEP> Art <SEP> der <SEP> funktionel len <SEP> Abhängigkeit <SEP> wird <SEP> man <SEP> je <SEP> nach <SEP> den <SEP> spä ter <SEP> noch <SEP> zu <SEP> erörternden <SEP> Erfordernissen <SEP> des
<tb> Netzbetriebes <SEP> wählen <SEP> und <SEP> nach <SEP> den <SEP> belmnn ten <SEP> Grundsätzen <SEP> der <SEP> Regeltechnik <SEP> bewerk stelligen. <SEP> In <SEP> Betracht <SEP> kommen <SEP> wie <SEP> üblich
<tb> vor <SEP> allem <SEP> Steuerung <SEP> der <SEP> Maschine <SEP> auf <SEP> kon stanten <SEP> Winkel <SEP> zwischen <SEP> Spannungsvektor
<tb> und <SEP> Richtrektor <SEP> mit <SEP> Hilfe <SEP> von <SEP> Servomotoren
<tb> und <SEP> Tsodromierungseinrichtuncyen.
<SEP> oder <SEP> aber
<tb> Steuerung <SEP> mit <SEP> linearer <SEP> Beziehung <SEP> zwischen
<tb> diesem <SEP> Winkel <SEP> und <SEP> der <SEP> Leistung, <SEP> wie <SEP> diese
<tb> in <SEP> bekannter <SEP> Weise <SEP> mit <SEP> Hilfe <SEP> von <SEP> Rückfüh rungen <SEP> oder <SEP> durch <SEP> unmittelbare <SEP> Verbindung
<tb> des <SEP> Armes <SEP> an <SEP> der <SEP> Antriebswelle <SEP> 3 <SEP> des <SEP> Dif ferentialgetriebes <SEP> mit <SEP> dem <SEP> Leistungssteuer
<tb> der <SEP> Maschine <SEP> erreicht <SEP> werden <SEP> können.
<tb> In <SEP> Abb. <SEP> 3 <SEP> sind <SEP> zwei <SEP> parallel <SEP> geschaltete
<tb> Netze <SEP> von <SEP> einfacher <SEP> Form <SEP> dargestellt. <SEP> deren
<tb> Maschinen <SEP> mit <SEP> solchen <SEP> V <SEP> ektorreglern <SEP> aus gerüstet <SEP> sind. <SEP> Zunächst' <SEP> sei <SEP> angenommen.
<tb> G_4 <SEP> ?.. <SEP> .
<SEP> .
<tb> dass <SEP> sämtliche <SEP> Generatoren <SEP> <B><I>G <SEP> Al,</I></B>
<tb> G$1, <SEP> <I>GB'-)</I> <SEP> <B>...</B> <SEP> in <SEP> den <SEP> beiden <SEP> Netzen <SEP> _1 <SEP> und
<tb> 13 <SEP> von <SEP> ihren <SEP> Vektorreglern <SEP> auf <SEP> konstante <SEP> und
<tb> unter <SEP> sich <SEP> gleiche <SEP> Winkellave <SEP> der <SEP> Span nungsvektoren <SEP> gegenüber <SEP> dem <SEP> Richtvektor
<tb> der, <SEP> wie <SEP> oben <SEP> dargelegt. <SEP> als <SEP> für <SEP> alle:
<SEP> ge meinsam <SEP> vorausgesetzt <SEP> ist <SEP> - <SEP> gesteuert <SEP> wer den. <SEP> Hieraus <SEP> folgt, <SEP> dass <SEP> üb.Pr <SEP> die <SEP> Fernleitung
<tb> zwischen <SEP> den <SEP> Netzen <SEP> _I <SEP> und <SEP> R <SEP> praktisch
<tb> keine <SEP> Leistungsübertragung <SEP> stattfindet, <SEP> weil
<tb> die <SEP> Spannungsvektoren <SEP> an <SEP> ihren <SEP> Enden <SEP> beide
<tb> die <SEP> gleiche <SEP> Lage <SEP> zum <SEP> Richtvektor <SEP> aufweisen
<tb> und <SEP> infolgedessen <SEP> selbst <SEP> gleichphasig <SEP> sind.
Dass bei verschiedener Grösse der gleichphasi- gen Spannungsvektoren an den Enden der Leitung Blindleistung und in geringem Masse auch Wirkleistung fliesst, kann ausser Be tracht bleiben, weil die Grösse der Spannun gen durch Spannungsregler gesteuert wird, deren besondere Aufgabe und Wirkungs weise hier und im folgenden nicht erörtert zu werden brauchen, da sie bekannt sind. Es sei hierzu noch hemerkt, dass bekanntlich die Proportionalität zwischen Wirkleistungs- fluss und Phasenwinkel zwischen den Span nungsvektoren nur eine annähernde ist.
Die Annäherung wird aber um so besser, je grö sser die (induktiven oder kapazitiven) Reck tanzen der Übertragungsglieder gegenüber ihren Ohmschen 'U.'iderständen sind, was mit Rücksicht auf den Schutz gegen Kurzschluss ,usw. und die Verringerung der Übertra.- gungsverluste angestrebt wird. Die Genera toren im Netz A decken den Leistungsbezug der Verbraucher VA1, VA2... in ihrem eigenen Netz und die Generatoren im Netz ss den Leistungsbezug der Verbraucher VB1, VB2... ihres Netzes.
Die Frequenzen der beiden Netze sind stets gleich der konstan ten Frequenz des Richtvektors, also immer konstant. Bei einer Änderung des Leistungs bedarfes in einem Netz, beispielsweise im Netz A, stellen die Vektorregler immer wie der den vorgeschriebenen Winkel zwischen Spannungsvektor und Richtvektor ein, so dass trotz der geänderten Gesamtleistung .der Verbraucher und der Generatoren des Netzes A keine Leistung durch die Verbindungs leitung fliesst und die Drehzahl nach wie vor konstant bleibt.
Jedes der beiden Netze ist also selbständig; jedes deckt seine eigenen Belastungsspitzen und hält seine Frequenz, die ganz von selbst mit der Frequenz des andern Netzes übereinstimmt. Soll nun statt der Leistung Null irgend eine andere Lei stung zwischen den beiden Netzen fliessen, beispielsweise eine bestimmte Leistung vom Netz A ins Netz B übertragen werden, so wird man an den Vektorregler der Generato ren des Netzes A den Winkel zwischen & n Spannungsvektoren .und dem Richtvektor im Sinne der Voreilung des Spannungsvektors verstellen.
Mittel zu diesem Zweck sind zum Beispiel verdrehbare Kupplungen in den Antriebswellen des Differentialgetriebes nach Abb. 2, verdrehbare Ständer der oben be schriebenen Antriebsmotoren dieser 'vv#Tellen, Phasenverdrehungsvorrichtungen irgendwel cher Art in den elektrischen Zuleitungen zu diesen Motoren, verstellbare Glieder in dem Verbindungsmechanismus zwischen Differen tialgetriebe und Servomotor oder Leistungs steuer, oder andere zu diesem Zweck geeig- rete bekannte Einrichtungen.
Durch die Verbindungsleitung zwischen den beiden Netzen A und ss fliesst dann eine Leistung, die praktisch durch die relative Lage der Spannungsvektoren in .den Netzen<I>A</I> und 73 zueinander und durch die Impedanz der Ver bindungsleitung und der gegebenenfalls in ihr liegenden Transformatoren, Drosseln usw. bestimmt wird. Auch in diesem Falle gilt das oben über die gegenseitige Unabhängig keit der Spitzendeckung und Frequenzhal- tung in den beiden Netzen und die Konstanz und Übereinstimmung der beiden Frequenzen Gesagte.
Wird nun während des Betriebes plötzlich die Verbindungsleitung unterbro chen und hört infolgedessen die Leistungs übertragung zwischen den beiden Netzen auf, so läuft der Betrieb in den beiden Netzen ungestört weiter; die Vektorregler regulieren die Generatorleistung selbsttätig so nach, dass die vorgeschriebene Winkellage des Span nungsvektors zum Richtvektor und dadurch gleichzeitig auch die konstante Frequenz ein gehalten wird, womit sich das neue Gleich gewicht zwischen Leistungszufuhr ins Netz und Leistungsentnahme aus dem Netz zuzüg lich Verlust von selbst einspielt.
Man ersieht hieraus, dass die Teilnetze vollkommen sym metrisch zum Ganzen sind und keine Bevor zugung oder Benachteiligung des einen dem andern gegenüber notwendig ist. Besonders hervorzuheben ist ferner der Umstand. dass der herausgefallene Schalter in der Verbin dungsleitung zwischen den beiden Netzen ohne weiteres wieder eingeschaltet werden kann, wenn die. Ursache der Störung bekannt ist. da die Netze ja synchron bleiben und die Spannungsvektoren ihre alte gegenseitige Lage zueinander nach wie vgr haben, so dass sich beim Wiedereinlegen des Schalters von selbst .der frühere Leistungsfluss wieder ein stellt.
Bei der reinen Drehzahlregelung und der "Fahrplansteuerung" müssen die Netze dagegen vor der Wiedereinschaltung stets von neuem miteinander synchronisiert wer den, da sie während der Trennung ausser Tritt fallen.
Wir -wollen nun untersuchen, wie die Ge samtleistung in einem der beiden Netze, bei spielsweise im Netz A, auf dessen einzelne Generatoren verteilt werden kann, ohne dass sich an der zwischen den beiden , Netzen A und B übertragenen Leistung etwas ändert.
In Abb. 4 ist zu diesem Zweck das Netz A mit seinen drei Generatoren <B><I>G</I></B> A1, GA2 und GA3, die über Transformatoren auf eine Sammelschiene oder -leitung speisend vor gestellt werden, und den - in einen Abzwei(r zusammengefassten - Verbrauchern, sowie der Leitung zum Netz B hin in grösserem 1(Iassstabe dargestellt.
