Regelvorrichtung zur Erzielung planmässiger Lastverteilung bei zusammenarbeitenden Stromerzeugern. Die Regulierung von parallel arbeitenden Stromerzeugern erfolgte bisher lediglich von Hand und unter Benutzung von Geschwindig keitsreglern. Eine gewisse zwangsläufige Lastverteilung wurde, wie bekannt, durch Beeinflussung der Charakteristik der Ge schwindigkeitsregler erreicht.
Hierdurch ist jedoch eine selektive Lastverteilung auf parallel arbeitenden Maschinen einerseits wegen Überschneidung der Charakteristiken der einzelnen Maschinen und anderseits wegen der örtlichen Entfernungen nicht gewährleistet.
Für die selektive Lastverteilung ist es unbedingt erforderlich, dass jede Maschine oder Maschinengruppe, sofern sie die Grund last eines Netzes decken soll, die Leistung unabhängig von der Umdrehungszahl und sofern sie die Spitzenlast decken soll, die Umdrehungszahl unabhängig von der Lei stung regulieren und sich jeweils nur ent sprechend den Erfordernissen des Gesamt betriebes einstellen kann. Nachfolgend wird beispielsweise anhand des Parallelbetriebes von drei Kraftwerken eine Lösung dieser Aufgabe beschrieben, die diese Forderung erfüllt.
Die Fig. 1 zeigt eine Einrichtung in An wendung auf drei Kraftwerke I, II sowie III, die gemeinschaftlich das Netz q speisen. Der Einfachheit halber ist jedes Kraftwerk nur mit einem Stromerzeuger dargestellt.
Die Kraftwerke II und III sollen normalerweise die Grundlast nach einem Fahrplan, das heisst nach einer nach wirtschaftlichen oder be trieblichen Gesichtspunkten vorher festge legten Leistung decken und das Kraftwerk I den Spitzenbedarf liefern, das heisst das Kraftwerk I muss die Frequenz unabhängig von dem Gesamtbelastungszustand des Netzes im Rahmen seiner Leistungsfähigkeit, und die Kraftwerke II und III müssen Leistung unabhängig von der Frequenz nach dem Fahrplan halten.
Unter Umständen kann aber Werk I auch leer laufen, dann muss Werk II auf Frequenz regulieren können, und wenn auch dieses Werk leer laufen sollte, muss Werk III ebenfalls auf Frequenz regulieren können.
Zu diesem Zweck sind die Maschinen mit .)i ahrplanleistungsreglern a1, a_ und a,; und Geschwindigkeitsreglern b1, b2 und b3 aus gerüstet, die über die Umschalter r1, r2 und r3 auf die Maschinenreglerorgane p1, p2 und p;; wirken, die zur Leistungsregulierung der Maschine dienen.
Ausserdem ist jede Maschine mit Kon- taktwattmetern ei, e2 und e3 ausgerüstet. e besitzt einen Minimal- und einen Maximal kontakt. Der Minimalkontakt bewirkt die Umschaltung der Maschinen auf 0-Grund- last bezw. Leerlaufregulierung mittelst r und i, das heisst die Maschinen bleiben parallel zum Netz ohne Leistungsabgabe, sofern der Lastrückgang des Netzes oder die fahrplan mässige Steuerung eine vollkommene Ent- lastung der Maschine bedingt hat.
0-Grund- last bezw. Leerlaufregulierung übernimmt das Leerlaufkontaktwattmeter i, welches die Maschine derart steuert, dass sie ohne Last abgabe parallel bleibt.
Der Maximalkontakt von e bewirkt die Umschaltung der je weiligen Spitzenmaschinen von Geschwindig keitsregulierung auf Grundlastregulierung, sofern die jeweilig planmässig festgelgte obere Spitzenbelastung der Maschine durch die Netzbelastung überschritten ist und die nächste jeweilig planmässig festgelegte Ma schine zur Ausregulierung des Lastzuganges die Geschwindigkeitsregulierung übernehmen .muss. Der Maximalkontakt von e dient zweck mässig zur Begrenzung der maximal verfüg baren Spitzenleistung bei Geschwindigkeits regulierung und schaltet die Spitzenmaschine auf Leistungsregulierung um, sobald das eingestellte Maximum erreicht ist.
