WO1998008287A1 - Power supply for separate networks - Google Patents

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WO1998008287A1
WO1998008287A1 PCT/EP1997/004222 EP9704222W WO9808287A1 WO 1998008287 A1 WO1998008287 A1 WO 1998008287A1 EP 9704222 W EP9704222 W EP 9704222W WO 9808287 A1 WO9808287 A1 WO 9808287A1
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current
converter
circuit
circuit breaker
short
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PCT/EP1997/004222
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Inventor
Ulrich Horn
Klaus Kranert
Original Assignee
Stn Atlas Elektronik Gmbh
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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J3/02—Driving of auxiliaries from propulsion power plant
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
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    • H02H7/261—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured involving signal transmission between at least two stations
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    • H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/122—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters
    • H02H7/1227—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters responsive to abnormalities in the output circuit, e.g. short circuit

Definitions

  • the invention relates to a power supply system for island networks, in particular for ship electrical systems, of the type defined in the preamble of claim 1.
  • the shaft generator is a synchronous generator which is driven by a drive shaft of a main machine, e.g. a marine diesel or a gas turbine for driving the propeller.
  • the main engine is driven at a variable speed depending on the desired ship speed, so that the shaft generator is driven at a variable speed.
  • the wave generator feeds into the vehicle electrical system via a self-commutated converter with reactive power machine and line chokes.
  • the converter is controlled by a device for frequency and phase detection of the vehicle electrical system.
  • Emitter-base voltage of the converter transistors in the event of a fault current caused by a short circuit in the network, switches off the converter if this fault current exceeds an approved value. If there is no such integrated overload protection in the converter, it must be provided to prevent the converter from being destroyed. If a short circuit occurs in the known power supply system in the on-board electrical system, an overload protection, which is not explicitly mentioned, will also switch off the converter, so that there is no need to feed the wave generator into the on-board electrical system. The shaft generator can only be connected to the vehicle electrical system again after troubleshooting and fault rectification.
  • the invention has for its object to improve a power supply system for an island network, in particular for an on-board network of ships, of the type mentioned so that a sole supply of the island network is possible by the wave generator with converter and occurring short circuits do not lead to a failure of the power supply , ie all consumers not affected by the short circuit can continue to be operated.
  • the object is achieved according to the invention in a power supply system of the type specified in the preamble of claim 1 by the features in the characterizing part of claim 1.
  • the power supply system has the advantage that a short circuit in the power distribution network is recognized very quickly, the short circuit location is identified very quickly and the short circuit is very quickly eliminated by opening the circuit breaker closest to the short circuit location.
  • a shutdown that has already taken place before the short-circuit shutdown, possibly due to the overload protection of the converter is quickly canceled by a reset device after the short circuit has been eliminated, and the converter synchronizes itself to the residual voltage of asynchronous motors which are always present on the power distribution network.
  • an activation signal for the reset device is either given by the protection computer, which consists of a logical AND combination of the activation command and the Activation feedback generated, or derived from the return of the residual voltage of an asynchronous motor connected to the network.
  • the circuit breakers are additionally assigned conventional protective devices for overcurrent protection, which automatically open them after a time delay when a fault current occurs in the assigned circuit breaker.
  • the protective devices are preferably integrated into the respectively assigned switching devices, so that switching relays required for actuating the circuit breaker and the current sensors for current detection need only be present once in both the switching device and the protective device.
  • the overcurrent protection serves as a time-delayed backup protection in the event that the protective computer does not issue an activation command and provides additional security in the event of any malfunctions in the digital network protection.
  • the reset device ensures that the circuit breaker affected by the short circuit is released by the protective device that responds with a time delay and that the converter shutdown is canceled and the converter feed continues into the power distribution network.
  • the changeover device has a frequency controller which quickly lowers the setpoint frequency when the setpoint value of the converter current is exceeded and, after opening the fault current-carrying circuit breaker and the associated switching off of the short circuit, slowly raises the setpoint frequency again to the original setpoint.
  • This measure reduces the load on the shaft generator due to the asynchronous motors to be accelerated again on the power distribution network when the converter operation is resumed. This load can be reduced even further if, when the converter is switched off, all "unimportant" consumers connected to the power distribution network are disconnected from the network until the converter shutdown is canceled by the reset device.
  • the overload protection is additionally designed such that it switches off the converter when the duration of the Current limitation by the reversing device exceeds a predetermined period of time or a predetermined value of the temporal current integral is exceeded. This prevents thermal overloading of the converter's semiconductors during current control. If, after such a shutdown of the converter, the reset device only cancels the converter shutdown with a time delay, it is ensured that the protective devices have tripped beforehand due to an undervoltage, so that the short circuit is switched off in any case.
  • the individual activation time of the protective devices assigned to the individual circuit breakers is chosen to be shorter with increasing distance of the circuit breakers from the converter in the power distribution network. This ensures that the short circuit is switched off by opening the circuit breaker closest to the fault location.
  • FIG. 1 is a block diagram of a power supply system for a ship's electrical system
  • FIG. 2 shows a detail of the block diagram in FIG. 1 with greater detail reproduction
  • FIG. 3 shows a block diagram of a power supply system for a ship's electrical system according to a modified exemplary embodiment
  • 4 shows a detail of the block diagram in FIG. 3 with greater detail reproduction
  • the power supply system for a ship's electrical system as an example of an island network shown in the block diagram in FIG. 1, has a shaft generator 10 which is driven in a known manner by the output shaft of a diesel or gas-driven main machine for driving the propeller.
  • the shaft generator 10 can either sit directly on the output shaft or - as in DE 35 36 448 AI - be coupled to the output shaft via a gear.
  • the wave generator 10 feeds via a converter 11 into the ship's electrical system designed as a power distribution network 12.
  • the power distribution network 12 is in main supply lines 13 and in
  • Sub-distribution lines 14 and 15 divided.
  • the sub-distribution lines 14, 15 are coupled to one another via circuit breakers 16 and connected to the main supply lines 13 via circuit breakers 16.
  • the consumers located on the power distribution network 12 are coupled to the main supply lines 13 or the sub-distribution lines 14, 15 via circuit breakers 16.
  • Three asynchronous motors 17 are indicated by way of example in FIG. 1 as current consumers.
  • Each circuit breaker 16 is equipped with a switching device 18, which is generally designed as an electromagnetic switching relay operating according to the open-circuit principle, i.e. the circuit breaker 16 opens when charging with excitation current.
  • the converter 11 is designed as an intermediate circuit converter and comprises one connected to the shaft generator 10 Rectifier 19, which can be designed as a diode, thyristor or pulse rectifier, a voltage intermediate circuit 20 and a pulse soft rectifier 21 which is connected via a three-phase line reactor 22 to the main supply line 13 of the three-phase power distribution network 12. Between the line reactor 22 and the main supply line 13 there is also a line switch 23 with which the current distribution network 12 can be separated from the wave generator 10. A converter control unit 24 ensures that the pulse inverter 21 is regulated to a constant frequency and constant voltage.
  • a converter overload protection 25 ensures that the converter 11 is switched off in the event of an overload.
  • the overload detection can take place, for example, in the converter 11 itself, in which the base-emitter voltage of the power transistors 27 is evaluated or - as shown in FIG. 1 - by a current sensor 27 which is connected to the line reactor 22. Both alternatives can be used simultaneously, as can be seen from the detailed illustration of the overload protection 25 in FIG. 2.
  • the overload detection integrated in the converter 11 is indicated in FIG. 2 by 28, which is connected to the one input of an OR element 29 of the overload protection 25.
  • the output of the current sensor 27 is connected to the input of a threshold switch or discriminator 30, which sends a signal to the second input of the OR gate 29 when its threshold is exceeded by its input signal.
  • the output of the OR gate 29 is connected to a flip-flop 31 and sets the flip-flop 31 when an input signal is present, as a result of which the converter control unit 24 connects the transistors 27 to the Pulse inverter 21 passing control or switching pulses are suppressed.
  • the converter control unit 24 is shown in more detail in FIG. 2.
  • a power acquisition 32 to which the actual value of the converter current detected by the current sensor 27 and an actual value of the voltage taken at the output of the line reactor 22 is supplied, provides a corrected set frequency f ' so n and a corrected set voltage u' via a frequency statics 33 and a reactive current statics 34. sol - based on a predetermined target frequency f so n for a scalar control 35 of the control unit 24.
  • the corrected setpoints f ' so n and u' should be applied to the scalar control 35 via gate circuits 36, 37 which are controlled by the flip-flop 31.
  • the flip-flop 31 also controls the release of the control or switching pulses generated by the scalar controller 35 for the pulse-controlled inverter 21 and a gate circuit 38 via which the frequency specification f so n is made.
  • the switching pulses of the scalar control 35 become the basis of the
  • a network protection system which consists of current sensors 39, a protection computer 40 and a reset device 41.
  • One of the current sensors 39 is assigned to one circuit breaker 16.
  • the current sensors 39 and the switching devices 18 for the Circuit breaker 16 communicate with the
  • Protective computer 40 for which purpose the current sensors 39 are connected to a data bus 42 leading to the protective computer and the switching devices 18 are connected to a power supply and data bus 43 going out from the protective computer 40.
  • An address is assigned to all circuit breakers 16.
  • Current sensor 39 and switching device 18, which are assigned to a circuit breaker 16, have the same address.
  • the current sensors 39 detect the current and the direction of the current flowing via the assigned circuit breaker 16 and pass these values as sensor values connected to an address to the protective computer 40 via the data bus 42.
  • the latter evaluates the sensor values and determines if a short circuit occurs in the power distribution network 12 the short-circuit location to the sensor values and the assigned addresses and immediately addresses a disconnection command to the switching device or devices 18 whose circuit breaker or switches 16 are affected by the short circuit.
