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Verfahren zum Erzeugen einer Stellgrösse in Abhängigkeit von den Abweichungen von Frequenz und Leistung im Wechselstromnetz von ihren Sollwerten Beim Verbundbetrieb mehrerer Elektrizitätswerke in einem Stromversorgungsnetz stellt sich oft die Aufgabe, zwecks Steuerung der Leistung gewisser Turbinen eine Stellgrösse zu bilden, welche von der Netzfrequenz und von der an einem bestimmten Punkt im Netz gemessenen Leistung (z. B. einer übergabeleistung) abhängig ist. Dabei sind meist die Abweichungen dieser Grössen von bestimmten Sollwerten massgebend.
Je nach dem geforderten Betriebsverhalten des Netzes bestehen für den Zusammenhang zwischen der Stehgrösse und den genannten Abweichungen verschiedene Möglichkeiten, nämlich die sogenannte Leistungs-Frequenz-Regulierung , die Energie- Phasen-Regulierung und die Leistungs-Phasen-Re- gulierung . Eine Einrichtung zur Erzeugung einer Stellgrösse in Abhängigkeit von den Abweichungen von Frequenz und Leistung von ihren Sollwerten ist dann universell verwendbar, das heisst, sie gestattet eine Regelung nach irgendeiner der aufgezählten Möglichkeiten,
wenn die Stellgrösse proportional zum Ausdruck cl'df +cz.dp+c3- @ (cl -4f +c.,-dp)dt ist. Dabei bedeuten d f die Abweichung der Netzfrequenz von ihrem Sollwert, d p die Abweichung der Leistung von ihrem Sollwert und cl, c2, c. einstellbare Proportionalitätsfaktoren.
Es sind bereits Einrichtungen bekannt, welche diese Bedingungen erfüllen. Dabei erfolgt die Bestimmung der Abweichung der Netzfrequenz von ihrem Sollwert durch Vergleich der Netzfrequenz mit der Eigenfrequenz eines Schwingkreises. Die Messgenauig- keit ist daher wegen der beschränkten Stabilität der Bauelemente, insbesondere unter dem Einfluss wechselnder Temperaturen nicht sehr hoch. Die zu erwar- tenden Fehler betragen bei den für den praktischen Betrieb brauchbaren Einrichtungen mindestens einige Promille. Für die Bestimmung der Abweichung der Leistung von ihrem Sollwert sind verschiedene Verfahren bekannt. Es kann zum Beispiel der Messwert durch die Frequenz einer Hilfswechselspannung charakterisiert werden.
Liegt diese im Tonfrequenzbereich, so lässt sie sich durch leitungsgerichtete Hochfrequenz-Fernmeldung vom Messpunkt an die Reguliereinrichtung übertragen.
Es lässt sich nun zeigen, dass die beschränkte Genauigkeit bei der Bestimmung der Frequenzabwei- chung zu Unzukömmlichkeiten führen kann, wenn mehreren Elektrizitätswerken je eine Reguliereinrichtung zugeordnet ist, welche. ein und dieselbe übergabeleistung auf einem Sollwert halten sollen. Normalerweise wird dabei beabsichtigt, dass jedes der Werke proportional Anteil an Schwankungen der Übergabeleistung übernehmen soll.
Wenn nun aber die Frequenzmessung mit merklichem Fehler behaftet ist, besteht die Gefahr, dass nach kurzer Zeit beträchtliche Leistungsverschiebungen auftreten, wobei beispielsweise ein Werk unter Entlastung von andern Werken zuviel Leistung übernimmt. Wenn nun beispielsweise verlangt wird, dass die in einer Stunde auftretende Leistungsverschiebung nicht mehr als 5 0lo des eingestellten Sollwertes beträgt, wobei die Reguliereinrichtung so beschaffen sein möge, dass sie bei einer Frequenzabweichung von 1% die Turbinen- leistung um 2 "/o pro Sekunde erhöht, dann ergibt sich,
dass die Frequenzmessung mit einem Fehler von höchstens 0,007 0/Q0 geschehen muss. Für Leistungsmessung genügt die bei bekannten Reguliereinrichtungen realisierte Genauigkeit von beispielsweise 1 %; es muss aber gefordert werden, dass die Eigen- schaften der einzelnen Reguliereinrichtungen hinsieht-
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lieh der Auswertung der Leistungsmessung nicht voneinander abweichen.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zum Erzeugen einer Stellgrösse in Abhängigkeit von den Abweichungen von Frequenz und Leistung im Wechselstromnetz von ihren Sollwerten, nach welchen es möglich ist, erstens die geforderte Genauigkeit der Frequenzmessung zu erzielen und zweitens die geforderte Gleichartigkeit der Auswertung der Leistungsmessung bei allen in einem Netz arbeitenden Reguliereinrichtungen sicherzustellen.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass als Mass für die Leistung eine Hilfswechselspannung gewonnen wird, deren Frequenz für die Leistung charakteristisch ist, dass sowohl die Netzfrequenz wie auch die Frequenz der Hilfswechselspannung durch Zählung der Schwingungen während periodisch aufeinanderfolgender Zeitintervalle bestimmt werden, dass die Differenzen zwischen der Anzahl der in jedem Zeitintervall gezählten Schwingungen und Sollzahlen ermittelt werden, welche für die Sollwerte der Netzfrequenz und der Leistung charakteristisch sind, und dass die Stellgrösse in Abhängigkeit von diesen Differenzen gebildet wird.
