DE3117059C2

DE3117059C2 -

Info

Publication number: DE3117059C2
Application number: DE3117059A
Authority: DE
Inventors: German Ing.(Grad.) 8060 Dachau De Grimm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-04-29
Filing date: 1981-04-29
Publication date: 1990-08-09
Also published as: DE3117059A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Schaltung ist in der DE-OS 28 16 879 beschrieben. Die Schaltung dient zum Einschalten und Ausschalten eines Stelltriebs, der beispielsweise Ventilmittel eines Generatorantriebs betätigt. Die bekannte Schaltung sieht ein Ausschalten des Stelltriebs bei Rückkehr der Frequenz in einen Sollwertbereich mit bestimmter Zeitverzögerung vor, um zu vermeiden, daß der Regelvorgang bei einem nur kurzzeitigen Wiedereintreten der Frequenz in den Sollwertbereich vorzeitig abgebrochen wird.

Für die Stützung der Netzfrequenz im Störungsfall ist vorgesehen, mittels sogenannter Netzfrequenzrelais entweder bereits in Betrieb befindliche Kraftwerke zuzuschalten oder noch nicht in Betrieb befindliche Kraftwerke anlaufen zu lassen und dann zuzuschalten oder aber durch Abschalten größerer Verbrauchergruppen eine Netzentlastung herbeizuführen, welche es ermöglicht, wichtige Netzbereiche funktionsfähig zu halten.

Insbesondere für die letztgenannte Möglichkeit einer Netzentla stung ist es von Bedeutung, daß die Maßnahmen zur Beeinflussung der Netzfrequenz nicht vorzeitig ergriffen werden, wenn etwa aufgrund von Pendelungen im Netz die Frequenz und auch die Frequenzänderungsgeschwindigkeit kurzzeitig die von den Sollwert erzeugungseinrichtungen der Schaltung bereitgestellten Schwellen werte überschreiten.

Aus der DE-OS 24 46 455 ist ein Kontrollsystem für Stellantriebe bekannt, bei dem eine Verzögerungsschaltung vorgesehen ist, um das Anliegen bestimmter Eingangsbefehle erst bei Überschreiten einer bestimmten Zeitdauer festzustellen und diese Befehle erst dann zu verarbeiten. Beispielsweise soll erst dann ein Alarm ausgelöst werden, um Fehlalarme aufgrund einer versehent lichen, kurzzeitigen Schalterbetätigung zu vermeiden. Dies ist beispielsweise für die Steuerung eines Bugstrahlruders, beispiels weise bei großen Tankschiffen, wichtig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zur Stützung der Frequenz in elektrischen Energieverteilungsnetzen der eingangs angeführten Art derart auszugestalten, daß Maßnahmen zur Stützung der Netzfrequenz erst bei länger andauernden Frequenzänderungen über eine bestimmte Zeitdauer hinaus ausge löst werden.

Kurzzeitige Frequenzänderungen, etwa aufgrund transienter Vor gänge im Netz sollen somit noch keine Maßnahmen zur Stützung der Netzfrequenz auslösen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.

Zur Ausführung ist eine bestimmte Schaltung eines NAND-Gatters mit einer weiteren Kippstufe, mit einem Zeitsignalgenerator, einem Zeitvergleicher, einem Schwellwertgeber sowie einer ersten Kipp stufe und einem ersten Vergleicher vorgesehen.

Die vorgesehene Zeitverzögerungsschaltung gibt das Ausgangssi gnal der Verknüpfungsschaltung in Form des NAND-Gatters erst mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung an die Steuerungsmittel weiter, verhindert jedoch die Weiterleitung, wenn vor Ablauf der Verzögerungszeit am Ausgang des NAND-Gatters kein Ausgangs signal mehr anliegt.

Die Zeitverzögerungsschaltung enthält eine Kippstufe, die vom Ausgang der Verknüpfungsschaltung in Form eines NAND-Gatters gesetzt und vom Ausgang des Proportionalzweiges der Vergleichs einrichtungen zurückgestellt wird. Eine Zeitvergleichseinrichtung vergleicht einen eingestellten Zeit-Schwell wert, der der gewünschten Verzögerungszeit entspricht, mit der Dauer eines Ausgangssignales an der weiteren Kippstufe.Die Zeitvergleichseinrichtung ist mit der ersten Kippstufe verbunden und kann diese setzen, während das Rücksetzen derselben durch Ausgangssignale des ersten Vergleichers erfolgt, der Frequenzsoll wertsignale mit Frequenzistwertsignalen vergleicht. Der Ausgang der ersten Kippstufe ist mit Steuerungsmitteln verbunden, um bei Auftreten eines Abweichungssignales der Spannungsfrequenz vom gewünschten Sollwert Alarm oder gleich bestimmte Maßnahmen zur Stützung der Frequenz auszulösen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer einem Netzfrequenz relais zugeordneten Schaltung der hier vorgeschlagenen Art und

