DE1948696A1

DE1948696A1 - Verfahren zum unterbrechungsfreien Umschalten eines Verbrauchers von einem Stromversorgungsaggregat auf ein Bereitschaftsnetz oder ein Ersatzaggregat

Info

Publication number: DE1948696A1
Application number: DE19691948696
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl-Ing Schmidt; Horst Scholz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-09-26
Filing date: 1969-09-26
Publication date: 1971-04-01
Also published as: DE1948696C3; DE1948696B2

Description

"Verfahren zum unterbrechungsfreien Umschalten eines Verbrauchers von einem Stromversorgungsaggregat auf ein Bereitschaftsnetz oder ein Ersatzaggregat" ( Zusatzanmeldung zu P 17 65 270.9) Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum unterbrechungsfreien Umschalten eines Verbrauchers von einem Stromversorgungsaggregat auf ein Bereitschaftsnetz oder ein Ersatsaggregat beim Auftreten von Störungen, angewandt bei Stromversorgungsanlagen, in welchen zwischen dem Stromversorgungsaggregat und dem Bereitschaftsnetz oder Ersatzaggregat und dem Verbraucher Schaltglieder angeordnet sind, das darin besteht, daß mittels eines dem Stromversorgungsaggregat nachgeschalteten Energiespeichers, welcher aus an sich bekannten Stromkreiselementen besteht, die Verbraucherspannung bei einer Störung des Aggregates für eine gewisse Zeit aufrecht erhalten wird, und daß bei Wechselstromversorgung das Sbromversorgungsaggregat durch eine Gleichlaufeinrichtung ständig in Gleichlauf gehalten wird und beim Auftreten einer Störung das Umschalten von Uberwachungsorganen des Aggregates dadurch ausgelöst und so durchgeführt wird, daß ein Schaltschütz und ein elektronischer Schalter, der im Stromkreis des Bereitschaftsnetzesoder des Ersatzaggregates liegt, beim Ansprechen eines der flberwachungsorgane des Stromversorgungsaggregates eingeschaltet und ein Schalt schütz sowie ein elektronischer Schalter der in dem Stromversorgungskreis des Stromversorgungsaggregates liegt, verzögert innerhalb der Wirkungsdauer des Speichers geöffnet wird nach DBP e (Patentanmeldung P 17 65 270.9).
Nach diesem bereits vorgeschlagenen Verfahren wird in einem Störungsfall ein sehr schnelles Umschalten des Verbrauchers von einem regulären Versorgungsaggregat auf ein Bereitschaftsnetz oder ein Ersatzaggregat ermöglicht, wobei die Ablösung der Versorgungsspannung oder des Versorgungsstromes durch die Ersatzspannung oder den Ersatzstrom praktisch übergangsfrei erfolgt. Auch das Rückumschalten des Verbrauchers auf das wieder betriebsbereite reguläre Versorgungsaggregat kann nach diesem Verfahren vorgenommen werden. Die ftberwachungsorgane sind zu diesem Zweck so eingerichtet, daß sie auf das Wiederkehren der vollen Versorgungssannung des regulären Versorgungsaggregates ansprechen, sodann zuerst den zwischen Versorgungsaggregat und Verbraucher angeordneten elektronischen Schalter schließen und anschließend den zwischen Ersatzaggregat oder Bereitschaftsnetz und Verbraucher angeordneten elektronischen Schalter öffnen.
Bei einer für Wechselstromversorgung eingerichteten Stromversorgungsanlage hat sich nun gezeigt, daß beim Zurückschalten des Verbrauchers von einem Wechselstrombereitschaftsnetz oder Ersatzaggregat auf das wieder betriebsbereite reguläre Wechselstromversorgungsaggregat die Wechselspannung am Verbraucher vorübergehend unerwünscht stark absinkt. Da in diesem Falle der Verbraucher von einem bei Belastungsänderung spannungskonstantem Netz auf ein bei Belastungsänderung spannungsnachgebendem Stromversorgungsaggregat, dessen Spannung daher nachgeregelt werden muß, geschaltet wird, liegt die Verbraucherspannung eine oft unzulässig lange Zeit unterhalb der gewünschten Sollspannung. Um bei diesem Zurückschaltvorgang das Absinken der Verbraucher spannung und die Zeitdauer ihres Nachregelns auf den Sollwert in zulässigen Grenzen zu halten, macht die Erfindung von einer bei Stromversorgungsaggregaten an sich bekannten stufenweisen Belastungsänderung unter Verwendung zumindest eines mit einem Überbrükkungsschütz versehenen Zusatzbelastungswiderstandes Gebrauch.