DE2931446C2

DE2931446C2 - Einrichtung zur Regelung der vom Generator eines Wasserkraftmaschinensatzes erzeugten Wirkleistung

Info

Publication number: DE2931446C2
Application number: DE2931446A
Authority: DE
Inventors: Oleg I. Baschnin; Boris A. Davidson; Vasilij N. Fedorov; Evgenij I. Rodionov; Vasilij V. Semenov; Gleb S. Leningrad Stschegolev
Original assignee: Proizvodstvennoe ob"edinenie turbostroenija, Leningradskij metalli&ccaron;eskij zavod, Leningrad
Priority date: 1979-07-27
Filing date: 1979-08-02
Publication date: 1987-04-30
Also published as: SE7906503L; CH638911A5; SE445412B; US4287429A; FR2463989A1; FR2463989B1; DE2931446A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 4.

Eine solche Einrichtung ist aus dem Bulletin Nr. 07058 "Electric Governor for hydraulic turbines" der Firma Woodward Governor Company, S. 24 bekannt. Da das P-Glied und das D-Glied der frequenzabhängigen Summierungseinrichtung geringe Verstärkungsfaktoren aufweisen, hat diese Summierungseinrichtung im Frequenzbereich, der der Durchlaßbandbreite des Leistungsregelkreises entspricht, eine Kennlinie, die der Kennlinie des I-Glieds ähnlich ist. Durch eine starre Rückführung zwischen dem Geber des Öffnungsgrades des Leitapparats und dem Stellglied für den Leitapparat kann die Unstabilität beseitigt werden, die durch das Vorhandensein von zwei Integriergliedern bedingt wird, von denen das eine die frequenzabhängige Summierungseinrichtung und das andere der Servoantrieb des Stellgliedes des Leitapparates ist. Diese Regeleinrichtung weist jedoch eine niedrige Regelgeschwindigkeit auf, was dadurch bedingt ist, daß das der vorgegebenen Leistung entsprechende Signal dem Stellglied für den Öffnungsgrad des Leitapparates über das I-Glied zukommt.

Durch die "Technische Rundschau" Nr. 37 vom 30. 8. 1963 ist gemäß Bild 19 eine Einrichtung zur Regelung der vom Generator eines Dampfturbinenmaschinensatzes erzeugten Wirkleistung bekannt, die einen Wirkleistungsmesser, einen Geber für den Öffnungsgrad des Dampfventils am Dampfturbinenmaschinensatz, ein Stellglied mit integrierendem Verhalten für das Dampfventil und eine frequenzabhängige Summierungseinrichtung aufweist, deren Eingänge mit einem Wirkleistungssollwertgeber, dem Wirkleistungsmesser und dem Geber für den Öffnungsgrad des Dampfventils verbunden sind und deren Ausgang mit dem Stellglied verbunden ist, wobei die Summierungseinrichtung P-, D- und I-Glieder enthält. Hierbei wird über das D-Glied der Summierungseinrichtung der Öffnungsgrad und über ein P-Glied der Leistungssollwert zugeführt. Die Übertragungskennlinie eines Dampfmaschinenturbinensatzes unterscheidet sich jedoch von der eines Wasserkraftmaschinensatzes.

Aus der SU-PS 3 79 013 ist ferner eine Regeleinrichtung bekannt, bei der die frequenzabhängige Summierungseinrichtung einen Integrator, dessen einer Eingang mit dem Wirkleistungs- Sollwertgeber und dessen anderer Eingang mit dem Wirkleistungsmesser verbunden sind, sowie einen Summator aufweist, dessen Eingänge mit dem Wirkleistungs-Sollwertgeber bzw. dem Eingang des Integrators und dem Geber des Öffnungsgrades des Leitapparates verbunden sind und dessen Ausgang mit dem Stellglied mit integrierendem Verhalten für den Leitapparat in Verbindung steht. Diese Regeleinrichtung hat zwei geschlossene Regelkreise, in denen das der vorgegebenen Leistung entsprechende Signal mit dem der tatsächlich vom Generator erzeugten Wirkleistung entsprechenden Signal bzw. dem dem Öffnungsgrad des Leitapparates entsprechenden Signal verglichen wird. Der erste Kreis ist trägheitsbehaftet, da er einen Integrator enthält, der zur Beseitigung der Schaufelverstellung des Leitapparates bei Schwankungen der Generatorleistung, die beim Betrieb des dem Energieübertragungssystem zugeschalteten Generator entstehen, sowie zur Beseitigung der Leistungssprünge beim Zu- und Abschalten von Verbrauchern erforderlich ist. Der zweite Kreis ist schnellwirkend und gewährleistet die Vermeidung des Entstehens einer Unstabilität, die durch das Vorhandensein von zwei Integriergliedern im Regler hervorgerufen wird, von denen eines der Integrator des ersten Kreises und das zweite der Servoantrieb ist, welcher den Öffnungsgrad des Leitapparates steuert. In dieser Regeleinrichtung gelangt das der vorgegebenen Leistung entsprechende Signal nicht nur über den Integrator sondern auch direkt an den Eingang des Summators. Infolgedessen wird die Änderung des der vorgegebenen Leistung entsprechenden Signals zunächst vom schnellwirkenden Kreis erfaßt, der den Geber des Öffnungsgrads des Leitapparats enthält, und dann wird die Größe der Ausgangsleistung des Generators durch den trägheitsbehafteten Regelkreis korrigiert, der den Leistungsmesser enthält. Auf diese Weise wird eine Erhöhung der Regelgeschwindigkeit des Reglers ohne Herabsetzung der statischen Regelgenauigkeit gewährleistet. Die Regelgeschwindigkeit bleibt jedoch relativ niedrig. Das ist dadurch bedingt, daß die Änderung des vorgegebenen Leistungswerts das Entstehen einer Spannung am Eingang des Integrators hervorruft, wodurch die Ausgangsspannung des Integrators gleich anzusteigen beginnt. Der Spannungsanstieg am Ausgang des Integrators dauert so lange an bis die tatsächliche Leistung des Generators den vorgegebenen Wert erreicht. Die Ausgangsspannung des Integrators gelangt an den Eingang des Summators und wird hier mit dem Signal addiert, das dem vorgegebenen Leistungswert entspricht. Infolgedessen verstellt das Stellglied für den Leitapparat die Schaufeln desselben in eine Lage, die der Leistung des Generators im stationären Betriebszustand entspricht, wobei diese Leistung die vorgegebene überschreitet. Die Rückstellung des Leitapparats in die der vorgegebenen Leistung entsprechende Lage erfolgt nach Herabsetzung der Spannung am Ausgang des Integrators, d. h. nachdem die vom Generator tatsächlich entwickelte Leistung den vorgegebenen Wert überschritten hat. Also entsteht beim Betrieb des Reglers eine Überregelung, die einen dynamischen Fehler hervorruft, der um so größer wird, je geringer die Zeitkonstante des Integrators ist. Deswegen wird die Zeitkonstante des Integrators in einem solchen Regler ausreichend groß gewählt, so daß der dynamische Fehler den zulässigen Wert nicht überschreitet, wobei die Zeitkonstante üblicherweise mehrere Zehner an Sekunden beträgt. Eine solche große Zeitkonstante des Integrators führt jedoch zu einer Herabsetzung der Regelgeschwindigkeit der Regeleinrichtung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Regelgeschwindigkeit weiter gesteigert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 bzw. 4 gelöst.

Die frequenzabhängige Summierungseinrichtung der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung gewährleistet die Unterdrückung der hochfrequenten Komponenten des an ihrem mit dem Wirkleistungsmesser verbundenen Eingang ankommenden Signals und der niederfrequenten Komponenten des an ihrem mit dem Geber des Öffnungsgrad des Leitapparats verbundenen Eingang ankommenden Signals, sowie die Lieferung eines Signals am Ausgang der frequenzabhängigen Summierungseinrichtung, das von der algebraischen Summe des an ihrem mit dem Wirkleistungs-Sollwertgeber verbundenen Eingang ankommenden Signals, der niederfrequenten Komponenten des an ihrem mit dem Wirkleistungsmesser verbundenen Eingang ankommenden Signals und der hochfrequenten Komponenten des an ihrem mit dem Geber des Öffnungsgrads des Leitapparats verbundenen Eingang ankommenden Signals abhängt.

In der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung wird das der Abweichung der vom Generator tatsächlich erzeugten Wirkleistung vom vorgegebenen Wert entsprechende Signal in der Summierungseinrichtung zunächst mit dem Signal verglichen, das vom Geber des Öffnungsgrads des Leitapparats kommt, wodurch die Schaufeln des Leitapparats sich in der der vorgegebenen Leistung entsprechenden Richtung schnell zu verstellen beginnen und dadurch eine Betriebsstabilität der Regeleinrichtung gewährleisten. Die Änderung des in der Summierungseinrichtung vom Wirkleistungsmesser ankommenden Signals wirkt sich während der Anfangsperiode auf die Änderung des Signals am Ausgang der Summierungseinrichtung infolge des Vorhandenseins einer Unterdrückung der hochfrequenten Komponenten dieses Signals nur unwesentlich aus. Im weiteren erfolgt eine Verminderung der durch das vom Geber des Öffnungsgrades des Leitapparats ankommende Signal hervorgerufene Komponente des Ausgangssignals der Summierungseinrichtung und eine Vergrößerung der durch das vom Wirkleistungsmesser kommende Signal hervorgerufene Komponente des Ausgangssignals der Summierungseinrichtung, wobei dieser Vorgang so lange erfolgt, bis das Signal vom Geber des Öffnungsgrades des Leitapparats durch das Signal vom Wirkleistungsmesser in Funktion des Signals, mit dem das der vorgegebenen Leistung entsprechende Signal verglichen wird, vollständig ersetzt wird. Dadurch wird die Einstellung des Leitapparates in die Lage gewährleistet, bei der die vom Generator tatsächlich erzeugte Wirkleistung mit einem hohen Genauigkeitsgrad mit dem vorgegebenen Wert zusammenfällt.

