DE2948966A1 - Steuersystem fuer turbinengeneratoren - Google Patents

Description

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NIPPON KOKAN KABUSHIKI KAISHA, 1-2 Marunouchi-1-chome, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan

Steuersystem für Turbinengeneratoren

Die Erfindung betrifft Steuersysteme für Turbinengeneratoren. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Steuersystem, das so ausgelegt ist, daß ein Turbinengenerator, der parallel zu einem anderen elektrischen Kraftwerksystem läuft, dessen Frequenz über einen großen Bereich variiert, in einfacher Weise synchron angeschlossen werden kann, ohne daß er durch die Veränderungen der Frequenz des elektrischen Kraftwerksystems beeinflußt wird. Die Menge an elektrischer Energie, die vom elektrischen Kraftwerksystem aufgenommen oder die von diesem zugeliefert wird, wird dabei auf einen konstanten Wert gesteuert, wie auch jede anormale Beschleunigung der Drehzahl der Turbine durch Abschalten des Turbinengenerators vom elektrischen Kraftwerksystem oder durch Abschalten der Belastung.

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Entsprechend der allgemein üblichen Praxis wurde bisher beim Anschluß eines Turbxnengenerators in Synchronisation mit einer anderen elektrischen Kraftanlage ein Signal von einer synchron angeschlossenen Einrichtung an ein Uberwachungssystem gegeben, um die Frequenz, Spannung und Phase des Generators anzupassen und dann wurde der synchrone Anschluß bewirkt. Die Überwachungsvorrichtung ist üblicherweise mit einem Abfall (droop) versehen, der an späterer Stelle beschrieben werden wird, so daß, wenn der Turbinengenerator synchron mit einer elektrischen Kraftanlage verbunden wird, deren Frequenz über einen kleinen Bereich variiert, bei dem synchronen Anschluß ein kleiner Belastungswiderstand am Turbinengenerator eingeschaltet wird. Auf diese Weise wird das Auftreten jedes Antreibensverhindert.

Wenn andererseits der Turbinengenerator in den Sollbetriebszustand kommt und der Punkt erreicht ist, bei dem die Aufnahme elektrischer Energie oder die Zuführung elektrischer Energie von bzw. zu der elektrischen Kraftanlage beginnt, wird die Menge der elektrischen Energie, die von der Kraftanlage erhalten, oder die ihr zugeführt wird, angezeigt, so daß ein Regelventil-Betätigungssignal der Uberwachungseinheit zugeführt wird und ein Überwachungsmotor wird in Abhängigkeit von diesem Signal betätigt. Hierdurch wird eine befriedigende Steuerung der Menge an elektrischer Energie, die aufgenommen oder abgegeben wird, erhalten.

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Wenn die Belastung über einen relativ großen Zeitraum verändert wird, ist es möglich, durch Vorsehen einer toten Zone, die mit den Belastungsänderungen korrespondiert, so daß die Steuerung der Menge an Energie, die aufgenommen oder abgegeben wird, in einem relativ kleinen Variationsbereich kommt, einen stabilen Betrieb des Turbinengenerators sicherzustellen.

Da andererseits bei diesem Betrieb, bei dem der Turbinengenerator immer durch die Uberwachungseinheit gesteuert wird, der Turbinengenerator abgeschaltet wird von der elektrischen Kraftanlage, so daß die Belastung plötzlich geändert wird und die Drehzahl des Turbinengenerators geändert wird, wird die öffnung eines Dampfregulierventils durch die Betätigung des Reglers gesteuert, so daß die Größe des zur Turbine gehenden Dampfstromes gesteuert wird und die Drehzahl des Turbinengenerators in einem vorbestimmten Bereich gehalten wird.

Im Falle einer elektrischen Kraftanlage niit kleiner Kapazität tritt jedoch, wenn die Belastung auf das System geschaltet wird, eine weite Belastungsänderung auf, wenn der Turbinengenerator parallel zu der Kraftanlage betrieben wird» Dieselben Betriebsbedingungen, wie bei dem vorher beschriebenen System mit reduzierter Frequenzänderung können daher nicht mehr erhalten werden und es treten verschiedene schädliche Folgen auf.

