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"REGLAAGE AUTOMATIQUE A DISTANCE DE L'ECHANGE D'ENERGIE ENTRE DES CENTRALES ELECTRIQUES INTERCONNECTEES"
La présente invention est relative au réglage automatique de l'échange d'énergie de deux ou plusieurs centrales électri- ques interconnectées. Lorsque, sur la ligne d'interconnexion de deux centrales, l'anergie transmise vient à s'écarter brus- quement de la quantité prévue, le dispositif automatique de réglage intervient et agit sur les régulateurs des turbines de l'une ou l'autre des centrales,jusq'à ce que l'écart entre la puissance effectivement transmise et la valeur qu'elle devrait avoir ait disparu.
Cette forme d'exécution connue do réglage à distance occasionne dés difficultés, surtout lorsque la puissance totale des deux réseaux interconnectés est importante
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en comparaison de la puissance à échanger qui doit être main- tenue constante ou pouvoir être variée à volonté. Il est sou- vent désirable de pouvoir maintenir constant l'échange d'éner- gie entre deux centrales ou de pouvoir le régler sans influen- cer d'autres réseaux qui seraient encore interconnectés avec les deux centrales. Ces difficultés provienent de ce que, lorsque la puissance débitée par une centralevarie, il en résulte immédiatement une variation de la fréquence de cette centrale et de celle de toutes les centrales accouplées avec elle.
Il est en effet impossible de maintenir une marche en parallèle entre des centrales indépendantes avec réglage astatique des vitesses angulaires, c'est-à-dire avec une fré- quence absolument constante. Toutefois, les changements de fréquence qui se produisent à la suite de manoeuvres de réglage isolées ont pour conséquence de modifier non seulement l'éner- gie d'échange qu'il s'agit de régler, mais aussile débit total du réseau, puisqu'à chaque élévation de la fréquence tous les moteurs branchés sur le réseau doivent momentanément être accélérés et continuent encore, une fois l'état d'équili- bre atteint, à absorber davantage d'énergie on raison (-le, leur vitesse accrue.
S'il y a plus de deux centrales intermconnectées chaque manoeuvre de réglage à l'une des centrales provoque un décalage de l'échange d'énergie entre toutes ces centrales, alors que le but du réglage était simplement de modifier l'é- change d'énergie entre deux de ces centrales. Or, pour les appareils régulateurs , cela. signifie qu'ils ont à modifier le débit des machines non seulement de cette quantité, mais d'une quantité différente d'un ras à l'autre, puisque tout change- ment imposé au débit d'échange tel qu'il était défini par un réglage antérieur, entraîne obligatoirement une modification du reste de la charge existant sur les réseaux à ce moment.
La plupart du temps, le débit d'échange à régle: 11.'est qu'une
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fraction de l'ensemble de la charge du réseau, de sorte que la répercussion indésirable de ce réglage sur le réseau est par- fois plus importante que la variation du débit d'échange à produire. Le fait que par suite de la charge variable du ré- seau, il faut chaque fois, pour obtenir un changement déterminé du débit d'échange, une manoeuvre supplémentaire du régulateur, rend dans ces cas un réglage automatique de ce genre absolument impossible.
Pour obvier à cet inconvénient, le réglage de l'échange d'énergie entre deux centrales interconnectées -j'effectue en agissant non pas'sur une centrale seule, mais de façon aussi simultanée que possible sur au moins deux centrales, et cela de telle manière que la fréquence de ces réseaux reste appro- ximativement la même avant et après leréglage. Dans ces con- ditions , la fréquence et la puissance totale débitée par les deux réseaux, de même que le débit d'échange circulant dans d'autres réseaux qui peuvent encore être interconnectés en même temps avec eux, av sont pas touchées par ce réglage.
