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übergabeleistungsregler für Wechselstrommaschinen Für den Parallelbetrieb
elektrischer Netze wird mit Rücksicht auf eine geordnete LeistungSverteilung der
Einbau von Frequenz-und Leistungsreglern vorgesehen. Wichtig ist hierbei die Regelgeschwindigkeit
der einzelnen Regler im Verhältnis zueinander. Es ist bereits vorgeschlagen worden,
die Regelgeschwindigkeit der Frequenzregelung größer zu machen als die Regelgeschwindigkeit
der Leistungsregelung. Dies hat jedoch den Nachteil, @daß z. B. eine Leistungsregelung,
die die Laststöße eines stark schwankenden Verbrauchers von der Frequenzmaschine
fernhalten soll, zu spät kommt, und daß die Frequenzmaschine den Laststoß zuerst
übernimmt, um ihn dann nach erfolgtem Ansprechen des Leistungsreglers wieder abzugeben.
Hierdurch können auch unerwünschte Pendelerscheinungen entstehen. Aufgabe der Erfindung
ist es, alle derartigen Nachteile zu beseitigen.
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An sich ist es bekannt, d-aß bei parallel arbeitenden Maschinen im
wesentlichen drei verschiedene Regelungsarten zu unterscheiden sind: i. Frequenzregelung
mit der Aufgabe, die Frequenz des Netzes möglichst genau konstant zu halten. 2.
Abgabeleistungsregelung: Die leistungsgeregelte Maschine hat nur eine planmäßige
Leistung an ein Netz zu liefern (abzugeben).
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3. Übergabeleistungsregelung: Die leistungsgeregelte Maschine hat
außer einer planmäßigen Leistungslieferung an ein Netz, auch noch ihr unmittelbar
zugeordnete Verbraucher zu versorgen.
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Hierbei müssen die Übergabeleistungsregler schneller arbeiten als
die Regler der frequenzhaltenden Maschinen und diese wiederum schneller als die
Abgabeleistungsregler. Erfindungsgemäß wird derÜbergabeleistungsregler mit einer
Zusatzregeleinrichtung versehen, die seine Regelgeschwindigkeit bei einer Veränderung
der an das Netz abzugebenden Leistung (Übergabeleistung) unter die Regelgeschwindigkeit
der Frequenzregler erniedrigt und umgekehrt seine Regelgeschwindigkeit bei einer
Änderung der Leistung der an die auf Übergabeleistung geregelte Maschine unmittelbar
angeschlossenen Verbraucher gegenüber der Regelgeschwindigkeit der Frequenzregler
erhöht.
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In Abb..i der Zeichnung ist schematisch ein bestimmtes Netzbild angenommen
mit den parallel arbeitenden Maschinen i bis 6 und den Verbrauchern a bis
f. Die Maschine i sei
die Frequenzinaschine; die Maschinen
2 bis 6 seien teils leistungsgeregelte Maschinen und teils ihrem normalen Geschwindigkeitsregler
überlassene Maschinen.
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Die Maschine 6 wird durch einen Leistungsregler derart beeinflußt,
daß die Leistung an der Übergabestelle 31 konstant bleibt. Die Maschine 6 liefert
also in -.las Gesamtnetz eine konstante oder eine planmäßig veränderliche Leistung
und versorgt außerdem noch den Verbraucher f. Es handelt sich also hier nach der
obigen Definition 3 um eine Übergabeleistungsregelung, da zwischen der Meßstelle
1l1 der Übergabeleistung und der geregelten Maschine 6 noch Verbraucher angeschlossen
sind.
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Die Maschine 5 wird von einem Leistungsregler beeinflußt, der die
Abgabeleistung dieser Maschine konstant hält bzw. einen Fahrplan hierfür einhält.
Die Meßstelle N für den Leistungsregler befindet sich zwischen der Maschine 5 und
dem Netz, ohne daß zwischen der Maschine 5 und der M2ßstelle :\' Verbraucher angeschlossen
sind. Der Eigenbedarf der Maschinenanlage gilt dabei nicht als Verbraucher; er kann
deshalb noch zwischen der Maschine > und der Meßstelle 1-al>-gezweigt sein. Es liegt
also hier eine Abgabeleistungsregelung im Sinne der obigen Definition 2 vor.
