DE743901C - Verfahren zum Parallelbetrieb von Wechselstrom-Bahnnetzen mit Frequenzen bis zu 25 Hz - Google Patents

Verfahren zum Parallelbetrieb von Wechselstrom-Bahnnetzen mit Frequenzen bis zu 25 Hz

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DE743901C
DE743901C DEA87273D DEA0087273D DE743901C DE 743901 C DE743901 C DE 743901C DE A87273 D DEA87273 D DE A87273D DE A0087273 D DEA0087273 D DE A0087273D DE 743901 C DE743901 C DE 743901C
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Dipl-Ing Karl Schmer
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/04Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources
    • H02J3/06Controlling transfer of power between connected networks; Controlling sharing of load between connected networks

Description

  • Verfahren zum Parallelbetrieb von Wechselstrom-$ähnnetzen mit Frequenzen bis zu 25 Hz Bei Drehstromnetzen mit normaler Frequenz von 50 Hz ist es bekannt, im Parallelbetrieb die Leistungsbeteiligung der einzelnen Kraftwerke bzw. Umformerwerke an der Netzbelastung .durch Veränderung der Drehzahlkennlinie der speisenden Kraftmaschinen zu regeln. Es ,ist für Netze mit normaler Frequenz auch !bekannt, daß mit Veränderung der Phasenlage der inneren Maschinen-EMK gegenüber dem Netzspannungsvektor in weitgehendem Maß die Leistungsbeteiligung zu beeinflussen ist. Außerdem kann man durch Veränderung der Spannung bzw. der Erregung der einzelnen Kraftwerksgeneratoren unabhängig von der Wirklast die Blindlastbeteiligung beeinflussen. Es ist in den Hochspannungsnetzen der allgemeinen Lahdesstromversorgung meist so, daß der Ohmsche Widerstand der Leitung nur einen Bruchteil, etwa ein Viertel, des induktiven Widerstandes beträgt.
  • Wesentlich anders liegen jedoch die Verhältnisse im Parallelbetrieb bei Hochspannungsnetzen mit kleinerer Frequenz. Gedacht ist dabei in erster Linie an die ioo-kV-Leitungen der Einphasenbahnnetze mit einer Frequenz von r6=/g Hz. Bei diesen Netzen ändert sich das Verhältnis des Olimschen Widerstandes zum induktiven Widerstand in der Leitung grundlegend. Es beträgt z. B. in Einphasenbahnnetzen der Ohmsche Widerstand etwa fünf Viertel des induktiven Widerstandes. Untersucht man nun in diesen Bahnnetzen, namentlich auf Grund ihrer zukünftigen Gestaltung bei der weiteren Elektrisierung, die Verhältnisse des Parallelbetriebes, so sieht man, daß es nicht mehr möglich ist, durch Veränderung der Drehzahlkennlitiie an den speisenden Generatoren die Leistungsbeteiligung in befriedigender Weise zu beeinflussen.
  • Würde man die Leistungsbeteiligung durch Veränderung der Drehzahlkennlinie allein regeln «-ollen, so käme man sehr bald zu unzulässig großen Ausgleichblindleistungen. Nach der Erfindung wird daher zur Regelung der Energiebeteiligung, insbesondere zur kegelung des Ouerleistungsflusses zwischen den Speisestellen, durch Steuereinrichtungen gleichzeitig mit der Drehzahlkennlinie bzw. bei Verwendung von Syn:chron:-Synchron-Umformern mit dem frei einstellbaren Winkel zwischen Ständer- und Lä uferdrehfeld (Winkel a-Kentilinie) die absolute Höhe der Spannung geändert.
  • Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Regelverfahrens läßt sich am besten an Hand der Zeichnung übersehen.
  • Abh. i stellt zunächst schematisch das Vektordiagramin der Energieübertragung auf einer Einphasenhochspannungsleitung unter Vernachlässigung der Ableitungsverluste und des kapazitiv en Ladestromes dar, was z. B. bei Einphasenbahnleitungen mit einer Spannung von ioo kV ohne weiteres möglich ist. In Abb. i bedeuten der Vektor 0-A die am Abnehmerpunkt vorhandene Spannung ("= und der Vektor 0-H den Belastungsstrom I. Der Vektor ,4-B ist der Spannungsabfall r - I, der von dem Ohinschen Widerstand der Leitung herrührt. Der Vek-tor D-C stellt den induktiven Spannungsabfall j -k, - I auf der Leitung dar. Der Vektor A-C ist somit der gesamte Spannungsabfall, der längs der Leitung entsteht und den Betrag .d U hat. Der Vektor 0-C ist dann die an der Speisestelle aufzudrückende Spannung U1, der Winkel zwischen .der Verbraucherspannung (I. und dem Verbraucherstrom I ist T" der Winkel zwischen den Spannungen (?1 und U. ist /a.