Bei Leistungsregulierung wird e maximal im allgemeinen zwangsläufig gleichlaufend mit den Begrenzungskontakten von a durch ent sprechende Kupplung verstellt. Eine auto matische Verstellung der Maximalkontakte in die Maximalstellung wird nur bei Stö rungen (Überlastung des Spitzenwerkes) her beigeführt. Es werde angenommen, dass die Netz belastung soweit absinke, dass das Kraft werk I auf 0-Last kommt. Bei weiterem Absinken steigt die Frequenz im Netz, da Kraftwerk II und III die Last mittelst a2 und a3 unabhängig von der Frequenz halten.
Es muss das nächste fahrplanmässig fest gelegte Kraftwerk die Frequenzregulierung übernehmen, z. B. Kraftwerk Il. Durch die ansteigende Frequenz geben die an die Tourendynamos t1, t2 und t3 angeschlossenen Kontaktvoltmeter ei, c2 und c3 Kontakt und bewirken, dass die mit Zeitstaffelung ver- sehenen Umschaltrelais dl,
dz und d2 an sprechen und entsprechend ihrer Staffelung die Schalter r1, r2 und r3 umlegen. Als Staffelungszeiten sind gewählt für dl 1 Sek.. für d2 2 Sek. und für d3 3 Sek.
Der Schal ter r1 würde in der gezeichneten Stellung .liegen bleiben, da aber das Kontaktwatt meter ei einen Kontakt in der 0-Stellung hat, wird es auf das Leerlaufkontaktwattmeter i, mittelst hl umgeschaltet und in dieser Stel lung gehalten.
Nach zwei Sekunden wird Kraftwerk II durch den Frequenzanstieg mittelst e2 über d2 mittelst r2 auf den Ge schwindigkeitsregler b2 umgeschaltet und übernimmt seinerseits jetzt die Frequenz regulierung innerhalb seiner Leistungsfähig keit unabhängig von der jeweiligen Leistung. Bei Normalfrequenz kehren cl, e2 und c3 in ihre 0-Lage zurück und bewirken die Aus schaltung der Umschaltrelais.
Die Netzbelastung soll jetzt so weit stei gen, dass Kraftwerk II auf die betrieblich festgelegte Leistung kommt und das Kraft werk I die Frequenzregulierung fahrplan- mä.ss'ig wieder übernehmen soll. Zu diesem Zweck wird Kraftwerk II mittelst e2, das einen verstellbaren obern Kontakt hat, der auf F'ahrplanleistung eingestellt ist, sowie durch das Relais f 2 und Schalter r2 auf den Fahrplanleistungsregler a2 umgeschaltet. Bei weiter ansteigender Last fällt die Frequenz im Netz.
Infolge der abfallenden Frequenz geben cl, e2 und c3 Kontakt und bewirken. - dass die mit Zeitstaffelung versehenen Um schaltrelais g1, g2 und g3 ansprechen und entsprechend ihrer Staffelung die Schalter r1, r2 und 7-3 umlegen. Als Staffelungszeiten sind gewählt für gl. 3 Sek., g2 2 Sek. und g3 1 Sek. Demzufolge schaltet gs nach 1 Sek.
auf Frequenz um, wird jedoch durch e3 und <B><I>f s,</I></B> für Geschwindigkeitsregelung gesperrt und auf kW-Regelung zurückgeschaltet. Der gleiche Vorgang spielt sich nach 2 Sek. im Kraftwerk II ab. Nach 3 Sek. übernimmt dann Kraftwerk I die Frequenzregulierung im Rahmen seiner Leistungsfähigkeit. ei, steht zweckmässig bei einem Spitzenkraft werk auf Vollast der Maschinenleistung.
Kraftwerk I stellt die Normalfrequenz wie der her und die Zeitrelais g1, g2 und gs kehren in ihre 0-Lage zurück, da ei, c2 und e.,; in ihrer 0-Lage die Zeitrelais ausschalten.
