DE2417316A1

DE2417316A1 - Schaltungsanordnung eines elektronisch gesteuerten maximumwaechters

Info

Publication number: DE2417316A1
Application number: DE2417316A
Authority: DE
Inventors: Artur Dr Ing Seibt
Original assignee: Heliowatt Werke Elektrizitaet GmbH
Current assignee: Heliowatt Werke Elektrizitaet GmbH
Priority date: 1974-04-05
Filing date: 1974-04-05
Publication date: 1975-10-09

Description

Schaltungsanordnung eines elektronisch gesteuerten Naximumwächters Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung eines elektronisch gesteuerten Maximumwächters, der eine Anzeige des Soll-und Istwertes in analoger Form und eine regelbare Einstellung der Ansprechschwelle aufweist.
Die Einrichtungen zur Energieerzeugung und -verteilung sind für die höchsten auftretenden Belastungen bei der Energieversorgung auszulegen. Zur gleichmäßigen Verteilung dieser Belastungen sind zwischen Energieerzeugern und Energiegroßabnehmern Maximumtarife vereinbart. Zur Verrechnung des Maximumtarifs dienen mit einem Tarifgerät oder einer Schaltuhr gekoppelte Maximumregistriereinrichtungen. Diese erfassen während einer bestimmten Zeit die mittlere teistungsaufnahme bzw. Nengenentnahme aus dem Energienetz.
Um einem Abnehmer rechtzeitig vor dem Vberschreiten des vorgegebenen Maximums zu warnen, sind den Registriereinrichtungen tberwachungseinrichtungen, sogenannte Maximumwächter, zugeordnet.
Das Prinzip derartiger Naximumwächter beruht auf dem Vergleich verbrauchter Arbeit mit einer bestimmten Soll-Arbeit während einer festgelegten Meßperiode, wobei die Größe der Soll-Arbeit durch die Höhe des zu überwachenden Maximums bestimmt ist.
Bekannte Maximunwächter weisen zwei Zeiger vor einer gemeinsamen Skala auf, die in jeder Meßperiode ausgehend von ihrer Null-Stellung in gleicher Richtung ausgelenkt werden. Dabei entspricht die Winkelgeschwindigkeit beider Zeiger einer Leistung und deren zurückgelegter Weg einer Arbeit. Der Soll-Arbeit ist ein durch ein Zeitglied gesteuerter Soll-Zeiger zugeordnet, der sich mit konstanter Geschwindigkeit von der Null-Stellung bis zum Endausschlag bewegt und der gleichzeitig der Anzeige der Meßperiodendauer dient. Die tatsächlich dem Energienetz entnommene Arbeit wird durch den Ist-Zeiger gekennzeichnet, der abhängig von der jeweiligen Belastung der zu überwachenden Anlage gesteuert ist.
Außer den bisher bekannten mechanischen und damit dem Verschleiß unterliegenden Maximumwächtern sind auch elektronisch gesteuerte Maximumwächter vorgeschlagen, die auf digitaler Basis arbeiten und dadurch eine laufende Anzeige des Soll- und Istwertes in analoger Form nur unter großem wirtschaftlichen Aufwand gestatten. Ferner ist bei derartigen aus z. B. Großschaltkreisen bestehenden Maximumwächtern die Forderung nach beliebiger Einstellung der Ansprechschwelle sowie die Möglichkeit der Einschaltung eines verschärften Maximums während der Spitzenbelastungszeiten technisch aufwendig.
Durch die deutsche Offenlegungsschrift 2 239 268 ist eine Vorrichtung zur tberwachung der von einer Energiequelle abgegebenen elektrischen Energie bekannt, die mittels einfacher Operationsverstärker aufgebaut ist. Nachteilig daran ist, daß weder eine Einstellung der Ansprechschwelle, eine Einschaltung eines verschärften Maximums noch eine Soll-Ist-Wertanzeige vorgesehen sind, deren Hinzufügung einen zusätzlichen Bauteileaufwand auch an Operationsverstärkern bedingen würde. Außerdem ist eine Direktsteuerung der Trenn- oder Warneinrichtung nicht gegeben.
So bedarf es vorgeschalteter, gesteuerter Unterbrecher und zusätzlicher Addierschaltungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung eines elektronisch gesteuerten Maximumwächters zu schaffen, die eine Anzeige des Soll-Ist-Wertes, eine Einstellung der Ansprechschwelle und eine Einschaltung eines verschärften Maximums mit einfachen Bauelementen gestattet.
Die Aufgabe ist durch die im Kennzeichnungsteil des ersten Anspruches dargestellte Erfindung gelöst.
Anhand der Zeichnung, die die Schaltungsanordnung eines Maximumswächters zeigt, wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.
Der Maximumwächter besteht im wesentlichen aus einem nichtdargestellten Netzteil mit einer geregelten Speisespannung für die elektronischen Baugruppen, zwei Treppenspannungsgeneratoren, einem Somparator, einem einstellbaren Stromgenerator sowie Schalt- und Anzeigeelementen.
