DE1130047B - Verfahren und Anordnung zur Regelung auf anteilmaessig konstante Leistung von parallel arbeitenden elektrischen Maschinen - Google Patents

Verfahren und Anordnung zur Regelung auf anteilmaessig konstante Leistung von parallel arbeitenden elektrischen Maschinen

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DE1130047B
DE1130047B DEL29488A DEL0029488A DE1130047B DE 1130047 B DE1130047 B DE 1130047B DE L29488 A DEL29488 A DE L29488A DE L0029488 A DEL0029488 A DE L0029488A DE 1130047 B DE1130047 B DE 1130047B
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Adolf Schmidt
Dr-Ing Erich Zimmermann
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Verfahren und Anordnung zur Regelung auf anteilmäßig konstante Leistung von parallel arbeitenden elektrischen Maschinen Bei parallel arbeitenden elektrischen Maschinen wird gefordert, daß die Leistungsabgabe oder -aufnahme der einzelnen Maschinen in bezug auf die Gesamtleistung aller Maschinen nach einem ganz bestimmten Schlüssel erfolgt, beispielsweise so, daß die Leistungsanteile der einzelnen Maschinen dem Verhältnis ihrer Nennleistungen entsprechen. Diese geordnete Leistungsbeteiligung aller Maschinen an der Gesamtleistung muß auch dann beibehalten werden, wenn die Gesamtleistung sich ändert. Bei mehreren parallel arbeitenden Maschinen ist diese Bedingung aber nur dann mit Hilfe besonderer Maßnahmen, beispielsweise durch Eingriff über die Drehzahlverstelleinrichtung des Drehzahlreglers für die Antriebsmaschine der elektrischen Maschine, zu erfüllen, wenn das Zeitverhalten bei Belastungsänderungen für alle beteiligten Maschinen einschließlich ihrer Antriebsmaschinen dasselbe ist. Diese Voraussetzung ist jedoch in den weitaus meisten Fällen nicht gegeben, so daß besondere Maßnahmen notwendig sind, um eine geordnete Leistungsbeteiligung aller einander parallel geschalteten elektrischen Maschinen zu erzwingen.
  • Es ist bereits bekannt, eine von mehreren parallel auf ein Netz arbeitenden Synchronmaschinen als sogenannte Führermaschine zu wählen und nur diese in Abhängigkeit von einer Regelgröße des Netzes, beispielsweise der Frequenz oder der Spannung, direkt zu regeln, wobei dann die entsprechenden Größen der übrigen sogenannten Begleitmaschinen in der Weise geregelt werden, daß die Abweichung vom Sollwert nicht auf das Netz, sondern auf die Führermaschine bezogen wird. Zur selbsttätigen Regelung der Blindstromverteilung einer Mehrzahl parallel arbeitender Synchronmaschinen ist es darüber hinaus bekannt, die Begleitmaschinen mit einem Phasenregler auszurüsten, auf welchen der Strom der Führermaschine und der Summenstrom aller Maschinen derart einwirken, daß der Phasenwinkel zwischen den beiden erwähnten Strömen konstant bleibt. Da es sich um eine Blindstromregelung handelt, erfolgt der Regeleingriff über die Erregung der Synchronmaschinen. Bei einem nach dem gleichen Prinzip arbeitenden bekannten Verfahren zur Wirklastregelung erfolgt der Regeleingriff über die Primärregler der Antriebsturbinen. Diese bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß eine geordnete Lastverteilung nur im stationären Zustand erreicht wird, wobei aber die Lastverteilung nur zwischen der Führermaschine und der Gesamtheit der Begleitmaschinen geordnet ist.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Regelung auf anteilmäßig konstante Leistung von parallel arbeitenden und antriebsseitig in bekannter Weise durch sogenannte Primärregler drehzahlgeregelten elektrischen Maschinen, wobei jeweils die Leistung einer elektrischen Maschine auf die Leistung einer bestimmten, insbesondere die der leistungsmäßig größten elektrischen Maschine als Führermaschine bezogen und durch Vergleichsmessungen der Leistung dieser Maschine mit den Leistungen je einer der übrigen Maschinen elektrische Größen (Spannung oder Strom) gebildet werden, die der Abweichung vom jeweiligen Leistungsverhältniswei-t proportional sind und die Stelleinrichtungen der Drehzahlregler (Primärregler) der Maschinen beaufschlagen. Dieses Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung des Drehzahlreglers derjenigen Antriebsmaschine, deren zugeordnete elektrische Maschine als Führermaschine gewählt ist, in Abhängigkeit von der Summe dieser elektrischen Größen beaufschlagt wird, während die Stelleinrichtungen für die Drehzahlregler der übrigen Antriebsmaschinen jeweils in Abhängigkeit von den einzelnen zugeordneten elektrischen Größen selbst in entgegengesetzter Wirkungsrichtung beeinfiußt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und Anordnungen zu seiner Durchführung werden im folgenden an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In Fig. 1 der Zeichnung sind zwei elektrische Maschinen 1 und 2, beispielsweise Generatoren, dargestellt, die beide einander parallel geschaltet sind und beispielsweise durch Dampfturbinen 3 und 4 angetrieben werden. Auf den Hauptsteuerwellen beider Turbinen sind Widerstandsgeber 5 und 6 angeordnet, die einander parallel geschaltet sind und aus einer Hilfsstromquelle gespeist werden.
