DE1254752B - Rechenschaltung zur selbsttaetigen wirtschaftlichen Verteilung der Zuwachskosten eines Verbundnetzes auf dessen Ortsnetze - Google Patents

Description

DEUTSCHES PATENTAMT

DeutscheKl.: 21 d2-42/04

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: 1254 752

Aktenzeichen: G 28993 VIII b/21 d2

J 254 752 Anmeldetag: 9. Februar 1960

Auslegetag: 23. November 1967

Die Erfindung betrifft eine Rechenschaltung zur selbsttätigen wirtschaftlichen Verteilung der Zuwachskosten einer zusätzlichen Belastung eines Verbundnetzes auf dessen einzelne Ortsnetze unter Berücksichtigung der Verluste in den Verbindungsleitungen, bei der alle Ortsnetze mit selbsttätigen Rechengeräten zur Berechnung der Kosten ihrer Zuwachsleistung ausgestattet sind und diese Kosten in Form von Signalen der Rechengeräte verglichen werden und in dem ein Ortsnetz als Bezugsnetz und alle übrigen als Randnetz bezeichnet sind.

In Verbundnetzen sind mehrere Kraftwerke, die jeweils mehrere Generatoren enthalten können, über Leitungen derart miteinander verbunden, daß sie parallel auf an verschiedenen Orten befindliche Verbraucher arbeiten können. Bei der Übertragung der Energie zwischen geographisch weit auseinanderliegenden Kraftwerken und Verbraucher müssen jedoch Leitungsverluste und sonstige Übertragungsverluste in Kauf genommen werden. Um einen wirt- schaftlichen Betrieb des Verbundnetzes zu erreichen, können diese Übertragungsverluste nicht vernachlässigt werden. Die Elektrizitätsgesellschaften versuchen daher, die Wirtschaftlichkeit dadurch zu erhöhen, daß sie bei der Lastverteilung auf die einzelnen Generatoren und Kraftwerke die Übertragungsverluste berücksichtigen.

Wenn mehrere Kraftwerke parallel auf einen Verbraucher arbeiten und die Belastung durch den Verbraucher zunimmt, dann wird bekanntlich die größte Wirtschaftlichkeit dann erreicht, wenn die Kosten der vom Verbraucher zusätzlich aufgenommenen Leistung (der Zuwachsleistung), die sogenannten Zuwachskosten, bei allen Kraftwerken gleich groß sind. Wenn dabei auch die Übertragungsverluste berücksichtigt werden sollen, ist diese Aufgabe so kompliziert, daß sie nur von einer selbsttätig arbeitenden Rechenschaltung in der erforderlichen Geschwindigkeit gelöst werden kann. Denn die meisten Generatoren liefern eine bestimmte Leistung mit verschiedenen Zuwachskosten, und diese Kosten nehmen bei jedem Generator mit steigender Leistung zu. Außerdem muß ständig festgestellt werden, ob es billiger ist, eine mit hohen Kosten erzeugte Leistung über kurze Entfernung oder eine mit niedrigen Kosten erzeugte Leistung über eine große Entfernung zu übertragen. Um dieses Problem zu lösen, sind Rechengeräte bekannt, die in Netzwerken mit mehreren Kraftwerken und mehreren Lasten unter Berücksichtigung der Leitungsverluste selbsttätig den Betrag der von jedem einzelnen Kraftwerk zu erzeugenden Leistung berechnen, wenn die Zuwachskosten bei Rechenschaltung zur selbsttätigen wirtschaftlichen Verteilung der Zuwachskosten eines
Verbundnetzes auf dessen Ortsnetze

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, Ν. Υ. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:
Leon Kenneth Kirchmayer,
Scotia, Ν. Υ. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 12. Februar 1959
(792 728),

vom 30. April 1959 (810 062)

allen Kraftwerken am Ort des Verbrauchers gleich sein sollen. Die Last wird also so auf die einzelnen Kraftwerke verteilt, daß die Kosten des gesamten Netzes ein Minimum sind. Dies gilt jedoch dann nicht, wenn die einzelnen Netze verschiedenen Gesellschaften gehören oder unabhängig betrieben werden. Jedes Netz erzeugt dann eine bestimmte Grundleistung, selbst wenn die Kosten dieser Grundleistung etwas höher liegen als die von woanders gekaufte Leistung. Auf der anderen Seite interessieren sich die anderen Elektrizitätsgesellschaften nicht dafür, wie hoch die internen Kosten einer speziellen Gesellschaft sind. Bislang wurde also das Problem des wirtschaftlichsten Betriebs eines Verbundnetzes, deren einzelne Netze mehrere Gesellschaften gehören, von denen jede an einem möglichst wirtschaftlichen Betrieb ihres eigenen Netzes (ohne sich um die Wirtschaftlichkeit der anderen Netze zu kümmern) interessiert ist, noch nicht gelöst. Die gleichen Schwierigkeiten treten auf, wenn von einem oder zwei Netzen Leistung durch ein drittes Netz geleitet werden soll, so daß die Leitungen des dritten Netzes bis zur Grenze belastet werden, was unwirtschaftlich sein kann. Auch dann müssen

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irgendwelche Einrichtungen vorgesehen werden, um den Gesamtbetrieb aller miteinander verbundenen Netze auf größte Wirtschaftlichkeit einzuregulieren.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die gesamten Zuwachskosten auf eine vorbestimmte Stehe innerhalb des Verbundnetzes bezogen sind und daß die Rechengeräte des Bezugsnetzes in bezug auf den Leistungsfluß vor- und rückwärts rechnende Rechengeräte sind, die je für sich die Kosten der Zuwachsleistung beim Austausch zwischen dem Bezugsnetz und den Randnetzen in der einen oder anderen Übertragungsrichtung ermitteln und vergleichen.

Die Weiterbildung der Erfindung zur Berechnung der Kosten der Zuwachsleistung, die von einer Stelle an eine andere Stelle über ein zu einem fremden Netz gehörendes Ortsnetz übertragen wird, bei der die Leistung z. B. dem fremden Netz über eine Übertragungsleitung zugeführt und über eine zweite Übertragungsleitung entnommen wird, zeichnet sich dadurch aus, daß dem fremden Netz ein Durchlaufrechengerät zugeordnet ist, welches ein Ausgangssignal liefert, das die zusätzlichen Kosten der Durchlaufverluste in einem der Verbundanlage fremden Netz bei der Übertragung einer zusätzlichen Leistung zwischen dem Bezugsnetz und der vorbestimmten Stelle in der Vebundanlage darstellt, und daß das Ausgangssignal in die Berechnung der Kosten des Austausches der Zuwachsleistung einbezogen ist.

Vorzugsweise enthält das Durchlaufrechengerät für jede Übertragungsleitung eine Multiplikationseinrichtung, auf die das Signal der übereinstimmenden Kosten der Zuwachsleistung und das entsprechende Durchlaufsignal geschaltet sind und die das Produkt der Werte dieser beiden Signale mit einem Faktor multipliziert, der das Verhältnis der Leistungsänderung in der betreffenden Übertragungsleitung und der Änderung der vom Bezugsnetz ausgetauschten Gesamtleistung darstellt, und daß auf von allen Multiplikationseinrichtungen gelieferte Signale ansprechende Summierungseinrichtungen vorgesehen sind, deren Ausgangssignal ein Maß für die zusätzlichen Kosten der Übertragungsverluste ist.

Durch die erfindungsgemäße Rechenschaltung ist es also möglich, ein Verbundnetz, dessen Einzelnetze jeweils einer anderen Gesellschaft gehören, ständig optimal zu betreiben. Im Gegensatz dazu ist es bisher nur gelungen, die Generatoren oder Kraftwerke innerhalb eines einzelnen Ortsnetzes möglichst wirtschaftlich zu betreiben, ohne daß dabei ein optimaler Betrieb eines Ortsnetzes in bezug auf ein anderes erzielt wird. Außerdem ist es gemäß der Erfindung möglich, die Höhe der über die einzelnen Verbindungsleitungen zwischen den verschiedenen Netzen übertragenen Leistung vorher zu bestimmen. Schließlich ist es gemäß der Erfindung möglich, Kostenerhöhungen zwischen dem Verbundnetz und außerhalb dieses Verbundnetzes liegenden Gesellschaften zu bestimmen.

Dies wird also im einzelnen dadurch erreicht, daß Rechengeräte zur Erzeugung von paarweise auftretenden Signalen vorgesehen sind, die die Kosten der Zuwachsleistung an vorbestimmten Orten eines Verbundnetzes darstellen, wenn jeweils zwei von insgesamt η Ortsnetzen Leistung austauschen. In Abhängigkeit von der Differenz der beiden Werte der paarweise erzeugten Signale wird die erforderliche Änderung der von den Ortsnetzen erzeugten Leistung berechnet. Außerdem werden die Werte der entsprechenden paarweise er-

zeugten Signale einander angeglichen. Ein örtliches Rechengerät dient dabei dazu, innerhalb jedes Ortsnetzes die wirtschaftlichste Leistungserzeugung sicherzustellen. Die örtlichen Rechengeräte sprechen je wie bisher auf ein Signal an, das die gewünschte Gesamtleistung darstellt, die im entsprechenden Ortsnetz verbraucht werden soll. Zusätzlich sind aber die örtlichen Rechengeräte von einem zweiten Signal abhängig, das den algebraischen Wert der an das örtliche Netz gelieferten Leistung darstellt, die von den anderen Ortsnetzen des Verbundnetzes geliefert wird. Die insgesamt von den einzelnen Ortsnetzen zur Deckung ihrer Last zu erzeugende Leistung wird so berechnet, daß sie einer vorbestimmten Stelle im Ortsnetz bei gleichen Zuwachskosten zugeführt wird. Ein Rechengerät für jedes der η —1 verschiedenen Ortsnetzpaare berechnet ein Wertpaar der Zuwachskosten an einer entsprechenden vorbestimmten Stelle in dem Verbundnetz für einen hypothetischen Austausch einer zusätzlichen Leistung zwischen den beiden Netzen des Paares. Die Berechnung dieses Kostenwertepaares beruht darauf, daß die Zuwachskosten des entsprechenden Ortsnetzpaares gleich sein sollen. Ein Vergleichsgerät bestimmt die Differenz der berechneten Wertepaare der Zuwachskosten und stellt in Abhängigkeit von dieser Differenz die Werte der entsprechenden der beiden Signale in dem Sinn ein, daß ihre Differenz vermindert wird.