Zum Netz B soll eine konstante Leistung 1N hinfliessen. Die ge samte Netzlast setzt sich aus dieser Leistung und der zeitlich schwankenden Energieent nahme V der Verbraucher zusammen; der Verlust im Netz ist mit in V enthalten ge dacht. Die Impedanz der Sammelschiene, der Verbindungsleitungen zwischen Generatoren und Transformatoren, sowie zwischen Trans formatoren und Sammelschienen ist im Ver gleich zu den Impedanzen der Transforma toren und der Fernleitung zum Netz B als vernachlässigbar klein vorausgesetzt.
Bevor die Untersuchung der Leistungs verteilung begonnen wird, müssen einige Festsetzungen getroffen und einige neue Be zeichnungen eingeführt werden. Der Winkel zwischen dem Spannungsvektor der Sammel schiene und dem Richtvektor soll im folgen den als "Abweichung" oder "Deklination" bezeichnet werden. Es ist nämlich für die Behandlung der Leistungsverteilung in ver wickelten Netzgebilden zweckmässig, statt von der relativen Lage der Netzvektoren zu einander zu sprechen, die Richtungen der Einzelnen Spannungsvektoren auf die Rich tung des Richtvektors als Nullwert zu bezie hen.
Durch Einführung der Deklination ent fällt für die weitere Erörterung die Notwen digkeit der vektoriellen Betrachtungsweise, da die Deklination eine skalare Grösse ist. Der Verzicht auf die Vektordarstellung ist deswegen möglich, weil die Grösse des Vek tors im Hinblick auf die Tätigkeit der Span nungsregler praktisch nur für die Blind leistung - die, wie schon erwähnt, hier nicht mit einbezogen zu werden braucht - von Bedeutung ist, für die Wirkleistung aber nur eine untergeordnete Rolle spielt.
Aus Zweck mässigkeitsgründen werde weiterhin fest gesetzt, dass alle Spannungsvektoren der zu sammengeschlossenen Netze unter allen mög lichen Belastungsverhältnissen dem Richt- vektor stets vorauseilen, so dass die Deklina tion stets durch eine positive Zahl aus gedrückt werden kann.
Unter dieser Voraussetzung stellt die De klination gewissermassen das Potential für .den Leistungsfluss im Netz dar, und zwar in dem Sinne, dass die Leistung von einem Netz teil höherer Deklination zu einem Netzteil niedrigerer Deklination fliesst, wenn, wie dies normalerweise der Fall ist, die dazwischen liegende Impedanz positiv ist.
In dem in Abb. 3 beschriebenen Beispiel muss also die Sammelschiene vom Netz A eine grössere De klination wie die Sammelschiene von Netz ss haben, wenn, wie dort angenommen, die Lei stung von A nach B fliessen soll; die Grösse dieser Leistung bestimmt sich aus dem De klinationsunterschied der beiden Sammel schienen und der zwischen ihnen liegenden Impedanz der Verbindungsleitung.
Um nun auf die Leistungsverteilung des in Abb. 4 dargestellten Netzes A zurückzu kommen, so kann nunmehr die Aufgabe s o befasst werden dass - gleichgültig wie gross der Leistungsbezug der Verbraucher ist und gleichgültig wie die Energieerzeugung auf die drei Generatoren verteilt wird - die Sammelschlene stets eine ganz bestimmte vorgeschriebene Deklination aufweisen muss. Durch .die Deklination wird das Verhältnis des Netzes A zum Netz B und gegebenen falls zu andern Netzen C, D. .. bestimmt, mit denen es auch gekuppelt sein kann.
Auf die Gesichtspunkte, nach denen den einzelnen Netzen oder Speisepunkten bestimmte einzu haltende Deklinationen zuzuweisen sind, wird später noch kurz eingegangen werden. Was nun das Netz A und seine drei Generatoren anbelangt, so verteilt sich die gesamte Netz last N + V auf sie so, wie es die Diagramme der Abb. 5 zeigen. Es ist dabei beispiels weise angenommen, dass die Vektorregler von den Klemmen der Generatoren aus gespeist werden.
Sie sollen ferner alle eine gewisse Statik haben, und zwar die beiden Vektor regler der Generatoren GA1 und GA2 eine. fallende oder positive, bei der die abgegebene Leistung I. bei abnehmender Deklination<I>D</I> wächst, der Vektorregler des Generators GA3 dagegen eine steigende oder negative, beider die abgegebene Leistung bei zunehmender Deklination wächst.
Diese von den Vektor reglern erzwungenen, auf die Klemmenspan- nungsvektoren zu beziehenden "Deklinations- Charakteristiken" sind in Abb. 5 gestrichelt eingezeichnet.
In bezug auf den Sammel- schienenvektor ergeben sich durch die Wir kung der Transformatorimpedanzen Deklina- tions-Charakteristiken, die -stärker geneigt sind als die Regler-Charakteristiken, da der Energiefluss durch den Transformator eine der Leistung proportionale Deklinationsver minderung bedingt. Beim Generator GA3 ist die Reglerstatik so gewählt, dass seine Sam melschienen - Deklinationscharakteristik D' horizontal verläuft.
Ferner ist bei diesem Generator die Leerlaufdeklination auf den für die Sammelschiene vorgeschriebenen De klinationswert eingestellt.
Die Verhältnisse liegen also hier ganz ähnlich, wie bei den bekannten Diagrammen der Drehzahlregelung. Die Gesamtleistung L1 -f- L2+ L, der .drei Generatoren ist gleich N -f- Z'. .(-Ändert sich die Netzlast, so übernimmt der Generator GA3 die Lei- stungsänderung, während L1 und L= kon stant bleiben.
Der Generator GA3 wirkt daher als Spitzenmaschine; man kann ihn auch in Anlehnung an die bei der Drehzahl regelung gebräuchliehen Bezeichnungen "De- klinationsmaschine" nennen.
Belastung und Entlastung der Generatoren GA1 und GA2 erfolgt - ganz entsprechend dem Verfahren bei der Drehzahlregelung - entweder durch Einstellung anderer Statiken bei gleichblei bender Leerlaufdeklination, oder durch Höher- oder Tieferlegen der Leerlaufdekli- nation und .damit Parallelverschiebung der Charakteristik nach oben oder unten. Über die Praxis der Leistungsverteilung erübri gen sich daher weitere Ausführungen.
Bei der Drehzahlregelung werden die für den stabilen Parallelbetrieb erforderlichen Neigungen der Charakteristiken nur durch die Eigenschaften der Regler hervorgebracht. Bei der Deklinationsregelung ergeben sich im Gegensatz hierzu, Statiken, das heisst belastungsabhängige Vergrösserungen des Winkels zwischen dem Klemmenspannungs- vektor und dem Richtvektor auch dann, wenn zwischen den Punkten, von denen aus die Regler gespeist werden und der Maschine selbst Impedanzen liegen.
Da dies fast immer der Fall ist. kann man häufig auf .die Ein stellung einer Reglerstatik verzichten. Wich tiger als dieser Umstand ist jedoch die auf der gleichen Ursache beruhende (bereits oben für den besonderen Fall des Verhält nisses zwischen den Netzen A und B bespro chene, hier aber in ihrer Allgemeingültigkeit erkannte) Tatsache, dass man sehr viele Spit zen- oder Deklinationsmaschinen in einem Netz laufen lassen kann, wenn nur zwischen diesen Maschinen Impedanzen liegen.
Wenn man daraufhin die Anordnung nach Abb. -1 nochmals ansieht, so findet man dies insofern bestätigt, als die von den Generatorklemmen aus gespeisten Vektorregler der Maschinen GAl und GA2 auch vollkommen horizontale Deklinations-Charakteristiken haben können, ohne da.ss dies den Parallelbetrieb mit dem Generator GA3, der Spitzenmaschine bleibt.
und nach wie vor für die vorgeschriebene Deklination an den Sammelschienen sorgt; irgendwie beeinträchtigt. Es werden dann nur im linken und mittleren Diagramm der Abb. 5 die von den Reglerstatiken herrühren den Winkel (zwischen -den gestrichelten Li nien und der Horizontalen) gleich Null und die stark ausgezogenen (auf die Sammel schienen bezogenen) Deklinations-Charakte- ristiken drehen sich nach aufwärts und schliessen entsprechend kleinere Winkel mit der Horizontalen ein.
Ganz dasselbe gilt, wenn man nun annimmt, dass an Stelle der drei Generatoren .der Abb. 4 ganze Kraft werke und an Stelle der Transformatoren und ,der kurzen (bisher impedanzlos voraus gesetzten) Verbindungsleitungen zu den Sammelschienen lange Fernleitungen mit mehreren dazwischenliegenden TransfoTma- toren, Drosselspulen usw. treten (vergleiche Abb. 6).
An den Sammelschienen -der Kraft werke 1 und 2 (die den Klemmen der Gene ratoren GA1 und GA2 der Abb. 4 entspre chen), können horizontale Deklinationen ein gestellt werden; jedes dieser Kraftwerke kann dann die Verteilung seiner Leistung auf seine Generatoren genau wieder so ein richten wie oben besprochen und (in Abb. 5) dargestellt wurde.
An Stelle dieser Genera toren kann man sich dann auch wieder Kraftwerke gesetzt denken und sich so ein ganzes vermaschtes Netz aufbauen. An den Sammelschienen des Kraftwerkes 3 (die den Klemmen des Generators GA3 der Abb. 4 entsprechen) muss dagegen eine steigende De klinations-Charakteristik gehalten werden, damit an dem Knotenpunkt 4, an dem die drei Fernleitungen zusammenlaufen (entspre chend den Sammelschienen in Abb. 4) die vorgeschriebene Deklination herrscht, die das Verhältnis des Netzes<I>.