  • Die Stellung einer Turbinen-Hauptsteuerwelle ist ein Maß für die von der Turbine auf den Generator übertragene Leistung und damit auch ein Maß für die vom Generator selbst an das Netz abgegebene Leistung. Unter der vielfach zutreffenden Voraussetzung, daß bei mehreren parallel arbeitenden Generatoren gleicher oder verschiedener Nennleistung die Abhängigkeit zwischen dem Stellwinkel derTurbinen-Hauptsteuerwelle und der Leistung des von ihr angetriebenen Generators, bezogen auf dessen Nennleistung, für alle beteiligten Maschinen dieselbe ist, kann man mit Hilfe von Widerstandsgebern auf der Turbinen-Hauptsteuerwelle die Leistungen zweier Generatoren, so wie in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt ist, vergleichen und erhält zwischen den beiden Abgriffen an den Widerstandsgebern 5 und 6 eine Spannung, die der Abweichung vom Verhältniswert der Leistungen beider Generatoren proportional ist.
  • Es sei beispielsweise angenommen, daß das Verhältnis der Nennleistung des Generators 1 in bezug auf die Nennleistung des Generators 2 dem Wert 3 :1 entspricht und daß gefordert wird, beide Generatoren entsprechend dem Verhältnis ihrer Nennleistungen an der Gesamtleistung zu beteiligen. Die obengenannte Bedingung betreffs übereinstimmender Abhängigkeit zwischen Stellwinkel der Turbinen-Hauptsteuerwelle und Generatorleistung sei erfüllt, und über das Zeitverhalten der Generatoren sei ausgesagt, daß der Generator 1 mit der größeren Nennleistung bei Belastungsänderungen langsamer nachkommt. Es sei -nun zunächst der eingeregelte Zustand betrachtet, wenn die Gesamtleistung beider Generatoren 1 und 2 gleich der halben Gesamt-Nennleistung ist; in diesem Fall ist jeder der beiden Generatoren mit seiner halben Nennleistung an der Gesamtlast beteiligt, so daß die Stellungen der Widerstandsgeber 5 und 6 übereinstimmen und die zwischen ihren Schleifern liegende Spannung gleich Null ist. An der Gesamtleistung ist der Generator 1 dann mit 75 °/o und der Generator 2 mit 25 % beteiligt. Steigt nun plötzlich die Gesamtleistung beispielsweise auf den doppelten Wert, so müssen die Leistungen beider Turbinen 3 und 4 entsprechend vergrößert werden, d. h., es muß eine bestimmte Dampfmenge pro Zeiteinheit zugesetzt werden. Um die Leistungen der Turbinen der den Generatoren abverlangten neuen Leistung anzupassen, sind in bekannter Weise sogenannte Primärregler vorgesehen, beispielsweise Fliehkraftregler, die über eventuell zwischengeschaltete mechanische Verstärker und Stellmotoren die Turbinen-Hauptsteuerwelle verdrehen und damit das Ventil in der Dampfzuführungsleitung weiter schließen oder öffnen, bis die mit einer Laständerung des Generators verbundene Drehzahländerung der Turbine wieder rückgängig gemacht ist.
