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Verfahren zur Lastausgleichsregelung von auf ein gemeinsames Netz
arbeitenden Generatoren Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Lastausgleichsregelung
von auf ein gemeinsames Netz arbeitenden Generatoren. Es treten dabei in der Steuerzentrale
für ein solches Netz folgende Aufgaben auf: Es sind mehrere Generatoren auf gleiche
Last zu regeln. Es sollen nur so viele Generatoren laufen, wie der erforderlichen
Netzlast entspricht. Dabei soll die Vorgabe eines Signals für die Zuschaltung einer
größeren Last möglich sein und die Zuschaltung dieser Last erst dann erfolgen, wenn
die notwendige Generatorleistung möglich ist. Ein Generator soll Führungsgenerator
sein, d. h., durch seinen Drehzahlregler soll die Netzfrequenz bestimmt werden.
Nach Einschaltung dieses Generators soll die Lastausgleichsregelung, insbesondere
die Zuschaltung oder Abschaltung eines Generators oder mehrerer Generatoren automatisch
erfolgen.
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Es ist bereits ein Verfahren zur Regelung auf anteilmäßig konstante
Leistung von parallel arbeitenden und antriebsseitig durch Primärregler drehzahlgeregelten
elektrischen Generatoren bekannt, bei dem jeweils die Leistung eines Generators
auf die Leistung eines bestimmten Generators als Führer-Maschine bezogen wird und
durch Vergleichsmessungen der Leistung dieses Generators mit den Leistungen je eines
der übrigen Generatoren elektrische Größen zur Beaufschlagung der Drehzahlregler
der Antriebsmaschinen hergeleitet werden. Dieses Verfahren löst jedoch nicht die
eingangs gestellten Aufgaben, insbesondere erfolgt keine automatische Zuschaltung
oder Abschaltung eines oder mehrerer Generatoren zur Lastausgleichsregelung.
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Gemäß der Erfindung werden die obengenannten Aufgaben bei einem Verfahren
zur Lastausgleichsregelung von auf ein gemeinsames Netz arbeitenden Generatoren,
bei dem für jeden Generator ein dessen Abgabeleistung entsprechender Istwert dem
Istwerteingang je eines Ist-Sollwert-Vergleichsgliedes zugeführt wird, wobei die
Sollwerteingänge aller Vergleichsglieder miteinander verbunden sind, dadurch gelöst,
daß jeder Istwert der einen Klemme je eines Schalters, dessen andere Klemme mit
dem Sollwerteingang des jeweiligen Ist-Sollwert-Vergleichsgliedes verbunden ist,
sowie einem Summierglied zugeführt wird, daß durch wahlweise Betätigung einer für
jeden Generator vorgesehenen Einschalttaste erstens der zu dem Generator gehörende
Antrieb eingeschaltet wird, zweitens der zum gleichen Generator gehörende, zwischen
Istwerteingang und Sollwerteingang des zugehörigen Ist-Sollwert-Vergleichsgliedes
liegende Schalter geschlossen wird und drittens ein der maximal möglichen Leistung
dieses Generators entsprechender Wert dem Istwert-Summieralied entgegengesetzt aufgeschaltet
wird und daß die sich aus diesem letztgenannten Vergleich ergebende Abweichung einem
Grenzwertschalter zugeführt wird, der in Abhängigkeit eines oberen Grenzwertes die
Anschaltung weiterer Generatorantriebe einleitet, wobei die die zugehörigen Ist-Sollwert-Vergleichsglieder
überbrückenden Schalter geöffnet bleiben und die der maximal möglichen Leistung
dieser Generatoren entsprechenden Werte dem Summierglied entgegengesetzt aufgeschaltet
werden.
