Verfahren zur Regelung eines durch mehrere Maschinen gespeisten Wechselstromnetzes. Die Schwierigkeiten, die sich beim Zu sammenschluss grosser elektrischer Wechsel stromverteilungsnetze mit mehreren parallel arbeitenden Kraftwerken ergaben, versuchte man bisher auf rein empirischem Wege zu lösen, dadurch, da.ss man versuchsweise be- Jimmten Maschinen, die auf das Netz arbei teten, bestimmte Regelfunktionen überwies, ohne da,ss man aber zu Lösungen gelangte, die bei einem Zusammenschluss mehrerer Netze bestimmte Anweisungen für die vorzusehende Regelung ergeben.
Man ging im allgemeinen bisher so vor, dass man einer der Maschinen bezw. einem Werk die Frequenzregelung des Netzes zu wies, während die übrigen Maschinen auf konstante Leistung oder nach einem Fahr plan geregelt wurden.
Die frequenzgeregelte Maschine hatte dann die jeweils vom Ge samtfahrplan abweichende Spitzenlast mit zu übernehmen. Bei Anwendung dieses Regel verfahrens in grossen Netzen zeigten sich un- erwartet in mehreren Fällen Schwierig keiten;
es traten bei Laständerungen starke Frequenzänderungen ein, die ein Gegenein- anderregeln bei den einzelnen Maschinen und damit erhebliche unerwünschte Lastpende- lungen herbeiführten. Hiedurch tritt in vielen Fällen ein Auseinanderfallen des Netzes ein. In andern Fällen erwies sich hingegen eine Durchführung des Betriebes ohne Schwierig keiten als möglich.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet ein Verfahren zur Regelung eines Wechselstromnetzes, das ein Zusammen arbeiten frequenzgeregelter- und lastgeregel ter Maschinen in einem Netz stets ohne Schwierigkeiten gestattet. Die Erfindung ge langte zu der Lösung durch die Erkenntnis, dass für den Regelvorgang die Regelge schwindigkeit bei den zusammenarbeitenden Maschinen von wesentlichem Einfluss. ist.
Erfindungsgemäss werden in einem Netz mit mehreren parallel arbeitenden Maschi- nen, von denen ein Teil frequenzgeregelt ist, während die andern mit Lastregelung arbei ten, Leistungen und Regelgeschwindigkeiten der frequenz- und lastgeregelten Maschinen derart festgelegt, dass das Produkt aus Gesamtnennleistungssumme und Regelge schwindigkeit der frequenzgeregelten Ma schinen gleich oder grösser ist als das Pro dukt der Leistung und Regelgeschwindig keit der lastgeregelten Maschinen.
Bei meh reren Maschinen ist an die Stelle der Regel- geschwindigkeit einer einzelnen Maschine die resultierende Regelgeschwindigkeit aller lastgeregelten bezw. frequenzgeregelten Ma- schinen zu setzen.
Im folgenden sei der Nachweis geführt, dass sich bei Einhaltung dieser Bedingung die Betriebsverhältnisse in dem Netz wesentlich verbessern.
Fig. 1 zeigt zunächst die Regelkurven je einer zusammenarbeitenden frequenzgeregel- ten und lastgeregelten Maschine. In Fig. 1 und auch in den folgenden Ausführungen wird der Einfachheit halber vorausgesetzt, dass nur je eine leistungsgeregelte und je eine frequenzgeregelte Maschine vorhanden sind. An den Bedingungen ändert sich jedoch nichts, wenn mehrere Maschinen vorhanden sind. Dem im folgenden beschriebenen Aus führungsbeispiel liegt eine Steuerung nach Frequenz und Last über den üblichen Dreh zahlregler zugrunde.
In dem Diagramm der Fig. 1 ist die Be lastung der Maschinen in Prozenten ihrer Gesamtleistung als Abszisse und die Dreh zahl der Maschinen bezw. die Wechselstrom frequenz als Ordinate aufgetragen. Die Ge rade 1 gibt die statische Drehzahlcharak teristik der frequenzgeregelten Maschine, die Gerade 2 die Charakteristik der lastgeregel ten Maschine für einen bestimmten Betriebs fall wieder. In dem Diagramm ist ein Un- gleichförmigkeitsgTad, das heisst eine prozen tuale Drehzahländerung von beispielsweise 4 % angenommen.
Die Maschine I arbeitet mit Frequenz regelung. Dies bedeutet, dass bei veränder licher Belastung, mit der eine Frequenz- änderung verknüpft ist, der Regler den Last punkt der Maschine auf einer Parallelen zur Abszissenachse, nämlich auf Nennfrequenz, zu halten sucht. Die Maschine II arbeitet mit Lastregelung. Der Regler dieser Maschine sucht die gleiche Last unabhängig von der Frequenz einzuhalten, sucht also den Last punkt der Maschine auf einer Parallelen zur Ordinatenachse zu halten.
Es ist weiter im Diagramm vorausgesetzt, dass die Regelge schwindigkeit der Maschine I gleich der Regelgeschwindigkeit der Maschine 1I ist. Unter der Regelgeschwindigkeit der Ma schinen wird die Geschwindigkeit verstanden, mit der die Drehzahlkennlinien durch den Frequenz- oder Lastregler verschoben wer den, oder mit andern Worten die prozentuale Änderungsgeschwindigkeit der Last.
Die resultierende Regelgeschwindigkeit aller frequenzgeregelten bezw. lastgeregelten Maschinen ist in der gleichen Weise defi niert; an die Stelle der Kennlinie der Einzel maschine tritt dann die im Netz wirksame resultierende Kennlinie bezw. anders aus gedrückt die resultierende leistungsabhängige Frequenzabsenkung.