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Mehr im Einzelnen heißt dies, wenn eine Veränderung der Frequenz der elektrischen Kraftanlage bei der Parallelschaltung auftritt als Folge der Tatsache, daß der Belastungsanteil in Abhängigkeit von der Systemfrequenz bestimmt ist, verändert sich der Turbinenausgang mit derselben Periode, wie die Variationsperiode der Systemfrequenz. Wenn beispielsweise der Regler mit dem normal eingestellten Abfall von 3 bis 5 % verwendet wird für den Parallelbetrieb eines Turbinengenerators mit einer anderen elektrischen Kraftanlage in jedem Bereich, in dem die Frequenzveränderung etwa bei 2 % und die Veränderungsperiode etwa bei 10 see liegt, beträgt die Änderung des Turbinenausgangs oder des Ausgangs des Turbinengenerators etwa 50 % des eingestellten Werts. In diesem Zusammenhang muß die Steuerung der Drehzahl einer Turbine um eine solche Charakteristik zu erzielen, daß die Turbinendrehzahl linear abfällt mit dem Ansteigen des Ausgangs der Turbine (Generator) angesprochen werden als eine Steuerung durch Geschwindigkeitsabfall und ein Abfall von beispielsweise 3 % bedeutet eine Charakteristik, die die Drehzahl um 3 % senkt bei Turbinenausgängen zwischen 0 % und 100 %.

Wenn in einem solchen Fall irgendein Antreiben des Generators nach dem synchronen Zuschalten bewirkt wird, wird es schwierig, den Turbinengenerator stabil zu betreiben.

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Darüber hinaus wird, wenn die Frequenz der elektrischen Kraftanlage extrem verringert wird, eine Überlastung des Generators hervorgerufen und damit ein Zustand , der einem stabilen Betrieb des Turbinengenerators schädlich ist.

Es ist zwar ein übliches Verfahren zum stabilen Betrieb einer Turbine bekannt, bei dem diese durch Veränderung der Frequenz eines anderen Systems nicht beeinflußt wird ,bei dem die öffnung eines Regelventils für die Turbine konstant gehalten wird, so daß die Belastung begrenzt wird und hierdurch die Turbine stabil zu betreiben, ohne daß diese durch die Frequenz beeinflußt wird. Dieses Verfahren hat ebenfalls Nachteile dadurch, daß, wenn die Frequenz sich über einen weiten Bereich verändert, die Drehzahl des Reglers sehr hoch eingestellt sein muß, um den Effekt der Frequenzveränderung zu eliminieren. Hierdurch besteht die Gefahr, daß die Turbine nach der Abschaltung des Turbinengenerators auf Ubergeschwindigkeit schaltet. Wenn die Einstellung des Belastungsbegrenzers verringert wird, um diese Gefahr zu vermeiden, tritt der Nachteil auf, daß der Ausgang des Turbinengenerators, verglichen mit dem Sollwert, beträchtlich verringert wird, wenn auch die Wirkung der Frequenz eliminiert ist.

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Im Hinblick auf die Überwindung der vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten bekannter Systeme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem für Turbinengeneratoren zu schaffen, das so ausgelegt ist , daß wenn eine Turbine parallel mit einer anderen elektrischen Kraftanlage betrieben wird, die eine weite Frequenzveränderung mit sich bringt, der Turbinengenerator stabil betrieben wird, ohne daß er durch eine Veränderung in der Frequenz der Kraftanlage beeinflußt wird, d.h. ohne einen Regler einzuschalten, wobei die Energiemenge, die aufgenommen oder zurückgeliefert wird, genau auf einen konstanten Wert gesteuert wird und wobei nach dem Auftreten jeder anormalen Bedingung, wie der Abschaltung des Turbinengenerators, der Regler sofort in Betrieb kommt, um die Funktion der Drehzahlregelung für den Generator wieder herzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen niedergelegten Merkmale gelöst.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können dem im folgenden anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel entnommen werden.