Gemäss der Erfindung wird also erstens die bekannte Messung der Netzfrequenz nach dem Analo- gie-Prinzip (Vergleich der Netzfrequenz mit der Eigenfrequenz eines Schwingkreises) durch eine Zählung der Schwingungen während einer bestimmten Zeit ersetzt. Auf diese Weise lässt sich jede praktisch wünschbare Genauigkeit der Frequenzmessung erzielen. Diese Genauigkeit hängt von derjenigen des Zeit- normals und von der Anzahl der in dem zur Zählung benützten Zeitintervall eintreffenden Schwingungen ab.
Es wird zweitens durch die Anwendung der an sich bekannten Charakterisierung der Leistung mittels der Frequenz einer Hilfswechselspannung ermöglicht, dass auch bei der Auswertung der Leistungsmessung das Analogieprinzip verlassen und durch das Zählprinzip ersetzt werden kann. Es stimmen also auch die Eigenschaften der einzelnen Reguliereinrichtungen hinsichtlich der Auswertung der Leistungsmessung mit jeder praktisch wünschbaren Genauigkeit miteinander überein.
Da eine Zählung mit den hier in Frage kommenden elektrisch oder elektronisch arbeitenden Mitteln nicht Bruchteile einer Einheit erfassen kann, muss entweder die Länge des zur Zählung benützten Intervalls der geforderten Genauigkeit angepasst werden, oder es ist eine Vervielfachung der zu messenden Frequenz im Hinblick auf eine praktisch brauchbare Länge des Intervalls vorzunehmen. Im vorliegenden Fall sollte die Länge der Intervalle mit Vorteil wenige Sekunden nicht überschreiten, damit die Messung von Netzfrequenz und Leistung möglichst kontinuierlich erfolgt. Es ist also vorteilhaft, die Netzfrequenz zum Beispiel mit dem Faktor 1000 zu vervielfachen.
Beträgt dabei die Netzfrequenz 50 Hz und die Länge der Zeitintervalle für die Zählung der Schwingungen jeweils eine Sekunde, so ist, unter Voraussetzung eines fehlerlosen Zeitnormals eine Frequenzmessung mit einem Fehler von höchstens 0,02 '0o möglich. Ähnliche Überlegungen gelten für die Leistungsmessung. Auch hier ist im Interesse verhältnismässig kurzer Zeitintervalle eine Vervielfachung der Frequenz der Hilfswechselspannung vorteilhaft, derart, dass die Frequenz der zu zählenden Schwingungen in derselben Grössenordnung liegt wie die vervielfachte Netzfrequenz.
Für die Erzeugung der Stehgrösse sind nun die Grössen d f und .J p, das heisst die Abweichungen der Netzfrequenz bzw. der Leistung von ihren Sollwerten nach Betrag und Vorzeichen zu erfassen. Im Sinne der Erfindung geschieht dies durch Ermittlung der Differenzen zwischen der Anzahl der in jedem Zeitintervall gezählten Schwingungen und Sollzahlen, welche für die genannten Sollwerte charakteristisch sind. Dazu kann ein Register mit einem der Sollzahl entsprechenden Fassungsvermögen verwendet werden.