  • the controlled switching devices 18 open the circuit breaker or switches 16, so that either the fault-carrying consumer or the fault-carrying sub-distribution circuit 14 or 15 is switched off.
  • the opening or disconnection of the circuit breaker 16 affected by the short-circuit is brought to the attention of the protection computer 40 by an activation feedback, the corresponding signal being generated either by the switching device 18 or by the current sensor 39 and being supplied to the protection computer 40 via one of the buses 42 or 43.
  • the protective computer 40 generates an activation signal by means of a logical AND operation of the activation command addressed by it to the circuit breaker 16 affected by the short circuit and the activation feedback of the circuit breaker 16 affected by the short circuit OR gate 44 of the reset device 41 arrives.
  • the reset device 41 connected on the output side to the flip-flop 31 sets due to this
  • the flip-flop 31 can also by the return of the residual voltage of a
  • the reset device 41 has a subtraction stage 45 and a discriminator 46 or threshold switch connected downstream thereof, the output of which is connected to a second input of the OR gate 44.
  • the subtracting stage 45 is supplied with the voltage tapped at the output of the line reactor 22 and a reference voltage u ref . If the voltage difference exceeds the threshold value set in discriminator 46, a reset signal reaches flip-flop 31 via OR gate 44, and the converter control unit 24 is deactivated in the same way.
  • the flip-flop 31 can still be reset by hand, for which purpose a switch 47, which can be operated by hand, is connected to a third input of the OR element 44. When the switch 47 is closed briefly, the reset device 41 is supplied with an activation signal.
  • a power supply system is shown, which is slightly modified compared to that described above. As far as components of the power supply system in Fig. 3rd 1 match those of the power supply system, these are identified by the same reference numerals.
  • the power supply system according to the block diagram according to FIG. 3 is modified in such a way that the network protection system with current sensors and protective computers has been omitted. In its place there is a short-circuit detection system, consisting of a current sensor, which detects the current flowing through the converter 11 extremely quickly, and a reversing device 50, which, when a specified value of the current flowing via the converter 11 is exceeded, converts the converter 11 from constant voltage regulation to constant Current control switches to a current limit value above the specified value.
  • the current sensor 27 already described in FIG. 1 at the output of the line reactor 22 or the line filter 22 ' is used as the current sensor.
  • the reversing device 50 shown in detail in FIG. 4 has a current limiter 51, a subtractor 52 and a frequency controller 53.
  • the output of the current limiter 51 is connected to the two inputs of the subtractor 52 and, on the other hand, the predetermined nominal frequency f so ,
  • the output of the subtractor 52 is connected to the input of the frequency regulator 53, and the output of the frequency regulator 53 is connected to the frequency statics 33 and the reactive current statics 34.
  • the current limiter 51 is designed so that when the specified value of the current i flowing through the converter 11 is exceeded, which is fixed, for example, at 1.2 times the nominal current, an output signal is generated which is sent via the subtractor 52 to the input of the frequency controller 53 set target frequency f so]
  • the frequency controller 53 is designed so that this Frequency reduction is fast-acting, the re-rise of its input frequency to the target value f so ⁇ but only gradually its output frequency f lim. Olgt. This ensures that when the short circuit is eliminated and the converter 11 is switched from constant current control to constant voltage and frequency control, the frequency only rises slowly and the load on the shaft generator 10 which occurs as a result of the asynchronous motors 17 starting up is thus reduced.
  • Each of the circuit breakers 16 is equipped with a protection device 54 for overcurrent protection, which releases the circuit breaker 16 with a time delay in the event of a fault current, i.e. opens.
  • the individual activation time of the individual protective devices 54 i.e. the time from the start of the fault current flow of the circuit breaker 16 until it is opened by the protective device 54 is dimensioned differently, in such a way that this activation time is smaller with increasing distance in the power distribution network 12 of the assigned circuit breaker 16 from the converter 11.
  • the circuit breaker 16 close to the consumer switches off first since it is furthest away from the converter 11 and therefore has the smallest delay time. Only then does one which connects a sub-distribution line 14 or 15 to the main supply line 13 open
  • Circuit breaker 16 since its protective device 54 has a longer disconnection time.
  • the current sensor 27 rises Line reactor output detected converter current. If the preset value, for example 1.2 times the nominal current, is exceeded, the reversing device 50 changes the converter control unit 24 from constant voltage regulation to constant current regulation. As a result of this changeover, there is a regulating intervention by the converter 11 with a current limitation, so that an increased current flow is maintained for a longer time, which is sufficient for the protective devices 54 for overcurrent protection to trip on the circuit breakers 16, open the overcurrent-carrying circuit breaker 16 and thus switch off the short circuit .
  • the current limit value is, for example, set to 1.5 times the nominal current.
  • the converter control unit 24 automatically switches back to constant voltage regulation by eliminating the corrective intervention of the reversing device 50. If the converter current rises very steeply in the event of a short circuit, so that the overload protection 25 responds before the current control through the reversing device 50 intervenes, the overload protection 25 switches off the converter 11, as already described with reference to FIGS. 1 and 2. In this case, the reset device 41 again provides for the cancellation of the converter shutdown as soon as the short circuit has been eliminated.
  • the overload protection 25 is additionally expanded to the extent that it additionally switches off the converter 11 if, after the converter 11 has been converted to constant current control, the current limit value is exceeded for a predetermined period of time.
  • the output of the current limiter 51 is connected to a threshold switch 55 which switches on when the predetermined threshold is exceeded (for example 1.5 times the nominal current) Timer 56 starts. After a specified time has elapsed, the timing element 56 sends a signal to the OR element 29 which sets the flip-flop 31 and thus switches off the converter 11.
  • an integrator can also be used, which determines the temporal current integral when the current limit value is exceeded and sets the flip-flop 31 via the OR element 29 when a predetermined value of the current integral is reached. This additional shutdown function of the overload protection 25 prevents thermal overloading of the semiconductors in the converter 11.
  • the reset device 41 has a timer 57 connected to the threshold detector 55 and to an input of the OR gate, which is started with an output signal from the threshold switch 55 and, after the set time has elapsed, emits a signal which, via the OR gate 44, flips -Flop 31 resets.
  • the time delay is chosen so that the circuit breakers 16 have all reliably opened due to their undervoltage release. Such an undervoltage release
  • Circuit breaker 16 is basically provided in ship's electrical systems to ensure that after a mains shutdown all consumers are disconnected from the mains and that no consumer is already connected to the mains when the voltage returns, but must be individually connected to the mains. This delayed "restart" of the converter 11 ensures that the short circuit has been switched off in any case by opening all the circuit breakers 16. If the individual circuit breakers 16 are now switched on again one after the other, so can be detected by the occurrence of a new short circuit, the fault current carrying circuit breaker 16 and thus the short circuit can be eliminated.
  • the circuit breakers 16 in FIG. 1 can additionally be equipped with a protective device 54 for overcurrent protection, so that the fault-current-carrying circuit breaker 16 also trips if it does not receive an activation command from the protection computer 40 due to a fault.
  • the protective devices 54 are then expediently integrated into the switching devices 18, so that components, such as switching relays and current sensors, need only be present once in both devices.
  • the power supply system according to FIG. 4 can also be additionally equipped with a network protection system, as has been described for FIG. 1.
  • a network protection system as has been described for FIG. 1.
  • the short-circuit location can be determined and the short-circuit can thus be eliminated by an unlock command to the fault-current circuit breaker 16.
  • the pulse inverter of the converter can also be constructed from thyristors instead of the power transistors.

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Abstract

A power supply for separate networks has a wave generator (10) with a variable speed of rotation, a current distributing network (12) subdivided into main supply branches (13) and secondary distribution branches (14, 15) connected through power switches (16) for current consumers (17) which can be switched by means of power switches (16). A frequency converter (11) is arranged between the wave generator (10) and the current distributing network (12). An overload fuse (25) protects the frequency converter. A network protection system ensures that power is exclusively supplied by the wave generator (10) in the event of a short-circuit, thus preventing a network breakdown. The network protection system comprises current sensors (39) associated to the power switches (16) and a protection computer (40) which locally determines a short-circuit in the current distributing network from the sensor values and addresses and applies a switching off instruction to the power switch concerned by the short-circuit. When the frequency converter is switched off by an overload fuse (25), a reset device (41) ensures that the frequency converter is switched on again when the short-circuit is eliminated.

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Stromversorgungsanlage für InselnetzePower supply system for island grids
Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsanlage für Inselnetze, insbesondere für Schiffsbordnetze, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.The invention relates to a power supply system for island networks, in particular for ship electrical systems, of the type defined in the preamble of claim 1.
Bei einer bekannten Stromversorgungsanlage für Bordnetze von Schiffen (DE 35 36 448 AI) ist der Wellengenerator ein Synchrongenerator, der von einer Antriebswelle einer Hauptmaschine, z.B. einem Schiffsdiesel oder einer Gasturbine zum Antrieb der Schiffsschraube, angetrieben wird. Die Hauptmaschine wird je nach gewünschter Schiffsgeschwindigkeit mit variabler Drehzahl gefahren, so daß der Wellengenerator mit veränderlicher Drehzahl angetrieben wird. Der Wellengenerator speist über einen selbstgeführten Stromrichter mit Blindleistungsmaschine und Netzdrosseln in das Bordnetz. Der Umrichter ist von einer Einrichtung zur Frequenz- und Phasenerfassung des Bordnetzes gesteuert.In a known power supply system for on-board networks of ships (DE 35 36 448 AI), the shaft generator is a synchronous generator which is driven by a drive shaft of a main machine, e.g. a marine diesel or a gas turbine for driving the propeller. The main engine is driven at a variable speed depending on the desired ship speed, so that the shaft generator is driven at a variable speed. The wave generator feeds into the vehicle electrical system via a self-commutated converter with reactive power machine and line chokes. The converter is controlled by a device for frequency and phase detection of the vehicle electrical system.