Es zeigen:

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Figur 1 ein Blockschaltbild eines bekannten Steuersystems für Turbinengeneratoren;

Figur 2 ein Diagramm der Beziehung zwischen dem Ausgang und der Drehzahl einer Turbine;

Figur 3 ein Diagramm der Beziehung zwischen der zurückgeführten Energie und der Belastung der Generatorstation bei konstantem Turbinenausgang;

Figur 4 ein Diagramm der Beziehung zwischen der

Frequenzänderung und dem Turbinenausgang;

Figur 5 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuersystems.

Um die Erfindung besser verständlich zu machen, wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein bekanntes Steuersystem im einzelnen beschrieben.

Bei dem in Figur 1 im Blockschaltbild dargestellten bekannten Steuersystem für Turbinengeneratoren arbeitet die Steuereinheit wie folgt.

Ein Generator 2 wird durch eine Turbine 1 angetrieben, so daß der Ausgang des Generators 2 durch einen Belastungssensor

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angezeigt und der Ausgang eines Abfall-Potentiometers (droop potentiometer) 4 entsprechend dem angezeigten Wert eingestellt wird. In diesem Fall steigt der Ausgang des Potentiometers 4 proportional zum Ausgang des Belastungs-Sensors 3 oder des Ausgangs des Generators 2. Die Drehzahl der Turbine 1 wird angezeigt durch einen elektromagnetischen Meßwertgeber 5 und einen Geschwindigkeitsanzeiger 6 und die Drehzahl und der Ausgang des Potentiometers werden verglichen mit dem Ausgang der Geschwindigkeits-Einstellvorrichtung 8 oder dem eingestellten Wert, der durch die Belastungseinstellvorrichtung 7 angezeigt und bestimmt wird. Die resultierende Abweichung oder Differenz wird an die Geschwindigkeitssteuervorrichtung 9 angelegt, die einen PID-Steuervorgang erzeugt, so daß ihr Ausgangssteuersignal der Betätigungsvorrichtung 10 zugeführt wird. Diese treibt ihrerseits einen hydraulischen Servomotor 11 an und der Servomotor 11 steuert die öffnung eines Dampfregulierventils 12 zur Einstellung der Menge des Hauptdampfstromes der zur Turbine 1 fließt. Die vorbeschriebene Steuervorrichtung ermöglicht es, die Turbine 1 mit einer gewünschten Drehzahl zu betreiben.

Wenn in diesem Fall eine Maschine, die durch den Geschwindigkeitsabfall gesteuert wird, wie er durch ein derartiges Abfall-Potentiometer gegeben ist, mit einer Synchronisations-

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Vorrichtung (einer endlosen Sammelschiene) gekoppelt wird, die so groß ist, daß die Frequenz nicht beeinflußt wird, wird die Geschwindigkeit der Maschine nicht begrenzt durch die eingestellte Geschwindigkeit, sondern sie wird bestimmt durch die Frequenz der Sammelschiene, sofern das maximale Drehmoment nicht überschritten wird. Wenn daher, wie in Figur 2 dargestellt, der Abfall mit 4 % angenommen wird und die Frequenz der Sammelschiene 50 Hz ist, wenn beispielsweise die Geschwindigkeits-Einstellvorrichtung 8 auf 50 Hz (A in Figur 2) eingestellt ist, ist der Ausgang der Turbine an der Belastung nicht beteiligt. Wenn sie auf 51 Hz eingestellt wird (B in Figur 2) übernimmt der Turbinenausgang 50 % der Belastung. Wenn sie auf 52 Hz eingestellt wird (C in Figur 2), übernimmt der Turbinenausgang 100 % der Belastung. Mit anderen Worten, in Figur ist der Anteil der Belastung bestimmt durch die Lage des Schnittpunkts der Sammelschienenfrequenz und der schrägen Linie des Geschwindigkeitsabfalls und der Anteil an der Belastung steigt mit dem Anwachsen der eingestellten Frequenz.

