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Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Frequenz und Lastverteilung
von Wechselstromerzeugern Parallel arbeitende Wechselstromerzeuger hat man bisher
im Hinblick ,auf eine stabile Lastverteilung mit Reglern versehen, die derart wirken,
daß eine bestimmte Drehzahländerung einer bestimmten Laständerung entspricht, und
umgekehrt. Da -es: aber nur finit großen Kosten möglich ist, solche Regler derart
herzustellen, daß sie genau Übereinstimmende Kennlinien besitzen, sind zusätzliche
Einrichtungen erforderlich, die eine ungleichmäßige Belastung der Stromerzeuger,
die sich auf Grund der verschiedenen Neigung der Kennlinien ergeben würden, vermeiden.
Beispielsweise wurde insbesondere dann, wenn die Stromerzeuger in verschiedenen
Kraftwerken untergebracht sind, einem dieser Werke ausschließlich die Frequenzhaltung
übertragen, während andere Werke nur dieLeistung nach einem vorgeschriebenen Fahrplan
fahren. Aber auch in diesem Falle ergeben sich Nachteile, die beispielsweise darin
liegen, daß insbesondere bei großen Entfernungen zwischen den einzelnen Kraftwerken
merkliche Verzögerungen zwischen den Frequenz- und Laständerungen auftreten. Es
muß ferner das frequenzhaltende Werk genügend große Maschinenreserven haben, um
jede über die fahrplanmäßige Belastung hinaus anfallende Spitzenlast decken zu können.
Schließlich ist es im Hinblick auf eine Aufrechterhaltung des Betriebes auch im
Falle des Auftretens von Störungen erforderlich, daß die Frequenzhaltung sofort
oder nach ganz kurzer Übergangszeit von einem anderen Werk übernommen wird. Es müssen
demnach die verhältnismäßig teuren und zumeist nicht benötigten Frequenzregeleinrichtungen
in allen denjenigen Werken vorhanden sein, die gegebenenfalls zur Frequenzhaltung
herangezogen werden.
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Es ist nun bereits bekannt, zum Zweck der Lastverteilung und der Frequenzhaltung
den Drehzahlregler jedes Generators von einem Lastregler zu steuern, der etwa als
wattmetrische Meßwaage ausgebildet ist. Die Waage wird einerseits von der tatsächlich
abgegebenen Leistung (Ist-Leistung), anderer-Belts von dem Soll-Wert der Leistung,
beeinflußt, wobei der jeweilige Betrag des Soll-Wertes ;entsprechend einer etwa
vorhandenen Abweichung des Frequenzintegrals verändert wird.
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Die Erfindung betrifft eine vorteilhafte Weiterbildung derartiger
Einrichtungen, und zwar ist die Einrichtung erfindungsgemäß so getroffen, daß eine
Abweichung in der taktmäßigen Bewegung von Kontakten, die entsprechend Ist- und
Soll-Frequ@enz bewegt werden,
einerseits einen Regelvorgang über
das Verstellorgan der Kraftmaschine, andererseits eine Verstellung eines Spannungsteiler7_
kontaktes hervorruft. Der in dieser Wn@e festgestellte Zeitfehler wird in einem
Reg,iggir< relais zur Wirkung gebracht, auf das aul,@c@i=-dem Ist-Leistung und
Soll-Lastanteil so daß der Lastanteil nach Größe und Richtung eines Zeitfehlers
geändert wird. Daraus ergibt sich eine sehr empfindliche Regelung, und es werden
mit dieser Einrichtung auch Frequenzabweichun.gen von so geringer Größe erfaßt und
zum Verschwinden ,gebracht, die unterhalb der Ansprechgrenze eines normalen Frequenzreglers
liegen. Infolge :der gemeinsamen Ein@idrkung von Soll- und Ist-Wert der Leistung
'und der Frequenzintegrale auf ein Regelrelais ergibt sich, daß beispielsweise bei
einem Absinken der Frequenz so lange geregelt wird, bis die Frequenz auf den Normalwert
zurückgeführt ist bzw. bis der betreffende Stromerzeuger eine Leistung liefert,
die gleich ist seinem fahrplanmäßig vorgeschriebenen Lastanteil zuzüglich eines
Betrages, der dem Zeitfehler entspricht, der vom Beginn des Absinkens der Frequenz
an entstanden ist. Steigt im umgekehrten Fall die Frequenz an, dann wirkt das Regelrelais
in der Weise, daß die Frequenz auf den normalen Wert zurückgeführt wird bzw. daß
der betreffende Stromerzeuger eine Leistung liefert, die gleich ist dem ihm vorgeschriebenen
fahrplanmäßigen Lastanteil, abzüglich eines Betrages entsprechend dem positiven
Zeitfehler, der vom Beginn des Ansteigens der Frequenz an entstanden ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
für das angenommen ist, @daß zwei Wechselstromerzeuger i und 2 parallel auf ein
Netz 3 arbeiten. Jeder dieser Stromerzeuger wird von einem Gleichstrommotor 4. mit
Feldregler 5 angetrieben. Jeder Regelvorgang äußert sich daher bei der im folgenden
beschriebenen Einrichtung in einer Verstellung dieses Feldreglers. Werden die Generatoren
von Kraftmaschinen anderer Art angetrieben, dann wirkt jeder Regelvorgang auf den
Kraftmitteleinlaß - bzw. den Regler der betreffenden Kraftmaschine. Die Verstellung
des Feldreglers des Antriebsmotors eines jeden Stromerzeugers erfolgt mittels eines
Verstellmotors 6.
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In einer zentralen Überwachungsstelle ist nun eine genau gehende Uhr
vorgesehen, die periodisch einen Kontakt 7 zwischen den Kontakten 8 und 9 hin und
her bewegt. In der gleichen Überwachungsstelle ist ferner ein Kontakt io vorgesehen,
.der periodisch zwischen den Kontakten i i und 12 hin und her bewegt wird, und zwar
so, daß er, wenn die Netzfrequenz mit der durch die genau ;gehende Uhr gegebenen
Soll-Frequenz übereinstimmt, immer die dem Kontakt 7 ent-:gegengesetzte Stellung
einnimmt. Solange dies der Fall ist,, kann daher ein Stromkreis :,r keines, der
Relais i 9 bzw. 2o zustande ":`kommen. Der Kontakt io wird über eine Nockenscheibe
13 und ein Differentialgetriebe 18 von einem Synchronmotor 14 entsprechend der Istfrequenz
des Netzes angetrieben.
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Jedem Generator ist nun ein Regelrelais2i zugeordnet, auf das folgendeVerstelleinflüsse
einwirken: Der erste Einfluß ist von der von dein betreffenden Generator gelieferten
Ist-Leistung abgeleitet und wirkt über die Spulen 32 und 33 auf den Relaisanker
31. Der zweite Reg.eleinfluß entspricht dem Soll-Wert des Lastanteils des betreffenden
Stromerzeugers und ist schematisch durch eine Feder 3¢ mit Zeiger und durch die
Skala 35 angedeutet. In dieser Darstellungsweise soll gleichzeitig zum Ausdruck
kommen, daß der Soll-Wert des Lastanteils beliebig einstellbar ist. Der dritte Regeleinfluß
ist von der Differenz zwischen Ist- und Soll-Frequenz bzw. der Differenz der Frequenzintegrale
abgeleitet und wirkt über die Spulen 36. Das Regelrelais, das beispielsweise wie
ein Drehspulregler gebaut sein kann, schließt im Falle des Ansprechens, d. h. bei
einer Störung des Gleichgewichts der vorerwähnten drei R egelein$üsse, entweder
die Kontakte 28 und 29 oder 28 und 30 und bewirkt dadurch die Erregung eines
der beiden Relais 26 oder ä7, die mit je einem Ruhekontakt 22 bzw. 23 ausgerüstet
sind.
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Zur Ableitung des Frequenzeinflusses ist ein Spannungsteiler 37 vorgesehen,
auf dein, ausgehend von dem Mittelpunkt 38, ein Schleifkontakt 39 nach rechts oder
links verstellt werden kann. Die Verstellung erfolgt über die Spindel q.o entweder
von dem Motor 41 oder nach Lösen einer Kupplung q.2 über das Handrad .13. Für den
Fall, daß der Motor 41 läuft, erteilt er zusätzlich über das Differentialgetriebe
18 :der Nockenscheibe i3bzw. dem Ist-Frequenzkontakt i o eine beschleunigte
oder verzögerte Bewegung. Der Spannungsteiler 37 ist mit einem Zeiger ausgerüstet,
so daß auf einer Skala44 der jeweils vorhandene Zeitfehler abgelesen werden kann.
Die zwischen dem Mittelpunkt 38 des Spannungsteilers 37 und seinem Schleifkontakt
39 abgegriffene Spannung wird über einen regelbaren Widerstand 45 der Spule 36 .des
Regelrelais zugeführt.
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Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Solange Ist- und Soll-Frequenz
gleich sind, bewegen sich die Kontakte 7 und io gleichmäßig, aber in entgegengesetzter
Richtung, so daß keines der Relais i9 bzw. 2o erregt werden kann. Jeder Generator
steht in diesem
Falle nur unter dem Einfluß einer Regelung, die
vom Ist- und Soll-Wert des, Lastanteils abgeleitet ist.
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Sinkt nun beispielsweise die Ist-Frequenz, dann ist der Kontakt zwischen
io und i z noch geschlossen, während der Kontakt 7 bereits wieder ,den Kontakt 8
berührt. Für die Dauer des Kontaktschlusses wird somit (las Relais i9 erregt. Dieses
schließt seinen Arbeitskontakt und legt dadurch kurzzeitig den Motor 6 für einen
bestimmten Drehsinn an Spannung, so daß dadurch bereits auf eine entsprechende Verstellung
der Kraftmittelzufuhr bzw. Richtigstellung der Frequenz hingearbeitet wird. DieseBeeinflussung
ist allerdings nur möglich, wenn der Ruhekontakt 22 des: Relais 26 geschlossen ist,
d. h. wenn das Regelrelais 21 nicht angesprochen hat oder nur in solchem Sinne,
daß die Kontakte 28 und 30 geschlossen sind. Eine Beeinflussung der beschriebenen
Art ist daher nur möglich bei denjenigen Generatoren, deren augenblickliche Belastung
nicht größer ist als ihr vorgeschriebener Lastanteil. Solche Stromerzeuger dagegen,
deren Lastanteil in diesem Augenblick größer ist als der vorgeschriebene Wert, werden
von der beschriebenen Regelung nicht beeinflußt, da bei diesen Stromerzeugern das
Regelrelais 21 nach links ausgeschlagen hat und dementsprechend das Relais 26 erregt
und dessen Ruhekontakt 22 geöffnet ist.
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Gleichzeitig mit dieser Beeinflussung des Verstellmotors 6 wird für
die Dauer des Kontaktschlusses an dem Relais i9 auch der Verstellmotor 41 des Spannungsteilerkontaktes
39 für einen bestimmten Drehsinn an Spannung gelegt. Es werden somit dem Motor4i
Berichtigungsströme zugeführt, und der Motor 4.1 wirkt einerseits dahin, daß über
das Differentialgetriebe 18 die periodische Bewegung des Kontakthebels io im Sinne
einer Wiederherstellung des gegensinnigen Synchronismus mit dem Hebel 7 beeinflußt
wird; andererseits wirkt der Motor 4i dahin, daß durch Verstellung des Schleifkontaktes
39 der Spule 36 des Regelrelais eine Spannung von solcher Größe und solchem Vorzeichen
zugeführt wird, die dem durch den Frequenzabfall entstandenen Zeitfehler entspricht.
Die Aussendung solcher Berichtigungsströme wird so lange fortgesetzt, bis die normale
Frequenz wiederhergestellt ist, was dadurch zum Ausdruck kommt, daß die Kontakte
7 und io sich wiederum synchron im entgegengesetzten Sinn bewegen. Der Verstelleinfluß
wird bei jedem Generator so lange fortgesetzt, bis letzterer einen Lastanteil übernimmt,
der gleich ist dem fahrplanmäßigen Lastanteil zuzüglich eines dem Zeitfehler entsprechenden
Mehrbetrages. Steigt im umgekehrten Fall die Ist-Frequenz über .den normalen Wert,
dann wird beispielsweise durch den Kontakthebel io der Kontakt I2 bereits wieder
geschlossen, wenn der Kontakt zwischen 7 und 9 noch geschlossen ist. Dementsprechend
wird kurzzeitig das Relais 2o erregt, schließt seinen Arbeitskontakt und schaltet
dadurch den Verstellmotor 6 kurzzeitig für entgegengesetzten Drehsinn wie vorher
ein. Allerdings ist dies nur .der Fall, wenn .der Ruhekontakt 23 des Relais 27 geschlossen
ist, d. h. bei solchen Stromerzeugern, deren augenblickliche Belastung nicht niedriger
ist als der fahrplanmäßig vorgesehene Wert. Durch die Beeinflussung dieser Art wird
die Antriebsleistung .der Kraftmaschine verringert, und es wird gleichzeitig mit
dem Kontaktschluß am Relais 2o auch dem Verstellmotor q l Strom zugeführt, so daß
dieser im umgekehrten Sinn wie vorher umläuft und auf dem Spannungsteiler 37 eine
Spannung abgreift und .dem Regelrelais 21 zuführt, die dem durch Voreilung entstandenen
Zeitfehler entspricht. DieAussendung .dieses Berichtigungsstromes wird so lange
fortgesetzt, bis die Normalfrequenz wiederhergestellt ist; der Verstelleinfluß bei
jedem der Regelung unterworfenen Stromerzeuger dauert so lange an, bis dieser einen
Lastanteil übernimmt, der gleich ist dem für ihn vorgesehenen Lastanteil abzüglich
eines dem Zeitfehler entsprechenden Betrages.
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Der Spannungsteiler 37 stellt ein Mittel dar, welches eine beliebige
Verstellung je nach der Uhrzeit gestattet. Von Zeit zu Zeit kann nach Lösen der
Kupplungq.2 der Schleifkontakt 39 von Hand entsprechend der astronomischen Zeit
verstellt werden. Um willkürlich im Bedarfsfalle den Betrag zu ändern, um den jeder
Stromerzeuger bei einem Frequenzregelvorgang herangezogen werden soll, ist der Widerstand
4.5 einstellbar gemacht, so d@aß dadurch die Ansprechgrenze der Regelrelais 21 verändert
werden kann.
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Der Kontakthebel io kann auch durch zwei Nocken.scheiben -- angetrieben
werden, von denen eine nur die Abwärtsbewegung, die andere nur die Aufwärtsbewegung
desselben steuert. Die Hilfseinrichtungen, wie beispielsweise die Motoren 6, 14
und 41 und die verschiedenen Relais, werden bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
über die Leitungen 16, 17 von der Spannung gespeist, die von den Generatoren i und
2 geliefert wird. Es kann jedoch für diese Zwecke eine besondere Spannungsquelle
vorgesehen werden.
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Bei dem beschriebenen Regelverfahren werden somit, wenn die Istfrequenz
vom Soll-Wert abweicht, die Antriebsleistungen
aller Stromerzeuger
erhöht oder erniedrigt, ausgenommen diej enigen, welche zufällig einen Lastanteil
führen, der gleich ist dein vorgeschri.ebenen Lastanteil zu- aller abzüglich eines
dem Zeitfehler entsprechenden Betrages. Somit werden auch mehr oder weniger alle
Generatoren zur Ausregelung einer bestehenden Abweichung mit einem angemessenen
Betrag herangezogen. Für den Fall, däß das Absinken der Frequenz nicht ausreicht,
um das Regelrelais 2i im Sinne einer Höhereinstellurig Kontakt ,geben zu lassen,
empfiehlt es sieh, zur Verbesserung der Empfindlichkeit des Regelvorgangs dem Regelrelais
2,1 eine Kennlinie zu geben; die der der Kraftmaschinenregler ähnlich ist.
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Kleine und langsam verlaufende Laständerungen werden somit mittels
weniger Regelimpulse durch einen Stromerzeuger bzw. ein Kraftwerk beseitigt, während
größere und heftige Störungen von allen stromliefernden Einheiten übernommen werden.
Auf Grund dieser Eigenschaft ist es möglich, innerhalb eines Netzverbandes Vor-Mehrungen
für die selektive Abschaltung gestörter Netzteile zu treffen. Bei dein beschriebenen
Regelverfahren wird jede stromliefernde Einheit nach ihrer jeweiligen Leistung und
Leistungsfähigkeit zur Frequenzrebelung herangezogen.