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Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
wird an Hand der Figur in dem nachstehend beschriebenen Ausführrungsbeispiel näher
erläutert, wobei zugleich weitere, der Ausgestaltung der Erfindung dienende Merkmale
beschrieben werden. In der Figur sind mit 1, 2, 3 und 4 Generatoren bezeichnet,
die auf ein gemeinsames Netz arbeiten. Mit 1.1, 12, 13 und 14 sind
Leistungs-Spannungs-Umformer bezeichnet, wobei der Leistungs-Spannungs-Umformer
11 dem Generator 1, der Leistungs-Spannungs-Umformer 12 dem Generator 2 usw. nachgeschaltet
sind. Mit 21, 22, 23 und 24 sind Ist-Sollwert-Vergleichsglieder bezeichnet. Dabei
ist der Istwerteingang 21a des Vergleichsgliedes 21 mit dem Ausgang des Leistungs-Spannungs-Umformers
11 verbunden, der Istwerteingang 22a des Vergleichsgliedes 22 mit dem Ausgang des
Leistungs-Spannungs-Umformers 12 usw. Der Istwerteingang 21 a und der Sollwerteingang
21 b des Ist-Sollwert-Vergleichsgliedes 21 sind an die beiden Klemmen 31
a und 31 b eines Schalters 31 geführt. In entsprechender Weise sind
auch die Istwerteingänge
22 a, 23 a und 24 a und die Sollwerteingänge
22 b, 23 b und 24 b der Vergleichsglieder 22, 23, 24 jeweils an Klemmen
32a, 32b eines Schalters 32, Klemmen 33 a, 33 b eines Schalters 33
und Klemmen 34a, 34b eines Schalters 34 geführt. Die Sollwerteingänge 21 b, 22 b,
23 b und 24 b sind miteinander verbunden. Der Ausgang des Ist-Sollwert-Vergleichsgliedes
21 führt auf eine Takteinrichtung 41, der Ausgang des Vergleichsgliedes 22 auf eine
Takteinrichtung 42, der Ausgang des Vergleichsgliedes 23 auf eine Takteinrichtung
43 und der Ausgang des Vergleichsgliedes 24 auf eine Takteinrichtung 44. Diesen
Takteinrichtungen 41, 42, 43 und 44 wird ferner die Ausgangsleitung eines Taktgebers
5 zugeführt. Die Ausgänge der Takteinrichtung 41, 42, 43 und 44 sind Dreipunktreglern
51, 52, 53 und 54 zugeführt, und zwar der Ausgang der Takteinrichtung 41 dem Dreipunktregler
51 usf. Diesen Dreipunktreglern 51, 52, 53 und 54 wird jeweils von den Klemmen 6
und 7 eine bestimmte Signalspannung zugeführt. Der Dreipunktregler 51 besteht im
wesentlichen aus einem Relais 51a mit doppelter Anzugsrichtung, welches den Schalter
51 b je nach Vorzeichen des von der Takteinrichtung 41 zugeführten Signals entweder
in der einen oder in der anderen Schalterstellung beaufschlagt. Entsprechende Relais
in den Dreipunktreglern 52, 53 und 54 sind mit 52a, 53a und 54a und
die zugehörigen Schalter mit 52b, 53 b und 54 b bezeichnet. Der Ausgang
des Dreipunktreglers 51 führt auf den Eingang einer Antriebseinrichtung 61 für den
Generator 1. Entsprechend führt der Ausgang des Dreipunktreglers 52 auf den Eingang
einer Antriebseinrichtung 62 für den Generator 2, der Ausgang des Dreipunktreglers
53 auf den Eingang einer Antriebseinrichtung 63 für den Generator 3 und der Ausgang
des Dreipunktreglers 54 auf den Eingang einer Antriebseinrichtung 64 für den Generator
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Mit 71, 72, 73 und 74 sind Einschalttasten bezeichnet; diese Tasten
schließen bei ihrer Betätigung einen Schalter 71a, 72a, 73a oder 74a, welche
die Antriebseinrichtungen 61, 62, 63 oder 64 in Gang setzen; eingangsseitig sind
diese Schalter an eine gemeinsame Klemme 8 geführt. Wird die Taste 71 betätigt,
dann werden gleichzeitig mit dem Schalter 71a auch der Schalter 31 und ein Schalter
71b geschlossen. Entsprechend wird bei der Betätigung der Taste 72 mit dem Schalter
72a auch der Schalter 32 und ein Schalter 72 b geschlossen. Mit dem Betätigen
der Taste 73 wird entsprechend außer dem Schalter 73 a der Schalter 33 und ein Schalter
73 b geschlossen. Beim Betätigen der Taste 74 wird neben dem Schalter 74 a der Schalter
34 und ein Schalter 74 b geschlossen. Je eine Klemme 71 c, 72 c, 73 c und 74 c der
Schalter 71 b, 72 b, 73 b und 74 b ist mit einer gemeinsamen Klemme
9 verbunden. Die anderen Klemmen 71 d, 72 d, 73 d und 74 d der Schalter 71
b, 72 b,
73b und 74b sind auf je einen Widerstand 81, 82, 83 und 84
geführt, wobei die Klemme 71 d mit dem Widerstand 81 usf. verbunden ist.
