DE1935206A1

DE1935206A1 - Verfahren zur Verbesserung der Spannungskonstanz von im Parallelbetrieb arbeitenden Stromversorgungsaggregaten

Info

Publication number: DE1935206A1
Application number: DE19691935206
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl-Ing Schmidt
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-07-11
Filing date: 1969-07-11
Publication date: 1971-05-27
Also published as: AT300133B; FR2055015A5; DE1935206B2; GB1316763A; CH528167A; SE371553B; US3612894A

Description

193520©

Licentia Patent~Verwaltungs-G.m.b..H.

6 Frankfurt/Main 70, ilieodor-Störn-Kai 1.

Unger/sc

10.7.1969- ' '··■■-.. FBE 69/15

smnss*

"Verfahren zur Verbesserung der Spannungskonstanz von im Parallelbetrieb arbeitenden Stromversorgungsaggregaten" . _:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur "Verbesserung der Spannungskonstanz von im Parallelbetrieb arbeitenden Stromversorgungsaggregaten bei Störung eines der Aggregate, mit Hilfe den einzelnen Aggregaten nachgeschalteter Energiespeicher und Schaltschütze sowie einer Einrichtung zur Erfassung von Störungen, die im Störungsfall das Umschalten des Verbrauchers mit Hilfe einer elektronischen ümschaltvorriohtung unter Verwendung der Sehaltschütze über ein vorübergehendes Anschließen an ein Bereitschaftsnetz.steuert, ferner einer Synchronisiereinrichtung, mittels welcher Aggregate · für eine Wechselstromversorgung des Verbrauchers mit einem Wechselstrombereitschaftsnetz im Gleichlauf gehalten werden.

Bei einer bereits vorgeschlagenen Einrichtung zum unterbrechungsfreien Umschalten eines Verbrauchers von einem Stromversorgungsaggregat auf ein Bereitschäftsnetz oder ein Ersatzaggregat im Falle einer Störung des Stromversorgungs-

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aggregates speisen im Normalfall das. Stromversorgungs- und . ein Ersatzaggregat, also wenigstens zwei Versorgungsaggre- ^;gate, einzeln jeweils gleiche Teilverbraucher, die zusammen einen Gesamtverbraucher bilden aber voneinander getrennt sind. Die beiden Aggregate sind ebenfalls einzeln für eine. Gesamtstromversorgung des Verbrauchers ausgelegt. Bei einer Störung eines der■Aggregate wird der betreffende Teilverbraucher mit Hilfe einer elektronischen Umschaltvorrichtung automatisch und uzttea?"brechungsfrei direkt- auf das intakte Aggregat umgeschaltet. Wird dann dieses Aggregat ebenfalls gestört, so daß Totalstörung der beiden Aggregate vorliegt, dann erfolgt eine automatische und unterbr'echungs freie Umschaltung des Gesamtverbrauchers auf ein Bereitschaftsnetz.

Bei einer anderen vorgeschlagenen Umsehalteinrichtung speist im Normalfall ein Stromversorgungsaggregat den Verbraucher, während ein Ersatzaggregat und ein Bereitschaftsnetz für den Notfall in Bereitschaft stehen. Bei einer Störung des Stromversorgungsaggregates wird das Ersatzaggregät automatisch in Betrieb genommen und der Verbraucher mit Hilfe einer elektronischen üfflschaltvorrichtung speziell mit Hilfe eines den beiden Aggregaten gemeinsam nachgeschalteten und eines dem, Bereitschaftsnetz nachgesehalteten elektronischen Schalters, die mit sich überlappenden Schließseiten geschaltet werden, auerst vorübergehend, auf das Bereitschaftsnetz und anschließend auf das Ersatzaggregat umgeschaltet.

Es ist andererseits bekannt, mehrere Stromversorgungsaggregate, z. B. (Dhyristorwechselrichter, zur- Vergrößerung der Leistung oder zur Erhöhung der Sicherheit der Anlage im

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Parallelbetrieb arbeiten zu lassen. Tritt in einem der 'Aggregate eine Störung auf, so kann die Verbraucherspannung" infolge der Beeinflussung der im Parallelbetrieb arbeitenden Aggregate je nach Art der Störung bis zur Abtrennung , des gestörten Aggregates stark vom Nennwert abweichen. Diese große Spannungsabweichung kommt dadurch zustande, daß das gestörte Aggregat für das/die nicht gestörte(n) Aggregat(e) eine kurzschlußartige Belastung darstellt. Pur manche Verbraucher, wie z. B. für Datenverarbeitungsanlagen, ist eine durchgehend konstantbleibende Versorgungsspannung unerläßlich.

