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Anordnung zur Regelung der Frequenz und einer Übergabeleistung Es
ist bekannt, den Leistungsaustausch zwischen zwei Kraftwerken oder -netzen in der
Weise zu regeln, daß zwischen der Frequenz und der Übergabeleistung eine durch eine
Kennlinie darstellbare Beziehung besteht. Bei einem Verfahren dieser Art ergibt
sich die Schwierigkeit, daß ohne zusätzliche Mittel die Frequenz nicht genau auf
den Sollwert gehalten werden kann, wenn zu gewissen Tageszeiten Veränderungen der
Übergabeleistung vorgenommen werden. Je nachdem, welchen Wert die Übergabeleistung
hat, ergibt sich ein anderer Frequenzwert, so daß das Auftreten von Zeitfehlern
unvermeidlich ist. Es ist daher notwendig, eine solche Regelung zusätzlich mit Mitteln
auszurüsten, die die Beseitigung eines aufgelaufenen Zeitfehlers gestatten.
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Es ist ferner bekannt, daß man die Regelgeschwindigkeit dem beabsichtigten
Zweck entsprechend wählen muß und in den meisten Fällen dem Frequenzregler die größere
Regelgeschwindigkeit gibt, da die Forderung nach Konstänthaltung der Frequenz im
allgemeinen diewichtigere ist. DieLeistungsregler erhalten geringere Regelgeschwindigkeiten
und haben demzufolge Zeit, die richtige Leistungsverteilung
im
Netz stoßfrei einzuregeln. Auch ist eine Einrichtung zur selbsttätigen Regelung
der Frequenz und Lastverteilung von parallel arbeitenden Wechselstromerzeugern bekannt,
wobei alle jeweils parallel arbeitenden Einheiten einer Fahrplan- und einer Frequenzregelung
unterstehen. Dabei werden Regelrelais verwendet, auf die Ströme einwirken, die den
elektrischen Leistungen bzw. einen Zeitfehler verhältnisgleich sind.
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Bei der Erfindung handelt es sich aber um die Regelung des Augenblickswertes
der Frequenz und einer Übergabeleistung, die von einem Kraftnetz an ein anderes
geliefert wird. Die Anordnung ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß ähnlich wie
bei der zuletzt genannten bekannten Anordnung auf ein Vergleichsgerät zwei Ströme
einwirken, von denen einer jedoch der Generator-Istleistung und der andere dem Augenblickswert
der Frequenz unter gleichzeitiger Berücksichtigung der Abweichung zwischen Ist-
und Sollwert der Übergabeleistung verhältnisgleich ist. Die Nachbildung aller Meß-
bzw. Regelwerte erfolgt durch Gleichströme, die von Potentiometern abgenommen werden.
Man erhält dadurch eine Einrichtung, die es in einfachster Weise ermöglicht, durch
beispielsweise Kupplung der Schleifkontakte zweier Potentiometer, die Kennlinie
mechanisch zwischen Generatorleistung und Frequenz zu verkörpern, und mit Hilfe
deren ferner die verschiedenen zusammenwirkenden Einflußgrößen in dem. gewünschten
Verhältnis zur Einwirkung auf den Regelvorgang gebracht werden können. Die Einrichtung
ist dadurch jedem vorkommenden Betriebsfall anpassungsfähig. Die Regelung ist also
in zwei getrennte Regelaufgaben unterteilt. Dabei ordnet der statische Frequenzregler
jeder Frequenz eine bestimmte Generatorleistung zu und arbeitet insofern wio ein
normaler Drehzahlregler. Die Neigung der Reglerkennlinie wird dabei zweckmäßig so
steil gewählt, daß durch die geregelte Maschine eine merkliche Unterstützung der
Frequenz zustande kommt.
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In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt, wobei sämtliche Regelgrößen der Einfachheit halber durch ihnen verhältnisgleiche
Gleichströme bzw. Gleichspannungen nachgebildet werden. In der Abbildung bezeichnet
i einen Frequenzmesser von beliebiger Bauart, der so eingerichtet ist, daß er an
seinen Ausgangsklemmen 2, 3 eine dem Augenblickswert der Frequenz verhältnisgleiche
Gleichspannung liefert. Diese Gleichspannung wird an die Endpunkte eines Widerstandes
5 gelegt, auf dem ein Schleifkontakt d. beweglich ist. Ein zweiter, ebenfalls mit
q. bezeichneter Schleifkontakt ist auf einem Widerstand 6 beweglich. Die beiden
Schleifkontakte .I sind mechanisch miteinander gekuppelt und elektrisch miteinander
verbunden, so daß jeder Stellung auf dein Widerstand 5 eine ganz bestimmte Stellung
auf dem Widerstand 6 zugeordnet ist. Die Anordnung enthält ferner ein Vergleichsgerät,
z. B. ein Drehspulinstrument ; mit einem Kontakt'. Ferner ist ein Widerstand8 vorhanden,
dessen Schleifkontakt in Abhängigkeit von dem Istwert der Generatorleistung verstellt
wird. Je nach der Richtung des Ausschlags des Kontaktes 7' wird ein Verstellmotor
9 in dem einen oder anderen Drehsinn an Spannung gelegt. Außerdem ist ein Widerstand
io vorhanden, dessen Schleifkontakt entsprechend dem jeweils gültigen Sollwert der
Übergabeleistung verstellt wird. Ein Gerät i i mißt den jeweiligen Istwert der Übergabeleistung
und bildet diesen durch einen entsprechenden Gleichstrom nach. Die von den Geräten
io und i i gelieferten Ströme wirken einander entgegen und heben sich auf, solange
Soll- und Istwert der Übergabeleistung übereinstimmen. Tritt dagegen eine Abweichung
des Istwertes vom Sollwert ein, so werden durch einen Hilfsmotor 1 2 die Schleifkontakte
.I in der einen oder anderen Richtung verstellt. Der Motor 12 ist zweckmäßig als
Amperestundenzähler ausgebildet.
