Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Stromerzeugungs- und Verteilungsanlage. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Stromerzeü- gungs- und Verteilungsanlage mit mehreren Stromerzeugern oder mehreren Gruppen von solchen, welche bei wechselnden Betriebsver hältnissen nach einem bestimmten Plan ein geschaltet, ausgeschaltet, be- und entlastet werden, ohne dass hierzu umständliche Denk operationen erfordrelich sind;
meist können auch besondere Mess- oder Steuerleitungen oder Fernwirkverbindungen zwischen den einzelnen Stromerzeugern oder zwischen die sen und einer gemeinsamen Lastverteilstelle entfallen.
Der Belastungsplan kann beispielsweise die durch die Wirtschaftlichkeit der Strom erzeugung bestimmte Qualifikation der ein zelnen Stromerzeuger sein. Es sei angenom men, dass ein Wasserkraftlaufwerk A, Grund lastdampfkraftwerk B, ein Wasserkraft- speieherwerk C, ein Wärmespeicherwerk D und ein Spitzendeckungswerk E auf ein ge meinsames Netz arbeiten.
.Das Wasserkraft- lauf-werk A. soll mit den niedrigsten Strom erzeugungskosten je Kilowattstunde arbeiten, die Werke B, C und D mit immer grösseren Stromerzeugungskosten und das Spitzendek- kungswerk mit den höchsten Stromerzeu- gungskosten je Kilowattstunde.
Um daher möglichst wirtschaftlich Strom zu erzeugen, wird es zweckmässig sein, bei geringer Be lastung bloss das Wasserkraftlaufwerk g ar beiten zu lassen und die übrigen Werke fort schreitend entsprechend fortschreitender Be lastung zuzuschalten bezw. zu belasten. In der Fig. 1 sind die Höchstbelastungen der einzelnen Werke angegeben.
Es wird also beispielsweise bei einer Belastung, welche zwischen 0 und 20 000 Kilowatt liegt, bloss Werk 4 Strom abgeben, bei einer Belastung zwischen 20 000 und 30 000 Kilowatt wer den Werk A und Werk B Strom abgeben, zwischen 30 000 bis 38 000 Kilowatt Werk <I>A,</I> Werk B und Werk C, zwischen 38 000 und 42 000 Kilowatt wird noch Werk D hinzutreten und erst zwischen 42 000 und 50 000 Kilowatt Belastung werden alle fünf Werke Strom abgeben.
Es ist bekannt, die Einhaltung dieses oder eines andern Betriebsplanes dadurch zu erreichen, dass man die gesamte Netzbela stung durch entsprechende Fernmess- und Fernmeldeeinrichtungen aus den Einzel belastungen der Maschinen addiert, daraus durch Gedankenarbeit feststellt, welche Ma schinen eingeschaltet und wie weit sie be lastet werden müssen und darnach Befehle oder Steuerimpulse an die einzelnen Kraft werke, Lastverteilerstellen, Phasenschieber stationen oder dergleichen gibt.
Erfindung.-- gemäss kann aber das Gleiche auch ohne die sen Umweg erreicht werden, indem man min destens eine im ganzen Netz vorhandene elektrische Grösse, zum Beispiel die Fre quenz oder die Spannung, in einen funktio nellen Zusammenhang mit dem zugrundelie- genden Belastungsplan bringt. Anhand des eingangs erwähnten Beispiels soll dies erläu: tert werden: Es handelt sich um eine Drehstromanlage. Als Bezugsgrösse für die Belastungsauftei lung soll die Frequenz gewählt werden.
Es %ird nun für das Netz eine sogenannte Leer lauffrequenz eingeführt, welche zum Bei spiel 50 Perioden betragen soll. Ferner wird jedem Stromerzeuger eine bestimmte andere Frequenz zugeordnet, welche im folgenden als Sollfrequenz dieser Maschine bezeichnet werden soll. Der funktionelle Zusammen hang zwischen Frequenz und Belastungsplan bestehe ferner darin, dass die Differenz zwi schen Sollfrequenz einer Maschine und Leer lauffrequenz des Netzes den reinen Erzeu gungskosten der Maschine proportional ist. Es werden dann jene Maschinen eingeschal tet und belastet, für welche die Sollfrequenz über der geraäe herrschenden Netzfrequenz liegt.
