DE2538980C3

DE2538980C3 - Elektronische Schaltungsanordnung zum Parallelschalten von Wechselstromnetzen

Info

Publication number: DE2538980C3
Application number: DE19752538980
Authority: DE
Inventors: Eckhard Dipl.-Phys. 1000 Berlin Born; Helmut Ing.(Grad.) 8520 Erlangen Leibold
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-08-29
Filing date: 1975-08-29
Publication date: 1978-05-03
Also published as: ATA423176A; CH607402A5; SE7609087L; NL7609573A; BE845607A; DE2538980B2; DE2538980A1; AT345395B; SE409791B

Description

45

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Schaltungsanordnung zum Parallelschalten von Wechselstromnetzen bzw. zum Zuschalten von Generatoren an in Betrieb befindliche Wechselstromnetze mit einer die zulässige Frequenz- oder Pbasenwinkeldifferenz zwischen den Spannungen der parallelzuschaltenden Wechselst omnetze bestimmenden Schaltungseinrichtung, die eine Zusatzanordnung zur Einstellung der zulässigen Differenz enthält.

Bei einer bekannten elektronischen Schaltungsanordnung dieser Art (DTPS 15 38 087) enthält die Schaltungseinrichtung eine sogenannte Schlupfbegrenzungsschaltung, die dafür sorgt, daß bei einem über einem zugelassenen Wert liegenden Schlupf eine Verriegelung der gesamten Parallelschaltanordnung erfolgt und somit ein Parallelkommando nicht ausgegeben werden kann. Außerdem wird bei der bekannten Schaltungsanordnung der Winkel zwischen den Spannungen der parallelzuschaltenden Wechselstromnetze auf zulässige Werte überwacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, e^!ne elektronische Schaltungsanordnung zum Parallelschalten von Wechelstromnetzen insofern besonders betriebssicher zu gestalten, daß bei einer fehlenden oder mehrfachen gleichzeitigen Anwahl unterschiedlicher Frequenz- oder Phasenwinkeldifferenzen schädliche Auwirkungen beim Parallelschalten vermieden sind.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Zusatzanordnung der elektronischen Schaltungsanordnung aer eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß mehrere über Schalter zur Einstellung zulässiger Differenzen an eine Spannungsquelle anschließbare Widerstände enthält, die mit einem gemeinsamen Reihenwiderstand einen Spannungsteiler bilden, und daß an den Spannungsabgriff des Spannungsteilers mindestens eine auch mit einer der Frequenz- oder Phasenwinkeldifferenz zwischen den Spannungen der parallelzuschaltenden Wechselstromnetze entsprechenden Spannung beaufschlagte Grenzwerteinrichtung angeschlossen ist, deren Grenzwert von dem der jeveils eingestellten, zulässigen Differenz entsprechenden Wert der Spannung am Spannungsteiler bestimmbar ist.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht vor allem darin, daß aufgrund der parallelliegenden und mit dem Reihenwiderstand einen Spannungsteiler bildenden Widerstände im Falle der gleichzeitigen Anwahl z, B. zweier Schalter die am Spannungsteiler abgreifbare Spannung einen Wert aufweist, der unterhalb des Wertes liegt, der sich im Falle der Betätigung nur des dem kleineren zulässigen Differenzwertes zugeordneten Schalters ergibt. Insofern ist auch bei einer gleichzeitigen Betätigung mehrerer Schalter dafür Sorge getragen, daß stets eine kleinere als die kleinste gewählte Frequenz- oder Phasenwinkeldifferenz wirksam eingestellt wird. Es kann daher nicht durch gleichzeitige Anwahl mehrerer unterschiedlicher Differenzen, was beispielsweise durch eine Wahl am Einbauort der Schaltungsanordnung und eine gleichzeitige Fernanwahl leicht eintreten kann, eine unzulässig hohe Differenz vorgegeben werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei fehlender Anwahl einer zulässigen Differenz ein Parallelschaltkommando nur dann zugelassen wird, wenn die tatsächlich vorliegende Differenz Null ist.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist es ferner vorteilhaft, wenn der Zusatzanordnung eine Steuerschaltung zugeordnet ist, die mit ihrem steuerbaren Eingang über jeweils eine Diode mit den den Widerständen des Spannungsteilers zugewandten Kontakten der Schalter verbunden ist und mit ihrem Ausgang einerseits mit der Grenzwerteinrichtung und andererseits mit dem Spannungsabgriff des Spannungsteilers in Verbindung steht.

