DE1563351A1 - Parallelschaltgeraet - Google Patents

Description

• Parallelechaltgerät Zwei ele'ktrieche Wecheelapannungaerzeuger dürfen nur para11,1 geschaltet werden, wenn die Scheitelwarte und die Frequenzen der beiden Wechselspannungen annähernd gleich Bind. Die Über- wachung der ersten Bedingung bereitet im allgemeinen keine Schwierigkeiten, zumal beide Stromerzeuger meist auf konstante Spannung geregelt sind.

  Zur Erfassung der Differenz zwischen den Frequenzen der beiden

  Wechselspannungen wurden verschiedene Wege eingeschlagen:

  So hat man beispielsweise jeweils im Nulldurchgang jeder der

  beiden Wechselspannungen einen Impuls mit bestimmter Zeit-

  apannungsfläche erzeugt und diese Impulse additiv einem Kon-

  densator zugeführt, dem ein einstellbarer Widerstand parallel

  geschaltet ist. Die Spannung den Kondensators wird zur Steuer-

  ung einer Schalteinrichtung verwendet, die erst anspricht, wenn

  diese Spannung einen bestimmten Grenzwert erreicht. Der Wider-

  stand ist so eingestellt, maß sich der Kondensator nur dann

  bis auf den kritischen Spannungswert aufladen kann, wenn

  die vonden beiden Wechselspannungen abgeleiteten Impulse an-

  nähernd zur gleichen Zeit abgegeben werdet. Nur dang ist die

  Aufladung den Kondensators bei jedem Kulldurchgarig der Weehsel-

  npana- ung größer als die ständige Entladung über den Widerstand.

  Diese Voraussetzung allein genügt aber hierbei noch nicht. Viel-

  mehr muß dieser Zustand den nychronen Verlaufen der beiden

  Wechselopannungen während einer gewissen Mindestzeit aufrecht

  erhalten bleiben, weil mehrere Impulse zur Aufladung den Konden-

  aatore auf den kritischen Spannungswert erforderlich sind. Solche

  Anordnungen sind daher nur anwendbar, wenn die beiden Netze

  sehr lan%am in die Synchronismus hineinlaufen und eine ange-

  näherte Sychronieation während mehrere Perioden aufrecht erhalten

  bleibt.

  In einem anderen bekannten Fall wird die Differenz der beiden

  Wechselspannungen gleichgerichtet und so geglättet, maß sich

  eine Gleichspannung ergibt, deren Mittelwert ein Maß für

  die Frequenzdifferenz ist. Der Parallelechaltbefehl wird in diesem

  Fäll gegeben, wenn die Gleichspannung einen bestimmten Grenzwert

  unterschreitet - sofern weitere, mit einem Und-Gatter überwachte

  Bedingungen' erfüllt sind. Eine solche Anordnung ist ebenfalls nur

  anwendbar, wenn die-beiden Netze sehr langsam in den Sychronismua

  einlaufen. Eine automatische Parallelschaltung ist jedoch mit

  solchen Anordnungen nicht mehr möglich, wenn sich die.Schwebunge-

  frequenz'sehr achnell,inabesondere innerhalb einer einzigen

  Schwebungehalbwelle stark ändert, wie das bei sehr unruhigen

  stößen

  Netzen infolge von last/und Entlastungsstößen der Fall ist.

  In-vorliegender Erfindung geht es aber gerade darum, eine zu-

  verlässige und sichere'Parallelschaltung auch dann zu ermöglichen,

  wenn sich die Schwebungsfrequenz relativ schnell ändert. Unter

  diesen Umständen kann die Eigenzeit des zum Parallelschalten der

  beiden Netze verwendeten Schützes nicht mehr vernachlässigt werden.

  Der Erfindung liegt

  Aufgabe zu Grunde, ein Scha73aignal

  von der Schwebungespannung-abzuleiten, das zu einem genau be-

  stimmten, eirttellbaren Zeitpunkt vor jeder Nullstelle der Schwe-

  bungrsapannung gegeben wird.

  Die Erfindung bezieht sich somit auf ein Parallelschaltgerät

  mit einem Schalter, der durch ein Schaltsignal ausgelöst wird

  und zwei Wechselapannungenetze miteinander verbindet, wenn be-

  stimmte Voraussetzungen erfüllt sind, mit einem Gleichrichter

  mit nachgeschalteten Glättungegliedern, dem die Differenz der

  Wechselepannungen der beiden Netze zugeführt wird.

  Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Glättungs-

  glieder so bemessen sind, daß die von dem Gleichrichter gelie-

  ferte Schwebungespannung ein unverfälschtes Abbild der Schwe-

  bungen der Differenz der beiden Wechselspannungen ist, daß

  ein Differenzierglied vorgesehen ist, dem die Schwebungespannung

  oder ein einstellbarer Teil davon zugeführt wird und das eine

  Spannung liefert, die dem Differentialquotienten der Schwebunge-

  epannung proportional ist, und daß ein Signalgeber,vorgesehen

  ist, dem die Differenz dieser beiden Spannungen oderdie Differenz von

  davon abgeleiteten Strömen zugeführt wird und der das Schalt-

  signal liefert, wenn diese Diffenrenz Null ist.

  Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, daß die Nulletelle

  der'Differenz zwischen der Schwebungeapannung und einer dem

  Differenzialquotienten dieser Spannung proportionalen Größe

  um eine bestimmte, mit Hilfe des Diffe_renzieraliedea leicht

  einstellbaren Zeit vor der Nullstelle der Schwebungespannung

  liegt, und zwar unabhängig von Frequenz und Amplitude der

  Schwbungsspannung. Dieser Zusammenhang ist allerdings nur

  erfüllt, wenn der Abstand der beiden Nulletellen wesentlich

  kleiner als die Hälfte des Abetandes zweier Schwebungeknoten

  der Schwebungespannung ist und wenn der Spannungsverlauf der

  Schwebungespannung-zwischen der Nulletelle jener Differenzgröße

  und der Nullstelle der Schwebungespannung annähernd einunförmig

  ist. Beide Bedingungen sind aber in den praktisch intereasanten

  Der genannte Signalgeber liefert somit vor jeder Nullstelle

  der Schwebungsspannung ein Schaltsignal, mit einem leicht ein-

  stellbaren,zeitlichen Abstand von dem fogenden Schwebungeknoten,

  der von Schwebungefrequenz und Amplitude unabhängig ist. Dieeee

  Schaltsignal wird zu Auslösung des Schalters verwendet, wenn

  weitere Bedingungen erfüllt sind. Der Abstand des Schaltsignalen

  von der Nullstelle der Schwebungsspannung richtet sich dabei

  nach der Eigenzeit der verwendeten Schalteinrichtungen. Durch

  Veränderung der Größe der dem DiffeAzierglied zugeführten

  Spannung kann somit der Vorhalt verändert werden.

  Die Netze dürfen allerdings nur dann miteinander verbunden werden,

  wenn die Größe der Spannungen in-einem bestimmten Verhältnis

  zu einander steht. Dia Erfüllung dieser Bdingung kann mit einfachen,

  bekannten Mitteln überwacht werden. Man wird dann zweckmäßig

  die Weitergabe des Schaltsignalen von dem Signalgeber an das

  Schaltgerät sperren, solange diese Bedingung nicht erfüllt ist.

  Das Schaltsignal darf aber nur dann an das Schaltgerät weiter-

  gegeben werden, wenn die Neigung der Kurve der Schwebungespannung

  in ihrem Nullpunkt unter einem bestimmten Grenzwert liegt. Die

  Überwachung dieser Bedinung bereitet besondere Schwierigkeiten,

  wenn das Schaltschütz bereits vor der Nullstelle dar Schwebunge-

  spannung ausgelöst werden muß. Man muß somit aus dem Verlauf der

  Schwebungsspannung vor ihrer Nullstelle - und zwar zu einem Zeit-

  punkt, der durch die Eigenzeit den Schaltschützes beeimotist -

  auf die Neigung der Schwebungekurve in der späteres Nullstelle

  v v

  schließen.

  Zur Lösung dieses Problemen wird gemäß einer Weiterbildung

  der krfinduna die Weitergabe des Sphaltsignales an das Schalt-

  gerät gesperrt, wenn bei Abgabe des Schaltsignalen der Betrag

  der durch Differenziation der Schwebungaapannung gewonnenen

  Spannung größer als ein erster Grenzwert und die Größe der

  Schwebunaaspannung größer als ein zweiter Grenzwert ist.

  Die Bedeutung dieser beiden Bedingungen für die Auslösung des

  Schalters durch das Schaltsignal wird anhand von Figur 1 er-

  läutert, in der der Verlauf von drei Schwebunaspannunaen mit

  unterschiedlicher Schwebungsfrequenz, sowie der Verlauf von

  drei weiteren Spannungen abhängig von der Zeit aufgetragen ist.