Bei der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung erfolgt während der Anfangsperiode keine Integration des Differenzwertes zwischen dem vorgegebenen und dem tatsächlichen Leistungswert, wodurch ein dynamischer Fehler, der durch eine solche Integration hervorgerufen wird, nicht entstehen kann. Deshalb werden die Mindestwerte der Zeitkonstanten nur durch die Notwendigkeit einer Gewährleistung der Stabilität des Regelsystems begrenzt. Dies gestattet es, kleine Zeitkonstanten zu wählen und dadurch eine schnelle Einstellung des Leitapparates in die dem vorgegebenen Leistungswert entsprechende Lage ohne Herabsetzung der statistischen Regelgenauigkeit bei einem geringen Überregelungswert zu gewährleisten. Diese Eigenschaft ergibt eine hohe Regelgeschwindigkeit.

Bei einer entsprechenden Wahl der Zeitkonstante des dem Geber des Öffnungsgrades des Leitapparates zugeschalteten Hochfrequenzfilters kann außerdem die Verzögerung des Eintreffens des dem stationären Wert der Generatorleistung entsprechenden Signals an dem mit dem Leistungsmesser verbundenen Eingang der Summierungseinrichtung kompensiert werden. Diese Verzögerung wird hauptsächlich durch die Wirkung des bei einer Änderung der Stellung des Leitapparates entstehenden hydraulischen Stoßes sowie in einem gewissen Maß durch das Vorhandensein des Niederfrequenzfilters im Leistungsmesser hervorgerufen. Die Kompensierung dieser Verzögerung ermöglicht es, die Änderungsgrenzen der Differenz zwischen den Signalen, die an den mit dem Leistungsmesser und dem Geber des Öffnungsgrades des Leitapparates verbundenen Eingängen der Summierungseinrichtung ankommen, während des Betriebs der Regeleinrichtung bedeutend zu verringern. Dies führt zu einer Verminderung der Schwankungen des Signals am Ausgang der Summierungseinrichtung, wodurch die Regelgeschwindigkeit der Regeleinrichtung weiter erhöht wird.

In diesem Zusammenhang ist einzuräumen, daß aus Oppelt, Kleines Handbuch technischer Regelvorgänge, 5. Auflage, 1974, Seite 518, vorletzter Absatz, die Einführung einer Störgrößen ausgleichenden Hilfsregelgröße bekannt ist.

Die Ausführung der Summierungseinrichtung gemäß Anspruch 4 ermöglicht außerdem eine gleichzeitige Regelung der Zeitkonstanten der Übertragungskreise für die Eingangssignale auf einen gleichen Wert durch eine Regelung des gleichen Schaltelementes. Dies erleichtert die Regelung der Zeitkonstanten der Summierungseinrichtung, falls es notwendig ist, daß die Übereinstimmung der Zeitkonstanten beibehalten werden soll.

Die Abhängigkeit zwischen dem Öffnungsgrad des Leitapparates und dem dieser Öffnung entsprechenden stationären Wert der Generatorleistung im Arbeitsbereich der Regelung kann wesentlich von der proportionalen Abhängigkeit abweichen. Gemäß Anspruch 2 kann mit Hilfe eines Funktionalumformers eine genauere Übereinstimmung der Änderungsgesetze der Signale an den mit dem Leistungsmesser und dem Geber des Öffnungsgrades des Leitapparates verbundenen Eingängen der Summierungseinrichtung erzielt werden.

Wie bekannt, hängt die dem gegebenen Öffnungsgrad des Leitapparates entsprechende Leistung vom hydrostatischen Druck ab, der auf das Laufrad der Turbine des Wasserkraftmaschinensatzes einwirkt. Durch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 kann das Entstehen einer mit der Änderung der Wasserhöhenstände des Ober- und Unterwassers im Wasserkraftwerk zusammenhängenden Divergenz zwischen den Signalen, die an den mit dem Leistungsmesser und dem Geber des Öffnungsgrades des Leitapparates verbundenen Eingängen der Summierungseinrichtung ankommen, beseitigt werden, was die Regelgeschwindigkeit erhöht. Die Verwendung eines derartigen Funktionalumformers ist besonders vorteilhaft bei Einrichtungen zur Steuerung der Generatoren von Wasserkraftwerken mit einem geringen Speicherbeckenvolumen.