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß zunächst das dem wieder betriebsbereiten Stromversorgungsaggregat zugeordnete Schaltschütz und der zugeordnete elektronische Schalter geschlossen werden und gleichzeitig das Überbrückungsschütz eines mit dem netzseitigen elektronischen Schalter in Reihe geschalteten Zusatzbelastungswiderstandes geöffnet wird, und daß sodann im Minimum des abklingenden Stromes im spannungskonstanten Netz der netzseitige elektronische Schalter bei einem Stromnulldurchgang geöffnet wird.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird bei diesem-Zurückschalten von einem bei der Stromversorgungsanlage vorhandenen Notschaltschütz, das, wie in der DPS .......
(Patentanmeldung P 17 65 270.9) näher beschrieben, die aus dem netzseitigen elektronischen Schalter dem Zusatzbelastungswiderstand unidem Netzschütz gebildete Reihenschaltung überbrückt, in der Weise Gebrauch gemacht, daß zunächst wieder das dem Stromversorgungsaggregat zugeordnete Schaltschütz und der zugeordnete elektronische Schalter geschlossen werden, aber gleichzeitig auch der netzseitige elektronische Schalter geschlossen wird, worauf anschließend das zuvor geschlossene Notschaltschütz und das Überbrückungsschütz des Zusatzbelastungswiderstandes geöffnet werden und sodann im Minimum des abklingenden Stromes im spannungskonstanten Netz der netzseitige elektronische Schalter bei einem Stromnulldurchgang geöffnet wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im -folgenden anhand der Figuren 1 und 2 näher beschrieben.
Figur 1 zeigt eine aus einem Wechselrichter und einem Wechselstrombereitschaftsnetz bestehende Wechselstromversorgungsanlage.
Figur 2 veranschaulicht den Zurückschaltvorgang anhand von drei Diagrammen a) bis c), die den zeitlichen Verlauf der Verbraucherspannung und des dem Bereitschaftsnetz sowie dem Wechselrichter entnommenen Verbraucherstromes darstellt.
In Figur ist der Wechselrichter mit 1, dessen Energiespeicher mit 4, das Bereitschaftsnetz mit 2, der Verbraucher mit 3, der wechselrichterseitige elektronische Schalter mit 9, das dem Wechselrichter 1 zugeordnete Schaltschütz mit 8, der netzseitige elektronische Schalter mit 7, der Zusatzbelastungswiderstand mit R, dessen tJberbrückungsschütz mit SR , das Netzschütz-mit 11 und das Notschaltschütz mit 12 bezeichnet.
Die elektronischen Schalter 7 und 9 bestehen aus je zwei antiparallelgeschalteten Thyristoren pro Netzphase.
In Figur 2 bedeuten: u3 die Verbraucherspannung, s. Diagramm a), i2 der dem Bereitschaftsnetz entnommene Verbraucherstrom, s. Diagramm b), il der dem Wechselrichter 1 entnommene Verbraucherstrom, s. Diagramm c).
Die weiteren Bezugszeichen sind im folgenden erläutert.
Infolge einer Störung des Wechselrichters 1 sei der Verbraucher 3 an das Bereitschaftsnetz 2 geschaltet worden.
In diesem Zustand (vgl. Fig. 2, Diagramm a) und b) vor dem Zeitpunkt to) speist das Bereitschaftsnetz den'Verbraucher mit einem über das geschlossene tberbrückungsschütz 5R und den ebenfalls geschlossenen elektronischen Schalter 7 fließenden konstanten Strom i2 ein, wobei die Verbraucherspannung u3 konstant ist und beispielsweise 220 Volt beträgt.