Unter Benützung der schematischen Fig. 1 sei anhand eines Beispiels beschrieben, wie ein solches Register zweckmässig verwendet werden kann. Dem Beispiel liegen Zahlwerte zugrunde, welche sich ergeben, wenn die Netzfrequenz f.,z von 50 Hz mit dem Faktor m - 1000 vervielfacht wird, und wenn die Länge des zur Zählung benützten Zeitintervalls eine Sekunde beträgt. Es ist aber nach dem weiter oben Gesagten ohne weiteres klar, dass nach demselben Verfahren auch der Vergleich der Frequenz der Hilfswechselspannung mit ihrem Sollwert geschehen kann.
Die Netzfrequenz f .,z wird im Vervielfacher V um den Faktor in vervielfacht. Die entstehende Schwingung mit der Sollfrequenz 50 000 Hz gelangt zum Register R. Dieses Register ist so eingerichtet, dass es 50 000 Einheiten zählen kann und dass es über die Leitung i einen Impuls abgibt, wenn diese Zahl erreicht ist.
Die aus den Teilen N und T bestehende Einrichtung ist so beschaffen, dass sie eine Sekunde nach Beginn der Zählung einen Impuls über die Leitung s abgibt. Es handelt sich bei N um eine mit der erforderlichen Genauigkeit arbeitende Normalfrequenzquelle, welche mit einem Kristall- oder Magneto- striktionsschwinger für beispielsweise 100 kHz versehen sein kann, und bei T um einen Frequenzteiler.
Entspricht die Netzfrequenz dem Sollwert, so treten gleichzeitig Impulse in den Leitungen i und s auf. Ist die Netzfrequenz zu tief, so trifft der Impuls in der Leitung s vor demjenigen der Leitung i ein und umgekehrt. Es wird nun ein Diskriminator D verwendet, welcher die Reihenfolge des Eintreffens der beiden Impulse feststellt und welche je nach dieser Reihenfolge eine der beiden Torschaltungen W + oder W- für eine Zeitdauer öffnet, welche gleich dem zeitlichen Abstand zwischen den beiden Impulsen ist. Das Vorzeichen der Grösse -ff wird also dadurch gekennzeichnet, dass entweder die Torschaltung W + oder die Torschaltung W - geöffnet ist,
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und der Betrag der Grösse J f wird durch die Dauer charakterisiert, während welcher die betreffende Torschaltung geöffnet ist.
Beiden Torschaltungen wird nun über die Leitung z eine Folge von Impulsen mit einer Wiederholungsfrequenz von beispielsweise 50 kHz zugeführt. Diese Impulsfolge wird durch den Frequenzwandler K in starrer Relation aus der Normalfrequenz der Quelle N gewonnen. Während der Zeiten, in denen die Torschaltungen W + oder W - offen stehen, gelangen die Impulse in die Leitungen z + bzw. z-. Die Anzahl der in einer dieser Leitungen auftretenden Impulse ist also ein Mass für den Betrag der Grösse J f.
Durch in der Figur nicht angedeutete Massnahmen wird erreicht, dass periodisch, z. B. alle zwei Sekunden, derartige Frequenzmessungen stattfinden.
Der eingangs erwähnte Proportionalitätsfaktor cl kann auf einfache Weise berücksichtigt werden, indem der Frequenzwandler K so ausgebildet wird, dass das Frequenzverhältnis einstellbar ist. Es ist leicht ersichtlich, dass dieses Verhältnis als Proportionalitäts- faktor in die Wiederholungsfrequenz der Impulsfolge und damit in die Anzahl der auf einer der Leitungen z + und z- auftretenden Impulse eingeht.
Es kann in gewissen Fällen vorkommen, dass zeitweise der Sollwert der Netzfrequenz um geringe Beträge verändert werden muss. In Anbetracht der besonderen Eigenschaften der in der Normalfrequenz- quelle N verwendeten hochkonstanten Schwinger ist es nicht angängig, in diesen Fällen die Frequenz der Quelle N um einen proportionalen Betrag zu verändern. Ein zweckmässiges Verfahren zum Arbeiten mit verschiedenen Netzfrequenzen besteht aber darin, das Fassungsvermögen des Registers R einstellbar zu gestalten. Soll beispielsweise der Sollwert der Netzfrequenz 49,8 Hz betragen, so wird das Fassungsvermögen des Registers auf 49 800 Einheiten eingestellt. Es treten dann Impulse in der Leitung z + oder in der Leitung z- auf, je nachdem, ob die Netzfrequenz grösser oder kleiner als 49,8 Hz ist.