Zusätzliche Rechengeräte sprechen auf Signale an, welche die Leistung darstellen, die von den einzelnen Kraftwerken aller Ortsnetze geliefert wird, und ferner auf Signale, die den Betrag der Leistungen darstellen, die an jedes einzelne Ortsnetz von den anderen Ortsnetzen geliefert wird, um die Leistung zu berechnen, die auf jedem einzelnen Übertragungsweg des Verbundnetzes übertragen wird. Wenn die Kosten der Zuwachsleistung, die einem vorbestimmten Punkt zugeleitet wird, durch einen Durchlaufleistungsanteil beeinflußt werden, der über ein Ortsnetz übertragen wird, so ermitteln zusätzliche Rechengeräte den Beitrag der Durchlaufverluste zu den Zuwachsleistungskosten. Die letzterwähnte Art der Rechengeräte spricht auf die Kosten der Zuwachsleistung des Ortsnetzes an, über das die Leistung übertragen wird, und auf den Betrag der Durchlaufleistung, die auf Leitungen übertragen wird, welche die Leistung dem Ortsnetz zuführen oder diesem entnehmen, um die Zuwachskosten zu berechnen, die durch Verluste bei der Übertragung der Durchlaufleistung über das Ortsnetz entstehen.
Die Erfindung wird nun im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Plan einer Verbundanlage, die gemäß der Erfindung auf wirtschaftlichen Betrieb eingeregelt werden soll;

F i g. 2 ist ein Blockschaltbild, das die Arbeitsweise einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes zeigt;

Fig. 3a und 3b sind Blockschaltbilder eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung;
F i g. 4 ist eine Schaltung zur Bestimmung des Leistungsverbrauchs, die in Verbindung mit der Schaltung nach F i g. 3 verwendet wird;

F i g. 5 ist eine Schaltung zur Regelung des Leistungsaustausches, die ebenfalls in Verbindung mit F i g. 3 verwendet wird, und

F i g. 6 ist eine Schaltung zur Bewertung der Kosten der außerhalb der Anlage erzeugten Energie, die in Verbindung mit F i g. 3 verwendet wird.

1

Das Rechengerät für die VerbundanIage bestimmt die Bedingungen für den Leistungsaustausch bei möglichst wirtschaftlichem Betrieb und liefert Signale, welche den von jedem örtlichen Kraftnetz geforderten Beitrag für den Leistungsaustausch darstellen, und s enthält ein örtliches Rechengerät, wie es in dem USA.-Patent 3 839 692 beschrieben ist, um für jedes örtliche Kraftnetz die nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu erzeugende Leistung festzulegen. Örtliche Rechengeräte dieser Art sind ferner in Kapitel 6 des Buches von L K. Kirchmayer »Economic Operation of Power Systems« beschrieben. Jedes örtliche Rechengerät wird durch ein Signal gesteuert, welches die gewünschte zu verbrauchende Gesamtenergie in dem entsprechenden örtlichen Kraftnetz darstellt, sowie durch ein Signal, welches den für den Leistungsaustausch erforderlichen Anteil des örtlichen Kraftnetzes wiedergibt, um die von jedem einzelnen Kraftwerk des örtlichen Netzes zu erzeugende Leistung zu berechnen, damit der Verbrauch befriedigt werden kann und um die Anforderung für die Lastverteilung festzulegen, damit die Leistung einem bestimmten Verbraucher in dem entsprechenden örtlichen Kraftnetz zu einem für alle gleichen Kostenanteil zur Verfügung gestellt werden kann. Änderungen in der Lastverteilung der Anlage werden ständig durch das Rechengerät für die Verbundanlage in Abhängigkeit von Änderungen der Kostenanteile nachgerechnet, die von den örtlichen Rechengeräten bestimmt werden.

Obgleich in dem Beispiel auf eine bestimmte Form des örtlichen Rechengerätes Bezug genommen wurde, ist die Erfindung nicht auf diese besondere Art des Rechengerätes beschränkt, sondern kann mit einem beliebigen Rechensystem verwendet werden, das

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a) erstens auf ein Signal anspricht, welches die gewünschte Gesamtleistung, die in dem örtlichen Kraftnetz verbraucht werden soll, darstellt, und zweitens auf ein Signal anspricht, welches den algebraischen Wert der Leistung darstellt, die an das örtliche Kraftnetz von außerhalb liegenden Krafterzeugern geliefert wird, und das

b) Berechnungen durchführt, um

1. die erforderliche Energieerzeugung durch die einzelnen Kraftwerke des entsprechenden örtlichen Netzes festzulegen, um den Leistungsverbrauch zu decken, und um

2. die Leistung an einen bestimmten Verbraucher

in dem örtlichen Kraftnetz zu dem gleichen zusätzlichen Preis abzugeben.

Grundlagen des Rechengerätes

für die Verbundanlage _5g

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden auf die Grundlagen und die Theorie einge gangen. Wie schon oben erwähnt wurde, wird eine Verbundanlage dann am wirtschaftlichsten betrieben, wenn jedes einzelne Kraftnetz der Verbundanlage Leistung von den anderen örtlichen Kraftnetzen der Anlage mit den gleichen zusätzlichen Kosten erhält und wenn diese zusätzlichen Kosten die gleichen sind wie die zusätzlichen Kosten der von den örtlichen Kraftwerken aufgenommenen Leistung. Eine auf diese Weise betriebene Verbundanlage arbeitet nach der im folgenden benutzten Definition mit »wirtschaftlicher Lastverteilung«. Es ist daher eine Aufgabe des

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Rechengerätes für die Verbundanlage gemäß der Erfindung, die Bedingungen für die Lastverteilung der einzelnen örtlichen Netze der Verbundanlage zu berechnen, um eine wirtschaftliche Lastverteilung bei Verbundbetrieb aufrechtzuerhalten.

Das spezielle Ausführungsbeispiel des Rechengerätes für den Verbundbetrieb, das hier beschrieben wird, ist in der Lage, den Plan für die Energieerzeugung zu berechnen, um bei Verbundbetrieb eine wirtschaftliche Lastverteilung zu erzielen, wobei verschiedene Kraftwerke zur Verfügung stehen, die zwei verschiedenen Betriebsgesellschaften gehören. Ein Plan der Verbundanlage ist in F i g. 1 dargestellt. Die erste Gesellschaft hat drei örtliche Kraftnetze, die als Netz West (W), als Netz Mitte (C) und als Netz Ost (E) bezeichnet sind. Die zweite Betriebsgesellschaft möge eine im Süden liegende Anlage mit dem Netz (S) haben. Die Verbundanlage der F i g. 1 enthält daher vier örtliche Netze, die für den Leistungsaustausch verbunden sind.

Die einzelnen Übertragungsleitungen oder Verbindungswege der Verbundanlage sind zur Erläuterung mit Nummern bezeichnet. Die Verbindungsleitung 1 verbindet unmittelbar die Netze W und C, die Verbindungsleitung 2 verbindet die Netze W und S, die Verbindungsleitungen 3, 4, 5 und 6 verbinden die Netze S und C, und die Verbindungsleitung 7 verbindet direkt die Netze E und C.

Die Verbundanlage der F i g. 1 kann auch Leistung mit fremden, außerhalb liegenden Netzen austauschen. Die Netze, die außerhalb der Verbundanlage liegen, sind mit X₁, X₂, X₃ und X_i bezeichnet. Der Leistungsaustausch mit diesen außenliegenden Netzen wird nicht direkt durch das Rechengerät der Verbundanlage berechnet, jedoch liefert das Rechengerät Informationen über die Kosten, die für die Ermittlung des wirtschaftlichen Leistungsaustausches mit den fremden Netzen erforderlich sind; diese fremden Netze werden daher nicht als ein Teil der Verbundanalge betrachtet. Die Verbindungsleitungen zwischen der Verbundanlage und den fremden Netzen sind ebenfalls in der Zeichnung dargestellt. Die Verbindungsleitung 8 verbindet z. B. direkt das Netz E mit dem fremden Netz X₁, und die Verbindungsleitung 15 verbindet direkt das Netz W mit dem fremden Netz X₄. Eine weitere Verbindungsleitung, die eine wichtige Rolle bei der wirtschaftlichen Lastverteilung der Verbundanlage spielt, ist in F ig. 1 dargestellt; es ist die Leitung 17, welche die fremden Netze X₁ und X_i unmittelbar miteinander verbindet.

Es sei nun im folgenden eine Verbundanlage betrachtet, die η örtliche Kraftnetze enthält. Es ist notwendig, daß in jedem örtlichen Kraftnetz die Belastungsanforderungen befriedigt werden. Die Gleichung, welche die geforderte und die verfügbare Leistung des örtlichen Netzes miteinander verknüpft, ist die Bedingungsgleichung. Die η Bedingungsgleichungen für die Verbundanlage sind

ψα = Pro, + PLa — Pia — ^ Poai = 0,

fb = Pm + Pa - Pib —^_fPau = 0,

ψη = PRn + Phn — Pin — ]>) PGni = 0 ,

wobei

ψ k die Bedingungsgleichung für das k-te örtliche Netz darstellt,

PEic die Belastung des &-ten örtlichen Netzes darstellt,

PLk die Übertragungsverluste des A:-ten örtlichen Netzes darstellt,

Pik den Nettowert oder algebraischen Wert der Austauschleistung darstellt, die von dem A>ten örtlichen Netz aus den anderen «—1 örtlichen Netzen der Verbundanlage und aus den fremden Netzen aufgenommen wird,

Pgu stellt die Gesamtleistung dar, die von allen

Kraftwerken des kten örtlichen Netzes erzeugt wird, und

λ stellt die zusätzlichen Kosten der Leistung dar, die von der Verbundzentrale in Geldeinheiten pro Megawattstunde vereinnahmt werden.

In der Gleichung (1) sind nur n- 1 der Pik- Ausdrücke unabhängige Variablen, und die übrigen Pn_c- Ausdrücke sind abhängig, so daß ein beliebiger Pii_c- Ausdruck als Funktion der anderen u— 1 Ausdrücke wie folgt geschrieben werden kann:

Pm = - Pi_a- Pib- ... - Pi,_ti-! (2)

Die Gesamtkosten der Krafterzeugung der Anlage sind eine Funktion der von allen Kraftwerken sämtlicher Netze gelieferten Leistung und können ausgedrückt werden als

Gesamtkosten (F_t) = F_ta -t- F_n + ■ ■ ■ + F_i«, (3)

wobei Ftk die Gesamterzeugungskosten aller Kraftwerke des &-ten Netzes darstellen.

Wenn eine solche Funktion Ft von einer Mehrzahl von Variablen, die durch eine Anzahl von Bedingungsgleichungen verknüpft sind, zu einem Minimum gemacht werden soll, können bekanntlich die Werte der Variablen, welche diese Funktion zu einem Minimum machen, dadurch bestimmt werden, daß die partiellen Ableitungen der Hilfsfunktion gleich Null gesetzt werden

3 = Fr + λ_α ψα — A₆ ipb -+- . . . + A«. ψη_ (4)

wobei λ_α, λΐ), ... A» als konstant betrachtet werden. Dies ist z. B. in dem Buch »Mathematical Analysis* von E. Goursat und E. R. H e d r i c k, Jinn & Company, New York, 1904, angegeben.
5 Obwohl eine strenge Berechnung mit Hilfe des Rechengerätes der Verbundanlage durchgeführt werden kann, ist es doch möglich, die Kosten und den Aufwand eines solchen Rechengerätes dadurch erheblich zu vermindern, daß Größen vernachlässigt werden, ίο die klein im Vergleich zu anderen Ausdrücken sind. Es kann z. B. nachgewiesen werden, daß die Summe

des Ausdrucks A₆ , welche die zusätzlichen

OrCai

Kosten der Übertragungsverluste darstellt, in einem speziellen örtlichen Netz, wenn eine Leistungsänderung durch ein Kraftwerk eines anderen örtlichen Netzes hervorgerufen wird, etwa gleich und entgegengesetzt demjenigen Teil des Ausdrucks λ_α ist,

Or Cai

der die zusätzlichen Änderungen der über die Verbindungsleitungen fließenden Energie ist. Derartige Ausdrücke können daher aus den Gleichungen fortgelassen werden.

Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von ver-

einfachten Gleichungen in dem Rechengerät der Verbundanlage besteht darin, daß es nicht notwendig ist, daß jedes örtliche Rechengerät Signale von anderen örtlichen Rechengeräten aufnimmt, um die Energieerzeugung in dem örtlichen Netz zu berechnen. Um

volle Genauigkeit zu erreichen, ist es z. B. notwendig, daß ein örtliches Rechengerät für das Netz a Signale aufnehmen muß, die die zusätzlichen Übertragungsverluste in jedem der anderen örtlichen Netze b bis η darstellen, und zwar von dem entsprechenden örtlichen

Rechengerät. Eine gute Annäherung kann jedoch mit einem örtlichen Rechengerät der beschriebenen Art erhalten werden, das keine Signale aufnimmt, welche den zusätzlichen Übertragungsverlusten der anderen örtlichen Rechengeräte entsprechen.

Mathematisch ausgedrückt, befassen sich die »Intraarea«-Gleichungen mit den zusätzlichen Übertragungsverlusten und den zusätzlichen Leistungskosten des entsprechenden örtlichen Netzes, während die »Interarea«-Gleichungen die zusätzlichen Leistungsverluste

und die zusätzlichen Energiekosten in der ganzen Verbundanlage behandeln. Die folgenden »Inter-area«- Gleichungen lassen sich ableiten:

λ_α — A_a
— λ_α

δ PLa δ P i a Ö PLa

A_b-

ÖPLb

δ Plb

λb — A₆

δ Pia

δ PLb

δ Pl,u -\ . δ Plu

Αη-ι An — A_n

δ Pia δ Pia

δ Pib

λη -ι

öPl,u- δΡιο

ι , δ PLn ,

A_n — A_n

δ Pib

-A₀

δ PLa. δΡι.η-ν

A₆-

δ PLb , , , δ Pl, h-i , δ Plu , ,,,

... -j- /,_J[_₁ — λη-ι ~ A_n — A_n . (O)

u-i δ Pi _lll-i δΡΐ ,η-ι

δΡι,

Die »Inter-area«-Zuordnungsgleichungen (5) können folgendermaßen gedeutet werden; es sei angenommen, daß jedes örtliche Netz mit Ausnahme des η-ten Netzes einen zusätzlichen Anteil der ausgetauschten Leistung aufnimmt. Alle diese zusätzlichen Anteile der ausgetauschten Leistung müssen daher von dem κ-ten örtlichen Netz geliefert werden. Unter dieser Bedingung setzt die Gleichung (5) fest, daß, wenn jedes örtliche Netz ausgetauschte Leistung zu den gleichen zusätzlichen Kosten aufnehmen soll, wie es Leistung von den eigenen Kraftwerken aufnimmt, die zusätzlichen Kosten dieser ausgetauschten Leistung bei der Übertragung zum η-ten örtlichen Netz die gleichen sein müssen wie die zusätzlichen Kosten der Leistung, die von dem

Belastungszentrum des //-ten örtlichen Netzes den örtlichen Kraftwerken entnommen wird. Wenn man andererseits annimmt, daß jedes örtliche Netz mit Ausnahme des n-ten Netzes einen zusätzlichen Anteil der ausgetauschten Leistung abgibt, dann muß das «-te Netz alle diese zusätzlichen Leistungsanteile aufnehmen. Unter diesen Bedingungen bedeutet die Gleichung (5), daß die zusätzlichen Kosten der ausgetauschten Leistung, die von dem η-ten örtlichen Netz

aufgenommen wird, die gleichen sein müssen für alle anderen örtlichen Netze und daß diese gleichen zusätzlichen Kosten der ausgetauschten Leistung die gleichen sein müssen wie die zusätzlichen Kosten der Leistung, die von der Hauptbelastung des «-ten örtlichen Netzes den örtlichen Kraftwerken entnommen wird. Die Gleichungen (5) können auch in folgender Weise geschrieben werden:

λα — λα

δ Pia

λ_α

δ Pia δ PLa

δ P_lb

/6-

SPLb

λι> — λ{,

δ Pia

δ Pu

δ P_lb

, δ Pt_tu-x _ , . , δ Pm

' λη-χ — λη + λ%'

δ Pi_a δ Pia,

δ Pl,u-x

λη-χ

δ Pj_b

λη ^jT λη

δ PLn ÖP

Ib

λα -

δ PLa δΡι,η-

-λ_ύ

δ PLb δ PI,

, , , δ Pl, η-χ _ , , , δ P_Ln

~t~ Λη—χ — Λ»-!-— — An -τ An-

δΡΐ,η-χ

δΡΐ,η-χ

Die »Inter-area«-Zuordnungsgleichungen (6) können wie folgt gedeutet werden: Die betreffenden zusätzlichen Kosten der Leistung, die an der Grenze des η-ten Netzes für eine zusätzliche Übertragung von Austauschleistung an die anderen örtlichen Netze geliefert wird, müssen gleich den betreffenden Kosten der Leistung an dieser Grenze für jedes der anderen örtlichen Netze sein, damit dieser zusätzliche Betrag der ausgetauschten Leistung an den betreffenden Belastungsstellen mit den gleichen zusätzlichen Kosten aufgenommen werden kann wie die Leistung, die den betreffenden örtlichen Kraftwerken entnommen wird. Die Gleichungen (6) können auch in umgekehrter Weise gedeutet werden, d. h., jedes der lokalen Netze mit Ausnahme des «-ten Netzes muß eine zusätzliche Austauschleistung an der Grenze des η-ten örtlichen Netzes zu einem zusätzlichen Preis liefern, der gleich den entsprechenden zusätzlichen Kosten der Leistung an dieser Grenze für das «-te örtliche Netz ist, wenn die zusätzliche Leistung dem Hauptverbraucher mit den gleichen zusätzlichen Kosten zur Verfügung steht wie die Leistung, die von den örtlichen Kraftwerken zur Verfügung gestellt wird. Beide Gruppen von Gleichungen (5) und (6) bilden die theoretische Grundlage für die Arbeitsweise des Rechengerätes der Verbundanlage gemäß der Erfindung.

Zur Vereinfachung der folgenden Beschreibung wird das «-te örtliche Netz im folgenden als »Bezugs«- Netz bezeichnet und die übrigen «—1 örtlichen Netze als »Rand«-Netze. Die Gleichungen (5) und (6) bedeuten, daß bei dem Rechengerät der Verbundanlage zwei zusätzliche Kostenbeträge der Austauschleistung an einer vorbestimmten Stelle in dem Verbundsystem für jedes Randnetz bestimmt werden für die Übertragung einer zusätzlichen Leistung von dem entsprechenden Randnetz an das Bezugsnetz oder für die Übertragung einer zusätzlichen Leistung von dem Bezugsnetz an das entsprechende Randnetz. Ein Wert dieser Wertepaare beruht jeweils auf den zusätzlichen Kosten der Leistung, die an dem Belastungspunkt von den entsprechenden Randnetzen, und zwar von den Kraftwerken dieser Netze zur Verfügung gestellt wird, und der andere Wert der Wertepaare beruht auf den zusätzlichen Kosten der Leistung, die am Ort der Belastung von den Kraftwerken des Bezugsnetzes zur Verfügung gestellt wird.

F i g. 2 zeigt einen Plan für die Arbeitsweise des Rechengerätes der Verbundanlage gemäß der Erfindung. F i g. 2 soll nicht als Blockschaltbild des Rechengerätes selbst dienen, sondern nur dazu, das Verständnis der Erfindung zu erleichtern. Einzelne Rechengeräte 90, 91, 92 und 93, die dem Gerät der USA.-Patentschrift 2 839 692 ähnlich sind und auch in dem obenerwähnten Buch beschrieben sind, sind für die örtlichen Netze W, S, E und C der F i g. 1 vorgesehen. Das mittlere örtliche Netz C soll als Bezugsnetz in dem Rechengerät der Verbundanlage dienen. Jedes der Geräte 90 bis 93 nimmt zwei Eingangssignale auf, von denen das eine die geforderte Gesamtleistung darstellt, die in dem entsprechenden örtlichen Netz verbraucht werden soll, d. h. Pri_c + Plic der Gleichung (1), und das andere der beiden Eingangssignale stellt den algebraischen Wert der Leistung dar, die an das entsprechende örtliche Netz von den anderen örtlichen Netzen abgegeben wird, d. h. Pn_c der Gleichung (1). In Abhängigkeit von diesen beiden Eingangssignalen und von den berechneten gleichen zusätzlichen Kosten der Leistung, nämlich dem Wert λ des entsprechenden örtlichen Netzes, liefert jedes Rechengerät der Randnetze ein Signal, welches die zusätzlichen Kosten der Leistung an der Grenze des Bezugsnetzes darstellt, und zwar für die Übertragung einer zusätzlichen Leistung von dem entsprechenden Randnetz an das Bezugsnetz, wobei die zusätzlichen Kosten auf dem Wert λ beruhen. Das Rechengerät 93 des Bezugsnetzes liefert ein Signal an jedes Randnetz, welches die erforderlichen zusätzlichen Kosten der Leistung an der Grenze des Bezugsnetzes darstellt, und zwar für die Übertragung einer zusätzlichen Leistung von dem entsprechenden Randnetz an das Bezugsnetz, wobei diese zusätzlichen Kosten auf dem Wert λ beruhen, der von dem Gerät 93 errechnet wird.

Das Signal der zusätzlichen Leistungskosten, welches von dem Gerät 90 geliefert wird, und das entsprechende Signal des Gerätes 93 werden einem Differenzverstärker und einem Signalgenerator 95 zugeführt. Der Differenzverstärker und der Signalgenerator 95 sind in der Lage, ein Ausgangssignal zu liefern, welches

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den Wert der Austauschleistung Ρι-\γ darstellt, die an das Netz W geliefert wird, wobei das Signal in Abhängigkeit von einer Differenz des Signalpaares auftritt, das von dem Gerät aufgenommen wird, um den Wert des Ausgangssignals in einem solchen Sinn zu ändern, daß die Größe der Differenz vermindert wird. Das von dem Gerät 90 gelieferte Signal stellt die linke Seite der Gleichung (6) dar, und das entsprechende Signal, welches von dem Gerät 93 geliefert wird, stellt die rechte Seite dieser Gleichung dar. Wenn diese beiden Signale voneinander abweichen, ist die Gleichung nicht erfüllt. Die Differenzverstärker und der Signalgenerator 95 regeln daher das Leistungsaustauschsignal Pi-w in einer solchen Weise ein, daß die Gleichung erfüllt wird. In ähnlicher Weise nehmen der Differenzverstärker 96 und Signalgenerator 97 zwei entsprechende Signale der zusätzlichen Leistungskosten auf und liefern Signale, welche dem geforderten Wert der Austauschleistung für die Netze S und E entsprechen. Sämtliche Ausgangssignale der Differenzverstärker und Signalgeneratoren 95, 96 und 97 werden einem Summierungsverstärker 98 zugeführt, an dessen Ausgang ein umgekehrtes Signal entsteht, welches den Wert der Austauschleistung darstellt, die von dem zentralen Netz C entsprechend der Gleichung (2) aufgenommen wird.