  Die zuletzt genannten Spannungen wurden durch Differentiation

  der Schwebunespannungen erhalten. Die zueinander gehörigen Kurven

  sind jeweils gleichartig ausgeführt.

  Es sei angenommen, iaß der Einschaltbefehl nur dann gegeben

  werden darf, wenn die Schwebungsdauer der Schwebuagaspannung

  gleich oder kleiner zwei Sekunden ist. Die in Figur 1 stark

  ausgezeichnete Kurve wäre dann als Grenzkurve zu betrachten.

  Verläuft eine Schwebungaspannuna - wie beispielsweise die strich-

  punktiert dargestellte Kurve -steiler als diese Grenzkurve,

  dann darf der Parallelschaltbefehl auf keinen fall wirksam werden.

  Das heißt, daß der maximale Wert der durch Differentiation dieser

  Grenzkurve abgeleiteten Spannung auf reinen Fall überschritten

  werden darf. Aus dieser Überlegung läßt sich der obere Greaz-

  wert - in Figur 1 mit A bezeichnet - für die durch Differentiaäon

  der Schwebungespannung gewonnenen Größe beetinmez. Voraussetzung

  für dfe Auslösung den Sehaltern durch das von dem Signalgeber

  gelieferten Schaltsignal ist daher, daß diese Spannung kleiner

  als der Grenzwert A ist.

  Figur 1 zeigt nun, da.ß diene Bedingung allein nicht genügt, weil

  sie bei entsprechend großer Vorhaltznit auch erfüllt ist, wenn

  die Schwebungespannung in der Nullstelle steiler verläuft als

  zulässig ist. Das zerren deutlich die strichpunktierten Kurven

  der Figur 1 : Für alle Vorhaltzeiten größer als 0,3 Sekunden,

  ist die durch Differentiation der Schwebungsspannung US erhaltene.

  Spannung US kleiner als der Grenzwert A, weil eben

  Bereich die Neigung der Kurve der Schwebunaespannung kleiner ist,

  als die Neigung der - stark gezei(hueten - Grenzkurre in Nullpunkt.

  Würde man sich daher mit dieser einen Bedingung begnügen, dann

  hätte das zur Folge, daß von einem bestimmten Vorhalt ab eine

  Parallelschaltung ausgelöst würde, obwohl die Differenzfrequenz

  viel zu groß ist. Zur Veranschaulichung dieser Verhältnisse wird

  auf Figur 2 verwiesen. Die Kurre A'zeigt den Zusammenhang zwischen

  der Differenzfrequenz und der Größe des Vorhaltes VV . Man er-

  kennt deutlich, daß die besprochene Bedingung bei entsprechend

  großem Vorhalt such bei viel zu großer Differenzfrequenz-(Ordinate)

  erfüllt ist. Wenn eine bestimmte Differenzfrequenz auf keinen

  Fall überschritten werden darf, dann muß eine zweite Bedingung

  erfüllt nein ,wenn der Vorhalt einen bestimmten wert überschreitet.

  Diener Grenzwert wurde in Figur 2 mit 0,3 Sekunden angenommen.

  Wie bereits erwähnt, wird als zwdte Bedingung die Größe der

  Schwebungaspannung selbst ausgewertet. Die Kurve H' in Figur 2

  gilt für eine bestimmte Spannungsgrenze und gibt die zusammen-

  gehörigen Werte von Vorhaltzeit (Almiese) und Schwebungefrequenz

  an, bei denen die genannte Bedingung erfüllt iet..Die Spannunge-

  gerenze B in Figur 1 wird man nun so legen, daß die Grenzkurve

  B' die Kurve A''in Figur 2 in einem Punkt g schneidet. Damit

  ist sichergestellt, daß der Parallelechaltbetehl - unabhängige

  von der eingestellten Vofhaltzeit - niemals gegeben wird, wenn

  die Differenzfrequenz größer ist als die dem Punkt K in Figur 2

  zugeordnete Differenzfrequenz.

  Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fiaur13 dargestellt.

