DE1297190B

DE1297190B - Control device for a hydroelectric machine set

Info

Publication number: DE1297190B
Application number: DEA35339A
Authority: DE
Inventors: Raeber Victor
Original assignee: VEVEY ATEL CONST MEC; Ateliers de Constructions Mecaniques de Vevey SA
Current assignee: VEVEY ATEL CONST MEC; Ateliers de Constructions Mecaniques de Vevey SA
Priority date: 1959-10-02
Filing date: 1960-08-12
Publication date: 1969-06-12
Also published as: ES259585A1; CH385766A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für einen hydroelektrischen Maschinensatz, der im Parallelbetrieb mit anderen Maschinensätzen elektrische Energie in ein Verbundnetz einspeist, mit je einem Frequenz- und einem Leistungsregelkreis.The invention relates to a control device for a hydroelectric Machine set that generates electrical energy in parallel with other machine sets feeds into a network, each with a frequency and a power control loop.

Eine solche Regeleinrichtung ist in der Zeitschrift »Bulletin Technique Vevey<c, Jahrgang 1947, Heft 1, S. 14 bis 17, insbesondere S. 14, F i g. 1, dargestellt und beschrieben. Bei solchen Regeleinrichtungen ist ein Begrenzer für die Öffnung des Schiebers vorgesehen, durch den die Leistungszufuhr zu dem Maschinensatz gesteuert wird. Damit wird für diesen Maschinensatz der Lastanteil konstant gehalten, und es werden ständige Bewegungen der Regelorgane vermieden. Diese Regeleinrichtung hat jedoch den Nachteil, daß bei Ausfall eines Teils der Energielieferanten im Verbundnetz der Lastanteil des Maschinensatzes infolge der Begrenzung des Öffnungsbereiches des Schiebers nicht vergrößert werden kann.Such a control device is in the journal »Bulletin Technique Vevey <c, year 1947, issue 1, pp. 14 to 17, especially p. 14, fig. 1, shown and described. In such control devices there is a limiter for the opening of the slide is provided, through which the power supply to the machine set is controlled will. In this way, the load share is kept constant for this machine set, and constant movements of the regulating organs are avoided. This control device However, it has the disadvantage that if some of the energy suppliers in the interconnected network fail the load share of the machine set due to the limitation of the opening area of the slide cannot be enlarged.

Weiterhin ist aus der deutschen Patentschrift 688 446 (vgl. insbesondere A b b. 2 und Anspruch 3) eine Regeleinrichtung für einen hydroelektrischen Maschinensatz im Parallelbetrieb mit anderen Maschinensätzen mit je einem Frequenz- und einem Leistungsregelkreis bekannt. Diese Einrichtung arbeitet im Normalfall als Leistungsregler mit Hilfe eines Öff- nungsbegrenzers. Bei ein durch ein Schwellwertglied bestimmtes Maß überschreitenden, durch Laststöße hervorgerufenen Frequenzabsenkungen, wird jedoch die Leistungsregelung durch eine Frequenzregelung abgelöst.Furthermore, from the German patent specification 688 446 (cf. in particular A b b. 2 and claim 3) a control device for a hydroelectric machine set in parallel operation with other machine sets with one frequency and one power control loop each is known. This device normally works as a power regulator with the help of an opening limiter. However, if the frequency drops caused by load surges and exceed a certain amount determined by a threshold value element, the power control is replaced by a frequency control.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung zu schaffen, die nicht nur bei Ausfall anderer Energielieferanten und dadurch hervorgerufener Frequenzabsenkung, sondern auch bei Frequenzerhöhung, z. B. bei plötzlicher Verringerung der Belastung in gewissem Umfang eine Anpassung des Lastanteiles des Maschinensatzes zuläßt und obendrein gewährleistet, daß im Normalfall ständige Bewegungen der Regelorgane vermieden werden.The invention is based on the object of providing a control device create that not only in the event of failure of other energy suppliers and the resulting Frequency decrease, but also with frequency increase, z. B. with sudden decrease the load to a certain extent an adjustment of the load share of the machine set allows and on top of that ensures that in the normal case constant movements of the regulating organs be avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Regeleinrichtung der eingangs genannten Art die den Regelabweichungen entsprechenden Ausgangssignale sowohl aus dem Frequenz- als auch aus dem Leistungsregelkreis einer Mischstelle zugeführt werden, die das Stehsignal liefert, und daß das Ausgangssignal aus dem Frequenzregelkreis über ein einstellbares Schwellwertglied der Mischstelle zugeführt wird.According to the invention, this object is achieved in that in a control device of the type mentioned above, the output signals corresponding to the control deviations both from the frequency and from the power control loop of a mixing point are supplied, which provides the standing signal, and that the output signal from the Frequency control loop fed to the mixing point via an adjustable threshold value element will.