Si, par exemple, une centrale A est interconnectée avec une cen- trale B, et le cas échéant avec d'autres centrales, et que le débit d'échange de A vers B doive être augmenté de 10 000 KW. cette opération s'effectue, suivant l'invention, en agissant sur les régulateurs des machines de la centrale A dans le sens d'une augmentation de son débit, et sur ceux de la cen- trale B, au contraire,dans le sens d'une diminution de son débit.
En supposant que les régulateurs des machines des deux centrales aient le même statisme (décrément), il faut que les régulateurs des deux centrales subissent des déplacements égaux, mais de sens opposé. On agira par exemple sur le régu- lateur de la centrale A de telle manière que si cette centrale marchait seule, il en résulterait une élévation permanente de
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la fréquence de 1%. tandis que dans la centrale B, le chan- gement de position du régulateur doit correspondre à une dimi- nution de la fréquence de 1% si cette dernière centrale marchait seule. De cette manière,la fréquence en marche en parallèle est maintenue à la mené valeur avant et après le réglage.
Mais si les machines de la centrale A sont réglées par exemple pour un statisme de 2% rapporté à 10 000 kilowatts et celles de la centrale B pour un statisme de 3% rapporté à 10 000 kilowatts, les régulateurs de la centrale A sont à déplacer suivant l'invention d'une quantité moindre que ceux de la centrale B.
Dans le cas envisagé, le déplacement des régulateurs de la centrale A doit être augmenté de telle sorte que la vitesse subisse un changement permanent de 1%,'tandis qu'à la centrale B , il doit être diminué pour une variation de vi- tesse de 1 ,5µla. Si les puissances respectives des deux cen- trales A et B étaient inégales , il ne faudrait pas tabler, dans le calcul ci-dessus,sur le rapport des valeurs absolues des sta- tismes, mais opérer d'abord la réduction des statismes res- pectifs des deux centrales en les rapportant à la même puis- sane.
Alors que jusqu'ici, pour modifier le débit d'échange, on déplaçait l'organe de changement de vitesse des régulateurs de l'une des deux centrales du montant intégral du changement désiré, ce déplacement se répartit, suivant l'invention et comme il a été montré plus haut, entre les deux centrales dans le rapport des statismes respectifs de leursrégulateurs, ré- duits à impuissance égale, afin que le réglage n'entraîne aucun changement de fréquence.
Le principe exposé peut se mettre en pratique de plu- sieurs façons. On peut par exemple installer, au point d'in-
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terconnexion où se fait la mesure de l'échange d'énergie, l'organe émetteur d'un télé-wattmètre, qui transmet aux deux centrales intéressées la lecture du wattmètre et influen- ce dans chacune d'elles un organe de comparaison de façon telle que celui-ci provoque la manoeuvre voulue des régulateurs des machines. Une autre forme d'exécution consiste à installer au point d'interconnexion non pas un téléwattmètre mais l'orga- ne de comparaison lui-même,ainsi qu'un organe répétiteur éven- tuel. Cet organe comparateur transmet alors à distance non pas des courants de mesure, mais des impulsions influençant les régulateurs des deux centrales.
Si l'on donne aux impul- sions des durées égales pour les deux centrales, il suffit de veiller à ce que les vitesses de réglage (kilowatts par seconde) soient égales aux deux centrales,c'est-à-dire que les régulateurs soient déplacés de la même puissance par se- conde. A cet effet, la vitesse des moteurs pilotes adaptés aux régulateurs doit être réglée de manière à dépendre du nombre et de la puissance des machines en service de cette centrale et du statisrne de ces régulateurs
Le dessin annexé montre le schéma d'un montage pour l'alimentation des moteurs -pilotes des régulateurs des ma- chines motrices, qui est particulièrement approprié à ce but.
Les moteurs - pilotes sont à excitation shunt et, par prin- cipe, leurs induits sont, pour les régulateurs de toutes les machines motrices en service, montés en série tant entre eux qu'avec une résistance additionnelle. Chacun de ces induits est en outre pourvu de résistances montées en parallèle avec lui et cela de façon telle qu'en parallèle avec chaque induit, il y ait d'autant plus de résistances qu'il y a do machines montées en série. A l'arrêt d'une turbine, on met en court- circuit l'induit du moteur - pilote correspondant.