  • Um nun die Regelungsverhältnisse besser übersehen zu können, ist in dem Vektordiagramin der Spannungsabfall A L" aus der Wirkstromkomponente J,, und der Blindstrornkomponente Jb Hergeleitet worden. Diese Zerlegung des Stromes J in die beiden Komponenten ist dargestellt durch die Vektoren 0-IL = J", und K-H = TL. Man kann nun zur Bildung des Spannungsabfalles A (% zunächst einmal den Teilspannungsabfall des Wirkstromes heranziehen; man erhält dann die Vektoren A-E = r - J,1. und E-F --. j - l@: - h".
  • Im Punkt F schließt sich sodann der Spannungsabfall des Blindstromes JU an. Man erhält die Vektoren F-G --- r - J1, und G-C = j - 1, # J,,. Weiterhin kann inan sich den Spannungsabfall A (- zusannnengeset-rt denken aus einem Längsspannungsabfall dU1, entsprechend dem Vektor A-D, und einem Querspannungsabfall AU" entsprechend dem Vektor C-D. Der Längsspannungsabfall ergibt sich dann als A UI = r J", -f- k J,,. Ebenso ist der Querspannungsabfall A ("" = h # I", - r - I@, wobei der Betrag Tb positiv einzusetzen ist. Durch die beiden Größen A ('1 und A ("(, ist der Betrag des Leistungsflusses in der Cbertragungsleitung festgelegt. Dabei ist mit genügender Genauigkeit die Strecke C-D = A (.'Q proportional dem Winkel /) zwischen den Spanmingen ('1 und U_. .
  • Abb. a stellt nun drei Beispiele der Spannungshaltung bei Leistungsübertragung zm-ischen zwei Punkten eines Einphasenhoclispannungsnetzes dar.
  • Im Fall i wird :die Leistung so übertragen. daß am Abnehmerpunkt kein Blindstrom auftritt. Im Falle wird die Leistungsübertragung bewerkstelligt allein durch entsprechende Einstellung der Längsspannungsänderung. Im Fall 3 wird die gleiche Leistung; wie in den Fällen i und 2 übertragen, wobei jedoch die absoluten Spannungen am Speisepunkt und am Abnehmer einander gleich sein sollen. Die eingetragenen Bezugszeichen entsprechen denen der Abb. i. Die Indizes beziehen sich auf die jeweiligen Übertragungsfälle.
  • Im Fall i ist (Ip@)1= fl.
  • Der Winkel zwischen den Spannungen (-_ und (L'1)1 ist ß1. Um diese Leistungsübertragung zu erreichen, sind die Längsspannungsänderu:ng A-B, und die Querspannungsänderung Bi Cl aufzubringen. Man sieht, daß in diesem Übertragungsfall das Verhältnis von J ('1 zu A U, angenähert gleich i ist. Die Leistungsübertragung erfolgt dabei mit dem kleinstmöglichen Blindleistungsaufwand, solange der Abnehmer nicht gezwungen wird, seinerseits Blindleistung ins Netz zu geben. also dem Speisepunkt gegenüber als Kapazität zu wirken.
  • Im Fall 2 wird, wie ersichtlich, die Leistungsübertragung allein durch den Längsspannungsabfall A UI = A-C., bewirkt. Der zugehörige Belastungsstrom ist h. der mit der Spannung U. den Winkel (g@2)., einschließt. Der Winkel P2 ist dabei 0. Es ist also in Netzen kleinerer Frequenz grundsätzlich möglich, die Leistungsübertragung allein durch Änderung des Längsspannungsabfalles zu beeinflussen. Dabei muß allerdings in Kauf genommen «-erden, daß das speisende Werk eine erhebliche Blindleistung an den Abnehmer zu liefern hat.
  • Ini Fall 3 ist die Längsspannungsänderung sogar negativ geworden. Dafür bedingt aber die Beibehaltung der gleichen Spannungen am Speisepunkt wie am Verbraucher den Aufwand einer sehr großen kapazitiven Blindleistung, wie der um den Winkel (992)s gegenüber der Verbraucherspannung U2 voreilende Strom l, zeigt. Die Strecke X-X stellt den geometrischen Ort der Endpunkte der Vektoren Ui für eine Leistungsübertragung mit konstanter Wirklast dar.
