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Verfahren zur selbsttätigen Regelung von elektrischen Leistungen und
der Frequenz Es ist bekannt, Leistungen bzw. Leistungsflüsse zu oder von anderen,
Netzen oder auch die Frequenz so zu regeln, da3 die Einregelung der einen Größe
die Einregelung oder Beibehaltung der anderen Größe unterstützt. Ferner ist es bemannt,
eine Frequenz- und Leistungssteuerung von Netzverbänden so vorzunehmen, daß zwischen
der Drehzahl und den Austauschleistungen durch Frequenzleistungskennlinien darstellbare
Beziehungen eingeregelt «erden. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Frequenz
ständig in den Regelvorgang mit eingeführt, wodurch bei gelegentlicher Abweichung
der übergabeleistung vom vorgeschriebenen Wert ein Zeitfehler auftritt, der zu seiner
Beseitigung zusätzliche Einrichtungen erfordert.
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Auch ist ein Verfahren zur Erzielung zwangsläufiger Las@tverteilung
bei parallel arbeitenden Stromerzeugern mittels Leistungs- und Geschwindigkeitseeglern
bekannt, bei dem die Steuerorgane, der Antriebsmaschinen derart beeinflußt werden,
daß planmäßig bei den jeweiligen Grundlastmaschinen mittels Leistungsregler die
Leistung unabhängig von der Umdrehungszahl und bei den jeweiligen Spitzenmaschinen
mittels Gesch.windigkeitsregler die Umdrehungszahl unabhängig von. der Leistung
reguliert werden. Jeder Stromerzeuger oder jede Stromerzeugergruppe
ist
mit einem Leistungsregler und einem Geschwindigkeitsregler derart versehen, daß
jeder Stromerzeuger oder
jede Stromerzeugergruppe nach Bedarf zur Deckung
der Grundlast oder der Spitzenlast verwendet werden kann. Bei jeder Maschine ist
ein auf Frequenzänderung ansprechendes Relais angeordnet, das die Maschine innerhalb
des Bereichs ihrer Leistungsfähigkeit von der Geschwindigkeitsregelung auf die Leistungsregelung
und umgekehrt von der Leistungsregelung auf die Geschwindigkeitsregelung nach vorher
festgelegter Reihenfolge umschaltet. Zur Erfassung der Frequenzänderung ist jede
Maschine mit einer Tachometermaschine gekuppelt, deren Spannung durch ein Kontaktvoltmeter
festgestellt wird. Erreicht der Ausschlag des Kontaktvoltmeters bestimmte Werte,
dann wird hierdurch die! Umschaltung auf Frequenzregelung vorgenommen. Zur Umschaltung
auf Leistungsregelung ist ferner jede Maschine mit einem Kontaktwattmeter versehen,
so daß bei bestimmten Leistungswerten die Gegenkontakte durch den Wattmeterzeiger
berührt werden und die Umschaltung veranlassen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selbsttätigen Regelung von
elektrischen Leistungen, Leistungsflüssen von oder zu anderen Netzen und der Frequenz
nach. einer geknickten Kennlinie derart, da.ß bei ungestörter Frequenzhaltung im
Netz ausschließlich die vorgeschriebene Leistung eingehalten wird, während bei Störungen,
wenn. die- Einhaltung der Leistung nicht mehr möglich oder die Frequenzhaltung gestört
ist, die Frequenz geregelt wird. Die Regelung erfolgt somit ebenfalls nach einer
geknickten Kennlinie, aber nicht um, wie bei dem bekannten. Verfahren, die 'Maschinen
im Sinn einer, bestimmten. Lastverteilung zu beeinflussen, sondern zu dem Zweck,
die Einhaltung bestimmter Leistungen bzw. die Einhaltung der Frequenz unabhängig
von der jeweils anderen Größe sicherzustellen. Erfindungsgemäß wird die. geknickte
Kennlinie dadurch hergestellt, da.ß sowohl die Leistung als auch die Frequenz je
für sich in eine Gleichstromgröße umgewandelt wird und diese der Leistung bzw. der
Frequenz entsprechenden Gleichstromgrößen einer Wicklung eines Regelrelais über
derart geschaltete Ventile zugeführt «erden, daß jeweils die größte der beiden Gleichstromgrößen
einen Strom durch das Regelrelais zur Folge hat, und daß ferner die Proportiona.Iitätskonstante
für die Zuordnung der Gleichstromgröße zum Wert der Leistung bzw. der Frequenz so
gewählt wird, daß an dem Knickpunkt der Kennlinie die beiden der Leistung bzw. der
Frequenz entsprechenden Gleichstromwerte gleich werden. Abgesehen von dem anderen
Zweck zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren vor allem dadurch aus, daß die
Auswahl der für die Regelung jeweils maßgeblichen Größe durch eine rein elektrische
Einrichtung erfolgt, die im Anschluß an eine Fernmeßübertragung arbeiten kann und_
die außerdem die Auswahl völlig kontaktlos vornimmt. Es sind dabei weder Umschaltrelais,
Kontaktvoltmeter od. dgl. erforderlich.
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In der Zeichnung ist in Abb. i ein Ausführungsbeispiel für eine solche
Schaltung angeg,eben; Abb. z zeigt ein Diagramm des Regelvorgangs.