Der Erfolg dieser Massnahme ist aus Fig. 1 zu entnehmen. Solange dem Netz keine Leistung entnommen wird, wird das Wasserkraftlaufwerk A in der Lage sein, dem Netz seine Sollfrequenz aufzudrücken. Die reinen Erzeugungskosten dieses Lauf- Werkes sind praktisch gleich Null und seine Sollfrequenz ist daher gleich der Leerlauf frequenz des Netzes, nämlich 50 Perioden.
Die Werke mit höheren Erzeugungskosten und dementsprechend tieferer Sollfrequenz beteiligen sich nicht an der Frequenzhaltung. Man wird den Betrieb dann so führen, daC das Werk mit der nächst tieferen Sollfre quenz zum Anlauf bereit gehalten wird, während die übrigen Werke ihre Maschinen abgestellt haben. Wird nun dem Netz eine allmählich steigende Leistung entnommen, so wird diese vorerst vom Laufwerk A allein gedeckt, was sich dadurch ausdrückt, dass das Netz nach wie vor mit der Sollfrequenz die ses Laufwerkes betrieben wird.
Erst wenn die Netzbelastung grösser wird als die im Laufwerk verfügbare Leistung, wird die Netzfrequenz unter diesen Wert absinken, weil das Werk A nicht mehr in der Lage ist, durch weitere Leistungserhöhung seine Sollfrequenz zu erzwingen. Die Frequenz wird dann so weit fallen, bis die Sollfre quenz irgendeiner andern im Netz ange schlossenen Maschine erreicht und diese hier durch zur Lieferung veranlasst wird. Im vor liegenden Beispiel ist dies das Dampfkraft werk B, dem etwa eine Sollfrequenz von 49,9 Perioden zugeordnet ist.
Da die übrigen Werke eine noch tieferliegende Sollfrequenz besitzen, wird also die Spitzendeckung und Frequenzhaltung nunmehr ausschliesslich von dem am billigsten arbeitenden Dampfkraft werk B übernommen werden. Erst wenn in folge steigender Netzbelastung auch dieses Werk an der Grenze seiner Leistungsfähig keit angelangt ist, wird ein neuerlicher Fre- guenzsprung eintreten, der das Wasserkraft speicherwerk C, dessen Sollfrequenz zum Beispiel 49,8 Perioden betragen möge, zur Übernahme der Frequenzhaltung veranlasst.
Dieser Vorgang setzt sich mit steigender Netzbelastung in gleicher Weise fort, indem jedes Werk bei Annäherung der Netzfre quenz an seine Sollfrequenz bereitgestellt wird und das Absinken der Netzfrequenz unter seine eigene Sollfrequenz durch Er höhung der MaschinenIeistung zu verhindern trachtet. Bei Abnahme der Netzbelastung vollzieht sich der gleiche Vorgang in ent gegengesetzter Richtung, indem sich jedes Werk bemüht, ein Ansteigen der Netzfre quenz über seine eigene Sollfrequenz durch Entlastung der Maschinen zu verhindern.
Ist ein Werk vollkommen entlastet; so springt die Netzfrequenz bis zur nächst höher gelege- genen Sollfrequenz empor. Aus der jeweiligen Netzfrequenz kann hierbei. immer ersehen werden, welche Gattung von Maschinen ge rade im Betrieb ist und ob zwischen dem frequenzhaltenden Werk und einem beliebi gen andern noch genügend Maschinen vor handen sind, welche eine vollständige Ab stellung eines Werkes gestatten.