Der Ausgleich einer nichtlinearen Regelstrecke durch entsprechende Nichtlinearitäten im Regler ist allerdings aus dem zuvor zitierten Lehrbuch, Seite 550, letzter Absatz, bekannt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 das Blockschaltbild der Einrichtung zur Regelung der von einem Generator eines Wasserkraftmaschinensatzes erzeugten Wirkleistung;
Fig. 2a bis 2g Änderungskurven des Öffnungsgrades des Leitapparates des Wasserkraftmaschinensatzes, der vom Generator erzeugten Wirkleistung sowie Diagramme der Signale an gewissen Punkten der Regeleinrichtung;
Fig. 3 das Blockschaltbild der frequenzabhängigen Summierungseinrichtung gemäß einer anderen Ausführungsvariante.
In Übereinstimmung mit Fig. 1 enthält die Einrichtung zur Regelung der von einem (nicht dargestellten) Generator eines (nicht dargestellten) Wasserkraftmaschinensatzes erzeugten Wirkleistung ein Stellglied 1 zur Steuerung des Öffnungsgrad des Leitapparats 2 am Wasserkraftmaschinensatz, einen Wirkleistungs-Sollwertgeber 3, einen Wirkleistungsmesser 4, einen Geber 5 für den Öffnungsgrad des Leitapparats 2 und eine frequenzabhängige Summierungseinrichtung 6, deren Ausgang mit dem Eingang des Stellglieds 1 zur Steuerung des Öffnungsgrads des Leitapparats 2 verbunden ist.
Der Wirkleistungs-Sollwertgeber 3 liefert ein der vorgegebenen Leistung proportionales Signal und kann als (nicht dargestelltes) Potentiometer ausgebildet sein das mit konstanter Gleichspannung gespeist wird.
Der Wirkleistungsmesser 4 liefert ein der vom Generator des Wasserkraftmaschinensatzes erzeugten Wirkleistung proportionales Signal. Der Wirkleistungsmesser 4 kann eine (nicht dargestellte) Meßschaltung darstellen, die die den Ausgangsschienen des Generators zugeschalteten Strom- und Spannungswandler, Multiplikationsblöcke, deren Eingänge den entsprechenden Wandlern zugeschaltet sind, einen Summator, dessen Eingänge den Ausgängen der Multiplikationsblöcke zugeschaltet sind, und ein Niederfrequenzfilter, dessen Eingang dem Ausgang des Summators zugeschaltet ist, enthalten. Das Niederfrequenzfilter gewährleistet eine Abflachung der wegen der unsymmetrischen Belastung der Generatorphasen entstehenden Pulsationen des Signals.
Der Geber 5 für den Öffnungsgrad des Leitapparats 2 liefert ein dem Öffnungsgrad des Leitapparats 2 des Wasserkraftmaschinensatzes proportionales Signal. Der Geber 5 kann ein (nicht dargestelltes) Potentiometer sein, das mechanisch mit der (nicht dargestellten) Stange verbunden ist, die von den (nicht dargestellten) Schaufeln des Leitapparats 2 in Bewegung gesetzt wird.
Die von dem Wirkleistungs-Sollwertgeber 3, dem Wirkleistungsmesser 4 und dem Geber 5 kommenden Signale haben gleiche Polarität.
Die frequenzabhängige Summierungseinrichtung 6 enthält einen Summator 7, dessen Ausgang der Ausgang der Summierungseinrichtung 6 ist, ein Niederfrequenzfilter 8 und ein Hochfrequenzfilter 9, deren Ausgänge mit den entsprechenden Eingängen des Summators 7 verbunden sind, wobei ein dritter Eingang des Summators 7 als Eingang 10 der Summierungseinrichtung 6 wirkt und mit dem Wirkleistungs-Sollwertgeber 3 verbunden ist. Als weitere Eingänge 11 und 12 der Summierungseinrichtung 6 dienen der Eingang des Niederfrequenzfilters 8 bzw. der Eingang des Hochfrequenzfilters 9. Der Summator 7 enthält einen Differentialverstärker 13, dessen invertierender Eingang mit dem Wirkleistungs-Sollwertgeber 3 und dessen nichtinvertierender Eingang mit den Ausgängen der Filter 8 und 9 verbunden sind. Das Niederfrequenzfilter 8 enthält einen Widerstand 14 und einen in Reihe mit ihm verbundenen Kondensator 15, wobei der Kondensator 15 parallel dem Ausgang des Niederfrequenzfilters 8 geschaltet ist. Das Hochfrequenzfilter 9 enthält einen Widerstand 16 und einen in Reihe mit ihm verbundenen Kondensator 17. Zwischen dem Ausgang des Niederfrequenzfilters 8und dem nichtinvertierenden Eingang des Differentialverstärkers 13 ist ein Entkoppelwiderstand 18 eingeschaltet.
Das Stellglied 1 zur Steuerung des Öffnungsgrads des Leitapparats 2 ist zur Änderung der Schaufelstellung des Leitapparats 2 in Übereinstimmung mit dem am Eingang des Stellglieds 1 ankommenden Signal bestimmt und enthält einen elektrohydraulischen Umformer 19, dessen Eingang als Eingang des Stellglieds 1 dient, einen hydraulischen Verstärker 20 sowie einen hydraulischen Servoantrieb 21, der zur Verstellung der Schaufeln des Leitapparats 2 bestimmt ist.
Die Regeleinrichtung enthält ferner einen Summator 22, der zwischen dem Wirkleistungsmesser 4 und dem Eingang 11 der Summierungseinrichtung 6 geschaltet ist, und ein Hochfrequenzfilter 23, das aus einem Widerstand 24 und einem Kondensator 25 besteht, die zwischen dem Geber 5 des Öffnungsgrads des Leitapparats 2 und einem der Eingänge des Summators 22 in Reihe geschaltet sind. Der andere Eingang des Summators 22 ist mit dem Wirkleistungsmesser 4 und der Ausgang mit dem Eingang 11 der Summierungseinrichtung 6 verbunden.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung enthält die Regeleinrichtung einen zwischen dem Geber 5 des Öffnungsgrades des Leitapparats 2 und dem Eingang 12 der Summierungseinrichtung 6 geschalteten Funktionalumformer 26. Der Funktionalumformer 26 enthält einen Pufferverstärker 27, dessen Ausgang der Ausgang des Funktionalumformers 26 ist und mit dem Eingang 12 der Summierungseinrichtung 6 verbunden ist, und einen Widerstand 28, dessen einer Ausgang mit dem nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 27 verbunden ist, während der andere Ausgang als Eingang des Funktionalumformers 26 dient und mit dem Geber 5 verbunden ist.
In Übereinstimmung mit einer der Ausführungsvarianten der Erfindung ist der Widerstand 28 ein nichtlinearer Widerstand, dessen Widerstandswert von der an ihn angelegten Spannung abhängt.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung enthält die Regeleinrichtung einen Geber 29 für den hydrostatischen Druck, der ein Signal erzeugt, das dem auf das (nicht dargestellte) Laufrad der Turbine des Wasserkraftmaschinensatzes einwirkenden hydrostatischen Druck proportional ist, wobei der Widerstand 28 ein verstellbarer linearer Widerstand ist, und der Funktionalumformer 26 eine Steuereinrichtung 30 enthält, die zur Änderung des Widerstandswerts des Widerstands 28 in Übereinstimmung mit dem am Eingang der Steuereinrichtung 30 ankommenden Signal bestimmt ist. Der Eingang der Einrichtung 30 dient als zweiter Eingang des Funktionalumformers 26 und ist mit dem Geber 29 für den hydrostatischen Druck verbunden. Der Widerstand 28 kann in Form eines (nicht dargestellten) Potentiometers und die Steuereinrichtung 30 in Form eines (nicht dargestellten) Folgesystems ausgeführt sein, wobei das letztere den beweglichen Kontakt des Potentiometers in die Lage einstellt, die dem Wert des vom Geber 29 für den hydrostatischen Druck gelieferten Signals entspricht.
Der Geber 29 für den hydrostatischen Druck kann (nicht dargestellte) Wasserhöhenstandsmesser am Ober- und Unterwasser des Wasserkraftwerks und eine (nicht dargestellte) Subtraktionsschaltung, deren Eingänge mit den Wasserhöhenstandsmessern verbunden sind, enthalten.
Das vom Geber 29 gelieferte Signal hat die gleiche Polarität wie die von dem Wirkleistungs-Sollwertgeber 3, dem Wirkleistungsmesser 4 und dem Geber 5 gelieferten Signale.
Im stationären Betriebszustand, wenn die vom Generator des Wasserkraftmaschinensatzes tatsächlich erzeugte Wirkleistung der vorgegebenen Leistung entspricht, können die dem Öffnungsgrad des Leitapparats 2 und dem hydrostatischen Druck proportionalen Signale nicht an die Eingänge des Summators 7 (Fig. 1) dank der in Reihe geschalteten Kondensatoren 16 und 25 der Hochfrequenzfilter 9 und 23 gelangen. Das der Wirkleistung proportionale Signal kommt durch das Niederfrequenzfilter 8 an den Eingang des Summators 7, während an seinen anderen Eingang das der vorgegebenen Leistung proportionale Signal von dem Wirkleistungs-Sollwertgeber 3 gelangt. Der Summator 7 gewährleistet die Substraktion dieser Signale. Die Verstärkungsfaktoren der an den Eingängen des Summators 7 ankommenden Signale sind so gewählt, daß im stationären Betriebszustand, wenn die tatsächliche Leistung dem vorgegebenen Wert entspricht, die Spannung am Ausgang des Summators 7 den Wert Null hat.
Bei einer Vergrößerung oder Verminderung der Ausgangsleistung des Generators wird der Pegel des von dem Wirkleistungs-Sollwertgeber 3 dem Eingang 10 der frequenzabhängigen Summierungseinrichtung 6, d. h. dem Eingang des Summators 7 zukommenden Signals vergrößert bzw. vermindert, wodurch am Ausgang des Summators 7 und der Summierungseinrichtung 6 ein Signal entsteht, das der Änderung des Signalpegels am Eingang 10 proportional ist. Das Signal am Ausgang der Summierungseinrichtung 6 ist in der Fig. 2a dargestellt.
Dieses Signal gelangt an den Eingang des elektrohydraulischen Umformers 19 (Fig. 1) und bedingt eine entsprechende Änderung des Drucks an seinem Ausgang. Diese Druckänderung wird durch den hydraulischen Verstärker 20 verstärkt, wodurch der hydraulische Servoantrieb 21 in Bewegung gesetzt wird und die Schaufeln des Leitapparats 2 verstellt.
Die Verstellungsgeschwindigkeit des Servoantriebs 21 ist durch die maximal mögliche Verstellungsgeschwindigkeit der Schaufeln des Leitapparats 2 begrenzt, die so gewählt wird, daß ein zu schroffer, durch das Entstehen eines hydraulischen Stoßes entstehender Druckanstieg in der (nicht dargestellten) Wasserführung des Wasserkraftmaschinensatzes vermieden werden kann.
Daher erfolgt bei einer wesentlichen Änderung des vorgegebenen Leistungswerts die Änderung des Leitapparats 2 während der Anfangsperiode mit konstanter Geschwindigkeit Die Änderung des Öffnungsgrades des Leitapparats 2 ist in Fig. 2b dargestellt.
Eine Änderung des Öffnungsgrads des Leitapparats 2 (Fig. 1) führt zu einer Änderung der vom Generator entwickelten Wirkleistung. Wegen des bei einer Stellungsänderung des Leitapparats 2 entstehenden hydraulischen Stoßes erfolgt die Änderung der Leistung bei einer Änderung des Öffnungsgrads des Leitapparats 2 nicht sofort, sondern mit einer gewissen Verzögerung, die von der Menge und der Bewegungsgeschwindigkeit des Wassers in der Wasserführung abhängt.
