DE623409C - Verfahren zum selbsttaetigen Regeln der Uebergabeleistung zwischen elektrischen Netzen - Google Patents

Description

Bei der Regelung von elektrischen Kraftwerken auf konstante oder nach einem Fahrplan veränderliche Leistung oder auf Konstanthaltung oder programmäßige Änderung der Übergabeleistung zwischen zwei elektrischen Netzen ist es gebräuchlich, bei jeder Abweichung der geregelten Leistung von ihrem Sollwert eine Verstellung an den Kraftmaschinenreglern vorzunehmen, deren Größe dem aufgetretenen Fehler proportional ist. Hiernach wird im allgemeinen durch vorübergehende Sperrung der Regeleinrichtung den Kraftmaschinen bzw. dem Netz Zeit gegeben, dem neu erteilten Verstellimpuls nachzufolgen. Dieses Verfahren ist ausreichend, solange die geregelte Maschine und die mit dieser diesseits der Meßstelle parallel arbeitenden Kraftwerke gegenüber den jenseits der Meßstelle liegenden Werken genügend klein

sind und größere Änderungen in der Zahl und der Leistung dier in Betrieb befindlichen Maschinen nicht auftreten. Sobald diese Bedingungen nicht erfüllt sind, ist eine bestimmte, für alle Betriebszustände richtige Abhängigkeit der notwendigen Größe der Verstellung der Kraftmaschinenregler von der beobachteten Abweichung nicht mehr gegeben, sondern die zur Beseitigung einer Abweichung notwendige Verstellung hängt nunmehr von dem jeweiligen Betriebszustand der gekuppelten Netze ab. Wenn an der geregelten Maschine eine bestimmte Verstellung vorgenommen wird, dann wird nämlich gleichzeitig die Frequenz des gekuppelten Systems etwas verschoben und damit die Abgabeleistung aller parallel arbeitenden Kraftwerke geändert. Die Änderung, die sich hierbei an den mit dem geregelten Kraftwerk diesseits der Meßstelle parallel arbeitenden Werken und Maschinen ergibt, bewirkt, daß ^₀ jeweils nur ein Teil der an der verstellten Maschine erzielten Leistungsänderung an der Meßstelle erscheint und zur Verbesserung des aufgetretenen Fehlers beiträgt. An dieser Meßstelle wird die Übergabeleistung zwischen. den Netzen diesseits und jenseits der Meßstelle gemessen. Derjenige Teil der Leistungsänderung an der geregelten Maschine, welcher an der Meßstelle erscheint, ist um so kleiner, je mehr und je größere Maschinen diesseits der Meßstelle mit der geregelten parallel arbeiten. Bei ein und demselben Verhältnis der Regelbewegung zu dem an der Meßstelle beobachteten Fehler wird also bei dem einen Betriebszustand keine genügende Verbesserung erzielt werden, bei dem anderen Betriebszustand dagegen wird eine Überregelung auftreten, die zu betriebsstörenden Pendelungen Anlaß gibt. Aufgabe der Erfindung ist, in den genannten Fällen eine selbsttätige Anpassung der vorgenommenen Verstellung an den Betriebszustand des Netzes zu erzwingen, ohne daß die genannten Nachteile auftreten.

Dies kann gemäß der Erfindung dadurch erreicht werden, daß man zunächst nach dem Auftreten einer Abweichung eine Regelbewegung von bestimmter, dem Fehler proportionaler Größe vornimmt, dann aber nicht das Netz sich selbst überläßt, sondern die Rück-

