DE487967C - Einrichtung zum UEberlagern von dauernd oder zeitweilig zusammengeschalteten Netzen oder Netzteilen mit mehreren speisenden Kraftwerken bzw. Speisetransformatoren - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Überlagern von dauernd oder zeitweilig zusammengeschalteten Netzen oder Netzteilen mit mehreren speisenden Kraftwerken bzw. Speisetransformatoren Es sind Wechselstromüberlagerungszentralen vorgeschlagen, in denen zum Zwecke der Fernsteuerung von Resonanzapparaten Ströme verschiedener Periodenzahlen dadurch erzeugt werden, daß durch an sich bekannte Mittel die Frequenz der benutzten Wechselstromquelle derart kontinuierlich variiert wird, daß ein Frequenzband bestimmter Breite erzeugt wird. Aus diesem Frequenzband werden die jeweils gewünschten Einzelfrequenzen dadurch herausgesiebt, daß ihre Überlagerung durch von abgestimmten Resonanzrelais - je eines pro Einzelfrequenz - gesteuerte Schützen erfolgt, wobei diese Resonanzrelais, die sogenannten Frequenzwähler, durch von Hand einschaltbare Schalter, die sogenannten Wählschalter, im Bedarfsfalle freigegeben werden.
• Erreicht nun die Frequenz der Wechselstromquelle eben die Frequenz eines freigegebenen Frequenzwählers, so spricht dieser und dadurch auch das Überlagerungsschütz so lange an, als die Frequenz innerhalb des Empfindlichkeitsbereiches des Frequenzwählers verbleibt. Dadurch werden nur die jeweils gewünschten schmalen Einzelfrequenzstreifen aus dem Frequenzbande herausgesiebt und dem Netze überlagert.
• Es ist weiterhin beschrieben worden, wie man, wenn bei der Überlagerung größerer Netze Wechselstromgeneratoren benutzt werden, das Frequenzband durch mechanische oder elektrische Variation der Drehzahl des Generators erzeugt; insbesondere ist die Verwendung von Zentralreglern, die Anlassen und Drehzahlregelung sowie Abschaltung des Aggregates automatisch bewirken, sowie die Steuerung der Frequenzwähler mittels eines Hilfsstromes beschrieben worden, dessen Frequenz der des überlagerten Stromes proportional oder gleich ist. Weiter sind Methoden angegeben worden, wie man, um eine längere Impulsdauer zu erzielen, entweder das Frequenzband künstlich verengen oder veranlassen kann, daß die zu überlagernde Frequenz langsamer durchlaufen wird als die übrigen im Bande enthaltenen Frequenzen (Langsamkontakt). Mit derartigen Überlagerungszentralen können einfache, möglichst von einem Kraftwerke aus gespeiste Netze überlagert werden.
• Es müssen weitere Maßnahmen für die Lösung der Aufgabe nunmehr angegeben werden, eine Anhäufung zusammengeschalteter parallel fahrender Netze zu überlagern. Es wäre zwar naheliegend, aber nicht wirtschaftlich, auch hier wie bisher von einem einzigen Z entralpunkte aus zu überlagern. Denn einerseits entstehen wegen der vergrößerten Leiterlänge unzulässige Spannungsabfälle in den Randnetzen, andererseits wird die Mehrbelastung der Sammelschienen in der Zentralstation, durch welche ja die Überlagerungsenergie nicht nur für das eigene, sondern für alle mit diesem Netze zusammengeschalteten Netze geleitet werden muß, durch den überlagerten Strom ziemlich beträchtlich; schließlich entstehen weitere Schwierigkeiten, wenn einzelne Netze sich aus betriebstechnischen Gründen von der gemeinsamen Ausgleichsleitung zeitweilig abschalten, so daß sie während dieser Zeit nicht von der zentralen Überlagerungsstation aus gespeist werden können.
• Statt einer einzigen Zentralstation verwendet man erfindungsgemäß eine beliebige Anzahl von Überlagerungsstationen, z. B. je eine pro Kraftwerk, welche während des Parallelfahrens von einer gemeinsamen Führerstation aus ferngesteuert werden, hingegen jede bei selbständigem Betriebe eines Netzes gegebenenfalls auch als selbständige Überlagerungszentrale dieses Netzes arbeiten kann.
• Dadurch wird die Speisung mit Überlagerungsstrom den tatsächlichen Netzverhältnissen möglichst weitgehend angepaßt.