  • Diese Regelungsart von Turbinen ist mit einem gewissen Ungleichförmigkeitsgrad versehen, was bedeutet, daß sich eine bestimmte Drehzahl einstellt, die je nach der Belastung von der Nenndrehzahl abweicht. Nun ist es beispielsweise bei Wechselstrommaschinen erforderlich, daß die Frequenz konstant gehalten wird, d. h., es muß bei den genannten Reglern eine Vorrichtung vorhanden sein, mit deren Hilfe man die Drehzahl auf den Wert der Nenndrehzahl nachstellen kann. Gleichzeitig wird von dieser Vorrichtung verlangt, daß man mit ihrer Hilfe bei Parallelbetrieb mehrerer Maschinen, gleichgültig, ob Wechsel- oder Gleichstrommaschinen, die Belastung zwischen ihnen nach Belieben verteilen kann. Um diesen Forderungen zu genügen, sind in bekannter Weise sogenannte Drehzahlverstelleinrichtungen vorgesehen, mit deren Hilfe durch Veränderung der Sollwerteinstellung der Wert der Regelgröße des Drehzahlreglers so eingestellt werden kann, daß in jedem Belastungsfall bei parallel geschalteten Wechselstrommaschinen die Frequenz dem Sollwert entspricht und die einzelnen Maschinen entsprechend dem gewünschten Wert an der Gesamtleistung beteiligt sind bzw. daß in jedem Belastungsfall bei parallel geschalteten Gleichstrommaschinen die Leistungsbeteiligung dem gewünschten Wert entspricht, wobei in diesem Fall aber natürlich die Drehzahlen beider elektrischen Maschinen unterschiedlich sein können. In der Regel erfolgte diese Sollwertverstellung bisher von Hand, was bedeutet, daß bei Belastungsschwankungen eine laufende Nachstellung erforderlich ist. Eine solche Nachstellung ist nicht sehr leicht durchzuführen, da bei Eingriff über die Drehzahlverstelleinrichtung einer Antriebsmaschine nicht nur der Leistungsanteil des zugeordneten Generators verändert wird, sondern anteilmäßig verschieden auch die Leistungsanteile der anderen parallel geschalteten Generatoren.
  • Gemäß der Erfindung wird bei der Anordnung nach Fig. 1 der Zeichnung nun eine Regelung der anteilmäßigen Leistung der beiden parallel geschalteten Generatoren 1 und 2 bewirkt, indem man die Spannung zwischen den beiden Schleifern der Widerstandsgeber 5 und 6 abgreift und in Abhängigkeit von ihr über Verstärker 7 und 8 in entgegengesetzter Wirkungsrichtung zwei Stellmotoren 9 und 10 speist, die den Sollwert der in der Zeichnung nicht dargestellten beiden Turbinen-Drehzahlregler korrigieren.
  • Die Wirkungsweise der Regelanordnung sei zunächst unter Zugrundelegung des obenerwähnten Zahlenbeispiels für Gleichstromgeneratoren erläutert, denen ausgehend von einer Gesamtleistung gleich der halben Gesamt-Nennleistung plötzlich die volle Gesamt-Nennleistung abverlangt wird. Im eingeregelten Zustand stimmen die Schleiferstellungen der beiden Widerstandsgeber 5 und 6 überein, so daß die Spannungen an den Eingängen der beiden Verstärker 7 und 8 gleich Null sind. Tritt nun ein Belastungssprung auf, so sinkt zunächst die Drehzahl beiderTurbinen 3 und 4, ihre Drehzahlregler treten in Tätigkeit und öffnen durch Verdrehen der Turbinen-Hauptsteuerwelle die zugeordneten Ventile in den beiden Dampfzuführungsleitungen; da die Turbine 3 wegen ihres ungünstigeren Zeitverhaltens nur langsamer nachkommt, wird auch der Schleifer des Widerstandsgebers 5 nur langsamer verstellt als der des Gebers 6, und es tritt zwischen den Anschlußklemmen ihrer Schleifer eine Spannung auf, die der Abweichung der augenblicklichen Leistung des Generators 2, bezogen auf den geforderten Lastverteilungsverhältniswert von 1: 3, proportional ist. Diese Spannung speist die beiden Verstärker 7 und 8, deren Eingänge in Reihe gegeneinandergeschaltet sind, so daß auch die beiden nachgeschalteten Verstellmotoren 9 und 10 in entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben werden. Der Verstellmotor 9 verstellt die Drehzahlverstelleinrichtung des der Turbine 3 zugeordneten Drehzahlreglers dann im Sinne einer Erhöhung des Drehzahl-Sollwertes, während der Verstellmotor 10 die Drehzahl verstelleinrichtung des der Turbine 4 zugeordneten Drehzahlreglers im gegenteiligen Sinn verstellt. Auf den mit seiner Leistung nur langsamer nachkommenden Maschinensatz 1, 3 bleibt diese Regelung ohne Wirkung, bei dem in seiner Leistung schneller nachkommenden Maschinensatz 2, 4 dagegen wird der zu schnelle Drehzahlanstieg der Turbine 4 gebremst.