Durch diese Ausbildung der Regeleinrichtung wird erreicht, daß dann, wenn keine Störung im Netz vorliegt, die Regelorgane sich nicht bewegen, daß aber bei Störungen der Lastanteil des Maschinensatzes an die Anforderungen angepaßt wird.This design of the control device ensures that if there is no disturbance in the network, the regulating organs do not move, but that in the event of malfunctions, the load share of the machine set is adapted to the requirements.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung in, Verbindung mit nachfolgender Beschreibung. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 ein Wirkungsdiagramm eines bei der Regeleinrichtung verwendeten Schwellwertgliedes, F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Regeleinrichtung gemäß der Erfindung, F i g. 3 ein Schaltungsschema des Schwellwertgliedes. In F i g. 2 ist mit 1 der Eingang eines Signalumformers 2 bezeichnet, in dem der Drehzahlistwert ne in ein elektrisches Signal, eventuell auch in eine mechanische Verschiebung umgewandelt wird. Das Glied 2 ist also beispielsweise ein Tachometer. Die Ausgangsgröße nt des Gliedes 2 wird auf ein erstes Mischglied 4 gegeben, dem außerdem der Drehzahlsollwert ne aus einem über den Drehknopf 11 einstellbaren Bauteil 3 zugeführt wird. Das Glied 4 vergleicht beide Größen nt und nc miteinander und bildet entweder die Summe oder die Differenz aus diesen beiden Größen. Die Fehlergröße e wird einem Schwellwertglied 9 zugeleitet. Das Ausgangssignal es aus dem Schwellwertglied 9 gelangt zu einer Mischstelle 10, der zugleich auch die Größe -nA aus einem zweiten Mischglied 8 angeboten wird.Further details of the invention emerge from the drawing in, in connection with the following description. In the drawing, F i g. 1 a Effect diagram of a threshold value element used in the control device, F i g. 2 shows a block diagram of a control device according to the invention, FIG. 3 shows a circuit diagram of the threshold value element. In Fig. 2 is the entrance with 1 a signal converter 2, in which the actual speed value ne into an electrical Signal, possibly also converted into a mechanical displacement. The Member For example, 2 is a speedometer. The output variable nt of the link 2 is given to a first mixer 4, which also the speed setpoint value ne from a adjustable component 3 is supplied via the rotary knob 11. Link 4 compares both quantities nt and nc with each other and form either the sum or the difference from these two sizes. The error variable e is fed to a threshold value element 9. The output signal from the threshold value element 9 reaches a mixing point 10, which is also offered in size -nA from a second mixing element 8 at the same time.

Das Stellsignal ag aus der Mischstelle 10 liegt am Eingang eines Verstärkergliedes 5, das ausgangsseitig das Signal a liefert. Dieses beaufschlagt einen Servomotor 6, der einen Schieber steuert. Die Öffnung des Schiebers wird in Form eines Istwertsignals A dem zweiten Mischglied 8 gemeldet und dort mit einem durch einen Knopf 12 einstellbaren Sollwert Ac verglichen. Der hieraus resultierende Differenzwert wird mit einem einstellbaren Faktor 8 multipliziert, so daß sich die Größe -nA ergibt.The control signal ag from the mixing point 10 is at the input of an amplifier element 5, which supplies the signal a on the output side. This acts on a servomotor 6 which controls a slide. The opening of the slide is reported to the second mixing element 8 in the form of an actual value signal A and is compared there with a setpoint value Ac which can be set using a button 12. The resulting difference value is multiplied by an adjustable factor 8 so that the result is -nA.

Die Wirkungsweise des Schwellwertgliedes 9 ergibt sich aus der F i g. 1. Liegt der Werte zwischen den Schwellwerten a, und a2, dann ist es Null. Erst wenn einer der Schwellwerte -Ei, e2 überschritten wird, steigt Es proportional mit a an.The mode of operation of the threshold value element 9 results from F i G. 1. If the value lies between the threshold values a1 and a2, then it is zero. First if one of the threshold values -Ei, e2 is exceeded, Es increases proportionally a at.

Für die Anordnung nach F i g. 3 gilt: -nA=B-(A-Ac), worin Ac der vorgeschriebenen Öffnungsbreite entspricht.For the arrangement according to FIG. 3 applies: -nA = B- (A-Ac), where Ac is the prescribed Opening width corresponds.