A</I> zum Netz<I>B</I> be stimmt. Energetisch betrachtet heisst dies, rlass die Werke 1 und 2 die Spitzen der an sie angeschlossenen Verbraucher oder Netze selbst decken und konstante @\) Leistungen vom Knotenpunkt 4 beziehen, oder kon- Nach dem früher Gesagten ist dies gleichbedeutend mit der Einhaltung irgendeines Fahrplanes, wenn die Deklinationen in diesen Werken von Hand oder durch Schablonen oder Kurvenscheiben selbst tätig dem Fahrplan entsprechend von Zeit zu Zeit neu eingestellt werden.
EMI0011.0039
stante <SEP> ) <SEP> Leistungen <SEP> an <SEP> ihn <SEP> abliefern. <SEP> dass
<tb> dagegen <SEP> das <SEP> Werk <SEP> 3 <SEP> die <SEP> Spitzen <SEP> der <SEP> am
<tb> Knotenpunkt <SEP> 4- <SEP> angeschlossenen <SEP> Verbraucher
<tb> oder <SEP> Netze <SEP> zu <SEP> übernehmen <SEP> hat <SEP> und <SEP> ausserdem
<tb> konstante <SEP> ') <SEP> Leistung <SEP> mit <SEP> Werk <SEP> 1 <SEP> oder <SEP> 2.
<tb> oder <SEP> Netz <SEP> B <SEP> austauscht, <SEP> ganz <SEP> wie <SEP> dies <SEP> die <SEP> Be triebsverhältnisse <SEP> erfordern.
<SEP> Es <SEP> darf <SEP> zchliel3 lich <SEP> an <SEP> dieser <SEP> Stelle <SEP> nochmals <SEP> darauf <SEP> hin gewiesen <SEP> werden, <SEP> dass <SEP> alle <SEP> -Maschinen <SEP> bezw.
<tb> Werke <SEP> von <SEP> selbst <SEP> stets <SEP> die <SEP> konstante <SEP> Dreh zahl <SEP> des <SEP> Richtvektors <SEP> halten, <SEP> die <SEP> Frequenz
<tb> daher <SEP> sehr <SEP> gut <SEP> konstant <SEP> bleibt <SEP> und <SEP> sieh <SEP> auch
<tb> bei <SEP> vollständigem <SEP> Auseinanderfallen <SEP> des <SEP> Net zes <SEP> nach <SEP> ganz <SEP> kurzer <SEP> Zeit <SEP> wieder <SEP> auf <SEP> diesen
<tb> konstanten <SEP> Wert <SEP> einstellt,
<SEP> so <SEP> dass <SEP> ohne <SEP> Sy <SEP> n chronisierung <SEP> wieder <SEP> zusammenges(-haltet
<tb> werden <SEP> kann.
<tb> Die <SEP> V <SEP> ektorregelung <SEP> ist <SEP> keineswegs <SEP> nur
<tb> auf <SEP> die <SEP> Steuerung <SEP> von <SEP> Maseliinen <SEP> besehränkl.
<tb> von <SEP> denen <SEP> in <SEP> -den <SEP> bisherigen <SEP> Beispielen <SEP> der
<tb> Einfachheit <SEP> halber <SEP> ausschliesslich <SEP> die <SEP> Rede
<tb> war. <SEP> Sie <SEP> lässt <SEP> sich <SEP> ebensogut <SEP> auch <SEP> für <SEP> Uni former, <SEP> Drehtransformatoren, <SEP> Induktionsum former, <SEP> Quertransformatoren. <SEP> Drosseln <SEP> us#.v.
<tb> verwenden, <SEP> bei <SEP> denen <SEP> die <SEP> Leistung <SEP> gesteuert
<tb> werden <SEP> kann.
<SEP> Es <SEP> braucht <SEP> hier <SEP> nicht <SEP> au\ geführt <SEP> zu <SEP> werden, <SEP> da.ss <SEP> solche <SEP> Einriulitun gen <SEP> in <SEP> grossen <SEP> Netzgebilden <SEP> häufig <SEP> dann <SEP> un erlässlieh <SEP> sind, <SEP> wenn <SEP> die <SEP> Leistungsverteilun
<tb> überall <SEP> willkürlich <SEP> geregelt <SEP> werden <SEP> können
<tb> soll. <SEP> Wenn <SEP> man <SEP> diese <SEP> Apparate <SEP> in <SEP> das <SEP> Sy stem <SEP> der <SEP> Vektorregelung <SEP> einbezieht, <SEP> indem
<tb> man <SEP> mit <SEP> ihnen <SEP> entweder <SEP> konstante <SEP> Dekli nationssprünge <SEP> einstellt <SEP> oder <SEP> sie <SEP> zur <SEP> Kon stanthaltung <SEP> einer <SEP> bestimmten <SEP> Deklinatioü
<tb> mittelst <SEP> eines <SEP> Vektorreglers <SEP> benützt.
<SEP> so <SEP> er gibt <SEP> sich <SEP> die <SEP> 3Iöglichkeit <SEP> einer <SEP> viel <SEP> stärkeren
<tb> Vermaschung <SEP> der <SEP> Netze. <SEP> als <SEP> sie <SEP> bisher <SEP> prak tisch <SEP> durchführbar <SEP> war.
<tb> Dies <SEP> genügt <SEP> wohl, <SEP> um <SEP> die <SEP> viel.eitigge <SEP> An wendbarkeit <SEP> des <SEP> Verfahren: <SEP> und <SEP> seine <SEP> Vor teile <SEP> darzulegen. <SEP> Die <SEP> Erläuterungen <SEP> hierüber
<tb> sind <SEP> jedoch <SEP> keineswegs <SEP> so <SEP> gemeint, <SEP> als <SEP> ob
<tb> r,un <SEP> in <SEP> Zukunft <SEP> nur <SEP> noch <SEP> solche <SEP> Vektorreg- ler verwendet werden sollen.
Vielmehr kön nen all die Maschinen, die eine gegebene Energiedarbietung ins Netz zu liefern haben und die vielen kleineren Maschinen, deren Leistung für das Netz keine Rolle spielt, wie bisher mit ihrem Drehzahlregler laufen. Nebenbei bemerkt, kommt aber auch diesen Maschinen das neue Regelverfahren zugut, insofern, als die Netzfrequenz geringere Schwankungen aufweist und infolgedessen die Leistung dieser Maschinen leichter auf dem beabsichtigten Wert gehalten werden kann.
Nachdem nun die Wirkungsweise der Erfindung auf den Netzbetrieb genügend erörtert ist, wird die Beschreibung ihrer ver schiedenen möglichen Ausführungsarten fort gesetzt.
Die Beschaffung des gemeinsamen Richt- vektors an all den Stellen, wo Vektorregler aufgestellt werden, kann beispielsweise durch Erzeugung einer konstanten Frequenz an einer Zentralstelle (als solcher Zentralerzeu ger kann auch einer der Generatoren des Netzes selbst dienen) und deren Fernüber tragung mit irgendeinem der bekannten Mit tel der Fernmelde- oder Sendetechnik erfol gen.
Dabei kann entweder die Frequenz des Richtvekors selbst übertragen werden, oder aber, man kann irgendwelche Trägerfrequen zen benützen, die mit der Frequenz des Richtvektors moduliert werden. Der heutige Stand der Technik gestattet es, sowohl die Frequenz des Richtvektors in der Zentrale, zum Beispiel mittelst Stimmgabelsteuerun g, Quarzresonatoren, Präzisionsuhrwerken usw. über Maschinen oder Röhren mit vollkommen genügender Genauigkeit zu erzeugen, wie auch den Richtvektor mittelst geeigneter Geber oder Sender und Empfänger so zu übertragen und zu verstärken, dass keine den Netzbetrieb störenden Fehler in der Phasen lage entstehen können.
Abweichungen in der Phasenlage, die durch die Übertragungsmit tel und die Fortpflanzungsgeschwindigkeit zustandekommen, lassen sich durch Korrek turen an den Regeleinrichtungen berücksich- tigen. Man kann die Übertragungskanäle durch elektrische Weichen auch noch für andere Zwecke ausnützen, oder bereits vor handene Einrichtungen mitbenützen.
Man kann auch .daran denken, auf die ununterbrochene Übertragung des Richtvek- tors von der Zentrale aus zu verzichten und an Ort und Stelle möglichst genau arbeitende Schwingungserzeuger aufzustellen, die nach den gleichen Grundsätzen wie der Erzeuger in der Zentrale gebaut sein können, und die mit diesem durch Signale in gewissen Zeit abständen selbsttätig oder von Hand syn chronisiert werden.
Es ist übrigens keineswegs unbedingt er forderlich, dass die Richtvektoren dauernd vollkommen miteinander übereinstimmen, wenn nur das Auseinanderlaufen so langsam erfolgt, dass die Nachstellung mittelst der bereits wiederholt erwähnten, im Regel mechanismus vorhandenen Winkelverdre- hungseinrichtungen nicht öfter notwendig wird, als für einen geregelten Netzbetrieb zulässig ist. Freilich gewährleisten die von den Befehlsstellen anzuordnenden Deklina tionen dann nur für eine gewisse Zeitdauer die beabsichtigte Leistungsverteilung.