Im Zeitpunkt t0 wird durch ein Signal das Zurückschalten des Verbrauchers vom Bereitschaftsnetz 2 auf den wieder betriebsbereiten Wechselrichter 1, dessen Ausgangsspannung die gleiche- Höhe wie das Bereitschaftsnetz hat, eingeleitet.
Dabei werden gleichzeitig das Schaltschütz 8 und der elektronische Schalter 9 geschlossen,und das Uberbrückungsschütz SR wird geöffnet. Werden das Schaltschütz 8 und der wechselrichterseitige elektronische Schalter 9 etwas früher geschlossen als das Uberbrückungsschütz SR geöffnet wird, so liegt während einer kurzen Zeit at nach dem Beginn des Zurückschaltens noch die volle Spannung des Bereitschaftsnetzes am Verbraucher 3. Beim Einschalten des Zusatzbelastungswiderstandes R sinkt die Verbraucherspannung ein Stück weit ab (val. Diagramm a) ), der Verbraucherteilstrom i2 beginnt abzunehmen, während der Wechselrichterstrom i1 von Null ausgehend zunimmt (s. Diagramm c)). Der Widerstand R kann so groß bemessen werden, daß die Verbraucherspannung beispielsweise nicht mehr als 10 * absinkt.
Es wurde festgestellt, daß der aus dem Bereitschaftsnetz 2 entnommene Verbraucherteilstrom i2 den in Diagramm b) dargestellten Verlauf aufweist, d.h., daß er nach einer gewissen Zeit zunächst abklingt. Während dieser Zeit fließt ein nahezu konstanter Gesamtstrom i3. Das vollständige Abklingen des Verbraucherteilstromes i2 wird nun dazu ausgenutzt, um die antiparallelgeschalteten Thyristoren des netzseitigen elektronischen Schalters 7 im Nulldurchgang des Stromes i2 selbsttätig zu löschen. Die Zündimpulse für die Thyristoren des elektronischen Schalters 7 werden daher, noch bevor der Strom i2 Null wird, unterbrochen bzw. weggenommen.
Es hat sich gezeigt, daß bei Aufrechterhaltung der Zündimpulse der Strom ip ähniichie der Strom in nach dem Zeitpunkt to wieder zunimmt. Die Zündimpulse können in bekannter Weise z.B mit Hilfe einer von einem Zeitglied oder einem Stromwandler gesteuerten elektronischen Schalteinrichtung unterbrochen bzw. von den Thyristoren weggenommen werden. Nachdem im Zeitpunkt t1 die Thyristoren des elektronischen Schalters 7 gelöscht worden sind, speist der Wechselrichter 1 den Verbraucher 3, wobei die Verbraucherspannung den gewunschten Sollwert UNenn aufweist. Im Zeitpunkt t1 ist daher der Zurückschaltvorgang beendet. Nach diesem Zeitpunkt kann dann das UTerbrückungsschütz z SR wieder geschlossen werden.
Da nach dem Einschälten des Zusatzbelastungswiderstandes R der Strom i2 vollstandig abklingt und die Thyristoren des elektronischen Schalters 7 gelöscht werden, ergibt sich der Vorteil, daß die dynamische Belastung (Belastungsänderung) des Wechselrichters 1 und das Absinken der Verbraucherspannung erheblich geringer werden als wenn das Zurückschalten ohne~Zusatzbelastungswiderstand vorgenommen würde.
Es können mit dem netzseitigen elektronischen Schalter und dem netzseitigen Schaltschütz auch mehrere Zusatzbelastungswiderstände in Reihe geschaltet sein, welchen je ein Überbrückungsschütz zugeordnet ist, die während des Zeitraumes, in dem der Netzstrom abklingt, einzeln nacheinander hinzugeschaltet werden.
Es sei ferner darauf hingewiesen, daß das gleiche Verfahren zur Umschaltung eines Verbrauchers von einem starren Bereitschaftsnetz auf ein nichtstarres Stromversorgungsaggregat sinngemäß auch angewendet werden kann bei der Umschaltung von einem nichtstarren Stromversorgungsaggregat auf ein nichtstarres Ersatzstromversorgungsaggregat, beispielsweise auf einen Ersatzwechselichter und umgekehrt.
7 Seiten Beschreibung 3 Patentansprüche 1 B1. Zeichnung

