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Zentrale Netznachbildungsschaltung zur Feststellung, ob Schalter in
elektrischen Energieverteilungsnetzen betätigt werden dürfen Die Signale der Meldegeräte
und der sonstigen Einrichtungen der zentral angeordneten Fernüberwachungs- bzw.
Fernsteueranlagen, kurz Zentralstelle genannt, bilden die Grundlagen aller Schaltbefehle,
die bei gelegentlichem Eingreifen in den Schaltzustand des Versorgungsnetzes nötig
sind. Es ist deshalb notwendig, die Signale der Zentralstelle so aufzubauen, daß
man feststellen kann, ob Schalter in elektrischen Energieverteilungsnetzen betätigt
werden dürfen, ohne Gefahr zu laufen, asynchrone Netzteile zusammenzuschalten. Hierzu
kann man eine zentrale Nachbildungsschaltung verwenden, die zweckmäßig mit einer
Fernüberwachungs-und Fernsteueranlage vereinigt ist.
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Gemäß der Erfindung bildet man eine derartige Einrichtung in der Weise
aus, daß die Netznachbildungsschaltung in an sich bekannter Weise mit vom Netz übertragenen
Spannungen oder mit in der Zentralstelle nachgeahmten Spannungen gespeist wird und
daß auf jeder Seite eines Nachbildungsschalters eine Wicklung eines Relais mit zwei
Spulen, wie z. B. eines Wattmeters, angeschlossen ist, welches auf die an den beiden
Seiten des Nachbildungsschalters herrschenden Spannungen anspricht, und ein Sperrsignal
bzw. bei Fernsteuerung auch die Verriegelung desjenigen Schalters, welcher mit Rücksicht
auf den Betriebszustand des Netzes nicht betätigt wenden darf, ständig und selbsttätig
bewirkt, wenn die Spannungen der durch den Schalter getrennten Anlageteile verschiedene
Frequenz und Phasenlage haben.
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Die Nachahmung der Spannungen des Netzes in der Zentralstelle kann
dabei auf zweierlei Weise erfolgen. Man kann mit fernmeßtechnischen Mitteln die
Spannung und Phasenlage der. Netze zu der Zentralstelle hin übertragen und durch
die Fernmeßwerte Hilfsspannungserzeuger steuern, deren Hilfsspannungen in Spannungshöhe
und Phasenlage den Netzspannungen entsprechen. Man kann aber auch Hilfsspannungen
in der Zentralstelle verwenden, die von umlaufenden Maschinen, zweckmäßig angeordneten
Impedanzen und Stromquellen entnommen werden. Man muß dann dafür sorgen, daß jedem
Speisepunkt der Netznachbildung eine Spannung zugeführt wird, die durch ihre Höhe
oder Phasenlage von den anderen Spannungen abweicht.
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Es ist zwar schon eine Einrichtung bekanntgeworden, bei der man die
Zulässigkeit oder Unzulässigkeit einer Schaltbetätigung dadurch
feststellen
kann, daß man den einem gewünschten Schalter zugeordneten Steuerschalter in die
Abfragestellung bringt. Mit einer derartigen Anordnung läßt sich jedoch keine dauernde
Übersicht über die im Netz insgesamt zulässigen Schalterbetätigungen erreichen,
da die Steuerschalter normalerweise in ihrer Ruhestellung stehen müssen, um für
die Kennzeichnung einer unvermutet eintretenden Schalterstellungsänderung bereit
zu sein. Die Nachbildungsschaltung gemäß der Erfindung gestattet es dagegen, ständig
sämtliche Schalthandlungen zu erkennen, die ausgeführt werden dürfen.
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Für Synchronisiereinrichtungen hat man schon eine Fernübertragung
der Spannung verwendet, die zwischen den durch den Schalter zu überbrückenden Leitungen
herrschen. Auch hierbei handelt es sich lediglich um eine nur kurzzeitig während
der Synchronvorgänge verwendete Malnahme. An eine zentrale Netznachbildungsschaltung
zur ständigen und systematischen Anzeige der Schalter eines gesamten Netzes, die
unbedenklich betätigt werden dürfen, ist dabei nicht gedacht.