  Dort ist ein Gleichrichter mit G bezeichnet, dem eine Spannung

  UD zugeführt wird, die durch Differenzbildung der Wechselspannungen

  der beiden, miteinander zu verbindenden Netze oder Generatoren

  erzeugt wird. Der Gleichrichter D enthält Siebglieder die so

  bemessen sind, daß die von ihm gelieferte Schwebungealeich-

  spdnnung US praktisch ein unverfälschtes Abbild der Schwebunga-

  hüllkurve der Differenzspannung UD ist. Als Signalgeber dient

  im diesen Fall ein Transistor p1. Seiner Basis-Emitter-Stecke

  wird einerseits über einen Widerstand r1 ein der Schwebunget

  spannung US proporüovaler Strom in Durch laesrichtuna zugeführt.

  Die Basis dieses Transistors ist außerdem über einen Konden-

  sator k1 mit dem Abgriff eines Potentiometers r22 verbunden,

  das parallel zu dem Gleichrichter G liegt. Über .;den Kon-

  densator k1 erhält die Emiter-Basie-Strecke diesen Transistors

  zusätzlich einen Strom, der der Änderung der Schwebunaespannung

  US proportional ist. Bei abnehmender Schwebunasspannung US ent-

  lädt sich der Kondensator k1 über die Emitter-Bassie-Strecke

  dee Transistor p1 Dabei kostet es kurzzeitig-hur einer Sperrung

  diesen Transistors, sodaß an den über einen Kondensator k2 an

  den Kollektor des Transietosnpl angeschlossenen Widentand r3

  ein poni&er Impuls entsteht, der über eine Diode n1 sir»a

  Schaltgetät S, beispielsweise bestehend aus einer Kippstute

  mit nachgeschaltetem Schütz, zugeführt wird. Dieses Signal

  wird in einem durch die Einstellung des Potentionetere rc22

  bestimmten Zeitpunkt vor der Nullstelle der SehxebungsspanauxW

  US gegeben. Es kann aber das Schaltgerät S nur auslösen, neun

  die Transistoren p2 und p8 gesperrt sind.

  Der Transistor p2 tot aber mur gesperrt, nenn der über die

  wideretänla rd und p5@@@11t##, der Sehwebulgssopmnund Qd

  proportionale Qtdt>Wattroten Gresiswert unter#ohriltet

  ( vergl : ßrä'1RSrrIRp@ 8 itt- !@1) .

  Der Transistor p$ tot ari* da» #osperrt, wenn der-ihm vor-

  geschaltete ?ra»totor d»cbkteuert ist. Das ist aber

  nur der 1a11, virt@t dir 440 t»a#istor p4 über den widerstand

  r13 zugeführte Baoisstxros *tobt über den Kondensator k3 abge-

  leitet wird, da1 'heißt, wo= sieh die Bohwebunisspaanuna nicht

  zu schnell ändert (vergl. Grenzwert A:in Piaur-1). '

  Figur 4 zeigt ein weiteres AusfUhrunssbeispiel, das ist Prinzip

  mit dem in Figur 3 dargestellten übereinstimmt. Entspreeh4nde

  Bauelemente sind daher hier mit den ileiohen Besuasseichen

  versehen wie in tigur 3.

  Die folgende Beechreibung Wird auf die Unterschiede gegenüber

  denn Aueführungebeiepiel nach Figur 3 beschr#tltts. Diese bestehen

  darin, daß der die Größe der Spannung US überwachende Transistor

  p5 über ein Gatter (n3, n4) unmittelbar die da! 8ehütz 41 schal-

  tende xippetufe steuert. Es ist daher ktia zusätzlicher Umkehr-

  transistor p8 erforderlich.

  Ferner werden zur Speisung der Anordnung hier zwei verschiedene,

  auf einen getteineanen Nullpunkt X bezogene Gleichspannungen

  verwendet. Die eine (P,M; Mets) wird durch Gleichrichtung und

  Glättung der Wechselspannung eines Netzes gewonnen, die andere

  (P,M,N:Genk) durch Gleichrichtung und Glüttusg der Wechsel-

  epannung eines Generators. Mit dieser Gleiehspa:urung wird die

  eigentliche Schaltstufe mit den Transistoren p6 und p7 und mit

  den Schaltschütz d1 gespeist. Auf diese Weise erreicht man,

  daß die Parallelschaltung auf jeden Pall ausgeführt wird, w»

  das Netz ausgefallen ist und der Genorator allein Spannung

  liefert.