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Die Maschinen und .l seien ihrem normalen Geschwindigkeitsregler überlassen.
Die :Maschine 3 wird von einem Leistungsregler beeinflußt, der auf die Differenz
der Leistungen bei O und P anspricht und .derart wirkt, daß diese Differenz konstant
bleibt bzw. einen bestimmten Fahrplanwert einhält. Diese Regelung hat zur Folge,
daß beispielsweise bei Lastschwankungen des Verbrauchers d die Maschine 3 diese
Lastschwankungen in ihrer Leistungslieferung ganz oder teilweise mitmacht, derart.
daß die Differenz der Messungen bei O und P konstant bleibt oder sich nur mit einem
gewissen Prozentsatz der Lastschwankungen ändert. Es liegt also hier eine Übergabeleistungsregelung
gemäß der obigen Definition 3 vor.
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Die gesamte Regeleinrichtung ist so ausgebildet, daß die Geschwindigkeit
der Übergabeleistungsregelung der Maschinen 3 und 6 ungefähr gleich oder größer
ist als die Geschwindigkeit der Frequenzregelung von Maschine i und daß die Geschwindigkeit
der Abgabeleistungsregelung von Maschine 5 kleiner ist als diejenige der Frequenzregelung
von Maschine i. Die Regelungsverhältnisse werden dabei um so günstiger, und Pendelerscheinungen
werden um so mehr vermieden, je größer die Regelgeschwindigkeit der Maschinen 3
und 6 ist und je kleiner die Regelgeschwindigkeit der Maschine 5 ist im Vergleich
zu derjenigen der F requenzregelung der Maschine i. Wenn die Regelgeschwindigkeiten
der Maschinen 3 und 6 ungefähr gleich sind, so ist es ohne Belang, ob die eine um
einen geringen Betrag kleiner oder größer ist als die andere. Es kommt dies daher,
daß sowohl die Frequenzregelung der Maschine i als auch die V-'bergabeleistungsregelung
der Maschinen 3 bzw. 6 im Sinne einer Konstanthaltung der Frequenz wirken, sich
also gegenseitig unterstützen.
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Im Gegensatz hierzu steht die Abgabeleistungsregelung an der Maschine
5, die derart arbeitet, daß sie bei sehr großer Verstellgeschwindigkeit die Frequenzhaltung
erschwert. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, daß die Abgabeleistungsregelung
der Maschine 5 mit einer Geschwindigkeit arbeitet, die unbedingt kleiner und zweckmäßigerweise
sogar beträchtlich kleiner ist als die Geschwindigkeit der Frequenzregelung an der
Maschine i. An den Maschinen 2 und d. werden sich plötzliche Belastungsänderungen
überhaupt nicht geltend machen, da deren normale Schwungpendelregler zu träge sind,
als daß sie zum Eingriff kommen würden.
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lach der Erfindung wird nun die Regeleinrichtung dadurch verbessert,
daß die L`bergabeleistungsregler der Maschinen 3 bzw. 6 mit einer Zusatzregeleinrichtung
ausgerüstet werden, die die Geschwindigkeit dieser Leistungsregelungen verändert.
Es sei dies an derÜbergabeleistungsregelung derllaschine6 näher erläutert und dabei
vorausgesetzt, daß die Geschwindigkeit der Leistungsregelung der Maschine 6 größer
ist als die Geschwindigkeit der Frequenzregelung an der Maschine i.