Fig. 2 ein Schaltbild mehrerer Netzfrequenz relais mit zugehörigen Schaltungen gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Ausgangsleitung 1 einer digitalen Frequenz meßeinrichtung gezeigt, welche an einen Digital-/Analogumsetzer 2 angeschlossen ist. Dessen analoges Ausgangssignal, entsprechend dem Istwert der Frequenz in einem elektrischen Energieversor gungsnetz, wird einer Differenziereinrichtung 3 zugeführt, deren Ausgangssignal dem Istwert der Frequenzänderungsgeschwindigkeit entspricht. Das Ausgangssignal der Differenziereinrichtung 3 gelangt zu einem Differentialzweig 4 von Vergleichseinrichtun gen 5, welche außerdem einen Proportionalzweig 6 aufweisen. In dem Differentialzweig 4 der Vergleichseinrichtungen 5 wird das Ausgangssignal der Differenziereinrichtung 3 mit einem Schwellen wert von Sollwerterzeugungseinrichtungen 7 verglichen, welche in einem Abschnitt 8 ein Schwellwertsignal oder Sollwertsignal darbieten, das eine Frequenzänderungsgeschwindigkeit angibt, bei der eine Maßnahme zur Beeinflussung der Frequenz ergriffen werden soll. Von einem Abschnitt 9 der Sollwerterzeugungsein richtungen 7 wird ein Schwellwertsignal abgegeben, das in dem Proportionalzweig 6 mit dem Istwertsignal (Ausgangssignal entsprechend dem Istwert der Frequenz) vom Ausgang des Digital-/Analogumsetzers 2 verglichen wird.

Die Ausgangssignale des Differentialzweiges 4 und des Propor tionalzweiges 6 der Vergleichseinrichtungen 5 werden in einem NAND-Gatter 10 miteinander verknüpft. Der Ausgang des NAND-Gatters 10 ist mit dem Setzeingang einer weiteren Kippstufe 11 außer der später beschriebenen Kippstufe 15 verbunden, wobei jede der beiden Kippstufen 11, 15 jeweils aus zwei miteinander verknüpften NAND-Gattern bestehen. Der Rücksetzeingang der weiteren Kippstufe 11 ist mit dem Ausgang des Proportionalzweiges 6 der Vergleichs einrichtungen 5 verbunden.

Der Ausgang der weiteren Kippstufe 11 ist an einen Zeitsignalgenerator 11 a angeschlossen, dessen Ausgangssignal einem Eingang eines Zeitver gleichers 12 eingegeben wird, welcher an seinem anderen Eingang einen Zeit-Schwellwert von einem Schwellwertgeber 13 erhält. Dau ert ein eine schwellwertüberschreitende Frequenzänderung und eine gleichzeitige schwellwertüberschreitende Frequenzänderungsgeschwin digkeit signalisierendes Ausgangssignal der weiteren Kippstufe 11 länger als ein Zeit-Schwellwert des Schwellwertgebers 13, so gibt die Zeitver gleichseinrichtung 12 auf einer Leitung 14 ein Ausgangssignal ab. Verschwindet aber das Ausgangssignal der weiteren Kippstufe 11 eher als der Zeit-Schwellenwert des Schwellwertgebers 13 angibt, so liefert die Zeitvergleichseinrichtung 12 kein Signal an die Leitung 14.

Fig. 1 zeigt, daß die Signale der Leitung 14 zum Setzen einer Kippstufe 15 verwendet werden, deren Rückstelleingang mit dem Ausgang eines Vergleichers 16 gekoppelt ist. Ein Ein gangssignal des Vergleichers 16 wird von einem Abschnitt 17 der Sollwerterzeugungseinrichtungen 7 zugeführt, während das andere Eingangssignal für den Vergleicher 16 von dem Ausgang des Digital-/Analogumsetzer 2 abgeleitet wird. Der Vergleicher 16 bewirkt eine Rückstellung der Kippstufe 15 im Sinne einer Ab schaltung eines an diese Kippstufe 15 angeschlossenen Relais 18, sobald der Istwert der Frequenz entsprechend dem Ausgangssi gnal des Digital-/Analogumsetzers 2 über einen Schwellenwert des Abschnittes 17 der Sollwerterzeugungseinrichtungen 7 angestiegen ist, die Frequenz in dem betreffenden elektrischen Energieverteilungsnetz also in einen Sollbereich zurückgekehrt ist. Die Kontakte des Relais 18 bewirken die Einschaltung bzw. Wiederausschaltung von Steuermitteln, welche die Beeinflussung der Frequenz in dem Energieverteilungsnetz herbeiführen. Die dem Relais 18 zugeord nete Schaltung ist in Fig. 1 mit 19 bezeichnet.