Um in die Sicherheitsvorkehrungen auch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung einzuschließen, bei der eine Fernanwahl zusätzlich zu einer beispielsweise durch Stecker möglichen Anwahl am Ort der Schaltungsanordnung vorgenommen werden kann, ist es vorteilhaft, wenn die Schaltungseinrichtung Leitungen enthält, die mit den mit den Widerständen des Spannungsteilers zugewandten Kontakten der Schalter verbunden sind und zur Fernanwahl einer Differenz an eine Fernsteuereinrichtung angeschlossen sind

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für eine eine zulässige Frequenzdifferenz bestimmende Schaltungseinrichtung gezeigt und in F i g. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaltungseinrichtung zur Vergabe eines zulässigen

Winkels dargestellt

Eine Zusatzanordnung 1 der erfindungsgemäßen Schaltungseinrichtung enthält mehrere Schalter 2,3,4,5 und 6, durch die wie die eingetragenen Zahlen erkennen lassen — unterschiedliche maximale Frequenzdifferenzen 4/[Hz] einstellbar sind. Die Schalter 2 bis 6 sind einerseits gemeinsam mit Masse M verbunden und stehen andererseits unmittelbar mit Widerständen 7,8,9 und 10 in Verbindung. Die Widerstände 7 bis 10 sind auf ihrer von den Schaltern 2 bis 6 abgewendeten Se'te gemeinsam r.-s einen Reihenwiderstand 1 ί angeschlossen, so daß ein Spannungsteiler gebildet ist.

An die den Widerständen 7 bis 10 zugewandten Kontakte der Schalter 2 bis 6 sind einerseits Leitungen 13,14 und 15 zur Fernanwahl angeschlossen sowie über jeweils eine Diode 16, 17, 18, 19 und 20 eine Steuerschaltung 21. Die Steuerschaltung 21 enthält zwei Transistoren und ist mit ihrem Ausgang 22 über eine Diode 23 und einen Widerstand 24 an einen Eingang 25 einer Grenzwerteinrichtung 26 mit einem Operationsverstärker 27 angeschlossen.

An dem Eingang 25 der Grenzwerteinnchtung 26 ist ein Differenzierglied 29 angeschlossen, das aus einer ihr zugeführten Dreieckspannung, die in ei ier aus der DT-PS 15 38 087 bekannten Weise erzeugt sein kann, eine Rechteckspannung bildet. Am Ausgang 31 des Differenziergliedes 29 steht somit die Rechteckspannung 32 an.

Die dargestellte Schaltungsanordnung arbeitet in folgender Weise:

1st keiner der Schalter 2 bis 6 betätigt, und ist aurh durch Anlegen von M-Potential an das Ende der Leitungen 13 bis 15 in einer nicht dargestellten Fernanwähleinrichtung keine Frequenzdifferenz gewählt, dann ist der Transistor 33 der Steuerschaltung 21 leitend, wodurch der nachgeordnete Transistor 34 gesperrt wird. Damit wird eine derartige negative Vorspannung an die Grenzwerteinrichtung 26 gegeben, daß ihr Operationsverstärker 27 gesperrt wird. Am Ausgang 35 der Grenzwerteinnchtung 26 erscheint daher überhaupt kein Freigabesignal.