kehr des Leistungswertes an der Meßstelle bis zu dem einzuhaltenden Sollwert überwacht und, wenn notwendig, sofort verbessernde Regelbewegungen einleitet. Die neue Regelung wird an Hand der Schaulinien der Fig. r und 2 näher erläutert, worin als Abszisse die Zeit Z und als Ordinate die elektrische Übergabeleistung L an der Meßstelle aufgetragen ist. In beiden Figuren sei angenommen, daß die Nullinie (Abszisse) dem einzuhaltenden Sollwert der Übergabeleistung L entspricht und daß diese gemäß Fig. 1 vom Zeitpunkt A an entsprechend der Linie α von dem Sollwert abzuweichen beginnt. Vom Zeitpunkt^ ab wird ein der Abweichung proportionaler Verbesserungsimpuls bis zum Zeitpunkt B auf die Maschine gegeben. Wenn wenig Maschinen mit der verstellten Maschine diesseits der Meßstelle parallel arbeiten, so ergibt sich beispielsweise ein Übergabeleistungsrücklauf nach der Kennlinie b, welcher verhältnismäßig schnell erfolgt und der zu einer Unterschrei tung des Sollwerres der Übergabelei-' 25 stung führt. In diesem Falle war also der Vorgenommene Regelimpuls im Verhältnis zum Netzzustand zu groß. Bei einem anderen Zustand des Netzes, nämlich bei einer größeren Anzahl von parallel arbeitenden Maschinen, erfolgt der Übergabeleistungsrücklauf beispielsweise nach der Kennlinie c, wobei der vorgeschriebene Sollwert der Übergabeleistung nicht wieder erreicht wird. Der Regelimpuls war also diesmal zu klein. Wie Fig. ι zeigt- uMd die Erfahrung bestätigt, kann also an Hand einer idealen Regelkennlinie d festgestellt werden, ob der Regelimpuls zu klein oder zu groß war. Ergeben sich positive Abweichungen der augenblicklichen Üibergabeistleistung· von demjenigen augenblicklichen Sollwert dier Übergabeleistung, der durch die ideale- Regelkennlinie d während des Regelvorganges vorgeschrieben ist, wie beispielsweise bei der Linie c, dann ist der Regelimpuls entsprechend zu ergänzen. Ergeben sich negative Abweichungen, wie beispielsweise bei der Linie b, dann ist der ursprüngliche Regelimpuls durch einen eritgegengerichteten Verbesserungsimpuls zu berichtigen.

Es würde nun nicht genügen, erst nach einer bestimmten Zeit, z. B. im Zeitpunkt C₁ festzustellen, wie groß die Abweichung der geregelten Übergabeleistung von dem durch die ideale Regelkennlinie d vorgeschriebenen Sollwert der Übergabeleistung während des Regelvorganges ist. Denn bei heftigen Überregelungen (Kennlinie e) könnten sich die Leistungsverhältnisse in der Zwischenzeit schon ganz unzulässig geändert haben, was durch nachträgliche Verbesserungen kaum mehr gutzumachen wäre. Es ist vielmehr wichtig, daß der Vergleich zwischen der tatsächlichen Regellinie {b, c oder e) und der idealen Regelkennlinie d jederzeit erfolgen kann und daß entsprechende Verbesserungsimpulse auch sofort und ohne die geringste Zeitverzögerung ausgesandt werden.

Um den durch die Kennlinien b, c, d und e der Fig. 1 angedeuteten zeitlichen Verlauf der Regelgrößen durch eine Vorrichtung nachprüfen zu lassen, die bei unerwünschten Abweichungen selbsttätig die Verbesserungsimpulse einleitet, kann sowohl die zu regelnde Größe (Übergabeleistung bzw. ihre Abweichung vom Sollwert) also auch die Vergleichsgröße (Sollwert der geregelten Übergabeleistung während des Regelvorganges) durch bewegliche mechanische Teile einzeln dargestellt werden, deren Stellungen in jedem Aug-enblick den Augenblickswerten der betreffenden Größen entsprechen. Der eine Teil wird hierbei zwangsläufig von dem Unterschied zwischen dem Sollwert der zu regelnden Übergabeleistung (dargestellt durch die Abszisse in Fig. 1) und dem Istwert der geregelten Übergabeleistung während des Regelvorganges gesteuert und bildet daher gewiss'ermaßen die Regellinie b, c öder e ab. Je nach dem Erfolg der Regelung bewegt er sich also entsprechend den Kennlinien b, c oder e (Fig. 1), Der zweite Teil soll durch seine Bewegung die ideale Regelkenrilinie d darstellen. An sich könnten für die Form dieser, idealen Regelkennlinie d beliebige Vorschriften ge- S5 macht werden. Man wird aber eine Form anwenden, welche möglichst wenig Regelarbeit erfordert, die also den natürlichen Eigenschaften des Netzes am besten entr spricht. Erfahrungsgemäß ergibt sich dabei eine Exponentialkurve, die z. B. durch die Bewegung einer elektromagnetisch gebremsten Dämpferscheibe dargestellt werden kann, weiche ihrerseits durch eine Rückzugsfeder in die Nullage gebracht wird. Die Ablenkung dieser Scheibe aus ihrer Nullage erfolgt jeweils während des Zeitabschnittes A-B, innerhalb dessen der erste Regelimpuls stattfindet. Sobald dieser zu Ende ist, also im Zeitpunkt B, wird die Scheibe freigegeben und überwacht nunmehr die Wirkung der ersten Regelimpulse. Die beiden Einzelteile können derart ausgebildet sein, daß sie bei Abweichungen der gegenseitigen Lage Verbesserungsimpulse einleiten, daß aber diese Impulse unterbleiben, wenn sich beide mechanisch beweglichen Teile nach der gleichen Zeitfunktion (ideale Regelkennlinie d) bewegen.