• Im einzelnen wird dies durch eine Anzahl erfindungsgemäßer Maßnahmen erreicht, und zwar dadurch, daß man erstens die Wählschalter, welche bei selbständigem Betriebe im allgemeinen von Hand geschaltet werden, bzw. die Überlagerungsschalter als Fernschalter ausbildet, z. B. als Resonanzrelais, zweitens ein auf ein Anfahrsignal ansprechendes Anfahrrelais vorsieht, welches den Zentralregler bzw. Anlasser, Drehzahlvariator u. dgl. in Tätigkeit setzt, so daß das Aggregat anfährt und das Frequenzband für die neu anfassende Zentrale erzeugt. Drittens daß man auf allen zusammengeschalteten Stationen derart gebaute Regler bzw. Variatoren u. dgl. verwendet, daß das Anfahren, die Erzeugung des Frequenzbandes und das Abschalten der Aggregate in möglichst gleicher Zeit erfolgt (Reglersynchronismus). Viertens indem man die fernzusteuernden Schalterderzusammengeschalteten Stationenentweder über die Starkstromleitungen selbst oder über eigene Schaltleitungen, z. B. über die Betriebstelephonleitungen, fernbetätigt, und zwar von einer vereinbarten Führerstation aus. Die Fernsteuerung kann auch längs der Leitungen mittels evtl. modulierter Hochfrequenzströme erfolgen.
• Auf dieser Führerstation, einernormalen Überlagerungsstation entsprechenden Ausmaßes, ist die Fernsteuerzentrale vorgesehen, auf der die Wählschalter von Hand einschaltbar sind. Wenn eigene Schaltleitungen vorgesehen sind, so arbeitet diese Zentrale bloß auf die Schaltleitung. Auf bekannte Weise wird nun erreicht, daß immer nur die jeweils gewünschten Steuerfrequenzen zu den fernzusteuernden Schaltern der Überlagerungszentralen der verschiedenen zusammengeschalteten Netze gelangen. Als Übertragungsströme kommen nieder- oder mittelfrequente Wechselströme variabler Frequenz in Betracht oder auch Hochfrequenzströme, welche evtl. auch durch derartige nieder- oder mittelfrequente Ströme moduliert sind.
• Die Überlagerung einer bestimmten Signalfrequenz X kann nun auf mehrere Arten erfolgen, wofür zwei Beispiele gegeben werden r. Die Fernsteuerzentrale wird wie eine selbständige Überlagerungszentrale mit selbstgesteuerten Frequenzwählern und von Hand einschaltbaren Wählschaltern ausgerüstet; es werden die Wählschalter »Anfahren«, und »Signalfrequenz X« eingeschaltet; der Generator der Fernsteuerzentrale (Steuergenerator) erzeugt sein Frequenzband gänzlich unabhängig von den Generatoren der Überlagerungszentralen, die eingestellten Frequenzen gelangen über oder längs der verbindenden Leitungen zu den Überlagerungszentralen und schalten die Anfahrrelais und die als doppelspuhge Kippschalter ausgebildeten Wählschalter dort ein, welche dadurch ihre auf die Signalfrequenz X abgestimmten Frequenzwähler freigeben; inzwischen fahren die Überlagerungsaggregate (über die Anfahrrelais) gleichzeitig und mit derartiger Roforbeschleunigung an, daß immer möglichst gleiche Frequenzströme erzeugt werden. Sobald nun die Frequenz eines durch Fernsteuerung derart freigegebenen Frequenzwählers erreicht ist, liefern somit alle Generatoren gleichzeitig, zugleich unter Betätigung des Langsamkontaktes, Ströme genau gleicher, wohldefinierter Frequenz auf die Netze. Im allgemeinen genügt dann das bei diesen höheren Frequenzen starke synchronisierende Moment, um die Generatoren in Tritt zu bringen. Zur Verhütung stärkerer Ausgleichströme ist Spannungsregelung (z. B. in der Erregung) sowie Regelung der Phasenverschiebung (z. B. mittels der dem Überlagerungstransformator vorgeschalteten variablen Kapazität) durch Schnellregler empfehlenswert.
