DE755540C - Anordnung zur Frequenzmittelwertsregelung in gekuppelten Netzen - Google Patents

Anordnung zur Frequenzmittelwertsregelung in gekuppelten Netzen

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DE755540C
DE755540C DES127070D DES0127070D DE755540C DE 755540 C DE755540 C DE 755540C DE S127070 D DES127070 D DE S127070D DE S0127070 D DES0127070 D DE S0127070D DE 755540 C DE755540 C DE 755540C
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Germany
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frequency
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DES127070D
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English (en)
Inventor
Hans Dr-Ing Wierer
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens and Halske AG
Siemens AG
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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
    • H02J3/08Synchronising of networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Anordnung zur Frequenzmittelwertsregelung in gekuppelten Netzen Es ist bekannt, miteinander gekuppelte Netze nach Frequenzübergabeleistungskennlinien in der Weise zu-regeln, daß den Kraftmaschinenreglern Regelgrößen zugeführt werden, die aus der Abweichung der Frequenz vom Sollwert und der Abweichung der übergabeleistung vom Sollwert zusammengesetzt sind. Man erhält hierbei eine Einregelung sowohl der Frequenz als auch der Übergabeleistung. In vielen Fällen genügt jedoch diese Regelung noch nicht, da sie lediglich die Augenblickswerte berücksichtigt, während oft die Forderung gestellt wird, daß auch der Frequenzmiftelwert konstant gehalten wird, damit beispielsweise an das Netz angeschlossene Synchronuhren stets genaue Zeit anzeigen. Die Einfügung einer Nachregelung mit einer Periodenkontrolluhr, die den Frequenzsollwert gemäß der Abweichung der Netzzeit von der astronomischen Zeit korrigiert, ist hierbei nicht ohne weiteres möglich, da sich bei jeder Veränderung des Frequenzsollwertes auch eine Verschiebung des Übergabeleistungswertes einstellen würde.
  • Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung in der Weise vermieden, daß in dem einen Netz der Augenblickswertregelung eine Frequenzmittelwertsregelung und in den anderen ',-etzcn ein;. Übergabeleistungsmittclwertregzlung überlagert wird. Hierbei «-erden die Frequenz- und Übergabeleistungswerte stets so eingeregelt, daß auch bei einer in Abhängigkeit von Uhrzeitabweichungen vorgenommenen Frequenzverstellung trotzdem die Übergabeleistung im Mittel konstant gehalten wird.
  • In Fig. i ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Fig. 2a bis 3 dienen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Regelung und zeigen die: Kennlinien, nach denen die Netze eingeregelt werden.
  • In Fig. i ist die Schaltung des elektrischen Teiles einer Regeleinrichtung für zwei parallel geregelte 1laschinengruppen dargestellt, die sich in einem Kraftwerk des einen Netzes befinden. In dem zweiten Netz befinden sich in einem entsprechenden Kraftwerk Maschinen, die durch den gleichenRegler geregelt werden.
  • Die beiden Anregeglieder des Reglers sind die beiden 1leßwertverstärker JIl und 11'. Der kontaktlose Meßwertverstärker ist ein Gerät, das sowohl zur Meßwertumformung als auch zur Meßwertverstärkung dient (vgl. Sieinens-Zeitschrift, Bd. 15, September 1935, S. q.6;, »Ein neuer Gleichstromverstärker für -2\leßzwecl-ze«). Das Gerät 1111 beispielsweise dient zur Umformung des Frequenzineßwertes in einen proportionalen Gleichstrom. Die Frequenzniessung erfolgt wechselstroms°itig über den Resonanzkreis C, L und einen elektromagnetischen Spannungsgleichhalter RF', so daß die Frequenzmessung spannungsunabhängig wird. Der Meßwertumfornier besteht aus einer Widerstandsbrücke deren veränderlicher Widerstand li"R bei Auftreten einer Abweichung des Istwertes vom Sollwert verändert wird. so daß im Diagonalzweig der Brücke eine Spannung auftritt, die der Abweichung direkt proportional ist, und von der der Regler beeinflußt wird. Der veränderliche «'iderstand ff-p, ist eine Röhre in Rückkopplungsschaltung, die dauernd schwingt und die ihren Anodengleichstrom bzw. ihren Gleichstromwiderstand entsprechend dem Rückkopplungsgrad ändert. Die Änderung des letzten guuschielit dur..li ein Meßgerät, bestehend aus zwei elel#ztrodynainischen Systemen zur Messung der Frequenzabweichung und einem Drehspulkompensationsglied, das über einen 'lebenschluß I1"., an die Brücke angeschlossen ist. An der lleßachsy -sitzt eine Fahne, durch di:c die Gitterspule L., gegen das Feld der Aiioci@°nsl>ule L, jj! nach dein Meßmoment mehr oder weniger abgeschirmt wird, so daß sich durch die damit gegebene Änderung der Rüclcl;opplung ein entsprechender Gleichstromwid#-rstand der Röhre ergibt. Bei Auftreten einer Abweichung des Istwertes vom Sollwert dreht sich daher die Welle des richtkraftlosen Meßwerks so lange, bis sich infolge der Änderung von WR ein Brückenstrom ergibt, der im Drehspulsystem das Abweichungsinoment kompensiert.