Die Treppenspannungsgeneratoren setzen sich aus je einem Integrator 5 für den Sollwert und einem Integrator J für den Istwert mit vorgeschalteten Stromschaltern R4, R6 bzw. R5, R7 zusammen. Der Stromschalter R4, R6 des Sollwertintegrators S ist von der Meßperiodendauer abhängig und wird werksseitig eingestellt.
Der Stromschalter R5, R7 des Istwertintegrators J wird aufgrund von Konstanten des zugeordneten Maximumzählers und der Meßperiode ausgewählt und justiert. Der Istwertstromschalter R5, R7 darf der Regelbarkeit der Ansprechschwelle wegen nicht aus einer konstanten Spannungs quelle gespeist werden. Aus diesem Grund ist ein einstellbarer Stromgenerator G vorgesehen. Der Stromgenerator G weist einen Spannungsfolger auf, der über ein kalibrierbares Potentiometer R2 die Ladespannung für den Istwertstromschalter R5, R7 erzeugt. Durch das Potentiometer R2 ist die Ansprechschwelle des Maximumwächters im Bereich von O bis 100 O/o einstellbar. Ein dem Potentiometer R2 vorgeschalteter Widerstand R3 dient der Einstellung eines verschärften Maximums.
Das verschärfte Maximum wird vorzugsweise während der Zeit der Spitzenbelastung des Energieversorgungsnetzes eingeschaltet, um eine auch kurzfristige Uberschreitung des vorgegebenen Maximums zu verhindern, indem die Ansprechschwelle des Maximumwächters von beispielsweise 100 % durch Kurzschließen des Widerstandes R3 mittels eines Schalters v auf 70 % herabgesetzt wird.
Die Integratoren S, J und deren Integrationskondensatoren cl, G2 sind im Ruhezustand, also außerhalb der Meßperioden kurzgeschlossen. Bei Beginn einer Meßperiode wird durch den Kontakt m des nichtgezeigten Maximumzählers oder einer Schaltuhr das Relais A in die Arbeitslage gesteuert. Dessen Kontakte al, a2 heben den Kurzschluß der Integrationskondensatoren C1, C2 auf. Der Sollwertgenerator wird von aus dem Netz abgeleiteten Spannungsimpulsen und der Istwertgenerator durch Impulse des angeschlossenen Maximumzahlers, über den Impulskontakt i, gesteuert. Mit jedem eintreffenden Impuls erhöht sich die Ausgangsspannung des IstwertintegratorsJ. Der an seinem Ausgang geschaltete Widerstand R8 dient dabei der Polung des zugeordneten Richtleiters.
Parallel dazu wird der Sollwertintegrator S über Netzimpulse gesteuert. tbertrifft der Istwert den Sollwert, so führt der Komparator E an seinem Ausgang positives Potential und das die Warn- bzw. Lastabschalteinrichtung steuernde Relais L nimmt die Arbeitsstellung ein.
Um bei kurzzeitiger Vberschreitung des Maximums zu Beginn der Meßperiode eine sofortige Lastabschaltung oder Warnanzeige zu verhindern, ist eine Aufladung des Sollwertintegrationskondensators cl auf einen bestimmten Anfangswert vorgesehen. Dies ist durch Erhöhen der positiven Ausgangs spannung des Sollwertintegrators S mit Hilfe des Spannungsteilers Rl, R9 und dem vorgeschalteten Richtleiter erreicht. Bei einem Spnnnungsteilerverhältnis von 1 (R1) zu 9 (R9) ergibt sich ein Vorgabewert von 10 O/o der Belastung bezüglich des Wertes am Ende der Meßperiode. Damit liegt ein negatives Potential am Ausgang des Komparators K. Erst wenn das vom Istwertintegrator J an den Eingang des Komparators E gegebene positive Potential die Höhe des vom Sollwertintegrator S abgegebenen übertrifft, führt der Komparatorausgangpositives Potential. - Statt der Vorgabe eines Anfangswertes in dargestellter Weise ist auch der Leitung vom Istwertintegrator J zum Komparator K ein lineares Tor zuordbar, das erst-oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes die Steuerspannung an den Eingang des Komparators K schaltet.
Den Ausgängen des Sollwert- bzv. Istwertintegrators S, J sind Anzeigemittel ZS, ZJ zugeordnet, die eine Beobachtung des Verbrauches gestatten. Dafür eignen sich Leuchtdioden mit entsprechenden Anz eigevorri chtungen, wie- z. B. Balken oder Halbkreisen, die über Halbleiterschalter direkt durch die Integratoren S, J gesteuert werden, oder bekannte Drehspulinstrumente.
Ist eine sichtbare Anzeige nicht erforderlich, so kann der Sollwert in der einen, beispielsweisenegativen Polarität und der Istwert in der anderen, dementsprechend positiven Polaritätin einem einzigen, gemeinsamen Integrator gegeben werden. Dabei wird ständig eine analoge Subtraktion der Spannungen vorgenommen. Der Komparator K vergleicht dann das Ausgangssignal mit einem Spannungsmittelwert, z. B. Null Volt.
Zur Vermeidung eines ständigen Ab- und Zuschaltens von Verbrauchern bei Verwendung des Relais L zur direkten Lastschaltung ist eine Ansprechverzögerung in Form der bekannten RC-Kombinationen vorgesehen.