Wenn dagegen die Geschwindigkeitseinstellung fest ist, wird der Ausgang des Turbinengenerators konstant gehalten. D.h. daß, wie in Figur 3 dargestellt, bei Änderung der Be-

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lastung der Generatorstation die Energiemenge die zurückgeschickt wird oder die Energiemenge, die aufgenommen wird, sich ändert.

Da jedoch der Anteil der Belastung am Turbinenausgang bestimmt ist durch die Relation zwischen dem Turbinenausgang und der Systemfrequenz, wie im vorstehenden ausgeführt ,wird, wenn die Systemfrequenz Veränderungen unterliegt, der Turbinenausgang mit derselben Periode, wie die Veränderung der Periode der Systemfrequenz verändert. Wenn beispielsweise ein Turbinengenerator parallel zu einer elektrischen Kraftanlage betrieben wird mit einer Uberwachungseinheit mit dem konventionell eingestellten Abfall von 3 bis 5 % in dem Bereich, in dem die Frequenzveränderung und die Veränderung der Periode jeweils bei 2 % bzw. 10 see liegen, beträgt die Veränderung des Turbinenausgangs oder des Generatorausgangs etwa 50 l der Nennleistung. Ein derartiger Generatorbetrieb hat eine Reihe von schäd-Lichen Folgen, wie dies bereits ausgeführt worden ist.

Nach der detaiLLierten Beschreibung des bekannten Verfahrens soii nun im foLgenden unter Bezugnahme auf Figur 5 die Erfindung beucht: Leben werden.

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Figur 5 ist ein Blockschaltbild, das den Gesamtaufbau eines Turbinengenerator-Steuersystems nach der Erfindung darstellt. Das Steuersystem umfaßt dabei die folgenden fünf Untersysteme:

1. Betätigungsorgan 10

Dieses Betätigungsorgan wandelt eine gesteuerte Veränderliche, die proportional dem Spannungssignal eines elektrischen Uberwachungssystems ist und das an späterer Stelle beschrieben werden wird, um in eine mechanische Verstellung. Das Betätigungsorgan 10 betätigt ein Dampfregulierventil 12 über ein mechanisches Verbindungsglied und einen hydraulischen Servomotor 11. Hierdurch wird die zu der Dampfturbine 1 gehende Dampfmenge eingestellt.

Das Signal, das dem Betätigungsorgan 10 vom elektrischen Uberwachungssystem zugeführt wird, wird automatisch durch zwei Selektoren 17 und 18 für niedrige Signale ausgewählt, die das niedrigste Spannungsniveau eines der Signale eines Untersystems zur Geschwindigkeitssteuerung,eines Untersystems zur Steuerung der Belastungsbegrenzung und eines Untersystems zur Steuerung elektrischer Rückenergie (aufgenommener elektrischer Energie) wie sie im folgenden beschrieben werden, auswählt.

2. Untersystem zur Geschwindigkeitssteuerung

Dieses Untersystem ist so ausgelegt, daß die Differenz zwischen einer vorgewählten und der tatsächlichen Drehzahl, die angezeigt wird durch einen elektromagnetischen Meßwertgeber 5 des Eddy-Strom-Typs auf Null reduziert wird und das so die Geschwindigkeit auf einem konstanten Wert hält. Dieses Untersystem zur Geschwindigkeitssteuerung umfaßt Geschwindigkeits-Einstellmittel 8, die ein Geschwindigkeits-Einstellmittel bilden für das Anlegen einer Vergleichsspannung an ein PID-Steuersystem 9 und einen Rückkopplungsmechanismus einschließlich des elektromagnetischen Meßwertgebers 5, einen Geschwindigkeits-Sensor 6 für die Umwandlung des Ausgangs-Impulssignals des Meßwertgebers 5 in ein Spannungssignal, einen Belastungs Sensor 3 für die Aufnahme des Ausgangssignals des Turbinengenerators, digitale Anzeigemittel oder Abfall-Einstellorgane 4 und das Geschwindigkeits-Steuerorgan 9 für den Betrieb nach der Referenzspannung und der Rückkopplungs-Signalspannung, um eine PID-Steuerung zu bilden. Es sind ferner Hilfsmittel vorgesehen, die sofortige Einstellorgane umfassen für die automatische und sofortige Umschaltung des eingestellten Wertes auf einen vorher eingestellten Wert, in Abhängigkeit von einem außerhalb angelegten Sinai. Diese Einstellorgane umfassen ein IR (A) und IR {B\, die in dem Gesehwindigkeits-Einstel!organ 8 enthalten sind