Wenn man annimmt, daß sich die vom Generator im stationären Betriebszustand entwickelte Wirkleistung im Arbeitsbereich der Regelung proportional der Änderung des Öffnungsgrads des Leitapparats ändert, und die Leistungsschwankungen, die beim Betrieb des an das Energieübertragungssystem angeschlossenen Generators entstehen, vernachlässigt, so kann das Gesetz der Leistungsänderung in Abhängigkeit des Öffnungsgrads des Leitapparats durch folgenden Ausdruck approximiert werden: °=c:30&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz2&udf54; &udf53;vu10&udf54;
Hierin sind:
N _{(j ω)} - die vom Generator erzeugte Wirkleistung,
j = &udf58;w&udf56;&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;^1&udf53;lu&udf54;,
ω - Frequenz,
b&sub1;, b&sub2;, T _h - konstante Faktoren, die von der Frequenz nicht abhängen und durch die Konstruktion des Wasserkraftmaschinensatzes bestimmt werden,
Z _{(j ω )} - Öffnungsgrad des Leitapparats.
Das erste Glied im rechten Teil der Gleichung (2) charakterisiert die vom Generator beim gegebenen Öffnungsgrad des Leitapparats im stationären Betriebszustand erzeugte Leistung, während das zweite Glied die Abweichung des Momentanwerts der Leistung von dem dem stationären Betriebszustand entsprechenden Wert infolge des entstehenden hydraulischen Stoßes kennzeichnet.
Die Änderung der vom Generator entwickelten Wirkleistung ist in der Fig. 2c dargestellt.
Betrachten wir zunächst die Wirkung der Regeleinrichtung, in der der Leistungsmesser 4 (Fig. 1) direkt dem Eingang 11 der Summierungseinrichtung 6 und der Geber 5 des Öffnungsgrads des Leitapparats 2 direkt dem Eingang 12 zugeschaltet ist. Die Änderungen des Ausgangssignals der Summierungseinrichtung 6, des Öffnungsgrads des Leitapparats 2 und der Ausgangsleistung des Generators sind für diesen Fall mit durchgezogenen Linien in den Fig. 2a, 2b und 2c dargestellt. Das Signal am Eingang 12 (Fig. 1) der Summierungseinrichtung 6 ändert sich in diesem Falle proportional dem Öffnungsgrad des Leitapparats 2 und hat eine Kurvenform, die mit der durchgezogenen Linie in Fig. 2d dargestellt ist, und das Signal am Eingang 11(Fig. 1) ändert sich proportional der Leistung des Generators und hat eine mit der durchgezogenen Linie in Fig. 2e dargestellte Kurvenform.
Die frequenzabhängige Summierungseinrichtung 6 (Fig. 1) gewährleistet infolge des Vorhandenseins der Filter 8 und 9 eine Unterdrückung der hochfrequentierten Komponenten des an ihren Eingang 11 gelangenden Signals und der niederfrequenten Komponenten des an ihren Eingang 12 kommenden Signals und erzeugt an ihrem Ausgang ein Signal, das vor der Differenz zwischen dem an ihren Eingang 10 kommenden Signals und der Summe der niederfrequenten Komponenten des an ihren Eingang 11 kommenden Signals mit den hochfrequenten Komponenten des an ihren Eingang 12 kommenden Signals abhängt. Die Frequenzkennlinie der Summierungseinrichtung 6 entspricht dabei dem Ausdruck (1):
°KY°k = °KK°kÉ@W:1:1¤+¤°Kj&udf57;°Kw¤&udf56;°KT°kÉ&udf54;Æ°KX°kÉ + °KK°kÊÆ@W:°Kj&udf57;°Kw&udf56;¤°KT°kÊ:1¤+¤°Kj&udf57;°Kw&udf56; °KT°kÊ&udf54; °KX°kÊ + °KK°kË°KX°kË°B:34&udf54;(1)°b°=b:1&udf54;wobei
Y - das Signal am Ausgang der frequenzabhängigen Summierungseinrichtung (6),
K&sub1;, K&sub2;, K&sub3; - frequenzunabhängige Verstärkungsfaktoren,
j = &udf58;w&udf56;&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;^1&udf53;lu&udf54;
ω = die Frequenz,
T&sub1;, T&sub2; - frequenzunabhängige Zeitkonstanten,
X&sub1; - das Signal an dem mit dem Wirkleistungsmesser (4) verbundenen Eingang (11) der frequenzabhängigen Summierungseinrichtung (6),
X&sub2; - das Signal an dem mit dem Geber (5) des Öffnungsgrads des Leitapparats (2) verbundenen Eingang (12) der frequenzabhängigen Summierungseinrichtung (6),
X&sub3; - das Signal an dem mit dem Wirkleistungs-Sollwertgeber (3) verbundenen Eingang (10) der frequenzabhängigen Summierungseinrichtung (6)
sind
Da die Änderung des Öffnungsgrads des Leitapparats 2 während der Anfangsperiode mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt, hat auch das Signal am Ausgang des Hochfrequenzfilters 9 und die ihm proportionale Komponente des Ausgangssignals der Summierungseinrichtung 6, die dem Ausdruck
@W:°Kj&udf57;°Kw&udf56;¤°KT°kÊ:1¤+¤°Kj&udf57;°Kw&udf56;¤°KT°kÊ&udf54; °KX°kÊ&udf53;zl10&udf54;entspricht, während dieser Periode einen konstanten Wert. Die Änderung des Signals am Ausgang des Hochfrequenzfilters 9 und der genannten Komponente des Ausgangssignals der Summierungseinrichtung 6 bei der Schaltung des Wirkleistungsmessers 4 und des Gebers 5 direkt an Eingänge 11 und 12 ist mit der durchgezogenen Linie in Fig. 2f dargestellt. Das Signal am Ausgang des Niederfrequenzfilters 8 und die ihm proportionale Komponente des Ausgangssignals der Summierungseinrichtung 6, die dem Ausdruck
°KK°kÉÆ@W:1:1¤+¤°Kj°k&udf57;°Kw°k&udf56;¤°KT°kÉ&udf54;¤°KX°kÉ&udf53;zl10&udf54;entspricht, ändern sich mit einer gewissen Verzögerung in bezug auf die Leistung des Generators. Ihre Änderung ist mit der durchgezogenen Linie in Fig. 2g dargestellt.
Das Signal am Ausgang der Summierungseinrichtung 6 (Fig. 1) stellt eine Differenz zwischen der Komponente, des von dem Wirkleistungs-Sollwertgeber 3 kommenden Signals und der Summe der oben angegebenen Komponenten, die den Ausgangssignalen der Filter 8 und 9 proportional sind, dar. Mit der Verstellung der Schaufeln des Leitapparats 2 vermindert sich das Signal am Ausgang der Summierungseinrichtung 6 (s. Fig. 2a) zuerst infolge des Auftretens des Signals am Ausgang des Hochfrequenzfilters 9 (Fig. 1) und dann infolge der Vergrößerung des Signals am Ausgang des Niederfrequenzfilters 8. Bei einem Abfall des Ausgangssignals der Summierungseinrichtung 6 unterhalb eines gewissen Grenzwertes beginnt die Bewegungsgeschwindigkeit des Servoantriebs 21 sich proportional diesem Signal zu vermindern. Das führt zu einer Herabsetzung der Änderungsgeschwindigkeit des vom Geber 5 für den Öffnungsgrad des Leitapparats kommenden Signals und dadurch zu einem Abfall des Signals am Ausgang des Hochfrequenzfilters 9 und der ihm proportionalen Komponente des Signals am Ausgang der Summierungseinrichtung 6. Wenn die Schaufeln des Leitapparats 2 stehenbleiben, nehmen sie eine Stellung ein, bei der der stationäre Wert der Generatorleistung dem vorgegebenen Wert gleich ist. Befindet sich der Leitapparat 2 im stationären Zustand, so ist das Signal am Ausgang des Hochfrequenzfilters 9 gleich Null, während das Signal am Ausgang des Niederfrequenzfilters 8 dem vom Wirkleistungsmesser 4 gelieferten Signal proportional ist und das von dem Wirkleistungs-Sollwertgeber 3 kommende Signal vollständig ausgleicht, wodurch eine ständige Einstellung des Leitapparats 2 in die Lage gewährleistet wird, bei der die vom Generator tatsächlich erzeugte Wirkleistung mit einer hohen Genauigkeit der vorgegebenen Leistung entspricht.
Das Vorhandensein des Hochfrequenzfilters 9 gewährleistet die Beseitigung der Unstabilität, die durch die Verzögerung der Signaländerung am Ausgang des Niederfrequenzfilters 8 in bezug auf die Änderung der Stellung des Leitapparats 2 bedingt wird.
Die Minimalwerte der Zeitkonstanten T&sub1; und T&sub2; in Gleichung (1) werden nur durch die Notwendigkeit der Gewährleistung einer Stabilität des Regelsystems begrenzt. Das gestattet es, hohe Grenzfrequenzen der Filter 8 und 9 zu wählen und auf diese Weise relativ geringe Zeitkonstanten und eine hohe Regelgeschwindigkeit zu erreichen. Beträgt die Zeitkonstante der Wasserführung, die durch die Trägheit des Wassers in ihr bestimmt wird, etwa 3 bis 4 Sekunden, so können die Zeitkonstanten T&sub1; und T&sub2; einen Wert von etwa 15 Sekunden aufweisen.
In Übereinstimmung mit Fig. 2 erreicht der Leitapparat 2 (Fig. 1) den Öffnungsgrad Z&sub0; (Fig. 2b), bei dem die vom Generator erzeugte Wirkleistung im stationären Betriebszustand dem vorgegebenen Wert entspricht, zum Zeitpunkt t&sub1;. Die Verstellung der Schaufeln des Leitapparats 2 wird sich jedoch in der Regel auch nach diesem Zeitpunkt fortsetzen, was durch folgende Ursachen bedingt ist.
Wie schon oben angegeben wurde, erfolgt die Änderung der Generatorleistung mit einer Verzögerung in bezug auf die Änderung des Öffnungsgrads des Leitapparats 2 infolge des Entstehens eines hydraulischen Stoßes. Außerdem wird auch die Änderung des vom Wirkleistungsmesser 4 erzeugten Signals in bezug auf die tatsächliche Leistungsänderung verzögert, was sich durch das Vorhandensein des Niederfrequenzfilters im Wirkleistungsmesser 4 erklärt. Dadurch setzt sich bei einer direkten Schaltung des Wirkleistungsmessers 4 und des Gebers 5 an die Eingänge 11 bzw. 12 die Änderung des Signals am Eingang 11 auch nach dem Zeitpunkt t&sub1; fort (durchgezogene Linie in der Fig. 2e), infolgedessen ändert sich das Signal am Ausgang der Summierungseinrichtung 6 (Fig. 1) desgleichen, wodurch eine Verstellung der Schaufeln des Leitapparats 2 hervorgerufen wird. Falls die Schaltung der Regeleinrichtung so ausgeführt ist, daß im stationären Betriebszustand das vom Wirkleistungsmesser 4 gelieferte Signal ungefähr eine gleiche Änderung des Signals am Ausgang der Summierungseinrichtung 6 hervorruft wie das vom Geber 5 gelieferte Signal (was erreicht werden kann, falls die im stationären Betriebszustand vom Wirkleistungsmesser 4 und vom Geber 5 gelieferten Signale ungefähr gleich und die Verstärkungsfaktoren K&sub1; und K&sub2; genau gleich sind), wird die Summe der Komponenten des Signals am Ausgang der Summierungseinrichtung 6 (Fig. 1), die durch die Signale an ihren Eingängen 11 und 12 hervorgerufen werden, infolge der Verzögerung des Leistungssignals im Zeitpunkt t&sub1; (Fig. 2) geringer als die Komponente des Ausgangssignals der Summierungseinrichtung 6 (Fig. 1), die durch das Signal an ihrem Eingang 10 hervorgerufen ist. Gewährleistet die Regeleinrichtung mit dieser Schaltung eine Verstellung der Schaufeln des Leitapparats 2 mit maximaler Geschwindigkeit bis zum Zeitpunkt t&sub1; (Fig. 2), so wird sich diese Verstellung auch nach diesem Zeitpunkt fortsetzen, wodurch, wie das mit den durchgezogenen Linien in der Fig. 2 gezeigt ist, eine Überregelung hervorgerufen wird. Diese Überregelung verlängert die Dauer des Übergangsvorgangs und setzt dadurch die Regelgeschwindigkeit herab, was aus Fig. 2 ersichtlich ist, in der der Zeitpunkt des Abschlusses des Übergangsvorgangs mit t&sub2; und die Größen des Öffnungsgrads des Leitapparats 2 (Fig. 1), der Generatorleistung und des vom Wirkleistungsmesser 4 gelieferten Signals, die nach Abschluß des Übergangsvorgangs entstehen, mit Z&sub0; bzw. N&sub0; und U&sub0; bezeichnet sind (Fig. 2).