Les résistan-
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ces en parallèle constituent, ensemble avec la résistance en série un diviseur de tension qui absorbe constamment la même intensité de courant et délivre aux induits la tension qu'il faut pour que la somme des effets de réglage reste constante.Ce diviseur de tension empêche en outre les vitesses des diffé- rents moteurs de s'écarter les unes des autres. Si les diffé- rentes machines motrices sont de puissances nominales diffé- rentes ou si les régulateurs sont de construction différente (ayant par exemple des rapports de transmission différents), ces différences peuvent être compensées par un choix approprié des résistances.
Au dessin, 1, 2 et 3 désignent les induits des moteurs - pilotes, l, 2, et 3a les enroulements de champ correspon- dants; lh, 2h et 3b sont des commutateurs à deux positions.
Un tel'commutateur occupe sa position supérieure lorsque la machine motrice correspondante n'est pas à réglage au- tomatique ou se trouve à l'arrêt. En amenant le commutateur à sa position inférieure, on fait passer la machine au ré- glage automatique. Les enroulements des deux contacteurs 4 et 5 reçoivent les impulsions de changement de réglage en plus ou en moins. Ces contacteurs possèdent des contacts pour la mi- se en circuit des enroulements de champ et d'autres pour la fermeture du circuit des induits. Les jeux de contacts affectés au circuit des induits sont connectés de telle façon qu'il en résulte dans ce circuit des sens de courant différents suivant que c'est le contacteur 4 ou le contacteur 5 qui fonctionne.
Dans le circuit d'induit même est intercalée en série la résis- tance 6. En parallèle avec l'induit de la machine 1 est branchée en permanence la résistance auxiliaire 11, avec l'induit 2, la résistance 22 et avec l'induit 3, la résistance 33. De plus,des résistances 12 et 13 peuvent être branchées encore en parallè- le avec l'induit 1, des résistances 21 et 23 en parallèle avec
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l'induit 2 et des résistances 31 et 32 en parallèle avec l'in- duit 3.
Ces couplages sont effectués au moyen de contacts cor- respondants 12b. 13b et o dont sont pourvus les commutateurs lh, 2b et 3b. Ces commautateurs partent en outre des contacts lc. 2c et 3c pour la mise en circuit des enroulemetns de champ des machines se trouvant en service.
Si, par exemple,l'interrupteur lbest amené à sa posi - tion inférieure, lorsque l'un des deux contacteurs 4 ou 5 se ferme, d'une part un courant circule à travers l'enroulement de champ la, et d'autre part un circuit se trouve fermé à travers la résistance série 6 et l'induit 1 shunté par la résistance en parallèle 11. Dans le circuit, les induits 2 et 3 se trou- vent remplacés par des barrettes de court-circuit. Si mainte- nant on met la machine 2 à son tour sur le réglage automatique, c'est-à-dire si l'on met le commutateur 2b dans sa position inférieure, le contact 2c ferme le circuit de l'enroulement de champ 2a, le circuit principal passe alors également par l'induit 2 et la résistance 22 qui le shunte.
Le contact 12b branche d'autre part la résistance 12 en parallèle avec l'in- duit 1, tandis que la résistance 21 est mise en parallèle avec l'induit 2 par l'intermédiaire du contact 21h du commutateur lh.
Par suite, dès qu'il y a deux machines en service, il y a deux des résistances qui se trouvent en parallèle avec l'in- duit de chacun des deux moteurs - pilotes (Au dessin, la dé- signation des résistances parallèles a été choisie de telle manière qu'elle fasse ressortir à première vue auquel des in- duits 1, 2 et 3 elles appartiennent et, en même temps, dans quel cas la résistance en question est mise en circuit. La résistance 12, par exe;nple,va avec la machine 1 et se trouve
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intercalée dans son circuit par la mise en marche du moteur - pilote 2 à l'aide du contact 12b).