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Die Kennzeichnung derjenigen Schalter, welche mit Rücksicht auf den
Betriebszustand des Netzes nicht betätigt werden dürfen. kann zweckmäßig unmittelbar
neben den oder in unmittelbarer Nähe der diesen Schaltern in den Stationen zugeordneten
Symbole oder Steuerschalter in der Zentrale vorgenominen werden. Zur Anzeige der
Zulässigkeit von Schalthandlungen können Relais mit einer festen und einer drehbaren
Spule, d. h. wattmetrische oder dvnamometrische Relais verwendet werden. Diese Relais
werden an zwei miteinander zu verbindende Leitungsenden der Nachbildungsschaltung
angeschlossen und sollen dann ausschlagen oder eine Meldung veranlassen, wenn die
Spannungen an den verglichenen Leitungsenden nicht synchron sind. Wenn jedoch diese
Spannungen synchron sind oder wenn nur an einem der beiden Leitungsteile eine Spannung
besteht, dann ist die Verbindung dieser Leitungsteile zulässig, die Schließung des
Leitungsschalters darf dann nicht verriegelt werden. Dies muß sich aus dem Verhalten
des Relais oder Meßgerätes ergeben.
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Es wird zu diesem Zweck beispielsweise, wie in Fig. z dargestellt
ist, die eine Spule eines Gerätes mit zwei Spulen von der Sekundärspannung e" .eines
Spannungswandlers gespeist, der mit dem Nachbildungsteil A verbunden ist. Die zweite
Spule des Gerätes wird von der Spannung ei gespeist. Dies ist die.Sekündärspannung
eines Spannungswandlers, der mit dem Nachbildungsteil B verbunden ist. In den Erregerkreis
dieser zweiten Spule aber ist irgendeine Vorrichtung eingeschaltet, durch welche
künstlich eine Pliasenv erdrehung des Feldes der zweiten Spule uni 9o" gegenüber
der Spannung des \ achbildungsteiles B erzielt ist. Wenn dann die Spannungen der
Teile r1 und B synchron und in Phase sind, entwickelt das Gerät kein Drehmoment,
so daß es nicht anspricht. Ferner spricht es auch dann nicht an, wenn eine der beiden
Spulen stromlos ist, d. .h. wenn einer der beiden Nachbildungsteile <i und B
spannungslos ist. Wenn aber in beiden N achbildungsteilen <3 und B eine Spannung
herrscht und wenn diese Spannungen nicht synchron oder nicht in Phase sind, spricht
das Uerät an und bewirkt durch Schließung seiner Kontakte ein Signal. Das drehbare
System des dynanioinetri.schen Relais kann frei' beweglich sein, braucht also keine
Systemfeder zu enthalten. Zur Einstellung der Empfindlichkeit könnte zwar eine Direktionskratt
vorgesehen sein. Es ist aber möglich, diese Federkraft in die Kontakteinrichtung
zu verlegen, wie beispielsweise in Fig. 2 erkennbar ist. Zur Schließung eines Kontaktes
muß das System eine Liraft ausüben, die größer ist als die federnde Kraft .des einen
Kontaktteiles.
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Wenn die Spannungen der Teile A und B etwas verschiedene Frequenz
haben, so ergeben sich Schwebungen der Größe und Richtung des in dein Gerät erzeugten
Drehmomentes. Damit diese Schwebungen nun nicht auch auf den Signalstromkreis übertragen
werden, kann man das Gerät mit einer geeigneten Zeitverzögerung versehen oder in
den Signalstromkreis ein Zeitrelais einschalten.
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Bei Verwendung einer rotierenden Maschine zur Erzeugung von Hilfsspannungen,
mit deren Hilfe in der Zentralstelle die Spannungen der durch die Schalter miteinander
zu verbindenden Netzteile nachgeahmt werden, verwendet inan zweckmäßig einen Mehrphasengenerator
in einer Schaltung, wie sie in den Fig. 3 bis 5 beispielsweise dargestellt ist.
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In I# ig. 3 ist finit G ein Mehrphasengenerator bezeichnet, der Phasenwicklungen
G,, Gii# Gni besitzt. Die Wicklungen des Generators erzeugen Spannungen, die eine
bestimmte Phasenverschiebung gegeneinander besitzen. Sie speisen über die Kontakte
es, f" je eine Sammelschiene I, 1I_, 111 der Netznachbildungsschaltung. Die Sainnielschienen
der Netznachbildungsschaltung können über Schalter i, 2, 3 und .l miteinander verbunden
werden. Diese Schalter entsprechen den Schaltern des nachgebildeten Netzes. Parallel
zu den Schaltern der Nachbildungsschaltung sind dynamometrische Relais der in Fig.2
dargestellten Art angebracht. bei deren Ansprechen ein Signal gegeben wird.