Die Überregelung kann durch eine Vergrößerung des vom Geber 5 (Fig. 1) kommenden Signals oder des Verstärkungsfaktors K&sub2; vermieden werden. Die Beseitigung der Überregelung wird jedoch in diesem Falle auf Kosten einer verzögerten Bewegung der Schaufeln des Leitapparats 2 erreicht, was wie die Überregelung zu einer Herabsetzung der Regelgeschwindigkeit führt.
Außerdem kann die Abhängigkeit zwischen dem Öffnungsgrad des Leitapparats 2 und dem dieser Öffnung entsprechenden Wert der Generatorleistung im Betriebsbereich der Regelung von der proportionalen Abhängigkeit wesentlich abweichen. In diesem Falle wird an verschiedenen Abschnitten des Regelbereichs einer gleichen Änderungsgeschwindigkeit des Öffnungsgrads des Leitapparats 2 eine unterschiedliche Änderungsgeschwindigkeit der Generatorleistung entsprechen. Im Ergebnis wird infolge einer Vergrößerung oder Verminderung der Änderungsgeschwindigkeit der Generatorleistung der Wert des dem Eingang 12 der Summierungseinrichtung 6 vom Geber 5 im Zeitpunkt t&sub1; (Fig. 2) zukommenden Signals vom optimalen Wert, der die größte Regelgeschwindigkeit gewährleistet, abweichen. Überschreitet der Wert des Signals, das an den Eingang 12 (Fig. 1) im Zeitpunkt t&sub1; (Fig. 2) gelangt, den optimalen Wert, so führt das zu einer Vergrößerung der Überregelung; ist der genannte Wert geringer als der optimale Wert, so führt das zu einer Herabsetzung der Verstellungsgeschwindigkeit der Schaufeln des Leitapparats 2 (Fig. 1). In beiden Fällen führt eine Abweichung des genannten Werts vom optimalen Wert zu einer Verlängerung der Dauer des Übergangsvorgangs und damit zu einer Herabsetzung der Regelgeschwindigkeit.
Die Ausgangsleistung des Generators hängt vom hydrostatischen Druck ab, der auf das Laufrad der Turbine einwirkt. Änderungen dieses Drucks während des Betriebs des Wasserkraftmaschinensatzes haben zur Folge, daß einer gleichen Änderungsgeschwindigkeit des Öffnungsgrads des Leitapparats 2 in verschiedenen Zeitpunkten eine unterschiedliche Änderungsgeschwindigkeit der Generatorleistung entsprechen wird. Infolgedessen wird sich der Wert des Signals, das an den Eingang 12 der Summierungseinrichtung 6 vom Geber 5 im Zeitpunkt t&sub1; (Fig. 2) zukommt, in Abhängigkeit vom Wasserdruck ändern und damit vom optimalen Wert abweichen, was, wie oben angegeben, zu einer Verlängerung der Dauer des Übergangsvorgangs und zu einer Herabsetzung der Regelgeschwindigkeit führt.
Außer den oben angegebenen, mit den Betriebsbedingungen und der Konstruktion des Wasserkraftmaschinensatzes verbundenen Umständen übt auch die Wahl der Zeitkonstanten T&sub1; und T&sub2;, d. h. die Wahl der zu unterdrückenden und zu summierenden Frequenzkomponenten der an den Eingängen 11 und 12 (Fig. 1) der Summierungseinrichtung 6 ankommenden Signale einen Einfluß auf die Regelgeschwindigkeit aus.
Der Ausdruck (1) kann in die folgende Form umgeschrieben werden: &udf53;np40&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz3&udf54; &udf53;vu10&udf54;
Die drei ersten Glieder im rechten Teil der Gleichung (3) bestimmen die Änderung des Signals am Ausgang der Summierungseinrichtung 6 im Falle, wenn die Zeitkonstante T&sub2; der Zeitkonstante T&sub1; entspricht. Das vierte Glied des rechten Teils der Gleichung (3) stellt die Komponente des Signals am Ausgang der Summierungseinrichtung 6 dar, die eine zusätzliche Änderung dieses Signals infolge der Ungleichheit der Zeitkonstanten T&sub1; und T&sub2; hervorruft. Bei gleichen Zeitkonstanten T&sub1; und T&sub2; werden also die Schwankungen des Signals am Ausgang der Summierungseinrichtung 6, die infolge der Änderungen der Signale an ihren Eingängen 11 und 12 entstehen, im allgemeinen Fall geringer sein als bei ungleichen Zeitkonstanten. Da die Herabsetzung der Signalschwankung am Ausgang der Summierungseinrichtung 6 einen schnelleren Abschluß des Übergangsvorgangs gewährleistet, wird die Regeleinrichtung im allgemeinen Fall eine größere Regelgeschwindigkeit besitzen, falls die Zeitkonstanten T&sub1; und T&sub2; gleich sind, d. h. falls die Frequenzen der zu summierenden und zu unterdrückenden Komponenten des am Eingang 11 ankommenden Signals den Frequenzen der zu unterdrückenden bzw. zu summierenden Komponenten des am Eingang 12 ankommenden Signals entsprechen.
Zwecks Gewährleistung der Gleichheit der Zeitkonstanten T&sub1; und T&sub2; sind solche Parameter der Widerstände 14 und 17 und der Kondensatoren 15 und 16 gewählt, bei denen die Eckfrequenz des Niederfrequenzfilters 8 der Eckfrequenz des Hochfrequenzfilters 9 entspricht.
Aus dem Ausdruck (3) ist ersichtlich, daß bei Gleichheit der Zeitkonstanten T&sub1; und T&sub2; die Änderung der Komponente des Signals am Ausgang der Summierungseinrichtung 6, die sich infolge einer Summierung der Komponenten der an ihren Eingängen 11 und 12 ankommenden Signale bildet, von der Änderung der Signale an den Eingängen 11 und 12 sich um so weniger unterscheidet, je weniger sich die Produkte K&sub1;X&sub1; und K&sub2;X&sub2; voneinander unterscheiden, und falls Produkte K&sub1;X&sub1; = K&sub2;X&sub2; ist, hat die genannte Komponente des Signals am Ausgang der Summierungseinrichtung 6 die gleiche Form wie die Signale an ihren Eingängen 11 und 12. Deshalb werden zwecks Erhöhung der Regelgeschwindigkeit die Verstärkungsfaktoren K&sub1; und K&sub2; so gewählt, daß eine möglichst geringe Abweichung zwischen den Produkten K&sub1;X&sub1; und K&sub2;X&sub2; im Laufe des Regelvorgangs gewährleistet wird.
Wenn die Regeleinrichtung einen Summator 22 und ein Hochfrequenzfilter 23 enthält, die so, wie das in der Fig. 1 dargestellt ist, geschaltet sind, gelangen an den Eingang 11 der Summierungseinrichtung 6 und des Niederfrequenzfilters neben dem vom Wirkleistungsmesser 4 gelieferten Signal hochfrequente Komponenten des Signals, das vom Geber 5 für den Öffnungsgrad des Leitapparats 2 erzeugt wird. Die Frequenzkennlinie des Hochfrequenzfilters 23 hat den Ausdruck: °=c:30&udf54;&udf53;vu10&udf54;°KV°k¤=¤°KK°kÈ @W:°Kj°k&udf57;°Kw°k&udf56;°K¤T°kË:1¤+¤°Kj°k&udf57;°Kw&udf56;¤°KT°kË&udf54; °KW°k.°B:34&udf54;(4)°b&udf53;zl10&udf54;
Hierin sind:
V - Signal am Ausgang des Hochfrequenzfilters 23,
K&sub4; - frequenzunabhängiger Verstärkungsfaktor.
T&sub3; - frequenzunabhängige Zeitkonstante, die durch die Grenzfrequenz des Filters 23 bestimmt wird,
W - Signal, das vom Geber 5 geliefert wird und an das Filter 23 gelangt.
Die Parameter des Widerstands 24 und der Kapazität 25 des Kondensators werden so gewählt, daß die Grenzfrequenz des Filters 23 einen Wert hat, bei dem die Zeitkonstante T&sub3; dem in den Ausdruck (2) einbezogenen Faktor T _h entspricht. In diesem Fall wird das Gesetz der Änderung des über das Hochfrequenzfilter 23 vom Geber 5 an den Eingang des Summators 22 gelangenden Signals analog dem Änderungsgesetz des obenerwähnten Glieds sein, das in den Ausdruck (2) eingeht und die Abweichung des Augenblickwerts der Leistung infolge des Entstehens eines hydraulischen Stoßes charakterisiert. Das gestattet es, bei einer entsprechenden Wahl der Verstärkungsfaktoren der an die Eingänge des Summators 22 kommenden Signale die Abweichung des vom Wirkleistungsmesser 4 gelieferten Signals zu kompensieren, die durch die genannte Abweichung des Augenblickwerts der Leistung hervorgerufen wird.
Der Verstärkungsfaktor des vom Wirkleistungsmesser 4 erzeugten Signals im Summator 22 beträgt Eins und der Verstärkungsfaktor des vom Geber 5 erzeugten Signals im Summator 22 hat einen Wert, bei dem eine Kompensierung der vorstehend angegebenen Abweichung des vom Wirkleistungsmesser 4 gelieferten Signals erreicht wird. In diesem Falle wird dem Eingang 11 der Summierungseinrichtung 6 eine Summe von Signalen zugeführt, von denen das eine vom Wirkleistungsmesser 4 und das andere vom Geber 5 über das Filter 23 und den Summator 22 kommt. Das am Eingang 11 vom Geber 5 ankommende Signal kompensiert die Abweichung des Augenblickwerts der Leistung, die infolge des hydraulischen Stoßes entsteht, wodurch das Summensignal am Eingang 11 nicht der vom Generator im vorliegenden Moment tatsächlich entwickelten Leistung, sondern derjenigen Leistung entspricht, die vom Generator im stationären Betriebszustand beim Befinden der Schaufeln des Leitapparats 2 in der Lage, die sie in diesem Moment einnehmen, entwickelt würde. Im Ergebnis wird die durch den hydraulischen Stoß bedingte Verzögerung des Leistungssignals beseitigt, was es seinerseits gestattet, die durch diese Verzögerung hervorgerufene Überregelung ohne Notwendigkeit einer Verminderung der Verstellungsgeschwindigkeit der Schaufeln des Leitapparats 2 zu beseitigen und auf diese Weise die Regelgeschwindigkeit zu erhöhen.
Die Beseitigung der genannten Verzögerung des Leistungssignals verbessert außerdem die Stabilität des Regelsystems und setzt den minimalen zulässigen Wert der in den Ausdruck (1) eingehenden Zeitkonstante T&sub1; (und damit der Zeitkonstante T&sub2;) herab. Die minimalen Werte der Zeitkonstanten werden in diesem Fälle nur durch die Notwendigkeit einer Beseitigung der Schaufelverstellungen des Leitapparats 2 bei Schwankungen der Generatorleistung, die beim Betrieb des dem Energieübertragungssystem zugeschalteten Generators entstehen, sowie einer Beseitigung des Abfalls oder Anstiegs der Generatorleistung bei der Ab- oder Zuschaltung von Verbrauchern, begrenzt. Das gestattet es, entweder die Zeitkonstanten T&sub1; und T&sub2; zu vermindern und dadurch eine weitere Erhöhung der Regelgeschwindigkeit zu erreichen oder den Abstimmungsbereich der Zeitkonstanten nach der Seite geringer Werte zu erweitern und dadurch die Abstimmung der Regeleinrichtung zu erleichtern.
Wie oben angegeben, erfolgt die Änderung des vom Wirkleistungsmesser 4 gelieferten Signals mit einer gewissen Verzögerung in bezug auf die tatsächliche Änderung der Leistung. Falls erforderlich, kann diese Verzögerung durch eine entsprechende Vergrößerung des Verstärkungsfaktors des Signals, das an den mit dem Geber 5 verbundenen Eingang des Summators 22 kommt, beseitigt werden.