Bei der Ausbildung des Rechengerätes für die Verbundanlage nach F i g. 2 kann jedes Signal für die Kosten der zusätzlichen Leistung gegebenenfalls auch die zusätzlichen Kosten der Leistung an der Grenze des Bezugsnetzes für die Übertragung einer zusätzlichen Leistung von dem Bezugsnetz an das entsprechende Randnetz darstellen. Das Rechengerät der F i g. 2 ist in Übereinstimmung mit Gleichung (6) auch dazu geeignet, die zusätzlichen Kosten des Leistungsaustausches an anderen gewünschten Punkten der Verbundanlage zu vergleichen, und ist nicht darauf beschränkt, die Rechnung an den Grenzen des Bezugsnetzes durchzuführen. Als Ort kann z. B. die Hauptbelastung des Bezugsnetzes in Übereinstimmung mit Gleichung (5) dienen.

Es liefert daher jedes Rechengerät der Randnetze ein Ausgangssignal, welches die zusätzlichen Kosten der Leistung an einer entsprechenden vorbestimmten Stelle in der Verbundanlage darstellt für eine Leistungsübertragung zwischen dem Randnetz und dem Bezugsnetz. Diese zusätzlichen Kosten beruhen darauf, daß die zusätzlichen Kosten für die Leistung an dem Randnetz gleich sind. Das Rechengerät für das Bezugsnetz liefert ein Ausgangssignal für jedes Randnetz, welches die zusätzlichen Kosten der Leistung an der entsprechenden vorbestimmten Stelle für eine Leistungsübertragung zwischen dem entsprechenden Randnetz und dem Bezugsnetz darstellt, wobei diese zusätzlichen Kosten derart bemessen sind, daß an dem Bezugsnetz die zusätzlichen Leistungskosten einander gleichsind.

Allgemeiner kann man sagen, daß das Rechengerät zwei Signale für n-1 verschiedene Paare von örtlichen Netzen einer Verbundanlage liefert, die η örtliche Netze aufweist. Die beiden Signale jedes Signalpaares stellen die zusätzlichen Kosten der Leistung an einer entsprechenden vorbestimmten Stelle für eine hypothetische Übertragung einer zusätzlichen Leistung zwischen den beiden entsprechenden örtlichen Netzen her und beruhen darauf, daß in den beiden entsprechenden örtlichen Netzen die zusätzlichen Kosten der Leistung gleich sind. In Abhängigkeit von der Differenz zwi-

sehen den beiden Signalen der n—\ Signalpaarewerderi η Signale erzeugt, die den Wert der ausgetauschten Leistung darstellen, die von den η örtlichen Netzen aufgenommen wird.
Es sei nun noch einmal F i g. 1 betrachtet. Die Leistung kann zwischen zwei beliebigen örtlichen Netzen der Verbundanlage übertragen werden, und zwar entweder über die Verbindungsleitungen, welche direkt die beiden Netze verbinden, oder über andere ίο örtliche Netze. Die Leistung kann z. B. zwischen den Netzen W und C direkt über die Verbindungsleitung 1 ausgetauscht werden. Die Leistungkannauchzwischen den Netzen W und C über das südliche Netz S ausgetauscht werden, indem die Leistung über die Verbindungsleitung 2 und dann über die Verbindungsleitungen 3 bis 6 geleitet wird. In ähnlicher Weise kann die Leistung zwischen den Netzen C und S direkt übei die Verbindungsleitungen 3 bis 6 oder über das örtliche Netz W und in diesem Fall über die Leitungen 1 und 2 erfolgen. Die Leistung, die von einem örtlichen Netz an ein anderes über ein drittes örtliches Netz übertragen wird, wird als »durchlaufende« Leistung bezeichnet. Eine Änderung der durchlaufenden Leistung ergibt eine Änderung der Übertragungsverluste as in dem Netz, über das die Leistung läuft. Wenn z. B. die das Netz W durchlaufende Leistung erhöht wird, während der Leistungsaustausch zwischen den Netzen C und S vergrößert wird, dann tritt eine entsprechende Leistungsänderung auf den Leitungen 1 und 2 ein. Diese Änderung ergibt eine Zunahme der Durchlaufverluste in dem Netz W. Derartige Änderungen dei Verluste in einem Netz infolge durchlaufender Leistung werden im folgenden als zusätzliche »Durchlaufverluste« bezeichnet.
Wenn daher eine Änderung im Leistungsaustausch auftritt, müssen bei der Berechnung der zusätzlichen Kosten der Leistung an der Grenze des Bezugsnetzes auch die zusätzlichen Kosten der Durchlaufverluste in Betracht gezogen werden. Alle Ausdrücke auf der linken Seite der Gleichung (6), die zwei Bezirke betreffen, sind daher Ausdrücke, welche die zusätzlichen Kosten der Durchlaufverluste darstellen. Dar Aus-S P

druck A& stellt daher die zusätzlichen Kosten der

Durchlaufverlu ste in dem örtlichen Netz b bei einei Änderung der Austauschleistung in dem örtlichen Netz a dar. Der zweite Teil dieses Ausdruckes stelh die zusätzlichen Durchlaufverluste in dem örtlichen Netz b dar. Obwohl die Berechnung der zusätzlichen Kosten der Durchlauf Verluste in F i g. 2 nicht dargestellt ist, um die Darstellung zu vereinfachen, kann bei dem Ausführungsbeispiel auch die Berechnung dei Durchlaufverluste durchgeführt werden.
Die durchlaufende Leistung ist nicht auf die Verbundanlage an sich beschränkt, sondern es ist auch möglich, Energie zwischen zwei örtlichen Netzen des Verbundsystems über mindestens ein fremdes Nefc laufen zu lassen, das an die Verbundanlage angeschlossen ist. So kann z. B. Leistung zwischen dem Netz W und dem Netz C über das fremde Netz X₁ übertragen werden. Da in diesem Fall das fremde Netz kein Teil der Verbundanlage ist, werden die zusätzlichen Kosten der Durchlaufverluste vor dem Rechengerät der Verbundanlage nicht erfaßt Wenn jedoch die Leistung zwischen dem Netzi und dem Netz C über das fremde Netz X_i und da: fremde Netz X₁ und das Netz E übertragen wird dann werden die zusätzlichen Kosten der Durchlauf·

Verluste in dem örtlichen Netz E durch das Rechengerät der Verbundanlage erfaßt.

Betrachtungen der einzelnen Verbindungsleitungen

Die »Inter-area«-Koordinationsgleichungen (5) und (6) behandeln jeden Wert des Leistungsaustausches in

ö P

seiner Gesamtheit. Der Ausdruck - stellt die

O Plu

zusätzlichen Verluste in dem örtlichen Netz a bei einer Änderung der insgesamt ausgetauschten Leistung dar, die von dem örtlichen Netz a aufgenommen wird. Die von einem örtlichen Netz aufgenommene Leistung wird ihm über eine Anzahl von Verbindungsleitungen zugeführt. Das Netz W nimmt z. B. Austauschleistung direkt von den Netzen C und S über die Verbindungsleitungen 1 und 2 auf und aus den fremden Netzen Z₃ und X_i über die Verbindungsleitungen 14 und 15.

Eine Verbindungsleitung in einer Verbundanlage kann Leistung direkt zwischen den beiden angeschlossenen Netzen übertragen und kann ferner zur Übertragung von Durchlauf leistung über eines der beiden Netze dienen. Wenn eine weitere zusätzliche Leistung von einem Netz aufgenommen wird, dann wird dieser Zuwachs auf die angeschlossenen Verbindungsleitungen verteilt, und zwar entsprechend den relativen Eigenimpedanzen und gegenseitigen Impedanzen der Verbindungsleitungen und entsprechend der bereits über jede Verbindungsleitung fließenden Leistung. Die sich ergebenden zusätzlichen Übertragungsverluste der einzelnen Verbindungsleitungen tragen dazu bei, die gesamten zusätzlichen Verluste in einem örtlichen Netz bei einer Änderung der Austauschleistung zu erhöhen. In ähnlicher Weise hängen die gesamten zusätzlichen Durchlaufverluste in einem örtlichen Netz von der Verteilung der Durchlaufleistung auf die Gruppe der Verbindungsleitungen ab, welche die Durchlaufleistung dem örtlichen Netz zuführen, und von der Verteilung auf die Gruppe der Verbindungsleitungen, welche die Durchlaufleistung von dem örtlichen Netz abgeben. Um daher die Werte der zusätzlichen Verluste in den Gleichungen (5) und (6) zu bestimmen, müssen die einzelnen zusätzlichen Verlustanteile der Verbindungsleitungen ermittelt und dann in der richtigen Weise kombiniert werden.

Der zusätzliche Leistungsverlust in einem örtlichen Netz ist eine Funktion der auf jeder angeschlossenen Verbindungsleitung übertragenen Leistung. Diese einzelnen Leistungsbeträge sind wiederum eine Funktion der von einem örtlichen Netz aufgenommenen Gesamtaustauschleistung.

Die Werte der Ausdrücke für die Konstanten der Übertragungsverluste, welche die Verbindungsleitungsverluste bestimmen, können nach üblichen Verfahren ermittelt werden, wobei die Leistungsänderung eines Übertragungsweges in einem Netz durch die Parameter des Netzwerkes und durch Kenntnis der Änderung der Gesamtleistung in einer Gruppe dieser Übertragungsleitungen bestimmt werden kann. Spezielle Verfahren der Berechnung sind in dem Aufsatz »Analysis of Losses in Loop-Interconnected Systems«, A. F. G 1 i m n, L. Κ. K i r c h m a y e r, G. W. Stagg, in der Zeitschrift »AIEE Transactions«, Bd. 72, Teil III, 1953, S. 796 bis 807, beschrieben sowie in der Veröffentlichung »Improved Method of Interconnecting Transmission Loss Formulas« von

A. F. G1 i m η, L. Κ. K i r c h m a y e r, J. J. S k i 1 e s in der Zeitschrift »AIEE Transactions«, S. 58 bis 513, Jg. 1958.