  • Bei Fall 3 wird der Winkel ß3 verhältnismäßig groß, und es zeigt sich, daß die sonst übliche Leistungsregelung in Drehstromnetzen mit der Frequenz von 5o Hz, .die auf die Veränderung des Winkels ß hinausläuft, im Falle von Wechselstromnetzen kleinerer Frequenz zu einem ziemlich großen Blindleistungsaustausch führt und sich praktisch nicht durchführen läßt.
  • Um nun das Übertragungsproblem, wie es z. B. bei Bahnnetzen praktisch auftritt, besser zu veranschaulichen, ist in Abb. 3 schematisch eine praktisch vorkommende Netz-P 01 staltung dargestellt.
  • Die Strecke P-N stellt eine durchgehende ioo-kV-Leitung eines Bahnnetzes dar, das an drei Stellen P, 111I und N von den Speisewerken III, I und Il mit Energie beliefert wird. Die längs der Strecke auftretenden Belastungen sind mit L1 bis L$ bezeichnet. Dabei greifen die beiden Belastungen L1 und L2 unmittelbar in den Speisepunkten !Y1 und N an. Mit i bis 9 sind Meßeinrichtungen bezeichnet, die die Wirk- und Blindleistungsflüsse in den einzelnen Zweigen messen, die zu den gewünschten Regeleingriffen herangezogen werden sollen. Durch io, i i und i2 sind die entsprechenden Spannungsmeßeinrichtungen in den drei Speisepunkten M, N und P versinnbildlicht. Wenn auch jedes der drei Speisewerke regeltechnisch gleich ,behandelt werden kann, sei der Einfachheit halber so vorgegangen, als ob Werk I jene Stelle sei, bei der die Leistungsentlastung durch Ouerleistungsflüsse von den Speisewerken II und III aus stattfinden soll. Weiterhin werde zur Vereinfachung angenommen, daß der Querleistungsfluß zur Entlastung von Werk I hauptsächlich vom Werk II aus erfolgen soll. Welche Spannungsverhältnisse dabei auftreten, ist in Abb.4 in vereinfachter Form veranschaulicht.
  • Abb.4a gibt die Netzgestaltung gemäß Abb.3 mit den entsprechenden Bezeichnungen wieder. Es ist dabei in Abb.4a durch entsprechende Leitungsführungen angedeutet, welche Regel- bzw. Meßimpulse zur Beeinflussung der Leistungsbeteiligung erforderlich sind bzw. herangezogen werden müssen. In erster Linie interessiert der Leistungsverlauf zwischen den Speisewerken II und I, gemessen durch die Meßstellen 4 und 6. Mit 13 ist eine TbIeßanordnung bezeichnet. die z. B. .die Differenz der Leistungen bei den Meßstellen i und 4 feststellt und an die auch über die Leitung 1, durch irgendeinen der bekannten Fernwirkkanäle die Meßgröße, und zwar Leistung bzw. Leistungsdifferenz, vom Werk II übertragen werden kann. Die Leitung 1i stellt ebenfalls einen Fernwirkkanal dar, und zwar für die Übertragung der gemessenen Spannungswerte. Die Le tungen l,, und 1a deuten an, wie von der Leistungs- :bzw. Spannungsmeßstelle der Regelimpuls für Leistungs- bzw. Spannungsregelung bzw. für die Beeinflussung von Quer- und Längsspannungsabfall- in das Speisewerk I übergeleitet wird.
  • Die Leitungen-Z7 und 1, dienen zur Übertragung der Steuerimpulse für Längs- und Querspannungsabfallregelung in das SpeisewerkII. Dabei bedeutet 14 eine Spannungsmeßanordnung, die die Differenz zwischen den Spannungen an der Leistungsmeßstelle 6 und der Leistungsmeßstelle 4 bildet.
  • Der Abschnitt des Hochspannungsnetzes zwischen den Speisewerken I und III ist gestrichelt dargestellt, da er, wie bereits angedeutet, nachfolgend nicht weiter betrachtet werden soll.
  • Mit der Leitung l3 ist nur angedeutet, daß das Speisewerk III so geregelt-werden soll. daß z. B. derLeistungsfluß an der Meßstelle 2 angenähert auf Null gehalten wird. Die entsprechende Leitung für die Einregelung der Spannung im Speisewerk III ist mit 1, bezeichnet.
  • In Abb. 4b ist der Spannungsabfall dargestellt, wie er sich ergeben würde, wenn in den Speisewerken I und II die Spannnungen gleich groß gehalten werden und der Winkel ß = 0 ist. Es sind dabei drei Belastungen längs der Leitung vorausgesetzt, nämlich die Belastungen L3, L4 und L6, z. B. Umspannwerke zur Speisung einer Fahrleitung, wenn es. sich um eine Bahnstromversorgung handelt. Die Strecke 01-0, ist die Nullinie, und die Seilecklinie 01 i8-i9-2o-02 gibt den Verlauf des Längsspannungsabfalles wieder. Er ist an den drei Belastungspunkten durch die Strekken 18-z5, i9-i6 und 20-r7 dargestellt. Der Querspannungsabfall ist vor Entlastung des Werkes I durch das Werk II praktisch zu vernachlässigen.