Handelsübliche Umrichter verfügen im allgemeinen über einen integrierten Überlastschutz, der über interne Schutzmechanismen, z.B. der Auswertung derCommercially available inverters generally have an integrated overload protection that uses internal protection mechanisms, e.g. the evaluation of the
Emitter-Basis-Spannung der Umrichtertransistoren, bei einem durch Kurzschluß im Netz verursachten Fehlerstrom den Umrichter abschaltet, wenn dieser Fehlerstrom einen zugelassenen Wert übersteigt. Ist ein solch integrierter Überlastschutz im Umrichter nicht vorhanden, muß er zwingend vorgesehen werden, um eine Zerstörung des Umrichters zu verhindern. Tritt bei der bekannten Stromversorgungsanlage im Bordnetz ein Kurzschluß auf, so wird auch hier ein allerdings nicht explizit erwähnter Überlastschutz den Umrichter abschalten, so daß die Einspeisung des Wellengenerators ins Bordnetz entfällt. Erst nach Fehlersuche und Fehlerbeseitigung kann der Wellengenerator wieder auf das Bordnetz aufgeschaltet werden. In der Zwischenzeit wird die Bordnetzversorgung allein von einem Bordnetzdiesel aufrechterhalten, was allerdings dazu zwingt, auch während der Fahrt ständig dem Bordnetzdiesel zu betreiben. Dessen Stillegung zum Zweck der Energieeinsparung, was gerade für kleinere Bordnetze wünschenswert wäre, ist nicht möglich.Emitter-base voltage of the converter transistors, in the event of a fault current caused by a short circuit in the network, switches off the converter if this fault current exceeds an approved value. If there is no such integrated overload protection in the converter, it must be provided to prevent the converter from being destroyed. If a short circuit occurs in the known power supply system in the on-board electrical system, an overload protection, which is not explicitly mentioned, will also switch off the converter, so that there is no need to feed the wave generator into the on-board electrical system. The shaft generator can only be connected to the vehicle electrical system again after troubleshooting and fault rectification. In the meantime, the on-board electrical system supply is maintained solely by an on-board electrical system diesel, which, however, makes it necessary to continuously operate the on-board electrical system diesel while driving. It is not possible to shut it down for the purpose of saving energy, which would be desirable for smaller electrical systems.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stromversorgungsanlage für ein Inselnetz, insbesondere für ein Bordnetz von Schiffen, der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine Alleinversorgung des Inselnetzes durch den Wellengenerator mit Umrichter möglich ist und auftretende Kurzschlüsse nicht zu einem Ausfall der Stromversorgung führen, also alle nicht vom Kurzschluß betroffenen Verbraucher weiterbetrieben werden können.The invention has for its object to improve a power supply system for an island network, in particular for an on-board network of ships, of the type mentioned so that a sole supply of the island network is possible by the wave generator with converter and occurring short circuits do not lead to a failure of the power supply , ie all consumers not affected by the short circuit can continue to be operated.
Die Aufgabe ist bei einer Stromversorgungsanlage der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved according to the invention in a power supply system of the type specified in the preamble of claim 1 by the features in the characterizing part of claim 1.
Die erfindungsgemäße Stromversorgungsanlage hat den Vorteil, daß ein Kurzschluß im Stromverteilungsnetz sehr schnell erkannt, der Kurzschlußort sehr schnell identifiziert und der Kurzschluß durch Freischalten des dem Kurzschlußort am nächsten liegenden Leistungsschalters sehr schnell beseitigt wird. Eine bis zur Kurzschlußabschaltung ggf. durch den Überlastschutz bereits erfolgte Abschaltung des Umrichters wird durch eine Resetvorrichtung nach Kurzschlußbeseitigung schnellstens aufgehoben, und der Umrichter synchronisiert sich auf die Restspannung von immer am Stromverteilungsnetz vorhandenen Asynchronmotoren.The power supply system according to the invention has the advantage that a short circuit in the power distribution network is recognized very quickly, the short circuit location is identified very quickly and the short circuit is very quickly eliminated by opening the circuit breaker closest to the short circuit location. A shutdown that has already taken place before the short-circuit shutdown, possibly due to the overload protection of the converter is quickly canceled by a reset device after the short circuit has been eliminated, and the converter synchronizes itself to the residual voltage of asynchronous motors which are always present on the power distribution network.
Bei der Stromversorgungsanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 ergibt sich ein integrierter, digitaler Netzschutz, bei dem alle den vorhandenen Leistungsschaltern zugeordneten Stromsensoren und die Schaltgeräte der Leistungsschalter mit dem Schutzrechner kommunizieren. Die Meldungen der Stromsensoren werden im Schutzrechner ausgewertet und bei Kurzschlußerkennung wird vom Schutzrechner ein Schaltbefehl an das Schaltgerät gegeben, dessen zugeordneter Leistungsschalter vom Kurzschluß betroffen ist. Das Schaltgerät öffnet den Leistungsschalter (Freischalten) . Das erfolgte Freischalten dieses Leistungsschalters wird entweder über die Stromsensoren oder auch von dem Schaltgerät selbst zum Schutzrechner zurückgemeldet, so daß nach Abschalten des fehlerhaften Unterverteilungsstrangs oder Verbrauchers vom Stromverteilungsnetz nunmehr die ggf. erfolgte Abschaltung des Umrichters durch den Überlastschutz von der Resetvorrichtung wieder aufgehoben werden kann und der Wellengenerator wieder in das Stromverteilungsnetz einspeist. Die Zeit zwischen einem evtl. Abschalten des Umrichters bis zu dessen erneutem Start ist extrem kurz, so daß trotz Kurzschluß von einer quasi unterbrechungslosen Stromversorgung der Bordnetzaggregate gesprochen werden kann.In the power supply system with the characterizing features of claim 1, there is an integrated, digital network protection in which all the current sensors assigned to the existing circuit breakers and the switching devices of the circuit breakers communicate with the protective computer. The messages from the current sensors are evaluated in the protective computer and in the event of a short-circuit detection, the protective computer issues a switching command to the switching device whose associated circuit breaker is affected by the short-circuit. The switching device opens the circuit breaker (disconnect). The successful activation of this circuit breaker is reported back either to the protective computer via the current sensors or also from the switching device itself, so that after the faulty sub-distribution line or consumer has been switched off from the power distribution network, the possible shutdown of the converter by the overload protection from the reset device can now be reversed and the wave generator feeds back into the power distribution network. The time between a possible shutdown of the converter until its restart is extremely short, so that despite a short circuit one can speak of a virtually uninterruptible power supply for the on-board power supply units.
Ein Aktivierungssignal für die Resetvorrichtung wird nach alternativen Ausführungsformen der Erfindung entweder vom Schutzrechner gegeben, der dieses aus einer logischen UND-Verknüpfung des Freischaltbefehls und der Freischalt-Rückmeldung generiert, oder aus der Wiederkehr der Restspannung eines am Netz angeschlossenen Asynchronmotors abgeleitet.According to alternative embodiments of the invention, an activation signal for the reset device is either given by the protection computer, which consists of a logical AND combination of the activation command and the Activation feedback generated, or derived from the return of the residual voltage of an asynchronous motor connected to the network.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden den Leistungsschaltern zusätzlich an sich bekannte Schutzgeräte für den Überstromzeitschutz zugeordnet, die mit Auftreten eines Fehlerstroms im zugeordneten Leistungsschalter diesen nach einer Zeitverzögerung automatisch öffnen. Dabei werden bevorzugt die Schutzgeräte in die jeweils zugeordneten Schaltgeräte integriert, so daß sowohl im Schaltgerät als auch im Schutzgerät erforderliche Schaltrelais zur Betätigung des Leistungsschalters und der Stromsensoren zur Stromerfassung nur einmal vorhanden zu sein brauchen. Der ÜberStromschutz dient als zeitverzögerter Backup-Schutz für den Fall, daß der Schutzrechner keinen Freischaltbefehl erteilt und bringt zusätzliche Sicherheit bei evtl. Störungen im digitalen Netzschutz .According to a preferred embodiment of the invention, the circuit breakers are additionally assigned conventional protective devices for overcurrent protection, which automatically open them after a time delay when a fault current occurs in the assigned circuit breaker. The protective devices are preferably integrated into the respectively assigned switching devices, so that switching relays required for actuating the circuit breaker and the current sensors for current detection need only be present once in both the switching device and the protective device. The overcurrent protection serves as a time-delayed backup protection in the event that the protective computer does not issue an activation command and provides additional security in the event of any malfunctions in the digital network protection.
Bei der Stromversorgungsanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 4 wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß der Umrichter problemlos für eine vorgegebene Zeit im stationären Kurzschluß betrieben werden kann, wenn für eine Strombegrenzung gesorgt wird. Durch den erfindungsgemäßen Übergang der Steuerung des Umrichters von konstanter Spannungsregelung auf konstante Stromregelung wird ein Auftreten des Kurzschlusses durch Strombegrenzung des Umrichterstroms so lange aufrechterhalten, daß die den Leistungsschaltern zugeordneten Schutzgeräte für den zeitverzögerten Überstromschutz ausreichend Zeit erhalten, um den fehlerstromführenden Leistungsschalter freizuschalten und damit den Kurzschluß zu beseitigen, wonach der Umrichter wieder auf konstante Spannungsregelung zurückgestellt wird. Sollte im Kurzschlußfall der Umrichterstrom so schnell ansteigen, daß der Überlastschutz auslöst noch bevor die Strombegrenzung einsetzt, so sorgt die Resetvorrichtung nach Freischalten des vom Kurzschluß betroffenen Leistungsschalters durch das zeitverzögert ansprechende Schutzgerät für die Aufhebung der Umrichterabschaltung und für die Fortsetzung der Umrichtereinspeisung in das Stromverteilungsnetz.In the power supply system with the characterizing features of claim 4, use is made of the fact that the converter can be operated without problems for a predetermined time in a stationary short circuit if a current limitation is provided. Due to the inventive transition of the control of the converter from constant voltage control to constant current control, an occurrence of the short circuit by current limitation of the converter current is maintained so long that the protective devices assigned to the circuit breakers receive sufficient time for the time-delayed overcurrent protection to unlock the fault-current-carrying circuit breaker and thus the short circuit eliminate, after which the converter returns to constant voltage regulation is deferred. If, in the event of a short circuit, the converter current rises so quickly that the overload protection triggers even before the current limitation begins, the reset device ensures that the circuit breaker affected by the short circuit is released by the protective device that responds with a time delay and that the converter shutdown is canceled and the converter feed continues into the power distribution network.