Die Erfindung zeigt eine Verfahrenslösung, wie diese Forderung bei Stromversorgungsaggregaten, die im Parallelbetrieb auf den Verbraucher arbeiten mit einem geringen Aufwand an elektronischen Schaltmitteln erfüllt werden kann und besteht darin, daß' bei einer Störung eines Aggregates der gemeinsame Ausgang der Stromversorgungsaggregate und der Verbraucher mit Hilfe eines elektronischen Schalters an das Bereitschaftsnetz geschaltet und nach Trennung des ge3torten Aggregates von der Anlage mittels öffnen seines zugehörigen Schaltschützes wieder mit Hilfe des elektronischen Schalters vom Bereitschaftsnetz getrennt werden.

Die im Ausgang der Stromversorgungsaggregate befindlichen Energiespeicher, z. B. Drosseln und Kondensatoren von Filterkreisen, bewirken, daß sich die Verbraucherspannung beim Auftreten einer inneren Störung nicht schlagartig ändern kann und dadurch bis zur Erfassung der Störung und Zündung des elektronischen Schalters nahezu konstant bleibt» Bei Wechselstromversorgungsaggregaten wird mit Hilfe besonderer . Einrichtungen der Gleichlauf mit dem Bereitschaftsnetz hergestellt, so daß eine Umschaltung zu jedem Zeitpunkt stattfinden kann. ■

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Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung werden . die Stromversorgungsaggregate sowohl auf das Auftreten innerer Störungen als auch auf unzulässige Abweichungen der Verbraucherspannung überwacht, so daß eine unterbrechungsfreie Umschaltung auf das Bereitschaftsnetz sowohl bei Störung eines der Stromversorgungsaggregate als auch bei einer unzulässigen Spannungsabweichung, z. B* bei einem Außenkurzschluß, erfolgt.

TJm die Störungsüberwachung einer Stromversorgungsanlage zu vereinfachen, ist gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung die Verwendung mehrerer elektronischer Schalter vorgesehen, die einzeln den Stromversorgungsaggregaten zugeordnet und zwischen dem Bereitschaftsnetz-und dem gemeinsamen Aggregatausgang angeordnet sind. Bei dieser Ausführung können die einzelnen Aggregate durch jeweils ein Überwachungsorgan gesondert überwacht werden," und es wird die Durchführung der Überwachung dadurch einfacher als bei einer zentralen Überwachung der Anlage.

Eine weitere verfahrensgemäße Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß der gemeinsame Ausgang und der Verbraucher erst nach Einregelung der bei einer Störung intakt gebliebenei Aggregate auf die der Anlage zuvor entnommene Gesamtversorgungsleistung wieder vom Bereitschaftsnetz getrennt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist xii der ZeichnuH, dargestellt und näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt das Blockschaltbild einer Wechselstromversorgungsanlage mit zwei Wechselrichteraggregaten 1, 2, die im Parallelbetrieb einen Verbraucher 3 einspeisen.. Die Wechselrichter 1 und 2 sind von einer gemeinsamenSteuereinheit 4· gesteuert. Eine Gleichlauf-

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einrichtung 5 synchronisiert die Steuereinheit 4- und damit auch die Wechselrichteraggregate 1 und 2 mit einem -Bereitschaftsnetz Ii. Jedem Aggregat ist in bekannter Weise ,ein Energiespeicher El bzw. E2 und ein Schaltschütz S1 bzw. S2 nachgeschaltet. Diese Schütze können auch als elektronische Schalter ausgeführt sein. Ein zentrales. Überwachungsorgan 6 überwacht die beiden Aggregate 1 und 2. Zu diesem Zweck sind Signalleitungen al, a2, b vorgesehen, die von den Aggregaten 1 und 2 und von der Steuereinheit A an das Überwachungsorgan 6 führen.

Gemäß der Erfindung enthält die Anlage einen elektro-. nischen Schalter 8 derart zugeordnet, daß im Falle einer Störung eines Aggregates der gemeinsame Ausgang 9 der Aggregate und der Verbraucher 3 an das Bereitschaftsnetz Ή geschaltet werden können. Vom Überwachungsorgan 6 führt je eine weitere Signalleitung c, dl, d2, el, e2 an den elektronischen Schalter. 8, an die Schaltschütze S1 und S2 und an die Wechselrichter 1 und 2.