  • Der 1,Ießwertumformer 11., dient zur Umformung des ankommenden Gleichstromfernmeßwertes auf einen Wert, der für die Reglerbeeinflussung brauchbar ist. Der Meßwertumformer .11., hat nur ein Drehspulsystem mit zwei Rähinchenwicklungen, von denen die eine vom Fernmeßwert gespeist wird, und die andere zur Kompensation dient. Ist der Leistungswert an Ort und Stelle, also ohne Anwendung einer Fernmessung zu erfassen, so wird für Il, dasselbe Gerät wie für Q111 gewählt, das außer dem Drelispulm.eß- und Kompeiisationssy stem noch zwei dynamometrische Systeme hat, die zur Messung der Leistung in Aronschaltung dienen. Auch zur Leistungsinessung wird der Meßwertumformer so geschaltet, daß sich ein Gleichstrom ergibt, der proportional der Abweichung vom Sollwert ist. Mit Hilfe des Regelwiderstandes W5 kann der Frequenzsollwert und mit Ws der einzuhaltend; Leistungswert eingestellt werden.
  • Die beiden Meßwertumformer arbeiten auf die beiden Regelwiderstände "'7 und l'i'8. An diesen kann der Einfluß von Frequenz und Leistung aufeinander abgestimmt werden. Entsprechend der Einstellung ergibt sich eine der jeweiligen Abweichung verhältnisgleiche Spannung sowohl für die Frequenz wie für die UTbergabeleistung. An den Widerständen 11'7 und TI', ist also die Spannung Null, wenn der Sollzustand vorhanden ist.
  • Die an den Widerständen 1f'7 und lVs gewonnenen Spannungswerte werden addiert und den Steuerspulen von hydraulischen Zusatzreglern zugeführt, die unmittelbar auf die Turbinensteuerung,einwirlc-:n. Hierdurch wird eine schnelle Regelung erreicht, während sich bei dem bisher gebräuchlichen Weg über einen Drehzahlverstellmotor nur eine träge Regelung ergibt. Die Steuerspulen R1 und R, werden bei Parallelbetrieb der beiden Maschinen in Reihe geschaltet. Sollten von dieser einen elektrischen Regeleinrichtung, die gemeinsam für sämtliche zu regelnden Maschinen ist, sehr viel Maschinen beeinflußt werden müssen, so kann es vorkommen, daß deren Leistung nicht mehr ausreicht. In diesem Fall muß ein Meßwertverstärker eingeschaltet werden. der die an lV7 und TV, sich ergebenden und addierten Spannungen nochmals verstärkt.
  • Die hydraulischen Zusatzregler erhalten zwei Steuerspulen, von denen die eine für die Aufnahme der einzuhaltenden Meßgrößen dient und die andere für die Herstellung der gewünschten Lastv erteilung der parallel geregelten Maschinen. Zu diesem Zweck werden von dem Füllungsanzeiger der Turbinen Spannungsteilerwiderstände Wla und W11 verstellt. Der an einem Spannungsteiler abgegriffene Spannungswert ist daher verhältnisgleich der Belastung der entsprechenden Maschine. Zeigt nun der Widerstand Wlo dieselbe Belastung bei Maschine i wie der Widerstand i i bei der zweiten Maschine, so ergibt sich zwischen den beiden Angriffspunkten kein Spannungsunterschied. Die zweiten Spulen der beiden Zusatzregler bleiben daher stromlos. Ergibt sich jedoch eine Abweichung, so bekommt der Zusatzregler der zurückgebliebenen Maschine ein Zusatzmoment und umgekehrt der Zusatzregler der anderen Turbine ein Gegenmoment. Dadurch ergibt sich eine vollständig gleichmäßige Belastung -der verschiedenen Maschinen.
  • Durch diese Art der Lastverteilung kann nun, wie oben beschrieben, eine verhältnisgleiche Lastverteilung erreicht werden, oder die Lastv erteilung auf die einzelnen Maschinen kann auch nach anderen Gesichtspunkten, z. B. nach günstigstem Gesamtwirkungsgrad, erfolgen.