  • Im vorliegenden Fall beeinflußt die der Abweichung vom Leistungsverhältniswert proportionale Größe den Drehzahlregler des Maschinensatzes 2, 4 mit dem günstigeren Zeitverhalten derart, daß dieser zu jedem Zeitpunkt diejenige Drehzahl einregelt, die erforderlich ist, um die Leistungsbeteiligung des parallel geschalteten Generators anteilmäßig konstant zu halten. In der Praxis wirkt sich diese Regelung dahingehend aus, daß die Regelcharakteristik des Maschinensatzes 2, 4 in Einklang mit der Regelcharakteristik des Maschinensatzes 1, 3 gebracht wird, dessen Regelkreis die größere Zeitkonstante hat.
  • Bei den gewählten Zahlenbeispielen ist der Regelungsvorgang zu dem Zeitpunkt beendet, wo der Maschinensatz 1, 3 mit 100 % seiner Nennlast an der Gesamtlast beteiligt ist. Die Spannung zwischen den beiden Abgriffen der Widerstandsgeber 5 und 6 ist dann wieder gleich Null, so daß die beiden Verstellmotoren 9 und 10 stromlos werden.
  • Bei parallel geschalteten Wechselstromgeneratoren ergibt sich prinzipiell dieselbe Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Regelanordnung, obwohl die Verhältnisse hier etwas anders liegen. Bei Synchronmaschinen ist die zeitliche Veränderung der Drehzahl - sofern die Maschinen gleiche Polpaarzahl haben - bei Belastungsänderungen für alle parallel arbeitenden Maschinen zwangläufig dieselbe, und es verändert sich nur der Polradwinkel der einzelnen Maschinen in unterschiedlichem Maße. Die Auswirkungen sind aber die gleichen wie bei Gleichstrommaschinen, die nämlich die Leistungsbeteiligung der einzelnen Maschinen an der Gesamtleistung von dem vorgeschriebenen Verhältniswert abweicht.
  • Durch Eingriff der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung in die Sollwertverstellung der Turbinen-Drehzahlregler wird im vorliegenden Fall demnach erreicht, daß die Polradwinkel aller beteiligten Maschinen relativ zueinander nicht verändert werden und die prozentuale Leistungsbeteiligung der einzelnen Maschinen bei einer Laständerung erhalten bleibt.
  • Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind nur zwei Generatoren einander parallel geschaltet. Es ist jedoch ohne weiteres auch möglich, mehr als zwei parallel geschaltete Generatoren auf die erfindungsgemäße Weise zu regeln. In einem solchen Fall werden die auf den Turbinen-Hauptsteuerwellen der anderen Maschinensätze angeordneten Widerstandsgeber den beiden Widerstandsgebern 5 und 6 beispielsweise parallel geschaltet; die jeweils zwischen dem Schleifer des Widerstandsgebers 5 und den Schleifern der übrigen Widerstandsgeber auftretende Differenzspannung wird dann jeweils dem Verstärker des betreffenden Maschinensatzes zugeführt. Die Eingangsströme dieser Verstärker werden sodann summiert und so auf den. Eingang des Verstärkers 7 geschaltet, daß dessen Eingangsspannung den Eingangsspannungen der anderen Verstärker entgegengerichtet ist.