Zweckmäßige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Stromversorgungsanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 4 ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen 5 bis 10.Expedient embodiments of the power supply system according to the invention with the characterizing features of claim 4 result from the further claims 5 to 10.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Umsteuervorrichtung einen Frequenzregler auf, der bei Überschreiten des Vorgabewerts des Umrichterstroms die Sollfrequenz schnell absenkt und nach Öffnen des fehlerstromführenden Leistungsschalters und des damit verbundenen Abschaltens des Kurzschlusses die Sollfrequenz wieder langsam bis auf den ursprünglichen Sollwert anhebt. Durch diese Maßnahme wird bei Wiederaufnahme des Umrichterbetriebs die Belastung des Wellengenerators durch die wieder zu beschleunigenden Asynchronmotoren am Stromverteilungsnetz herabgesetzt. Diese Belastung kann noch weiter reduziert werden, wenn mit Abschalten des Umrichters auch alle am Stromverteilungsnetz angeschlossenen "unwichtigen" Verbraucher bis zur Aufhebung der Umrichterabschaltung durch die Resetvorrichtung vom Netz getrennt werden.According to a preferred embodiment of the invention, the changeover device has a frequency controller which quickly lowers the setpoint frequency when the setpoint value of the converter current is exceeded and, after opening the fault current-carrying circuit breaker and the associated switching off of the short circuit, slowly raises the setpoint frequency again to the original setpoint. This measure reduces the load on the shaft generator due to the asynchronous motors to be accelerated again on the power distribution network when the converter operation is resumed. This load can be reduced even further if, when the converter is switched off, all "unimportant" consumers connected to the power distribution network are disconnected from the network until the converter shutdown is canceled by the reset device.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Überlastschutz zusätzlich so ausgelegt, daß er eine Abschaltung des Umrichters vornimmt, wenn die Dauer der Strombegrenzung durch die Umsteuervorrichtung eine vorgegebene Zeitspanne übersteigt oder dabei ein vorgegebener Wert des zeitlichen Stromintegrals überschritten wird. Damit wird eine thermische Überlastung der Halbleiter des Umrichters bei der Stromregelung verhindert. Wenn noch die Reset-Vorrichtung nach einer solchen Abschaltung des Umrichters die Umrichterabschaltung nur zeitverzögert aufhebt, ist sichergestellt, daß die Schutzgeräte vorher aufgrund einer Unterspannung ausgelöst haben, so daß der Kurzschluß in jedem Fall abgeschaltet ist .According to an advantageous embodiment of the invention, the overload protection is additionally designed such that it switches off the converter when the duration of the Current limitation by the reversing device exceeds a predetermined period of time or a predetermined value of the temporal current integral is exceeded. This prevents thermal overloading of the converter's semiconductors during current control. If, after such a shutdown of the converter, the reset device only cancels the converter shutdown with a time delay, it is ensured that the protective devices have tripped beforehand due to an undervoltage, so that the short circuit is switched off in any case.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die individuelle Freischaltzeit der den einzelnen Leistungsschaltern zugeordneten Schutzgeräte mit im Stromverteilungsnetz zunehmender Entfernung der Leistungsschalter vom Umrichter kleiner gewählt . Damit ist sichergestellt, daß der Kurzschluß durch Freischalten der dem Fehlerort nächstliegenden Leistungsschalter abgeschaltet wird.According to a preferred embodiment of the invention, the individual activation time of the protective devices assigned to the individual circuit breakers is chosen to be shorter with increasing distance of the circuit breakers from the converter in the power distribution network. This ensures that the short circuit is switched off by opening the circuit breaker closest to the fault location.
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen :The invention is described in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the drawing. Show it :
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Stromversorgungsanlage für ein Schiffsbordnetz,1 is a block diagram of a power supply system for a ship's electrical system,
Fig. 2 einen Ausschnitt des Blockschaltbilds in Fig. 1 mit größerer Detailwiedergabe,2 shows a detail of the block diagram in FIG. 1 with greater detail reproduction,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Stromversorgungsanlage für ein Schiffsbordnetz gemäß einem modifizierten Ausführungsbeispiel , Fig. 4 ein Ausschnitt des Blockschaltbilds in Fig. 3 mit größerer Detailwiedergabe,3 shows a block diagram of a power supply system for a ship's electrical system according to a modified exemplary embodiment, 4 shows a detail of the block diagram in FIG. 3 with greater detail reproduction,
Die in Fig. 1 im Blockschaltbild dargestellte Stromversorgungsanlage für ein Schiffsbordnetz als Beispiel eines Inselnetzes weist einen Wellengenerator 10 auf, der in bekannter Weise von der Abtriebswelle einer diesel- oder gasgetriebenen Hauptmaschine zum Antrieb der Schiffsschraube angetrieben wird. Der Wellengenerator 10 kann dabei entweder unmittelbar auf der Abtriebswelle sitzen oder - wie in der DE 35 36 448 AI - über ein Getriebe an die Abtriebswelle angekoppelt sein. Der Wellengenerator 10 speist über einen Umrichter 11 in das als Stromverteilungsnetz 12 ausgeführte Schiffsbordnetz ein. Das Stromverteilungsnetz 12 ist in Hauptversorgungsstränge 13 und inThe power supply system for a ship's electrical system as an example of an island network, shown in the block diagram in FIG. 1, has a shaft generator 10 which is driven in a known manner by the output shaft of a diesel or gas-driven main machine for driving the propeller. The shaft generator 10 can either sit directly on the output shaft or - as in DE 35 36 448 AI - be coupled to the output shaft via a gear. The wave generator 10 feeds via a converter 11 into the ship's electrical system designed as a power distribution network 12. The power distribution network 12 is in main supply lines 13 and in
Unterverteilungsstränge 14 und 15 unterteilt. Die Unterverteilungsstränge 14, 15 sind untereinander über Leistungsschalter 16 gekoppelt und über Leistungsschalter 16 an die Hauptversorgungsstränge 13 angeschlossen. Die am Stromverteilungsnetz 12 liegenden Verbraucher sind über Leistungsschalter 16 an die Hauptversorgungsstränge 13 oder die Unterverteilungsstränge 14, 15 angekoppelt. Als Stromverbraucher sind in Fig. 1 beispielhaft drei Asynchronmotoren 17 angedeutet. Jeder Leistungsschalter 16 ist mit einem Schaltgerät 18 ausgestattet, das im allgemeinen als ein nach dem Arbeitsstromprinzip arbeitendes elektromagnetisches Schaltrelais ausgebildet ist, d.h. bei Beschicken mit Erregerstrom den Leistungsschalter 16 öffnet.Sub-distribution lines 14 and 15 divided. The sub-distribution lines 14, 15 are coupled to one another via circuit breakers 16 and connected to the main supply lines 13 via circuit breakers 16. The consumers located on the power distribution network 12 are coupled to the main supply lines 13 or the sub-distribution lines 14, 15 via circuit breakers 16. Three asynchronous motors 17 are indicated by way of example in FIG. 1 as current consumers. Each circuit breaker 16 is equipped with a switching device 18, which is generally designed as an electromagnetic switching relay operating according to the open-circuit principle, i.e. the circuit breaker 16 opens when charging with excitation current.
Der Umrichter 11 ist als Zwischenkreisumrichter ausgebildet und umfaßt einen an dem Wellengenerator 10 angeschlossenen Gleichrichter 19, der als Dioden-, Thyristor- oder Pulsgleichrichter ausgeführt sein kann, einen Spannungszwischenkreis 20 und einen Pulsweichselrichter 21, der über eine dreiphasige Netzdrossel 22 mit dem Hauptversorgungsstrang 13 des dreiphasigen Stromverteilungsnetzes 12 verbunden ist. Zwischen der Netzdrossel 22 und dem Hauptversorgungsstrang 13 ist noch ein Netzschalter 23 vorgesehen, mit dem das Stromverteilungsnetz 12 vom Wellengenerator 10 getrennt werden kann. Eine Umrichter-Steuereinheit 24 sorgt dafür, daß der Pulswechselrichter 21 auf konstante Frequenz und konstanter Spannung geregelt wird.The converter 11 is designed as an intermediate circuit converter and comprises one connected to the shaft generator 10 Rectifier 19, which can be designed as a diode, thyristor or pulse rectifier, a voltage intermediate circuit 20 and a pulse soft rectifier 21 which is connected via a three-phase line reactor 22 to the main supply line 13 of the three-phase power distribution network 12. Between the line reactor 22 and the main supply line 13 there is also a line switch 23 with which the current distribution network 12 can be separated from the wave generator 10. A converter control unit 24 ensures that the pulse inverter 21 is regulated to a constant frequency and constant voltage.
