DE1000511B

DE1000511B - Verfahren zur tonfrequenten UEberlagerung von Energieuebertragungsnetzen mit Steuerimpulsen

Info

Publication number: DE1000511B
Application number: DEL23649A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Schmid
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1955-11-22
Filing date: 1955-12-15
Publication date: 1957-01-10

Description

Verfahren zur tonfrequenten Überlagerung von Energieübertragungsnetzen mit Steuerimpulsen Zentralfernsteueranlagen, auch Rundsteueranlagen genannt, dienen bekanntlich dazu, von einer Kommandostelle aus über das elektrische Energieverteilungsnetz Schaltbefehle an alle Verbrauchsstellen des Netzes senden zu können, sei es zur Tarifumsteuerung von Zählern, sei es zur Ein- und Ausschaltung von Verbrauchern, z. B. Boilern, Öfen, Straßenbeleuchtung usw. In bekannter Weise werden hierzu an der Kommandostelle von einem Sender tonfrequente Impulse auf das Netz gegeben, und die zu steuernden Stellen weisen Empfänger auf, welche auf vorbestimmte Kommandos ansprechen und die vorgesehenen Schaltfunktionen durchführen.
Die Überlagerung auf die Energieübertragungsnetze erfolgt mit bekannten Ankopplungsmitteln, z. B. mittels Kopplungskreisen, bestehend aus Induktivitäten und Kapazitäten in Reihen- oder Parallelschaltung, welche die Aufgabe haben, die Steuerfrequenz auf das Netz zu legen und andererseits die Rückwirkung der Netzfrequenz auf die Steuereinrichtung zu sperren. Als Tonfrequenzquelle bedient man sich meistens maschineller Tonfrequenzgeneratoren, z. B. Zackenpolgeneratoren, asynchroner Frequenzumformer, deren erzeugte Tonfrequenz mittels Tastschützen zu Tonfrequenzimpulsdiagrammen moduliert wird. Als Antriebsmotoren für die Tonfrequenzgeneratoren werden Synchronmotoren, Asynchronmotoren oder auch Gleichstrommotoren u. dgl. bekannte Mittel verwendet.
Der Einfachheit halber benutzt man heute als Antriebsmotoren meistens Asynchronmotoren. Diese sind jedoch in bezug auf Speisefrequenz und ihre Schlupfeigenschaften gewissen Schwankungen unterworfen, die Schwankungen der erzeugten Tonfrequenz hervorrufen. In den meisten Fällen der zur Zeit gebräuchlichen Zentralfernsteuerverfahren sind diese Schwankungen der Steuerfrequenz über einen Bereich von einigen Prozent der Nennfrequenz zulässig, da man heute über Ankopplungsmittel und Empfangseinrichtungen verfügt, die eine genügende Bandbreite aufweisen, was eine einfache und robuste Sende- und Empfangstechnik ermöglicht.
Es gibt jedoch auch Überlagerungsgebiete, bei denen beispielsweise Empfangseinrichtungen mit übernommen werden müssen, die mit äußerst empfindlichen Zungenfrequenzrelais versehen sind. Bekanntlich gestaltet sich die Fabrikation solcher Zungenfrequenzrelais derart schwierig bezüglich einer einheitlichen Frequenzselektivität, daß zur Erfassung aller Relais in einem Überlagerungsgebiet die Steuerfrequenz künstlichen Schwankungen unterworfen, also gewobbelt werden muß. Außerdem darf auf Grund der großen Selektivität dieser Relais eine verhältnismäßig kleine Breite der Wobbelzone nicht überschritten werden, d. h., die Steuerfrequenz muß zudem noch frequenzregelnden Bedingungen unterworfen werden.
Es ist auch bekannt, daß beim Überlagern eines linearen Netzgebildes mit mehreren Spannungsquellen gleicher oder annähernd gleicher Frequenz Interferenzen entstehen können, die zu gelegentlichen spannungstoten oder spannungserhöhten Zonen führen. Es ist ebenfalls bekannt, daß solche Interferenzerscheinungen verwischt werden können, indem man die verschiedenen, in das gleiche Netz steuernden Frequenzspannungsquellen wobbelt. Dieses Vorgehen ist nicht nur auf dem Gebiete der Elektrotechnik, sondern auch auf den Gebieten der Akustik und Optik bestens bekannt.
Aus den obenerwähnten Gründen hat man gelegentlich Interesse daran, in der Zentralfernsteuertechnik die Steuerfrequenz an bestimmte, zeitlich funktionelle Bedingungen zu knüpfen, sei es, daß man die Steuerfrequenz nach einem bestimmten Programm verändert, oder sei es, daß man die Steuerfrequenz mit einer bestimmten Genauigkeit aufrechterhalten muß.
Die Erfindung befaßt sich deshalb mit einem Verfahren zur tonfrequenten Überlagerung von Energieiibertragungsnetzen mit Steuerimpulsen über an sich bekannte Ankopplungsmittel, wobei als Tonfrequenzquelle für die Steuerfrequenz ein durch einen Motor angetriebener Tonfrequenzgenerator verwendet wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Erzielung einer steuerseitig vorgeschriebenen Frequenzfunktion zwischen den Tonfrequenzgenerator und die Netzankopplung ein Drehfeldtransformator eingeschaltet und durch eine regelbare Antriebsvorrichtung derart angetrieben ist, daß die Frequenz des Tonfrequenzgenerators sich um einen bestimmten Betrag ändert.
Das erfindungsgemäße Verfahren sei an Hand des Beispiels der Fig. i erläutert, welche schematisch eine dreiphasige Zentralfernsteuersendeeinrichtung darstellt. Der Tonfrequenzgenerator G sei ein asynchroner Frequenzumwandler, der primärseitig (I) an das Speisenetz S mit der Frequenz f, (z. B. 5o Hz) angeschlossen ist und der durch einen asynchronen Motor JI, der ebenfalls an das Speisenetz S angeschlossen ist, mit der Tourenzahl n angetrieben wird. Zwischen der Sekundärseite II des Tonfrequenzgenerators G, der die Frequenz f2 abgibt, und der Ankopplungseinrichtung für das zu überlagernde Netz A" ist ein Drehstromtransformator DT angeschlossen, welcher die primäre Frequenz f2 auf eine sekundäre Frequenz F., zu transformieren vermag. Die Ankopplungseinrichtung bestehe beispielsweise aus einem T astschütz TS, einem Isoliertransformator IT, einer Drossel D und einer Kapazität C (im einphasigen Ersatzschaltbild). Steht der Transformator DT still, so ist bekanntlich f2 = F2; je nachdem er indessen vorwärts oder rückwärts mit der Tourenzahl in gedreht wird, unterliegt die Frequenztransformation der Beziehung F2 = f2 ± A(t). Unterwirft man deshalb die Drehung des Drehtransformators einem bestimmten Steuerprogramm, so kann man hierdurch eine bestimmte gewünschte FrequenzfunktiGn F2 (t) für die Steuerfrequenz gewinnen, entsprechend F2 = f2 - "- ,-6o, wobei pi die Polpaarzahl dis Drehfeldtransformators bedeutet. Um nicht zu große Tourenzahlen für bestimmte Frequenzänderungen zu benötigen, ist es deshalb zweckmäßig, die Polpaarzalli p, möglichst groß zu machen.
Die Antriebsvorrichtung A des Drehfeldtransformators DT wird zweckmäßig durch ein Regelglied R gesteuert, welches die steuerseitige Frequenz F2 vergleicht mit einem die vorgeschriebene FrequenzfunktionF2 (t) erzeugende FrequenzprogrammgeberP. Der Frequenzprogrammgeber P kann beispielsweise eine Wobbelfunktion F2 (t) = f2 ± AT (t) mit der Wobbelperiode T erzeugen, ähnlich dem in der Fig. 3 dargestellten Verlauf. Der Frequenzprogrammgeber kann aber etwa auch ein eine konstante Frequenz F2 (t) = 1s erzeugendes Frequenznormal sein.
Die Fig.2 zeigt ein Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die Antriebseinrichtung A des Drehfeldtransformators ein stetig regulierbares Getriebe enthält. Letzteres ist schematisch dargestellt durch eine antreibende Scheibe AN, durch eine abtreibende Scheibe AB und eine Spindel SP, die in der Richtung X tourenzahlregelnd durch das Regelglied R verstellt wird. Zum Unterschied von andern Möglichkeiten für die Antriebsvorrichtung A, wie mit Hilfe von Gleichstrommotoren usw., hat das in der Fig.2 aufgezeigte Beispiel den Vorzug, daß lediglich ein direkt vom Netz gespeister robuster Asynchronmotor A1II verwendet werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den wesentlichen Vorteil, daß für eine gewünschte Steuerung der tberlagerungsfrequenz keine Eingriffe im zugrunde gelegten Frequenzumforineraggregat G, M erforderlich sind. So kann man z. B. bei Zugrunddlegung eines einfachen, robusten Frequenzumformeraggregates, besteh; nd aus einem asynchronen Frequenzgenerator G, welcher durch einen asynchronen Motor II angetrieben ist, jederzeit nach dein erfindungsgemäßen Verfahren lediglich durch Zufügung eines beschriebenen Drehfeldtransformatoraggregates besondere Steueraufgaben für die überlagerungsfrequenz lösen. Damit wird dem praktisch wesentlichen Bedürfnis in der Zentralfernsteuertechnik, von der einfachsten Grundaufgabe aus durch baukastenmäßige Zusätze Sonderaufgaben lösen zu können, in besonders vorteilhafter Weise Rechnung getragen.