  Solange die Bedingungen zum Paralleleohalten noch nicht erfüllt

  sind, ist der Transistor p4 nicht duTohgestouert , so da! der

  Transistor p6.über den Widerstand r10, die Diode a4 und den _

  Widerstand r15 einen Steuerstron bekommt und strosfuhrsnd 'ist.

  Infolgedessen sperrt der Transistor p7 und die Brreierwllrlung

  d1 des Schüttee ist stromlos. Hei Notsaüofall erhält jedoch

  der Transistor p6 keinen Steuerstrom so d1# dann der Transistor

  p7 über die Widerstände r17 und r19 einen Baeinetrom erhält

  und das Schütz d1 erregt wird. Sobald der Transistor p7 Strom

  führt wird die Basis den Trannietore p6 über die Diode n5 und

  den Widerstand r15 auf einem Potential gehalten, das die Sperrung

  den-Transistors p6 und damit den durchgeeteuerten Zustand den

  Transistors p7 aufrecht erhält.

  Der Traileiator p5 ist strohführend, solange die Größe der

  Spannung US unter dem Grenzwert A liegt. Dann ist das Ventil

  n3 gesperrt und der Transistor p6 wird gesperrt sobald der Tran-

  etstor p4 durchlässig wird, weil dann p4 auch über n4 keinen

  Steuerstrom erhält. Das@Schütz d1 wird dann über den Transistor

  p7 erregt. Ist jedoch die Spannung US in dem Augenblick zu groß,

  da der Transistor p4 durehaenteuert wird, dann ist Transistor

  p5 gesperrt und der Transistor p6 wird über r 14, n3, r15 strom-

  führend und damit der Transistor p7 gesperrt gehalten:

  Gegenüber dem Aueführungebeispiel nach Figur 3 wird hier die

  Weitergabe den Schaltaignalee durch den Transistor p4 zusätz-

  lich davon abhängig gemacht, daß ein bestimmten Verhälthie der

  Größe der Generatorapannung und zu der Größe der Netzspannung

  erreicht ist. Diesem Zweck dient der Traneintor p3, dessen

  Basis an einen aus den Widerständen r10; r7 r8 bestehenden

  und zwischen den älenmen P des Netzes und N des Generators

  liegenden Spannungsteiler angeschlossen ist. Der Transistor

  p3 geht nur dann in den Sperrzustand über, wenn die Generator-

  epannung einen bestimmten Prozentsatz der Netzspannung erreicht

  hat. '

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ü .c h e 1, Parallelschaltgerät mit einem Schalter, der durch ein Schaltsignal ausgelöst wird und zwei Wchselspannungenetze miteinander verbindet, wenn bestimmte Voraussetzungen erfüllt ;sind, mit einem Gleichrichter mit nachgeschalteten Glättungegliedern, dem die Differenz der Wechselepannungen der beiden Netze zugeführt wird,' dadurch gekennzeichnet, daß die Glättungsglieder so bemessen sind, daß die von dem Gleichrichter (G) gelieferte.Schwebungsspannung (US) ein unverfälschtes Abbild der Schwebungen der Differenz (UD) der beiden Wechselspannungen ist, daß ein Differenzierglied (r22, k1) vorge-sehen ist, dem die Schwebungsspannung oder ein einstellbarer Teil davon zugeführt wird und das eine Spannung liefert, die dem Differentialquotienten der Schwebungespannung proportional . ist, daß ein Signalgeber (p1) vorgesehen ist, dem die Differenz dieser beiden Spannungen oder die Differenz von davon abgeleiteten Strömen zugeführt wird und der das Schaltsignal liefert, wenn diese Differenz Null ist. 2. Parallelschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalteianal an den Schalter nur dann weitergegeben wird, wenn bei Abgabe dieses Schaltaignales der Betrag der durch Differeniiation der Schwebungespannung gewonnenen Spannung kleiner als ein erster Grenzwert (A) und die Größe des Schwebungsspannung kleiner als ein zweiter Grenzwert (B4 ist. 3. Parallelschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2,wobei-die Stelle eines Netzes ein , dadurch gekennzei,etinet, r daß der Schalter (d1) und die ihm unmittelbar vorgeschalteten Stufen (p6,p7) mit einer von der Generatorspannung abgeleiteten Gleichspannung, und des übrige Parallelechaltgerät mit einer von der Netzspannung abgeleiteten Gleichspannung gespeist werden, und daß die vorgeschäteten Stufen (p6,p7) so ausgeführt sind, daB der Schalter bei Busfall des Netzes schließt.