Im vorstehenden Beispiel wurde der Ein fachheit halber angenommen, da.ss die Soll frequenz für eine Maschine oder ein Werk eine konstante Grösse ist. Dies trifft im all gemeinen nicht zu. Da gemäss dem gewähl ten Belastungsplan die Sollfrequenz eine Funktion der Erzeugungskosten ist, wird sie von der prozentuellen Maschinenbelastung entsprechend dem Verlauf der Wirkungs gradkurve, in Dampfkraftwerken auch von der ILesselbelastung abhängig sein. Dann wird unter Umständen nicht mehr ein Werk oder eine Maschine allein die Frequenz hal ten, sondern es werden mehrere oder alle Maschinen auf Teillasten gleicher Sollfre quenz geregelt. Das Wesen der Erfindung wird jedoch durch diese Tatsache in keiner Weise berührt.
Überdies kann auch durch andere will kürliche Festsetzungen die Sollfrequenz be- einflusst werden. Arbeitet beispielsweise eine Industrieanlage aufs Netz eines öffentlichen Elektrizitätswerkes, so kann der Fabriks betrieb das Interesse haben, vorwiegend zu gewissen Tageszeiten Strom in das öffent liche Netz abzugeben, während in den übri gen Stunden die Parallelarbeit nur zur Auf rechterhaltung der gegenseitigen Reserve be stehen bleiben soll.
In diesem Falle kann nach einem von Verträgen, Tarifen oder an dern willkürlichen Festsetzungen abhängigen Fahrplan die Sollfrequenz der Fabriksgene- ratoren zusätzlich beeinflusst werden. Ähn lich lässt sich jeder beliebige Tarif durch eine Korrektur der Sollfrequenz berücksich tigen, zum Beispiel Abhängigkeit des Strom preises von der gelieferten Leistung, dem mit gelieferten Blindstrom, dem Leistungsfak tor u. v. a. m.
Mitunter kann es auch erwünscht sein, die beschriebene planmässige Lastaufteilung zeitweilig ausser Kraft zu setzen und eine andere Regelung wirksam werden zu lassen. Werden zum Beispiel in einem Netz Syn chronuhren betrieben, so unterliegt die Fre- quenzha.ltung noch zusätzlichen Rücksichten auf den Gang dieser Uhren.
Wenn sich nun auf Grund der geschilderten Manipulationen mit der Netzfrequenz im Laufe eines Zeit raumes eine Fehlanzeige der Synchronuhren ergibt, so kann dieser Fehler wieder behoben werden, indem entweder bei allen Strom erzeugern eine entsprechende Veränderung des Frequenzniveaus in Abhängigkeit vom Uhrenfehler bis zu dessen Behebung und ohne Störung der planmässigen Lastauftei lung einsetzt oder indem die der planmässi gen Lastaufteilung dienende Beeinflussung der Frequenz zeitweilig aufgehoben und durch eine nur auf Behebung des Uhrenfeh- lers abzielende Beeinflussung ersetzt
wird.
Durch die Einführung der beschriebenen Sollfrequenzen ist es also möglich, mittelst Messung der Frequenz am Aufstellungsort jeder Maschine festzustellen, ob sie gemäss dem gewählten Belastungsplan in Betrieb zu halten und wie weit sie zu belasten ist. Die einzelnen Netzfrequenzen sind hierbei nicht immer den gleichen Netzbelastungen zuge ordnet, denn es kann vorkommen, dass etwa eines der Werke durch Störungen oder ähn liche Umstände von der Energieerzeugung ausscheidet. Dann wird bei zunehmender Netzbelastung die Sollfrequenz dieses Wer kes übersprungen und die Netzfrequenz wird bei der gleichen Netzlast entsprechend tiefer liegen, als wenn dieses Werk an der Energie versorgung teilnehmen würde.
Als Bezugsgrösse für den Belastungsplan wird man nicht immer die Frequenz wählen. In Gleichstromanlagen muss man eine andere elektrische Vergleichsgrösse wählen; man wird hierfür zweckmässigerweise die Netz spannung benützen. Auch hier besteht der funktionelle Zusammenhang mit dem Be lastungsplan in der Festlegung einer Leer- laufspannung und einzelner den Maschinen zugeordneten Sollspannungen. Hierbei er geben sich sogar gewisse Vorteile gegenüber der Regelung auf Grund der Frequenz.