Claims

PAThNTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur tonfrequenten Überlagerung voll Energieübertragungsnetzen mit Steuerimpuisen über an sich bekannte Ankopplungsmittel, wobei als Tonfrequenzquelle für die Steuerfrequenz °in durch einen Motor angetriebener Tonfrequenzgenerator verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer steuerseitig vorgeschriebenen Frequenzfunktion zwischen dem Tonfrequenzgenerator und der Netzankopplung ein Drehfeldtrailsforinator eingeschaltet und durch eine regelbare Antriebsvorrichtung derart angetrieben ist, daß die Frequenz des Tonfrequenzgenerators sich um einen bestimmten Betrag ändert.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennz--ichnet, daß die Antriebseinrichtung des Drehfeldtransformators durch ein Regelglied gesteuert wird, welches die steuerseitige Frequenz F2 vergleicht mit einem die vorgeschriebene Frequenzfunkticn F., (t) erzeugenden Frequenzprogrammgeher.
3. Verfahren nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzprogrammgeber eine Wobbelfunktion F2 (t) = f2 ± AT (t) mit der Wobbelperiode T erzeugt. _l.
Verfahren nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzprogrammgeber ein eine konstante Frequenz F2 (t) = K erzeugendes Frequenznormal ist.
5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehfeldtransformator mit mindestens vier Polpaaren ausgeführt ist.
6. Verfahren nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung aus einem über eine Verstellspindel stetig regulierbaren Getriebe besteht, dessen abtreibende Welle auf den Drehfeldtransformator arbeitet, wobei die Verstellspindel des Getriebes durch das Regelglied verstellt wird.
7. Verfahren nach Ansprüchen i und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb des Getriebes ein Asynchronmotor verwendet wird.