  • In Fig. 2 ist eine Regeleinrichtung für beispielsweise drei parallel geschaltete Wechselstromgeneratoren dargestellt. Der Leistungsvergleich der Generatoren erfolgt hier nicht durch eine überwachung der Stellungsdifferenz zwischen den Turbinen-Hauptsteuerwellen, sondern durch direkte Vergleichsmessung zwischen den Leistungen der Generatoren in bezug auf einen bestimmten von ihnen. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß mehrere parallel geschaltete Generatoren auch dann auf anteilmäßig konstante Leistung geregelt werden können, wenn eine übereinstimmung zwischen den Stellwinkeln der Turbinen-Hauptsteuerwellen und den Generatorleistungen, bezogen auf die unter Umständen verschiedenartigen Generator-Nennleistungen, nicht vorliegt.
  • Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist wiederum angenommen, daß der Generator 1 als Führungsmaschine gewählt ist, auf deren Leistung die Leistungen der übrigen Maschinen bezogen sind. Zur Vergleichsmessung zwischen der Leistung des Generators 1 und den Leistungen der Generatoren 2 und 11 sind Wirkleistungsmeßgeräte 15 und 17 vorgesehen. Diese Meßgeräte können beispielsweise aus zwei Triebsystemen von Wirkleistungszählem aufgebaut sein; beide dieser Systeme arbeiten dann auf eine gemeinsame Achse, und ihre Spulen sind so geschaltet, daß einander entgegengesetzte Drehmomente entstehen, wenn die beiden Systeme unabhängig voneinander gespeist werden. Es können aber auch beispielsweise zwei auf einer gemeinsamen Achse befestigte wattmetrische Meßwerke verwendet werden oder aber auch zwei auf gemeinsamer Achse befestigte Drehspulsysteme oder ein Kreuzspulsystem. In den beiden letzteren Fällen werden die beiden Drehspulsysteme dann nur von den Generatorströmen proportionalen Meßströmen gespeist, was wegen der Gleichheit der Generatorspannungen dann zulässig ist, wenn die Belastung symmetrisch ist. Von der Art der Belastung unabhängige Vergleichs-Meßergebnisse erhält man dann, wenn man je Generator je zwei auf gemeinsamer Achse befestigte Meßsysteme in Aronschaltung verwendet.
  • Die auf der gemeinsamen Achse befestigten Meßsysteme der beiden bezüglich ihrer Leistung zu vergleichenden Generatoren sind so abzugleichen, daß die Differenz der gegeneinander wirkenden Drehmomente bei dem gewünschten Lastverteilungs-Verhältniswert gleich Null ist. Die Einstellung erfolgt zweckmäßig durch Wahl eines geeigneten Stromwandler-übersetzungsverhältnisses, durch entsprechende Anzapfung der Meßwerkspulen oder auch durch Widerstandsänderungen im Spannungspfad der Leistungsmeßwerke.
  • Zur Erzeugung der den Regelabweichungen proportionalen Meßspannungen sind gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der Zeichnung bekannte Schwenkspulsysteme 16 und 18 vorgesehen. Die Schwenkspulen dieser Systeme sind auf den Achsen der Meßwerke 15 und 17 so befestigt, daß die Nullstellungen dieser Meßwerke mit denen der Schwenkspulsysteme übereinstimmen. Die in der Schwenkspule induzierte Spannung ist in diesem Fall dann gleich Null. Bei Verdrehung der Meßwerke 15 und 17 aus ihrer Nullage heraus wird in der Schwenkspule eine Wechselspannung induziert, deren Ampli- Lude dem Ausschlägwinkel proportional ist; beim Nulldurchgang des Schwenkspulsystems tritt ein Phasensprung auf. Man erhält somit in den Schwenkspulen 16 bzw. 18 einen Strom, der der Abweichung der Leistung des Generators 2 bzw. 11 von einem bestimmten einstellbaren und auf die Leistung des Generators 1 bezogenen Verhältniswert auch in Bezug auf das Vorzeichen direkt proportional ist.
  • Die auf diese Weise gewonnenen, der Regelabweichung proportionalen Meßströme werden dann beiden zugehörigen Verstärkern 8 und 13 einzeln zugeführt,. dann summiert und dem Verstärker 7 in entgegengesetzter Wirkungsrichtung aufgeschaltet. Über die Verstärker 7, 8 und 13 werden dann in der oben beschriebenen Weise die Verstellmotoren 9,10 und 14 gesteuert, die jeweils den Sollwertversteller der Drehzahlregler der Turbinen 3, 4 und 12 beeinflussen.