Diese ist bekanntlich für sämtliche Stellen des Net zes gleich gross, während die Spannung durch die Leitungsverluste beeinflusst wird. Dies hat zur Folge, dass bei Spannungshal tung durch ein Werk A an den Maschinen klemmen der übrigen Werke nicht die Soll wertspannung des Werkes A gemessen wird, sondern eine andere Spannung, welche um die Spannungsabfälle in den Leitungen da von verschieden ist. Die Spannungsabfälle in den Leitungen spielen für die Regelung die gleiche Rolle wie die Differenzwerte zwi schen Sollspannung und Leerlaufspannung, die als Mass für die Erzeugungskosten die nen.
Dies bedeutet aber, dass sich die Lei tungsverluste selbsttätig zu den Erzeugungs kosten addieren. Dies geht aus Fig. 2, in welcher eine Leitung mit drei anspeisenden Werken<I>A, B, C</I> und der Spannungsverlauf längs der Leitung dargestellt ist, hervor. In der Fig. 2 bedeuten E" die Leerlaufspan- nung, ES die Sollwertspannung, 0 E den Spannungsabfall in den Leitungen.
Es ist hierbei angenommen, dass die drei Werke A, B und C gleiche Erzeugungskosten haben. Ist die Netzbelastung sehr klein, so erfolgt die Spannungshaltung ausschliesslich durch das Werk<I>A.</I> Für die Werke<I>B</I> und C be steht kein Anreiz, sich an der Lieferung zu beteiligen, da ihre Klemmenspannung nicht kleiner ist als ihre Sollspannung. Erst wenn das Werk A die Netzbelastung nicht mehr decken kann, wird das Werk B einspringen und seinerseits die Spannungshaltung über nehmen. Der Spannungsverlauf der Leitung entspricht dann der Linie 2.
Werk A wird hierbei auf Vollast gehalten, da die Klem menspannung dort selbst um den Spannungs- abfall A E, unter der Sollfrequenz liegt. Das Werk C bleibt weiter unbelastet, weil dort selbst kein solcher Spannungsabfall gemes sen wird. Erst wenn auch das Werk B den Netzbedarf nicht mehr decken kann, wird auch das Werk C zur Lieferung herangezo gen. Man sieht also, dass von den drei Wer ken, die den Strom zu gleichen Preisen er zeugen, stets nur jene Werke in Betrieb sind, welche dem Verbraucher am nächsten liegen und erst bei Vollast dieser Werke die ent fernter gelegenen, also mit Leitungsverlusten arbeitenden, herangezogen werden.
Wäre an die Leitung noch ein viertes Werk D an geschlossen, welches kleinere Erzeugungs kosten und daher eine höhere Sollwertspan- nung aufweist, so kann der Fall eintreten, dass bei Vollast der Werke<I>A</I> und<I>B</I> nicht das Werk C, sondern das Werk D einspringt.
Dies geschieht, wenn die Differenz der Solle spannungen der Werke C und D kleiner ist als der Spannungsabfall zwischen diesen bei den Werken, mit andern Worten, wenn es wirtschaftlicher ist, den Strom mit einer bil liger arbeitenden Maschine und grösseren Leitungsverluste zu erzeugen als mit einer teurer erzeugenden Maschine mit kleineren Verlusten.
Ist nämlich die Sollwertspannung des Werkes D so hoch, dass bei Lieferung der gesamten noch freien Leistung von D aus die Netzspannung im Punkt C die Sollwertspan- nung des Werkes C übertrifft, so wird- das Werk D allein an Stelle des Werkes C die Lieferung der freien Leistung übernehmen. Wächst die Netzleistung und damit auch die Belastung des Werkes D, so wächst auch der Spannungsabfall zwischen den Punkten C und D. Es wird dann der Augenblick ein treten, in welchem wegen des Spannungs abfalles die Netzspannung im Punkt C unter die Sollwertspannung des Werkes C sinkt.