Claims

Patentansprüche:

1) Schaltungsanordnung eines elektronisch gesteuerten Maximumwächters, der eine Anzeige des Soll- und Istwertes in analoger Form und eine regelbare Einstellung der Ansprechschwelle aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Istwertbildung mittels eines Impulskontaktes (i) eines Maximumzählers von einem einstellbaren Stromgenerator (G) über vorgeordnete Stromschalter (R5, R7) Potential einem Istwertintegrator (J) zugeführt wird, und parallel aus dem Energienetzabgeleitete Spannungsimpulse der Steuerung eines Sollwertintegrators (S) dienen, die Ausgangsspannungen beider Integratoren (J, S) sowohl zur Steuerung von Anzeigevorrichtungen (ZJ,ZS) als auch zum Vergleich in einem Komparator (K)genutzt werden, der über ein Relais (L) Warn- bzw. Lastabschalteinrichtungen steuert, und daß zur Vermeidung einer sofortigen Lastabschaltung infolge kurzzeitiger Maximumüberschreitung zu Beginn der Meßperiode durch einen Spannungsteiler (R1, R9) am Ausgang des Sollwertintegrators (S) ein definierter Sollwert durch Ladung des zugeordneten Integrationskondensators (C1) auf einen bestimmten Wert, z. B. 10 % seiner Kapazität, vorgegeben wird.

2) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromgenerator (G) ein in Reihe mit einem Widerstand (R3) geschaltetes kalibrierbares Potentiometer (R2) zur Einstellung der Ansprechschwelle des Maximumwächters aufweist.

3) Schaltungsanordnung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (R3) des Stromgenerators (G) durch einen Schalter (v) zur Einstellung einer verschärften Ansprechschwelle kurzschließbar ist.

4) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Anzeigevorrichtungen (ZS,ZJ) Leuchtdioden oder Drehspulinstrumente verwendbar sind.

5) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Komparator (K)gesteuerte Relais (L) zur Zu- bzw.

Abschaltung von Warn- bzw. Lasteinrichtungen durch Zeitbemessungsmittel anspre chverzögert ist.

6) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromschalter (R5, R7) des Istwertintegrators (J) abhängig von der Meßperiodendauer und den Konstanten des Maximumzählers gewählt ist.

7) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sollwertintegrator (S) ein von der Meßperiodendauer abhängiger Stromschalter (R4, R6) vorgeschaltet ist.

L e e r s e i t e