Da aber sowieso die wechselnden Anforderungen der Energieerzeugung und -abgabe fort laufende Änderungen in der Leistungsvertei lung und damit den Deklinationsangaben nötig machen, stellt dieser Umstand keinen besonderen Nachteil ,dar, soferne nur den Befehlsstellen dadurch die Übersicht nicht verloren geht. Eine Frequenzerzeugung für den Richtvektor, die diesen Anforderungen an Genauigkeit genügen wird, liesse sich viel leicht durch Benützung der Einrichtungen der Sternwarten auch ohne zentralen Erzeu ger erreichen.
Für den Betrieb der Vektorregler selbst kommen ausser der bereits beschriebenen An ordnung der Abb. 2 mit Differentialgetriebe beispielsweise auch elektrische Differentiale, wie doppelgespeiste Asynchronmotoren, Pha- sendifferenzzeiger nach Art der Synchron- oskope usw.. in Betracht.
Die Regler müssen auf jeden Fall so gebaut sein, dass -durch ihren Leistungsverbrauch keine veränder liche Rückwirkung auf die Phasenlage des Richtvektors stattfindet; Mittel hierzu sind beispielsweise Verstärkereinrichtungen zwi schen Regler und Übertragungskanal für den Richtvektor. Im übrigen wird man selbst verständlich die bekannten Grundsätze der Regeltechnik und die im Reglerbau bewähr ten Elemente, wie Servomotoren, Rückfüh rungen, vorübergehende Statiken zur Er höhung der Stabilität usw. anwenden;
so kann man zum Beispiel mehrere Generatoren mit der Statik Null parallel arbeiten lassen, indem man ihre Steuerwerke durch mecha nische oder elektrische Ausgleichsverbindun gen voneinander abhängig macht. Unter Um ständen wird es sich empfehlen, bereits vor handene Drehzahlregler durch eine Zusatz einrichtung in Vektorregler zu verwandeln, indem beispielsweise das Steuerorgan des Vektorreglers auf die Drehzahlverstellvor- richtung oder die Öffnungsbegrenzung usw. einwirkt. Ein solcher Regler kann im Not fall selbsttätig als Drehzahlregler eingreifen.
Überhaupt wird es notwendig sein, die Vek- torregler - wie dies auch bei den Drehzahl reglern üblich ist - mit einem groben Über drehzahlschutz zu versehen, der bei Ausblei ben der Regelspannung oder sonstigen Stö rungen ein unzulässiges Ansteigen .der Dreh zahl verhindert.
Zur vollen Würdigung der Vorteile der Erfindung sollen zum Schluss noch die Be triebsverhältnisse erörtert werden, die sich ergeben, wenn man die Statik der Vektor regler stark erhöht. Als Übergangszustand sei zunächst angenommen, dass die Vektor- regler der Maschinen der zusammengeschlos senen Netze konstante Deklinationen an den Klemmen ihrer zugehörigen Maschinen hal ten.
Der Leistungsfluss zwischen Sammel schienen oder Knotenpunkten, .die von den Maschinen durch die Impedanz der dazwi schenliegenden Transformatoren oder Lei tungen getrennt sind, wird in diesem Falle bei Änderungen des Belastungszustandes des Netzes nicht mehr genau konstant bleiben können. Eine örtliche Laständerung wird zwar zum grössten Teil immer noch von den benachbarten Maschinen gedeckt werden.
Ein kleiner Teil wird aber, da ja die Deklina tionen an Sammelschienen und Knotenpunk- ten durch die Laständerung sich ebenfalls: etwas ändern, auch aus entfernter liegenden Teilen des Netzes geliefert werden, und zwar nach Massgabe der dazwischenliegenden Im pedanzen. Mit zunehmender Entfernung wird also der Einfluss der Laständerung im allgemeinen abnehmen.
Gibt man nun den Vektorreglern der ein zelnen Maschinen durch weiter oben benannte Mittel, zum Beispiel durch bleibende Rück führungen. positive Statiken. verzichtet da durch also auf die Regelung konstanter De klinationen an den Maschinen, am hängt die Verteilung von örtlichen Laständerungen nicht nur von den Impedanzen des Netzes. sondern auch, ähnlich wie es in Abb. 5 ge zeigt wurde, von den Charakteristiken der Vektorregler ab.
Je mehr die Statiken ver grössert werden. um so mehr tritt demgegen über der Einfluss der Impedanzen des Netze zurück, um so entfernter liegende Netzteile werden also zu Deckung von örtlichen Last änderungen mitherangezogen. Abgesehen da von, dass hierdurch der Leistungsfluss zwi schen Knotenpunkten oder Sammelschienen ohne besondere Zusatzmittel nicht mehr kon stant bleibt und eine neue Zusammenschaltung auseinandergefallener Netzteile ohne Abglei- chunm der Phasenlage im allgemeinen nicht möglich ist, bleiben, wohlgemerkt, doch alle andern Vorteile der Vektorregulierung be stehen.
Ganz abgesehen davon, hat ja auch ein Betriebssystem mit einer derartigen ge genseitigen natürlichen Unterstützung und gegenseitigen Ausgleich der Belastungsspit- zen bekanntermassen seine Vorteile, zum Bei spiel mit Rücksicht auf die Bereitstellung von Leistungsreserven in den einzelnen Net zen usf. Bei genügender Vergrösserung der Statiken, bei denen beispielsweise die zur Vollbelastung der Maschine nötige Änderung der Deklination auch mehr als einen vollen Winkel von<B>360',</B> u.
U. das Mehrfache davon, betragen kann, erhält man ein Be triebssystem ähnlich einem theoretisch denk baren, in grossen Netzen aber praktisch nicht ausführbaren Fall der reinen Drehzahl regelung, bei dem eine grössere Anzahl auf verschiedene Netzteile verteilte Frequenz maschinen verwendet werden, deren ord- nungsmä.ssiges Parallelarbeiten durch Aus gleichsleitungen zwischen den Steueror.(Yaiien der Drehzahlregler erzwungen wird.
Die Vergrösserung der Statiken der Vek- torregler gibt nebenbei den Vorteil. dass die Anforderungen an die Genauigkeit der Übereinstimmung der Richtvektoren an den verschiedenen Vektorreglern etwa im selben Masse gemildert werden, da ja mit zuneh mender Statik eine zunehmende Deklina- tionsäuderung an den -Maschinenklemmen nötig ist, um eine bestimmte, bleich grosse Leistungsändcrung hervorzurufen.
Dies ist besonders wichtig für den Fall der örtlich getrennten, voneinander unabhängigen Er zeugung mehrerer Richtvektoren.
Method and device for regulating power and speed in alternating current networks. When operating alternating or three-phase networks, the following three basic energetic conditions are known. to be fulfilled: 1. The total energy input into the network must be equal to the sum of all energy withdrawn from the network and the total loss in the network. .
2. The frequency of the network must adhere to a prescribed value as closely as possible.
3. The energy generation must be arbitrarily distributed to the various units feeding into the network and the energy flow in the network must be controlled as far as possible.
The second of these conditions is not purely and directly energetic: it is also to be set for mechanical, electrical and other reasons and only to be addressed as energetic insofar as the frequency of the network essentially determines its energy content, since in the majority of the alternating or Three-phase generators and motors, the number of revolutions and thus the energy of the rotating masses clearly depend on the frequency. The second condition therefore includes the first, because if the frequency and thus the energy content of the network are to remain constant, this is only possible if as much energy flows into it as is taken from it and is lost in it.
In fact, there is actually no other practicable possibility of fulfilling the first condition than by keeping the frequency and speed constant, because the total sum of energy consumption and losses are unknown and also constantly changing variables.
It has long been known that the conditions set by means of the speed controller of the drive machines of the AC or three-phase generators can be met to a certain degree, which will be explained in more detail below, by adjusting the controller to the power output of the with increasing speed Reduce the drive machine and let it increase as the speed falls, by also providing it with certain adjustable statics - or, as one also likes to say, permanent degrees of irregularity - by means of their feedbacks, i.e. the speeds that they regulate,
to a small extent, depending on their stroke and thus the power of the units controlled by them, by thirdly making the idling speeds to be maintained by them adjustable and finally equipping them with fixed or flexible opening limits that act like stops on the power controls ( Guide vanes, valves, throttle valves, etc.) of the engines are effective.
You can now set the speed controller of all aggregates of the network in such a way that they all have certain (identical or different) statics, in other words that the speed (and thus frequency) and power of all aggregates of the network are clearly more functional (practically linear) relationship to each other.
Then, as is well known, the energy generation required in each case is automatically distributed to all units of the network by the controller in a clear manner, as the set statics, idle speeds and opening restrictions prescribe. So you have the distribution of the energy generation and the energy flow within the network in hand and can completely meet the third condition mentioned at the beginning.
On the other hand, the second condition is not completely satisfied, because different speeds (and thus frequencies) correspond to different power draws from the network (and thus different power generation) due to the statics of the controller.
The other path one can take is this. not to let all controllers work with static, but rather to give one or more of them the static zero, which means that the actuators controlled by them, regardless of what power they deliver, always run at a constant speed or vice versa at a constant speed Speed to deliver any performance. It is irrelevant here whether the droop by isodromising the controller, i.e. <B> C, </B> eliminating the corresponding setting of its feedback or, as is usually the case, by continuously adjusting its idle speed by hand to a certain extent artificially ineffective is made.
The essential thing is that in this way the speed of these units and thus the frequency and the speeds of all other units are kept quite constant and so the second of the conditions listed at the beginning is completely fulfilled. On the other hand, the third condition about the distribution of the energy generation to the individual aggregates of the network is not completely satisfied. This is particularly inadequate when several units are isodromised because the distribution of the power they deliver together is then completely indeterminate and left to chance or undesirable side effects.