In diesem Augenblick beginnt das Werk C mit der Energielieferung. In diesem Augen blick muB das Werk D noch keineswegs voll belastet sein. Es wird dann also weder das Werk C noch das Werk D mit Vollast ar beiten, sondern beide- Werke werden gemein- sam die Spannungshaltung übernehmen, wo bei das Werk D so viel Strom zur Gesamt lieferung beiträgt, dass der Spannungsabfall zwischen C und D gleich der Differenz der Sollspannungen dieser Werke ist. Diese Lastaufteilung entspricht auch dem wirt schaftlichsten Betrieb unter gleichzeitiger Be rücksichtigung der Erzeugungskosten und der Verluste.
Das Verfahren ist am besten dann verwendbar; wenn die Erzeugungs kosten der einzelnen Maschinen voneinander nicht sehr verschieden sind und das Netz entsprechend grosse Spannungsschwankungen verträgt, wie dies etwa in Bahnnetzen der Fall ist.
Bei Wechselstromanlagen ist die Benüt zung der Spannung als planabhängige Grösse nicht in der gleichen Weise möglich. Für die Aufteilung der Wirklast wird man dort immer die Frequenz wählen müssen, wäh rend die Spannung zur planmässigen Auftei lung der Blindlast verwendet werden kann. In diesem Falle werden also zwei elektrische.
Grössen für die Einhaltung des Belastungs planes herangezogen, und zwar die Frequenz für die Wirklastaufteilung, die Spannung für die Blindlastaufteilung. Es ist wieder eine Leerlaufspannung festzulegen und die Differenz zwischen der Sollspannung, auf welche die einzelnen Blindleistungserzeuger eingeregelt werden und dieser Leerlaufspan- nung ist den reinen Erzeugungskosten der Blindleistung, also den Verlusten in Genera toren, Phasenschiebern oder andern Blindlei- stungsmaschinen proportional.
Würden alle Maschinen die Blindleistung verlustlos er zeugen, so müssten alle Maschinen auf gleiche Klemmenspannung geregelt werden, um die optimale Verteilung der Blindstösse, das ist, die kleinsten Leistungsverluste derselben zu erhalten. Die durch die Stromwärme der Maschinen bedingten Verluste sind eindeutig durch die Wirkungsgradkurven bestimmt, welche zur entsprechenden Richtigstellung der Sollspannungen heranzuziehen sind, so dass dann die Maschinen auf die dadurch be dingten Klemmenspannungen zu regeln sind. Die in den Verbindungsleitungen zwischen den Kraftwerken auftretenden Stromwärme verluste der Wirkströme sind hingegen nicht auf so einfache Weise erfassbar wie bei den Blindströmen oder der früher beschriebenen Gleichstromanlage.
Es muss vielmehr ein an derer Weg hierzu eingeschlagen werden.
Auch die in den Leitungen fliessenden Wirkströme rufen Stromwärmeverluste her vor; diese müssen den Erzeugungskosten der Wirkleistung zugezählt werden. Es wird zum Beispiel unter Umständen wirtschaft licher sein, die Wirkleistung, die ein Ver braucher verlangt, von einem nahegelegenen, an sich teurer arbeitenden Werk erzeugen zu lassen, als von einem an sich zwar billigeren, aber weit entfernten Werk, von welchem die Leistung nur mit bedeutendem Verlust dem Verbraucher zugeführt werden kann.
Es müssen also bei den einzelnen Maschinen die Sollfrequenzen bezw. die Sollspannungen noch eine zusätzliche Korrektur erfahren, welche dem im Leitungsnetz auftretenden Stromwärmeverlust der Wirkströme Rech nung trägt.
Arbeitet beispielsweise, wie Fig. 4 zeigt, das Kraftwerk A auf einen entfernten Ver braucher B über die Leitung C und ist fer ner die den Erzeugungskosten des Kraftwer kes allein entsprechende Sollfrequenz gleich f1 so müssten die Maschinen des Kraftwerkes A auf eine niedrigere Sollfrequenz geregelt werden als f,. Es kommt aber aufs Gleiche heraus, wenn statt dessen das mit den glei chen Erzeugungskosten, also der gleichen Sollfrequenz<I>f,</I> behaftete Kraftwerk<I>D</I> nicht auf die Frequenz f,, sondern auf .eine höhere Frequenz geregelt wird.