Pour le système de réglage décrit, le gype des ré- gulateurs employés est en lui-même sans importance. Il est cependant utile d'employer comme organe régulateur primaire un appareil comparateur dont l'état d'équilibre est rompu dès que la grandeur mesurée au point d'interconnexion s'écarte d'une valeur théorique fixée d'avance. Si la grandeur de com- paraison choisie est un courant électrique, celui-ci peut, comme on le sait , être amené à l'organe de comparaison à partir d'un point quelconque.
La répartition des appareils est alors telle qu'il n'est intercalé aux centrales A et B uni- quement que les récepteurs des impulsions de réglage, tandis que le point d'interconnexion est équipé avec l'organe de me- sure, de comparaison et de répétition, et qu'en un autre point quelconque, tel qu'un poste central de répartition de la charge du réseau, par exemple,est installé un dispositif de réglage et un appareil émetteur transmettant la valeur théorique.La modi- fication de la valeur théorique peut bien entendu s'effectuer non seulement à la main, mais aussi automatiquement, par exem- ple sur la base d'un horaire journalier.
Un avantage spécial du procédé de réglage décrit consiste encore en ce qu'il permet de régler une même centrale à partir de deux ou plusieurs points d'interconnexion. Si par exemple, dans un réseau bouclé il existe trois centrales A, B, C. on peut régler automatiquement aussi bien l'échan- ge d'énergie de A à B que celui de B à C. Les machines de la centrale B sont alors influencées à partir du point d'inter- connexion entre A et B, et du point d'interconnexion entre B et C. En B, les effets des impulsions de réglage parvenant des deux points d'interconnexion s'additionnent ou se retranchent,
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si une modification simultanée est nécessaire aux deux points d'interconnexion.
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"AUTOMATIC REMOTE ADJUSTMENT OF ENERGY EXCHANGE BETWEEN INTERCONNECTED POWER PLANTS"
The present invention relates to the automatic adjustment of the energy exchange of two or more interconnected power stations. When, on the interconnection line of two power plants, the transmitted anergy suddenly deviates from the expected quantity, the automatic adjustment device intervenes and acts on the regulators of the turbines of one or the other. power stations, until the difference between the power effectively transmitted and the value it should have disappeared.
This known embodiment of remote control gives rise to difficulties, especially when the total power of the two interconnected networks is high.
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in comparison with the power to be exchanged which must be kept constant or be able to be varied at will. It is often desirable to be able to maintain constant the exchange of energy between two plants or to be able to regulate it without influencing other networks which would still be interconnected with the two plants. These difficulties arise from the fact that, when the power output by a central unit changes, there immediately results a variation in the frequency of this unit and of that of all the units coupled with it.
It is in fact impossible to maintain a parallel operation between independent units with astatic adjustment of the angular speeds, that is to say with an absolutely constant frequency. However, the changes in frequency which occur as a result of isolated adjustment maneuvers have the consequence of modifying not only the exchange energy to be regulated, but also the total flow of the network, since at each increase of the frequency all the motors connected to the network must be momentarily accelerated and still continue, once the equilibrium state has been reached, to absorb more energy, due to their increased speed.
If there are more than two interconnected plants, each adjustment maneuver at one of the plants causes a shift in the energy exchange between all these plants, whereas the aim of the adjustment was simply to modify the exchange. energy between two of these plants. However, for regulating devices, that. means that they have to modify the flow of the machines not only by this quantity, but by a different quantity from one flush to another, since any change imposed on the exchange flow as it was defined by a previous adjustment necessarily entails a modification of the rest of the load existing on the networks at that time.