One can therefore set up the rule that in a coherent network only one single machine should be isodromised or, as they say, should run as a frequency or pole changing machine. But even then, one cannot master the power distribution and the energy flow in the network, because one has to accept that all fluctuations in the network load fall exclusively on the frequency machine and that energy flows from this machine through the entire network, now here and there run to the places with higher or lower demand, while all other machines remain completely uninvolved.
In addition, one is constantly concerned about whether the performance of the frequency machine is sufficient, and so that the frequency does not rise or fall, measures must be taken to transfer the frequency maintenance to other machines, or else load other machines more or less, so that the frequency machine can work again.
Afan sees from this brief explanation that it is not possible with the pure speed control, as it has been common up to now, to completely meet the two conditions of frequency maintenance and power distribution in the network, because it signifies an internal contradiction, On the one hand, to keep the speed constant and, on the other hand, to want to regulate the power distribution with the help of the speed - by making speed and power dependent on each other.
This fundamental deficiency, which is based on the principle of pure speed regulation itself, did not appear particularly disruptive as long as the distribution networks did not exceed a certain size, formed a unit economically and according to orders, or could be merged into associations that were jointly elaborated and implemented guidelines were operated by one or more command centers (load distributors). They refrained from seeing the conditions of frequency maintenance and power distribution in the network both completely fulfilled, because this is simply not possible and initially took a middle course by taking small fluctuations in frequency of around 1 to 1,
5% and had the power distribution in the network readjusted by hand through agreements and commands made over the phone. In this way, both conditions could be satisfied to a certain extent. There is no longer a <B>, </B> only rigidly isodromised frequency machine in the network; rather, all machines participate to a moderate degree automatically in maintaining the frequency and taking over the load fluctuations;
in addition, from time to time, depending on requirements, the
EMI0003.0018
tion <SEP> commissioned <SEP> machine <SEP> changed <SEP> and
<tb> the <SEP> controller <SEP>. of the <SEP> other <SEP> machines <SEP> adjusted
<tb> and <SEP> so <SEP> at least <SEP> approximately <SEP> the <SEP> intended <SEP> and <SEP> the <SEP> economic <SEP> issues <SEP> eni speaking <SEP> distribution of services <SEP> forced.
<tb> In short <SEP> said:
<SEP> <SEP> succeeded, <SEP> as long as <SEP> the <SEP> networks
<tb> a <SEP> certain <SEP> expansion <SEP> not <SEP> exceeded, <SEP> the <SEP> ends in the <SEP> speed control principle <SEP>
<tb> 132angel <SEP> through <SEP> small <SEP> discounts <SEP> to <SEP> the <SEP> strict <SEP> demands. <SEP> by <SEP> ongoing <SEP> monitoring <SEP> and <SEP> mutual <SEP> communication <SEP> zii
<tb> cover up.
<SEP> The <SEP> defect <SEP> and <SEP> its <SEP> disadvantageous <SEP> consequences <SEP> occurred <SEP> but <SEP> again <SEP> in <SEP> appearance, <SEP> as <SEP> man, <SEP> forced by <SEP> economic <SEP> considerations <SEP>, <SEP> the <SEP> previously <SEP> independent
<tb> Networks <SEP> and <SEP> Networks <SEP> always <SEP> rnebr <SEP> coupled, <SEP> the <SEP> means <SEP> always <SEP> larger <SEP> connected <SEP> Networks <SEP> formed <SEP> and <SEP> which <SEP> Ua.schi ren unit services <SEP> continuously <SEP> increased.
<tb> It <SEP> becomes <SEP> namely <SEP> then <SEP> always <SEP> more difficult.
<tb> <SEP> accept <SEP> compromises through <SEP>. <SEP> help, <SEP> and <SEP> man
<tb> <SEP> is forced in <SEP> increasing <SEP> mass <SEP>.
<SEP> on
<tb> stricter <SEP> compliance <SEP> of the <SEP> two <SEP> basic conditions <SEP> to <SEP> see; <SEP> the <SEP> frequency fluctuations <SEP> must <SEP> be reduced <SEP>, <SEP> because <SEP> like
<tb> Energy pendulums <SEP> and <SEP> energy waves <SEP> after
<tb> pull <SEP>, <SEP> the <SEP> run through the <SEP> whole <SEP> network <SEP>
<tb> and <SEP> with <SEP> the <SEP> multitude <SEP> and <SEP> diversity <SEP> the
<tb> parallel working <SEP> controller <SEP> unrest <SEP> and <SEP> new ones
<tb> cause <SEP> oscillations. <SEP> For this, <SEP> Kommeli
<tb> nor <SEP> other <SEP> not <SEP> directly <SEP> <SEP> reasons related to <SEP> <SEP> network operation <SEP>, <SEP> au>
<tb> to which <SEP> a <SEP> <SEP> as closely as possible <SEP> compliance <SEP> the
<tb> Frequency <SEP> is aimed for <SEP>.
<SEP> The <SEP> distribution
<tb> of the <SEP> service <SEP> must <SEP> more precisely <SEP> carried out <SEP> and
<tb> the <SEP> energy flow <SEP> in the <SEP> network <SEP> with <SEP> greater <SEP> security <SEP> can be controlled <SEP> <SEP>. <SEP> because <SEP> büi
<tb> the <SEP> large <SEP> transmission distances <SEP> unwanted <SEP> energy flows <SEP> through <SEP> the <SEP> networks
<tb> <SEP> and <SEP> can cause <SEP> considerable losses <SEP>
<tb> <SEP> at all <SEP> pray <SEP> energetic <SEP> and <SEP> energy efficiency <SEP> efficiency <SEP> can only <SEP> achieve <SEP>, <SEP> if <SEP> you <SEP> follow the <SEP> energy flow <SEP>
<tb> the <SEP> point of view <SEP> smallest <SEP> loss <SEP> can <SEP> control.
<SEP> <SEP> is added to <SEP>. Then <SEP>, <SEP> that
<tb> also <SEP> with <SEP> best <SEP> will <SEP> for <SEP> communication
<tb> and <SEP> association <SEP> the <SEP> association <SEP> dei
<tb> Companies <SEP> to <SEP> larger <SEP> tBusiness support, certain limits are set, and it is by no means desirable if all independence is lost. This means that the combined network is technically a whole, but the limits of ownership come into play insofar as the energy flows at the coupling points are subject to certain conditions that are subject to contractual regulation and billing.
The general task of being able to regulate the power distribution into the network is made more difficult by the fact that certain energy flows are required for certain lines. The development of the network operation will also mean that in the future the networks will be connected beyond the borders of the empire; Then there will be difficulties of an economic, national and linguistic nature in addition to the ones described, and one will be forced to further increase the demands on the regulation.
In summary, one can say that the coupling of individual networks, although - viewed from the outside - actually does not create a new type of structure, but again only a network - admittedly with larger dimensions - it does give up new technical problems.
This is (apart from the fact that a larger mechanism or organism is always subject to different laws than a smaller one, even if both are identical and even similar to one another), as I said, because the principle of speed regulation used so far contains a fundamental contradiction , which must appear more prominently the higher the demands on the regulation.
Lately, various sides have tried to get these difficulties out of the way by superimposing a regimen of power on the exclusive control of the speed, as was customary up until then and is still generally used today. In other words, it no longer seeks to control the power only via the speed, but also directly, that is, without being dependent on the speed, "according to timetables". The essence of this process can be most easily highlighted using the example of two networks connected to one another via a coupling point (Fig. 1).
The network A. instructs one of its machines to maintain the frequency, the network B instructs one of its machines to keep the energy flow in the connection line between the two networks constant or to change it according to a specific schedule depending on the time; all other machines in the two networks work as usual with a certain static.
The driver machine of network A thus works with an isolated controller, the driver machine of network B is controlled (mostly by means of remote transmission) by a power relay. that monitors the energy flow at the coupling point and causes the drive machine to close or open in the event of deviations from the "schedule". For the sake of clarity, it must be emphasized that compliance with a certain timetable is secondary compared to the necessary requirement that,
the performance at the coupling point can be kept constant. If you have a device that keeps a certain power setpoint constant regardless of external influences (here load conditions in the network and frequency), you can always change the power to be kept constant according to a schedule without difficulty using a clock and suitable templates or cams .
For example, instead of giving the attendant certain instructions about the performance of his machines during the individual hours of the day or weekdays, based on the known energy demand and presentation conditions, this can be done automatically using the template or cam. The purpose of such an arrangement is to save personnel or to make oneself independent of personnel.
It can of course be attached to every controller, but does not change anything in its mode of operation or in the basic principles of the regulation to be discussed here. The recently introduced term "schedule control of a network" is therefore understood in the following as a control that allows a certain energy flow to be kept constant in any line regardless of the operating state of the network, with the value to be kept constant from the outside somehow arbitrary can be changed.
This is nothing more than one of the tasks that have to be carried out today according to the earlier explanations regarding the distribution of the energy flow in the network. It should also be added that the problem can also be solved, as is well known, by connecting a rotary transformer (if necessary also in the form of an induction converter), or a transverse transformer, or a rotating converter to the line and thus creating a power control. However, because of their high costs (and possibly reactances), such devices are only considered where they are absolutely necessary for physical reasons. This will be discussed below.
If the described device of the "schedule control" works properly, it is actually achieved that the two networks remain independent and yet constant power flows from one to the other. Conversely, one can say: since the power transmitted between A and 13 remains constant, each of the two leading machines takes over the peaks in its network; the driver's machine B also keeps the frequency medium bar.
In this way you have the advantage over the past that you no longer have one, but two frequency machines in a connected network <I> A </I> + 13; -The earlier uncertainty of the power distribution between them is .by the new remote control device eliminated.