Ein Umrichter-Überlastschutz 25 sorgt für die Abschaltung des Umrichters 11 bei Überlast. Die Überlasterfassung kann beispielsweise im Umrichter 11 selbst erfolgen, in dem die Basis-Emitter-Spannung der Leistungstransistoren 27 ausgewertet wird oder - wie in Fig. 1 dargestellt ist - durch einen Stromsensor 27, der der Netzdrossel 22 nachgeschaltet ist. Beide Alternativen können gleichzeitig eingesetzt werden, wie dies aus der Detaildarstellung des Überlast-Schutzes 25 in Fig. 2 ersichtlich ist. Dabei ist die im Umrichter 11 integrierte Überlasterkennung in Fig. 2 mit 28 angedeutet, die an den einen Eingang eines OR-Gliedes 29 des Überlastschutzes 25 gelegt ist. Der Ausgang des Stromsensors 27 ist mit dem Eingang eines Schwellwertschalters oder Diskriminators 30 verbunden, der an den zweiten Eingang des OR-Gliedes 29 ein Signal legt, wenn seine Schwelle durch sein Eingangssignal überschritten wird. Der Ausgang des OR-Gliedes 29 ist mit einem Flip- Flop 31 verbunden und setzt bei Anliegen eines Eingangsεignals das Flip-Flop 31, wodurch die von der Umrichter-Steuereinheit 24 an die Transistoren 27 des Pulswechselrichters 21 gelangenden Steuer- oder Schaltimpulse unterdrückt werden.A converter overload protection 25 ensures that the converter 11 is switched off in the event of an overload. The overload detection can take place, for example, in the converter 11 itself, in which the base-emitter voltage of the power transistors 27 is evaluated or - as shown in FIG. 1 - by a current sensor 27 which is connected to the line reactor 22. Both alternatives can be used simultaneously, as can be seen from the detailed illustration of the overload protection 25 in FIG. 2. The overload detection integrated in the converter 11 is indicated in FIG. 2 by 28, which is connected to the one input of an OR element 29 of the overload protection 25. The output of the current sensor 27 is connected to the input of a threshold switch or discriminator 30, which sends a signal to the second input of the OR gate 29 when its threshold is exceeded by its input signal. The output of the OR gate 29 is connected to a flip-flop 31 and sets the flip-flop 31 when an input signal is present, as a result of which the converter control unit 24 connects the transistors 27 to the Pulse inverter 21 passing control or switching pulses are suppressed.
Die Umrichter-Steuereinheit 24 ist in Fig. 2 detaillierter dargestellt. Eine Leistungserfassung 32, welcher der von dem Stromsensor 27 detektierte Istwert des Umrichterstroms und ein Istwert der am Ausgang der Netzdrossel 22 abgenommenen Spannung zugeführt wird, stellt über eine Frequenzstatik 33 und eine Blindstromstatik 34 eine korrigierte Sollfrequenz f ' son und eine korrigierte Sollspannung u'sol- aufgrund einer vorgegebenen Sollfrequenz fson für eine Skalarsteuerung 35 der Steuereinheit 24 ein. Die AufSchaltung der korrigierten Sollwerte f'son und u'soll auf die Skalarsteuerung 35 erfolgt über Torschaltungen 36, 37, die von dem Flip-Flop 31 gesteuert werden. Das Flip-Flop 31 steuert weiterhin die Freigabe der von der Skalarsteuerung 35 erzeugten Steuer- oder Schaltimpulse für den Pulswechselrichter 21 sowie eine Torschaltung 38, über die die Frequenzvorgabe fson erfolgt. Die Schaltimpulse der Skalarsteuerung 35 werden der Basis derThe converter control unit 24 is shown in more detail in FIG. 2. A power acquisition 32, to which the actual value of the converter current detected by the current sensor 27 and an actual value of the voltage taken at the output of the line reactor 22 is supplied, provides a corrected set frequency f ' so n and a corrected set voltage u' via a frequency statics 33 and a reactive current statics 34. sol - based on a predetermined target frequency f so n for a scalar control 35 of the control unit 24. The corrected setpoints f ' so n and u' should be applied to the scalar control 35 via gate circuits 36, 37 which are controlled by the flip-flop 31. The flip-flop 31 also controls the release of the control or switching pulses generated by the scalar controller 35 for the pulse-controlled inverter 21 and a gate circuit 38 via which the frequency specification f so n is made. The switching pulses of the scalar control 35 become the basis of the
Leistungstransistoren 27 zugeführt. Abweichend von Fig. 1 sind die Netzdrosseln 22 durch ein Netzfilter 22' ersetzt.Power transistors 27 supplied. 1, the line chokes 22 are replaced by a line filter 22 '.
Um das Stromverteilungsnetz 12 zumindest im Fahrbetrieb des Schiffes allein mit dem Wellengenerator 10 speisen zu können, ohne daß die Stromversorgung der am Netz angeschlossenen Verbraucher durch Auftreten von Kurzschlüssen an beliebigen Stellen des Stromverteilungsnetzes 12 für unzumutbar lange Zeiten lahmgelegt wird, ist ein Netzschutzsystem vorgesehen, das aus Stromsensoren 39, einem Schutzrechner 40 und einer Resetvorrichtung 41 besteht. Von den Stromsensoren 39 ist jeweils einer einem Leistungsschalter 16 zugeordnet. Die Stromsensoren 39 und die Schaltgeräte 18 für die Leistungsschalter 16 kommunizieren mit demIn order to be able to supply the power distribution network 12 with the wave generator 10 at least while the ship is in operation, without the power supply of the consumers connected to the network being paralyzed for unreasonably long times by the occurrence of short circuits at any point in the power distribution network 12, a network protection system is provided which consists of current sensors 39, a protection computer 40 and a reset device 41. One of the current sensors 39 is assigned to one circuit breaker 16. The current sensors 39 and the switching devices 18 for the Circuit breaker 16 communicate with the
Schutzrechner 40, wozu die Stromsensoren 39 an einem zu dem Schutzrechner führenden Datenbus 42 und die Schaltgeräte 18 an einem von dem Schutzrechner 40 abgehenden Stromversorgungs- und Datenbus 43 angeschlossen sind. Allen Leistungsschaltern 16 ist eine Adresse zugeordnet . Stromsensor 39 und Schaltgerät 18, die einem Leistungsschalter 16 zugeordnet sind, führen die gleiche Adresse. Die Stromsensoren 39 erfassen den über den zugeordneten Leistungsschalter 16 fließenden Strom nach Höhe und Richtung und geben diese Werte als mit einer Adresse verbundene Sensorwerte über den Datenbus 42 an den Schutzrechner 40. Letztere wertet die Sensorwerte aus und bestimmt bei Auftreten eines Kurzschlusses im Stromverteilungsnetz 12 aus den Sensorwerten und den zugeordneten Adressen den Kurzschlußort und adressiert sofort einen Freischaltbefehl an das oder die Schaltgeräte 18, dessen oder deren Leistungsschalter 16 vom Kurzschluß betroffen sind. Die angesteuerten Schaltgeräte 18 öffnen den oder die Leistungsschalter 16, so daß entweder der fehlerstromführende Verbraucher oder der fehlerstromführende Unterverteilungsstrang 14 oder 15 abgeschaltet wird. Das Öffnen oder Freischalten des vom Kurzschluß betroffenen Leistungsschalters 16 wird dem Schutzrechner 40 durch eine Freischaltrückmeldung zur Kenntnis gebracht, wobei das entsprechende Signal entweder vom Schaltgerät 18 oder vom Stromsensor 39 generiert und über einen der Busse 42 oder 43 dem Schutzrechner 40 zugeführt wird. Der Schutzrechner 40 generiert durch eine logische UND-Verknüpfung des von ihm an den vom Kurzschluß betroffenen Leistungsschalter 16 adressierten Freischaltbefehls und der Freischaltrückmeldung des vom Kurzschluß betroffenen Leistungsschalters 16 ein Aktivierungssignal, das an den einen Eingang eines OR-Glieds 44 der Resetvorrichtung 41 gelangt. Die ausgangsseitig mit dem Flip-Flop 31 verbundene Resetvorrichtung 41 setzt aufgrund diesesProtective computer 40, for which purpose the current sensors 39 are connected to a data bus 42 leading to the protective computer and the switching devices 18 are connected to a power supply and data bus 43 going out from the protective computer 40. An address is assigned to all circuit breakers 16. Current sensor 39 and switching device 18, which are assigned to a circuit breaker 16, have the same address. The current sensors 39 detect the current and the direction of the current flowing via the assigned circuit breaker 16 and pass these values as sensor values connected to an address to the protective computer 40 via the data bus 42. The latter evaluates the sensor values and determines if a short circuit occurs in the power distribution network 12 the short-circuit location to the sensor values and the assigned addresses and immediately addresses a disconnection command to the switching device or devices 18 whose circuit breaker or switches 16 are affected by the short circuit. The controlled switching devices 18 open the circuit breaker or switches 16, so that either the fault-carrying consumer or the fault-carrying sub-distribution circuit 14 or 15 is switched off. The opening or disconnection of the circuit breaker 16 affected by the short-circuit is brought to the attention of the protection computer 40 by an activation feedback, the corresponding signal being generated either by the switching device 18 or by the current sensor 39 and being supplied to the protection computer 40 via one of the buses 42 or 43. The protective computer 40 generates an activation signal by means of a logical AND operation of the activation command addressed by it to the circuit breaker 16 affected by the short circuit and the activation feedback of the circuit breaker 16 affected by the short circuit OR gate 44 of the reset device 41 arrives. The reset device 41 connected on the output side to the flip-flop 31 sets due to this
Aktivierungssignals das vom Überlastschutz 25 gesetzt Flip- Flop 31 zurück, so daß die durch den Überlastschutz 25 infolge des Kurzschlusses bewirkte Abschaltung des Umrichters 11 wieder dadurch aufgehoben wird, daß das Flip-Flop 31 die Torschaltungen 36, 37 und 38 wieder durchlässig steuert und damit die Schaltimpulse der Skalarsteuerung 35 wieder an den Pulswechselrichter 21 gelangen. Alternativ kann das Flip-Flop 31 auch durch die Wiederkehr der Restspannung eines amActivation signal the flip-flop 31 set by the overload protection 25 back, so that the shutdown of the converter 11 caused by the overload protection 25 as a result of the short circuit is canceled again by the flip-flop 31 permittingly controlling the gate circuits 36, 37 and 38 and thus the switching pulses of the scalar control 35 reach the pulse inverter 21 again. Alternatively, the flip-flop 31 can also by the return of the residual voltage of a
Stromverteilungsnetz 12 angeschlossenen Asynchronmotors 17 zurückgesetzt werden. Hierzu weist die Resetvorrichtung 41 eine Subtrahierstufe 45 und einen dieser nachgeschalteten Diskriminator 46 oder Schwellwertschalter auf, dessen Ausgang an einem zweiten Eingang des OR-Glieds 44 angeschlossen ist. Der Subtrahierstufe 45 wird die am Ausgang der Netzdrossel 22 abgegriffene Spannung und eine Referenzspannung uref zugeführt. Übersteigt die Spannungsdifferenz den im Diskriminator 46 eingestellten Schwellwert, so gelangt über das OR-Glied 44 ein Rücksetzsignal an das Flip-Flop 31, und die Abschaltung der Umrichter-Steuereinheit 24 wird in gleicher Weise aufgehoben. Schließlich läßt sich das Flip-Flop 31 noch von Hand zurücksetzen, wozu ein von Hand zu bedienender Schalter 47 an einen dritten Eingang des OR-Gliedes 44 angeschlossen ist. Mit kurzem Schließen des Schalters 47 wird der Resetvorrichtung 41 ein Aktivierungssignal zugeführt .Power distribution network 12 connected asynchronous motor 17 are reset. For this purpose, the reset device 41 has a subtraction stage 45 and a discriminator 46 or threshold switch connected downstream thereof, the output of which is connected to a second input of the OR gate 44. The subtracting stage 45 is supplied with the voltage tapped at the output of the line reactor 22 and a reference voltage u ref . If the voltage difference exceeds the threshold value set in discriminator 46, a reset signal reaches flip-flop 31 via OR gate 44, and the converter control unit 24 is deactivated in the same way. Finally, the flip-flop 31 can still be reset by hand, for which purpose a switch 47, which can be operated by hand, is connected to a third input of the OR element 44. When the switch 47 is closed briefly, the reset device 41 is supplied with an activation signal.