• In der schematischen Abbildung ist in FZ die Fernsteuerzentrale dargestellt, welche z. B. mittels Schwachstromleitungen mit den ferngesteuerten Überlagerungszentralen A, B, C verbunden ist. Eine derartige Zentrale ist mit ihren wichtigsten Apparaturen in A herausgezeichnet. Die Überlagerungszentralen sind hier der Einfachheit halber bloß mit drei Signalfrequenzen =, 2, 3 ausgestattet. Die Fernsteuerzentrale FZ besitzt also drei Signalfrequenzwähler, einen Anfahrfrequenzwähler a und einen Rückstellfrequenzwähler. Das Fernsteueraggregat Ag, bestehend aus Generator mit Antriebsmotor, speist diese fünf Frequenzwähler, welche von Hand einzeln anschaltbar sind. Um das Frequenzband zu erzeugen, wird der Kurbelarm des Nebenschlußreglers N z. B. von Hand einmal langsam herumgedreht. Sobald derart ein freigegebener (d. h. eingeschalteter) Frequenzwähler z. B. a anspricht, wird der durch die Ruhekontakte durchgeleitete Stromkreis des Impulsrelais IR unterbrochen, so daß der Transformator T angeschaltet wird, welcher das Frequenzsignal in die Steuerleitung abgibt.
• Auf das Frequenzsignal a sprechen in allen Zentralen A, B, C gleichzeitig die Anfahrrelais a an; dadurch wird ein Trennschalter S vor dem Reglermotor RM überbrückt, so daß dieser anfährt und den Kurbelarm des Zentralreglers Z zu bewegen beginnt. Zuerst bewirken die Kontakte des äußeren Kranzes das Anfahren der Überlagerungsaggregate (Motor M, Generator G, Hilfsgenerator g) ; sodann wird mittels der Kontakte des Innenkranzes das Frequenzband erzeugt. Inzwischen sei von der Fernsteuerzentrale aus die Signalfrequenz 3 gesendet worden. Dadurch sprechen die Wählrelais WS 3 in den Zentralen an; die Wählschalter 3 werden geschlossen, die Frequenzwähler FW 3 dadurch eingeschaltet. Sobald das Überlagerungsfrequenzband die Signalfrequenz 3 erreicht, sprechen die Frequenzwähler 3 an und bewirken die Überlagerung auf eine Weise, die später näher besprochen wird.
• Ersichtlich sind die kippschalterartigen Wählrelais mit Handgriffen versehen, um bei selbständigem Überlagerungsbetriebe - Abschalten des Netzes von der allgemeinen Sammelschiene -von Hand wählen zu können. R bedeutet einen Spannungsschnellregler.
• Abschalten der Wählschalter erfolgt durch ein gemeinsames Abschaltsignal, welches z. B. über ein Resonanzrelais die Gegenspulen der als Kippschalter vorgesehenen Wählschalter betätigt.
• z. Bei entsprechender Ausbildung des Reglers bzw. Variators der Fernsteuerzentrale kann erreicht werden, daß die jeweilige Frequenz auch des Steuergenerators immer streng proportional oder gleich ist mit der jeweiligen Frequenz des von den Überlagerungsgeneratoren erzeugten Stromes. Unter dieser Voraussetzung ist eine Vereinfachung insofern möglich, als man dann . auf den Überlagerungszentralen die Überlagerung nicht über selbstgesteuerte, durch ferngesteuerte Wählschalter freigegebene Frequenzwähler, sondern unter Weglassung sowohl der Wählschalter als auch der Frequenzwähler direkt über die Überlagerungsschalter selbst, welche hier als Fernschalter ausgebildet werden, vornimmt, und zwar folgendermaßen: Durch das Anfahrsignal fahren der Steuergenerator und die Überlagerungsgeneratoren gleichzeitig und synchron an; sobald ein freigegebener Frequenzwähler in der Fernsteuerzentrale anspricht, wird dadurch über oder längs der verbindenden Leitungen ein Impuls gegeben, welcher direkt die Überlagerungsschalter in den Überlagerungszentralen betätigt, so daß alle Generatoren gleichzeitig Ströme gleicher Frequenz in das Netz liefern und sich dabei selbst synchronisieren. Da nur zwei verschiedene Schaltimpulse gegeben zu werden brauchen (Anfahren und Überlagern), kann hierfür gegebenenfalls auch Gleichstrom verwendet werden, der richtungsempfindliche Gleichstromrelais auf den Überlagerungszentralen beeinflußt.