Tritt im Betrieb der Versorgungsanlage beim Wechselrichter 1 ein Störung auf,, so daß dieser ausfällt und als Folge davon die dem Verbraucher zugeführte Leistung abnimmt, wobei wegen der erhöhten Belastung des intakt bleibenden ■ Wechselrichters 2 durch den Wechselrichter 1*die Versorgungsspannung entsprechend abnehmen kann, dann wird diese Störung über die Signalleitung al an das Überwachungs organ 6 gemel·? det. Das Organ 6 leitet dann über die Signalleitung c unverzüglich ein Betätigungssignal auf den elektrischen Schalter 8, welches diesen in den Schließzustand steuert. Der gemeinsame Aggregatausgang 9 und der Verbraucher sind damit an das Bereitschaftsnetz geschaltet, aus dem nun die ausgefallene

Leistung für.den Verbraucher 3 ersetzt wird. Der elektronische Schalter 8 bleibt vorübergehend solange geschlossen, bis der gestörte Wechselrichter 1 durch öffnen seines SchaltSchutzes S1 vom Verbraucher 3 abgetrennt und der Wechselrichter 2 auf Abgabe der gesamten Versorgungsleistung nachgeregelt worden ist. Dies erfolgt mittels zweier Betätigungssignale, die etwa gleichzeitig mit dem Betätigungssignal an den elektronischen Schalter 8 über die Signalleitungen dl und e2 an das Schaltschütz S1 bzw. den Wechselrichter 2 geleitet werden. Nach dem öffnen des SchaltSchützes S1 und nach Einregeln des Wechselrichters 2 leitet das Überwachungsorgan 6 über die Signalleitung c ein· weiteres Betätigungssignal auf den elektronischen Schalter 8, welches diesenvieder in den Offenzustand steuert. · :

Fällt nun auch der Wechselrichter 2 durch eine Störung aus, so wird diese Störung-über die Signalleitung a2 an das Überwachungsorgan 6 gemeldet, das dann über die Signalleitung c erneut einen Schließbefehl an den elektronischen Schalter 8 und über d2 einen Öffnungsbefehl an das Schaltschüts S2 leitet. Da nunmehr das Bereitschaftsnetz N allein den Verbraucher 3 einspeist, bleibt der elektronische Schalter 8 geschlossen und der Verbraucher 3 somit auf das Bereitschaftsnetz IT umgeschaltet. Nach Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft der Aggregate kann der Verbraucher 3 nach, bekannten Verfahren, was hier nicht weiter erläutert zu werden braucht, auf die Stromversorgungsaggregate zurückgeschaltet werden.

Um die Anwendung der weiteren Ausbildung der Erfindung auf das vorangehend erläuterte Ausführungsbeispiels zu zeigen, enthält das Blockschaltbild der StromversOrgungsanlage andeutungsweise noch einen zweiten elektronischen Schalter 8^l. Dieser ist wie der elektronische Schalter 8 gleichfalls

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zwischen dem Bereitschaftsnetz IT und dem gemeinsamen Aggregatausgang 9 bzw. dem Verbraucher 3 angeordnet. Bei zwei vorhandenen elektronischen Schaltern 8, 8' kann einer davon, beispielsweise der Schalter 8, funktionell dem ' Wechselrichter 2 und der andere, Schalter 8¹, dem Wechselrichter 1 zugeordnet sein. Das soll heißen, daß bei Störung des Wechselrichters 2 eine vorübergehende Anschaltung des Verbrauchers 3 an das Bereitschaftsnetz IT mittels des elektronischen Schalters 8 und bei Störung des Wechselrichters 1 eine solche Anschaltung mittels des elektronischen Schalters 8¹ vorgenommen wird. Ferner ist je ein Überwachungsorgan 6 und 6¹ den betreffenden Aggregaten zugeordnet, zu denen vom. zugehörigen Aggregat eine Signalleitung a2 bzw. al' und vom Steuergerät 4- eine Signalleitung b bzw b' führt. Von den ÜberwachungsOrganen 6, 6' führt je eine Signalleitung c und c' an den zugehörigen elektronischen Schalter 8.bzw. 8' und je zwei weitere Signalleitungen d2 bzw. d'1 und e2 bzw. e'1 an das zugehörige Schaltschütz und das zugehörige Aggregat.

Unabhängig davon, ob nur mit einem oder zwei elektronischen Schaltern 8, 8¹ gearbeitet wird, sind die betreffenden elektronischen Schalter in bekannter Weise mittels eines Notschaltschützes S8 bzw. S8¹ überbrückbar, und es wird die Synchronisiereinrichtung 3 mittels eines gesonderten Überwachungs organe s 5¹ überwacht. Bei einer Störung der Synchronisiereinrichtung 5 leitet das zugeordnete Überwachungsorgan 5' über eine Signalleitung f, f' einen Sperrbefehl an den elektronischen Schalter 8 bzw. 8¹ und einen Öffnungsbefehl an das Netzschütz SN.Die Schalter 8 und,8' können dann bei einer Aggregatstörung nicht mehr geschlossen werden. Stattdessen leitet in diesem Falle das Überwachungsorgan 6 bzw. 6' einen Schließbefehl über die Leitung d2 bzw. dl an

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das Überbrückungsschütz S8 bzw. S8' der zugehörigen elektronischen Schalter, wodurch der Verbraucher 5 wenigstens mit Unterbrechung seiner Versorgungsspannung an das Bereitschaftsnetz N geschaltet werden kann.