  • Die in Fig. i dargestellten Regler, mit denen die Frequenz und die Übergabeleistung eingeregelt werden, folgen Kennlinien nach Fig. 2 a bis 2 c. In diesen Figuren bedeutet Ns den Sollwert der einzuhaltenden Austauschleistungen an der Netzkuppelstelle, und zwar soll diese Leistung beispielsweise von dem Netz I an das Netz II geliefert werden. Daher muß der Regler im Kraftwerk des Netzes I der Kennlinie nach Fig. 2 a und der Regler im Kraftwerk des Netzes II der Kennlinie nach Fig. 2 b folgen. In der Fig. 2 c ist die Kennlinie des Verbandes II bezogen auf den Verband I eingezeichnet. Tritt nun z. B. im Netz I eine Laständerung im Sinn einer Belastung auf, so greift der schnellwirkende Frequenzregier sofort ein. Ist die Kuppelleitung lang und verhältnismäßig schwach, so wird die Ausregelung erfolgen, ohne daß im Netz II der Regler zum Eingreifen kommt. Ergibt sich .trotzdem eine Abweichung der übergabeleistung z. B. im Sinn der Verminderung derselben, so ist aus Fig. 2 c erkennbar, daß in I sofort höher und in II entsprechend tiefer geregelt wird, bis sich im Schnittpunkt der beiden Kennlinien der Sollzustand (richtige Frequenz und Übergabeleistung) ergibt. Gerade umgekehrt liegen die Verhältnisse bei Laständerung in II. Ist der Kopplungsgrad sehr gut, so wird beim oben angenommenen Belastungsfall sich der Regler in II sofort an der Belastung beteiligen, er wird jedoch gleich durch den fallenden Leistungsaustausch (da II nach I zu liefern beginnt) abgestoppt, so daß das Kraftwerk des Netzes I die Belastungsänderung seines Netzes selbst übernimmt bzw. umgekehrt. Die Ausregelung der Last erfolgt 'deshalb immer dort, wo sie anfällt. Um eine völlig pendelfreie Einregelung zu bekommen, muß die Neigung der Kennlinie des Reglers im Netz I um so geringer sein, je größer die für die Frequenzregelung eingesetzte Maschinenleistung ist. Dasselbe gilt für Netz II, wo ebenfalls die Neigung der frequenzregelnden Maschinenleistung entsprechen muß. Bei dieser Regelart ergibt sich daher eine schnelle und außerdem bei richtiger Einstellung eine pendelfreie Einregelung sowohl der Frequenz wie der Übergabeleistung.
  • Da sich trotz der Frequenzregelung im Laufe der Zeit doch Frequenzabweichungen ergeben können, ist es erforderlich, für die genaue Einhaltung eines Mittelwertes der Frequenz zu sorgen, so daß die angeschlossenen Uhren keine Zeitabweichungen aufweisen. Diese Frequenzintegral- oder Uhrzeitregelung kann von einem Netz durch sein frequenzhaltendes Z@Terk übernommen werden. Von einer Periodenkontrolluhr PIh' aus wird entsprechend der Abweichung der Netzzeit von der astronomischen Zeit über den Motorantrieb m der Widerstand W, so verstellt, daß der Zeitfehler wieder verschwindet. Diese Zeitkorrektur bedingt ein vorübergehendes Höher-oder Tieferschieben der Reglerkennlinie im frequenzregelnden Netz, z. B. in I. Wie Fig. 3 zeigt, tritt, wenn die Uhrzeitregelung im Netz I vorgenommen wird und z. B. die Frequenz im Mittelwert etwas zu tief ist, die Kennlinie I daher hochgeschoben worden ist, eine Erhöhung der Frequenz um A fit und demzufolge eine Vermehrung der Austauschleistung um d Nic ein, da der Endpunkt der Regelung im Schnittpunkt der beiden wirksamen Statiken liegt.
  • Um nun die Übergabeleistung trotzdem wieder auf den richtigen Wert zu bringen, wird im Netz II der Motor in. (gestrichelt gezeichnet) in den Sekundärkreis des Meßwertverstärkers für die Leistungsbeeinflussung eingeschaltet. Dieser läuft nun beim Auftreten einer Abweichung mit einer der Abweichung verhältnisgleichen Geschwindigkeit und verstellt den Widerstand WS langsam, und zwar so lange, bis der Frequenzsollwert entsprechend der Uhrzeitregelung im anderen System nachgestellt worden ist und der Sollwert derAustauschleistung wiedereingehalten hat. Dieser Motor bewirkt daher nicht nur eine Nachregelung der Frequenzeinstellung bei Uhrzeitregelung, sondern auch eine Mittelwertregelung der Übergabeleistung.