Ist einer der Schalter 2 bis 6 betätigt, dann ist der Transistor 33 gesperrt und der Transistor 34 wird leitend, wodurch am Ausgang 22 Pluspotential erzeugt wird. Eine gezielte Beeinflussung der Grenzwerteinrichtung 26 wird jetzt durch die Diode 23 verhindert. An den Eingang 25 der Grenzwerteinrichtung 26 gelangt aber über eine Leitung 36 die sich am Spannungsteiler ergebende Spannung, deren Höhe je nach Wahl der Frequenzdifferenz bzw. des betätigten Schalters unterschiedlich hoch ist. Damit wird der Gremzwert der Grenzwerteinrichtung 26 verändert, so daß am Ausgang 35 solange ein Sperrsignal ansteht, wie die tatsächliche Frequenzdifferenz größer als die vorgewählte ist.

Werden bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zwei der Schalter 2 bis 6 gleichzeitig betätigt dann ergibt sich an dem Ausgang des Spannungsteilers aufgrund einer Parallelschaltung zweier der Widerstände 7 bis 10 eine verhältnismäßig niedrigere positive Spannung, die somit einer eingestellten Frequenzdifferenz entspricht, die kleiner ist als die, die dem mit der niedrigsten Frequenzdifferenz gekoppelten Schalter der gleichzeitig betätigten Schalter entspricht. Insofern erfolgt die Abgabe eines Freigabesignals erst bei einer niedrigeren tatsächlichen Frequenzdifferenz. Auch gleichzeitige Betätigung mehrerer Schalter der erfindungsgemäßen Schaltungseinrichtung kann nicht zu schwerwiegenden Folgen führen.

Die in F i g. 2 dargestellte Einrichtung zur Vorwahl zulässiger Winkeldifferenztn liegt mit ihrem Eingang 40 an einer Dreieckspannung, die sich bei der Messung der Phasenwinkeldifferenz a. den Spannungen der parallelzuschaltenden Wechselstromnetze in Abhängigkeit von der Zeit ergibt, wie aus DT-PS 15 38 087 bekannt Diese Spannung wird einer Grenzwertstufe 42 zugeführt Der Eingang 43 der Grenzwerteinnchtung 42 ist über einen Verstärker 44 und über eine Diode 45 mit tiem Ausgang

ίο 47 einer Steuerschaltung 48 verbunden, die unter anderem einen Transistor 49 enthält. Die Steuerschaltung 48 ist über jeweils eine Diode 50, 51, 52 und 53 mit Kontakten 54,55,56 und 57 von im vorliegenden Fall als Steckkontakte ausgebildeten Schaltern 58,59,60 und 61 einer Zusatzanordnung 67 verbunden. Die jeweils anderen Kontakte der Schalter 58 bis 61 sind gemeinsam am Pluspotential geführt.

Die Kontakte 54 bis 57 der Schalter 58 bis 61 sind mit jeweils einem Widerstand 62, 63, 64 und 65 der Zusatzanordnung 67 verbunden, die mit einem gemeinsamen Reihen widerstand 66 einen Spannungsteiler bilden. Wie aus den Angaben an den Schaltern 58 bis 61 hervorgeht, können in dem dargestellten Ausführungsbeispiei durch Betätigen des Schallers 58 eine zulässige Phasenwinkeldifferenz * = 5°, bei Betätigung des Schalters 59 α = 10° und bei den weiteren Schaltern 60 und 61 von α = 20° bzw. α = 40° eingestellt werden. Mit den Widerständen 62 bis 65 sind über Leitungen 68, 69, 70 und 71 in der Figur nicht dargestellte Kontakte verbunden, die einer Fernwähleinrichtung zugeordnet sind und bei einer Betätigung an die Leitungen jeweils Pluspotential legen.

