DE2855404C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Leistungsregeleinrichtung für einen aus Turbine und Generator bestehenden Turbosatz nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruches.

Eine derartige Leistungsregelein­ richtung ist nach der DE-AS 22 13 951 bekannt. Dabei ist der eine Abschaltung des Leistungsreglers bewirkende erste Grenz­ wertmelder derart ausgebildet, daß er auf Lastsprünge bestimm­ ter Größe anspricht. Wenn bei einem solchen Lastsprung ein unterer Grenzwert des Arbeitsbereiches des Leistungsreglers unterschritten wird, erfolgt zwar eine Abschaltung des Lei­ stungsreglers solange, bis die abgegebene Generatorleistung diesen Grenzwert überschreitet, bei einer sich darin anschlie­ ßenden Leistungspendelung kann jedoch der Leistungsregler nicht mehr abgeschaltet werden, wenn der genannte untere Grenzwert wiederum unterschritten wird, da bei einer solchen Leistungs­ schwingung keine sprunghafte Veränderung der Abgabeleistung erfolgt.

Aufgabe der Erfindung ist es, auf einfache Weise bei einer Lei­ stungsregeleinrichtung der eingangs genannten Art dafür zu sor­ gen, daß der Leistungsregler nicht nur bei Lastsprüngen sondern auch bei kontinuierlich sich ändernder Abgabeleistung des Gene­ rators abgeschaltet wird, wenn ein unterer Leistungsgrenzwert unterschritten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Ein Beispiel für die Leistungsabgabe des Generators nach einer Störung ist in dem Diagramm nach Fig. 1 dargestellt.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Blockschaltbild.

In Fig. 1 ist auf der Ordinate des Diagramms die je­ weils vom Turbosatz abgegebene Ist-Leistung P _ist aufge­ tragen, abhängig von der auf der Abszisse aufgetragenen Zeit t. Eine gestrichelte Linie mit der Bezeichnung 2 EB kennzeichnet die Leistung, die der doppelten Eigenbedarfsleistung entspricht. Außerdem ist eine ge­ strichelte Linie -1% bei 1% Rückleistung eingetragen. Die Zeitabschnitte zwischen je zwei Schnittpunkten der dargestellten Leistungskurve P nach einem Netzkurzschluß mit den gestrichelten Linien 2 EB und -1% sind mit a und b bezeichnet. Die Zeiten a kennzeichnen die Zeiten, in denen bei der erfindungsgemäßen Anordnung ein dem Leistungsregler nachgeschalteter Schalter 1 geöffnet ist, in den Zeiten b ist dieser Schalter geschlossen.

Der Turbosatz 2 in Fig. 2 besteht aus einem Generator 3 mit einer auf gleicher Welle angeordneten Turbine 4. Der Turbine 4 ist ein Stellventil 5 zur Regelung der von der Turbine abgegebenen Leistung vorgeschaltet. Das Stellventil 5 wird von einem elektrohydraulischen Umformer 6 gesteuert, der seinerseits von einem vor­ geschalteten Stellungsregler 7 beeinflußt wird. Vor dem Stellungsreger ist ein Additionsglied 8 ange­ ordnet, an das die Ausgangsleitung 9 eines Drehzahl­ reglers 10 und die Ausgangsleitung 11 eines Leistungs­ reglers 12 angeschlossen ist. In dem Additionsglied 8 erfolgt die Addition so, daß der Drehzahlregler einen gegenüber dem Leistungsregler geringen Einfluß (ca. 10%) auf das an den nachgeschalteten Stellungs­ regler 7 abgegebene Signal besitzt. In die Ausgangs­ leitung 11 des Leistungsreglers 12 ist ein Schalter 1 eingeschaltet. Dieser Schalter 1 wird vom Ausgang eines UND-Gliedes 2 über eine Spule 1 a beeinflußt.

Sowohl dem Drehzahlregler 10 als auch dem Leistungs­ regler 12 sind Vergleichglieder 13 zum Soll-Istwert- Vergleich vorgeschaltet. Diese Vergleichsglieder erhal­ ten von Stellorganen 14 und 15 einen Sollwert für die Drehzahl n _S und einen Sollwert für die Leistung P _S . Außerdem ist das dem Drehzahlregler 10 vorgeschaltete Vergleichsglied mit einem Drehzahlmeßgerät 16 und das dem Leistungsregler 12 vorgeschaltete Vergleichsglied mit einem Leistungsmeßgerät 17 zur Zuführung der Ist­ werte verbunden. Im Ausführungsbeispiel ist das Dreh­ zahlmeßgerät 16 mit der Welle der Turbine 4 gekuppelt und das Leistungsmeßgerät über einen Spannungswandler 18 und einen Stromwandler 19 mit einer Leitung 20 des Netzes verbunden.