Most of the time, the exchange rate at rule: 11. is only a
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fraction of the entire network load, so that the unwanted repercussion of this adjustment on the network is sometimes greater than the variation in the exchange rate to be produced. The fact that, as a result of the variable network load, in order to obtain a determined change in the exchange rate, an additional operation of the regulator is required each time, makes automatic adjustment of this kind absolutely impossible in these cases.
To obviate this drawback, the regulation of the energy exchange between two interconnected power stations - I do this by acting not on a single power station, but as simultaneously as possible on at least two power stations, and this in such a way. so that the frequency of these networks remains approximately the same before and after adjustment. Under these conditions, the frequency and the total power output by the two networks, as well as the exchange rate circulating in other networks which can still be interconnected at the same time with them, av are not affected by this setting. .
If, for example, a plant A is interconnected with a plant B, and if necessary with other plants, and the exchange rate from A to B has to be increased by 10,000 KW. this operation is carried out, according to the invention, by acting on the regulators of the machines of the plant A in the direction of an increase in its flow, and on those of the plant B, on the contrary, in the direction of 'a decrease in its flow.
Assuming that the regulators of the machines of the two plants have the same droop (decrement), it is necessary that the regulators of the two plants undergo equal displacements, but in opposite directions. For example, the regulator of unit A will be acted on in such a way that if this unit were to operate on its own, the result would be a permanent rise in
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the frequency of 1%. while in control unit B, the change in regulator position must correspond to a decrease in frequency of 1% if this last control unit was operating alone. In this way, the frequency in parallel operation is kept at the led value before and after the adjustment.
But if the machines of plant A are set for example for a 2% droop relative to 10,000 kilowatts and those of plant B for a 3% dropout relative to 10,000 kilowatts, the regulators of plant A have to be moved. according to the invention of a smaller quantity than those of the central B.
In the case considered, the displacement of the regulators of plant A must be increased so that the speed undergoes a permanent change of 1%, while at the plant B it must be decreased for a speed variation. of 1, 5µla. If the respective powers of the two power stations A and B were unequal, in the above calculation, it would not be necessary to rely on the ratio of the absolute values of the statisms, but first of all to reduce the remaining static. pectives of the two power plants by relating them to the same power.
While until now, to modify the exchange rate, the speed change member of the regulators of one of the two central units has been moved by the full amount of the desired change, this displacement is distributed, according to the invention and as it has been shown above, between the two units in the ratio of the respective droop of their regulators, reduced to equal powerlessness, so that the adjustment does not lead to any change in frequency.
The principle outlined can be put into practice in several ways. For example, it is possible to install, at the point of
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terconnection where the energy exchange is measured, the transmitter unit of a tele-wattmeter, which transmits the reading of the wattmeter to the two central units concerned and influences a comparison unit in each of them. such that it causes the desired operation of the regulators of the machines. Another embodiment consists in installing at the interconnection point not a telewattmeter but the comparison organ itself, as well as a possible repeater organ. This comparator unit then transmits remotely not measuring currents, but pulses influencing the regulators of the two central units.
If the pulses are given equal durations for the two units, it suffices to ensure that the adjustment speeds (kilowatts per second) are equal to the two units, that is to say that the regulators are moved by the same power per second. To this end, the speed of the pilot motors adapted to the regulators must be adjusted so as to depend on the number and power of the machines in service of this plant and the statisrne of these regulators.
The accompanying drawing shows the diagram of an assembly for the power supply of the pilot motors of the regulators of the driving machines, which is particularly suitable for this purpose.
The pilot motors are shunted and, in principle, their armatures are, for the regulators of all the driving machines in service, connected in series both with each other and with an additional resistance. Each of these armatures is moreover provided with resistors mounted in parallel with it and this in such a way that in parallel with each armature, there are all the more resistances as there are machines mounted in series. When a turbine is stopped, the armature of the corresponding motor - pilot is short-circuited.