  • Das Speisewerk I soll nun durch das Speisewerk 1I entlastet werden, z. B. mit einem Wirkleistungsquerfluß entsprechend dem Betrag N,"Q. Dargestellt ist dies in Abb.4c, 01-02 ist wieder die Nullinie, während die Strecke a-b den Wirkleistungsquerfluß darstellt. Dieser soll nun so hervorgerufen werden, daß im Gesamtnetz eine möglichst kleine Spannungsverwerfung erzeugt wird, wie es z. B. in Abb. d. d veranschaulicht ist. 01 -0. bedeutet in dieser wiederum die Nullinie. Die erforderliche Längsspannungsänderung d (1i ist O.- 1l bzw. 0,-a-. Diese Längsspannungsänderung wird nun vorteilhaft je zur Hälfte auf die Speisewerke I und Il verteilt, wie es in Abb. :I d durch die Strecke ao-b" dargestellt ist. Hiermit ergeben sich die kleinsten Spannungsverwerfungen im Bahnnetz.
  • Neben der Längsspannungsändermig d U, muß aber entsprechend den Erläuterungen zu Abb. 2 eine Otierspannungsänderung d U, einhergehen, d. 1i. zwischen der Ausgangsspannung t', im Speisewerk II und der Abnehmerspannung Z'. im Speisewerk I muß eine Winkelverdrehung um den Betrag ß entsprechend der Strecke O1-ao, dargestellt in Abb. 4e, stattfinden. Der Winkel ß kann dabei'verhältnisgleich gesetzt werden der Querspannungsänderung d L' Q. Es ist dabei für den Netzbetrieb grundsätzlich gleichgültig, ob diese Querspannungsänderung d U9 nur vom Speisewerk II oder vom Speisewerk I aufgebracht oder je zur Hälfte auf die Speisewerke I und II verteilt wird, wie dies durch die Linien a.-b., aö O., und a,- b1 veranschaulicht wird. Die Linie aö O.. bezieht sich dabei auf den Fall, daß die duerspannungsänderung d U, nur vom Speisewerk I hervorgerufen wird.
  • Bevor nun auf die erforderlichen Regelbedingungen bzw. Regelkennlinien eingegangen wird, sei an Hand von Abb. 5 nochmals darauf hingewiesen. wie die Querspannungsänderung A LT" bzw. ein bestimmter Winkel f durch entsprechende Beeinflussung der bekannten Leistungskennlinien erzielt wird.
  • Abb. @ a zeigt auf der Ordinate den Drehzahlwert ;i, der Kraftmaschinen, auf der Abszisse die von der Kraftmaschine abgegebene Leistung INI. Die Linie iio stellt den Drehzahl--wert bzw. Frequenzwert des Gesamtnetzes dar. 1e, ist der bekannte Verlauf der Drehzahlkennlinie von Kraftmaschinen mit der Leerlaufdrehzahl ;il und dein Schnittpunkt a, mit der Linien, Die Strecke a-bl stellt die abgegebene Leistung bei der angenommenen Lage der Drehzahlkennlinie k1 dar. Soll nun diese Leistung verändert «-erden, z. B. auf den Betrag o-b.. :o kann nian dies gemäß Abb. 5a beispielsweise dadurch erreichen, dad3 man die Drehzahlkennlinie 1" in die neue Lage l,= liebt, die der Leerlaufdrehzahl si_ entspricht. Die Strecke a, -a. ist dann proportional dem Winkel f bzw. der Querspannttugsänr_ierung .J t'".
  • Abb.51i stellt den, gleichen Regelvorgang wie in Abb. 5 a dar. jedoch mit dein Unterschied, daß die Drehzahlkennlinie k, nicht mehr parallel zu sich selbst verschoben wird, sondern unter Beibehaltung der-Leerlaufdrehzahl ail, = in die Lage k. gedreht wird. Auch hier ist dann die Streckea,-a, ein Maß für den Winkel ß bzw. den Ouerspannungsabfall L'". Diese Regelung der Querspannungsänderung mit Hilfe der Schwenkung der Drehzahlkennlinie ist bei allen Generatoret anwendbar, die von einer Primärkraftmaschine angetrieben «-erden. Sie ist es außerdem auch bei Netzkupplungsumformern, die mit Hilfe von Hinterinaschinenanoränungen elastisch betrieben werden können. Ebenso läßt sie sich für den Fall anwenden, daß statt Umformer Umrichter aufgestellt werden, denen auf bekannte Weise eine künstlkhe Leistungskennlinie gegeben wird.