Es ist vorgesehen, zur Netzentlastung bei plötzlichen Frequenz einbrüchen eine Abschaltung von Verbrauchergruppen mittels Netzfrequenzrelais in fünf Stufen vorzunehmen. Eine erste Stufe wird bei einem Frequenzabfall von 50 Hz auf 49,8 Hz ausgelöst und sieht die Alarmierung der Lastverteiler des Netzes vor. Sinkt die Frequenz auf 49,0 Hz, so wird eine zweite Stufe aus gelöst, in der ein 10 bis 15%iger Lastabwurf durch Abschaltung von Verbrauchergruppen vorgenommen wird. Es folgen bei einem weiteren Frequenzabsinken um jeweils 0,3 Hz in einer dritten und vierten Stufe weitere Lastabwürfe etwa gleicher Größenord nung. Sinkt die Frequenz trotzdem weiter auf 47,5 Hz, so wird in einer fünften Stufe die Abtrennung der Kraftwerke vom Netz ausgelöst. Zur Auslösung bzw. Steuerung der genannten Stufen dienen jeweils Netzfrequenzrelais nach der Art des Relais 18 gemäß Fig. 1. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind also zur Durchführung des zuvor beschriebenen Fünfstufenplans fünf Netz frequenzrelais 18 mit zugehörigen Schaltungen 19 zueinander parallel an den Digital-/Analogumsetzer 2 und die Differenziereinrichtung 3 angeschlossen, welche für die Schaltungen 19 jeweils gemeinsam vorgesehen sind. Die Sollwerterzeugungseinrichtungen 7 und die Schwellwertgeber 13 sind in den Schaltungen 19 jeweils verschieden eingestellt.

Claims

Schaltung zur Stützung der Frequenz in elektrischen Energie verteilungsnetzen, mit Frequenzmeßeinrichtungen, Sollwerter zeugungseinrichtungen (7), Vergleichseinrichtungen (5) und einer mit deren Ausgang verbundenen Steuereinrichtung (18) zum Herbeiführen einer Frequenzänderung gegenüber einem augenblick lichen Wert der Frequenz, wobei die Vergleichseinrichtungen (5) einen Proportionalzweig (6) und einen mit diesem in einer nachgeschalteten Verknüpfungsschaltung (10) verknüpften Diffe rentialzweig (4) enthalten, und wobei den Frequenzmeß einrichtungen eine Differenziereinrichtung (3) nachgeschaltet ist, die mit dem Differentialzweig (4) der Vergleichseinrichtungen (5) verbunden ist, wobei der Differentialzweig (4) weiterhin mit einem Schwellwertgeber (8) für die Änderungsgeschwindigkeit der Frequenz und der Proportionalzweig (6) mit einem Schwell wertgeber für eine untere Frequenz verbunden sind, mit einem Vergleicher (16), dessen Eingänge einerseits mit dem Ausgang der Frequenzmeßeinrichtungen und andererseits mit einem Schwell wertgeber (17) für eine obere Frequenz verbunden sind, und mit einer Kippstufe (15), welche der Verknüpfungsschaltung (10) und dem Vergleicher (16) nachgeschaltet ist und auf die Steuereinrich tung (18) führt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verknüpfungsschaltung (10) als NAND-Gatter ausgeführt ist,
daß der Ausgang des NAND-Gatters (10) mit dem Setzeingang und der Ausgang des Proportionalzweigs (6) mit dem Rücksetzeingang einer weiteren Kippstufe (11) verbunden sind,
daß der Ausgang der weiteren Kippstufe (11) mit dem Eingang eines Zeitsignalgenerators (11 a) verbunden ist und diesen an steuert, solange am Ausgang des Proportionalzweigs (6) ein Ausgangssignal ansteht,
daß der Ausgang des Zeitsignalgenerators (11 a) an einen Eingang eines Zeitvergleichers (12) geführt ist, dessen weiterer Eingang mit einem Schwellwertgeber (13) für die Zeit verbunden ist,
daß der Ausgang des Zeitvergleichers (12) an den Setzeingang der Kippstufe (15) und der Ausgang des Vergleichers (16) an den Rücksetzeingang der Kippstufe (15) geführt sind.