This method can also be applied to any number of networks; However, certain restrictions on the number and mutual position of the coupling points at which the power is to be kept constant must be taken into account, which cannot be discussed here for the sake of brevity. Incidentally, there are also other means of determining the load distribution between a plurality of isodromised machines in a network, i.e. distributing the power among them according to a key.
For example, this is also achieved in that the control organs of the regulator or the power control of the machines depend not only on the speed, but also on the difference between a variable proportional to its own stroke and one of the sum of the strokes of all other isodromised machine-proportional variables.
From what has been said, it can be seen that with the "schedule control", or more generally expressed, with the help of any additional equipment that is dependent on the performance, the internal contradiction between keeping the speed constant and controlling the power distribution, which is based on the principle of pure speed control , external means can be partially or completely eliminated with the necessary effort.
That it is however with the "schedule control". To which, for the sake of simplicity, we will restrict ourselves in the following, is only a partial solution, first of all when you realize that if there is an interruption in the connection line between <I> A </I> and <I> B </I> or the control line the network B no longer has a frequency machine, yes, -that the driver machine even drives the Fre quency up or down, because the real power relay indicates the power zero or some incorrect line value.
Another shortcoming of the process is that, with regard to the control lines, the choice of machines that can take on the role of driver machines is very tied. because of the costs will even be forced to decide for all 1'1 = a1;
this impairs the freedom of movement of the line distribution and the most economical control of the energy flow in network B, which is thereby severely disadvantaged compared to network A, in which the frequency machine can be easily changed. In general, it means that the whole system is weak because it is asymmetrical; it grants the frequency-holding network a certain predominance and all other networks dependence on it and thereby makes them to a certain extent networks of subordinate rank.
The existing asymmetry in the mutual relationships of the networks with one another also makes the clarity considerably more difficult; It is not easy to get an overview of the situation in a network consisting of several individual subnetworks and to check whether the above-mentioned conditions, which restrict the feasibility of the method, are also met with the switching states that change frequently.
The last, but by no means the slightest, objection to the procedure is that it alleviates the fundamental contradiction mentioned several times in the principle of the pure: speed control for the integrated overall network 4 + B, in so far as this is now over two frequency machines has;
But if you look at part network A for yourself, everything has stayed the same despite its preferred position and with part network B, as already mentioned, the conditions have even become worse than the frequency maintenance and thus the tip coverage can no longer be transferred from one machine to another at will.
The new method for regulating power and speed in alternating current mains voltages is that the angular position of the vectors of the mains voltages and terminal voltages is relative to a common directional vector rotating at constant speed and thus also the mutual angular position of the voltages is regulated.
This method is superior to the previously used speed control because it does not contain a contradiction between keeping the frequency constant and controlling the power distribution in the network, much more both through one and the same element, namely the angle between the voltage vector and the constantly rotating auxiliary vector allowed to regulate at the same time. If a built according to this principle:
Regulator controls a machine, transformer, converter etc. in such a way that the angle between the voltage vector and directional vector remains unchanged, for example, so it forces certain energy flows to other points of the network, at which regulators of the same type also control their machines etc. Control the angle between the voltage vectors there and the common directional vector because, as is well known, the flow of energy between two points of a network is essentially determined by the angle between the voltage vectors at these points and the properties of the connecting lines, transformers, etc.
At the same time -. And that is the essential thing - all these regulators keep the frequency of the network constant, because if they regulate to a certain angle between the voltage vectors and the directional vector rotating at constant speed, they automatically regulate to a constant speed & r voltage vectors, i.e. constant frequency and constant speed.
Before the particular suitability of this rule principle for network operation, especially the joint operation of coupled networks, is explained in more detail and demonstrated, a control arrangement operating according to this principle should first be briefly and schematically described for a better understanding. In Fig. 2, a differential gear is shown for this purpose, which is driven by the shafts 1 and 2. The shaft 2 is now coupled to a two-pole synchronous motor, which is fed by a voltage with the constant frequency of the directional vector ge. How this voltage is obtained wherever such vector regulators are set up remains to be seen.
Any point on the circumference of the shaft thus makes a rotational movement that is exactly synchronous with the directional vector and a beam from the shaft axis to the selected point on the circumference; or an arm connected to the shaft thus always includes the same angle with the directional vector, provided that the synchronous motor R is constantly equally loaded or is almost unloaded relative to its tilting power. If you choose the point so that this angle is equal to zero, the beam or arm placed through it clearly represents the directional vector itself.
The second drive shaft of the differential gear, namely shaft 1, is also driven in the opposite direction by a two-pole synchronous motor <B> IN </B>, which is fed by the voltage of the machine to be controlled. A beam that is drawn from the shaft axis to a suitably selected point on the circumference of this shaft clearly represents the voltage vector of the machine to be controlled. It can now easily be set up so that a point marked on the drive shaft 3, or a pointer connected to it on a fixed scale in space allows the angle between the voltage vector and directional vector to be read.
If this angle is zero, the shaft 3 is in a very specific Stel ment; which we call their zero position and in which we want to think of the zero point of the scale as being placed. As long as waves 1 and 2 run synchronously among themselves, wave 3 will stand still in space. If the voltage vector and thus the shaft 1 leads or lags against this, the drive shaft 3 of the differential gear will rotate by exactly the same angle with respect to its zero position.
The pointer on shaft 3 thus makes a rotary movement above the scale, which in spatial degrees represents the electrical
EMI0007.0015
see <SEP> degrees <SEP> between <SEP> voltage vector <SEP> and
<tb> Directional vector <SEP> corresponds exactly to <SEP>. <SEP> This <SEP> pointer
<tb> or <SEP> a <SEP> at <SEP> its <SEP> position <SEP> stepping <SEP> arm <SEP> adjusts <SEP> now <SEP> the <SEP> power control <SEP> the < SEP> Jlaschinc
<tb> or <SEP> the <SEP> control element <SEP> of a <SEP> the <SEP> machine
<tb> controlling <SEP> servo motor.
<SEP> On <SEP> this <SEP> Weisü
<tb> becomes <SEP> a <SEP> specific <SEP> functional <SEP> _ @ dependency <SEP> between <SEP> the <SEP> rotation <SEP> of the <SEP> arm
<tb> and <SEP> the <SEP> opening <SEP> of the <SEP> capacity control <SEP> the
<tb> Machine <SEP> and <SEP> so that <SEP> also <SEP> determined a <SEP>
<tb> functional <SEP> dependency <SEP> between <SEP> the <SEP> power <SEP> of the <SEP> machine <SEP> and <SEP> your <SEP> angle <SEP> between <SEP> theirs <SEP> voltage vector <SEP> and <SEP> dem
<tb> Directional vector <SEP> achieved.
<SEP> The <SEP> type <SEP> of the <SEP> functional <SEP> dependency <SEP> becomes <SEP> one <SEP> each <SEP> after <SEP> the <SEP> later <SEP> <SEP> to <SEP> to be discussed <SEP> requirements <SEP> of
<tb> Select network operation <SEP> <SEP> and <SEP> after <SEP> implement the <SEP> belmnn th <SEP> principles <SEP> of the <SEP> control technology <SEP>. <SEP> In <SEP> consideration <SEP>, <SEP> come as usual <SEP>
<tb> before <SEP> everything <SEP> control <SEP> of the <SEP> machine <SEP> on <SEP> constant <SEP> angle <SEP> between <SEP> voltage vector
<tb> and <SEP> Rectifier <SEP> with <SEP> help <SEP> from <SEP> servo motors
<tb> and <SEP> todromination facilities.
<SEP> or <SEP> but
<tb> Control <SEP> with <SEP> linear <SEP> relationship <SEP> between
<tb> this <SEP> angle <SEP> and <SEP> the <SEP> service, <SEP> like <SEP> this one
<tb> in <SEP> known <SEP> way <SEP> with <SEP> help <SEP> from <SEP> feedback <SEP> or <SEP> through <SEP> direct <SEP> connection
<tb> of the <SEP> arm <SEP> to <SEP> of the <SEP> drive shaft <SEP> 3 <SEP> of the <SEP> differential gear <SEP> with <SEP> the <SEP> power control
<tb> of the <SEP> machine <SEP> reached <SEP> can <SEP>.
<tb> In <SEP> Fig. <SEP> 3 <SEP> there are <SEP> two <SEP> <SEP> connected in parallel
<tb> Networks <SEP> represented by <SEP> simple <SEP> form <SEP>. <SEP> their
<tb> Machines <SEP> are equipped with <SEP> such <SEP> V <SEP> ector controllers <SEP> <SEP>. <SEP> Initially '<SEP>, <SEP> is assumed.
<tb> G_4 <SEP>? .. <SEP>.
<SEP>.
<tb> that <SEP> all <SEP> generators <SEP> <B> <I> G <SEP> Al, </I> </B>
<tb> G $ 1, <SEP> <I> GB'-) </I> <SEP> <B> ... </B> <SEP> in <SEP> the <SEP> two <SEP> networks < SEP> _1 <SEP> and
<tb> 13 <SEP> from <SEP> your <SEP> vector controllers <SEP> to <SEP> constant <SEP> and
<tb> under <SEP>, <SEP> the same <SEP> angle wave <SEP> of the <SEP> voltage vectors <SEP> compared to <SEP> the <SEP> directional vector
<tb> der, <SEP> as <SEP> stated above <SEP>. <SEP> as <SEP> for <SEP> all:
<SEP> together <SEP> provided <SEP> is <SEP> - <SEP> controlled <SEP>. <SEP> From this <SEP> follows, <SEP> that <SEP> via Pr <SEP> the <SEP> trunk line
<tb> between <SEP> the <SEP> networks <SEP> _I <SEP> and <SEP> R <SEP> practical
<tb> no <SEP> power transmission <SEP> takes place, <SEP> because
<tb> the <SEP> voltage vectors <SEP> at <SEP> their <SEP> ends <SEP> both
<tb> have the <SEP> the same <SEP> position <SEP> to the <SEP> directional vector <SEP>
<tb> and <SEP> consequently <SEP> themselves <SEP> are in phase <SEP>.