Rechengerät für die Verbundanlage

Das in Fig. 3a und 3b dargestellte Rechengerät der Verbundanlage ist so ausgebildet, daß der Energieerzeugungsplan berechnet werden kann, der eine wirtschaftliche Lastverteilung in dem Verbundsystem ίο der F i g. 1 ergibt. Die einzelnen Rechengeräte 101, 102, 103 und 104, die alle die obenerwähnte Ausführung aufweisen, sind für die Netze W, S, C und E der Verbundanlage vorgesehen. Bei dieser Ausführung wird das zentrale örtliche Netz C als Bezugsnetz benutzt. Wenn auch im vorliegenden Fall ein bestimmtes Netz als Bezugsnetz für die Zwecke der Berechnung ausgewählt worden ist, so ist es jedoch möglich, bei der Berechnung auch irgendein anderes örtliches Netz auszuwählen und das Rechengerät entsprechend der betreffenden Auswahl auszubilden. Die Rechengeräte 101 bis 104 der einzelnen Bezirke enthalten je ein örtliches Rechengerät, das schon im einzelnen beschrieben worden ist. Außer dem örtlichen Rechengerät enthalten diese Rechengeräte weitere Einrichtungen, die verschiedene Kombinationen von errechneten zusätzlichen LeistungsVerlusten in dem entsprechenden örtlichen Netz bei zusätzlichen Leistungsänderungen auf den an das örtliche Netz angeschlossenen Verbindungsleitungen bilden. Die für die einzelnen Bezirke vorgesehenen Rechengeräte nehmen eine Anzahl von Signalen auf, welche die auf den einzelnen an das örtliche Netz angeschlossenen Ubertragungsleitungen übertragene Leistung darstellen. Ferner nehmen sie ein Signal auf, welches die gewünschte, in dem entsprechenden örtlichen Netz verbrauchte Gesamtleistung darstellt, und ein Signal, welches den algebraischen Wert der Austauschleistung wiedergibt, die an das entsprechende örtliche Netz geliefert wird. Jedes Rechengerät für einen einzelnen Bezirk liefert eine Anzahl von Signalen, die die Gesamtleistung darstellen, welche von jedem Kraftwerk des entsprechenden örtlichen Netzes geliefert wird, ferner eine Anzahl von Signalen, welche die Kosten der Übertragungsverluste in dem entsprechenden örtlichen Netz bei einer zusätzlichen Änderung der gesamten ausgetauschten und aufgenommenen Leistung oder der ausgetauschten Leistung darstellen, die von dem entsprechenden örtlichen Netz an ein fremdes Netz abgegeben wird; diese Signale werden weiter unten als »Kostenwertungssignale« bezeichnet. Schließlich wird noch eine Anzahl von Signalen abgegeben, welche die zusätzlichen Kosten der Durchlaufverluste bei der Übertragung von Durchlaufleistung durch das entsprechende örtliche Netz darstellen, und diese Signale werden im folgenden als »Durchlaufkostensignale« bezeichnet.

Innerhalb jedes Rechtecks, das symbolisch ein Rechengerät für einen einzelnen Bezirk darstellt, ist in F i g. 3 ein Empfangssignal, welches eine auf der Verbindungsleitung übertragene Leistung wiedergibt, durch die BezeichnungP_i, bezeichnet, wobei y die Nummer der Verbindungsleitung bezeichnet. Ein geliefertes Signal, welches die Leistungsabgabe eines Kraftwerkes darstellt, ist mit Pgh bezeichnet, wobei ji angibt, daß das Kraftwerk / des örtlichen Netzes / gemeint ist. Ein abgegebenes Kostenwertungssignal ist mit J_i-J₂ (CfV) bezeichnet, wobei die Zahlenl und 2 die beiden Netze bezeichnen, zwischen denen

die Leistungsübertragung stattfindet, für die die entsprechenden zusätzlichen Verlustkosten berechnet werden. Ein abgegebenes Durchlaufkostensignal ist mit J₁-J_i (WH) bezeichnet, wobei die Zahlenl und 2 die beiden Systeme bezeichnen, zwischen denen die Leistung übertragen wird, für die die entsprechenden zusätzlichen Kosten der Durchlaufverluste berechnet werden.

In der obigen Beschreibung der Grundlagen des Rechengerätes für die Verbundanlage nach F i g. 2 wurde darauf hingewiesen, daß die Signale, welche die Werte der Austauschleistung darstellen, die erforderlich ist, um die Verbundanlage mit wirtschaftlicher Lastverteilung zu betreiben, dadurch erhalten werden, daß jeweils zwei Signale verglichen werden, welche die zusätzlichen Leistungskosten an vorbestimmten Stellen in der Verbundanlage bei der Übertragung von Leistung zwischen den Randnetzen und dem Bezugsnetz darstellen. Diese Signale für die zusätzlichen Leistungskosten, die von den beiden Seiten der Gleichung (6) wiedergegeben werden, werden für drei Typen von Signalen berechnet, nämlich für einen ersten Signaltyp λ, welcher die einander gleichen zusätzlichen Kosten der aufgenommenen Leistung in einem örtlichen Leistungsübertragungssystem darstellen, zweitens eine Art von Signalen

■ίπγ^-, welche die zusätzlichen Übertragungsverluste ■* i/

in einem örtlichen Netz bei einer Änderung der Austauschleistung darstellen, und eine dritte Gruppe von

Signalen > welche die zusätzlichen Übertragungsverluste in einem örtlichen Netz bei einer Änderung der Durchlaufleistung darstellen.

Wie aus der USA.-Patentschrift 2 839 692 und den obenerwähnten Veröffentlichungen hervorgeht, ist außer den Kombinationsleitungen, die für die örtlichen Kraftwerke vorgesehen sind, eine Kombinationsleitung für jede Verbindungsleitung, die an das entsprechende lokale Netz angeschlossen ist, vorgesehen. Auf diese Weise sind sechs Verbindungsleitungen 2, 3, 4, 5, 6 und 16 an das Netz S angeschlossen, so daß sechs entsprechende Kombinationsleitungen vorgesehen werden müssen. Wenn man annimmt, daß das Netz 5 fünf Kraftwerke hat, dann werden insgesamt elf Eingangssignale der Matrix des Netzes 5 zugeführt, und elf Potentiometer sind an die Kombinationsleitung angeschlossen, von denen jedes so eingestellt ist, daß es die entsprechende Größe der Übertragungsverlustkonstanten darstellt.

Die elf Signale, die jeder Kombinationsleitung zugeführt werden, werden algebraisch mit Hilfe eines

Summierungsverstärkers addiert, und ein Signal, welches der Summe entspricht, wird an einer entsprechenden Ausgangsklemme abgegeben, die die zusätzlichen Übertragungsverluste in dem Netz S für die entsprechende Übertragungsleitung darstellen.

Die an den Ausgangsklemmen zur Verfügung stehenden Signale werden den betreffenden Potentiometern zugeführt. Die Abgriffe der Potentiometer sind mechanisch mit dem Abgriff eines Potentiometers verbunden, das als Multiplikationsfaktor die übereinstimmenden zusätzlichen Kosten der Leistung As hat, so daß seine Stellung den Wert λ für das Netz S darstellt. Die Potentiometer multiplizieren daher je die Signale der zusätzlichen Übertragungsverluste mit dem Wert von As und liefern ein Ausgangssignal, welches die zusätzlichen Kosten der Übertragungsverluste darstellt und sich auf die einander gleichen örtlichen zusätzlichen Kosten der Leistung stützt. Die Ausgangssignale der Potentiometer stellen daher jeweils die Kosten der Übertragungsverluste in dem Netz S bei einer zusätzlichen Änderung der Leistung dar, die an das Netz S aus den Übertragungsleitungen 2, 3, 4, 5, 6 und 16 abgegeben wird.

Die Ausgangssignale der Potentiometer werden dann den Eingangsklemmen einer Matrix für die zusätzlichen Verlustkosten zugeführt, welche jedes ankommende Signal mit einer Anzahl von diskreten Werten multipliziert und auf diese Weise die Kostenwertungs- und Durchlaufkostensignale liefert.

Als Beispiel für ein Durchlaufkostensignal, das von der Matrix für die zusätzlichen Verlustkosten geliefert wird, möge ein Signal dienen, welches die Kosten der Übertragungsverluste in dem Netz S bei einer zusätzlichen Änderung der gesamten von dem Netz W aufgenommenen Austauschleistung darstellt.

Als weiteres Beispiel eines Durchlaufkostensignals, das von der Matrix für die zusätzlichen Verlustkosten geliefert wird, möge ein Signal dienen, welches die Kosten der Übertragungsverluste in dem Netz S bei einer zusätzlichen Änderung der Leistung darstellt, die von dem Netz C an eine vorbestimmte Stelle in dem fremden Netz X_a geliefert wird.

Insgesamt werden sieben Signale, welche die zusätzlichen Verlustkosten des Netzes S¹ bei entsprechenden Änderungen der Leistung herstellen, die zwischen den lokalen Netzen oder zwischen einem fremden und einem lokalen Netz ausgetauscht wird, von der Matrix für die zusätzlichen Verlustkosten geliefert. Die Einstellungen sämtlicher Potentiometer in der Matrix, welche die sieben Ausgangssignale in Abhängigkeit von den sechs aufgenommenen Signalen liefert, ist in der folgenden Tabelle angegeben.

Eingangssignale:

δ Pts₂

öPls
δ Pts_s

SPls
δ P_ts_i

öPls öPtss

ßszW ßszXsa ßszXsb ßs₂Xi ßszS ßs₂Xia ßszXib

ßSüW ßssXza ßsnXzb ßssXi ßSäS ßseXta ßs₃X0

ßsiW ßstXsa ßsiX3i ßsiXi ßstS ßsiXw ßstXib

Eingangssignale:

öPls
δ Pts_w

Ausgangssignale:

17 18

β Se W ^hlSeX3« ßs ₆X3b β SeXl β SeS β SeXia βSeXib

β SieW β SieXaa ßsieXib ßs_teXi ßs_lss ßsieXia ßs_lsXib

$SW SsXza S SXab &Xi $SS SsXia $SXib

wobei das Verhältnis der Änderung der

Übertragungsverluste in dem Netz S¹ zu der Änderung der über die Verbindungsleitungen y (2, 3, 4, 5, 6, 16) übertragenen darstellt, wenn eine weitere zusätzliche Leistung an die Hauptbelastung des Netzes S über die Verbindungsleitung y abgegeben wird.

In der obigen Tabelle stellt ein typisches Ausgangssignal $sk die Kosten der Verluste in dem Netz S für eine zusätzliche Änderung der gesamten Austauschleistung dar, die von dem Netz k aufgenommen wird. Die Bezeichnung Ssxi stellt die Verlustkosten in dem Netz S bei einer zusätzlichen Änderung der Gesamtleistung dar, die von der Verbundanlage aus dem fremden Netz X% an den gegebenen Stellen in dem fremden Netz JSTi aufgenommen wird. Die Summe der Werte von β in jeder Spalte Sss, Ssx _iCt und Ss Ltb ist gleich Eins, da diese Summe die Gesamtheit aller Bruchteile der Austauschleistung des Netzes S¹ darstellt. Die Summe der Werte von β in den übrigen Spalten ist gleich Null, da diese Summe die Gesamtheit aller Bruchteile der durch das Netz S¹ durchlaufenden Leistung darstellt.

In F i g. 3 sind die sieben Signale der zusätzlichen Verlustkosten aus der obigen Tabelle dargestellt, die über Leitungen 116 bis 122 eines Rechengerätes 102 geliefert werden. Die Leitungen 116 bis 122 bilden einen Teil eines Kabels 124 und sind mit dem weiter unten beschriebenen Gerät verbunden.

Ein Rechengerät 102 liefert mehrere Signale, welche die Gesamtleistung darstellen, die von den Kraftwerken des Netzes S auf Leitungen 126 bis 130 geliefert wird. Die Leitungen 126 bis 130 bilden ein Kabel 132, das an eine Matrix 134 der Verbindungsleitungen angeschlossen ist, die weiter unten beschrieben wird.

In ähnlicher Weise liefert ein Rechengerät 101 mehrere Kostenbewertungs- und Durchlaufkostensignale auf Leitungen 136 bis 141. Der Wert jedes Signals, das auf den einzelnen Leitungen 136 bis 141 abgegeben wird, ist an der Leitung angegeben. Die Leitungen 136 bis 141 bilden einen Teil des Kabels 124. Das Rechengerät liefert mehrere Signale, welche die Gesamtleistung darstellen, die von jeder Kraftstation des Netzes W auf Leitungen 144 bis 148 abgegeben wird. Die Leitungen 144 bis 148 bilden ein Kabel 149 zum Anschluß einer Matrix 134.