In Fig. 3 ist eine Stromversorgungsanlage dargestellt, die gegenüber der vorstehend beschriebenen etwas modifiziert ist. Soweit Bauteile der Stromversorgungsanlage in Fig. 3 mit solchen der Stromversorgungsanlage gemäß Fig. 1 übereinstimmen, sind diese mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet . Die Stromversorgungsanlage gemäß Blockschaltbild nach Fig. 3 ist dahingehend modifiziert, daß das Netzschutzsystem mit Stromsensoren und Schutzrechner entfallen ist. An dessen Stelle tritt ein Kurzschlußerfassungssystem, bestehend aus einem Stromsensor, der den über den Umrichter 11 fließenden Strom extrem schnell detektiert, und aus einer Umsteuervorrichtung 50, die bei Überschreiten eines Vorgabewerts des über den Umrichter 11 fließenden Stroms den Umrichter 11 von konstanter Spannungsregelung auf konstante Stromregelung auf einen über dem Vorgabewert liegenden Stromgrenzwert umstellt. Als Stromsensor wird der bereits in Fig. 1 beschriebene Stromsensor 27 am Ausgang der Netzdrossel 22 bzw. des Netzfilters 22' verwendet. Die in Fig. 4 detailliert dargestellte Umsteuervorrichtung 50 weist einen Strombegrenzer 51, ein Subtrahierglied 52 und einen Frequenzregler 53 auf. An die beiden Eingänge des Subtrahierglieds 52 ist einerseits der Ausgang des Strombegrenzers 51 angeschlossen und andererseits die vorgegebene Sollfrequenz fso,| über die Torschaltung 38 angelegt. Der Ausgang des Subtrahierglieds 52 ist mit dem Eingang des Frequenzreglers 53 verbunden, und der Ausgang des Frequenzreglers 53 ist mit der Frequenzstatik 33 und der Blindstromstatik 34 verbunden. Der Strombegrenzer 51 ist so ausgebildet, daß er bei Überschreiten des Vorgabewerts des über den Umrichter 11 fließenden Stroms iist, der beispielsweise auf das l,2fache des Nennstroms festgelegt ist, ein Ausgangssignal erzeugt, das über das Subtrahierglied 52 die an den Eingang des Frequenzreglers 53 gelegte Sollfrequenz fso]| mit zunehmender Überschreitungsdifferenz kontinuierlich absenkt. Der Frequenzregler 53 ist so ausgebildet, daß diese Frequenzabsenkung schnell wirksam wird, dem Wiederansteigen seiner Eingangsfrequenz auf den Sollwert fsoπ aber nur allmählich seine Ausgangsfrequenz fbegr. olgt. Dadurch wird sichergestellt, daß bei Wegfall des Kurzschlusses und Wiederumstellen des Umrichters 11 von konstanter Stromregelung auf konstante Spannungs- und Frequenzregelung die Frequenz nur langsam ansteigt und so die durch das Hochlaufen der Asynchronmotoren 17 auftretende Belastung des Wellengenerators 10 verringert wird.In Fig. 3, a power supply system is shown, which is slightly modified compared to that described above. As far as components of the power supply system in Fig. 3rd 1 match those of the power supply system, these are identified by the same reference numerals. The power supply system according to the block diagram according to FIG. 3 is modified in such a way that the network protection system with current sensors and protective computers has been omitted. In its place there is a short-circuit detection system, consisting of a current sensor, which detects the current flowing through the converter 11 extremely quickly, and a reversing device 50, which, when a specified value of the current flowing via the converter 11 is exceeded, converts the converter 11 from constant voltage regulation to constant Current control switches to a current limit value above the specified value. The current sensor 27 already described in FIG. 1 at the output of the line reactor 22 or the line filter 22 'is used as the current sensor. The reversing device 50 shown in detail in FIG. 4 has a current limiter 51, a subtractor 52 and a frequency controller 53. On the one hand, the output of the current limiter 51 is connected to the two inputs of the subtractor 52 and, on the other hand, the predetermined nominal frequency f so , | applied via the gate circuit 38. The output of the subtractor 52 is connected to the input of the frequency regulator 53, and the output of the frequency regulator 53 is connected to the frequency statics 33 and the reactive current statics 34. The current limiter 51 is designed so that when the specified value of the current i flowing through the converter 11 is exceeded, which is fixed, for example, at 1.2 times the nominal current, an output signal is generated which is sent via the subtractor 52 to the input of the frequency controller 53 set target frequency f so] | continuously decreases with increasing difference. The frequency controller 53 is designed so that this Frequency reduction is fast-acting, the re-rise of its input frequency to the target value f soπ but only gradually its output frequency f lim. Olgt. This ensures that when the short circuit is eliminated and the converter 11 is switched from constant current control to constant voltage and frequency control, the frequency only rises slowly and the load on the shaft generator 10 which occurs as a result of the asynchronous motors 17 starting up is thus reduced.
Jeder der Leistungsschalter 16 ist mit einem Schutzgerät 54 für Überstromzeitschutz ausgerüstet, das den Leistungsschalter 16 im Fehlerstromfall zeitverzögert freischaltet, d.h. öffnet. Die individuelle Freischaltzeit der einzelnen Schutzgeräte 54, d.h. die Zeit mit Beginn der Fehlerstromführung des Leistungsschalters 16 bis zu dessen Öffnen durch das Schutzgerät 54, ist dabei unterschiedlich bemessen, und zwar so, daß diese Freischaltzeit mit im Stromverteilungsnetz 12 zunehmender Entfernung des zugeordneten Leistungsschalters 16 vom Umrichter 11 kleiner ist. Durch diese Maßnahmen ist sichergestellt, daß der Kurzschluß möglichst dicht am Kurzschlußort abgeschaltet wird. Bei einem Kurzschluß eines Verbrauchers zum Beispiel schaltet als erstes der verbrauchernahe Leistungsschalter 16 ab, da er am weitesten vom Umrichter 11 entfernt liegt und dadurch die kleinste Verzögerungszeit besitzt. Danach erst öffnet der einen Unterverteilungsstrang 14 oder 15 mit dem Hauptversorgungsstrang 13 verbindenderEach of the circuit breakers 16 is equipped with a protection device 54 for overcurrent protection, which releases the circuit breaker 16 with a time delay in the event of a fault current, i.e. opens. The individual activation time of the individual protective devices 54, i.e. the time from the start of the fault current flow of the circuit breaker 16 until it is opened by the protective device 54 is dimensioned differently, in such a way that this activation time is smaller with increasing distance in the power distribution network 12 of the assigned circuit breaker 16 from the converter 11. These measures ensure that the short circuit is switched off as close as possible to the short circuit location. In the event of a short-circuit of a consumer, for example, the circuit breaker 16 close to the consumer switches off first since it is furthest away from the converter 11 and therefore has the smallest delay time. Only then does one which connects a sub-distribution line 14 or 15 to the main supply line 13 open
Leistungsschalter 16, da dessen Schutzgerät 54 eine längere Freischaltzeit hat.Circuit breaker 16, since its protective device 54 has a longer disconnection time.