The fact that with different sizes of the in-phase voltage vectors at the ends of the line reactive power and, to a lesser extent, real power flows, can be ignored, because the size of the voltages is controlled by voltage regulators, whose special task and effect here and below need not be discussed as they are known. It should also be noted that the proportionality between the active power flow and the phase angle between the voltage vectors is only approximate.
The approximation is the better, the larger the (inductive or capacitive) bars of the transmission elements are compared to their ohmic 'U.' resistances, which is with regard to the protection against short circuit, etc. and the aim is to reduce transmission losses. The generators in network A cover the power consumption of consumers VA1, VA2 ... in their own network and the generators in network ss the power consumption of consumers VB1, VB2 ... of their network.
The frequencies of the two networks are always the same as the constant frequency of the directional vector, i.e. always constant. If there is a change in the power requirement in a network, for example in network A, the vector regulators always set the prescribed angle between the voltage vector and directional vector, so that despite the changed total output, the consumers and the generators in network A do not have any power through the connection line flows and the speed remains constant.
Each of the two networks is therefore independent; each one covers its own peak loads and maintains its frequency, which automatically coincides with the frequency of the other network. If, instead of power zero, some other power should flow between the two networks, for example a certain power is to be transferred from network A to network B, then the vector controller of the generators of network A will be given the angle between & n voltage vectors. And adjust the directional vector in terms of the lead of the voltage vector.
Means for this purpose are, for example, rotatable couplings in the drive shafts of the differential gear according to Fig. 2, rotatable stands of the above-described drive motors of these 'vv # tables, phase rotation devices of some kind in the electrical leads to these motors, adjustable links in the connecting mechanism between Differential gear and servo motor or power control, or other known devices suitable for this purpose.
A power then flows through the connection line between the two networks A and SS, which is practically due to the relative position of the voltage vectors in the networks <I> A </I> and 73 to one another and through the impedance of the connection line and, if applicable, in it lying transformers, chokes, etc. is determined. In this case too, what was said above about the mutual independence of peak coverage and frequency maintenance in the two networks and the constancy and correspondence of the two frequencies applies.
If the connection line is suddenly interrupted during operation and as a result the transmission of power between the two networks ceases, operation in the two networks continues undisturbed; The vector regulators automatically readjust the generator output so that the prescribed angular position of the voltage vector in relation to the directional vector and, at the same time, the constant frequency is maintained, so that the new balance between power supply into the network and power consumption from the network plus loss is achieved by itself .
It can be seen from this that the subnetworks are completely symmetrical to the whole and that no preference or disadvantage of one over the other is necessary. Particularly noteworthy is the fact. that the fallen switch in the connec tion line between the two networks can easily be switched on again when the. The cause of the disorder is known. since the networks remain synchronous and the voltage vectors have their old mutual position to one another as vgr, so that when the switch is re-inserted, the previous power flow is set again by itself.
In the case of pure speed control and "schedule control", on the other hand, the networks must always be synchronized with one another before being switched on again, since they fall out of step during the separation.
We now want to investigate how the total power in one of the two networks, for example in network A, can be distributed to its individual generators without any change in the power transmitted between the two networks A and B.
For this purpose, Fig. 4 shows network A with its three generators <B><I>G</I> </B> A1, GA2 and GA3, which are fed via transformers on a busbar or line, and the consumers - summarized in a branch (r), and the line to network B shown in a larger 1 (Iassstabe.
A constant power 1N should flow to network B. The total network load is made up of this power and the energy consumption V of the consumers, which fluctuates over time; the loss in the network is included in V. The impedance of the busbar, the connecting lines between generators and transformers, and between transformers and busbars is assumed to be negligibly small compared to the impedances of the transformers and the long-distance line to network B.
Before starting the study of the distribution of power, some determinations have to be made and some new names have to be introduced. The angle between the voltage vector of the busbar and the directional vector is to be referred to in the following as the "deviation" or "declination". It is in fact useful for the treatment of power distribution in ver wound network structures, instead of speaking of the relative position of the network vectors to each other, to refer the directions of the individual voltage vectors to the direction of the directional vector as a zero value.
By introducing the declination, the need for the vectorial approach is no longer necessary for further discussion, since the declination is a scalar quantity. It is possible to dispense with the vector representation because the size of the vector with regard to the activity of the voltage regulator is practically only relevant for the reactive power - which, as already mentioned, does not need to be included here - is important for However, real power only plays a subordinate role.
For reasons of expediency, it is also stipulated that all voltage vectors of the connected networks always lead the directional vector under all possible load conditions, so that the declaration can always be expressed by a positive number.
Under this condition, the declination represents the potential for the power flow in the network, in the sense that the power flows from a network part with a higher declination to a power supply unit with a lower declination when, as is normally the case, the intermediate impedance is positive.
In the example described in Fig. 3, the busbar from network A must therefore have a greater declination than the busbar from network ss if, as assumed there, the power is to flow from A to B; the magnitude of this power is determined by the difference in clinic between the two busbars and the impedance of the connecting line between them.
In order to come back to the power distribution of the network A shown in Fig. 4, the task can now be dealt with in such a way that - no matter how large the power consumption of the consumer is and no matter how the energy production is distributed to the three generators - the collective line always has one must have very specific prescribed declination. The declination determines the ratio of network A to network B and, if necessary, to other networks C, D. .. with which it can also be coupled.
The points of view according to which the individual networks or feeding points are to be assigned certain declinations to be observed will be discussed briefly later. As far as network A and its three generators are concerned, the entire network load N + V is distributed over them as the diagrams in Fig. 5 show. It is assumed, for example, that the vector regulators are fed from the terminals of the generators.
They should also all have a certain static, namely the two vector controllers of the generators GA1 and GA2 one. falling or positive, in which the power output I. increases with decreasing declination <I> D </I>, while the vector controller of the GA3 generator increases or negative, in which the power output increases with increasing declination.
These "declination characteristics", which are forced by the vector regulators and are related to the terminal voltage vectors, are shown in broken lines in FIG.
With regard to the busbar vector, the effect of the transformer impedances results in declination characteristics that are more inclined than the controller characteristics, since the energy flow through the transformer causes a declination reduction proportional to the power. In the case of the GA3 generator, the controller statics are selected so that its busbar declination characteristic D 'runs horizontally.
Furthermore, in this generator, the no-load declination is set to the declination value prescribed for the busbar.
The conditions here are very similar to those in the known speed control diagrams. The total power L1 -f- L2 + L, of the three generators is equal to N -f- Z '. . (- If the network load changes, the generator GA3 takes over the change in power, while L1 and L = remain constant.
The generator GA3 therefore acts as a top machine; it can also be called a "declination machine" based on the term used for speed control.
The loading and unloading of the generators GA1 and GA2 is carried out - entirely in accordance with the speed control procedure - either by setting other statics with constant idling declination, or by raising or lowering the idling declination and thus parallel shifting the characteristic up or down. There is therefore no need for further explanations about the practice of power distribution.
With speed control, the inclinations of the characteristics required for stable parallel operation are only brought about by the properties of the controller. In contrast, the declination control results in statics, i.e. load-dependent enlargements of the angle between the terminal voltage vector and the directional vector, even if there are impedances between the points from which the controllers are fed and the machine itself.
Since this is almost always the case. one can often dispense with the setting of a controller statics. More important than this, however, is the fact, based on the same cause (already discussed above for the special case of the relationship between networks A and B, but recognized here in terms of its general validity), that there are very many tip or declination machines can run in a network if there are only impedances between these machines.
If one then looks again at the arrangement according to Fig. -1, one finds this confirmed insofar as the vector controllers of the machines GAl and GA2, which are fed from the generator terminals, can also have completely horizontal declination characteristics without the parallel operation the GA3 generator, which remains the top engine.
and still provides the prescribed declination on the busbars; somehow impaired. The angle (between the dashed lines and the horizontal) and the strongly drawn-out declination characteristics (relating to the busbars) will then only rotate in the left and middle diagram of Fig. 5, which come from the controller statics upwards and accordingly form smaller angles with the horizontal.
The same applies if one now assumes that instead of the three generators shown in Fig. 4, there are entire power plants and instead of the transformers and the short (previously assumed without impedance) connecting lines to the busbars, long long distance lines with several transformers in between , Choke coils, etc. (see Fig. 6).
Horizontal declinations can be set on the busbars of power plants 1 and 2 (which correspond to the terminals of generators GA1 and GA2 in Fig. 4); Each of these power plants can then adjust the distribution of its power to its generators exactly as discussed above and shown (in Fig. 5).
Instead of these generators, one can then think of power plants as being set up again and thus building a whole meshed network. On the other hand, the busbars of power station 3 (which correspond to the terminals of generator GA3 in Fig. 4) must have an increasing declination characteristic so that at junction 4, where the three long-distance lines converge (corresponding to the busbars in Fig. 4) the prescribed declination prevails, which is the ratio of the network <I>.
A </I> is intended for network <I> B </I>. From an energetic point of view, this means that plants 1 and 2 can cover the peaks of the consumers or networks connected to them themselves and draw constant power from node 4, or according to what has been said earlier, this is equivalent to adhering to any timetable if the declinations in these works can be readjusted from time to time by hand or using templates or cam disks according to the timetable.