Um bei Störungen sowie bei überlastetem Netz die volle Ausnutzung der zur Verfü gung stehenden maximalen Maschinenlei stung über das Normale hinaus zu gewähr leisten, verstellt sich der Maximalkontakt von ei, e2 und es unabhängig vom Fahrplan in Abhängigkeit von dem Spannungsrück gang oder Stromanstieg des überlasteten Netzes bis auf die Maximalleistung der Kraftwerke.
Soll mit Rücksicht auf bestehende Ver träge bei der Ausnützung der maximalen Maschinenleistung eine bestimmte Staffel der Kraftwerke eintreten, entsprechend den ver traglichen oder sonstigen Festlegungen über die Inanspruchnahme der Reserveleistungen bei den einzelnen Kraftwerken, so wird plan mässig beispielsweise bei abnormalem Last zugang im Netz infolge Frequenzabsenkung, durch eine weitere Kontaktgebung von ei, e, und c," mittelst Zeitrelais<I>01, 02</I> und 03, die nach obigen Festlegungen, das heisst mit Rücksicht auf bestehende Verträge jeweils seitlich gestaffelt sind, -Unter Zuhilfenahme der Schalter 1i, 1-.,
und ls und der Widerstände k1, k2 und ks beispielsweise durch eine künst liche Spannungsabsenkung die Verstellung der Maximalkontakte von ei, e2 und e3 in die maximale Endlage nacheinander bewirkt Da der Maximalkontakt von e im Normal betrieb in seiner jeweiligen Lage festge- halten wird und nur bei Spannungsrückgang verstellt wird, so wird durch die künstliche Spannungsabsenkung die Verstellung der Maximalkontakte e zwangsläufig erreicht. Hierdurch wird die Maschine freigegeben, so dass sie bis zu ihrer Höchstleistung Last übernehmen kann.
Gleichzeitig schaltet o i, o:: und o3 entsprechend seiner Zeitstaffel mit s1, s= und s3 die vorher bestimmte Maschine auf F'requenzregulierung um.
In den Kraftwerken, in welchen e maxi mal verstellt worden ist, so dass die Maschine auf volle Leistung reguliert, werden nach Beseitigung des Störungsfalles die Kontakte von Hand auf F'ahrplaneinstellung zurück gestellt.
An Stelle der oben beispielsweise erläu terten Regulierung nach Zeitstaffelung kann mit gleichem Erfolg unter anderem jedem Kraftwerk eine bestimmte Frequenzspanne zugeteilt werden, in deren Abhängigkeit es die Frequenz bezw. Grundlastregulierung übernimmt.
Ferner ist. es zweckmässig, bei vollauto matischem Betriebe die Fahrplanlastkurven mittelst Nockenscheiben oder ähnlich wir kenden Apparaturen auf den Fahrplan leistungsregler zu übertragen und die weitere fahrplanmässig gewünschte Regelung der Betriebsfaktoren der Stromerzeugung auf ähnliche Weise zu erzielen.
Eine Lösung des zwangsläufig gesteuer ten Fabrplanleistungsreglers zeigt Fig. 3. Die Arbeitsweise dieses Reglers ist folgende: Der Winkelhebel a ist um eine Achse b drehbar angeordnet. An dem einen Ende des Hebels befindet sich eine Kontaktgabel mit den Kontakten c und d. Zwischen diesen Kontakten spielt ein Wattmeterzeiger e, der in seinem Ausschlag durch die Kontakte .c und d begrenzt ist. Bei Anschlag an den Kontakt c wird ein Stromkreis geschlossen, der auf den Regler der Maschine einwirkt und die Lastaufnahme vergrössert.
Im um gekehrten Fall bei Anschlag an den Kon takt d wird die Lastaufnahme verringert. Die Einstellung der Gabel erfolgt durch den Kniehebel a, der mit seinem freien Schenkel auf einer Nockenscheibe f gleitet. Diese Nockenscheibe wird entsprechend dem Fahr plan gewählt. Die Nockenscheibe wird durch ein Tlhrwerk angetrieben, wodurch eine voll automatische Regelung gemäss Fahrplan er zielt wird. Durch Umlegung des freien Schenkels des Kniehebels<I>a</I> um das Gelenk g kann die Einstellung der kW-Leistung von Hand vorgenommen werden, wodurch eine halbautomatische Regulierung erzielt wird.