  • Es ist vielfach der Fall, daß die parallel geschalteten Maschinen nicht nur eine Leistung Ne in das eigene Netz, sondern darüber hinaus auch eine vertraglich vereinbarte Leistung Nil in ein fremdes Netz einspeisen, insbesondere in ein Verbundnetz. Diese sogenannte Übergabeleistung ist im allgemeinen auf einen konstanten Wert einzuregeln. Bei modernen Verbundnetzen, die nach dem Netzkennlinienverfahren geregelt werden, kann aber auch vertraglich festgelegt sein, daß die Übergabeleistung mit der Frequenz des Verbundnetzes nach einer bestimmten Statik veränderlich ist. In beiden Fällen ist dann eine Regeleinrichtung vorhanden, die die übergabeleistung auf konstanten Wert bzw. auf den von der Netzfrequenz nach der vorgeschriebenen Statik abhängigen Wert regelt. In Fig. 2 der Zeichnung ist eine solche Regeleinrichtung schematisch dargestellt und mit 19 bezeichnet. Diese Regeleinrichtung kann entsprechend 15, 16 und 17, 18 aufgebaut sein; in diesem Fall wird das Meßglied des Reglers 19 vom Strom oder der Spannung und dem Strom über Meßwandler gespeist, die hinter der Netzkuppelstelle 20 in die Verbindungsleitung zum Verbundnetz eingeschaltet sind. Zur Einstellung des übergabeleistungs-Sollwertes ist ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Einstellgerät vorgesehen, welches das ein Gegendrehmoment erzeugende Meßwerk speist. Die Ausgangsgröße des Schwenkspulmeßwerkes wird als Stellgröße in bereits bekannter Weise den Verstärkern 7, 8 und 13 der Turbinen-Drehzahlverstelleinrichtungen als Eingangsgröße zugeführt, wobei zur Entkopplung der Stromkreise des Übergabeleistungsreglers und des erfindungsgemäßen Reglers in die zu den einzelnen Verstärkern führenden Parallelleitungen des Übergabeleistungsreglerkreises ohmsche Vorwiderstände 21, 22 und 23 eingeschaltet werden.
  • Vielfach ist in Kraftwerken bereits eine Regeleinrichtung vorhanden, die die Übergabeleistung regelt. In solchen Fällen wird man selbstverständlich die bereits vorhandenen Einrichtungen mitbenutzen, um auch auf anteilmäßig konstante Leistungsbeteiligung der parallel geschalteten Generatoren zu regeln. Außer einer Schaltungsänderung am Eingang der bereits vorhandenen Verstärker für die Drehzahlverstelleinrichtungen ist dann nur noch die zusätzliche Anschaffung der Anordnungen 15,16 und 17, 18 erforderlich.
  • Bei den bisher beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnungen kann die Regelung auf anteilmäßig konstante Leistung der einzelnen Generatoren nur durchgeführt werden, solange der als Führungsmaschine gewählte Generator in Betrieb ist. Bei Ausfall dieses Generators ist die Regelung nicht mehr möglich, es sei denn, man hat besondere Maßnahmen zur sofortigen Umschaltung auf eine andere Ersatz-Führungsmaschine getroffen. Dieser Maßnahme ist jedoch eine andere bessere vorzuziehen, die darin besteht, daß man als Führungsmaschine eine Maschinennachbildung, ein sogenanntes Phantom, verwendet.