Zur Steuerung des Schalters 1 in der Ausgangsleitung 11 des Leistungsreglers 12 ist einem Eingang des Und- Gliedes 2 eine Kippstufe 21 vorgeschaltet, deren Ein­ gängen seinerseits ein Und-Glied 22 und ein Oder-Glied 23 vorgeschaltet sind. Das Oder-Glied 23 ist mit einer Zeitstufe 24 verbunden, deren Eingang über eine Umkehrstufe 25 mit dem zweiten Eingang des Und-Gliedes 2 verbunden ist. Je ein Eingang des Oder-Gliedes 23 und des Und-Gliedes 22 sind mit einer Leitung 27 zur Zuführung eines Aus-Signals und einer Leitung 28 zur Zuführung eines Ein-Signals verbunden. Diese Leitungen 27 und 28 dienen zur Handsteuerung der Regelungs­ anordnung.

Durch ein Signal auf der Leitung 27 wird die Kippstufe 21 gesperrt und gibt ein Signal an das Und-Glied 2 ab, so daß der Schalter 1 geöffnet bleibt.

Bei der Einschaltung des Leistungsreglers ist ein Signal auf der Leitung 28 vorhanden und bei genügender Leistungsabgabe an das Netz ergibt sich auch ein Signal am zweiten Eingang des Und-Gliedes 22. Hierdurch wird die Kippstufe 21 so gesetzt, daß ein Signal an das Und-Glied 2 abgegeben wird. Der zweite Eingang des Und- Gliedes 2 ist einerseits an die der Zeitstufe 24 vorge­ schaltete Umkehrstufe 25 angeschlossen und andererseits mit einem Oder-Glied 29 verbunden. Der zweite Eingang des Und-Gliedes 22 ist ebenfalls an den Ausgang des Oder-Gliedes 29 angeschlossen. Das Oder-Glied 29 be­ sitzt zwei Eingänge, von denen einer dem Grenzwert­ melder 26 und der andere einem Grenzwertmelder 30 nachgeschaltet ist. Beide Grenzwertmelder 26 und 30 sind an den Ausgang des Leistungsmeßgerätes 17 ange­ schlossen. Dabei ist der Grenzwertmelder 26 auf einen Wert eingestellt, der z. B. dem zweifachen Eigenbedarf der Anlage entspricht, während der Grenzwertmelder 30 auf einen Wert eingestellt ist, der diesen erst bei Rückleistung, d. h. bei Leistungsaufnahme des Turbo­ satzes 2, einschaltet. Der Einschaltpunkt des Grenz­ wertmelders 30 ist in Fig. 1 durch die zweite ge­ strichelte Linie mit der Bezeichnung -1% dargestellt.

Die Wirkungsweise der Regelungsanordnung bei einem Netzkurzschluß mit anschließender Abschaltung durch den Netzschutz ist dann folgende: Im normalen Betrieb ist sowohl der Leistungsregler 12 als auch der Dreh­ zahlregler 10 auf das Additionsglied 8 geschaltet und der Turbosatz 2 gibt seine durch den Soll-Wert P _S bestimmte Leistung ab. Diese Leistung wird durch den Leistungsregler 12 bestimmt, der einen proportionalen und einen integralen Anteil besitzt.

Bei Auftreten einer kraftwerksnahen Störung sinkt die vom Generator 3 abgegebene Leistung auf einen Wert ab, der unterhalb des zweifachen Eigenbedarfes liegt. In diesem Augenblick schaltet der Grenzwertmelder 26 um, so daß an seinem Ausgang das vorher vorhandene Ein-Signal verschwindet. Gemessen wird die Istleistung mit einem Meßumformer, dessen Einschwingzeit ca. 10 ms beträgt. Da auch der Grenzwertmelder 30 kein Signal ab­ gibt (die abgegebene Leistung ist größer als -1%), sind beide Eingänge des Oder-Gliedes 29 ohne Signal, so daß an den rechten Eingang des Und-Gliedes 2 kein Signal mehr gelangt und der Schalter 1 ausgeschaltet wird. Außerdem wird die Zeitstufe 24 in Betrieb ge­ setzt, die über das Oder-Glied 23 dafür sorgt, daß bei andauerndem Netzfehler der Schalter 1 endgültig ausge­ schaltet bleibt, bis wieder eine Einschaltung von Hand erfolgt.