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oder die Geschwindigkeits-Einstellorgane und ein IR (C), das in dem digitalen Einstellorgan 4 enthalten ist oder in dem Abfall-Einstellorgan. Insbesondere durch Einstellung des Abfalls auf Null in der Abfall-Einstellung ist es möglich, einen asynchronen Betrieb durchzuführen. Es ist festzustellen, daß der elektrische Meßwertgeber 5 und der Geschwindigkeits-Sensor 6 durch irgendeinen anderen Geschwindigkeitsmechanismus ersetzt werden können, wie ein Tachometergenerator.

3. Untersystem zur Steuerung der Belastungsbegrenzung

Dieses Untersystem"dient der Steuerung der öffnung des Dampfregulierventils 12 auf einen konstanten Wert und es hat die Funktion einer Art von Belastungsbegrenzer der konstante Dampfbedingungen am Turbineneinlaß bzw. -auslaß aufrechterhält, um den Ausgang des Turbinengenerators unter einem eingestellten Wert zu halten. Das Untersystem zur Steuerung umfaßt Belastungs-Einstellorgane und einen Verstärker 16.

4. Untersystem zur Energie-Rückführung (oder Energieaufnahme)

Dieses Untersystem ist so ausgelegt, daß der Ausgang des Turbinengenerators so gesteuert wird, daß die Energiemenge, die dem Energiesystem zugeführt wird oder die Energiemenge, die von diesem aufgenommen wird, konstant gehalten wird,

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gegenüber Veränderungen in der Systemfrequenz und der Belastung der Station. Das Untersystem zur Steuerung umfaßt einen Mechanismus für die Einstellung der Energiemenge, die zurückgeführt (oder aufgenommen) wird und Einstellorgane 19 für die zurückgeführte (oder aufgenommene) Energie zur Abgabe einer Vergleichsspannung an ein PID-Steuersystem 22 und einen Rückkopplungsmechanismus mit einem Belastungs-Sensor 20 für die Anzeige der Energiemenge, die zurückgeführt oder aufgenommen worden ist, einen Signalumwandler 21 und ein Energie-Steuerorgan 22 für die zurückgeführte (oder aufgenommene) Energie zum Betrieb bei der Vergleichsspannung und dem Rückkopplungssignal um eine PID-Steuerung zu erzeugen. Dieses Steuersystem für die zurückgeführte'/aufgenommene Energie ist so ausgelegt, daß wenn Energie von der Kraftanlage aufgenommen wird, die Phase der Ausgangsspannung des Belastungs-Sensors 20 umgekehrt wird vom Signalkonverter 21 und das Ausgangssignal der PID-Steuerung anwächst auf ein Maximum. Dabei wird das Signal von dem Selektor 17 für das Niedrigsignal abgeschnitten und das Untersystem nimmt nicht mehr an der Steuerung des Turbinengenerators teil.

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5. üntersystem für die Steuerung eines konstanten Vor-Turbinendrucks

Wenn die zur Turbine fließende Dampfmenge in Bezug auf die Turbinenbelastung abnimmt, fällt der Dampfdruck vor der Turbine. Hierdurch steigt die Gefahr, daß der Abfluß durch das Mitreißen angegriffen wird. Der Zweck dieses Untersystems ist es, Angriffe auf den Abfluß (drain attack) zu verhindern. Er umfaßt einen Mechanismus durch den, wenn der Dampfdruck vor der Turbine auf einen vorbestimmten Wert fällt, der vorher eingestellte Belastungs-Grenzwert verringert wird, in Abhängigkeit von dem Signal, das über einen Drucktransduktor 14A und einen Spannungsschalter 13A angelegt wird und der Ausgang des Turbinengenerators wird verringert, bis der Dampfdruck vor der Turbine wieder hergestellt ist.