Das Mass dieser Er höhung ist gegeben durch die in der Leitung C auftretenden Stromwärmeverluste oder auch durch den bis zum Anschlusspunkt- des Kraftwerkes D auftretenden Spannungs abfall. Dieser ist als Differenz gegenüber der Leerlaufspannung des Netzes im Kraft werke D messbar, welches seine Sollfrequenz dieser Differenz entsprechend erhöht.
Wenn aber der Verbraucher B nicht nur Wirk leistung, sondern auch Blindleistung bezieht, so ist der vom Kraftwerk gemessene Span- nungsabfall kein richtiges Kennzeichen der durch den Wirkstrom in der Leitung C her vorgerufenen Stromwärmeverluste. Er rührt vielmehr vom Wirk- und Blindstrom gleich zeitig her. Um dieser Schwierigkeit zu be gegnen, werden Sollfrequenz oder Sollspan nung oder beide von der bei der Wirklast regelung auftretenden Spannungsänderung zusätzlich beeinflusst.
Wenn zum Beispiel anfänglich die bei den Kraftwerke<I>A</I> und<I>D</I> in das Netz C nur Blindlast liefern und nun eines oder beide auf Wirklastlieferung geregelt werden, so tritt eine Störung der früheren Blindlastauf- teilung durch die nun fliessenden Wirkströme ein. Diese Störung ist um so stärker, je grö sser der durch die Wirkströme hervorgeru fene Spannungsabfall im Netz C ist. Wird nun durch geeignete Spannungsänderungen die frühere Blindlastaufteilung wieder her gestellt, so ist die Grösse dieser Spannungs änderungen ein Mass für die Grösse der Stö rung in der Blindlastaufteilung und damit ein Mass für die Leitungsverluste der Wirk ströme. Dieses.
Mass kann nun dazu benützt werden, die Sollfrequenz so zu korrigieren, dass die Stromwärmeverluste der Wirkströme Berücksichtigung finden.
Die beschriebene Methode ist ein Nähe rungsverfahren, da eine genaue Messung der Ohmschen Spannungsabfälle ohne Messleitun- gen oder Fernmessverbindungen nicht mög lich ist. Es kann hierfür auch ein beliebiges anderes Näherungsverfahren benützt werden. Zum Beispiel ist es auch möglich, die Ohm schen Leitungsverluste durch Messung der Reaktanz des Netzes zu erfassen. Die Er höhung der Sollspannungen und die gleich zeitige Ermässigung der Sollfrequenz hat dann in Abhängigkeit der scheinbaren Re aktanzen des Netzes zu erfolgen.
Da alle diese Verfahren Näherungsmetho- den sind, ist es nicht zu vermeiden, dass sich die Fehler in der Einstellung der Sollwerte für Frequenz und Spannung mit der Zeit addieren. Es ist daher notwendig, diese Werte von Zeit zu Zeit zu korrigieren. Diese Korrektur soll immer dann vorgenommen werden, wenn eine Maschine leerläuft, da dann Sollspannung und Sollfrequenz durch keinerlei Ohmsche Leitungsverluste beein flusst werden und die genaue Grösse der Soll werte nur von der Maschine selbst abhängig ist.
In jenen Fällen, wo ein Kraftwerk ans Netz über eine Leitung angeschlossen ist, an welche kein Verbraucher angeschlossen ist, so dass die gesamte im Kraftwerke erzeugte Leistung durch diese Leitung fliesst, können die Verluste in dieser Leitung direkt gemes sen und in die Regelung einbezogen werden; sie addieren sich dann einfach zu den Er zeugungsverlusten und können beispielsweise durch eine entsprechende Korrektur der Wir kungsgradkurve der Stromerzeuger berück sichtigt werden.