Der zwischen dem Geber 5 und dem Eingang 12 der Summierungseinrichtung 6 eingeschaltete Funktionalumformer 26, in dem der Widerstand 28 ein nichtlinearer Widerstand ist, dessen Widerstandswert sich bei einer Änderung der Spannung ändert, wird in dem Falle benutzt, wenn die Abhängigkeit zwischen dem Öffnungsgrad des Leitapparats 2 und dem stationären Wert der Generatorleistung im Arbeitsbereich der Regelung bedeutend von einer proportionalen Abhängigkeit abweicht. Der Widerstand 28 wird so gewählt, daß das Änderungsgesetz seines Widerstandswerts in Abhängigkeit von der Spannung analog dem Änderungsgesetz des Verhältnisses der vom Generator im stationären Betriebszustand entwickelten Wirkleistung zum Öffnungsgrad des Leitapparats 2 in Abhängigkeit vom Öffnungsgrad des Leitapparats 2 ist. In diesem Falle wird der Funktionalumformer 26 das Änderungsgesetz der vom Generator im stationären Betriebszustand entwickelten Wirkleistung in Funktion vom Öffnungsgrad des Leitapparats 2 nachbilden. Das Signal am Eingang 12 der Summierungseinrichtung 6 wird sich proportional nicht zum Öffnungsgrad des Leitapparats 2 sondern zu derjenigen Leistung, die vom Generator im stationären Betriebszustand beim gegebenen Öffnungsgrad des Leitapparats 2 entwickelt würde, ändern. Infolgedessen wird die durch den nichtlinearen Verlauf der Abhängigkeit zwischen der Leistung und dem Öffnungsgrad des Leitapparats 2 bedingte Vergrößerung oder Verminderung der Änderungsgeschwindigkeit der Leistung von einer proportionalen Vergrößerung oder Verminderung der Änderungsgeschwindigkeit des Signals am Eingang 12 begleitet. Also wird der Wert des am Eingang 12 im Zeitpunkt t&sub1; (Fig. 2), wenn der Leitapparat 2 (Fig. 1) die Stellung erreicht, bei der der stationäre Wert der Generatorleistung dem vorgegebenen Wert entspricht, ankommenden Signals von den oben angegebenen Änderungen der Änderungsgeschwindigkeit der Leistung, die durch die Nichtlinearität hervorgerufen werden, nicht abhängen. Das gestattet es, bei einer entsprechenden Wahl des Verstärkungsfaktors des Verstärkers 27 ein hinsichtlich der Regelgeschwindigkeit optimales Verhältnis zwischen dem Signal U&sub0; (Fig. 2e), das am Eingang 11 (Fig. 1) der Summierungseinrichtung 6 nach Abschluß des Übergangsvorgangs ankommt, und dem am Eingang 12 im Zeitpunkt t&sub1; (Fig. 2) ankommenden Signal einzustellen, wobei dieses Verhältnis unabhängig davon gleich bleiben wird, welchem Abschnitt der nichtlinearen Abhängigkeit zwischen der Leistung und der Öffnung des Leitapparats 2 (Fig. 1) der vorgegebene Leistungswert entspricht.
Der Funktionalumformer 26, in dem der variable Widerstand 28 ein linearer Widerstand ist, dessen Widerstandswert sich entsprechend dem vom Geber 29 des hydrostatischen Drucks gelieferten Signal ändert, wird in dem Fall benutzt, wenn die Abhängigkeit zwischen der Leistung des Generators im stationären Betriebszustand und der Öffnung des Leitapparats 2 linear ist, jedoch der auf das Laufrad der Turbine einwirkende hydrostatische Druck sich im Laufe des Betriebs des Wasserkraftmaschinensatzes ändert. Die Leistung des Generators im stationären Betriebszustand ändert sich in der Regel proportional der Änderung des hydrostatischen Drucks. Deshalb werden der Widerstand 28 und die Steuereinrichtung 30 so ausgeführt, daß sich der Widerstandswert proportional der Änderung des vom Geber 29 für den hydrostatischen Druck gelieferten Signals ändert. In diesem Falle wird der Funktionalumformer das Änderungsgesetz der vom Generator im stationären Betriebszustand entwickelten Wirkleistung in Funktion vom Öffnungsgrad des Leitapparats 2 und des auf das Laufrad der Turbine einwirkenden hydrostatischen Drucks nachbilden, während das Signal am Eingang 12 der Summierungseinrichtung 6 sich proportional der vom Generator im stationären Betriebszustand erzeugten Wirkleistung beim vorliegenden Öffnungsgrad des Leitapparats 2 mit Berücksichtigung der Änderungen des hydrostatischen Drucks ändern wird. Infolgedessen wird eine durch die Änderung des hydrostatischen Drucks bedingte Vergrößerung oder Verminderung der Leistung von einer proportionalen Vergrößerung oder Verminderung der Änderungsgeschwindigkeit des Signals am Eingang 12 begleitet. Das gestattet es, mit Hilfe einer entsprechenden Wahl des Verstärkungsfaktors des Verstärkers 27 ein vom Gesichtspunkt der Regelgeschwindigkeit optimales Verhältnis zwischen dem Signal U&sub0; (Fig. 2e), das an den Eingang 11 (Fig. 1) der Summierungseinrichtung 6 nach Abschluß des Übergangsvorgangs zukommt, und dem am Eingang 12 im Zeitpunkt t&sub1; (Fig. 2) ankommenden Signal einzustellen, wobei dieses Verhältnis unabhängig von der Änderung des auf das Laufrad der Turbine einwirkenden hydrostatischen Drucks gleichbleiben wird.
Als Funktionalumformer können auch andere Schaltungen verwendet werden, die die erforderliche Abhängigkeit zwischen den Ein- und Ausgangssignalen gewährleisten. Solche Schaltungen finden eine breite Verwendung in elektronischen Analogrechnern und können z. B. Dioden mit Gegenvorspannung oder integrierte Schaltungen enthalten, die eine Multiplikation der Eingangssignale gewährleisten. Die angeführten Schaltungen können in dem Fall verwendet werden, wenn es erforderlich ist, komplizierte Abhängigkeiten zwischen der Leistung, der Öffnung des Leitapparats und dem hydrostatischen Druck nachzubilden, z. B. wenn der hydrostatische Druck eine wechselnde Größe darstellt und die Abhängigkeit der Leistung von der Öffnung des Leitapparats oder vom hydrostatischen Druck (oder auch von beiden Werten zugleich) im Arbeitsbereich der Regelung im wesentlichen nichtlinear ist.
Die Abhängigkeit der Leistung im stationären Betriebszustand vom hydrostatischen Druck und der Öffnung des Leitapparats kann ausgehend von den bekannten Kennwerten der Turbine leicht festgestellt werden.
Es sei nun die Funktion der Regeleinrichtung betrachtet, wenn sie das Hochfrequenzfilter 23 und den Summator 22, die eine Kompensierung der Verzögerung des Leistungssignals gewährleisten, sowie den Funktionalumformer 26 enthält, der die Kompensierung der Änderung des hydrostatischen Drucks und der Nichtlinearität der Leistungsänderung bei einer Änderung der Öffnung des Leitapparats 2 gewährleistet, wobei die frequenzabhängige Summierungseinrichtung 6 eine Frequenzkennlinie aufweist, bei der die Zeitkonstanten T&sub1; und T&sub2; gleich sind. Sind die Faktoren K&sub1; und K&sub2; auch gleich, so werden solche Verstärkungsfaktoren des Summators 22 und des Verstärkers 27 gewählt, die eine Gleichheit des am Eingang 12 im Zeitpunkt t&sub1; (Fig. 2) ankommenden Signals mit dem am Eingang 11 (Fig. 1) nach Abschluß des Übergangsvorgangs ankommenden Signal gewährleisten.
Bei einer Änderung des vorgegebenen Leistungswerts und beim Auftreten einer Spannung am Ausgang der Summierungseinrichtung 6 erfolgt die Änderung des Öffnungsgrads des Leitapparats 2 während der Anfangsperiode mit einer konstanten Geschwindigkeit, wie das die durchgezogene Linie in Fig. 2b zeigt. Die Änderung der Generatorleistung wird mit Verzögerung geschehen, wie das die durchgezogene Linie in der Fig. 2c zeigt. Das Signal am Eingang 11 (Fig. 1) wird jedoch infolge des Eintreffens des Signals vom Geber 5 über das Hochfrequenzfilter 23 nicht der tatsächlichen Leistung, sondern derjenigen entsprechen, die im stationären Betriebszustand erreicht würde, weshalb es sich ohne Verzögerung ändern wird, wie das mit der gestrichelten Linie in Fig. 2e gezeigt ist. Die durch die niederfrequenten Komponenten des Signals am Eingang 11 (Fig. 1) hervorgerufene Komponente des Signals am Ausgang der Summierungseinrichtung 6 wird sich so ändern, wie das mit der gestrichelten Linie in Fig. 2g gezeigt ist.
Der Zeitpunkt t&sub1;, in dem der Leitapparat 2 (Fig. 1) die Stellung Z&sub0; (Fig. 2b) erreicht, bei der die vom Generator im stationären Betriebszustand entwickelte Leistung dem vorgegebenen Wert entsprechen würde, wird durch die Änderungsgeschwindigkeit der Generatorleistung bei der Verstellung der Schaufeln des Leitapparats 2 bestimmt. Die Änderungsgeschwindigkeit hängt ihrerseits vom hydrostatischen Druck und bei einer nichtlinearen Abhängigkeit zwischen der Leistung und der Öffnung des Leitapparats 2 (Fig. 1) auch vom vorgegebenen Leistungswert ab. Im Zeitpunkt t&sub1; (Fig. 2) wird das Signal am Eingang 11 (Fig. 1) der Leistung entsprechen, die vom Generator im stationären Betriebszustand entwickelt würde, d. h. es wird den Wert U&sub0; (Fig. 2e) aufweisen, der dem vorgegebenen Leistungswert entspricht. Wegen des Vorhandenseins des Funktionalumformers 26 (Fig. 1) wird das Signal 12 nicht dem Öffnungsgrad des Leitapparats 2, sondern, desgleichen wie das Signal am Eingang 11, der Leistung entsprechen, die vom Generator im stationären Betriebszustand beim gegebenen Öffnungsgrad des Leitapparats 2 entwickelt würde. Bei der vorstehend angegebenen Wahl der Verstärkungsfaktoren des Summators 22 und des Verstärkers 27 wird sich das Signal am Eingang 12 in gleicher Weise wie das Signal am Eingang 11 ändern, und es wird im Zeitpunkt t&sub1; (Fig. 2) dem Wert V&sub0; entsprechen.
Die durch die hochfrequenten Komponenten des Signals am Eingang 12 hervorgerufene Komponente des Signals am Ausgang der Summierungseinrichtung 6 (Fig. 1) wird sich so ändern, wie das mit der gestrichelten Linie in Fig. 2f gezeigt ist. Infolge der Gleichheit der Signale an den Eingängen 11 und 12 (Fig. 1), der Faktoren K&sub1; und K&sub2; sowie der Zeitkonstanten T&sub1; und T&sub2; werden die zu unterdrückenden hochfrequenten Komponenten des am Eingang 11 ankommenden Signals durch die hochfrequenten Komponenten des am Eingang 12 ankommenden Signals vollständig kompensiert, während die zu unterdrückenden niederfrequenten Komponenten des am Eingang 12 ankommenden Signals desgleichen durch die niederfrequenten Komponenten des am Eingang 11 ankommenden Signals vollständig kompensiert werden. Deswegen ist die Summe der durch die Signale an den Eingängen 11 und 12 hervorgerufenen Komponenten des Signals am Ausgang der Summierungseinrichtung 6 im Zeitpunkt t&sub1; (Fig. 2) dem Wert kU&sub0; gleich, wenn k = K&sub1; = K&sub2; sind, d. h. einem Wert, der nach Abschluß des Übergangsvorgangs vorliegt. Im Ergebnis ist das Signal am Eingang der Summierungseinrichtung 6 (Fig. 1) im Zeitpunkt t&sub1; (Fig. 2) gleich Null. Die Änderung dieses Signals ist mit der gestrichelten Linie in Fig. 2a gezeigt.