Nach demselben Verfahren lässt sich auch J p nach Betrag und Vorzeichen bestimmen. Dem Ver- vielfacher V ist dabei die Hilfswechselspannung zuzuführen, deren Frequenz für die Leistung charakteristisch ist. Die Einstellbarkeit des Fassungsvermögens des Registers R ermöglicht dabei die Charakterisierung des Sollwertes der Leistung.
Es sei nun noch unter Benützung der Fig. 2 anhand eines Beispiels erläutert, wie in Abhängigkeit von den Differenzen , f und J p die Stehgrösse gebildet werden kann. Zur Verfügung stehen nach dem weiter oben Gesagten die in periodischen Zeitabständen eintreffenden Impulsgruppen, welche mit den Leitungen z + oder z- beziehungsweise y + oder y- auftreten, je nachdem, ob die Netzfrequenz be- ziehunsgweise die Leistung höher oder niedriger als der betreffende Sollwert ist. Die Anzahl der Impulse jeder Gruppe ist dabei ein Mass für den Betrag der im Zeitpunkt der Messung herrschenden Abweichung.
Nach der eingangs aufgestellten Forderung an eine universell verwendbare Einrichtung ist die Summe aus den Summanden cl - A t, c2 d p -und c.. J (cl - d f + c2 d p) dt zu bilden. Demgemäss werden in Teilen Sf und Sf" welche Impulsformer, Verstärker und Tiefpassfilter enthalten können, Gleichströme gebildet, deren Grö- ssen proportional sind zur Anzahl der den Teilen pro Zählintervall zugeführten Impulse und deren Polarität davon abhängt, ob die Impulse in den Leitungen z + bzw. y + oder in den Leitungen z- bzw.
y- auftreten. Diese Gleichströme werden als die beiden ersten Summanden der Stellgrösse an den Punkt C geführt, wobei die als Widerstände Wf und W1, dargestellten Regler vorgesehen sind, mit welchen die gewünschten Proportionalitätsfaktoren eingestellt werden können.
Es wäre nun naheliegend, den dritten Summanden durch getrennte Integration der Grössen cl - d f und c2 - J p zu bilden. Die Durchführung dieser Massnahme würde jedoch einen grossen technischen Aufwand bedingen, weil es oft vorkommen wird, dass die Grössen während sehr langer Zeit von Null abweichen. Die Integrale würden dann sehr hohe Werte annehmen. Da sie durch Impulszählung ermittelt werden, müsste ein Zähler von entsprechend grossem Fassunsgvermögen vorgesehen sein. Nun weisen aber bei dem gebräuchlichen Regulierverfahren die Grösse d f und d p stets entgegengesetzte Vorzeichen auf.
Der genannte Nachteil kann daher vermieden werden, wenn eine Zähleinrichtung verwendet wird, welche sowohl vorwärts wie auch rückwärts zu laufen vermag, wobei sie durch die Impulse aus den Leitungen z + und y + vorwärts, durch die Impulse aus den Leitungen z- und y- aber rückwärts geschaltet wird. Durch diese Verwendung eines gemeinsamen Integrators wird es also möglich, sein Fassungsvermögen verhältnismässig klein zu halten. Eine gegenseitige Störung der vorwärts- und der rückwärtsschal- tenden Impulse kann vermieden werden, indem die die Netzfrequenz betreffenden Zählungen nicht gleichzeitig mit den die Leistung betreffenden Zählungen vorgenommen werden, sondern indem die beiden Zählungen abwechslungsweise stattfinden.
Zur Bildung des dritten Summanden wird daher ein zur gemeinsamen Integration von d f und d p nach der Zeit geeigneter Integrator Z mit den beschriebenen Eigenschaften verwendet. Er erzeugt einen Gleichstrom, welcher dem Integral proportional ist. Dieser Gleichstrom gelangt über den Regler Wi, welcher entsprechend dem gewünschten Proportio- nalitätsfaktor c3 eingestellt werden kann, ebenfalls an den Punkt C.
Am Punkt C kann also ein Gleichstrom entnommen werden, welcher, gegebenenfalls nach Verstärkung, als Stellgrösse zur Steuerung der Turbinenleistung geeignet ist.
Das notwendige Fassungsvermögen des zur gemeinsamen Integrierung verwendeten Zählers kann
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noch weiter vermindert werden, wenn die Impulse, welche den Zähler vorwärts bzw. rückwärts zu schalten haben, zunächst je einem Untersetzer zugeführt werden, welcher die Anzahl der zu zählenden Impulse auf einen konstanten Bruchteil, beispielsweise auf 1/1s, der Zahl der ankommenden Impulse verringert.