• Man kann weiter noch den Steuergenerator selbst auf einen über eine Kapazität an das nächstliegende Starkstromnetz angeschalteten Transformator arbeiten lassen und ihn derart durch den überlagerten Strom mit den (von ihm indirekt ferngesteuerten) Überlagerungsgeneratoren synchronisieren.
• Zum Betriebe derartiger Parallelstationen ist zudem eine gesicherte Synchronisierung nötig. Hierzu kann man erfindungsgemäß, um die unvermeidlichen Abweichungen in der Ausführung der Regler und dadurch im Reglersynchronismus auszugleichen, das ganze Frequenzband, welches dann in einem zulässig raschen Tempo durchlaufen werden soll, überlagern, und zwar mit voller oder verminderter Spannung, wobei die jeweils gewünschte Signalfrequenz vor den anderen Frequenzen durch eine wesentliche größere Impulsdauer (mittels des Langsamkontaktes) bzw. volle Spannung ausgezeichnet sein soll. Die installierten Resonanzapparate müssen dann derart gebaut sein, daß ein rasches Durcheilen der Eigenfrequenz keinen Einfluß hat, während sie auf einen genügend langen Impuls mit Sicherheit ansprechen.
• Die Verlängerung der Impulsdauer wird dadurch erreicht, daß durch das Ansprechen eines freigegebenen Frequenzwählers die Geschwindigkeit des vorgesehenen Frequenzreglers so lange vermindert wird, als der Frequenzwähler erregt bleibt. Dies kann bei Verwendung von Motorgeneratoren beispielsweise geschehen, indem man (Abbildung) dem Reglermotor RM einen Widerstand W vorschaltet, dernormalerweisevon den in Serie geschalteten Ruhekontakten derFrequenzwähler überbrückt ist; sobald und solange ein freigegebener Frequenzwähler anspricht, wird die Überbrückung aufgehoben, so daß der Reglermotor langsam läuft (Langsamkontakt).
• Dieses Verfahren hat auch den weiterer- Vorteil, daß der sonst bei der impulsartigen Überlagerung durch die Belastung eintretende Frequenzabfall vermindert bzw. gänzlich verhindert wird. Weiter kann man dann die angegebene Steuerzentrale noch dahin vereinfachen, daß der Steuergenerator von einem über einen gegen den Netzstrom kapazitiv blockierten, am nächstgelegenen überlagerten Starkstromnetze angeschalteten Transformator betriebenen Synchronmotor angetrieben wird, dessen Polzahl den überlagerten Frequenzströmen angemessen ist. Das Anfahrsignal verbindet diesen Synchronmotor mit seinem Anschlußtransformator und läßt andererseits gleichzeitig die Überlagerungsaggregate anfahren; dadurch läuft der Synchronmotor und der angekuppelte Steuergenerator stets streng synchron mit den Generatoren der überlagerungszentralen, so daß ein besonderer Drehzahlregler bei der Fernsteuerzentrale entbehrlich ist.
• Werden schließlich nicht kontinuierliche Frequenzbänder, sondern nur einzelne konstante Frequenzen überlagert, so vereinfacht sich das geschilderte Verfahren auf die Fernschaltung der Anlasser und der auf den fernzusteuernden Überlagerungszentralen vorgesehenen Schaltschützen, z. B. je einer j e Frequenz, durch eine gemeinsame Fernsteuerzentrale auf den beschriebenen Wegen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum Überlagern von dauernd oder zeitweilig zusammengeschalteten Netzen oder Netzteilen mit mehreren speisenden Kraftwerken bzw. Speisetransformatoren, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle einer einzigen Zentralüberlagerungsstation eine beliebige Anzahl von Uberlagerungsstationen verwendet wird, welche während des Parallelfahrens von einer gemeinsamen Führerstation aus ferngesteuert werden, hingegen. während des selbständigen Betriebes einzelner Netze oder Netzteile gegebenenfalls auch als selbständige Überlagerungsstationen arbeiten können.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsteuerung über die Starkstromleitungen selbst erfolgt, und zwar entweder durch tonfrequente Ströme oder durch Hochfrequenzwellen, -welche gegebenenfalls nieder- oder tonfrequent moduliert sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i., dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsteuerung durch einen Steuergenerator über eigene Schaltleitungen erfolgt, insbesondere über die bzw. längs der Betriebstelephönleitungen, und zwar -alternativ mittels Gleichstroms, Wechselstroms . verschiedener Frequenz, urgedämpfter oder gedämpfter oder auch modulierter Hochfrequenzwellen. q.. Einrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anfahrsignal erzeugt und zu den Überlagerungs-, evtl. - auch. der Fernsteuerzentrale (auf der Führerstation) geleitet wird, auf welchen selektive Relais. ansprechen, die das- Anfahret des dazugehörigen Aggregates bewirken. 