Es kann naturgemäss auch die eine oder die andere Art der Regulierung allein gewählt werden.
Eine weitere Anwendung der vorstehend beschriebenen Netzregulierung umfasst unter anderem auch die einzelnen Faktoren zur Regulierung der Stromabgabe, die für die Erzeugung erforderlich sind. Hierzu ge hören zum Beispiel die Energiespeicherung, die Nesselregulierung, die Leistungsabgabe an Nachbarnetze usw. in Abhängigkeit von den jeweiligen Netzverhältnissen.
,Sind zum Beispiel zwei in sich selbständige Versor gungsgebiete durch eine Kupplungsleitung miteinander verbunden und besteht ein Be zug- bezw. Lieferungsverhältnis der beiden Netze, so können die vertraglich oder be trieblich festgelegten Grössen wie kW, liVA, kWh usw., für den Bezug oder die Lieferung durch Messung an der Übergabestelle und Übertragung auf die Instrumente<I>a,</I> e und<I>i</I> nach dem jeweiligen Spitzenkraftwerk beider Netze reguliert werden,
wobei das Spitzen kraftwerk des Hauptnetzes zweckmässig die Frequenz hält und das führende Kraftwerk des Unternetzes den Spitzenausgleich des eigenen Netzes unter Innehaltung des Fahr planes an der Übergabestelle bewerkstelligt. Bei etwaigen Störungen gewährleistet die anfangs beispielsweise beschriebene Netz regulierung die Aufrechterhaltung bezw. Wiederaufnahme des Betriebes. Auch können, bei Anwendung der obigen Netzregulierung, sofern kein Leistungsaustausch stattfinden soll, die Netze ohne gegenseitige Beeinträch tigung gekuppelt bleiben, so dass eine gegen seitige Reserve gewährleistet ist.
Zur Bestimmung der messtechnischeu Grössen der Leistung können beispielsweise auch die Faktoren der Kraftmaschinen ge messen und herangezogen werden, wie Dampfmenge, Wassermenge und dergleichen mehr. In Fig. 2 ist beispielsweise eine Lö sung für drei Hochdruckwasserkraftwerke dargestellt.
Die Leistung einer Wasserturbine ist direkt proportional der Wassermenge Q und Gefällshöhe H. Die Wassermenge ist direkt proportional der Wassergeschwindigkeit bei gleichbleibendem Rohrquerschnitt und die Gefällshöhe dem manometrischen Druek. Der Einfachheit halber soll die Berücksich tigung des Wirkungsgrades usw. ausser An satz bleiben. Unter Zugrundelegung dieser Voraussetzung ist eine Art der Lösung fol gende: Die Wassermenge wird zum Beispiel mit- telst einer kleinen Hilfsturbine y, die eine Tourendynamo t antreibt, gemessen.
Die Spannung ist hierbei direkt proportional der Umdrehungszahl und dementsprechend der Wassergeschwindigkeit bezw. Menge.
Die Gefällshöhe bezw. der manometrische Druck derselben wird zur Veränderung eines Regulierwiderstandes x herangezogen, wobei die einzelnen Widerstandsstufen proportional der Gefällshöhe gewählt sind, so dass das Produkt Q X H praktisch konstant bleibt. Die Tourendynamo, dex Regulierwiderstand (Gefällshöhe), sowie die Kontakt-Messinstru- mente <I>a,</I> e und<I>i</I> werden in Reihe geschaltet.
Der Arbeitsvorgang ist folgender: Q X H muss der jeweils verlangten Lei stung entsprechen. Ändert sich Q oder<I>H</I> bei verlangter konstanter Leistung am Gene rator, so wird durch die Kontakt-Messinstru- mente das Steuerorgan der Maschine derart betätigt, dass die Leistung der Maschine konstant bleibt. - Im übrigen ist der Arbeits vorgang der gleiche wie bei der Anlage ge mäss Fig. 1.