  • Etwas anders muß vorgegangen werden, wenn Netzkupplungsumformer vorliegen, die starr betrieben werden, bei denen also die Umformung mit Hilfe von zwei Synchronmaschinen erfolgt. Aber auch in diesem Fall besteht, wie bekannt, eine L eistungskennlinie, wie z. B. in Abb. 5 c dargestellt ist. Auf der Abszisse ist die abgegebene Leistung N, auf der Ordinate der Winkel x aufgetragen, der entsprechend der Belastung zwischen der inneren Maschinen-EMK und der Netzspannung auftritt. Soll nun die Leistungsbeteiligung der Synchron-Synchron-Umformer verändert «erden, .so kann man z. B. durch Verdrehen eines der beiden Ständer der beiden Umformermaschinen die Winkel a-Kennlinie z. B. von der Lage x, in die Lage x2 verdrehen. Die Schnittpunkte der beiden Winkelkennlinien mit der Linie ao, also die beiden Punkte a, und a2, geben dann wieder eine Strecke an, die proportional dem Winkel ß bzw. der Querspannungsänderung d U" ist. Statt der mechanischen Ständerverdrehung bei einer Synchronmaschine kann auch eine magnetische Verdrehung des Läuferfeldes entsprechend der bekannten Anordnung der Doppelpolinaschinen erfolgen, die als asynchronisierte Synchconniaschinen bekanntgeworden sind.
  • Man kann bei der erfindungsgemäßen Regelurig so vorgehen. wie es die Abb. 6 und 7 andeuten. daß abhängig von der jeweiligen Leistung eine bestimmte Spaitnungs- bzw. Winkel a-Kennlinie vorgeschrieben wird. Abb. 6 zeigt auf der Ordinate den Spannungswert L", nach links davon aufgetragen deti Leistungswert 11'o der vom Speisewerk 1I in den Netzabschnitt zwischen den Speisewerken I und 1I hineinfließenden Energie mit der zugehörigen Spannungskentilinie (71t, nach rechts den Leistungswert N,, der vom Speisewerk I in denselben Netzabschnitt hineinfließenden Energie und die dazugehörige Spannungskennlinie (",. Der Verlauf, ergibt von selbst die in Abb. q. dargestellten Spannungsverhältnisse im Gesamtnetz. Die Spannung im Speisewerk II kann dabei von der Leistung, gemessen an der Stelle 6, bzw. von der Leistung, gemessen an der Stelle 4., äbhängig gemacht werden, übertragen durch einen Fernwyrkkanal bzw. von der Leistu2qgsdifferenz NO-N4, wobei in erster Linie an die Wirkleistung gedacht ist. Ebenso kann die Spannungskennlinie UI abhängig gemacht werden von der Leistung an der Stelle 4 oder von der Leistung an der Stelle i oder von der Leistungsdifferenz Na N4.
  • Gleichzeitig wird mit dieser Spannungskennlinieeine ß-Kennlinie verknüpft, wie sie Abb.7 darstellt. Auf -der Ordinate ist der Winkel fl, auf der Abszisse nach rechts sind die Leistungswerte aufgetragen, die für die Regelimpulse im Speisewerk II maßgebend, nach links die Leistungswerte, die für die Regelimpulse im Speisewerk I maßgebend sind. Die Linie ßiü gilt z. B. dann, wenn der Winkel ß nur vom Speisewerk, II aus geregelt wird, während der Winkel ßii den Wert 0 beibehält. Man kann aber äuch die Einregelung des Winkels ß auf beide Werke aufteilen, wie es durch die Linie nßn2 und ßI2 angedeutet ist. Weiterhin kann noch eine zusätzliche Abhängigkeit geschaffen werden, wobei von der zu übertragenden Querblindleistung Nbq ausgegangen wird. d. h. der Zusammenhang zwischen der Längsspannungsänderung d Uz und der Querspannungsänderung d U" kann von der zu übertragenden Ouerblindleistung beeinflußt werden.