  • Fig. 3 zeigt eine Anordnung mit zwei parallel geschalteten Generatoren 1 und 2, deren anteilmäßige Leistung an der Gesamtleistung mit Hilfe einer solchen Maschinennachbildung auf konstanten Wert geregelt wird. Auf die Darstellung der Turbinen und ihrer Drehzahlverstelleinrichtungen ist aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet worden, und es sind nur die Verstärker dieser Einrichtungen eingezeichnet. Zur Vergleichsmessung werden Meßgrößenumformer 24 und 25 verwendet, die ähnlich wie die nach Fig.2 aufgebaut sind und beispielsweise aus einem Wirkleistungsmeßwerk in Aronschaltung, einem Drehspuhneßwerk und einem Schwenkspulmeßwerk auf gemeinsamer Achse bestehen. Die Wirkleistungsmeßwerke beider Meßgrößenumformer werden von Strom und Spannung der Generatoren gespeist und die Drehspulmeßwerke von einer Hilfsgleichspannung, die an einem Spannungsteilerwiderstand 26 abgegriffen wird. Die Einstellung der Sollwerte der anteihnäßigen Leistungen der beiden Generatoren erfolgt in einfacher Weise durch einstellbare Widerstände 27 und 28 in den Stromkreisen der Drehspuhneßwerke, die das erforderliche Gegendrehmoment aufbringen. Die Ausgangsgrößen der Meßgrößenumformer 24 bzw. 25 speisen in der bereits beschriebenen Weise jeweils den zugeordneten Verstärker 7 bzw. 8 für die Drehzahlverstelleinrichtungen und werden dann summiert und einem Verstärker 29 in entgegengesetzter Wirkungsrichtung aufgeschaltet. Der Verstärker 29 speist einen Servomotor 30, der den Abgriff des Spannungsteilerwiderstandes 26 je nach Größe und Richtung der Regelabweichung verstellt. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist prinzipiell dieselbe wie bei den bereits beschriebenen Anordnungen. Die Zeitkonstante dieses Regelkreises ist so zu bemessen, daß sie nicht größer ist als die Zeitkonstante des Maschinensatzes mit dem ungünstigsten Zeitverhalten: zweckmäßig wird sie so gewählt, daß sie etwa der Zeitkonstante entspricht, mit der die Gesamtleistung sich ändert.
  • In Fig.4 der Zeichnung ist eine weitere Anordnung dargestellt, bei der eine Maschinennachbildung verwendet und gleichzeitig die Übergabeleistung geregelt wird. Der Aufbau dieser Anordnung entspricht denjenigen nach den Fig.2 und 3. Die Stehgröße des übergabeleistungsreglers wird nach dieser Ausführung nur den Verstärkern 7 und 8 aufgeschaltet. Es ist jedoch zweckmäßig, daß man diese Größe auch dem Verstärker 29 aufschaltet, indem man den gestrichelt gezeichneten Widerstand 31 einschaltet. Durch diese Maßnahme wird eine Mitkopplung bewirkt, die den Einsatzzeitpunkt der erfindungsgemäßen Regelung günstig beeinflußt.

Claims (13)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Regelung auf anteilmäßig konstante Leistung von parallel arbeitenden und antriebsseitig in bekannter Weise durch sogenannte Primärregler drehzahlgeregelten elektrischen Maschinen, wobei jeweils die Leistung einer elektrischen Maschine auf die Leistung einer bestimmten, insbesondere die der leistungsmäßig größten elektrischen Maschine als Führermaschine bezogen und durch Vergleichsmessungen der Leistung dieser Maschine mit den Leistungen je einer der übrigen Maschinen elektrische Größen (Spannung oder Strom) gebildet werden, die der Abweichung vom jeweiligen Leistungsverhältniswert proportional sind und die Stelleinrichtungen der Drehzahlregler (Primärregler) der Maschinen beaufschlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steheinrichtung des Drehzahlreglers derjenigen Antriebsmaschine, deren zugeordnete elektrische Maschine als Führermaschine gewählt ist, in Abhängigkeit von der Summe dieser elektrischen Größen beaufschlagt wird, während die Steileinrichtungen für die Drehzahlregler der übrigen Antriebsmaschinen jeweils in Abhängigkeit von den einzelnen zugeordneten elektrischen Größen selbst in entgegengesetzter Wirkungsrichtung beeinflußt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Führermaschine die Antriebsmaschine einer der parallel geschalteten Generatoren gewählt ist und die Leistungen aller übrigen Antriebsmaschinen auf die Leistung dieser Maschine bezogen sind, wobei die Stellungsdifferenz der Hauptsteuerwellen der Antriebsmaschinen als ein Maß für die Abweichung vom jeweiligen Leistungsverhältniswert herangezogen wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung aller parallel arbeitenden Maschinen auf die der Gesamtleistung proportionale Ausgangsgröße einer elektrischen Maschinennachbildung (Phantom) bezogen wird und daß durch Vergleichsmessungen der Leistungen aller Maschinen mit dieser Bezugsgröße jeweils der Abweichung vom Leistungsverhältniswert proportionale elektrische Größen gebildet werden, die jeweils einzeln auf die Drehzahlstelleinrichtungen der Primärregler der zugeordneten Antriebsmaschinen einwirken und deren Summe die Maschinennachbildung beeinflußt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungszeitkonstante der Maschinennachbildung so gewählt ist, daß sie gleich der größten Zeitkonstante der zu regelnden Maschinensätze ist oder geringer als diese, insbesondere gleich der Zeitkonstante mit der sich die Gesamtleistung aller Maschinen verändert.