Diese Massnahme rechtfertigt sich aus folgendem Grunde: Ein Integrator mit einem für den Gebrauch ohne Untersetzer zweckmässigen Fassungsvermögen von beispielsweise 100 000 Einheiten würde eine Stehgrösse liefern, die sich in Stufen von je einem Hunderttausendstel ihres Maximalwertes verändert. Eine derartige feinstufige Struktur der Stellgrösse ist aber praktisch gar nicht auswertbar und daher nicht notwendig. Die genannte Massnahme beeinflusst nicht die Genauigkeit der Integration, denn bei der Untersetzung bleibt kein einziger der ankommenden Impulse unberücksichtigt.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht es, alle in der Praxis wünschbaren Reguliergesetze für die Bildung der Stellgrösse zu realisieren, wobei die erreichbare Genauigkeit diejenige der bekannten Verfahren wesentlich übertrifft und wobei vor allem die Integration fehlerlos erfolgt.
Eine nach diesem Verfahren arbeitende Einrichtung lässt sich beispielsweise durch Verwendung von Ferritkörpern mit geeigneten magnetischen Eigenschaften (sogenannte memory cores ) für die Register, Kaltkathoden-Gasentladungsröhren für den In- tegrator sowie durch möglichst weitgehende Verwendung von Transistoren und Kristalldioden so aufbauen, dass sie nur sehr wenige der Abnützung unterworfene Teile (wie Elektronenröhren und mechanisch bewegliche Organe) aufweist. Sie entspricht damit den Wünschen, welche hinsichtlich Lebensdauer und Wartungsfreiheit beim Betrieb in Elektrizitätswerken an derartige Einrichtungen gestellt werden.
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Method for generating a manipulated variable depending on the deviations of frequency and power in the alternating current network from their setpoints When operating several power plants in a power supply network, the task often arises of creating a manipulated variable for the purpose of controlling the output of certain turbines, which depends on the network frequency and the the power measured at a certain point in the network (e.g. a transfer power). The deviations of these variables from certain target values are usually decisive.
Depending on the required operating behavior of the network, there are various possibilities for the relationship between the standing size and the deviations mentioned, namely so-called power-frequency regulation, energy-phase regulation and power-phase regulation. A device for generating a manipulated variable as a function of the deviations of frequency and power from its setpoint values can then be used universally, i.e. it allows regulation according to any of the options listed
if the manipulated variable is proportional to the expression cl'df + cz.dp + c3- @ (cl -4f + c., - dp) dt. Here, d f denotes the deviation of the network frequency from its setpoint, d p the deviation of the power from its setpoint, and cl, c2, c. adjustable proportionality factors.
Facilities are already known which meet these conditions. The deviation of the network frequency from its nominal value is determined by comparing the network frequency with the natural frequency of an oscillating circuit. The measurement accuracy is therefore not very high due to the limited stability of the components, especially under the influence of changing temperatures. The errors to be expected in the facilities that can be used in practice are at least a few per thousand. Various methods are known for determining the deviation of the power from its nominal value. For example, the measured value can be characterized by the frequency of an auxiliary AC voltage.
If this is in the audio frequency range, it can be transmitted from the measuring point to the regulating device by line-directed high-frequency telecommunications.
It can now be shown that the limited accuracy in determining the frequency deviation can lead to inconveniences if several power plants are each assigned a regulating device, which one. should keep one and the same transfer power at a target value. It is normally intended that each of the plants should take on a proportionate share of fluctuations in the delivery capacity.
If, however, the frequency measurement is afflicted with noticeable errors, there is a risk that considerable power shifts will occur after a short time, with one plant taking on too much power while relieving other plants. If, for example, it is now required that the output shift occurring in one hour is not more than 5000 of the setpoint value, the regulating device may be designed in such a way that with a frequency deviation of 1% it reduces the turbine output by 2 "/ 0 per second increased, then it results
that the frequency measurement must be done with an error of at most 0.007 0 / Q0. The accuracy of, for example, 1% achieved with known regulating devices is sufficient for power measurement; However, it must be demanded that the properties of the individual regulating devices are
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lent the evaluation of the performance measurement do not differ from each other.