EMI0011.0039
constant <SEP>) <SEP> deliver services <SEP> to <SEP> him <SEP>. <SEP> that
<tb> on the other hand <SEP> the <SEP> work <SEP> 3 <SEP> the <SEP> peaks <SEP> the <SEP> on
<tb> node <SEP> 4- <SEP> connected <SEP> consumers
<tb> or <SEP> take over <SEP> networks to <SEP> <SEP> also has <SEP> and <SEP>
<tb> constant <SEP> ') <SEP> output <SEP> with <SEP> plant <SEP> 1 <SEP> or <SEP> 2.
<tb> or <SEP> network <SEP> B <SEP> exchanged, <SEP> completely <SEP> like <SEP> this <SEP> the <SEP> operating conditions <SEP> require.
<SEP> <SEP> may <SEP> and <SEP> at <SEP> this <SEP> position <SEP> again <SEP> refer to <SEP> <SEP>, <SEP> that <SEP> all <SEP> machines <SEP> resp.
<tb> Works <SEP> by <SEP> itself <SEP> always <SEP> keep the <SEP> constant <SEP> speed <SEP> of the <SEP> directional vector <SEP>, <SEP> the <SEP> frequency
<tb> therefore <SEP> very <SEP> good <SEP> constant <SEP> remains <SEP> and <SEP> see <SEP> too
<tb> with <SEP> complete <SEP> breakdown <SEP> of the <SEP> network <SEP> after <SEP> completely <SEP> a short <SEP> time <SEP> again <SEP> on <SEP> this
<tb> sets constant <SEP> value <SEP>,
<SEP> so <SEP> that <SEP> without <SEP> Sy <SEP> n chronization <SEP> again <SEP> together (-hold
<tb> can be <SEP>.
<tb> The <SEP> V <SEP> sector regulation <SEP> is <SEP> by no means <SEP> only
<tb> on <SEP> the <SEP> control <SEP> of <SEP> Maseliinen <SEP> besehränkl.
<tb> of <SEP> those <SEP> in <SEP> -the <SEP> previous <SEP> examples <SEP> of
<tb> Simplicity <SEP> for the sake of <SEP> only <SEP> the <SEP> speech
<tb> was. <SEP> You <SEP> can <SEP> just as well <SEP> <SEP> also <SEP> for <SEP> Uni formers, <SEP> rotary transformers, <SEP> induction transformers, <SEP> cross transformers. <SEP> throttles <SEP> us # .v.
Use <tb>, <SEP> for <SEP> where <SEP> controls the <SEP> service <SEP>
<tb> can be <SEP>.
<SEP> <SEP> needs <SEP> here <SEP> not <SEP> run <SEP> to <SEP>, <SEP> da.ss <SEP> such <SEP> settings <SEP> in <SEP> large <SEP> network structures <SEP> often <SEP> then <SEP> are indispensable <SEP>, <SEP> if <SEP> the <SEP> power distribution
<tb> everywhere <SEP> arbitrarily <SEP> regulated <SEP> can be <SEP>
<tb> should. <SEP> If <SEP> one <SEP> includes these <SEP> devices <SEP> in <SEP> the <SEP> system <SEP> of the <SEP> vector control <SEP>, <SEP> by
<tb> you <SEP> with <SEP> you <SEP> set either <SEP> constant <SEP> declination jumps <SEP> or <SEP> you <SEP> to <SEP> keep constant <SEP> one <SEP> specific <SEP> declination
<tb> used by means of <SEP> of a <SEP> vector controller <SEP>.
<SEP> so <SEP> gives <SEP> <SEP> the <SEP> 3Iossibility <SEP> of a <SEP> much <SEP> stronger
<tb> Meshing <SEP> of the <SEP> networks. <SEP> as <SEP> you <SEP> previously <SEP> was practically <SEP> feasible <SEP>.
<tb> This <SEP> is sufficient <SEP>, <SEP> to <SEP> the <SEP> multiple <SEP> applicability <SEP> of the <SEP> procedure: <SEP> and <SEP> his < SEP> advantages <SEP> to explain. <SEP> The <SEP> explanations <SEP> about this
<tb> <SEP> but <SEP> are in no way meant <SEP> as <SEP>, <SEP> as <SEP> ob
<tb> r, un <SEP> in the <SEP> future <SEP> only <SEP> nor <SEP> such <SEP> vector controllers should be used.
Rather, all the machines that have to supply a given energy to the network and the many smaller machines whose power is irrelevant to the network can run with their speed controller as before. Incidentally, these machines also benefit from the new control method, insofar as the mains frequency has fewer fluctuations and, as a result, the performance of these machines can be more easily maintained at the intended value.
Now that the mode of operation of the invention on network operation has been sufficiently discussed, the description of its various possible embodiments continues.
The procurement of the common directional vector at all the points where vector regulators are set up can be done, for example, by generating a constant frequency at a central point (one of the generators of the network itself can also serve as such a central generator) and transmitting it remotely with any of the known ones By means of telecommunications or transmission technology.
Either the frequency of the directional vector itself can be transmitted, or you can use any carrier frequencies that are modulated with the frequency of the directional vector. The current state of the art makes it possible to generate the frequency of the directional vector in the control center, for example by means of tuning fork controls, quartz resonators, precision clockworks, etc. using machines or tubes with sufficient accuracy, as well as the directional vector by means of suitable transmitters or transmitters and receivers to be transmitted and amplified in such a way that no faults in the phase position can arise which could interfere with network operation.
Deviations in the phase position caused by the transmission means and the speed of propagation can be taken into account by making corrections to the control equipment. The transmission channels can also be used for other purposes through electrical switches, or existing facilities can also be used.
One can also think of doing without the uninterrupted transmission of the directional vector from the control center and setting up vibration generators that work as precisely as possible on the spot, and that can be built according to the same principles as the generator in the control center, and with this can be synchronized automatically or manually by signals at certain time intervals.
Incidentally, it is by no means absolutely necessary that the directional vectors constantly and completely coincide with each other, if only the divergence occurs so slowly that the readjustment by means of the already repeatedly mentioned angular rotation devices, which are usually present, is not necessary more often than for regulated network operation is permissible. Of course, the declinations to be ordered by the command centers then only guarantee the intended distribution of services for a certain period of time.
However, since the changing requirements of energy generation and output make continuous changes in the power distribution and thus the declination information necessary, this fact does not represent a particular disadvantage, provided that the command points do not lose track of them. A frequency generation for the directional vector that will meet these requirements in terms of accuracy could easily be achieved by using the facilities of the observatories even without a central generator.
For the operation of the vector controller itself, apart from the already described arrangement in Fig. 2 with differential gears, electrical differentials such as double-fed asynchronous motors, phase difference indicators of the type of synchronoscopes, etc. can also be used.
In any case, the regulators must be built in such a way that their power consumption means that there is no changeable effect on the phase position of the directional vector; Means for this are, for example, amplifier devices between the controller and the transmission channel for the directional vector. In addition, you will of course use the known principles of control technology and the proven elements in controller construction, such as servomotors, Rückfüh ments, temporary statics to he increase the stability, etc. apply;
For example, you can have several generators with static zero work in parallel by making their control units dependent on one another using mechanical or electrical compensation connections. Under certain circumstances, it is advisable to convert existing speed controllers into a vector controller by adding an additional device, in that for example the control element of the vector controller acts on the speed adjustment device or the opening limiter, etc. Such a controller can automatically intervene as a speed controller in an emergency.
In general, it will be necessary to equip the vector regulators - as is also common with speed regulators - with a coarse over-speed protection that prevents the speed from increasing inadmissibly if the control voltage fails or if there are other malfunctions.
In order to fully appreciate the advantages of the invention, the operating conditions that arise when the static of the vector controller is greatly increased will finally be discussed. As a transitional state it is initially assumed that the vector controllers of the machines of the connected networks maintain constant declinations at the terminals of their associated machines.
The power flow between busbars or nodes, which are separated from the machines by the impedance of the transformers or lines in between, will in this case no longer be able to remain exactly constant if the load condition of the network changes. A local change in load will for the most part still be covered by the neighboring machines.
However, since the declinations on busbars and nodes also change due to the load change, a small part will also be delivered from more distant parts of the network, depending on the impedances in between. With increasing distance, the influence of the load change will generally decrease.
You now give the vector controllers of the individual machines by means mentioned above, for example by permanent feedback. positive statics. dispenses with the regulation of constant declinations on the machines, the distribution of local load changes depends not only on the impedances of the network. but also, as shown in Fig. 5, on the characteristics of the vector controller.
The more the statics are enlarged. On the other hand, the more the influence of the network's impedances takes a back seat, the more distant network parts are used to cover local load changes. Apart from the fact that this means that the power flow between nodes or busbars no longer remains constant without special additives and a new connection of power supplies that have fallen apart is generally not possible without adjusting the phase position, all the other advantages of vector regulation remain, mind you stand.
Quite apart from that, an operating system with this kind of mutual natural support and mutual compensation of load peaks is known to have its advantages, for example with regard to the provision of power reserves in the individual networks, etc. with sufficient enlargement of the statics, in which, for example, the change in declination required to fully load the machine also exceeds a full angle of <B> 360 ', </B> and the like.
This can be a multiple of this, an operating system is obtained that is similar to a theoretically conceivable but practically impossible case of pure speed control in large networks, in which a large number of frequency machines are used that are distributed over different power supply units and whose normal- Proper parallel work through compensating lines between the control organs (if the speed controller is forced.
The enlargement of the statics of the vector regulator also has the advantage. that the requirements for the accuracy of the correspondence of the directional vectors at the various vector controllers are moderated to the same extent, since with increasing statics, an increasing declination at the machine terminals is necessary in order to cause a certain, pale large change in performance.
This is particularly important in the case of the locally separated, mutually independent generation of several directional vectors.