Für die Steuerung der Stromversorgungsaggregate bieten sich bekanntlich verschiedene Möglichkeiten an. Einmal können, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt, alle Aggregate von einer gemeinsamen Steuereinheit 4- gesteuert und diese Steuereinheit mittels eines Synchronisieroszillators 5 mit dem Bereitschaftsnetz N synchronisiert werden. Des weiteren kann Jedes Aggregat von einer gesonderten Steuereinheit gesteuert werden und diese Steuereinheiten mittels eines gemeinsamen Synchronisieroszillators 5 mit dem Bereitschaftsnetz in Gleichlauf gehalten werden. Die gesonderten Steuereinheiten können so ausgeführt sein, daß sie sich in der Frequenz gegenseitig begrenzt beeinflussen.

8 Seiten Beschreibung

9 Patentansprüche
1 Bl. Zeichnung,

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Claims

Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H. 6 Frankfurt/Main 70, Theodor-Stern-Kai Λ. Unger/sc 10-7.1969 PEB 69/15 Pa te η ta n s ρ r ü c h e

1) Verfahren zur Verbesserung der Spannungskonstanz von im Parallelbetrieb arbeitenden Stromversorgungsaggregaten bei Störung eines der Aggregate, mit Hilfe den einzelnen Aggregaten nachgeschalteter Energiespeicher und Schaltschütze sowie einer Einrichtung zur Erfassung von Störungen, die im Störungsfall das Umschalten des Verbrauchers mit Hilfe einer elektronischen Umschaltvorrichtung unter Verwendung der Schaltschütze über ein vorübergehendes Anschließen an ein Bereitschaftsnetz steuert, ferner einer Synchronisiereinrichtung, mittels welcher Stromversorgungsaggregate für eine Wechselstromversorgung des Verbrauchers mit einem Wechselstrombereitschaftsnetz im Gleichlauf gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei- Störung eines Aggregates (1 oder 2) der gemeinsame Ausgang (9) der Strom-. Versorgungsaggregate (1, 2 ...) und der Verbraucher (3) mi't Hilfe eines elektronischen Schalters (8) an das Bereitschafts netz (N) geschaltet werden und nach Trennung des gestörten Aggregates von der Anlage mittels öffnen seines zugehörigen. Schaltschützes (S1 oder S2) wieder mit Hilfe des Schalters (8) vom Bereitschaftsnetz (N) getrennt werden. ,-;-'

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2) Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung mehrerer elektronischer Schalter (B,'8"', ...), die einzeln den Stromversorgungsaggregaten (1 , 2, ... ) zugeordnet und zwischen Bereitschaftsnetz (N) und dem gemeinsamen .Aggregatausgang (9) angeordnet sind.-

3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Ausgang (9) der Stromaggregate und der -Ver*- braucher (3) erst nach Einregelung der bei einer Störung intakt gebliebenen Aggregate auf die der Anlage zuvor entnommene Gesamtversorgungsleistung wieder vom Bereitschaftsnetz (N) '

^ getrennt werden.

4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzGichnet, daß Überwachungsorgane (6, 6¹) vorgesehen sind, die bei einer inneren Störung eines der Aggregate ansprechen. ■

5) Verfahren nach Anspruch 1 bis A-, dadurch f^ekennzoich net, daß Überwachungsorgane vorgesehen sind, die beim Auftreten von Spannungseinbrüchen und/oder Überspannungen auf der

' Eingangs- und Ausgangsseite der Aggregate ansprechen.

6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5,. gekennzeichaet durch' die Verwendung bei einem einphasigen statischen Wechselrich-

) ter mit Thyristoren, bipolaren Thyristoren oder Transistoren.

7) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung bei einem dreiphasigen statischen Wechselrichter mit Thyristoren,"bipolaren Thyristoren oder Transistoren.'

8) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7> ,gekennzeichnet- durch die Verwendung bei statischen Wechselrichtern, deren Steuergeräte mit Hilfe an sich bekannter Maßnahmen miteinander syn-Λ

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chronisiert werden.

9) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch" die Verwendung bei statischen Wechselrichtern, die von einem zentralen Steuergerät angesteuert werden.

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