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Die Anordnung arbeitet wie folgt: Die Spannung an dem Potentiometer
5 ist, wie schon erwähnt, jeweils dem Augenblickswert der Frequenz proportional.
Durch die starre Verbindung zwischen den beiden Schleifkontakten .4 wird also durch
die Potentiometer 5 und 6 die Kennlinie zwischen Generatorleistung und Frequenz
verkörpert. Der von den Potentiometern 5 und 6 in der jeweiligen Stellung der Schleifkontakte
d. abgenommene Strom entspricht also in jedem Augenblick dem Arbeitspunkt der Kennlinie.
Dieser Strom durchfließt die eine Wicklung des Drehspulgeräts ; . Der anderen Wicklung
dieses Geräts wird ein Strom zugeführt, der von dem Potentiometer 8 abgenommen wird
und dem Istwert der Generatorleistung proportional ist. Solange diese beiden Ströme
übereinstimmen, bleibt der Kontakt 7' in der Mittelstellung. Tritt eine Abweichung
in dem einen oder anderen Sinn auf, dann wird der Verstellmotor 9 an Spannung gelegt
und leitet den Regelvorgang ein.
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Zusätzlich sind nun die Einrichtungen io bis i2 vorgesehen. Diese
werden, wie bereits angedeutet, dann wirksam, wenn Soll- und Istwert der Übergabeleistung
nicht übereinstimmen. Es werden dann die Schleifkontakte verstellt und dadurch der
der einen Wicklung des Drehspulgeräts 7 zugeführte Strom in entsprechendem Maße
geändert. Das Potentiometer 6 bewirkt bei seiner Verstellung eine
parallele
Verschiebung der Drehzahlkennlinie. Die Übersetzung zwischen dem Amperestundenzähler
i2 und dem Potentiometer 6 ist sehr niedrig gewählt, so daß der Frequenzregler auch
dann noch zur Wirkung kommt, wenn der Übergabeleistungsregler bestrebt ist, entgegengesetzt
zu regeln.
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Ein derartiger Regler wird also die oben gestellte Forderung nach
Frequenzunterstützung und gleichzeitiger Einregelung des Mittelwertes der Übergabeleistung
einhalten, solange die Integrale der positiven und negativen Frequenzabweichungen,
wie dies bei uhrzeitgeregelten Netzen der Fall ist, unter sich gleich sind und solange
die durch den Frequenzregler herbeigeführten positiven und negativen Änderungen
der Übergabeleistung ebenfalls den gleichen Betrag haben. Ferner muß vorausgesetzt
werden, daß die Dauer der Frequenzabweichung klein ist, bezogen auf die Regelgeschwindigkeit
des astatischen# Übergabeleistungsreglers. Ein von diesen Voraussetzungen abweichender
Frequenzzustand kann nur bei einer größeren Störung auftreten, beispielsweise dann,
wenn eines der Netze zusätzlich Fremdstrom*bezieht und dieser plötzlich ausfällt.
In diesem Fall kann man durch ein Frequenzrelais den astatischen Leistungsregler
außer Betrieb setzen und lediglich mit dem statischen Frequenzregler eine Frequenzunterstützung
erzielen. Hierbei könnte der Fall eintreten, daß die Übergabeleistung die Leistungsfähigkeit
der Kuppelstelle überschreitet. Um in diesem Fall ein Auslösen der Kuppelschalter
zu vermeiden, muß sinngemäß durch ein Grenzwertrelais der Frequenzregler abgeschaltet
und nunmehr auf konstante, maximal mögliche Übergabeleistung geregelt werden.
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DieEinstellung der beidenSchleifkontakte4 zueinander kann gegebenenfalls
verändert werden, so daß der Anteil der Ströme, die von den Potentiometern 5 bzw.
6 abgenommen werden, ein anderer ist als vorher. Auf diese Weise kann die Kennlinie
des Reglers verändert werden.