Tritt nunmehr im Stromverteilungsnetz 12 ein Kurzschluß auf, so steigt der vom Stromsensor 27 am Netzdrosselausgang erfaßte Umrichterstrom an. Wird der Vorgabewert, z.B. das 1,2fache des Nennstroms, überschritten, so stellt die Umsteuervorrichtung 50 die Umrichter-Steuereinheit 24 von konstanter Spannungsregelung auf konstante Stromregelung um. Durch diese Umstellung erfolgt ein regelnder Eingriff des Umrichters 11 mit Strombegrenzung, so daß ein erhöhter Stromfluß für längere Zeit aufrechterhalten wird, die ausreicht, damit die Schutzgeräte 54 für Überstromzeitschutz an den Leistungsschaltern 16 auslösen, den überstromführenden Leistungsschalter 16 öffnen und damit den Kurzschluß abschalten können. Der Stromgrenzwert ist dabei beispielsweise auf das l,5fache des Nennstroms festgelegt. Ist der Kurzschluß beseitigt, stellt sich die Umrichter-Steuereinheit 24 durch Wegfall des korrigierenden Eingriffs der Umsteuervorrichtung 50 sich wieder selbsttätig auf konstante Spannungsregelung um. Steigt im Kurzschlußfall der Umrichterstrom sehr steil an, so daß der Überlastschutz 25 anspricht, noch bevor die Stromregelung durch die Umsteuervorrichtung 50 greift, schaltet der Überlastschutz 25, wie bereits zu Fig. 1 und 2 beschrieben, den Umrichter 11 ab. In diesem Fall sorgt die Resetvorrichtung 41 wieder für die Aufhebung der Umrichterabschaltung, sobald der Kurzschluß beseitigt ist.If a short circuit now occurs in the power distribution network 12, the current sensor 27 rises Line reactor output detected converter current. If the preset value, for example 1.2 times the nominal current, is exceeded, the reversing device 50 changes the converter control unit 24 from constant voltage regulation to constant current regulation. As a result of this changeover, there is a regulating intervention by the converter 11 with a current limitation, so that an increased current flow is maintained for a longer time, which is sufficient for the protective devices 54 for overcurrent protection to trip on the circuit breakers 16, open the overcurrent-carrying circuit breaker 16 and thus switch off the short circuit . The current limit value is, for example, set to 1.5 times the nominal current. If the short circuit is eliminated, the converter control unit 24 automatically switches back to constant voltage regulation by eliminating the corrective intervention of the reversing device 50. If the converter current rises very steeply in the event of a short circuit, so that the overload protection 25 responds before the current control through the reversing device 50 intervenes, the overload protection 25 switches off the converter 11, as already described with reference to FIGS. 1 and 2. In this case, the reset device 41 again provides for the cancellation of the converter shutdown as soon as the short circuit has been eliminated.
Wie in Fig. 4 dargestellt ist, ist noch zusätzlich der Überlastschutz 25 dahingehend erweitert, daß er zusätzlich eine Abschaltung des Umrichters 11 vornimmt, wenn nach Umstellung des Umrichters 11 auf konstante Stromregelung der Stromgrenzwert für eine vorgegebene Zeitdauer überschritten wird. Hierzu ist der Ausgang des Strombegrenzers 51 an einen Schwellwertschalter 55 angeschlossen, der mit Überschreiten der vorgegebenen Schwelle (z.B. des l,5fachen des Nennstroms) ein Zeitglied 56 startet. Das Zeitglied 56 legt nach Ablauf einer Vorgabezeit ein Signal an das OR-Glied 29, das das Flip-Flop 31 setzt und damit den Umrichter 11 abschaltet. Anstelle des Zeitglieds 56 kann auch ein Integrierer verwendet werden, der das zeitliche Stromintegral der Stromgrenzwertüberschreitung ermittelt und bei Erreichen eines festgesetzten Werts des Stromintegrals über das OR-Glied 29 das Flip-Flop 31 setzt. Diese zusätzliche Abschaltfunktion des Überlastschutzes 25 verhindert eine thermische Überlastung der Halbleiter im Umrichter 11.As shown in Fig. 4, the overload protection 25 is additionally expanded to the extent that it additionally switches off the converter 11 if, after the converter 11 has been converted to constant current control, the current limit value is exceeded for a predetermined period of time. For this purpose, the output of the current limiter 51 is connected to a threshold switch 55 which switches on when the predetermined threshold is exceeded (for example 1.5 times the nominal current) Timer 56 starts. After a specified time has elapsed, the timing element 56 sends a signal to the OR element 29 which sets the flip-flop 31 and thus switches off the converter 11. Instead of the timing element 56, an integrator can also be used, which determines the temporal current integral when the current limit value is exceeded and sets the flip-flop 31 via the OR element 29 when a predetermined value of the current integral is reached. This additional shutdown function of the overload protection 25 prevents thermal overloading of the semiconductors in the converter 11.
Im Falle einer solchen Abschaltung des Umrichters 11 ist es vorteilhaft, mittels der Resetvorrichtung 41 die Umrichterabschaltung nach einer bestimmten Zeitverzδgerung wieder aufzuheben. Hierzu weist die Resetvorrichtung 41 ein mit dem Schwellwertdetektor 55 und einem Eingang des OR-Glieds verbundenes Zeitglied 57 auf, das mit einem Ausgangssignal des Schwellwertschalters 55 gestartet wird und nach Ablauf der eingestellten Zeit ein Signal abgibt, das über das OR-Glied 44 das Flip-Flop 31 zurücksetzt. Die Zeitverzögerung ist so gewählt, daß die Leistungsschalter 16 aufgrund ihrer vorhandenen Unterspannungsauslösung alle zuverlässig geöffnet haben. Eine solche Unterspannungsauslösung derIn the event of such a shutdown of the converter 11, it is advantageous to use the reset device 41 to cancel the converter shutdown again after a certain time delay. For this purpose, the reset device 41 has a timer 57 connected to the threshold detector 55 and to an input of the OR gate, which is started with an output signal from the threshold switch 55 and, after the set time has elapsed, emits a signal which, via the OR gate 44, flips -Flop 31 resets. The time delay is chosen so that the circuit breakers 16 have all reliably opened due to their undervoltage release. Such an undervoltage release
Leistungsschalter 16 wird in Schiffbordnetzen grundsätzlich vorgesehen, um sicherzustellen, daß nach einer Netzabschaltung alle Verbraucher vom Netz getrennt werden und kein Verbraucher bei Spannungswiederkehr bereits am Netz liegt, sondern einzeln auf das Netz aufgeschaltet werden muß. Bei diesem verzögerten "Neustart" des Umrichters 11 ist sichergestellt, daß durch Öffnen aller Leistungsschalter 16 der Kurzschluß in jedem Fall abgeschaltet worden ist. Werden nunmehr die einzelnen Leistungsschalter 16 nacheinander wieder zugeschaltet, so kann durch Auftreten eines erneuten Kurzschlusses der fehlerstromführende Leistungsschalter 16 erkannt und damit der Kurzschluß beseitigt werden.Circuit breaker 16 is basically provided in ship's electrical systems to ensure that after a mains shutdown all consumers are disconnected from the mains and that no consumer is already connected to the mains when the voltage returns, but must be individually connected to the mains. This delayed "restart" of the converter 11 ensures that the short circuit has been switched off in any case by opening all the circuit breakers 16. If the individual circuit breakers 16 are now switched on again one after the other, so can be detected by the occurrence of a new short circuit, the fault current carrying circuit breaker 16 and thus the short circuit can be eliminated.
Selbstverständlich ist es auch hier möglich, das Flip-Flop 31 zur Aufhebung der Umrichter-Abschaltung, wie bereits zu Fig. 1 und 2 beschrieben, rückzusetzen, und zwar entweder durch die Wiederkehr der Spannung am Ausgang der Netzdrossel 22 oder von Hand durch Schließen des Handschalters 47.Of course, it is also possible here to reset the flip-flop 31 to cancel the converter shutdown, as already described for FIGS. 1 and 2, either by the return of the voltage at the output of the line reactor 22 or manually by closing the Hand switch 47.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So können beispielsweise die Leistungsschalter 16 in Fig. 1 zusätzlich mit einem Schutzgerät 54 für den Überstromzeitschutz ausgerüstet werden, so daß der fehlerstromführende Leistungsschalter 16 auch dann auslöst, wenn er aufgrund eines Fehlers vom Schutzrechner 40 keinen Freischaltbefehl erhält. Zweckmäßigerweise werden dann die Schutzgeräte 54 in die Schaltgeräte 18 integriert, so daß in beiden Geräten erforderliche Bauelemente, wie Schaltrelais und Stromsensor, nur einmal vorhanden zu sein brauchen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described. For example, the circuit breakers 16 in FIG. 1 can additionally be equipped with a protective device 54 for overcurrent protection, so that the fault-current-carrying circuit breaker 16 also trips if it does not receive an activation command from the protection computer 40 due to a fault. The protective devices 54 are then expediently integrated into the switching devices 18, so that components, such as switching relays and current sensors, need only be present once in both devices.
Die Stromversorgungsanlage gemäß Fig. 4 kann auch zusätzliche mit einem Netzschutzsystem ausgerüstet werden, wie es zu Fig. 1 beschrieben worden ist. Damit kann, im Falle daß die Stromregelung des Umrichters 11 nicht schnell genug einzugreifen vermag und der Umrichter 11 durch den Überlastschutz 25 abgeschaltet wird, der Kurzschlußort bestimmt und damit der Kurzschluß durch Freischaltbefehl an den fehlerstromführenden Leistungsschalter 16 beseitigt werden . Der Pulswechselrichter des Umrichters kann auch aus Thyristoren anstelle der Leistungstransistoren aufgebaut sein. The power supply system according to FIG. 4 can also be additionally equipped with a network protection system, as has been described for FIG. 1. Thus, in the event that the current control of the converter 11 is unable to intervene quickly enough and the converter 11 is switched off by the overload protection 25, the short-circuit location can be determined and the short-circuit can thus be eliminated by an unlock command to the fault-current circuit breaker 16. The pulse inverter of the converter can also be constructed from thyristors instead of the power transistors.

