DE643106C - Einrichtung zur Fernueberwachung und Fernbetaetigung in Kraftwerksbetrieben - Google Patents

Description

Für die Fernüberwachung in Kraftwerksbetrieben ist eine Einrichtung bekanntgeworden, bei der durch Verteilerschalter die zusammengehörigen Fernmelde- und Fernbetätigungsgeber und -empfänger jeweils gleichzeitig an die Übertragungsleitung angeschlossen werden. Die Sicherstellung phasengleichen Laufes geschieht dabei dadurch, daß der eine der Verteilerschalter sich nach jeder Umdrehung selbsttätig stillsetzt und durch ein von dem anderen Verteilerschalter ankommendes Anlaufsignal zu einer neuen Umdrehung veranlaßt wird. Innerhalb dieser Umdrehung wird der Synchronismus durch Fliehkraftregler innerhalb gewisser Grenzen aufrechterhalten. Diese Einrichtung besitzt den Nachteil, daß man wegen der bei jeder Umdrehung neu zu beschleunigenden großen Massen an niedrige Umlaufsgeschwindigkeit gebunden ist und infolgedessen nur eine verhältnismäßig geringe Übertragungshäufigkeit der angeschlossenen Signalgeber erzielen kann und nur eine verhältnismäßig geringe Anzahl von Signalgebern überhaupt anschließen kann. Diese Einrichtung hat somit nur eine geringe Übertragungsmöglichkeit. Für die Zwecke der Telegraphic sind nun noch Einrichtungen bekanntgeworden, die ebenfalls synchron laufende Verteilerschalter enthalten, bei denen sich die Verteiler durch gegenseitige Stromsendungen im Gleichlauf halten. Diese Anordnungen, die mit Stromstößen unterschiedlicher Polarität arbeiten, haben den Nachteil, daß stets nur zwei Stationen miteinander in Verkehr treten können. Abgesehen davon sind derartige Einrichtungen auch deshalb für die Fernüberwachung und Fernbetätigung in elektrischen Kraftübertragungsanlagen nicht geeignet, weil die Verteilerschalter erst durch Handgriffe eines Bedienungsbeamten zum Anlauf gebracht werden müssen und auch in bezug auf ihre Drehgeschwindigkeit wenigstens annähernd gleich eingeregelt werden müssen. Abgesehen davon ist bei derartigen Einrichtungen häufig auch die Anzahl der zur Übertragung benötigten Leitungen verhältnismäßig groß. Für Fernmelde- und Fernsteuerungseinrichtungen in elektrischen Kraftnetzen sind also- diese bekannten Anordnungen der TeIe- 5" graphie nicht zu gebrauchen, da dort meist mehrere Unterstationen mit einer Zentralstelle in Verkehr zu treten haben und außerdem die Unterstationen in der Regel unbedient sind.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf eine Einrichtung zur Fernüberi wachung und Fernbetätigung für Kraftwerksbetriebe mit Hilfe von synchron umlaufenden Verteilerschaltern, und zwar wird, um die Nachteile der bekannten Anordnungen zu vermeiden, die Anordnung so getroffen, daß

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Waldemar Brilckel in Berlin-Wilmersdorf.

die Verteilerschalter der mit der Zentralstelle zusammenarbeitenden Unterstationen durch einen einzigen in der Zentrale untergebrachten Taktgeber zwangsläufig in Gleichlauf gesteuert werden, und zwar derart, daß durch die Stromsendungen des Taktgebers die Verteilerschalter der beteiligten Unterstationen im Falle des Außertrittfallens eines derselben selbsttätig angelassen, in bezug auf ihre räumliehe Phase richtiggestellt und während des Laufes in Phasenübereinstimmung gehalten werden. Insbesondere soll die Einrichtung derart getroffen werden, daß die Stromsendungen des Taktgebers mit von der jeweiligen räumlichen Phasenlage der zu synchronisierenden Verteiler abhängigen Schalteinrichtungen zusammenwirken und eine Regeleinrichtung für die Phase oder für die Geschwindigkeit oder für beides der in Phasenübereinstimmung zu bringenden bzw. zu haltenden Verteiler beeinflussen. Hierdurch wird es ermöglicht, zwischen mehreren Unterstationen und einer Zentralstelle eines elektrischen Energieverteilungsnetzes einen Gegenverkehr zu schaffen, der gegenüber den bekannten Einrichtungen eine große Übertragungsmöglichkeit erreicht und außerdem auch dann Anwendung rinden kann, wenn diese Aulienstationen vollständig unbedient sind. Schließlich wird durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Dauerkontrolle der Phasengleichheit der Verteilerschalter erreicht unter Verwendung einer verhältnismäßig geringen Anzahl von Schaltelementen und Übertragungskanälen.

Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Überwachungseinrichtung ist in der Zeichnung dargestellt. A ist die überwachende Zentralstelle, B eine von mehreren gegebenenfalls unbedienten Unterstationen. Die Apparate 1, 2, 3, welche Sender oder Empfänger sein können, werden mit den Apparaten 4, 5. 6, welche die zugehörigen Empfänger und Sender darstellen, nacheinander zusammengeschaltet mit Hilfe der Verteilerschalter 7 und 8. Die Welle des Motors 9 trägt den zentralen Taktgeber, bestehend aus einem Schaltarm 12 und einem Gegenkontakt 15. Die Welle des Motors 10 trägt die Schalteinrichtungen (Kontaktarm 13 und 21 und die zugehörigen Gegenkontakte 14, 22, 23) durch deren Zusammenwirken mit den Stromsendungen des Taktgebers der Gleichlauf erzielt und aufrechterhalten wird. Die Phasenverstellvorrichtung besteht aus einem Servomotor iS, der mittels eines Differentialgetriebes 19 die räumliche Phase der Welle des Motors 10 verstellt. Die Geschwindigkeitsverstellvorrichtung besteht in den Schnellreglerkontakten 24' und 25« parallel den Widerständen 26 und 27 im Erregerkreis des Motors 10 und einem weiteren Servomotor 30 zur Verstellung eines Widerstandes 33, der ebenfalls im Erregerkreis des Motors 10 liegt.

Im einzelnen arbeitet die Einrichtung folgendermaßen :

Der Motor 9 in Station A möge sich in der Pfeilrichtung mit seiner Normalgeschwindigkeit drehen, die jedoch nicht genau konstant zu sein braucht. Der Motor 10 in der Station B wird angelassen, was bei unbedienten Stationen in einer später zu beschreibenden Weise geschieht und dann der Sehalter 11 geschlossen. Die Motoren 9 und 10 laufen dann zunächst weder mit gleicher Geschwindigkeit, noch mit gleicher Phase. Der Taktgeber 12 und der Kontaktarm 13 berühren also die zugehörigen Kontakte 14 und 15 zu verschiedenen Zeiten, so daß die Relais 16 go und 17 zu verschiedenen Zeiten erregt werden. Angenommen, das Relais 16 wird früher erregt als das Relais 17, so schließt sich zunächst ein Selbsthaltekreis vom Pluspol über den Ruhekontakt ij^r, den Selbsthaltekontakt 16", die Wicklung des Relais 16 zum Minuspol. Außerdem schließt sich der Arbeitskontakt 16⁶ und öffnet sich der Ruhekontakt 16⁵ im Kreise des Motors 18, so daß dieser anläuft und mittels eines Differentialgetriebes 19 die Phase der Welle des Motors 10 verstellt. Der Stromkreis für den Motor 18 verläuft vom Pluspol über den Arbeitskontakt ι &', das Verzögerungsrelais 20, den Motor 18, den Ruhekontakt 17^s zum Minuspol. Der Motor 18 bleibt auch nach Beendigung des Phasenzeichens der Zentralstelle A in Betrieb, da das Relais i6 über seinen Selbsthaltekontakt 16« erregt bleibt. Durch das Phasenzeichen der Unterstation B wird, wenn Kontaktarm 13 seinen Gegenkontakt 14 berührt, das Relais 17 erregt und unterbricht am Ruhekontakt 17^s den Stromkreis des Motors 18, so daß die Phasenverdrehung der Welle des Motors 10 beendet wird. Die Erregung des Relais 17 bewirkt außerdem die öffnung des Ruhekontaktes 17' im Selbsthaltekreis des Relais 16, so daß auch dieses wieder abfällt. Der Selbsthaltekreis des Relais 17 ist durch den Ruhekontakt i6^r unterbrochen, so daß 11c Relais 17 sofort wieder abfällt, wenn das Phasenzeichen der Unterstation B beendet ist. Wenn die Verstellung der Phase des Antriebsmotors 10 noch nicht ausgereicht hat, im bei der nächsten Umdrehung die Phasenzeichen von A und B gleichzeitig auftreten :u lassen, so wiederholt sich der Phasenregelvorgang in der beschriebenen Weise.