Sind
die beiden Schalter i und 2 zwischen den beiden Sammelschienen I und III geöffnet,
so spricht keines der dynamometrischen Relais an, ist jedoch der Schalter 2 geschlossen,
so kommt das parallel zu dem Schalter i liegende Relais M1 zum Ansprechen und zeigt
an, daß der Schalter i nicht ohne weiteres geschlossen werden darf.
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Um zu verhindern, daß zwei Wicklungen des Hilfsgenerators kurzgeschlossen
werden, wenn zwei Sammelschienen miteinander verbunden sind, ist noch eine zusätzliche
Einrichtung vorgesehen, die in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. In Fig. 4. entsprechen
die Sammelschienen IQ, IIa, IIIa den Sammelschienen I, II, III in Fig. 3. Die Schalter
ia, 2a, 3a, 4" entsprechen den Nachbildungsschaltern i, 2, 3, q. und werden zugleich
mit ihnen betätigt. Die Relais A, B, C sind polarisierte Relais, die nur
dann ansprechen, wenn der Strom durch sie in einer ganz bestimmten Richtung fließt.
Werden in dieser Schaltung die beiden Sammelschienen IQ und IIIa durch Schließung
der Schalter i" und 2a miteinander verbunden, so kommt ein Stromkreis zustande,
in dem der Strom jedoch nur in dem Relais A in Richtung des Pfeiles fließt, während
er in dem Relais B entgegen der Pfeilrichtung fließt. Infolgedessen kommt auch nur
das Relais A zum Ansprechen. Dieses Relais schließt dabei seinen Kontakt a1 (Fig.
5) und stellt, damit einen Stromkreis für das Relais D'her, welches anspricht und
ain Kontakt d1 einen Selbsthaltestromkreis schließt. Gleichzeitig werden die Kontakte
d.@ und d3 geöffnet. Der Kontakt d2 öffnet den Stromkreis der Relais A und B, so
daß sich das Relais A wieder in den Ruhezustand begibt. Der Kontakt d3 schaltet
die Wicklung G, des Phasengenerators ab, so daß die zusammengeschalteten Sammelschienennachbildungen
1 und III nur noch von der Wicklung Giit des Phasengenerators über den Schalter
f., gespeist werden. Durch Öffnung des Unterbrecherkontaktes g kann 'die Anlage
wieder in den Ruhezustand gebracht werden.
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Wenn die beiden Sammelschienen IIa und I I I« durch Schließung der
Schalter 4.a und 3" miteinander verbunden werden, so kommt das Relais B zum Ansprechen,
da der Strom über das Relais B in Richtung des Pfeiles fließt. Das Relais C bleibt
in Ruhe. Es wird der Kontakt b1 geschlossen und das Relais E erregt, welches am
Kontakt e, das Relais B und am Kontakt e3 die Wicklung Gii des Phasenmotors abschaltet,
so daß die zusammengeschalteten Sammelschienennachbildungen I I-II I nur noch von
der Wicklung Giii des Phasenmotors gespeist werden.
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Bei Anwendung einer rotierenden Maschine, geeignet geschalteter Impedanzen,
die Spannungsabfälle hervorrufen; oder geeigneter Stromquellen zur Speisung einer
Netznachbildung können für die Speisung einer Nachbildung auch getrennte Generatoren
verwendet werden, welche zweckmäßigerweise auf einer gemeinsamen Antriebswelle angeordnet
sind. Dabei empfiehlt es sich, die Rotoren auf der Welle lose anzuordnen, so daß
sie nur von einer an der Welle vorgesehenen Nocke mitgenommen werden. Die Nocken
der einzelnen Generatören treiben dann die Generatoren so an, daß sie untereinander
phasenverschobene Spannungen erzeugen. Wenn nun infolge der Verbindung von Teilen
der Nachbildungsschaltung, welche ursprünglich nicht synchronen -Netzen entsprechen,
zwei oder mehrere Generatoren miteinander verbunden werden, so nehmen die Rotoren
dieser Generatoren unter der Einwirkung der gegenseitigen synchronisierenden Kräfte
alle eine solche Stellung ein, daß sie phasengleiche Spannungen hervorrufen, so
daß der Antrieb dieser Generatoren dann durch den Nocken eines einzelnen von diesen
Generatoren und im übrigen aber durch die synchronisierenden Kräfte erfolgt. Sobald
dann die Verbindung wieder aufgelöst wird, verschwindet die synchronisierende Kraft,
und die Rotoren werden j e von dem zugehörigen Nocken der Antriebswelle mitgenommen,
so daß sie wiederum phasenverschobene Spannungen erzeugen..