  5. 5. Verfahren zur Regelung auf anteilmäßig konstante Leistung von parallel arbeitenden elektrischen Maschinen nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch seine Anwendung in Kombination mit einem an sich bekannten Verfahren zur Regelung der 17bergabeleistung, wobei unter Verwendung gemeinsamer Stellglieder die Ausgangsgrößen beider Regler einander überlagert sind.
  6. 6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Hauptsteuerwellen der Antriebsmaschinen für die elektrischen Maschinen Widerstandsgeber angeordnet sind, die insbesondere von einer gemeinsamen Hilfsstromquelle in Parallelschaltung gespeist werden, und daß die die Drehzahlstelleinrichtungen beeinflussenden elektrischen Größen jeweils zwischen dem Schleifer des auf der Hauptsteuerwelle der Führungsmaschine angeordneten Widerstandsgebers und den Schleifern der übrigen Widerstandsgeber abgegriffen werden.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der gewünschten und auf die Führungsmaschine bezogenen Lastverteilungsverhältniswerte in der Weise erfolgt, daß bei den diesen Leistungsverhältniswerten entsprechenden Stellungen der Hauptsteuerwellen der Antriebsmaschinen die Schleifer der Widerstandsgeber auf den Hauptsteuerwellen der nicht als Führungsmaschine gewählten Antriebsmaschinen so eingestellt werden, daß die zwischen ihnen und dem Schleifer des Widerstandsgebers auf der Hauptsteuerwelle der Führungsmaschine abgegriffenen Differenzspannungen gleich Null sind. B.
  8. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Regler an sich bekannte Meßgrößenumformer vorgesehen sind, bei denen zwei einander entgegengesetzte Drehmomente erzeugende wattmetrische oder Drehspul-Meßwerke auf eine gemeinsame Meßwerkachse arbeiten, welche die Schwenkspule eines Schwenkspulsystems trägt.
  9. 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils das eine Meßwerk der Regler über Wandler vom Strom bzw. vom Strom und der Spannung der zugeordneten elektrischen Maschine gespeist wird, während das zweite Meßwerk jedes Reglers über Wandler vom Strom bzw. vom Strom und der Spannung der elektrischen Führungsmaschine oder von der Ausgangsgröße der Maschinennachbildung gespeist wird.
  10. 10. Anordnung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des gewünschten Leistungsverhältnis-Sollwertes der elektrischen Maschinen durch Veränderung der Wandler-Übersetzungsverhältnisse oder/und durch Veränderung von einstellbaren Vor- oder Nebenwiderständen der Meßwerke erfolgt.
  11. 11. Anordnung nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Schwenkspulen der Regler induzierten elektrischen Größen jeweils über einen den Stellmotor der Drehzahlstelleinrichtung der zugeordneten Antriebsmaschine .steuernden Verstärker und in entgegengesetzter Wirkungsrichtung über einen gemeinsamen Verstärker geführt werden, der den Stellmotor für die Drehzahlstelleinrichtung der Führungs-Antriebsmaschine bzw. den der Maschinennachbildung steuert.
  12. 12. Anordnung nach Anspruch 6 bis 11 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsgröße des 1Jbergabeleistungsreglers gegebenenfalls über Entkopplungswiderstände den Eingangsgrößen aller Verstärker für die Drehzahlstelleinrichtungen der Primärregler in untereinander gleichem Wirkungssinn aufgeschaltet ist.
  13. 13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Maschinennachbildung die Ausgangsgröße des übergabeleistungsreglers gegebenenfalls über einen Entkopplungswiderstand (31) auch dem Verstärker für die Steuerung der Maschinennachbildung in gleichem Wirkungssinn wie den Verstärkern für die Drebzahlstelleinrichtungen zugeführt ist (Fig. 4). In. Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 578 291, 609 602.
DEL29488A 1958-01-20 1958-01-20 Verfahren und Anordnung zur Regelung auf anteilmaessig konstante Leistung von parallel arbeitenden elektrischen Maschinen Pending DE1130047B (de)

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