Wenn nach Schließung des Schalters 11 zuerst das Phasenzeichen der Stelle B gegeben wird, so wird zunächst das Relais 17 erregt, dadurch der Motor 18 in umgekehrter Rieh-

tung in Bewegung gesetzt. In diesem Fall hält sich das Relais 17, Ms. durch das Relais 16 der Stromkreis des Motors 18 wieder unterbrochen und das Relais 17 wieder zum Abfallen gebracht wird.

Die Phasenregelung geht so lange vor sich, bis die Kontaktarme 12 und 13 genau gleichzeitig ihre zugehörigen Kontakte 14 und 15 berühren und wieder verlassen. In diesem Falle sprechen die Relais 16 und 17 genau gleichzeitig an, der Motor 18 erhält keine Spannung mehr, das im Kreise des Motors 18 befindliche Verzögerungsrelais 20 fällt also ab und schließt seinen Ruhekontakt 20«. Die Phasenzeichen der Sendestelle A werden dann parallel zu dem Relais 16 auch noch dem Kontaktarm 21 zugeleitet und erfolgen bei genau synchronem und phasengleichem Lauf zu der Zeit, in welcher sich dieser Kontaktarm 21 gerade zwischen den beiden Kontakten 22 und 23 befindet. Bei einer geringen Abweichung jedoch wird je nach dem Sinne des Phasenfehlers eines der Relais 24 und 25 erregt, und zwar bei Nacheilung des Kontaktarmes 21 des Relais 24, bei Voreilung- des Relais 25. Das Relais 24 besitzt einen Ruhekontakt 24Λ, der einen Widerstand 26 im Erregerkreise des Motors 10 überbrückt. Durch das Arbeiten dieser Kontakte 24' und 35^s wird der Antriebsmotor 10 abwechselnd über- und imtersteuert. Die Relais 24 und 25 besitzen außerdem Arbeitskontakte 24* und 25* im Kreise der Relais 28 und 29. Die Ansprechverzögerung dieser Relais 28 und 29 ist derart bemessen, daß bei betriebsmäßigen einseitigen Abweichungen von der zu regelnden Phase diese Relais anziehen. Dadurch wird ein Motor 30 in Betrieb gesetzt, der über eine Schnecke 31 und eine Zahnstange 32 einen ebenfalls im Erregerkreise des Motors 10 liegenden Widerstand 33 verstellt. Die Schaltung der Relaiskontakte 28«, 28', 29« und 29^r ist ebenso wie diejenige im Kreise des Motors 18. Die Antriebsgeschwindigkeit des Motors 10 wird durch Ansprechen der Relais 28 und 29 derart verändert, daß an Stelle der einseitigen Abweichungen in der Phase wieder Phasenübereinstimmung bzw. abwechselnde Abweichungen auftreten.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der beschriebenen Einrichtung besteht in einem Drehzahlregler, der die Geschwindigkeit der Welle des Motors 10 auch beim Nichteintreffen der Signale des Taktgebers in der Nähe der Solldrehzahl hält, ohne jedoch, die Arbeitsweise der an die Kontakte 22 und 23 angeschlossenen Regelvorrichtung irgendwie zu beeinflussen. Eine derartige Regeleinrichtung kann z. B. aus einem kleinen Gleichstromgenerator 34 bestehen, an den zwei Relais verschiedener Ansprechempfindlichkeit 35 und 36 angeschlossen sind. Befindet sich der Motor 10 in der Nähe seiner Solldrehzahl, so hat Relais 35 angezogen, Relais 36 dagegen nicht. Der Ruhekontakt 3 y ist also geöffnet, beim Relais 36 ist umgekehrt der Arbeitskontakt 36« offen. Weicht die Drehzahl nun übermäßig stark nach unten von ihrem Sollwert ab, so fällt Relais 35 ab, und es bildet sich ein Stromkreis vom Pluspol über den Ruhekontakt 35', das Relais 28 zum Minuspol. Der Motor 30 wird also durch Schließung des Arbeitskontaktes z8^a eingeschaltet, der Widerstand 33 im Erregerkreis des Motors 10 wird vergrößert, die Drehzahlabweichung also· wieder rückgängig gemacht. Weicht die Drehzahl des Motors 10 übermäßig nach oben ab, so wird Relais 36 erregt, es bildet sich ein Stromkreis vom Pluspol über den Arbeitskontakt 36^s, das Relais 29 zum Minuspol. Der Motor 30 läuft umgekehrt an, was eine Verkleinerung des Widerstandes 23 im Erregerkreis des Motors 10 zur Folge hat.