Die Merkmale der Erfindung sollen nun anhand der folgenden Beschreibung des Betriebs dieses Steuersystems mit den vorbeschriebenen verschiedenen Untersystemen erläutert werden, der eintritt, wenn ein Parallelbetrieb,eine Energieunterbrechung des Systems, die Wiederherstellung des Parallelbetriebs und das Abschalten der Belastung eintritt.

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(1) Parallelbetrieb

Der synchrone Anschluß zum Parallelbetrieb mit einer anderen elektrischen Kraftanlage (d.h. Schließen des Unterbrechers 13 des Gasturbinenkreises) wird bewerkstelligt durch das Untersystem zur Geschwindigkeitssteuerung. In diesem Falle wird die Belastungsgrenze auf etwa 10 % der Ausgangs-Nennleistung des Turbinengenerators eingestellt. Die Größe der rückübertragenen Energie wird auf etwa 10 % des Maximalwertes der rückzuübertragenen Energie eingestellt und der Abfall wird durch das digitale Einstellorgan 4 auf den gewünschten Wert festgelegt. Unter den Bedingungen vor dem Anschluß ist keine Belastung vorhanden, so daß das Ausgangssignal der Geschwindigkeitssteuerung 9 des Untersystems für die Geschwindigkeitssteuerung geringer ist als die Signalspannung des Verstärkers 16 der Belastungsbegrenzung und des Steuerorgans 22 der Energierückübertragung. Folglich wird das Signal des Untersystems für die Geschwindigkeitssteuerung durch die Selektoren 17 und 18 für das Niedrigsignal bevorzugt dem Betätigungsorgan 10 zugeführt.

Nachdem die Drehzahl durch Einstellung der Geschwindigkeits-Einstellmittel 8 in Abhängigkeit von einem Einstellsignal von den synchronen Anschlußorganen (nicht dargestellt)

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eingestellt worden ist, wird der synchrone Anschluß durchgeführt und die Geschwindigkeitseinstellung des Geschwindigkeits-Einstellorgans 8 wird automatisch und sofort durch die Schnelleinstellmittel IR (A) auf die obere Grenze eingestellt, in Abhängigkeit von einem Signal, das das Schließen des Unterbrechers 13 des Generatorkreises anzeigt. In diesem Fall, wenn das üntersystem für die Geschwindigkeitssteuerung ein maximales Signal erzeugt, um eine Drehzahl entsprechend dem eingestellten oberen Grenzwert zu erzeugen, ist das Ausgangssignal des Untersystems für die Begrenzung der Belastung geringer, als das Ausgangssignal des Untersystems für die Geschwindigkeitssteuerung. Infolgedessen wird die Steuerung des Turbinengenerators automatisch übertragen auf das Untersystem zur Belastungsbegrenzung. An diesem Punkt hat der Generator einen konstanten Ausgang, wobei er nicht beeinflußt wird durch irgendeine Veränderung in der Frequenz der Kraftanlage und jede Änderung in der Belastung der Erzeugungsstation wird ausgeglichen durch eine Änderung der aufgenommenen Energie. Um den Ausgang des Turbinengenerators zu vergrößern oder zu verringern, ist es lediglich notwendig, die Einstellung der Belastungsgrenze zu verändern.

Um den Rückübertragungsbetrieb zu ändern, wird die Einstellung der Belastungsbegrenzung geändert, um diese in Übereinstimmung mit dem maximalen Ausgang des Turbinengenerators zu

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bringen und die Einstellung der Energierückübertragung wird auf einen Wert geändert, der geringer ist als der eingestellte Belastungswert. Hierdurch bewirkt das Untersystem für die Steuerung der Rückübertragung den Beginn der Steuerung des Turbinengenerators. Der Energie-Aufnahmebetrieb kann in ähnlicher Weise eingeleitet werden.

(2) Betrieb bei Unterbrechung der Kraftanlage

Wenn die Kraftanlage unterbrochen wird, wird die Belastung der Generatorstation nur vom Ausgang des Turbinengenerators abhängig gemacht. Da in diesem Falle die Belastungsgrenze auf den oberen Grenzwert eingestellt worden ist und die Größe der Energie-Rückübertragung verringert wird auf Null durch die Unterbrechung der Energieübertragung, wachsen die Ausgangssignale dieser beiden Untersysteme zur Steuerung auf ein Maximum an und.folglich wird das Untersystem zur Geschwindigkeitssteuerung automatisch in Betrieb gebracht und beginnt mit der Steuerung. Da in diesem Falle bei dem Abfallbetrieb die Frequenz der Station sich in Abhängigkeit von der Größe der Stationsbelastung ändert, in Abhängigkeit von einem Signal, das das öffnen eines Unterbrechers der Systemenergie anzeigt, wird der Abfallvorgang durch das Sofort-Einstellorgan IR(C) des digitalen Einstellorgans 4 auf asynchronen Betrieb

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geschaltet und die Geschwindigkeitseinstellung wird sofort auf 50 Hz verändert, durch das Sofort-Einstellorgan IR (B) des Geschwindigkeits-Einstellorgans8. Auf diese Weise kann ein Betrieb mit konstanter Frequenz erreicht werden, trotz der Veränderung der Belastung der Generatorstation.

(3) Wiederherstellung des Parallelbetriebs

Während unter den vorgenannten Bedingungen die Turbine im asynchronen Betrieb läuft, muß, um den Parallelbetrieb mit einer elektrischen Kraftanlage wieder herzustellen, der Abfall-Betrieb durchgeführt werden. Zu diesem Zweck wird das Signal, das von den synchronen Anschlußorganen an das Geschwindigkeits-Einstellorgan 8 gegeben und gleichzeitig wird der gewünschte Abfall automatisch vorgesehen, von der asynchronen Geschwindigkeit bis zu dem vorbestimmten Abfall durch das digitale Einstellorgan 4. Bei dieser wiederhergestellten Bedingung sind die eingestellten Werte der Steuer-üntersysteme dieselben wie in dem vorstehend und (1) beschriebenen, außer daß die Belastungsgrenze etwa 100 kW höher ist als die der Stations-Strombelastung und der Turbinengenerator wird in ähnlicher Weise gesteuert.

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(4) Betrieb bei Abschaltung der Belastung

Wenn die Belastung abgeschaltet wird, erzeugt das Untersystem für die Geschwindigkeitssteuerung ein Minimalsignal nur, wenn die Drehzahl über den eingestellten Wert ansteigt. Auf diese Weise wird verhindert, daß die Drehzahl weiter ansteigt. Wenn andererseits der Turbinengenerator durch das üntersystem für die Belastungsgrenze gesteuert worden ist oder durch das Untersystem für die Steuerung der Energierückführung, wurde die eingestellte Geschwindigkeit geändert, um dem oberen Grenzwert zu entsprechen. Folglich besteht die Gefahr, daß hierdurch eine Ubergeschwindigkeits-Schaltung hervorgerufen wird. Um eine solche Schaltung zu verhindern, wird die Geschwindigkeits-Einstellung durch das Sofort-Einstellorgan IR (B) des Geschwindigkeits-Einstellorgans automatisch und sofort auf 50 Hz geschaltet in Abhängigkeit von einem Signal, das die Öffnung des Unterbrechers 13 des Turbinengeneratorkreises anzeigt. Infolgedessen kommt praktisch zur gleichen Zeit mit der Unterbrechung das Untersystem für die Geschwindigkeitskontrolle in Betrieb, um zu verhindern,daß die Drehzahl ansteigt. Auf diese Weise kann "eine sofortige Geschwindigkeitsveränderung unter dem eingestellten Wert eines Not-Drehzahlreglers gehalten werden.