Die Ausgänge dieser Widerstände e1, 82, 83 und 84 sind zusammengeführt und führen
auf ein Vergleichsglied 10. Dem Vergleichsglied 10 werden andererseits noch die
in einem Summierglied 15 summierten Ausgangsspannungen der Leistungs-Spannungs-Umformer
11, 12, 13 und 14 zugeführt. Außerdem kann an der Klemme 16 noch ein weiterer fiktiver
Istwert einer Last zugefübrt werden. Der Ausgang des Vergleichsgliedes 10 führt
auf den Eingang eines Grenzwertschalters 17, welcher eine obere und eine untere
Grenzwertlage besitzt. Bei Erreichen einer dieser Grenzwertlagen wird durch ein
Signal eine Schalteinrichtung 18 beaufschlagt. Diese Schalteinrichtung 18 ist eingangsseitig
ferner mit den Klemmen 71 ä, 72 d, 73 d und 74 d verbunden. Die Ausgänge der Schalteinrichtung
18 führen auf Relais 91, 92, 93 und 94. Diese Relais schließen bei ihrer Erregung
Schalter 91a und 91b, 92 a und 92 b, 93 a und 93 b und 94 a
und 94 b, wobei das Relais 91 die Schalter 91 a und 91 b schließt usf. Die eine
Klemme der Schalter 91 b, 92 b, 93 b
und 94 b ist mit der Klemme 9
verbunden. Die andere Klemme des Schalters 91 b ist mit der Klemme 71 d verbunden,
die andere Klemme des Schalters 92b mit der Klemme 72d, die andere
Klemme des Schalters 93 b mit der Klemme 73 d und die andere Klemme des Schalters
94 b mit der Klemme 74 d. Jeweils die eine Klemme der Schalter 91 a, 92 a,
93 a
und 94 a ist mit der Klemme 8 verbunden; die andere Klemme des Schalters
91 a ist mit der Klemme 71 a verbunden, die andere Klemme des Schalters 92a mit
der Klemme 72 a, die andere Klemme des Schalters 93 a mit der Klemme 73 a und die
andere Klemme des Schalters 94a mit der Klemme 74a.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Durch Drücken einer
der Tasten 71, 72, 73 oder 74 wird ein Antrieb 61, 62, 63 oder 64 für die Generatoren
1, 2, 3 oder 4 eingeschaltet.
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Es möge die Taste 71 betätigt worden sein. Dann beginnt der Generator
1 zu laufen, und es wird der am Leistungs-Spannungs-Umformer 11 aufgetretene, der
Leistung entsprechende Istwert durch die mit der Betätigung der Taste 71 gleichzeitig
erfolgende Schließung des Schalters 31 auf die Sollwertklemmen 21b, 22b, 23b
und 24b gegeben. Gleichzeitig wird dieser Istwert über das Summierglied 15
auf das Vergleichsglied 10 gegeben.
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Mit der Betätigung der Taste 71 wird noch zugleich der Schalter 71c
geschlossen. Dadurch wird ein durch den Widerstand 81 bestimmter Spannungswert dem
Vergleichsglied 10 zugeführt. In dem Vergleichsglied 10 wird die Differenz dieses
Spannungswertes und des Spannungswertes, der von dem Summierglied 15 angelegt wird,
durchgeführt. Die Differenz dieser beiden Spannungswerte wird auf den Grenzwertschalter
17 gegeben: Die Widerstände 81, 82, 83 und 84 sind so gewählt, daß sie der maximal
möglichen Leistung des zugehörigen Generators entsprechen. Es wird also in dem Grenzwertschalter
17 die Differenz zwischen maximal möglicher Leistung und jeweiliger Istleistung
verglichen. Erreicht die Differenz einen bestimmten oberen oder unteren im Grenzwertschalter
einstellbaren Wert, so wird ein Signal entweder auf der Leitung 17a oder 17b der
Schalteinrichtung 18 zugeführt.
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Durch die beiden Grenzwertlagen des Grenzwertschalters 17 wird die
Zuschaltung weiterer Generatoren oder die Abschaltung von Generatoren in Abhängigkeit
von den jeweils sich in Betrieb befindlichen Generatoren und dem jeweiligen Istwert
gesteuert. Wird die Differenz zwischen der maximal möglichen Leistung des Generators
1, der durch Betätigung der Taste 71 angelassen wurde, gegenüber der anliegenden
Last zu klein, dann erfolgt von dem Grenzwertschalter 17 der Befehl »Generator zuschalten
«.
Die Auswahl des zuzuschaltenden Generators erfolgt durch die Schalteinrichtung 18.
Diese Schalteinrichtung 18 verfügt durch die von den Klemmen 71 d, 72 d, 73 d und
74 d zugeführten Leitungen über Signale, die den jeweiligen Stand der eingeschalteten
Generatoren markieren.