Die dargestellte Einrichtung nach Fig. 2 arbeitet in folgender Weise:

Ist keiner der Schalter 58 bis 61 betätigt und auch durch Fernwahl kein Wert angewählt, dann ist der Transistor 49 der Steueranordnung 48 gesperrt, und es gelangt über die Diode 45 Pluspotential an den Operationsverstärker 44. Dieses Pluspotential entspricht einer Phasenwinkeldifferenz a. = 0°, so daß von der Grenzwerteinrichtung 42 infolge einer entsprechend von dem Verstärker 44 an ihren Eingang 43 abgegebenen Spannung nur dann an ihrem Ausgang 72 ein Freigabesignal abgegeben wird, wenn tatsächlich die Phasenwinkeld'fferenz α = 0 ist.

1st einer der Schalter 58 bis 61 betätigt, dann wird der Transistor 49 leitend, und sein Kollektor liegt praktisch auf Massepotential. Eine Beeinflussung der auf den Verstärker 44 einwirkenden Spannung am Spannungsteiler durch das Ausgangspotential der Steuerschaltung wird durch die Diode 45 verhindert. Von diesem Verstärker 44 wird eine Vorspannung mit einem entsprechenden Wert an den Eingang 43 der Grenzwerteinrichtung 42 gegeben, wobei von dieser Grenzwerteinnchtung 42 ein Signal an ihrem Ausgang 72 abgegeben wird, wenn die vom Verstärker 44 abgegebene Spannung einen höchstzulässigen Wert nicht überschritten hat, der durch den betätigten Schalter jeweils bestimmt ist

Sind mehrere der Schalter 58 bis 61 gleichzeitig betätigt, dann erhöht sich die Ausgangsspannung des Spannungsteilers. Diese hohe Spannung wirkt so, als ob eine zulässige Differenz angewählt wäre, die kleiner ist als die kleinste tatsächlich angewählte Differenz.

Mit der Erfindung wird eine elektronische Schaltungsanordnung vorgeschlagen, mit der die Betriebssicherheit im Hinblick auf die Wahl zulässiger Frequenzoder Phasenwinkeldifferenzen erheblich erhöht wird.

Hierzu 2 blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronische Schaltungsanordnung zum Parallelschalten von Wechselstromnetzen bzw. zum Zuschalten von Generatoren an in Betrieb befindliche Wechselstromnetze mit einer die zulässige Frequenz- oder Phasenwinkeldifferenz zwischen den Spannungen der parallelzuschaltenden Wechselstromnetze bestimmenden Schaltungseinrichtung, die eine Zusatzanordnung zur Einstellung der zulässigen Differenz enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzanordnung (1) mehrere Ober Schalter (2 bis 6) zur Einstellung zulässiger Differenzen an eine Spannungsquelle anschließbare Widerstände (7 bis 10) enthält, die mit einem gemeinsamen Reihenwiderstand (11) einen Spannungsteiler bilden und daß an den Spannungsabgriff des Spannungsteilers mindestens eine auch mit einer der Frequenz- oder Phasenwinkeldifferenz zwischen den Spannungen der parallelzuschaltenden Wechselstromnetze entsprechenden Spannung beaufschlagte Grenzwerteinrichtung (26) angeschlossen ist, deren Grenzwert von dem der jeweils eingestellten, zulässigen Differenz entsprechenden Wert der Spannung am Spannungsteiler bestimmbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzanordnung (1) eine Steuerschaltung (21) zugeordnet ist, die mit ihrem steuerbaren Eingang über jeweils eine Diode (16 bis 20) mit den den Widerständen (7 bis 10) des Spannungsteilers zugewandten Kontakten der Schalter (2 bis 6) verbunden ist und mit ihrem Ausgang einerseits mit der Grenzwerteinrichtung (26) und andererseits mit dem Spannungsabgriff des Spannungsteilers in Verbindung steht.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinrichtung Leitungen (68 bis 71) enthält, die mit den mit den Widerständen (62 jis 65) des Spannungsteilers (67) zugewandten Kontakten (54 bis 57) der Schalter (58 bis 61) verbunden sind und zur Fernanwahl einer Differenz an eine Fernsteuereinrichtung angeschlossen, sind.