Also wird die Verstellung der Schaufeln des Leitapparats 2 (Fig. 1) und damit die Änderung des Signals am Eingang 12 im Zeitpuntk t&sub1; (Fig. 2) unterbrochen. Die Änderung der Ausgangsleistung des Generators wird sich infolge der Verzögerung fortsetzen, wie das mit der gestrichelten Linie in Fig. 2c gezeigt ist. Diese Leistungsänderung wird jedoch keine Änderung des Signals am Eingang 11 (Fig. 1) hervorrufen, da sie durch das vom Hochfrequenzfilter 23 kommende Signal kompensiert wird. Infolge der Unterbrechung der Änderung des Signals am Eingang 11 fällt die Änderungsgeschwindigkeit der ihm entsprechenden Komponente des Signals am Ausgang der Summierungseinrichtung 6 nach dem Zeitpunkt t&sub1; allmählich bis auf den Wert Null ab, wie das durch die gestrichelte Linie in Fig. 2g gezeigt ist. Gleichzeitig fällt infolge der Unterbrechung der Änderung des Signals am Eingang 12 (Fig. 1) die ihm entsprechende Komponente des Signals am Ausgang der Summierungseinrichtung 6 allmählich bis auf den Wert Null ab, wie das durch die gestrichelte Linie in der Fig. 2f gezeigt ist. Wegen der Gleichheit der Zeitkonstanten T&sub1; und T&sub2; erfolgt eine vollständige gegenseitige Kompensierung der genannten Komponenten, so daß das Signal am Ausgang der Summierungseinrichtung 6 gleich Null bleibt, wie das in der Fig. 2a gezeigt ist. Also bleibt der Leitapparat 2 (Fig. 1) nach dem Zeitpunkt t&sub1; unbeweglich, wie das durch die gestrichelte Linie in der Fig. 2b gezeigt ist, wodurch die Leistung des Generators den dem vorgegebenen Wert gleichen stationären Wert N&sub0; im Zeitpunkt t&sub3; (Fig. 2), d. h. bedeutend früher als im Zeitpunkt t&sub2;, erreicht.
Die in Fig. 2 dargestellten gestrichelten Linien werden auch der Funktion der Regeleinrichtung entsprechen, in der das Hochfrequenzfilter 23 und der Summator 22 vorhanden sind, jedoch der Funktionalumformer 26 fehlt, falls sich der stationäre Wert der Generatorleistung proportional dem Öffnungsgrad des Leitapparats 2 ändert und der auf das Laufrad der Turbine einwirkende hydrostatische Druck sich im Laufe des Betriebs der Turbine nicht ändert.
Wegen der Unmöglichkeit der absoluten Kompensierung sämtlicher Größen, die ihren Einfluß auf den Verlauf des Übergangsvorgangs ausüben, werden die Signale an den Eingängen 11 und 12 der Summierungseinrichtung 6 praktisch nicht ganz gleich sein und der vom Generator im stationären Betriebszustand erzeugten Leistung nicht genau entsprechen. Das kann zu einer geringen Verstellung der Schaufeln des Leitapparats 2 nach dem Zeitpunkt t&sub1; (Fig. 2) führen.
Bei einer Änderung der Belastung des Generators, z. B. bei einer Zu- oder Abschaltung von Verbrauchern, weicht die vom Generator erzeugte Wirkleistung von der durch die Turbine erzeugten mechanischen Leistung ab, was zu einer entsprechenden Änderung des vom Wirkleistungsmesser 4 gelieferten Signals führt. Wegen der Unterdrückung der hochfrequenten Komponenten des am Eingang 11 der Summierungseinrichtung 6 vom Wirkleistungsmesser 4 ankommenden Signal wird das jedoch keine Verstellung der Schaufeln des Leitapparats 2 unmittelbar nach dem Zeitpunkt, in dem die Änderung der Wirkleistung erfolgte, hervorrufen. Infolgedessen hat der (nicht dargestellte) Drehzahlregler der Turbine des Wasserkraftmaschinensatzes, der auf die durch die Abweichung der Wirkleistung von der mechanischen Leistung hervorgerufene Änderung der Drehzahl anspricht, gerade noch genug Zeit, um den vorgegebenen Wert der Wirkleistung abzuändern, wodurch eine Verstellung der Schaufeln des Leitapparats 2 in falscher Richtung vermieden wird.
Schwankungen der Generatorleistung, die beim Betrieb eines einem Energieübertragungssystem zugeschalteten Generators entstehen, können ebenso das Niederfrequenzfilter 8 nicht passieren und rufen somit keine Verstellung der Schaufeln des Leitapparats 2 hervor.
In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsvariante der frequenzabhängigen Summierungseinrichtung 6 dargestellt. In Übereinstimmung mit der Fig. 3 enthält die frequenzabhängige Summierungseinrichtung 6 einen Integrator 31 und Summatoren 32 und 33. Einer der Eingänge des Integrators 31 wirkt als Eingang 11 der Summierungseinrichtung 6, der andere Eingang des Integrators 31 ist mit dem Ausgang des Summators 32 verbunden. Der eine Eingang des Summators 32 ist der Eingang 12 der Summierungseinrichtung 6, der andere Eingang des Summators 32 ist mit dem Ausgang des Integrators 31 verbunden. Ein Eingang des Summators 33 dient als Eingang 10 der Summierungseinrichtung 6, der andere Eingang des Summators 33 ist mit dem Ausgang des Summators 32 verbunden. Der Ausgang des Summators 33 wirkt als Ausgang der Summierungseinrichtung 6.
Der Integrator 31 enthält einen Differentialverstärker 34 und einen Kreis mit negativer Rückkopplung, der einen parallel zum Differentialverstärker 34 geschalteten Kondensator 35 aufweist. Die Summatoren 32 und 33 enthalten entsprechend Differentialverstärker 34 und 37. Die Differentialverstärker 34, 36 und 37 sind so geschaltet, daß die an den Eingängen 10, 11 und 12 der Summierungseinrichtung 6 ankommenden Signale entsprechend dem invertierenden Eingang des Differentialverstärkers 37, dem invertierenden Eingang des Differentialverstärkers 34 und dem invertierenden Eingang des Differentialverstärkers 36 zugeleitet werden. Das Signal vom Ausgang des Differentialverstärkers 34 wird dem nichtinvertierenden Eingang des Differentialverstärkers 36 zugeleitet, und von dessen Ausgang wird das Signal den invertierenden Eingängen der Differentialverstärker 34 und 37 zugeführt. Also ist der Summator 32 vom Kreis mit negativer Rückkopplung über den Integrator 31 umfaßt.
Die Frequenzkennlinie der in der Fig. 3 dargestellten Summierungseinrichtung 6 hat eine Form, die dem Ausdruck (1) entspricht, in dem
Die Frequenzkennlinie de rin der Fig. 3 dargestellten Summierungseinrichtung 6 hat eine Form, die dem Ausdruck (1) entspricht, in dem &udf53;vu10&udf54;°KT°kÉ = °KT°kÊ = @W:°KT°kÍ:°KK°kÍ&udf54;&udf53;zl10&udf54;°KK°kÉ = °KK°kÏ¤@W:°KT°kÍ:°KT°kÈ&udf54;&udf53;zl10&udf54;K&sub2; = K&sub6;K&sub7;,
K&sub3; = K&sub8;
sind. Hierin bedeuten:
T&sub4; - Integrationskonstante des Integrators 31 für die Integration des Signals, das an seinen Eingang kommt, der als Eingang 11 der Summierungseinrichtung 6 dient,
T&sub5; - Integrationskonstante des Integrators 31 für die Integration des Signals, das an seinen Eingang kommt, der mit dem Ausgang des Summators 32 verbunden ist,
K&sub5; - Verstärkungsfaktor des Summators 32 für die Verstärkung des Signals, das an seinen mit dem Ausgang des Integrators 31 verbundenen Eingang kommt,
K&sub6; - Verstärkungsfaktor des Summators 32 für die Verstärkung des Signals, das an seinen Eingang kommt, der als Eingang 12 der Summierungseinrichtung 6 dient,
K&sub7; - Verstärkungsfaktor des Summators 33 für die Verstärkung des Signals, das an seinen mit dem Ausgang des Summators 32 verbundenen Eingang kommt,
K&sub8; - Verstärkungsfaktor des Summators 33 für die Verstärkung des Signals, das an seinen Eingang kommt, der als Eingang 10 der Summierungseinrichtung 6 dient.
Die in der Fig. 3 dargestellte Summierungseinrichtung 6 gestattet es, mit Hilfe ein und desselben Elements, und zwar der integrierenden Kapazität 35 des Kondensators des Integrators 31 oder des Verstärkungsfaktors K&sub5; des Summators 32, die Zeitkonstanten T&sub1; und T&sub2; gleichzeitig um einen gleichen Wert zu verändern. Die Verstärkungsfaktoren K&sub1;, K&sub2; und K&sub3; werden dabei nicht geändert. Das Erleichtert die Regelung der Zeitkonstanten T&sub1; und T&sub2;, wenn es erforderlich ist, ihre Gleichheit beizubehalten, z. B. im Laufe der Einregelung der Regeleinrichtung in Übereinstimmung mit den Kennwerten des Wasserkraftmaschinensatzes und dessen Betriebsbedingungen.
Die dem Ausdruck (1) entsprechende Frequenzkennlinie der Summierungseinrichtung 6 kann auch bei anderen Varianten der Verbindung der invertierenden und nichtinvertierenden Eingänge des Integrators 31 und der Summatoren 32 und 33 unter der Bedingung gewährleistet werden, daß die Durchgabe des Signals der negativen Rückkopplung vom Ausgang des Summators an den Eingang des Integrators 31 gewährleistet wird.
Bei der Verwendung der in Fig. 1 dargestellten Schaltung der Regeleinrichtung mit der in Übereinstimmung mit der Fig. 3 ausgeführten Summierungseinrichtung 6 kann der Summator 22 (Fig. 1) mit dem Integrator 31 (Fig. 3) vereinigt werden, wobei der letztere dabei einen dritten Eingang hat, der mit dem Hochfrequenzfilter 23 (Fig. 1) verbunden ist. Der Widerstand 28 des Funktionalumformers 26 kann direkt mti dem als Eingang der Summierungseinrichtung 6 dienenden Eingang des Summators 32 (Fig. 3) verbunden sein.
Es sind auch andere Ausführungsvarianten der frequenzabhängigen Summierungseinrichtung möglich, bei denen diese eine dem Ausdruck (1) entsprechende Frequenzkennlinie hat.
Die frequenzabhängige Summierungseinrichtung kann z. B. ein Hoch- bzw. Niederfrequenzfilter und zwei Summatoren enthalten, wobei die letzteren so verbunden sind, daß der Ausgang eines der Summatore über das Filter mit einem der Eingänge des zweiten Summators verbunden ist, dessen Ausgang als Ausgang der Summierungseinrichtung dient. Bei der Verwendung eines Hochfrequenzfilters wird dem anderen Eingang des zweiten Summators das Signal vom Wirkleistungsmesser und den invertierenden und nichtinvertierenden Eingängen des anderen Summators werden die Signale vom Wirkleistungsmesser bzw. vom Geber für den Öffnungsgrad des Leitapparats zugeleitet. Bei der Verwendung eines Niederfrequenzfilters wird dem anderen Eingang des zweiten Summators das Signal vom Geber für den Öffnungsgrads des Leitapparats und den invertierenden und nichtinvertierenden Eingängen des anderen Summators werden Signale vom Geber für den Öffnungsgrad des Leitapparats bzw. des Wirkleistungsmessers zugeleitet.