5: Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Führerstation als selbständigeÜberlagerungszentralemit selbstgesteuerten Frequenzwählern und von Hand einschaltbaren . Wählschaltern ausgebildet wird. 6. Einrichtung nach Anspruch i, -dadurch gekennzeichnet, daß die als Fernschalter ausgebildeten Wählschalter der ITberlagerungsstationen durch die Impulse _ der Führerstationen derart ferngesteuert werden, - daß nur die auf die gewünschten Signalfrequenzen abgestimmten Freqüenzwähler freigegeben werden. -Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählschalter als durch Resonanzrelais bediente Kippschalter ausgebildet werden, deren Einschaltung durch .die zugehörige Signalfrequenz, deren Abschaltung durch ein gemeinsames Abschaltesignäl erfolgt. 8. Einrichtung nach Anspruch =, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks leichter Synchronisierung die Anlasser, Drehzahlregler, Variatoren, Zentralregler u. dgl. auf den Überlagerungs- und gegebenenfalls auch auf der Fernsteuerzentrale derartig ausgebildet werden, daß das Frequenzband zwischen Null und dem Maximum in möglichst gleicher Zeit durchlaufen wird (Reglersynchronismus). g. Einrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen mit den Uberlagerungsgeneratoren gleichzeitig anfahrenden und infolge Reglersynchronismus möglichst genau synchron laufenden Steuergenerator, dessen Strom auf die Frequenzwähler der Fernsteuerzentrale einwirkt, welche, sobald sie ansprechen, über oder längs der Schalt- bzw. Starkstromleitungen -direkt auf die Überlagerungsschalter derÜberlagerungszentralen einwirken, so daß die infolge Reglersynchronismus möglichst synchron laufenden Uberlagerungsgeneratoren zu gleicher Zeit Überlagerungsströme gleicher und wohldefinierter Frequenz in das Netz abgeben. -=o. Einrichtung nach Anspruch g, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuergenerator zudem noch, auf einen im nächstliegenden überlagerten Starkstromnetze über eine Kapazität eingeschalteten Transformator arbeitet, derart, daß der von ihm indirekt ausgelöste Überiagerungsstrom rückwirkend ihn selbst mit- den Überlagerungsgeneratoren genau synchronisiert. =i. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Verbesserung des für den Betrieb unbedingt nötigen Synchronlaufes der Überlagerungsgeneratoren, evtl. auch des Steuergenerators, das ganze Frequenzband überlagert wird, wobei die jeweils gewünschte Signalfrequenz. vor den anderen Frequenzen durch eine wesentlich größere Impulsdauer ausgezeichnet ist. i2. Einrichtung nachAnspruchii, dadurch gekennzeichnet; daß die jeweils gewünschte Signalfrequenz außer durch die größere Impulsdauer auch noch durch eine Erhöhung ,d -er Überlagerungsspannung vor den anderen Frequenzen ausgezeichnet ist. 13# Einrichtung .nach Anspruch =i und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuergenerator; welcher auf die Frequenzwähler der Fernsteuerzentrale einwirkt und durch diese über oder längs der Schalt- oder Starkstromleitungen direkt die Überlagerungsschalter der ÜbeTlagerungszentralen fernsteuert, Seinerseits von einem Synchronmotor passender Polzahl angetrieben wird, der durch das Anfahrsignal mit einem Transformator verbunden wird, welcher sekundär über einen den Netzstrom blockierenden Kondensator am nächstgelegenen überlagerten Starkstromnetze angeschaltet ist. z4.. Einrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Überlagerung bloß einiger starrer Frequenzen (an Stelle eines Frequenzbandes) durch die Fernsteuerzentrale die Anlasser der fernzusteuernden Überlagerungszentralen mittels des Anfahrsignals und die zu den einzelnen Wechselstromquellen starrer Frequenz gehörigen Einschalteschützen der Überlagerungszentralen mittels je eines dazugehörigen Einschaltesignals nach den in den Ansprüchen 2 und 3 angegebenen Methoden fernbetätigt werden.