Es läßt sich aber auch eine zweckmäßige Vereinigung zwischen der genannten Überwachungseinrichtung und der Einrichtung

62B409

für die Aussendung des ersten Regelimpulses treffen, und zwar auf folgende Weise: Zur Bemessung des ersten Regelimpulses in Abhängigkeit von der Fehlergröße wird nach an sich bekannten Verfahren der Sollwert in der Regeleinrichtung derart gefälscht, daß im Zeitpunkt^ das Vergleichsorgan wieder ins Gleichgewicht kommt. Hierdurch wird der Regelimpuls beendet und gleichzeitig die

ίο Größe des bis zum Zeitpunkt B aufgetretenen Fehlers ausgemessen, so daß also ein Regelimpuls von einer dem Fehler proportionalen Dauer ausgesandt wird. Die Fälschung des Sollwertes 'wird nun zwangsläufig in an sich bekannter Weise nach der idealen Regelkennlinie d wieder verkleinert. Auch in diesem Falle kann die Bewegung des entsprechenden Organs, z. B. durch eine elektromagnetische Bremsscheibe mit Rückzugsfeder, gesteuert werden. Bewegt sich die geregelte Übergabeleistung entsprechend der Linie b schneller zurück, dann treten gegenläufige Verbesserungsimpulse auf, bewegt sie sich langsamer, z. B. nach der Linie c, dann werden gleichläufige Ergänzungsimpulse veranlaßt. Verläuft die geregelte Übergabeleistung dagegen von selbst nach der idealen Regelkennlinie d, dann sind weitere Verbesserungsimpulse nicht mehr notwendig.

Die beschriebene Einrichtung ermöglicht gleichzeitig die Bemessung des ersten Regelimpulses nach Maßgabe der Größe des Fehlers sowie die anschließende Überwachung des Regelablaufes an Hand der idealen Regelkennlinie bei verschiedenen Netzzuständen. Dem Netzzustand wird aber auch zweckmäßig die ideale Regelkennlinie d angepaßt, um mit möglichst wenig Regelarbeit auszukommen, wobei Pendelungen weitgehend vermieden werden. Bei kleinem Maschineneinsatz ist es beispielsweise eher möglich, die ideale Regelkennlinie d steller zu legen, also den Sollwert der Übergabeleistung schneller wieder zu erreichen, als bei großen und zahlreichen parallellaufenden Maschinen. Andererseits wird bei großem Maschineneinsatz die idealeRegelkennlinied zweckmäßig flacher gelegt. Die Anpassung der idealen Regelkennlinie d an den Netzzustand kann ebenfalls selbsttätig vorgenommen werden.

Entsprechend Fig. 2 sei angenommen, daß das Netz zuerst klein war und die ideale Regelkennlinie d_t seinem Zustand angepaßt wurde. Durch Einschaltung weiterer Maschinen soll aber das Netz nachträglich vergrößert worden sein. Entsprechend den vorhergehenden Auseinandersetzungen reicht nunmehr der Regelimpuls zur Beseitigung des Fehlers nicht mehr aus, so daß sich eine Änderung der geregelten Übergabeleistung nach der Linie C₁ ergibt. Es sind also dauernd gleichläufige Verbesserungsimpulse erforderlich. Durch diese kann die ideale Regelkennlinie άχ in die ideale Regelkennlinie d₂ umgewandelt werden, wie weiter unten beschrieb ben wird. Gleichzeitig kann das Verhältnis zwischen dem ersten Regelimpuls und dem Fehler, z. B. durch Verstärkung der früher beschriebenen Sollwertfälschung, vergrößert werden, so· daß die geregelte Übergabeleistung nunmehr rascher auf den Sollwert zurückkehrt. Die Kennlinie C₁, nach der sich die Regelung tatsächlich vollzieht, und die ideale Regelkennlinie werden somit einander selbsttätig genähert. Ähnliche Verhältnisse ergeben sich, wenn das Netz gegenüber seinem ursprünglichen Zustand verkleinert worden ist. In diesem Falle kann die ideale Regelkennlinie verkürzt und abhängig davon das Verhältnis des ersten Regelimpulses zum Fehler verkleinert werden.