  • Die Inbetriebnahme eines derartigen Reglers bzw. einer Maschine, die in die Regelung einbezogen werden soll, ist außerordentlich einfach. Jede Maschine bekommt einen Umschalter für selbsttätige oder Handregelung. Soll die Maschine angelassen werden, so muß dieser Umschalter auf Handregelung stehen.' Die Maschine wird hochgefahren und wie normal synchronisiert. Nach der Parallelschaltung wird dann einfach der Schalter auf selbsttätige Regelung umgelegt, worauf der Regler in Tätigkeit tritt. Es muß lediglich festgelegt werden, welches Werk die Uhrzeitkontrolle übernimmt, und dementsprechend der Motor m auf Uhrzeitkontrolle oder auf Nachregelung der Übergabeleistung umgeschaltet werden.
  • Mit diesem Verfahren können auch n. Netze parallel geregelt werden, sofern die Anzahl der gewünschten Übergabeleistungen nicht n-i übersteigt. Es ist lediglich notwendig, jedem frequenzregelndenWerk die Übergabeleistung durch Fernmessung zuzuleiten, die zur Festlegung einer eindeutigen Lastverteilung im Netzverband erforderlich ist.
  • Eine Regelanordnung dieser Art sorgt für schnelle Ausregelungen von Abweichungen des Istzustandes vom Sollzustand durch beide bzw. durch alle Systeme in gleicher Weise. Dieser schnellen Ausregelung von Augenblickswerten ist dann übergeordnet eine träge Zeitintegralregelung in einem Werk und eine träge Leistungsintegralregelung in den anderen Werken. Fallen die Werke aus irgendeinem Grund auseinander, so übernimmt jedes Werk für sich eine rein astatische Frequenzregelung. Durch ein empfindliches Drehspulrelais D, wird bei längerem Bestehenbleiben des Leistungseinflusses, wenn derselbe also weder durch die schnelle Augenblickswertregelung noch durch die Zeitintegralregelung ausgeregelt wird, der Einfluß der Übergabeleistung ausgeschaltet, so daß lediglich der Meßwertumformer 1k11 in Tätigkeit bleibt und eine. reine Frequenzregelung durchführt.
  • Sollte in einem Netzteil ein Werk für die Frequenzhaltung nicht mehr ausreichen, so besteht die Möglichkeit, mehrere Werke dadurch zur Frequenzregelung heranzuziehen, daß man ein Werk als Führerwerk bestimmt und das andere oder die anderen Werke im Verhältnis ihrer Belastungen nachregelt, und zwar muß dies selbstverständlich wieder durch ein schnelles Regelverfahren geschehen.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Frequenzmittelwertsregelung in gekuppelten Netzen, bei denen in jedem Netz Regler vorgesehen sind, welche zugleich durch Frequenz- und Übergabeleistungsabweichungen beeinflußt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in dem einen Netz der Momentanwertregelung eine Frequenzmittelwertsregelung und in den anderen Netzen eine Übergabeleistungsmittelwertregelung überlagert ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der den Reglern zugeführte Frequenzsollwert in dem den Frequenzmittelw ert regelnden Netz entsprechend den zeitlichen Abweichungen der Frequenz vom Mittelwert und in den den Übergabeleistungsmittel-,vert regelnden Netzen entsprechend den Abweichungen der Übergabeleistung vom Sollwert verstellt wird.
  3. 3. Anordnung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den von dem Vergleichsgerät für den Ist- und Sollwert der t''bergabeleistung zum Regler führenden Stromkreis unmittelbar eine Verstelleinrichtung für den Frequenzsollwert eingefügt ist. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 60q.768, 634 025; schweizerische Patentschrift Nr. 169 a69; VDE-Fachberichte 1931, S. 13q., 137; ETZ 19,32, S. 624; E. u. M. 1932, S. 537, 1933 S. 655.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH165269A (de) * 1931-08-21 1933-11-15 Aeg Selbsttätiger Frequenzregler.
DE604768C (de) * 1930-11-16 1934-10-27 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Aufrechterhaltung der Parallelschaltbereitschaft zwischen mehreren Wechselstromenergieverteilungsnetzen
DE634025C (de) * 1931-02-08 1936-08-24 Fritz Hofmann Dipl Ing Frequenz- und Leistungssteuerung (Netzkennliniensteuerung) von Netzverbaenden

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