Tritt nun im Netz, auf das die frequenz- geregelte Maschine I und die lastgeregelte Maschine II arbeiten, ein Laststoss auf, so erfolgt zunächst bei beiden Maschinen gleich zeitig eine Drehzahlabsenkung, das heisst eine Frequenzabsenkung des Netzes; wäh rend vor Beginn der Absenkung die Maschi nen im Punkte 10 bezw. .200 arbeiteten, ar beiten sie nun nach dem Laststoss im Punkt 11 bezw. '201.
Das dynamische Verhalten der Maschine ist hierbei vernachlässigt; seine Berücksich tigung ändert im Prinzip nichts. Es sei an genommen, dass erst in diesem Punkte die Frequenz- und Lastregler beginnen zu wir ken. Der Regler der lastgeregelten Maschine sucht die Belastung der Maschine zu ver ringern, da sich ja durch die Frequenzab- senkung die Last der Maschine vergrössert hatte, während der Maschine jedoch die Be dingung konstanter Last gestellt ist. Der Regler der frequenzgeregelten Maschine sucht deren Leistung so zu ändern, dass die Netzfrequenz aufrecht erhalten wird.
Es sei nun beispielsweise angenommen, da.ss die Maschine I eine Leistung von 10000 kw, die Maschine II eine Leistung von 30000 kw besitzt. Die Laständerung betrage 4000 kw = 10,% der Gesamtlast, ein Wert, der im normalen Betriebe oft zu beobachten ist.
Beginnt nun der Regler der Maschine II, die erheblich grössere Leistung als die Ma schine I besitzt, in dem Punkt 201 des Dia grammes im Sinne einer Lastverringerung dieser Maschine zu arbeiten, so verringert er in der Zeiteinheit die Leistung der Ma schine II in erheblich stärkerem Masse als der Regler der Maschine I deren Leistung zu steigern vermag. Die Folge ist zunächst eine weitere Absenkung der Frequenz. Die Maschinell arbeitet nach einer gewissen Zeit im Punkte 202, während die Maschine 1 sich im Punkte 12 des Diagrammes befindet.
Die Frequenz des Netzes sinkt weiter ab, bis im Punkte 205 die Maschine II wieder auf ihre Sollast herabgeregelt worden ist, so dass der Lastregler der Maschine II aufhört zu arbeiten bezw. bei einem Überregeln seine Arbeitsrichtung umkehrt. Die Maschine I treibt nun unter etwa gleichbleibender Last verteilung die Frequenz des Netzes wieder auf einer Parallelen zur Ordinatenachse in die Höhe, bis in den Endpunkten der neue Gleichgewichtszustand erreicht ist. Es hat nun die Lastmaschine wieder die ursprüng liche Solleistung, während die Frequenz maschine die gesamte Laständerung des Netzes aufgenommen hat.
Die Erfindung sucht das Zusammen arbeiten der Maschinen dadurch zu verbes sern, dass anschliessend an die Regelpunkte 11 bezw. 201 eine weitere Frequenzabsenkung vermieden wird.
Fig. 2 zeigt die Regelkurve, die durch Einhaltung der nach der Erfindung vorge schlagenen Bedingungen für Regelgeschwin digkeit und Maschinenleistung erzielt wird. Die Regelgeschwindigkeiten der Maschinen <B>1</B> und II sind hierbei umgekehrt proportional den Leistungen der Maschinen gewählt.
Wie eine Aufzeichnung des Diagrammes ergibt, verringert sich dann von Punkt 20,1 ab die Belastung der lastgeregelten Maschine gro sser Leistung infolge geringerer Regelge- schwindigkeit so langsam, dass die frequenz- geregelte Maschine trotz ihrer geringen Lei stung durch hohe Regelgeschwindigkeit nach zukommen vermag, eine weitere Frequenzab- senkung also nicht eintritt. Für Lastverringe- rungen und Frequenzsteigerungen gilt sinn gemäss das Gleiche.
Wird die vorgeschlagene Bedingung ge nau eingehalten, so bleibt die Frequenz wäh rend des Belastungsausgleiches konstant und steigt erst nach dem Belastungsausgleich praktisch ohne Lastverschiebung an. Wird das Verhältnis der Leistung der frequenz- geregelten zur lastgeregelten Maschine grö sser gewählt als dem durch die neue Bedin gung gegebenen Wert entspricht, oder auch das Verhältnis der Regelgeschwindigkeiten bei frequenzgeregelter Maschine kleiner, so steigt die Frequenz bereits während des Last ausgleiches wieder an.
Für den Betrieb des Netzes ist dies von wesentlichem Vorteil, da die Auswirkungen der Frequenzabsenkung auf den Parallelbetrieb der Maschine ver ringert werden.
Um die frequenzgeregelte Maschinen leistung zu erhöhen, kann man sich bekann ter Mittel zur gleichzeitigen Frequenzrege- lung mehrerer Maschinen bedienen. Man kann etwa durch eine zentrale Frequenzüber- wachung Impulse nach den Reglern der im Netz verteilten Frequenzmaschinen weiter geben.
In dem geschilderten Ausführungsbei spiel ist vorausgesetzt, dass die Regelge schwindigkeiten und der Ungleichförmig keitsgrad konstant bleiben, und dass ferner die statischen Kennlinien Gerade sind. Beide Voraussetzungen sind keine Bedingung für die Anwendung der Erfindung.