  • Ein solcher Zusammenhang ist z. B. , in Abb. 8 dargestellt. Auf der Abszisse ist die Längsspannungsänderung d U l, auf der Ordinate der Winkel ß bzw. der Wert d U" aufgetragen. Die Linie i (o) bezieht sich z. B. auf den Belastungsfall i gemäß Abb. 2. Die Querblindleistung NbQ ist hierfür praktisch gleich Null. Die Linie :2 (+) bezieht sich auf einen Belastungsfall, der zwischen den für Abb.2 angenommenen Belastungsfällen i und 2 liegt, d. h. Speisewerk II liefert an Speisewerk I Blindleistung. Die Linie 3 (-) bezieht sich auf einen Belastungsfall, der zwischen den für A.bb. 2 angenommenen Belastungsfällen i und 3 liegt, d. h. Speisewerk II wird kapazitivbelastet. Zubeachten ist bei der Regelung, daß das Speisewerk II bezüglich der Querleistungsregelung nur von den Leistungsbeziehungen der Speisewerke II und I beeinflußt werden soll. Die Belastung im Punkt 7 am Speisewerk II soll sich unabhängig von der Querleistungsänderung vollziehen, d. h. sie soll auf dieselbe keinen Einfluß ausüben.
  • Es sei darauf hingewiesen, daß die hier angestellten Regelbetrachtungen sich nur auf die Verhältnisse zwischen den Speisewerken I und II beziehen. Selbstverständlich kann auch das Speisewerk III sinngemäß zur Querleistungsregelung bzw. zur Entlastung des Speisewerkes I herangezogen werden. Zum Ausdruck gebracht ist dies z. B. in Abb. 9, gemäß welcher die Regelung so vorgenommen ist, daß im Gesamtnetz die gewünschte Leistungsbeteiligung der einzelnen Speisewerke durch,di.e Lage der Spannungs- und Leistungskennlinien von selbst gegeben ist. Auf der Abszisse ist der Leistungswert N der einzelnen Speisewerke aufgetragen. Auf der Ordinate nach oben ist die Drehzahl n bzw. die Frequenz f aufgetragen; no stellt dabei die bei dem betrachteten Belastungsfall vorhandene Drehzahl bzw. die dieser Drehzahl entsprechende Frequenz dar. Dem Speisewerk I ist die Kennlinie Ni mit der Leerlaufdrehzahl iai zugewiesen. Dem Speisewerk 1I ist die Drehzahlkennlinie NI, mit der Leerlaufdrehzahl n2 und dem Speisewerk III z. B. die Drehzahlkennlinie NIIi mit der zugehörigen Leerlaufdrehzahl n3 zugewiesen. Bei dieser Auswahl der Drehzahlkennlinien, die eine entsprechende Querspannungsänderung d UQ bewirken, ist erreicht, daß das Speisewerk III hauptsächlich die Spitzenquerleistung übernimmt, das Speisewerk I eine Mittelstellung zwischen der Beteiligung an der Spitzenlast und der Grundlast einnimmt und das Speisewerk II mehr :die Grundlast übernimmt. Auf der Ordinate nach unten sind die zugehörigen Spannungskennlinien aufgetragen, die für die Längsspannungsänderungen d U1 maßgebend sind. Der Ausgangswert Uo für die Spannung sei für alle drei Speisewerke gleich groß angenommen. Die Kennlinie UI gehört zum Speisewerk I und zeigt, daß mit zunehmender Belastung die Spannung im Speisewerk I entsprechend den Überlegungen an Hand der Abb. 2 und 4 abnehmen soll. Die Spannungskennlüüe UII vom Speisewerk II verläuft flacher als die Spannungskennlinie UIII vom Speisewerk III. -Dadurch wird erreicht, daß das Speisewerk II mehr die Wirklastverteilung übernimmt, da die Spannungskennlinie etwa dem Belastungsfall i in Abb. 2 entspricht, während das Speisewerk III mehr die Blindlastlieferung übernimmt, da die Spannungskennlinie UIII mehr dem.Belastungsfall entspricht.
  • Neben dieser Regelung mit vorgegebenen Kennlinien, bei der jeder Leistungskennlinie eine Spannungskennlinie .durch entsprechende Ausgestaltung des Regelgerätes zugeordnet ist, kann die gewünschte Querleistungsregelung auf diese Weise abhängig gemacht werden z. B. von einer vorgeschriebenen Sollleistung im Speisewerk I bzw. von der Abweichung der Istleistung von der Solleistung im Speisewerk I. Weiterhin kann die Querleistungsregelung vom Werk II z. B. auch von einer vorgeschriebenen Leistungsbeteiligung des Speisewerkes I nach einem gewissen Leistungsfahrplan abhängig gemacht werden. Ebenso kann der Ouerleistungsfluß vom Speisewerk II nach dein Speisewerk I oder vom Speisewerk III nach dem Speisewerk I von der Erreichung einer oberen oder einer unteren Grenze im Speisewerk I abhängig gemacht werden.