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Ist der Generator 1 eingeschaltet, so kann bei eintreffendem Signal
»Generator zuschalten« vom Grenzwertschalter 17 einer der Generatoren 2, 3, 4 durch
die Schalteinrichtung dazu ausgewählt werden. Vorzugsweise wird eine zyklische Zuschaltung
und eine entgegen diesem Zyklus laufende Abschaltung durch die Schalteinrichtung
18 bestimmt. Der Zuschaltbefehl wird den Relais 91, 92, 93 bzw. 94 zugeleitet, die
die Schalterschließung der ihnen zugeordneten Schalter (bzw. deren Öffnung) veranlassen.
Wird also bei zyklischer Reihenfolge der Befehl »Generator zuschalten« gegeben und
ist die Taste 71 ursprünglich gedrückt, so erhält jetzt das Relais 92 den Anzugsbefehl
und über den Schalter 92a wird die Antriebseinrichtung 62 für den Generator 2 eingeschaltet.
Dabei ist es wesentlich, daß der Schalter 32 nicht geschlossen wird, so daß der
Istwert des Generators 1 Sollwert des Ist-Sollwert-Veraieichsgliedes 22 ist.
In dem Vergleichsglied 22 wird die Differenz des zugeführten Istwertes vom Leistungs-Spannungs-Umformer
12 mit dem Istwert des Generators 1, den der Leistungs-Spannungs-Umformer 11 liefert,
verglichen und die Abweichung über die Takteinrichtung 42 dem Dreipunktregler 52
zugeführt. Die Taktzuführung vom Taktgeber 5 dient zur Stabilisierung des Regelkreises,
da die verwendeten Regler üblicherweise integrales Verhalten aufweisen; es wird
dadurch erreicht, daß die Stellbefehle jeweils nur kurze Zeit auf den Regler einwirken.
Die Takteinrichtungen 41, 42, 43 und 44 sind insofern nur schematisch dargestellt,
als einerseits für positive als andererseits für negative Regelabweichungen verschiedene,
jedoch an sich bekannte Maßnahmen getroffen werden müssen, um bei vor-Qegebenem
Takt des Taktgebers 5 die Regelabweichung in entsprechender Weise zu beaufschlagen.
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Je nach dem Vorzeichen der vorliegenden Regelabweichung leiten die
Schalter 51 b, 52 b, 53 b oder 54b ein Signal von der Klemme 6 bzw.
von der Klemme 7 zur Verminderung oder Erhöhung der Kraftstoffzufuhr der Antriebseinrichtung
weiter. Dadurch wird die Drehzahl des entsprechenden Generators geändert. Es erfolgt
so im ganzen System eine Verteilung der abgegebenen Leistung auf gleiche Last.
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Die durch den Befehl »Generator zuschalten« erfolgte Beeinflussung
des Relais 92 bewirkt, daß gleichzeitig mit der Anschaltung der Antriebseinrichtung
62 noch durch den Schalter 92 b eine Spannung, die durch den Widerstand 82 bestimmt
ist, zusätzlich auf das Vergleichsglied 10 geschaltet wird. Der Widerstand 82 ist
wieder so gewählt, daß er der maximal möglichen Leistung des Generators 2 entspricht.
In dem Vergleichsglied 10 erfolgt jetzt ein Vergleich der maximal möglichen Leistungen
der Generatoren 1 und 2 mit der jeweiligen Summe aller Istwerte. Die Differenz dieser
Werte bewirkt gegebenenfalls eine weitere Zuschaltung von Generatoren oder bei Lastsenkung
eine Abschaltung in der in der Schalteinrichtung 18 vorgesehenen Reihenfolge. Soll
ein Großverbraucher eingeschaltet werden. dann wird eine seiner Leistung entsprechende
Spannung an die Klemme 16 gelegt und dieser Wert zur Summe aller tatsächlichen Istwerte
addiert. Die Einschaltung des Großverbrauchers wird über eine nicht näher dargestellte
Sperreinrichtung erst dann freigegeben, wenn durch Anlauf weiterer Generatoren genügend
Netzleistung zur Verfügung steht.
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Sollte der durch die ursprünglich betätigte Taste 71 eingeschaltete
Generator 1 ausfallen, was durch eine geeignete, nicht näher dargestellte Meßapparatur
festgestellt wird, wird der Schalter 31, der die Sollwertvorgabe für die anderen
Generatoren bestimmt, geöffnet und dafür der in zyklischer Reihenfolge der Generatoren
nächste Sollwertvorgabekontakt 32 geschlossen und zugleich eine entsprechende Anzeige
in die Schalteinrichtung 18 gegeben. In der Schalteinrichtung 18 ist Vorsorge getroffen,
daß der ursprünglich zuerst eingeschaltete Generator bzw. der in zyklischer Reihenfolge
folgende Generator bei Ausfall des zuerst eingeschalteten Generators bei Abschaltbefehlen
vom Grenzwertschalter 17 nicht stillgesetzt wird.