The present invention relates to a method for generating a manipulated variable as a function of the deviations of frequency and power in the alternating current network from their nominal values, according to which it is possible, firstly, to achieve the required accuracy of the frequency measurement and, secondly, to achieve the required homogeneity of the evaluation of the power measurement to ensure all regulatory bodies working in a network.
The method is characterized in that an auxiliary AC voltage is obtained as a measure of the power, the frequency of which is characteristic of the power, that both the mains frequency and the frequency of the auxiliary AC voltage are determined by counting the oscillations during periodically successive time intervals, that the differences between the number of oscillations and target numbers counted in each time interval are determined, which are characteristic of the target values of the network frequency and the power, and that the manipulated variable is formed as a function of these differences.
According to the invention, the known measurement of the network frequency according to the analogy principle (comparison of the network frequency with the natural frequency of an oscillating circuit) is replaced by a counting of the oscillations during a specific time. In this way, every practically desirable accuracy of the frequency measurement can be achieved. This accuracy depends on that of the time standard and on the number of vibrations occurring in the time interval used for counting.
Secondly, the use of the known characterization of the power by means of the frequency of an auxiliary alternating voltage enables the analogy principle to be abandoned when evaluating the power measurement and can be replaced by the counting principle. The properties of the individual regulating devices with regard to the evaluation of the power measurement therefore also agree with one another with every practically desirable accuracy.
Since counting with the electrical or electronic means in question cannot capture fractions of a unit, either the length of the interval used for counting must be adapted to the required accuracy, or it is practical to multiply the frequency to be measured in terms of a practical make usable length of the interval. In the present case, the length of the intervals should advantageously not exceed a few seconds so that the measurement of the network frequency and power takes place as continuously as possible. It is therefore advantageous to multiply the network frequency by a factor of 1000, for example.
If the mains frequency is 50 Hz and the length of the time intervals for counting the oscillations is one second each, a frequency measurement with an error of at most 0.02 ° is possible, provided that the time standard is free of errors. Similar considerations apply to performance measurement. Here, too, in the interest of relatively short time intervals, it is advantageous to multiply the frequency of the auxiliary AC voltage in such a way that the frequency of the oscillations to be counted is of the same order of magnitude as the multiplied network frequency.
For the generation of the standing quantity, the quantities d f and .J p, that is, the deviations of the network frequency or the power from their setpoints according to amount and sign, are to be recorded. In the context of the invention, this is done by determining the differences between the number of oscillations counted in each time interval and target numbers which are characteristic of the specified target values. A register with a capacity corresponding to the target number can be used for this purpose.
Using the schematic FIG. 1, an example will be used to describe how such a register can be expediently used. The example is based on numerical values that result when the network frequency f., Z of 50 Hz is multiplied by the factor m - 1000, and when the length of the time interval used for counting is one second. However, after what has been said above, it is immediately clear that the frequency of the auxiliary AC voltage can also be compared with its nominal value using the same method.
The network frequency f., Z is multiplied in the multiplier V by the factor in. The resulting oscillation with the nominal frequency of 50,000 Hz reaches the register R. This register is set up so that it can count 50,000 units and that it emits a pulse via line i when this number is reached.
The device consisting of parts N and T is designed in such a way that it emits a pulse via line s one second after the start of counting. N is a normal frequency source that works with the required accuracy, which can be provided with a crystal or magnetostriction oscillator for 100 kHz, for example, and T is a frequency divider.
If the mains frequency corresponds to the setpoint, pulses occur simultaneously in lines i and s. If the network frequency is too low, the pulse on line s arrives before that on line i and vice versa. A discriminator D is now used which determines the order of arrival of the two pulses and which, depending on this order, opens one of the two gate circuits W + or W- for a period of time which is equal to the time interval between the two pulses. The sign of the variable -ff is characterized by the fact that either the gate circuit W + or the gate circuit W - is open,
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and the amount of the variable J f is characterized by the duration during which the relevant gate circuit is open.
A sequence of pulses with a repetition frequency of 50 kHz, for example, is now fed to both gate circuits via the line z. This pulse sequence is obtained by the frequency converter K in a rigid relation from the normal frequency of the source N. During the times in which the gates W + or W - are open, the pulses get into the lines z + or z-. The number of pulses occurring in one of these lines is therefore a measure of the magnitude of the variable J f.
By measures not indicated in the figure it is achieved that periodically, for. B. every two seconds, such frequency measurements take place.