Andererseits gilt die Beziehung: sg = ES - nA. Die Anordnung arbeitet folgendermaßen: Sind die Störungen im Netz geringer Art, dann ist das Signal es = Null. Das Signal £g = -nA = b - (A - Ac) wird von dem Mischglied 10 übertragen. Das Signal ist eine Funktion der Differenz zwischen der tatsächlichen Öffnungsbreite A und der willkürlich gewählten vorgeschriebenen Öffnungsbreite Ae, deren Einstellbarkeit durch den Knopf 12 symbolisch dargestellt ist. Dieses Signal eg verursacht, verstärkt durch den Verstärker 5, über den Servomotor 6 eine Änderung der Öffnung, bis die Differenz A - Ac gleich Null ist. Stimmt die tatsächliche Öffnungsbreite A mit der vorgeschriebenen Öffnungsbreite Ac (Sollwert) überein, dann ist die Größe des Signals -nA Null, und der Servomotor 6 steht still.On the other hand, the relationship applies: sg = ES - nA. The arrangement works as follows: If the disturbances in the network are minor, then the signal es = zero. The signal £ g = -nA = b - (A - Ac) is transmitted from the mixer 10. The signal is a function of the difference between the actual opening width A and the arbitrarily selected prescribed opening width Ae, the adjustability of which is symbolically represented by the button 12. This signal eg, amplified by the amplifier 5, causes a change in the opening via the servomotor 6 until the difference A - Ac is equal to zero. If the actual opening width A corresponds to the prescribed opening width Ac (nominal value), then the magnitude of the signal -nA is zero and the servomotor 6 is at a standstill.

Um die von der Maschine abgegebene Leistung zu ändern, genügt es also, die Größe Ac zu ändern. Angenommen, in dem Verteilungsnetz trete eine erhebliche Störung auf und die Frequenz würde über den gewählten oberen Schwellwert s2 ansteigen, dann gilt die Beziehung es = e - e2.To change the power output from the engine, so it is enough to change the size of Ac. Assuming that a considerable disturbance occurs in the distribution network and the frequency would rise above the selected upper threshold value s2, then the relationship es = e - e2 applies.

Die Ausgangsgröße des Schwellwertgliedes 9 ist nun positiv. Sie wirkt über die Mischstelle 10 und den Verstärker 5 auf den Servomotor 6. Die Schließbewegung des Schiebers hört auf, sobald ag = 0 ist. Dann gilt: sg=a-s2-8#(A -Ac)=0. Daraus ergibt sich: Die Verstellung des Servomotors 6 ist eine Funktion der Störung e und des den permanenten statischen Zustand ausdrückenden Faktors B.The output variable of the threshold value element 9 is now positive. It acts on the servomotor 6 via the mixing point 10 and the amplifier 5. The closing movement of the slide stops as soon as ag = 0. Then: sg = a-s2-8 # (A -Ac) = 0. This results in: The adjustment of the servo motor 6 is a function of the disturbance e and the factor B expressing the permanent static state.

Für den Fall, daß die Maschine dazu bestimmt ist, allein auf das Netz zu arbeiten, oder für den Fall, daß die Leistung der Maschine in bezug auf das Netz außerordentlich groß ist (wie das bei getrennten Verteilungsnetzen der Fall ist), oder für den Fall, daß man eine Maschine auf ein Verteilungsnetz synchronisieren möchte, bietet sich der Vorteil, das Schwellwertglied 9 durch einen Schalter zu überbrücken, so daß sich eine Charakteristik gemäß dem gestrichelten Linienzug in F i g. 1 ergibt.In the event that the machine is intended to alone to work on the network, or in the event that the performance of the machine is related on the network is extraordinarily large (as is the case with separate distribution networks is the case), or in the event that one is a machine on a distribution network want to synchronize, there is the advantage of the threshold value element 9 by a To bypass switches, so that a characteristic according to the dashed line Line in FIG. 1 results.

F i g. 3 zeigt an Hand eines Schaltbildes eine konkrete Ausführungsform des Schwellwertgliedes 9. Dabei ist angenommen, daß das Mischglied 4 in F i g. 2 ein Signal hervorbringt, das eine elektrische Gleichspannung ist, die proportional dem Unterschied zwischen der zu regelnden Drehzahl ne und dem vorgeschriebenen Wert (Sollwert) ne ist. Diese Spannung, die in F i g. 3 mit Ue bezeichnet ist, ist positiv, wenn die Drehzahl ne größer ist als die Solldrehzahl nc, und sie ist im umgekehrten Falle negativ.F i g. 3 shows a specific embodiment of the threshold value element 9 on the basis of a circuit diagram. It is assumed here that the mixing element 4 in FIG. 2 produces a signal which is a DC electric voltage proportional to the difference between the speed ne to be controlled and the prescribed value (target value) ne. This tension, which is shown in FIG. 3 is designated by Ue, is positive when the speed ne is greater than the target speed nc, and it is negative in the opposite case.