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Für Abb. i ist angenommen, daß eine Übergabeleistung auf einen vorgeschriebenen,
z. B. konstanten Wert eingeregelt werden soll. Das Verfahren ist aber sinngemäß
auch bei der Izegelung anderer Betriebsgrößen anwendbar. Die Anordnung nach Abb.
i enthält einen Geber i, der den jeweils vorhandenen Istwert der übergabeleistung
durch Messung feststellt und in eine proportionale Gleichspannung umwandelt. Außerdem
ist ein Geber vorhanden, der den jeweiligen Wert der Frequenz durch Messung feststellt
und ihn ebenfalls in eine proportionale Gleichspannung umwandelt. Die beiden Spannungen
wirken unter Zwischenschaltung von elektrischen Ventilen 3 bzw. 4 auf die links
dargestellte Spule eines Regelrelais 5 ein, durch dessen rechts dargestellte Spule
ein einstellbarer, dem Sollwert derübergabeleistung proportionaler Strom i' fließt.
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Die beiden Ventile 3 und q. ersetzen die sonst erforderlichen Umschaltrelais.
Es können hierfür vor allem die bekannten Trockengleichrichter verwendet werden,,
die in der Durchlaßrichtung einen sehr kleinen, in der Sperrichtung einen sehr großen
Widerstand aufweisen. Nimmt man in erster Annäherung an, daß der Widerstand in der
Du.rchlaßrichtung Null, in der Sperrichtung unendlich groß ist, so läßt sich die
Arbeitsweise der Anordnung leicht übersehen. Auf die links gezeichnete Wicklung
des Regelrelais 5 wirkt immer nur die größere der beiden Spannungen, da jeweils
an demjenigen Ventil, das vor der kleineren Spannung liegt, ein Potentialunterschied
in der Sperrrichtung auftritt. Die von beiden Spulen des Regelrelais 5 hervorgerufenen
Kräfte oder Drehmomente wirken auf einen nicht näher bezeichneten Kontakt, der beim
Ansprechen nach oben in an sich bekannter Weise einen Verstellmotor für den einen,
beim Ansprechen nach unten für den anderen Drehsinn an Spannung legt und damit die
Leistungsabgabe der 'Maschine im einen oder anderen Sinn verändert, während bei
in der Ruhelage befindlichem Kontakt keine Verstellung erfolgt.
Trägt
man in Abb. ? die Frequenz f als Abszisse, die Übergabeleistung Ü als Ordinate auf,
so ergibt sich die gestrichelt gezeichnete Trennungslinie, die vom Nullpunkt aus
unter einem bestimmten Winkel ansteigt. Oberhalb dieser Trennungslinie ist allein
die übergabel:eistung, unterhalb der Trennungslinie allein die Frequenz für die
Regelung maßgebend. .
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Das Regelrelais, 5 ist nun im, Gleichgewicht, ,nenn sich bei: gleicher
Windungszahl der beiden Spulen, die Wirkungen der darin fließenden Ströme aufheben:.
Da in der rechts gezeichneten Spule voraussetzungsgemäß ein konstanter Strom is
fließt, muß auch in der links gezeichneten Spule ein konstanter Strom fließen, wenn
das Regelrelais im Gleichgewicht sein soll. Der Strom in der links gezeichneten
Spule ist entweder der Übergabeleistung oder der Frequenz proportional, je nachdem,
ob der Geber i oder der Geber :2 die höhere Spannung liefert. Die Regelung erfolgt
also mach der im Diagram der Abb.2 eingezeichneten, stark ausgezogenen, gebrochenen
ILennlinie. Solange die Frequenz f kleiner ist als ihr Sollwert fs, wird die Übergabeleistung
konstant auf ihrem Sollwert 1'i, gehalten. Ist dies nicht möglich, weil z. B. die
Kuppelleitung durch Ausfall eines Schalters unterbrochen ist, so geht die Regelung
selbsttätig auf die Konstanthaltung der Frequenz über.
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Die beschriebene Regelung setzt der Einfachheit halber eine astatische
Regelung voraus, bei der der Istwert der Übergabeleistung oder der Frequenz mit
einem festen Sollwert verglichen wird. Es ist natürlich ebenso eine statische Regelung
unter Hinzuziehung der von der Maschine abgegebenen Leistung möglich, die dann ein
besseres dynamisches Verhalten aufweist. Auch andere stabilisierende Schaltungen
können angewendet werden, z. B. auch eine solche:, bei der der Steuerimpuls unmittelbar
oder unter Zwischenschaltung eines Relais bzw. eines Verstärkers auf ein elektrisches
Speicherglied, wie etwa einen Kondensator, geleitet und zur Herstellung des Rückführeinflusses
verwendet wird. Die Leistungsregelung kann auch vorübergehend frequenzabhängig gemacht
werden, und zwar am einfachstem. dadurch, daß dem Ventil q. ein Kondensator mit
Vorwiderstand parallel geschaltet wird, der bei plötzlichen Änderungen der Frequenz
auch in der Sperrichtung des Ventils vorübergehend einen: der Frequenzänderung proportionalen
Strom auf das Regelrelais einwirken läßt.
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Unter Verwendung solcher aus Trockenr gleichrichtern bestehender einfacher
Schaltelemente können unter Abänderung der im Ausführungsbeispiel gegebenen grundsätzlichen
Schaltung auch andere zusammengesetzte Kennlinien erreicht werden, bei denen irgendeine,
z. B. auch geneigte Kennlinie von einem bestimmten Grenzwert ab durch eine andere
Kennlinie mit anderer Neigung abgelöst wird.