Claims

1. Einrichtung zur Regelung der vom Generator eines Wasserkraftmaschinensatzes erzeugten Wirkleistung mit einem Wirkleistungsmesser (4), einem Geber (5) für den Öffnungsgrad des Leitapparats am Wasserkraftmaschinensatz, einem für den Leitapparat vorgesehenen Stellglied (1) mit integrierendem Verhalten und einer frequenzabhängigen Summierungseinrichtung (6), deren Eingänge mit einem Wirkleistungs- Sollwertgeber (3), dem Wirkleistungsmesser (4), wobei die gemessene Wirkleistung verzögernd rückgeführt wird, und dem Geber (5) für den Öffnungsgrad des Leitapparates verbunden sind und deren Ausgang mit dem Stellglied verbunden ist, wobei die Summierungseinrichtung ein P-, D- und I-Glied aufweist und mehrere Summatoren vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,

- daß der erste Eingang des der Summierungseinrichtung (6) zugehörigen ersten Summators (7) mit dem Wirkleistungs- Sollwertgeber (3) verbunden ist und deren Ausgang den Ausgang der Summierungseinrichtung darstellt,

- daß der zweite Eingang des ersten Summators (7) mit einem Ausgang eines Niederfrequenzfilters (8) verbunden ist,

- daß der dritte Eingang des ersten Summators (7) mit einem Hochfrequenzfilter (9) verbunden ist, dessen Eingang an den Geber (5) für den Öffnungsgrad des Leitapparats (2) angeschlossen ist, und

- daß ein zweites Hochfrequenzfilter (23) zwischen den Geber (5) für den Öffnungsgrad des Leitapparats (2) und einem der Eingänge eines zweiten Summators (22) geschaltet ist, wobei der andere Eingang des zweiten Summators (22) mit dem Wirkleistungsmesser und der Ausgang des zweiten Summators (22) mit dem Eingang des Niederfrequenzfilters (8) verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Geber (5) für den Öffnungsgrad des Leitapparats und dem Eingang des Hochfrequenzfilters (9) ein Funktionalumformer (26) geschaltet ist, der in Reihe einen Widerstand (28) und einen Pufferverstärker (27) aufweist und das Änderungsgesetz der vom Generator im stationären Betriebszustand erzeugten Wirkleistung in Funktion vom Öffnungsgrad des Leitapparates nachbildet.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (28) ein linearer Widerstand ist, dessen Widerstandswert durch eine mit einem Geber (29) für den hydrostatischen Druck verbundene Steuereinrichtung (30) einstellbar ist, so daß der Funktionalgeber (26) das Änderungsgesetz der vom Generator im stationären Betriebszustand erzeugten Wirkleistung in Form einer Funktion vom Öffnungsgrad des Leitapparats und vom auf das Laufrad der Turbine des Wasserkraftmaschinensatzes einwirkenden hydrostatischen Drucks nachbildet.

4. Einrichtung zur Regelung der vom Generator eines Wasserkraftmaschinensatzes erzeugten Wirkleistung mit einem Wirkleistungsmesser (4), einem Geber (5) für den Öffnungsgrad des Leitapparats am Wasserkraftmaschinensatz, einem für den Leitapparat vorgesehenen Stellglied (1) mit integrierendem Verhalten und einer frequenzabhängigen Summierungseinrichtung (6), deren Eingänge mit einem Wirkleistungs-Sollwertgeber (3), dem Wirkleistungsmesser (4), wobei die gemessene Wirkleistung verzögernd rückgeführt wird, und dem Geber (5) für den Öffnungsgrad des Leitapparates verbunden sind, deren Ausgang mit dem Stellglied (1) verbunden ist und die drei Summatoren aufweist, von denen einer als Integrator ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,

- daß ein Eingang des ersten Summators (33) mit dem Wirkleistungs-Sollwertgeber (3) verbunden ist und der Ausgang des ersten Summators (33) der Ausgang der Summierungseinrichtung (6) ist,

- daß ein Eingang des zweiten Summators (32) mit dem Geber (5) für den Öffnungsgrad des Leitapparats (2) verbunden ist und der Ausgang des zweiten Summators mit dem anderen Eingang des ersten Summators (33) verbunden ist,

- daß ein Eingang des als Integrator (31) geschalteten dritten Summators mit dem Ausgang des zweiten Summators und der Ausgang des dritten Summators mit dem anderen Eingang des zweiten Summators (32) derart verbunden sind, daß ein den zweiten Summator (32) umfassender negativer Rückkopplungskreis entsteht, und

- daß der zweite Eingang des dritten Summators (31) mit dem Wirkleistungsmesser (4) in Verbindung steht.