Claims

Patentansprüche: 1) Verfahren zum unterbrechungsfreien Umschalten eines Verb chers von einem Stromversorgungsaggregat auf ein Bereitschaftsnetz oder Ersatzaggregat beim Auftreten von Störungen im Stromversorgungsaggregat, angewandt bei Versorgungsstromkreisen, in welchen zwischen dem Stromversorgungsaggregat bzw. dem Bereitschaftsnetz oder Ersatzaggregat und dem Verbraucher Schaltglieder angeordnet sind, das darin besteht, daß mittels eines dem Stromversorgungsaggregat nachgeschalteten Energiespeichers, welcher aus an sich bekannten Stromkreiselementen besteht, die Verbraucherspannung bei einer Störung des Aggregates für eine gewisse Zeit aufrechterhalten wird, daß bei Wechselstromversorgung das Stromversorgungsaggregat durch eine Gleichlaufeinrichtung ständig in Gleichiauf mit dem 'Bereitschaftsnetz oder dem Ersatzaggregat gehalten wird und daß beim Auftreten einer Störung das Umschalten von Uberwachungsorganen des Aggregates ausgelöst und so durchgeführt wird, daß ein Schaltschütz oder ein elektronischer Schalter, der im Stroskreis des Bereitschaftsnetzes oder des Ersatzaggregates liegt, beim Ansprechen eines der Uberwachungsorgane des Stromversorgungsaggregates eingeschaltet und ein Schaltschütz und-ein elektronischer Schalter,der im Yersorgungsstromkreis des Aggregates liegt, verzögert innerhalb der Wirkungsdauer des Speichers geöffnet wird, nach DBP .......... (Patentanmeldung P 17 65 270.9), angewandt bei einer Wechselstromversorgungsanlage unter Verwendung wenigstens eines überbrückbaren Zusatzbelastungswider standes für eine stufenweise Belästungsänderung des Stromversorgungsaggregates, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das dem wieder betriebsbereiten Versorgungsaggregat (1) zugeordnete Schaltschütz (8) und der elektronische Schalter (9) geschlossen werden und gleichzeitig das tiberbrückungsschütz (SR) eines mit dem netzseitigen elektronischen Schalters (7) in Reihe geschalteten Zusatzbelastungswiderstandes (R) geöffnet wird und daß sodann im Minimum des abklingenden Stromes (i2) im spannungskonstanten Netz der netzseitige elektronische Schalter (7) bei einem Stromnulldurchgang geöffnet wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1, unter Verwendung eines bei einer Wechselstromversorgungsanlage vorhandenen Notschaltschützes, das der aus dem netzseitigen elektronischen Schalter, dem Zusatbelastungswiderstand und einem Netzschütz gebildeten Reihenschaltung parallelgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das dem Stromversorgungsaggregat (1) zugeordnete Schaltschütz (8) und der elektronische Schalter (9) geschlossen werden und gleichzeitig auch der netzseitige elektronische Schalter (7) geschlossen wird, worauf anschließend das zuvor geschlossene Notschaltschütz (12) und das Vberbrückungsschütz (SR) des Zusatzbelastungswiderstandes (R) geöffnet werden und sodann im Minimum des abklingenden Stromes (i2) im spannungskonstanten Netz der netzseitige elektronische Schalter (7) bei einem Stromnulldurchgang geöffnet wird.
3) Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung mehrerer mit dem netzseitigen elektronischen Schalter (7) und dem Schaltschütz (11) in Reihe geschalteter Zusatzbelastungswiderstände (Rn) welchen je ein Uberbrückungsschütz (SRn) zugeordnet ist, die während des Abklingens des Netzstromes (i2) nacheinander hinsugeschaltet werden.

L e e r s e i t e