  • Die dargestellten Kennlinien sind der Einfachheit halber geradlinig aufgenommen. Es steht aber nichts ini Wege, diesen Kennlinien einen stetig gekrümmten Verlauf zti geben bzw. auch sprunghafte Änderungen der Kennlinien zuzulassen. Hierzu müssen in den Regelgeräten nur entsprechend abgestufte Regelwiderstände vorgesehen «-erden, oder die übertragung der lleßwerte auf das Regelgerät muß mit Hilfe von entsprechend ausgebildeten Kurvenscheiben erfolgen usw. Es kann dabei auch so vorgegangen werden, daß z. B. mit zunehmender Wirkleistungslieferung voni Speisewerk II an das Speisewerk I die Spannung stärker als proportional mit dieser Wirkleistungslieferung zunimmt, um bei zunehmender Belastung des Speisewerkes I möglichst den gesamten Blindleistungsbedarf vorn Speisewerk II aus decken zu können. Selbstverständlich kann :die gesamte Regelanordnung in einer zentralen Befehlsstelle zusatnmengefaßt sein. Es- wird dabei grundsätzlich an dem Regelverfahren gemäß der Erfiriching nichts geändert.
  • Abb. io soll noch kurz veranschaulichen. wie in einfacher Form die gedachte Regelurig der Leistungsbeteilvgitng, z. B. im Speisewerk II, bewerkstelligt werden kann. 2 1 stellt ein Meßgerät dar, dein über die Klemmen 22 ein Meßwert zugeführt wird, der der Wirkleistungsbeteiligung des Speisewerkes II ini Netzabschnitt zwischen den Speisewerken 1I und I entspricht. Der "Zeiger 2.I des Meßgerätes 2 i bestreicht einen zusätzlichen Regelwiderstand 23 im Stromkreis 30 für den Verstellmotor 3 i. -der die Leistungskemilinie bzw. die Drehzalilkennlinie bzw. die /1-Kennlinie der jeweiligen Kraftmaschine beeinflußt. Mit 26 ist eine Meßeinrichtung bezeichnet, über die die zusätzliche Leistungsregelung vom Meßgerät2i aus noch ergänzend durch den Blindleistungsfluß beeinflußt wird. Der Zeiger 29 der Blindleistungsmeßeinrichtung 26 betreibt einen Regelwiderstand 28 im Stromkreis des Verstellmotors 31. Die Blindleistungsmefverte werden dabei der MeßeinriChtUng 26 über die Klemmen 25 zugeführt, wobei mit Hilfe des Widerstandes; der Einfluß der Blindleistung von Hand oder nach irgendeiner Abhängigkeit selbsttätig zusätzlich verändert «-.erden kann. Wie ausgeführt, bewirkt eine Verstellung der Drehzahlkennlinie durch den Drebzalilverstellmotor 31 gleichzeitig eine entsprechende Querspannungsänderung d Uq. Das von dem Verstellmotor 3i angetriebene Steuergerät 32 kann beispielsweise der Drehzahlregler einer Kraftmaschine, die Verstellvorrichtung zur Ständerverdrehung einer Synchronmaschine oder die Verstelleinrichtung für einen Doppeldrehregier bei elastischen Regelmaschinensätzen sein.
  • Die zusätzliche Längsspannungsänderung J U1 wird bewirkt durch entsprechende Regelurig von Vorwiderständen 35 und 39 im Regelstromkreis 41 des Verstellmotors 42. Dieser wirkt auf die Erregung der Generatoren ein, angedeutet durch die Anordnung .13. Der Widerstand 35 wird durch den Zeiger 36 verändert, der unmittelbar mechanisch oder elektrisch mit dem Zeiger 2d. des Meßgerätes 21 rt,kuppelt ist. Die Kupplung ist durch das Wellengestänge 33 angedeutet, und mit 34 ist eine Anordnung bezeichnet, die erlaubt, die 1.-bersetzung zwischen den Ausschlägen der Zeiger 2d. imd 36 willkürlich je nach den gewünschten Betriebsbedingungen verändern zti können. Es wird also über den Widerstand 3 i die Spannungsänderung zwangsläufig bewirkt in Abhängigkeit von der über den Widerstand 23 bewirkten Leistungsänderung. Entsprechendes gilt für die zusätzliche Blindleistungseinwirkung auf die Spannungsregelung. Der über den Widerstand 39 gleitende Zeiger .1o ist über ein Gestänge 3; mit dem Zeiger 29 der Blindleistungsmeßeinrichtung 26 gekuppelt, wobei auch hier wieder die Anordnung 38 andeuten soll, daß der Einfluß der Blindleistungsänderung willkürlich verändert werden kann.