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Tritt beispielsweise bei dein Verbraucher f eine plötzliche Lastzunahme
ein, so wird im ersten Augenblick die 'Zehrbelastung aus der Energie der Schwungmassen
bei absinkender Frequenz gedeckt. Es wird also auch an der Meßstelle II eine veränderte
Cbergabeleistung in Erscheinung treten. Auf die #e spricht die Übergabeleistungsregelungsanlage
der Maschine 6 sofort an und erhöht die Leistung der Maschine 6 um den Betrag der
Belastungszunahme des Verbrauchers f. Da hierbei größere Regelgeschwindigkeit vorausgesetzt
wurde als bei der Frequenzregelung an der Maschine i, so wird dieser Regelvorgang
beendet sein, bevor die Frequenzregelung zur Auswirkung gekommen ist.
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Tritt nun aber beispielsweise beimVerbraucher b ebenfalls eine starke
plötzliche Belastungszunahme ein, so werden sich an deren Deckung im ersten _\ugenblick
wieder sämtliche Maschinen mit ihren Schwunginassen bei absinkender Frequenz beteiligen.
also auch die Maschine 6; es wird also an der
Meßstelle 111 ebenfalls
eine veränderte Übergabeleistung in Erscheinung treten, und die Leistungsregelung
der Maschine 6 spricht wieder sofort an und vermindert die Füllung der Maschine
6 um den entsprechenden Betrag, so daß die Übergabeleistung wieder den vorgeschriebenen
Wert annimmt. Nunmehr kommt erst die Frequenzregelung an der Maschine i zur Auswirkung,
da sie j a voraussetzungsgemäß langsamer arbeiten soll als die Übergabeleistungsregelung
an der Maschine 6, und stellt nach vorübergehender Frequenzabsinkung die ursprüngliche
Frequenz wieder her. Mit diesem Hochgehen der Frequenz auf den alten Wert wird auch
die Maschine 6 wieder auf eine höhere Frequenz gebracht, wobei sie während der Beschleunigungsperiode
Energie aufnimmt, bzw. bei dein gegebenenfalls bei ihr noch in Betrieb befindlichen
normalen Geschwindigkeitsregler wird die Steuerung im Sinne verminderter Energiezufuhr
betätigt, so daß nunmehr auch wieder die Leistungsübergabe an der Stelle Dl geändert
wird und der Leistungsregler der Maschine 6 erneut anspricht und regelt. Wenn auch
dieses zweimalige Ansprechen des Leistungreglers der Maschine 6 nicht von ausschlaggebender
Bedeutung ist, da die Maschine 6, wenn etwa gleiche Maschinen i bis 6 vorausgesetzt
werden, sich an der Lastzunahme des Verbrauchers b nur mit 1/c beteiligt hat, der
Leistungsregler also nur mit der Ausregelung dieses geringen Betrages in Tätigkeit
tritt, so stellt es eine Verbesserung dar, sie zu vermeiden, und zwar geschieht
dies durch eine Zusatzregeleinrichtung, die die Geschwindigkeit der Übergabeleistungsregelung
der Maschine 6 verändert.
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Diese Zusatzregeleinrichtung soll nun erfindungsgemäß dann zur Wirkung
kommen, wenn die Belastungsänderung im- Netz, d. h. jenseits der Meßstelle 11l der
Übergabeleistung, nämlich z. B. bei den Verbrauchern a bis e, auftritt.- Die Zusatzregeleinrichtung
soll dabei im Sinne einer Herabsetzung der Geschwindigkeit der Übergabeleistungsregelung
an der Maschine 6 wirken. Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die Regelgeschwindigkeit
an der Maschine 6 unter die Regelgeschwindigkeit der Frequenzregelung an Maschine
i gebracht wird, bzw. wenn die Übergabeleistungsregelung an der Maschine 6 ganz
unterbunden wird (Regelungsgeschwindigkeit = o), damit Belastungsschwankungen im
Netz jenseits der ÜbergabestelleM vorzugsweise von den zunächst gelegenen Maschinen
erfaßt werden.
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Tritt dagegen die Belastungsschwankung bei dem Verbraucher f auf,
also diesseits der Übergabestelle Vl, so ist es vorteilhaft, wenn die Regelgeschwindigkeit
noch erhöht wird, so daß also das Verhältnis der Regelgeschwindigkeit von Maschine
6 zu derjenigen der Maschine i noch günstiger gestaltet wird.