The resistance
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These in parallel constitute, together with the resistance in series, a voltage divider which constantly absorbs the same intensity of current and delivers to the armatures the voltage necessary so that the sum of the adjustment effects remains constant. This voltage divider prevents in apart from the speeds of the different motors, they move away from each other. If the different prime movers are of different power ratings or if the regulators are of different construction (eg having different transmission ratios), these differences can be compensated by an appropriate choice of resistors.
In the drawing, 1, 2 and 3 denote the armatures of the pilot motors, 1, 2, and 3a the corresponding field windings; lh, 2h and 3b are two position switches.
Such a switch occupies its upper position when the corresponding driving machine is not automatically adjustable or is at a standstill. By moving the switch to its lower position, the machine is switched to automatic adjustment. The windings of the two contactors 4 and 5 receive the setting change pulses in plus or minus. These contactors have contacts for switching on the field windings and others for closing the armature circuit. The sets of contacts assigned to the armature circuit are connected in such a way that different directions of current result in this circuit depending on whether it is contactor 4 or contactor 5 which is operating.
In the armature circuit itself is interposed in series resistor 6. In parallel with the armature of the machine 1 is permanently connected the auxiliary resistor 11, with the armature 2, the resistor 22 and with the armature. 3, resistor 33. In addition, resistors 12 and 13 can be connected again in parallel with armature 1, resistors 21 and 23 in parallel with
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armature 2 and resistors 31 and 32 in parallel with armature 3.
These couplings are effected by means of corresponding contacts 12b. 13b and o with which the switches lh, 2b and 3b are provided. These switches also start from the contacts lc. 2c and 3c for switching on the field windings of machines in service.
If, for example, switch lbis brought to its lower position, when one of the two contactors 4 or 5 closes, on the one hand a current flows through the field winding 1a, and on the other hand. In addition, a circuit is closed through series resistor 6 and armature 1 shunted by resistor in parallel 11. In the circuit, armatures 2 and 3 are replaced by short-circuit bars. If machine 2 is now set to automatic adjustment, that is to say if switch 2b is placed in its lower position, contact 2c closes the circuit of field winding 2a , the main circuit then also passes through the armature 2 and the resistor 22 which shunts it.
The contact 12b also connects the resistor 12 in parallel with the lead 1, while the resistor 21 is placed in parallel with the armature 2 through the contact 21h of the switch 1h.
Consequently, as soon as there are two machines in service, there are two of the resistors which are located in parallel with the induction of each of the two motors - pilots (In the drawing, the designation of the parallel resistors has been chosen in such a way that it shows at first glance to which of the inductors 1, 2 and 3 they belong and, at the same time, in which case the resistor in question is switched on: Resistor 12, for example; nple, goes with machine 1 and is
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inserted into its circuit by starting the motor - pilot 2 using contact 12b).
For the control system described, the type of regulators used is in itself irrelevant. It is, however, useful to use as a primary regulator a comparator device whose equilibrium state is broken as soon as the quantity measured at the interconnection point deviates from a theoretical value fixed in advance. If the chosen comparison quantity is an electric current, this can, as is known, be brought to the comparison member from any point.
The distribution of the devices is then such that it is only interposed at the A and B control units that the receivers of the control pulses, while the interconnection point is equipped with the measuring and comparison device. and repeater, and that at any other point, such as a central network load distribution station, for example, an adjustment device and a transmitter device transmitting the theoretical value are installed. the target value can of course not only be carried out manually, but also automatically, for example on the basis of a daily schedule.
A special advantage of the adjustment method described also consists in that it makes it possible to adjust the same unit from two or more interconnection points. If, for example, in a looped network there are three power plants A, B, C. you can automatically adjust both the energy exchange from A to B and that from B to C. The machines in plant B are then influenced from the point of interconnection between A and B, and from the point of interconnection between B and C. In B, the effects of the control pulses coming from the two interconnection points are added or subtracted,
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if a simultaneous modification is required at both interconnection points.