In dem in Fig. 1 angenommenen Fall schaltet der Netzschutz jedoch den Fehler wieder ab. In der Zwischen­ zeit ist der Läufer der Turbine 4 und des Generators 3 beschleunigt worden, so daß ein Winkel zwischen dem Drehfeld der wiederkehrenden Netzspannung und dem im Generator induzierten Drehfeld vorhanden ist. Dies hat zur Folge, daß durch die wiederkehrende Spannung des Netzes der Läufer des Generators abgebremst wird und der Turbosatz 2 eine Leistung oberhalb der vorher ge­ lieferten Leistung abgibt. Durch das Ansteigen der Leistung ist der Grenzwertmelder 26 wieder eingeschal­ tet und über das Oder-Glied 29 und das Und-Glied 22 mit der Kippstufe 21 Signale an die beiden Eingänge des Und-Gliedes 2 gegeben, so daß der Schalter 1 wieder einschaltet. Durch die anschließend auftretende Pen­ delung geht die Leistung entsprechend der Kurve P in Fig. 1 wieder zurück und unterschreitet bei ausrei­ chend großer Pendelungsamplitude wiederum den Leistungs­ grenzwert des Grenzwertmelders 26.

Ohne den Grenzwertmelder 30 und das Oder-Glied 29 hätte dies zur Folge, daß für relativ lange Zeiten der Leistungsregler immer wieder abgeschaltet wird, so daß trotz einer intakten Verbindung zwischen Generator und wieder hergestelltem Netz die Leistungsabgabe des Turbosatzes 2 stark verringert ist. Diese Verringerung der Leistungsabgabe ergibt sich beispielsweise dadurch, daß bei abgeschaltetem Leistungsregler das Stellventil 5 schnell schließt, während die Öffnungsgeschwindigkeit dieses Stellventils bei wieder zugeschaltetem Leistungs­ regler 12 wesentlich geringer als die Schließgeschwin­ digkeit ist. Diese Eigenschaft des Stellventils 5 ist konstruktionsbedingt. Durch das Vorhandensein des Grenz­ wertmelders 30, der auf einen geringen Rückleistungs­ wert eingestellt ist, wird jedoch dieser Grenzwert­ melder ein Signal abgeben, sobald das Vorzeichen der vom Generator abgegebenen Leistung sich umgekehrt hat. Dadurch gelangt über das Oder-Glied 29 wiederum ein Signal an die Und-Glieder 2 und 22, so daß der Schalter 1 wieder eingeschaltet wird.

Aus Fig. 1 ist zu sehen, daß dadurch nur sehr kurze Zeiten vorhanden sind, in denen der Leistungsregler 12 nicht wirksam wird. Der Turbosatz 2 kann also nach einem vom Netzschutz abgeschalteten Kurzschluß auch bei großen Pendelungen der Leistung zwischen Netz und Generator relativ schnell seine volle Leistung wieder abgeben, ohne daß zu irgend einem Zeitpunkt für den Fall eines erneuten Netzfehlers der Übergang von der Leistungsregelung zur Drehzahlregelung beeinträchtigt ist.

Claims (1)

1. Leistungsregeleinrichtung für einen aus Turbine und Generator bestehenden Turbosatz mit einem der Turbine nachgeschalteten Stellventil, dem seinerseits über ein Vergleichsglied ein Dreh­ zahlregler und ein Leistungsregler vorgeschaltet sind, und mit einem zwischen Vergleichsglied und Leistungsregler angeordneten Schalter, der in Ausschaltabhängigkeit zu einem einem Leistungs­ meßgerät nachgeschalteten ersten Grenzwertmelder steht, wobei dem Leistungsmeßgerät ein zweiter Grenzwertmelder nachgeschal­ tet ist, der eine Einschaltung des Schalters bei Rückleistung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgang des zweiten Grenzwertmelders (30) und ein Ausgang des ersten Grenzwertmelders (26 über ein ODER-Glied (29) mit dem Schalter (1) verbunden sind, wobei der erste Grenzwertmelder (26) derart ausgebildet ist, daß von seinem Signal ein Schließen des Schalters (1) dann bewirkt wird, wenn und solange die vom Turbosatz abgegebene Leistung größer ist als ein unterer Grenzwert (2 EB) und der zweite Grenzwert (30) derart ausgebildet ist, daß von seinem Signal ein Schlie­ ßen des Schalters (1) ausschließlich bei Rückleistung erfolgt.