Die Signale des Taktgebers können ferner in vorteilhafter Weise dazu verwendet werden, die Apparatur in der Unterstation B selbsttätig in Betrieb zu nehmen und bei Außertrittfallen des Verteilerschalters 8 die Abschaltung der Überwachungs- und Betätigungsapparate 4, 5, 6 zu bewirken. Zur Inbetriebnahme des Motors ι ο dient ein Relais 37 mit Abfallverzögerung, das bei Eintreffen der Signale des Taktgebers über einen nicht dargestellten Arbeitskontakt den Anker-Stromkreis des Motors 10 schließt und während der Pausen zwischen den einzelnen Taktgebersignalen wegen seiner Abfallverzögerung den Anker in Arbeitsstellung hält. Der Anschluß der Apparate 4, 5, 6 wird durch ein Relais 38 mit großer Ansprechverzögerung, aber geringer Abfallverzögerung bewirkt. Dieses Relais wird über Arbeitskontakte i6^c und I7^C erregt, spricht also nur an, wenn Relais 16 und 17 gleichzeitig für eine gewisse Zeit je Umlauf erregt werden, also erst bei Phasenübereinstimmung. Beim Anlauf wird, wie oben auseinandergesetzt, Relais 16 von Relais 17 sofort nach Ansprechen des letzteren zum Abfallen gebracht, also der Kreis des Relais 38 so gut wie überhaupt nicht geschlossen. Die Abfallverzögerung des Relais 38 ist so groß gewählt, daß bei normaler Folge der Taktgeber sign ale der Kontakt 38* während des ganzen Umlaufes geschlossen bleibt.

Sind größere Umlaufgeschwindigkeiten der Verteilerschalter notwendig, als sie mit elektromagnetischen Relais beherrscht werden können, so können zweckmäßig Elektronenrelais gegebenenfalls in Verbindung mit elektromagnetischen Relais verwendet werden.

Claims (5)

1. Ρλ ϊ ε ν τ λ χ s ρ Ru c η ε :

   ι. Einrichtung zur Fernüberwachung und Fernbetätigung in Kraftwerksbetrieben unter Verwendung von dauernd synchron umlaufenden, motorangetriebenen Verteilerschaltern, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerschalter der mit der Zentralstelle zusammenarbeitenden Unter-Stationen durch einen einzigen in der Zentrale untergebrachten Taktgeber zwangsläufig in Gleichlauf gesteuert werden, und zwar derart, daß durch, die Stromsendungen des Taktgebers die Verteilerschalter der beteiligten Unterstationen im Falle des Außertrittfallens eines derselben selbsttätig angelassen, in bezug auf ihre räumliche Phase richtiggestellt und während des Laufes in Phasenüber- zo einstimmung gehalten werden.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber (12) in Verbindung mit der von der jeweiligen räumlichen Phasenlage der zu synchronisierenden Verteiler (7, 8) ababhängigen Schalteinrichtung (1 bis 6) eine Regelvorrichtung (18, 30 usw.) für die Phase oder die Geschwindigkeit oder beides der in Phasenübereinstimmung zu bringenden bzw. zu haltenden Verteiler beeinflußt.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Taktgeber (12) bei Gleichlauf der zu synchronisierenden Verteiler (7, 8) die Geschwindigkeit ihrer Antriebsorganc (10) abwechselnd über- und untersteuert wird und bei betriebsmäßig wiederholt auftretenden einseitigen Abweichungen die Geschwindigkeit der Antriebsorgane selbsttätig auf einen anderen Wert eingestellt wird.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (34, 35> 36) vorgesehen sind, die die Geschwindigkeit des Verteilers auch bei nicht Eintreffen der Signale des Taktgebers (12) in der Nähe der Solldrehzahl halten.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Stromsendungen des Taktgebers (12) bei Inbetriebnahme einer jeweilig zu synchronisierenden Unterstation nach Erreichen der Phasenübereinstimmung am Kontakt (38") die Anschaltung der Fernüberwachung und Fernbetätigung der Geber und Empfänger (1 bis 6) und bei Abweichung von der Phasenübereinstimmung, die ein bestimmtes zulässiges Maß überschreitet, durch die Stromsendungen des Taktgebers (über die Relais 16 und 17, das Relais 38) die Abschaltung dieser Geber und Empfänger bewirkt wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen