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Einrichtung zur Regelung der LJbergabeleistung zwischen zwei elektrischen
Kraftnetzen Es ist ein selbsttätiger Regler für Netzkupplungsvorrichtungen bekannt,
der die zwischen zwei Wechselstromnetzen übertragene Leistung stets proportional
der Abweichung der Frequenz eines der beiden Netze von einem bestimmten Betrag einregelt.
Der Regler besteht aus mehreren auf einen Reglerhebel wirkenden Spulenpaaren, denen
Induktivitäten bzw. Kapazitäten vorgeschaltet sind, und besitzt außerdem besondere,
auf eine bestimmte Frequenz abgestimmte Schwingungskreise. Jede Veränderung, die
an einer der Spulengruppen des Reglers vorgenommen wird, hat eine entsprechende
Veränderung des Einflusses dieser Spulengruppe auf den Reglerhebel zur Folge und
bringt demgemäß eine Rückwirkung der einzelnen Spulen und eine gegenseitige Beeinflussung
mit sich.
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Zur Regelung von Übergabeleistungen ist ferner eine Anordnung bekannt,
bei der die Ausregelung einer eingetretenen Abweichung durch einen statischen und
einen astatischen Regeleinfluß erfolgt. Dabei wird zunächst durch ein Regelorgan
eine eindeutige Abhängigkeit zwischen dem Istwert der Übergabeleistung und dem Istwert
der Generatorleistung hergestellt. Während der gleichzeitig erfolgenden oder anschließenden
astatischen Nachregelung wird der Sollwert der Übergabeleistung mit dem Istwert
der Generatorleistung verglichen und dementsprechend die Generatorleistung weiter
verändert. Dabei ist angenommen, daß die Frequenzhaltung durch andere Maschinen
oder Maschinengruppen des Netzverbandes erfolgt.
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Beim Gegenstand der Erfindung wird darüber hinaus in jedem Fall der
Augenblickswert der Frequenz mit berücksichtigt und gegebenenfalls auch die Abweichung
der Frequenz von ihrem Sollwert, so daß stets eine Gleichgewichtsbeziehung zwischen
der Generatorleistung, der Übergabeleistung und der Frequenz besteht, die etwa durch
eine schräg liegende Ebene in einem dreiachsigen Koordinatensystem darstellbar ist.
Durch die außerdem vorgesehene astatische Nachregelung wird diese Ebene gehoben
bzw. gesenkt, wobei hierfür entweder die Abweichung der Übergabeleistung von ihrem
Sollwert oder die Abweichung der Frequenz von ihrem Sollwert maßgeblich ist. Erfindungsgemäß
ist die Einrichtung so getroffen, daß für den ersten Regeleinfluß der Istwert der
Übergabeleistung und der Istwert der Frequenz durch Gleichströme dargestellt und
über einen Stromteiler
einem Regelrelais zugeführt werden, das außerdem
noch einen der Stellung des Kraftmaschinenventils proportionalen Gleichstrom und
zur Bildung des zweiten Regeleinflusses einen weiteren Gleichstrom erhält, der sich
aus dem Vergleich des Istwertes mit dem Sollwert entweder der Übergabeleistung oder
der Frequenz ergibt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargzstellt. Darin bezeichnet DR den Drehzahlregler der Maschine, SIE den Steuerkolben
für einen ServomotorSM. Zur Vorstellung des Drehzahlreglers dient ein Drehzahlverstelimotor
Till. Die jeweilige Stellung des Kolbens des Servomotors SM bzw. die jeweilige Stellung
des Kraftmitteleinlaßventils wird durch einen verstellbaren Schleifkontakt nachgebildet,
der sich auf einem Potentiometer Pl, bewegt. Die Einrichtung enthält ferner ein
weiteres Potentiometer P1, von dem ein zur astatischen Nachregelpng benutzter Strom
abgenommen wird. Der Schleifkontakt dieses Potentiometers wird von. einem Verstellmotor
VM, bewegt. Außerdem sind Geber Gü für den Istwert, Sü für den Sollwert derÜbErgabeleiätung
und weitere Geber Gf für den Istwert der Frequenz und Sf für den Sollwert der Frequenz
vorgesehen .# Die Einrichtung enthält ferner ein Regelrelais Ri, das die statische
Regelung bewirkt und zur Steuerung des Drehzahlverstellmotors TM dient. Ein weiteres
Regelrelais R2 dient zur astatischen Korrektur der Übergabeleistung, ein, außerdem
noch vorhandenes Relais R3 zur astatischen Korrektur der Frequenz. Mit S ist ein
Stromteiler bezeichnet, von dem Ströme zur Erregung des Relais R, abgenommen werden.
Die Regelrelais R1, R2 und R3 sind mit j e zwei Spulen gleicher Windungszahl ausgeführt.
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Die Regelung ist in der Weise ausführbar, daß durch die astatische
Nachregelung entweder die Übergabeleistung oder die Frequenz stets auf den Sollwert
gebracht wird.
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Die leistungsabhängige Regelung spielt sich wie folgt ab: Der Istwert
der Übergabeleistung wird in. einem Geber GIl in an sich bekannter Weise in einen
proportionalen Gleichstrom iii umgewandelt und einem Regelrelais R2 zugeführt. Dieses
Regelrelais besitzt zwei Wicklungen, und zwar wird die eine von dem bereits erwähnten
Strom iii durchflossen, während die andere Wicklung von einem Strom iii durchflossen
wird, der von dem Geber SZl für den Sollwert der Übergabeleistung geliefert wird.
Der dem Istwert der Übergabeleistung entsprechende Strom iii sowie ein dem Istwert
der Frequenz entsprechender Strom if werden über einen Stromteiler S dem Regelrelais
R1 zugeführt. Die Zuführungsstellen dieser beiden Ströme an dem Stromteiler werden.
durch verschiebbare Schleifkontakte gebildet. Der Strom iü verzweigt sich an dem
Stromteiler derart, daß entsprechend der Stellung des zugehörigen Schleifkontaktes
ein Teil unmittelbar zu dem Nullpunkt der Dreileiterstromquelle fließt, während
ein anderer Teil, etwa von der Größe a - iü, über die eineWicklung des Relais R1
zum Nullpunkt der Dreileiterstromquelle fließt. Auch der dem Istwert der Frequenz
entsprechende Strom if verzweigt sich an dem Stromteiler S, so daß ein. Teil unmittelbar
zu dem Nullpunkt der Stromquelle fließt, während ein anderer Teil ß # if über dieselbe
Wicklung des Regelrelais R1 fließt. Der zweiten Wicklung des Regelrelais R1 wird
ein Strom i.i, zugeführt, der der jeweiligen Stellung des Kraftmitteleinlasses,
also der Maschinenleistung entspricht.
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Sieht man zunächst von dem Zusatzstrom i; ab, so spielt sich die statische
Regelung in folgender Weise ab: Das Regelrelais R1 ist dann im Gleichgewicht, wenn
die vorzeichenrichtige Summe der Ströme il,, a - iii und ß . if-gleich Null
ist. Eine Änderung auch nur eines dieser drei Ströme hat zur Wirkung, daß das Relais
Rl in, dem einen oder anderen Sinne ausschlägt und dadurch über den Drehzahlverstellmotor
Till eine Veränderung der dem Generator zugeführten Leistung so lange vornimmt,
bis der Gleichgewichtszustand wiederhergestellt ist. In der Gleichgewichtsherstellung
nimmt der Schleifkontakt des Potentiometers Pl, eine bestimmte Stellung ein, d.
h. einem durch den Strom iii gegebenen Istwert der Übergabeleistung und einem durch
den Strom i" gegebenen Istwert der Frequenz ist eine ganz bestimmte Leistungsabgabe
des nicht gezeichneten Generators zugeordnet.
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Auf diese Weise wird zwar eine vorher bestimmbare Abhängigkeit dieser
drei Größen untereinander eingestellt, jedoch ist es nach einem Regelvorgang dieser
Art möglich, daß entweder der Istwert der Frequenz oder der Istwert der Übergabeleistung
nicht mit dem zugehörigen Sollwert übereinstimmt. Für diesen Fall ist eine astatische
Nachregelung vorgesehen, die entweder mit Bezug auf die Frequenz oder mit Bezug
auf die Übergabeleistung durchgeführt werden kann. Diese astatische Nachregelung
vollzieht sich in letzterem Falle in folgender Weise: Der Umschalter U befindet
sich in der stark gezeichneten Stellung, so daß ein etwaiger Ausschlag des Relais
R2 den Verstellmotor Yllli. in dem einen oder anderen Sinne an Spannung legt. Ein
Ausschlag dieses Relais kommt nur dann zustande, wenn der Istwert der Übergabeleistung
von dem Sollwert abweicht, d. h. wenn die Ströme iii bzw. iii nicht die entsprechende
Größe haben. In diesem Fall wird durch den Ausschlag des Relais R. der Verstellmotor
VMi an Spannung gelegt, der den Schleifkontakt des Potentiometers P; aus der Mittelstellung
heraus in dem einen oder anderen Sinne verstellt, so daß ein Strom i, entsteht,
der dem Regelrelais R1 zugeführt wird. Bei langsamen Änderungen wird nun der Strom
i1 entstehen, bevor durch das
Relais R1 die oben beschriebene statische
Regelung beendet ist, so daß die astatische Korrektur gleichzeitig mit der statischen
Ausregelung auftritt. Weicht aber die Übergabeleistung plötzlich von ihrem Sollwert
ab, so erfolgt zunächst einfach, auf Grund der Änderung des Stroms iü ein REgclvorgang
durch das Relais R1, der beendet ist, wenn dieser Strom zuzüglich des Stroms if
sich mit dem durch den Regelvorgang geänderten Strom il,> das Gleichgewicht hält.
Damit ist zwar die Generatorleistung unter Berücksichtigung der Frequenz dem geänderten
Wert der Übergabeleistung angepaßt worden, jedoch ist voraussetzungsgemäß eine Abweichung
der Übergabeleistung von ihrem Sollwert vorhanden, die erst durch die nachfolg.-nde
Verstellung des Potentiometers P1 und entsprechende nochmalige Einwirkung auf das
Relais Ri zum Verschwinden kommt.
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Bei dieser Regelung, und zwar sowohl bei der statischen Regelung als
auch bei der astatischen Korrektur wird der jeweilige Augenblickswert der Frequenz
berücksichtigt. Man kann sich die Regelung so vorstellen, daß die drei Größen, Istwert
der Übergabeleistung, Istwert der Frequenz und Istwert der Generatorleistung, in
einem dreiachsigen Koordinatensystem aufgetragen werden und der jeweilige Betriebspunkt
in einer schräg zu den drei Achsen gelegten Ebene wandert. Mittels der astatischen
Korrektur wird diese Ebene gehoben bzw. gesenkt, und zwar je nachdem ob durch die
astatische Korrektur der Sollwert der Übergabeleistung oder der Sollwert der Frequenz
berücksichtigt wird. Der erste Fall wurde bereits erörtert. Der frequenzabhängige
Strom if wird zweckmäßig so gewählt, daß sein Nullwert bei etwa 2o Perioden liegt,
während der größte Wert bei etwa 51 Perioden erreicht w'rd. Die Gleichgewichtsbedingungen
für die statische Regelung mit astatischer Korrektur nach dem Sollwert der Übergabeleistung
wurden bereits angegeben. Steigt also der Stromanteil a # i=i beispielswe'se
um x mA, so wird der Drehzahlverstellinotor TM betätigt, und zwar in dem Sinne,
und so lange, bis il, ebenfalls um z mA gefallen ist. Ändert sich der Strom ß
. if um x mA, so tritt dasselbe ein, d. h. wenn die Frequenz etwa um o,x
Periode steigt, so wird die Maschinenleistung um einen entsprechenden Leistungsbetrag
heruntergeregelt. Diese Regelung hat also die Wirkung, daß sowohl die Übergabeleistung
als auch die Frequenz auf dem Wert gehalten wird, der durch die erstmalige Einstellung
des Stromteilers bzw. die Wahl der Größe der Ströme iü und if gegeben ist. Die Regelung
hat also gewissermaßen zwei gleichzeitig gültige Charakteristiken, die beide zusammen
eingehalten werden.
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Die vorerwähnte astatische Nachregelung kann auch mit Bezug auf den
Sollwert der Frequenz zur Wirkung gebracht werden. In diesem Fall wird der Umschalter
U in die gestrichelt gezeichnete Stellung umgelegt. An dem Regelrelais R1 sind dann
nach wie vor die Ströme iü, ip 'und ii, wirksam, die für sich in bestimmter Abhängigkeit
stehen und deren etwaige Änderung eine entsprechende Änderung der anderen Ströme
herbeiführt. Zusätzlich wird in diesem Fall auf das Relais Rl ein Strom i1 zur Einwirkung
gebracht, dessen Größe aber jetzt durch den Ausschlag des Relais R3, d. h. durch
die etwa vorhandene Abweichung zwischen Soll-und Istwert der Frequenz, bestimmt
ist. Die Gleichgewichtsbedingung für das Relais R1 ergibt sich dann daraus, daß
die vorzeichenrichtige Summe der Ströme für die Istwerte der Übergabeleistung, der
Frequenz, der Generatorleistung und der Zusatzstrom i, gleich Null sein muß. Die
in dieser Weise geregelte Maschine beteiligt sich statisch, also sowohl an der Haltung
der Frequenz als auch an der' Einhaltung der Übergabeleistung einer Netzkuppelstelle.
Darüber hinaus kann je nach Bedarf die Leistung oder die Frequenz auf einem Sollwert
gehalten werden, je nachdem ob der Umschalter U das Relais R2 oder das Relais R3
zur Wirkung bringt.
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Mit der Änderung der Einstellung des Stromteilers S kann der Anteil
der beiden Ströme i;i und if verändert werden, so daß der Einfluß auf das Regelrelais
und damit der Einfluß°auf den Drehzahlver3tellmotor TM verändert wird. Dadurch kann
die Neigung der jeweils gültigen Regelcharakteristik geändert werden.