Ein Rechengerät 103 liefert eine Anzahl von Kostenbewertungs- und Durchlaufkostensignalen auf Leitungen 150 bis 159. Die Leitungen 150 bis 159 bilden einen Teil des Kabels 124. Das Rechengerät 103 liefert mehrere Signale, welche die Gesamtleistung darstellen, die von den Kraftwerken des Netzes C auf Leitungen 161 und 162 geliefert wird. Die Leitungen 161 und 162 bilden ein Kabel 163 zum Anschluß an die Matrix 134.

Ein Rechengerät 104 liefert mehrere Kostenbewertungs- und Durchlaufkostensignale auf Leitungen 164 bis 170. Die Leitungen 164 bis 170 bilden einen Teil des Kabels 124. Das Rechengerät 104 liefert mehrere Signale, welche die Gesamtleistung darstellen, die von jedem Kraftwerk des Netzes E auf Leitungen 172 und 173 geliefert wird. Die Leitungen 172 und 173 bilden ein Kabel 174 zum Anschluß an die Matrix 134.

Außer den oben beschriebenen Signalen, die von den Rechengeräten 101 bis 104 geliefert werden, liefert jedes Rechengerät der einzelnen Bezirke ein Signal, welches die übereinstimmenden zusätzlichen Kosten der Leistung darstellt und das von den entsprechenden örtlichen Netzen über Leitungen 176, 177, 178 und 179 aufgenommen wird. Die Leitungen 176 und 179 bilden einen Teil des Kabels 124.

Das Kabel 124 ist in zwei Teilkabel 181 und 182 aufgespalten. Das Kabel 181 ist mit seinen Leitungen an eine Kostenvergleichsschaltung 185 angeschlossen. Das Kabel 182 ist mit seinen Leitungen an eine Kostenbewertungsschaltung 186 für die fremde Leistung angeschlossen.

Es werden nun der Aufbau und die Wirkungsweise der Schaltung 185 zum Kostenvergleich näher erläutert. In der Schaltung 185 wird ein Signal für jedes Randnetz erzeugt, welches die zusätzlichen Kosten der Leistung an einer vorbestimmten Stelle in der Verbundanlage darstellt. Dieses Signal beruht auf der Zunahme der Leistung, die von dem Randnetz an das Bezugsnetz zu den zusätzlichen Leistungskosten in dem Randnetz übertragen worden ist, und dieses Signal wird verglichen mit einem entsprechenden Signal, welches die zusätzlichen Kosten der Leistung an dieser vorbestimmten Stelle darstellt und das auf der Zunahme der Leistung beruht, die von dem Bezugsnetz aus dem Randnetz zu den zusätzlichen Leistungskosten im Bezugsnetz aufgenommen worden ist. Ein Summierungsverstärker 190 kombiniert die auf den Leitungen 166 und 179 zur Verfügung stehenden Signale. Die Signale auf der Leitung 179 werden über einen Widerstand 192 geleitet. Dieser Dämpfungswiderstand ist notwendig, weil die beiden auf den Leitungen 166 und 179 zur Verfügung stehenden Signale an verschiedenen Stellen des Rechengerätes erzeugt werden und verschiedene Verstärker durchlaufen und daher Größenunterschiede aufweisen, d. h., sie bezeichnen eine verschiedene Anzahl von Dollar pro Megawattstunde pro Volt des Signals. Der Widerstand 192 dient daher dazu, den Skalenfaktor des auf der Leitung 179 zur Verfügung stehenden Signals zu ändern, so daß die beiden Signale, die dem Summierungsverstärker zugeführt werden, den gleichen Größenfaktor aufweisen. Das von dem Summierungs-

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verstärker 190 abgegebene Signal stellt die zusätzlichen Kosten der Leistung an der Grenze des Netzes C bei der Übertragung einer zusätzlichen Leistung von dem Netz E an das Netz C dar, und zwar beruhend auf den zusätzlichen Kosten der Leistung des Netzes E; es wird symbolisch durch Xe + See bezeichnet. Die auf den Leitungen 157 und 178 zur Verfügung stehenden Signale werden in einem Summierungsverstärker 193 vereinigt. Das Ausgangssignal des Summierungsverstärkers 193 stellt die zusätzlichen Kosten der Leistung an der Grenze des Netzes C bei einer Übertragung einer zusätzlichen Leistung von dem Netz E an das Netz C dar, und zwar auf der Grundlage der zusätzlichen Kosten der Leistung im Netz C, und wird durch Xe — Sce bezeichnet.

Die von den Summierungsverstärkern 190 und 193 abgegebenen Signale werden einem Differenzverstärker 194 zugeführt, in welchem das Ausgangssignal des Summierungsverstärkers 193 von dem des Summierungsverstärkers 190 abgezogen wird. Der Differenzverstärker 194 entspricht den Differenzverstärkern der Schaltung 95 in F i g. 2. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 194 stellt eine etwaige Differenz zwischen den beiden aufgenommenen Signalen fest, die als Δε-c bezeichnet wird. In diesem Signal sind keine Durchlaufkosten enthalten, da die Hinzufügung eines Ausdruckes für die Durchlaufkosten nach Belieben beim Entwurf des Rechengerätes erfolgen kann und von der relativen Größe des Ausdruckes für die zusätzlichen Durchlauf verlustkosten und den anderen zusätzlichen Verlustkosten abhängt. In dem vorliegenden Fall ist die Größe der durch das fremde Netz durchlaufenden Leistung im Verhältnis zu der direkt übertragenen Leistung vernachlässigbar, wenn eine Leistung zwischen den örtlichen Netzen E und C ausgetauscht wird.

Die auf den Leitungen 156 und 178 zur Verfügung stehenden Signale werden in einem Summierungsverstärkerl95 summiert. Das Ausgangssignal des Summierungsverstärkers 195 stellt die zusätzlichen Kosten der Leistung an der Grenze des Netzes C bei der Übertragung einer zusätzlichen Leistung von dem Netz W an das Netz C auf der Grundlage der zusätzlichen Leistungskosten des Netzes C dar und wird mit 7.c — Sew bezeichnet. Die auf den Leitungen 116, 140 und 176 zur Verfügung stehenden Signale werden von einem Summierungsverstärker 196 summiert. Das Ausgangssignal des Summierungsverstärkers 196 stellt die zusätzlichen Kosten der Leistung an der Grenze des Netzes C bei der Übertragung einer zusätzlichen Leistung von dem Netz W an das Netz C dar, und zwar auf der Grundlage der zusätzlichen Kosten der Leistungin dem Netz W, und wirdmitA^ + Sww + Ssw bezeichnet. Die von den Summierungsverstärkern 195 und 196 abgegebenen Signale werden einem Differenzverstärker 197 zugeführt, wobei das Ausgangssignal des Summierungsverstärkers 195 von dem des Summierungsverstärkers 196abgezogen wird. DerAusdruck Ssw stellt die zusätzlichen Kosten der Durchlaufverluste in dem örtlichen NetzS¹ bei einer Übertragung der Leistung zwischen dem Netz W und dem Netz C dar und ist mit berücksichtigt, weil ein beträchtlicher Beitrag an den zusätzlichen Leistungskosten an der Grenze des Netzes C durch die Durchlaufleistung geliefert wird, die von dem Netz W über das Netz S und das Netz C abgegeben wird.

Die auf den Leitungen 136, 155, 164 und 178 zur Verfügung stehenden Signale werden in einem Summie-

rungsverstärker 198 vereinigt. Das Ausgangssignal des Summierungsverstärkers 198 stellt die zusätzlichen Kosten der Leistung an der Grenze des Netzes S bei einer Übertragung einer zusätzlichen Leistung von dem Netz S an das Netz C auf der Grundlage der zusätzlichen Leistungskosten des Netzes C dar und wird mit dem Ausdruck Xc — Scs — Ses — Sws bezeichnet. Die auf den Leitungen 122 und 177 zur Verfügung stehenden Signale werden in dem Summierungsverstärker 199 vereinigt. Das Ausgangssignal des Summierungsverstärkers 199 stellt die zusätzlichen Kosten der Leistung an der Grenze des Netzes S bei der Übertragung einer zusätzlichen Leistung von dem Netz S an das Netz C, und zwar auf der Grundlage der zusätzlichen Leistungskosten des Systems 5* dar und wird mit Xs + Sss bezeichnet. Die Signale, die von den Summierungsverstärkern 198 und 199 abgegeben werden, werden einem Differenzverstärker 200 zugeführt, in welchem das Ausgangssignal des Summierungsverstärkers 198 von dem des Summierungsverstärkers 199 abgezogen wird.

Der Differenzverstärker 200 berücksichtigt Signale, die zwei Durchlaufkostenausdrücke haben, d. h. die zusätzlichen Kosten der Durchlaufverluste sowohl in dem Netz E als auch in dem Netz W bei der Übertragung von Leistung zwischen dem Netz S und dem Netz C Die Durchlaufkosten in dem Netz E sind dadurch begründet, daß die Leistung über das fremde Netz X_i, das fremde Netz X₁ und das Netz E übertragen wird. Die zusätzlichen Kosten der Leistung beim Austausch zwischen dem Netz S und dem Netz C werden an der Grenze des Netzes S verglichen, und zwar im Gegensatz zu den oben beschriebenen Vergleichen, die an der Grenze des Systems C durchgeführt wurden. Diese Maßnahme wurde deswegen getroffen, weil das südliche Netz einer anderen Vertriebsgesellschaft gehört und weil es erwünscht ist, daß der Leistungsverbrauch und die zusätzlichen Kosten getrennt berechnet werden. Gemäß der Erfindung kann jedoch der zusätzliche Kostenanteil der Leistung bei einem Austausch zwischen dem Netz Sund dem Netz C auch an der Grenze des zentralen Systems C verglichen werden. Eine solche Maßnahme würde dann mehr der des Gerätes in F i g. 2 ähneln.

Die Ausgangssignale der Differenzverstärker 194, 197 und 200 werden zugehörigen Servoverstärkern 202, 203 und 204 zugeführt. Die Servoverstärker 202 bis 204 sprechen auf die betreffenden Signale an, die von ihnen aufgenommen wurden, und liefern eine entsprechende Leistung, um einen der Servomotoren 205,206 und 207 zu drehen. Die Servomotoren 205 bis 207 sind mechanisch gekoppelt und dienen dazu, die beweglichen Kontakte von Potentiometern 208,209 und 210 zu verstellen. Das Ausgangssignal, welches von dem beweglichen Schleifer des Potentiometers 208 geliefert wird, stellt die gesamte Austauschleistung dar, die von dem Netz E aufgenommen wird, während das Ausgangssignal, welches von dem beweglichen Kontakt des Potentiometers 209 geliefert wird, die gesamte Austauschleistung darstellt, die von dem Netz W aufgenommen ist, und das Ausgangssignal, welches von dem beweglichen Kontakt des Potentiometers 210 geliefert wird, die gesamte ausgetauschte Leistung darstellt, die von dem Netz S aufgenommen wird. Diese Signale entsprechen den Ausgangssignalen der Differenzverstärker und Signalgeneratoren 95,96 und 97 der F i g. 2. Die Potentiometer 208 bis 210 können je ein Signal veränderlicher Amplitude liefern, dessen Vorzeicher

positiv ist, wenn die entsprechenden Randnetze Austauschleistung aufnehmen, und das negativ ist, wenn die entsprechenden Randnetze Austauschleistung abgeben. Es sind Einrichtungen vorgesehen, um die Ausgangssignale der Pctenticmeter 208 bis 210 an die Rechengeräte der einzelnen Bezirke 104, 101 und 102 abzugeben. Wenn daher je zwei Signale der zusätzlichen Kosten der Leistung, die von den Differenzverstärkern 194, 197 und 200 aufgenommen werden, nicht gleich sind, dann arbeitet die Verbundlage nicht mit wirtschaftlicher Lastverteilung, so daß die resultierenden Differenzsignale der entsprechenden Differenzverstärker dazu benutzt werden, um die Abgriffe der betreffenden Potentiometer 208 bsi 210 in einer solchen Richtung zu verstellen, daß die Größe der Differenz zwischen den beiden ungleichen Signalen vermindert wird. Wenn alle drei Paare von Signalen der zusätzlichen Leistungskosten kein entsprechendes Differenzsignal mehr ergeben, dann ist die wirtschaftliche Lastverteilung erreicht.

Die Ausgangssignale der Potentiometer 208 bis 210 werden über Schaltarme 212, 213 und 214 mit der Matrix 134 der Verbindungsleitungen, ferner mit einem Summierungsverstärker 216 und mit den Rechengeräten 104, 101 und 102 der einzelnen Bezirke verbunden. Der Schaltarm des Schalters 212 kann mit dem Abgriff des Potentiometers 208 oder mit dem Abgriff eines Potentiometers 218 verbunden werden. Wenn der Schaltarm des Schalters 212 mit dem Potenticmeter 208 verbunden ist, dann bildet das Rechengerät 104 für den einzelnen Bezirk einen Teil des selbsttätigen Abschnittes des Rechengerätes der Verbundanlage, und das Leistungsaustauschsignal, welches von dem Potentiometer 208 geliefert wird, wird automatisch verrechnet, so daß das Netz E in wirtschaftlichem Lastenausgleich mit den übrigen Teilen der Verbundanlage verbleibt. Wenn jedoch der bewegliche Schaltarm des Schalters 212 mit dem Potentiometer 218 verbunden ist, wird das Leistungsaustauschsignal nicht mehr automatisch eingestellt, sondern die Austauschleistung des Netzes E wird entsprechend einem vorbereiteten Plan bestimmt, und der Wert wird in das Rechengerät der Verbundanlage durch Handeinstellung des beweglichen Kontaktes des Potentiometers 218 eingeführt. In ähnlicher Weise werden die Potentiometer 219 und 220 dazu verwendet, Signale für einen vorbereiteten Leistungsaustausch der Netze W und S zu liefern.

Die Signale, welche die Leistung darstellen, die planmäßig von den zugehörigen fremden Netzen geliefert werden soll, werden von einem Steuergerät 225 für den Leistungsaustausch mit fremden Netzen geliefert. Die Steuergeräte 225 liefern eine erste Gruppe von Signalen, welche die Leistung darstellen, die an die Verbundanlage von den bezeichneten Stellen der fremden Netze abgegeben wird. Diese erste Gruppe von Signalen wird der Matrix 134 zugeführt. Die Steuergeräte 225 liefern ferner eine zweite Gruppe von Signalen, welche die negativen Werte der gesamten Nettoleistung darstellen, die von den fremden Netzen an die Verbundanlage abgegeben wird. Diese zweite Gruppe von Signalen wird dem Summierungsverstärker 216 zugeführt.

Der Summierungsverstärker 216 liefert in Abhängigkeit von den zugeführten Eingangssignalen ein Ausgangssignal, welches die gesamte ausgetauschte Leistung darstellt, die von dem Netz C aufgenommen wird, wie sich durch eine mathematische Darlegung ergibt.

Das Ausgangssignal des Summierungsverstärkers 216 wird einem Rechengerät 103 zugeführt. Der Summierungsverstärker 216 entspricht dem Summierungsverstärker 98 in F i g. 2.
Die Voltmeter 227, 228, 229 und 230 sind vorgesehen, um die Leistungsaustauschsignale der Netze E, W, S und C zu messen. Diese Voltmeter sind entsprechend geeicht und zeigen die Austauschleistung an, die von jedem der örtlichen Netze aufgenommen wird, ίο Andere Voltmeter, die nicht dargestellt sind, sind entsprechend geeicht und sind an die verschiedenen Leitungen des Rechengerätes der Verbundanlage angeschlossen, um die Leistung sowie die Kosten der Leistung an den verschiedenen Punkten der Verbundanlage für Abrechnungszwecke zu messen.

Die Matrix 134 nimmt Signale auf, welche die Leistung darstellen, die von jedem Kraftwerk der Verbundanlage geliefert wird. Ferner nimmt sie Signale auf, welche die Austauschleistung darstellen, die von den Netzen W, S und E aufgenommen wird, und schließlich nimmt sie Signale auf, die die Leistung darstellen, welche von den bezeichneten Stellen der fremden Netze an die Verbundanlage abgegeben wird. In Abhängigkeit von diesen aufgenommenen Signalen kann die Matrix 134 Ausgangssignale erzeugen, welche den Wert der auf jeder Verbindungsleitung der Verbundanlage übertragenen Leistung und der auf den Verbindungsleitungen übertragenen Leistungen darstellen, die die Verbundanlage mit den fremden Netzen verbindet. Die Matrix 134 nimmt die Eingangssignale je auf einem positiven und einem negativen Leitungspaar auf und liefert die Ausgangssignale für die Summierung auf entsprechenden Kombinationsleitungen, die an entsprechende Summierungsverstärker angeschlossen sind. Das Ausgangssignal der Summierungsverstärker stellt jeweils die auf der entsprechenden Verbindungsleitung übertragene Leistung dar und wird, wie dargestellt, den einzelnen Rechengeräten 101 bis 104 für die einzelnen Bezirke zugeführt, die auf diese Signale ansprechen. Der Summierungsverstärker liefert z. B. ein Ausgangssignal, das der auf der Leitung 7 übertragenen Leistung entspricht und den Rechengeräten 103 und 104 zugeführt wird, da die Verbindungsleitung 7 direkt die Netze C und E verbindet. Die Potentiometer der Matrix 134 sind so ausgeführt, daß sie eines der aufgenommenen Signale, welches die erzeugte Kraftwerksleistung, die Austauschleistung oder die fremde Leistung darstellt, mit einem entsprechenden Faktor« multiplizieren, der den Teil der Leistung bezeichnet, welcher einen Beitrag für die entsprechende Leistung der Verbindungsleitung bildet.

Die Werte des Faktors a können durch bekannte Berechnungsverfahren bestimmt werden, wobei die auf einer bestimmten Übertragungsleitung eines bestimmten Netzes gelieferte Leistung sich durch den Leistungserzeuger innerhalb des Netzes sowie durch die Gesamtleistung, die zwischen den verschiedenen Teilen des Netzes ausgetauscht wird_: und die Gesamtleistung, die dem Netz von außen zugeführt wird, ausdrücken läßt. Entsprechende Rechenverfahren sind in dem obenerwähnten Aufsatz »Analysis of Losses in Loop-Interconnected Systems« von G lim n, Kirchmayer und Stagg angegeben, ferner in dem Aufsatz »Improved Method of Interconnecting Transmission Loss Formulas« von G1 i m η, Kirchmayer und Skiles und in dem Aufsatz »Analysis of Losses in Interconnected Systems« von A. F. G1 i m n, L. K. Kirchmayer und G. W. S t a g g in der

Zeitschrift »AIEE Transactions«, S. 52 bis 193, Jg. 1952.

Die Signale, welche die gewünschte Gesamtleistung, die in den entsprechenden örtlichen Netzen verbraucht werden soll, darstellen, werden von den den einzelnen Bezirken zugeordneten Rechengeräten 101 bis 104 an den Eingangsklemmen 232, 38, 233 und 234 aufgenommen. Diese Signale werden dem Rechengerät nach einem vorbestimmten Plan über eine Schaltung, die in F i g. 4 dargestellt ist, zugeführt. In F i g. 4 ist ein Potentiometer 236 dargestellt, dessen Abgriff den gesamten Leistungsverbrauch der Verbundanlage bestimmt. Eine stetige negative Spannung, z. B. von 50 Volt, wird einer Klemme 237 des Potentiometers 236 zugeführt. Das von dem beweglichen Kontakt des Potentiometers 236 abgegriffene Signal ist eine Spannung, die direkt die Gesamtleistung z. B. in Megawatt darstellt, welche sowohl durch die Last als auch durch die Verluste in der Verbundanlage verbraucht wird. Das Ausgangssignal des Potentiometers 236 wird verstärkt und in einem Verstärker 238 umgekehrt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 238 wird Potentiometern 240, 241 und 242 zugeführt. Der Anteil der gesamten Last der Verbundanlage, der durch die Netze W, S und E gedeckt werden soll, wird durch die Einstellung der beweglichen Kontakte der Potentiometer 240, 241 und 242 bestimmt. Die Ausgangssignale der Potentiometer 240 bis 242 stellen je in Volt direkt den gesamten Leistungsverbrauch der örtlichen Netze dar.

Die Ausgangssignale der Potentiometer 240 bis 242 werden den Verstärkern 244, 245 und 246 zugeführt, in denen die Signale verstärkt und umgekehrt werden. Die Ausgangssignale der Verstärker 244 bis 246 werden den Eingangsklemmen 232,38,246 von entsprechenden, den einzelnen Bezirken zugeordneten Rechengeräten nach F i g. 3 zugeführt. Die Ausgangssignale der Verstärker 238, 244 und 245, 246 werden einem Summierungsverstärker 248 zugeleitet. Da die von dem Verstärker 238 gelieferten Signale entgegengesetzte Vorzeichen wie die von den Verstärkern 244 bis 246 gelieferten aufweisen, stellt das von dem Summierungsverstärker 248 abgegebene Signal die Differenz zwischen der von der Verbundanlage verbrauchten Gesamtleistung und der Summe der in den Netzen W, S und E verbrauchten Leistung dar. Das Ausgangssignal des Summierungsverstärkers 248, welches der Eingangsklemme 233 eines Rechengerätes 103 zugeführt wird, stellt die von dem Netz C verbrauchte Leistung dar. Dieses Ausgangssignal des Summierungsverstärkers 248 hat das gleiche Vorzeichen wie die Ausgangssignale der Verstärker 244 bis 246.

Ein Voltmeter 250 überwacht das Ausgangssignal des Verstärkers 238 und ist so geeicht, daß es die gesamte in der Verbundanlage verbrauchte Leistung darstellt. Ähnliche Voltmeter 251, 252, 253 und 254 überwachen die entsprechenden Ausgangssignale der Verstärker 244, 245, 246 und 248 und sind so geeicht, daß sie den Leistungsverbrauch der entsprechenden örtlichen Netze darstellen.