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Die Zusatzregeleinrichtung für die Übergabeleistungsregelung der Maschine
6 muß also bei einer auftretenden Änderung der Übergabeleistung bei iIl unterscheiden,
ob diese Änderung von einer Belastungsänderung jenseits oder diesseits der Übergabestelle
M herrührt, und hat entsprechend dem Ergebnis dieser Untersuchung die Regelgeschwindigkeit
herabzusetzen oder zu erhöhen.
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Die Feststellung, in welchem Netzteil die Belastungsänderung aufgetreten
ist, die eine Änderung der Übergabeleistung zur Folge hat, kann ebenfalls durch
Leistungsmessung, wie es in Abb. a für Maschine 6 schematisch dargestellt ist, erfolgen.
Es wird der Leistungsfluß in der Verbindungsleitung zwischen den Maschinen 5 und
6 mit demjenigen zwischen Maschine 6 und den ihr zugeordneten Verbrauchern f verglichen.
Die Einrichtung arbeitet nach dem Differenzprinzip und hat zu untersuchen, ob eine
Änderung des Leistungsflusses in der Verbindungsleitung zwischen Maschine 5 und
6 von einer Belastungsänderung jenseits oder diesseits der Übergabestelle herrührt.
Zu diesem Zwecke wird in der zu den Verbrauchern f führenden Leitung eine Kontrolleinrichtung
vorgesehen und ebenso eine weitere in der Verbindungsleitung zwischen Maschine 5
und 6. Wenn bei den Verbrauchern feine Belastungssteigerung eintritt, dann wird
die Kontrolleinrichtung in der Verbraucherleitung einen erhöhten Leistungsbedarf
anzeigen. Gleichzeitig wird aber durch die erhöhte Leistungsanforderung die Maschine
6 die Übergabeleistung nicht in dem gewünschten Maße liefern können. Infolgedessen
spricht auch die Kontrolleinrichtung in der Leitung zu der Maschine 5 im Sinne eines
erhöhten Leistungsbedarfes an. Die Leistung der Maschine 6 ist also schnell und
noch vor dem Ansprechen der Frequenzregelung der Maschine i der Belastungsänderung
anzupassen. Umgekehrt wird bei einer Belastungsänderung im Netz jenseits der Übergabestelle
lediglich die in der Verbindungsleitung zwischen den Maschinen 5 und 6 vorgesehene
Überwachungseinrichtung ansprechen. In diesem Falle soll die Leistung der Maschine
6 nicht geändert werden. Man kann nun durch einfache .Kontaktvorrichtungen erreichen,
daß bei gleichzeitigem Ansprechen der beiden Überwachungseinrichtungen die schnell
wirkende Regelung .der Maschine 6 einsetzt und beim Ansprechen nur einer Überwachungseinrichtung
die langsam wirkende.
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Es kann auch noch auf andere Art festgestellt werden, welche Netzseite
die Änderung
der Übergabeleistung bei M hervorgerufen hat, beispielsweise
durch zusätzliche Berücksichtigung der Frequenzabweichung vom Sollwert. Ist an der
Übergabestelle 21 beispielsweise eine Verminderung der Leistungslieferung eingetreten
bei gleichzeitiger Absenkung der Frequenz unter den Sollwert, so bedeutet dies,
daß die Belastungszunahme beim Verbraucher f erfolgt ist. War jedoch bei einer zu
kleinen Leistungslieferung bei t17 gleichzeitig eine zu hohe Frequenz vorhanden,
so deutet dies darauf hin, daß eine Entlastung bei den Verbrauchern a bis e erfolgt
ist.
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Bei der Leistungsregelungsanlage der Maschine 3 kann ebenfalls eine
derartige Zusatzregeleini:ichtung vorgesehen werden. Sie muß derart wirken, daß
bei Belastungsänderungen des Verbrauchers d die Regelgeschwindigkeit gleichbleibend
erhalten oder erhöht wird, während bei Belastungsänderungen im übrigen Netz die
Geschwindigkeit der Leistungsregelung herabgesetzt wird.