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Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß während eine bekannte Geschwindigkeitssteuerung die Menge der rückgeführten (oder die Menge der aufgenommenen) Energie nicht auf einem konstanten Wert steuern kann, wenn die Frequenz des Systems über einen großen Bereich variiert und die Belastung der Station ebenfalls verändert wird, erfindungsgemäß der Ausgang des Trubinengenerators geändert werden kann, in Abhängigkeit von einer Änderung der Stationsbelastung, ohne daß die Frequenz des Energiesystems beeinflußt wird. Auf diese Weise kann die Menge der zurückgeführten (oder die Menge der aufgenommenen) Energie mit einem hohen Grad an Genauigkeit konstant gehalten werden. Auf diese Weise kommt der Erfindung eine sehr große praktische Bedeutung zu.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1./Steuersystem für einen Turbinengenerator, gekennzeichnet durch ein Geschwindigkeits-Steuerorgan für die Steuerung der Drehzahl einer Turbine mit einem Abfall-Einstellorgan; einem Belastungsbegrenzungsorgan zur Steuerung des Ausgangs des durch die Turbine angetriebenen Generators unter einen vorbestimmten Wert; einem Steuerorgan für die Rückwärts/Vorwärts-Energieübertragung zur Steuerung der Menge der übertragenen Energie auf einen vorbestimmten Wert; Mitteln für die Auswahl des geringsten Signalniveaus zur Auswahl eines Steuersignals mit dem geringsten Signalniveau, wobei, wenn der Turbinengenerator in Synchronisation mit einem anderen elektrischen Steuersystem betrieben wird, eine eingestellte Geschwindigkeit des Geschwindigkeits-Steuersystem geändert wird, in die Nähe eines oberen Grenzwerts und das Abfall-Einstellorgan auf einen vorbestimmten- Abfall eingestellt wird und wobei, wenn der Turbinengenerator in Synchronisation mit der elektrischen Kraftanlage betrieben wird, die Einstellung des Belastungs-Begren-

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   ORIGINAL INSPECTED

   zungssteuerorgans verändert wird nahe an den oberen Grenzwert und der Abfall des Abfall-Einstellorgans des Geschwindigkeits-Steuerorgans auf Null verringert und die Geschwindigkeitseinstellung des Geschwindigkeits-Steuerorgans eingestellt wird auf eine Drehzahl, die einer Vergleichsfrequenz entspricht, wodurch eine gleichzeitige Steuerung erreicht wird, ferner Sofort-Rückstellorgane, durch die, wenn der Turbinengenerator von der Belastung abgeschaltet wird, sowohl das Geschwindigkeits-Einstellorgan und der Abfall des Geschwindigkeits-Steuerorgans sofort auf einen vorbestimmten Wert verringert wird.

   •2. Steuersystem nach'Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die auf das Ausgangssignal des Auswahlorgans der Niedrigstniveausignale ansprechen und die das Dampfregulierventil der Turbine einstellen.

   3. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerorgane für einen konstanten Dampfdruck vor der Turbine vorgesehen sind, wobei, wenn ein Dampfdruckabfall vor der Turbine unter einen vorbestimmten Wert auftritt, zur Verringerung des Ausgangs des Generators der eingestellte Wert des Belastungs-Begrenzungsorgans verringert wird, um den Druck vor der Turbine auf dem vorbestimmten Wert zu halten.

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   4. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß das Geschwindigkeits-Steuerorgan ein Geschwindigkeits-Einstellorgan, Geschwindigkeitsanzeigemittel, einen Belastungssensor und eine Geschwindigkeits-Steuervorrichtung aufweist.

   5. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß das Belastungs-Begrenzungsorgan ein Belastungseinstellorgan und einen Verstärker aufweist.

   6. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß das Rückwärts/Vorwärts-Energieübertragungsssteuerorgan ein Rückwärts/Vorwärts-Energie-Einstellorgan sowie ein Belastungs-Anzeigeorgan, einen Signalkonverter und eine elektrische Energiesteuervorrichtung aufweist.

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