In der F i g. 3 stellt Up eine Gleichspannung dar, die dazu dient, zwei Dioden Dl und Da vorzuspannen. Die Diode Dl führt nur dann einen Strom, wenn die Spannung zwischen den Punkten D und O kleiner ist als Null. Die Diode D2 läßt nur dann einen Strom durch, wenn die Spannung zwischen den Punkten D und S größer als Null ist. Ist die Spannung Ue gleich Null, dann fließt überhaupt kein Strom in dem Belastungswiderstand Rs. Die Ausgangsspannung Us ist dann Null, und es wird kein Signal auf die Mischstelle 10 (F i g. 2) übertragen.In FIG. 3, Up represents a DC voltage used to bias two diodes Dl and Da. The diode Dl only carries a current when the voltage between points D and O is less than zero. The diode D2 only allows a current to pass if the voltage between points D and S is greater than zero. If the voltage Ue is equal to zero, then no current flows at all in the load resistor Rs. The output voltage Us is then zero and no signal is transmitted to the mixing point 10 (FIG. 2).

Steigt die Eingangsspannung Ue, dann fließt kein Strom durch die Diode Dl, weil diese für jeden positiven Wert von Ue im Sinne ihrer Blockierung vorgespannt ist. Solange Ue kleiner ist als die Vorspannung der Diode D2, dann ist auch diese Diode gesperrt.If the input voltage Ue increases, no current flows through the diode Dl, because this is biased for each positive value of Ue in the sense of their blocking is. As long as Ue is less than the bias voltage of the diode D2, then this is also Blocked diode.

Ist dagegen die Eingangsspannung Ue größer als die Vorspannung der Diode D2, dann wird die Diode D2 stromleitend, und es fließt ein Strom in dem Ausgangswiderstand RS. Die Ausgangsspannung Us ist nunmehr verschieden von Null; sie hat dasselbe Vorzeichen wie die Eingangsspannung Ue, ihr Betrag ist gleich demjenigen von Ue, vermindert um die Vorspannung der Diode D2.If, on the other hand, the input voltage Ue is greater than the bias voltage of the Diode D2, then the diode D2 becomes conductive and a current flows in the output resistor RS. The output voltage Us is now different from zero; it has the same sign like the input voltage Ue, its magnitude is equal to that of Ue to bias the diode D2.

Ist andererseits die Spannung Ue negativ, dann kann man die gleiche Betrachtung für die Diode Dl anstellen, weil die Diode D2 immer im Sinne ihrer Sperrung vorgespannt ist. Die Diode Dl wird stromleitend, wenn die Eingangsspannung Ue größer ist als die Vorspannung der Diode Dl.On the other hand, if the voltage Ue is negative, then one can do the same Consideration for the diode Dl, because the diode D2 always in the sense of its blocking is biased. The diode Dl becomes conductive when the input voltage Ue is greater is called the bias of the diode Dl.

Die Ausgangsspannung Us dieses Elementes wird dann für bestimmte kleine Unterschiede der Drehzahl ne in bezug auf die Solldrehzahl nc Null. Das Schwellwertglied 9 gibt also ein Signal weiter, sobald die Unterschiede zwischen der zu regelnden Drehzahl ne und der Solldrehzahl nc bestimmte Schwellwerte überschreiten. Dabei ist zu beachten, daß der Betrag dieser Schwellwerte dadurch verändert werden kann, daß man den Absolutwert der Vorspannung Up und den Abgriff der Widerstände P1 und P2 ändert.The output voltage Us of this element then becomes zero for certain small differences in the speed ne with respect to the setpoint speed nc. The threshold value element 9 therefore forwards a signal as soon as the differences between the speed ne to be controlled and the target speed nc exceed certain threshold values. It should be noted that the amount of these threshold values can be changed by changing the absolute value of the bias voltage Up and the tapping of the resistors P1 and P2.

Der Frequenzregelkreis könnte zusätzlich einen Beschleunigungsmesser oder gegebenenfalls einen Dämpfungszylinder aufweisen.The frequency control loop could also include an accelerometer or optionally have a damping cylinder.

Claims

Claim control device for a hydroelectric machine set, the electrical energy in parallel operation with other machine sets in an interconnected network feeds in, with one frequency and one power control loop each, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t that the output signals corresponding to the control deviations both from the frequency control loop and from the power control loop of a mixing point are supplied, which provides the control signal, and that the output signal from the Frequency control loop fed to the mixing point via an adjustable threshold value element will.