Claims

PATENTANSPRUCHEPATENT CLAIMS
Stomversorgungsanlage für Inselnetze, insbesondere für Schiffsbordnetze, mit einem Wellengenerator (10) veränderlicher Drehzahl, mit einem dreiphasigen Stromverteilungsnetz (12) , das in über Leistungsschalter (16) verbundene Hauptversorgungsstränge (13) und Unterverteilungsstränge (14, 15) für mittels Leistungsschalter (16) aufschaltbare Stromverbraucher (17) unterteilt ist, und mit einem zwischen Wellengenerator (10) und Stromverteilungsnetz (12) angeordneten Umrichter (11), der über Netzdrosseln (22) das Stromverteilungsnetz (12) mit konstant geregelter Spannung und Frequenz speist, und mit einem Umrichter-Überlastschutz (25) , der bei Überlast eine Abschaltung des Umrichters (11) vornimmt, gekennzeichnet durch jedem Leistungsschalter (16) zu dessen Betätigung zugeordnete fernεteuerbare Schaltgeräte (18) , durch ein Netzschutzsystem, bestehend aus Stromsensoren (39) , die jeweils einem Leistungsschalter (16) zugeordnet sind und den über den zugeordneten Leistungsschalter (16) fließenden Strom nach Höhe und Richtung als mit einer Adresse verbundene Sensorwerte ausgeben, aus einem mit den Stromsensoren (39) und den Schaltgeräten (18) kommunizierenden Schutzrechner (40) , der bei Auftreten eines Kurzschlusses im Stromverteilungsnetz (12) aus den Sensorwerten und Adressen den Kurzschlußort bestimmt und einen Freischaltbefehl an das oder die Schaltgeräte (18) des oder der vom Kurzschluß betroffenen Leistungsschalter (16) legt, sowie aus einer Resetvorrichtung (41), die eine ggf. von dem Überlastschutz (25) ausgelöste Umrichterabschaltung nach Freischalten des oder der vom Kurzschluß betroffenen Leistungsschalter (16) wieder aufhebt.Power supply system for island networks, in particular for ship electrical systems, with a shaft generator (10) variable speed, with a three-phase power distribution network (12) which is connected to main supply lines (13) and sub-distribution lines (14, 15) connected via circuit breakers (16) for by means of circuit breakers (16) switchable current consumer (17) is subdivided, and with a converter (11) arranged between the wave generator (10) and the current distribution network (12), which feeds the current distribution network (12) with constant regulated voltage and frequency via line chokes (22), and with a converter -Overload protection (25), which switches the converter (11) off in the event of an overload, characterized by each circuit breaker (16) associated with remote-controllable switching devices (18) for its actuation, by a network protection system consisting of current sensors (39), each having a circuit breaker (16) are assigned and via the assigned power switch he (16) output current flowing in height and direction as sensor values connected to an address, from a protective computer (40) communicating with the current sensors (39) and the switching devices (18), which, if a short circuit occurs in the power distribution network (12), from the Sensor values and addresses the short circuit location determined and a disconnect command to the switching device (s) (18) of the circuit breaker (16) affected by the short circuit, and from a reset device (41), which may trigger the overload protection (25), after the disconnection of the converter disconnection Short circuit affected circuit breaker (16) again.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aktivierungssignal für die Resetvorrichtung (41) durch logisch UND-Verknüpfung eines vom Schutzrechner (40) an das Schaltgerät (18) des vom Kurzschluß betroffenen Leistungsschalters (16) adressierten Freischaltbefehls und einer vom angesprochenen Schaltgerät (18) zurückgemeldeten oder vom zugeordneten Stromsensor (27) abgeleiteten Freischaltrückmeldung generiert wird.2. Installation according to claim 1, characterized in that an activation signal for the reset device (41) by logical AND operation of a protection computer (40) to the switching device (18) of the circuit breaker (16) affected by the short circuit and one of the activation command addressed Switching device (18) reported or generated by the assigned current sensor (27) is generated.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Leistungsschalter (16) ein Schutzgerät für Überstromzeitschutz zugeordnet ist, das den Leistungsschalter (16) bei Überstrom zeitverzögert freischaltet, und vorzugsweise daß das Schutzgerät in das fernsteuerbare Schaltgerät (18) integriert ist.3. Plant according to claim 1 or 2, characterized in that each circuit breaker (16) is assigned a protective device for overcurrent protection, which enables the circuit breaker (16) with a time delay in the event of overcurrent, and preferably that the protective device is integrated in the remote-controllable switching device (18) .
4. Stromversorgungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch ein Kurzschlußerfassungssystem, bestehend aus einem Stromsensor (27) , der den über den Umrichter (11) fließenden Strom extrem schnell detektiert, und aus einer Umsteuervorrichtung (50) , die bei Überschreiten eines Vorgabewerts des vom Stromsensor (27) detektierten Umrichterstroms den Umrichter (11) von konstanter Spannungsregelung auf konstante Stromregelung auf einen über dem Vorgabewert liegenden Stromgrenzwert umstellt, durch jeweils den einzelnen Leistungsschaltern (16) zugeordnete Schutzgeräte (54) für Überstromzeitschutz, die den jeweils zugeordneten Leistungsschalter (16) im Fehlerstromfall zeitverzögert freischalten, und durch eine Resetvorrichtung (41), die eine ggf. von dem Umrichter-Überlastschutz (25) ausgelöste Umrichterabschaltung nach Freischalten des oder der Leistungsschalter (16) wieder aufhebt.4. Power supply system according to the preamble of claim 1, characterized by a short-circuit detection system, consisting of a current sensor (27), which detects the current flowing through the converter (11) extremely quickly, and from a reversing device (50), when a specified value is exceeded of the converter current detected by the current sensor (27) converts the converter (11) from constant voltage control to constant Converts current control to a current limit value above the preset value, by means of protective devices (54) for overcurrent time protection assigned to the individual circuit breakers (16), which release the respective assigned circuit breaker (16) with a time delay in the event of a fault current, and by a reset device (41), which if necessary after the circuit breaker (s) (16) has been disconnected, the converter cutout triggered by the converter overload protection (25) is canceled.
Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsteuervorrichtung (50) einen Strombegrenzer (51) und einen Frequenzregler (53) aufweist, daß der Strombegrenzer (51) so ausgebildet ist, daß er bei Überschreiten des Vorgabewerts die dem Frequenzregler (53) vorgegebene Sollfrequenz (fS0n) mit zunehmender Überschreitungsdifferenz kontinuierlich absenkt, und daß der Frequenzregler (53) so ausgebildet ist, daß er nach Freischalten des oder der fehlerstromführenden Leistungsschalter (16) seine Ausgangsfrequenz (fbegr ) nur allmählich auf die eingangsseitig anliegende Sollfrequenz (fson) kontinuierlich anhebt.System according to Claim 4, characterized in that the reversing device (50) has a current limiter (51) and a frequency regulator (53), so that the current limiter (51) is designed such that when the specified value is exceeded, it predefines the frequency regulator (53) Desired frequency (f S0 n) continuously decreases with increasing excess, and that the frequency controller (53) is designed so that after the circuit breaker (s) (16) carrying the fault current has been disconnected, it only gradually increases its output frequency (f gr ) to the set frequency (f so n) continuously raises.
Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umrichter-Überlastschutz (25) zusätzlich so ausgelegt ist, daß er eine Abschaltung des Umrichters (11) vornimmt, wenn der Stromgrenzwert für eine vorgegebene Zeitdauer überschritten wird oder das zeitliche Stromintegral derSystem according to claim 4 or 5, characterized in that the converter overload protection (25) is additionally designed such that it switches off the converter (11) if the current limit value is exceeded for a predetermined period of time or the temporal current integral of the
Stromgrenzwertüberschreitung einen festgelegten Wert erreicht . Current limit exceeded a specified value.
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Resetvorrichtung (41) zusätzlich in der Weise ausgebildet ist, daß sie eine durch den Überlastschutz (25) bei Zeit- oder Stromintegralüberschreitung vorgenommene Abschaltung des Umrichters (11) nach einer Vorgabezeit wieder aufhebt, und daß die Vorgabezeit so bemessen ist, daß die eine zusätzliche Unterspannungsauslösung aufweisenden Leistungsschalter (16) zuverlässig geöffnet haben.7. Installation according to claim 6, characterized in that the reset device (41) is additionally designed in such a way that it cancels a shutdown of the converter (11) after a predetermined time by the overload protection (25) when the time or current integral is exceeded, and that the specified time is dimensioned such that the circuit breakers (16) which have an additional undervoltage release have reliably opened.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die individuelle Freischaltzeit der einzelnen Schutzgeräte (54) unterschiedlich und mit im Stromverteilungsnetz (12) zunehmender Entfernung der zugeordneten Leistungsschalter (16) vom Umrichter (11) kleiner bemessen ist.8. Installation according to one of claims 3 to 7, characterized in that the individual activation time of the individual protective devices (54) is different and dimensioned with increasing in the power distribution network (12) increasing distance of the associated circuit breaker (16) from the converter (11).
9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aktivierungssignal für die Resetvorrichtung (41) aus der Wiederkehr der Spannung im Stromverteilungsnetz (12) abgeleitet ist.9. Installation according to one of claims 1 to 8, characterized in that an activation signal for the reset device (41) is derived from the return of the voltage in the power distribution network (12).
10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Umrichter (11) als Zwischenkreisumrichter mit einem am Wellengenerator (10) angeschlossenen Dioden-, Thyristoren- oder Pulsgleichrichter (19) , einem Spannungszwischenkreis (20) und einem an dem Stromverteilungsnetz (12) liegenden Pulswechselrichter (21) ausgebildet ist. 10. Plant according to one of claims 1 to 9, characterized in that the converter (11) as an intermediate circuit converter with a connected to the wave generator (10) diode, thyristor or pulse rectifier (19), a voltage intermediate circuit (20) and one at the Power distribution network (12) lying pulse inverter (21) is formed.
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