Das Steuergerät 225, das in F i g. 5 im einzelnen dargestellt ist, wird nun beschrieben. Der Wert der Leistung, die zwischen einem vorbestimmten Punkt des fremden Netzes und der Verbundanlage ausgetauscht werden soll, wird nach einem vorbestimmten Plan eingestellt. Das Steuergerät 225 erzeugt Signale, welche die Austauschleistung darstellen, die für jeden Punkt des fremden Netzes festgelegt ist, und die Gesamtnettoleistung, die an die Verbundanlage von den fremden Netzen abgegeben werden soll. Das fremde Netz X₁ ist unmittelbar mit der Verbundanlage über eine einzige Verbindungsleitung 8 verbunden. Der Abgriff eines Potentiometers 260 ist so eingestellt, daß er dem vorbestimmten Leistungswert entspricht, der planmäßig von dem fremden Netz X₁ an die Verbundanlage geliefert werden soll. Eine positive Gleichspannung ist an die eine Klemme und eine negative ίο Gleichspannung an die andere Klemme des Potentiometers 260 angeschlossen. Die vom beweglichen Abgriff des Potentiometers 260 gelieferte Spannung ist eine Spannung, deren Größe die zwischen dem fremden Netz X₁ und der Verbundanlage übertragenen Leistung darstellt und die Richtung dieser Leistungsübertragung wiedergibt. Eine positive Spannung zeigt z. B. an, daß das fremde Netz X₁ Leistung an die Verbundanlage liefert, und eine negative Spannung zeigt an, daß das fremde Netz X₁ Leistung aus der Verbundanlage aufnimmt. Das Ausgangssignal des Potentiometers 260 wird einer Klemme 261 zugeführt, die mit der Verbindungsleitungsmatrix 134 der F i g. 3 verbunden ist. Die von dem Potentiometer 260 abgegebene Spannung wird auch einem Umkehrungsverstärker 262 zugeleitet. Der Ausgang des Verstärkers 262 ist mit einer Klemme 263 verbunden, die an den Summierungsverstärker 216 der F i g. 3 angeschlossen ist. Das Signal an der Klemme 263 hat entgegengesetztes Vorzeichen, damit die durch das Signal dargestellte Leistung abgezogen werden kann.

Das fremde Netz X₂ ist direkt mit der Verbundanlage über Leitungen 9 bis 12 verbunden. Die zwischen einer ersten Stelle des fremden Netzes X₂ und der Verbundanlage ausgetauschte Leistung ist mit Pj ₂Ii bezeichnet. Die Leistung, die zwischen einem zweiten Punkt des fremden Netzes X₂ und der Verbundanlage ausgetauscht wird, ist mit Px₂b bezeichnet. Der bewegliche Abgriff eines Potentiometers 265 ist in Übereinstimmung mit dem vorbestimmten Plan derart eingestellt, daß er ein Signal liefert, welches die gewünschte Größe und das gewünschte Vorzeichen für die Austauschleistung hat, die für die erste Stelle des fremden Netzes X₂ vorgesehen ist. Das Ausgangssignal des Potentiometers 265 wird der Klemme 266 zugeführt, die mit der Matrix 134 verbunden ist. Der bewegliche Abgriff eines Potentiometers 267 ist so eingestellt, daß ein Signal zur Verfügung steht, welches dem Wert der Austauschleistung entspricht, die für die zweite Stelle des fremden Netzes X₂ vorgesehen ist. Das Ausgangssignal des Potentiometers 267 wird einer Klemme 268 zugeführt, die an die Matrix 134 angeschlossen ist. Die Ausgangssignale der Potentiometer 265 und 267 sind ebenfalls über Widerstände mit einem Summierungsverstärker 270 verbunden. Das Ausgangssignal des Summierungsverstärkers 270 hat ein Vorzeichen, das entgegengesetzt ist wie das Vorzeichen der Summe der Eingangssignale, die dem Verstärker zugeführt werden, und eine solche Größe, daß sie die gesamte Nettoleistung darstellt, die an die Verbundanlage von dem fremden NetzZ₂ her geliefert wird. Das Ausgangssignal des Summierungsverstärkers 270 wird einer Klemme 271 zugeleitet, die mit dem Summierungsverstärker 216 verbunden ist.
In ähnlicher Weise werden Signale, welche die Werte der Austauschleistung zwischen den fremden Netzen X₃ und X_i und der Verbundanlage darstellen, den übrigen Teilen der Schaltung 5 zugeführt. Die einzelnen Aus-

Claims (1)

taiischleistungssignale für sämtliche Punkte der fremden Netze werden der Matrix 134 zugeleitet, und die Signale der Gesamtnettoleistung werden dem Summierungsverstärker 216 zugeführt. Kostenbewertungsschaltung für die fremde Leistung Die Schaltungen zur Bestimmung der Gesamtkosten der zusätzlichen Leistung, die an die fremden Netze oder von den fremden Netzen im Austausch mit der Verbundanlage geliefert wird, sind in der Bewertungsschaltung der F i g. 6 zur Bestimmung der Kosten der fremden Leistung dargestellt. Ein Kabel 182 liefert auf seinen Leitungen Signale für die Kostenbewertung und für die Zusatzkosten, die den Rechengeräten 102 bis 104 entnommen werden. Die Signale, die auf den Leitungen 119,150,167 und 179 zur Verfügung stehen, werden in einem Summierungsverstärker 310 vereinigt. Das von dem Summierungsverstärker 310 gelieferte Ausgangssignal stellt die Kosten der Leistungs- so zunähme dar, die von dem Netz^ an das fremde Netz X1 geliefert wird. Diese zusätzlichen Kosten werden an der Grenze der Verbundanlage bestimmt und belaufen sich auf Costs-Xi = Äe -j- $ΕΧχ -r $cxi i- $sxi- (J) Die Ausdrücke Scxi und $sxi stellen die zusätzlichen Kosten der Durchlaufverluste dar, die in den Netzen C und S bei der Übertragung von zusätzlicher Leistung aus dem Netz E an das fremde Netz X1 auftreten. Die von dem Summierungsverstärker 310 gelieferten Signale werden einer Ausgangsklemme 311 zugeführt, wo sie für Überwachungs- und Berechnungszwecke zur Verfügung stehen. Von dem Netz C kann Leistung an zwei Stellen des fremden Netzes X3 übertragen werden. Der Anteil der nächsten Zunahme der Leistung, die an diese beiden Stellen übertragen werden soll, ist beim Betrieb der Verbundanlage willkürlich festlegbar. Die zusätzlichen Leistungskosten an der Grenze der Verbundanlage müssen daher bei einer Leistungsübertragung von dem Netz C an das Netz X3 für jede Stelle des Netzes X3 getrennt bestimmt werden. Die Signale, die auf den Leitungen 117, 137, 158 und 178 zur Verfügung stehen, werden durch einen Summierungsverstärker 314 summiert. Das Ausgangssignal des Summierungsverstärkers 314 ist durch die Gleichung Costc-Xza = Ac T $CX3a + $WX3a + $SX3a (8) bestimmt. Die Gleichung (8) stellt die zusätzlichen Leistungskosten an der Grenze der Verbundanlage bei der Übertragung von Leistung von dem Netz C an die erste Stelle des fremden Netzes X3 dar. Die Signale, die auf den Leitungen 118,138,159, 178 zur Verfügung stehen, werden durch einen Summierungsverstärker 315 summiert. Die Ausgangssignale des Summierungsverstärkers 315 entsprechen der Gleichung C0Stc-X3b = λα + $CX3b + $WX3b + SSXsb- (9) Die Gleichung (9) stellt die zusätzlichen Leistungskosten an der Grenze der Verbundanlage bei einer Übertragung der Leistung von dem Netz C an die zweite Stelle des fremden Netzes X3 dar. Die gesamten Kosten für die nächste zusätzliche Leistung, die von dem Netz C an das fremde Netz X3 abgegeben wird, hängt von den betreffenden Anteilen dieses nächsten Zusatzes der Leistung ab, die der ersten und zweiten Stelle des fremden Netzes X3 zugeführt wird. Potentiometer 316 und 317 sind je so eingestellt, daß sie den betreffenden vorbestimmten Teilen dieser nächsten zusätzlichen Leistung entsprechen, die den ersten und zweiten Stellen zugeführt wird. Die beweglichen Abgriffe der Potentiometer 317 und 316 sind mechanisch verbunden, so daß die Summen der beiden Bruchteile sich stets zum Wert Eins addieren. Wenn z. B. ein Viertel dieser zusätzlichen Leistung an die erste Stelle übertragen werden soll, dann wird der bewegliche Abgriff des Potentiometers 316 so eingestellt, daß er das dem Potentiometer 316 zugeführte Signal mit dem Faktor 0,25 multipliziert. In entsprechender Weise kann der bewegliche Abgriff des Potentiometers 317 so eingestellt werden, daß er das Signal, welches dem Potentiometer 317 zugeführt wird, mit dem Faktor 0,75 multipliziert. Die Ausgangssignale der Summierungsverstärker 314 und 315 werden den Potentiometern 316 und 317 zugeleitet. Die Ausgangssignale der Potentiometer 316 und 317 werden durch einen Summierungsverstärker 320 summiert. Das Ausgangssignal des Summierungsverstärkers 320 stellt die zusätzlichen Kosten der Leistung an der Grenze der Verbundanlage bei einer Übertragung der Leistung von dem Netz C an das fremde Netz X3 dar und ist durch die Gleichung Costc -X3 = Costa - x3a + K30 Costc - x3b (10) gegeben, wobei K3a die Einstellung des Potentiometers 316 und ΛΓ36 die Einstellung des Potentiometers 317 kennzeichnet. In ähnlicher Weise stellen die Ausgangssignale der Summierungsverstärker 322 und 323 je die zusätzlichen Kosten der Leistung an der Grenze der Verbundanlage bei der Übertragung von Leistung aus dem Netz -San die beiden Stellen des fremden Netzes Xi dar. Potentiometer 324 und 325 sind so eingestellt, daß sie die betreffenden Teile des nächsten Leistungszuwachses darstellen, der von dem Netz S an die beiden Stellen des fremden Netzes Xi geliefert wird. Das Ausgangssignal des Summierungsverstärkers 326 stellt daher die zusätzlichen Leistungskosten an der Grenze der Verbundanlage bei einer Übertragung von Leistung von dem Netz S an das fremde Netz Xi dar. In ähnlicher Weise stellt das Ausgangssignal des Summierungsverstärkers 328 und 329 die zusätzlichen Kosten der Leistung an der Grenze der Verbundanlage bei einer Übertragung von Leistung aus dem Netz S an die beiden Stellen des fremden Netzes Xi dar. Das Ausgangssignal des Summierungsverstärkers 335 stellt die zusätzlichen Kosten der Leistung an der Grenze der Verbundanlage bei einer Übertragung der Leistung aus dem Netz E an das fremde Netz X2 dar. Patentansprüche:

1. Rechenschaltung zur selbsttätigen wirtschaftlichen Verteilung der Zuwachskosten einer zusätzlichen Belastung eines Verbundnetzes auf dessen einzelne Ortsnetze unter Berücksichtigung der Verluste in den Verbindungsleitungen, bei der alle Ortsnetze mit selbsttätigen Rechengeräten zur Berechnung der Kosten ihrer Zuwachsleistung ausgestattet sind und diese Kosten in Form von Signalen der Rechengeräte verglichen werden und in dem ein Ortsnetz als Bezugsnetz und alle übrigen als Randnetzebezeichnetsind,dadurch gekenn-

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