Die Ausführung dieses Vorschlages kann auf folgendem Wege erfolgen: Die Dämpfermagnete der schon genannten Bremsscheibe, welche die Gestalt der idealen Regelkennlinie d bestimmen, werden durch ein elektromagnetisch gesteuertes Klinkwerk verstellt. Dieses Klinkwerk wird bei jedem Verbesserungsimpuls um einen Schritt in positiver oder negativer Richtung verstellt. Treten sehr' viele gleichläufige Verbesserungsimpulse hintereinander auf, dann wird das Klinkwerk um einen gewissen Betrag nach der einen Seite verstellt, wobei der Dämpfermagnet der Scheibe mehr genähert, die Bremsung also verstärkt wird. Umgekehrt bedingen zahlreiche gegenläufige Verbesserungsimpulse eine Veränderung der Dämpfung in der anderen Richtung. Treten abwechselnd gleich- und gegenläufige Verbesserungsimpulse auf, dann bleibt die ideale Regelkennlinie erhalten.

Die genannten Ausführungsformen sind nur Beispiele. Es lassen sich auf Grund der zahlreichen Möglichkeiten, welche der· elektrische Apparatebau bietet, noch eine Reihe anderer Lösungen finden.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   X. Verfahren zürn selbsttätigen Regeln der Übergabeleistung zwischen elektrischen Netzen, die von Kraftwerken mit zeitlich schwankender Leistungsfähigkeit gespeist werden, wobei ein dem jeweiligen Fehler (d.h. dem Unterschied zwischen dem Ist- und dem Sollwert der zu regelnden Leistung an der Meßstelle) entsprechender Regelimpuls gegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung des Regelimpulses nach seiner Abgabe an der Meßstelle nach einer jeweils von der Zahl und Größe der beiderseits der Meßstelle in Betrieb befindlichen Maschinen-

   einheiten abhängigen idealen Regelkennlinie fortlaufend überwacht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß während des Regelvorganges die Augenblicksistwerte der Übergabeleistung mit den durch die ideale Regelkennlinie vorgeschriebenen Augenblickssollwerten der Übergabeleistung verglichen werden und daß die zu Beginn des Regelvorganges gegebenen R^gelimpulse entsprechend den gemessenen Unterschiedswerten verbessert werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ideale Regelkennlinie selbsttätig den veränderlichen Netzverhältnissen angepaßt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß schon vor Beginn des Regelvorganges das Verhältnis zwischen dem Regelimpuls und der Abweichung des Istwertes der Übergabeleistung vom Sollwert an der Meßstelle selbsttätig der geänderten idealen Regelkennlinie (und damit entsprechend den Netzverhältnissen) eingestellt wird.
5. 5. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, wobei zur Bemessung des Regelimpulses der Sollwert der Übergabeleistung vorübergehend,

   z. B. durch Änderung der Federspannur.g des Meßsystems, proportional dem auftretenden Fehler gefälscht wird, dadurch gekennzeichnet, . daß diese Fälschung selbsttätig, entsprechend dem Verlauf der idealen Regelkennlinie rückgängig gemacht wird.
6. 6. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der idealen Regelkennlinie durch die vom Regler erzeugten gleich- oder gegenläufigen Verbesserungsimpulse selbsttätig vorgenommen wird.
7. 7. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung des Verhältnisses des Regelimpulses zum Fehler durch die vom Regler erzeugten Verbesserungsimpulse selbsttätig vorgenommen wird.

   Hierzu I Blatt Zeichnungen