The proportionality factor cl mentioned at the beginning can be taken into account in a simple manner in that the frequency converter K is designed such that the frequency ratio can be set. It is easy to see that this ratio is included as a proportionality factor in the repetition frequency of the pulse train and thus in the number of pulses occurring on one of the lines z + and z-.
In certain cases it can happen that the setpoint of the network frequency has to be changed by small amounts from time to time. In view of the special properties of the highly constant oscillators used in the normal frequency source N, it is not feasible to change the frequency of the source N by a proportional amount in these cases. A useful method for working with different network frequencies is to make the capacity of the register R adjustable. For example, if the nominal value of the mains frequency is 49.8 Hz, the capacity of the register is set to 49,800 units. Pulses then occur in line z + or in line z-, depending on whether the line frequency is greater or less than 49.8 Hz.
The same procedure can also be used to determine J p according to its magnitude and sign. The auxiliary AC voltage is to be fed to the multiplier V, the frequency of which is characteristic for the power. The adjustability of the capacity of the register R enables the characterization of the target value of the power.
It will now be explained with the aid of an example, using FIG. 2, how the standing size can be formed as a function of the differences, f and J p. According to what has been said above, the pulse groups arriving at periodic intervals are available, which occur with the lines z + or z- or y + or y-, depending on whether the network frequency or the power is higher or lower than the relevant setpoint is. The number of impulses in each group is a measure of the amount of deviation at the time of measurement.
According to the requirement made at the beginning of a universally usable device, the sum of the summands cl - A t, c2 d p - and c .. J (cl - d f + c2 d p) dt is to be formed. Accordingly, in parts Sf and Sf ″, which can contain pulse shapers, amplifiers and low-pass filters, direct currents are formed whose sizes are proportional to the number of pulses supplied to the parts per counting interval and whose polarity depends on whether the pulses in lines z + or . y + or in lines z- or
y- occur. These direct currents are fed to point C as the first two summands of the manipulated variable, with the controllers shown as resistors Wf and W1 being provided, with which the desired proportionality factors can be set.
It would now be obvious to form the third summand by separately integrating the quantities cl - d f and c2 - J p. Carrying out this measure would, however, require a great deal of technical effort because it will often happen that the values deviate from zero for a very long time. The integrals would then assume very high values. Since they are determined by pulse counting, a counter with a correspondingly large capacity would have to be provided. Now, however, with the customary regulation method, the quantities d f and d p always have opposite signs.
The disadvantage mentioned can therefore be avoided if a counter is used which is able to run both forwards and backwards, whereby it is forward due to the pulses from the lines z + and y +, and the pulses from the lines z- and y- but is switched backwards. This use of a common integrator makes it possible to keep its capacity relatively small. Mutual interference between the forward and backward switching pulses can be avoided by making the counts relating to the mains frequency not at the same time as the counts relating to the power, but by alternating the two counts.
To form the third summand, an integrator Z suitable for the common integration of d f and d p with respect to time and having the properties described is therefore used. It generates a direct current which is proportional to the integral. This direct current also arrives at point C via the controller Wi, which can be set according to the desired proportionality factor c3.
A direct current can therefore be taken at point C, which, if necessary after amplification, is suitable as a manipulated variable for controlling the turbine output.
The necessary capacity of the counter used for common integration can
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can be reduced even further if the pulses that have to switch the counter up or down are first fed to a scaler which reduces the number of pulses to be counted to a constant fraction, for example to 1 / 1s, of the number of incoming pulses decreased.
This measure is justified for the following reason: An integrator with a capacity of, for example, 100,000 units, which is suitable for use without a saucer, would provide a standing size that changes in steps of one hundred thousandth of its maximum value. However, such a finely graduated structure of the manipulated variable cannot be evaluated at all in practice and is therefore not necessary. The measure mentioned does not affect the accuracy of the integration, because not a single one of the incoming impulses is ignored during the reduction.
The method according to the invention makes it possible to implement all regulation laws that are desirable in practice for the formation of the manipulated variable, the achievable accuracy significantly exceeding that of the known methods and, above all, the integration being flawless.
A device that works according to this method can be designed, for example, by using ferrite bodies with suitable magnetic properties (so-called memory cores) for the registers, cold cathode gas discharge tubes for the integrator and by using transistors and crystal diodes as much as possible, so that they are only very has few parts subject to wear and tear (such as electron tubes and mechanically movable organs). It thus corresponds to the requirements that are placed on such facilities in terms of service life and freedom from maintenance when operating in power plants.