  • Wie gesagt, stellt die Anordnung nach Abb. io nur eine der Möglichkeiten dar, wie die gewünschte Quer- und Längsspannungsänderung durchgeführt werden kann. und soll zeigen, daß es verhältnismäßig einfach möglich ist, die gewünschte Regelabhängigkeit int Bahnnetz bzw. in dein zu regelnden Wechselstromnetz herzustellen.

Claims (1)

  1. PA-rENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Parallelbetrieb von Wechselstrom-Balinnetzen mit Frequenzen bis zti 25 Hz, bei denen der induktiveLeitungswiderstand angenähert gleich dem Ohmschen Leitungswiderstand oder kleiner als dieser ist, dadurch gekennzeichnet, claß zur Regelung der Energiebeteiligung, insbesondere zur Regelung des Querleistungsflusses zwischen den Speisestellen, durch Steuereinrichtungen gleichzeitig mit der Drelizalillzennlinie bzw. bei Verwendung von Synchron-Synchron-Umformern mit dem frei einstellbaren Winkel zwischen Ständer- und Läuferdrehfeld (Winkel a-Kennlinie) die absolute Höhe der Spannung geändert wird. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl-bzw. Winkel (x-Kennlinie und die Spannungskehnlinie der Kraftmaschinen- bzw. Umformersätze an den Speisestellen so eingestellt werden, daß in :dem die Querleistung @ liefernden Werk mit zunehmendem Leistungsfluß in Richtung des die Querleistung aufnehmenden Werkes eine mit dieser Leistung ansteigende Spannung gegeben ist. 3. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß der Regeleingriff für die, Verstellung der Drehzahl- bzw. Winkel a-Kennlinie mit dem Regeleingriff für die Verstellung der Spannungsketmlinie zwangsläüfig gekuppelt ist. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung bzw. die Übersetzung zwischen dem Drehzahl- bzw. Winkel a-Reglereingriff und dem Spannungsreglereingriff entweder von Hand oder selbsttätig verstellbar ist. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Werk, das die Querleistung aufnehmen soll, gleichzeitig tnit dem Leistungsfluß zwischen beiden Speisestellen eine mit dieser Leistung fallende -Sgannungskennlinie und eine mit der Leistung im entgegengesetzten Sinn zunehmende Winkelverschiebung bzw. ansteigernde Querspannungsabfallkennlinie gegeben wird. -6. Verfahren nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, d.aß ,die Quer- und Längsspannungsregelung bei elastischen Umformersätzen durch entsprechende Beeinflussung der Hintermaschinenregelung bewirkt wird. 7. Verfahren nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei starren Umformersätzen die Querspannungsregelung durch entsprechende Ständerverdrehung einer der beiden Umformermaschinen und die Längsspannungsregelung durch entsprechende Erregungsänderung der das Netz speisenden Maschine bewirkt wird. B. Verfahren nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein von drei oder mehr Speisestellen, wobei jeweils die mittleren durch Ouerleistungsregelung _ entlastet werden sollen, die Regelung so erfolgt, daß eine Speisestelle mehr die Grundlast, eine andere Speisestelle mehr die Spitzenlast übernimmt, wobei gegebenenfalls die eine außenliegende Speisestelle so gesteuert wird, daß der Leistungszu- oder abfluß zu .den mittleren Speisestellen angenähert auf Null gehalten wird. 9. Verfahren nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Querleistungsr egelung in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen Ist-und Soll-Leistung oder von einer vorgeschriebenen Fahrplanleistung oder von einer vorgeschriebenen Grenzleistung erfolgt. io. Verfahren nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Längsspannungsabfalles so aufgeteilt wird, daß etwa die Hälfte des Abfalles auf das die Querleistung Liefernde Werk als Spannungserhöhung, die andere Hälfte auf das die Querleistung aufnehmende Werk als Spannungserniedrigung entfällt. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: BBC-Nachrichten (193o), S. 3o8, rechte Spalte, letzter Absatz ff.; Bulletin des Schweizer Elektrotechnischen Vereins (193o), S. 498, Abschnitt IV. Elektrotechnische Zeitschrift (i929), S.970. Abschnitt i.
DEA87273D 1938-06-25 1938-06-25 Verfahren zum Parallelbetrieb von Wechselstrom-Bahnnetzen mit Frequenzen bis zu 25 Hz Expired DE743901C (de)

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DEA87273D DE743901C (de) 1938-06-25 1938-06-25 Verfahren zum Parallelbetrieb von Wechselstrom-Bahnnetzen mit Frequenzen bis zu 25 Hz

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