Da in einem solchen Kraftwerk auch Energie für den eigenen Bedarf oder den der näheren Umgebung erzeugt wird, die nicht durch die Anschlussleitung fliesst und sich daher auch nicht an dem Hervorbringen der Fortleitungsverluste beteiligt, so ist es not wendig, diesen Teil der Energieerzeugung zunächst von der Gesamtenergieerzeugung abzuziehen und erst die Differenz zur Er fassung der Leitungsverluste zu verwenden. Die Subtraktion kann dabei durch an sich bekannte Messmethoden erfolgen.
Die Berücksichtigung der Netzverluste ist aber auch in exakter Weise möglich, wenn eine Zentralstelle zur Verfügung steht, welcher alle im Netz erzeugten und ver brauchten Leistungen, zum Beispiel mittelst Fernmessung, ständig gemeldet werden. Aus der dann eindeutig bekannten Lastaufteilung können die mit Rücksicht auf die Netzver luste erforderlichen Korrekturen der zur planmässigen Lastaufteilung herangezogenen elektrischen Grössen bestimmt und beispiels weise durch Fernwirkeinrichtungen den Kraftwerken usw. übermittelt werden.
Besteht eine solche Zentralstelle, so kön nen dort nicht nur die Korrekturen der Soll werte für die Berücksichtigung der Leitungs verluste, sondern die Sollwerte der zur plan mässigen Regelung verwendeten Grösse selbst bestimmt und den einzelnen Kraftwerken mitgeteilt werden.
Dabei ist es in sich gleichgültig, ob die Ermittlung dieser Sollwerte oder deren Kor rekturen in der Zentralstelle durch Gedan kenarbeit oder durch ganz oder teilweise selbsttätig wirkende Einrichtungen erfolgt.
Zur ganz oder teilweise selbsttätigen Er mittlung der Sollwerte oder ihrer Korrektu ren kann beispielsweise eine Netznachbil dung benützt werden, in welcher die im Netz fliessenden Leistungen durch Hilfs ströme nachgeahmt werden. Spannungen., Frequenzen oder andere Kennzeichen dieser Hilfsströme dienen dann als planabhängige Grösse in einer den vorstehenden Ausführun gen analogen Weise. Werden in seinem Wechselstromnetz Wirk- und Blindleistung planmässig geregelt, so können zu diesem Zweck zwei Netznachbildungen für die ge trennte Ermittlung der planmässigen Wirk und Blindlastverteilung verwendet werden. Die Ermittlung der Korrekturen erfolgt dann durch gegenseitige Beeinflussung der beiden Netznachbildungen.
Solche Einrichtungen kann man auch dazu verwenden, statt der Sollwerte der zur Regelung verwendeten Grösse, die Sollwerte der Belastungen selbst zu ermitteln. Es ist hierzu noch notwendig, die Hilfsströme nach den früher für Frequenz, Spannung usw. angegebenen Gesichtspunkten zu regeln.
Wie schon aus dem Vorhergehenden er sichtlich war, fällt die Rolle der plangemäss veränderlichen Grösse jeweils jener Grösse zu, die beeinflusst werden muss, um eine Ände rung der Belastungsverteilung herbeizufüh ren. In Wechselstromnetzen ist dies, wie be kannt und im vorhergehenden vorausgesetzt, die Frequenz, in Gleichstromnetzen die Span nung. Letzteres gilt naturgemäss nur für Gleichstromnetze, deren Erzeuger und Ver braucher parallel geschaltet sind. Gleich stromnetze in Serieschaltung arbeiten be kanntlich mit konstantem Strom. Die Ge samtspannung der in Serie geschalteten Stromerzeuger ist ebenso ein Mass der Netz belastung, wie in den gewöhnlichen Gleich- stromneuen die Summe aller parallel ge schalteten Erzeugerströme.
Während nun bei Wechselstromnetzexi, die im Prinzip mit konstanter Frequenz ar beiten, und bei Gleichstromnetzen, die im Prinzip mit konstanter Spannung arbeiten, erfindungsgemäss die Variation dieser Grö ssen zur Lastverteilung dient, wie im vor stehenden beschrieben wurde, so muss bei Gleichstromnetzen, die im Prinzip mit kon stantem Strom arbeiten, die Variation des Stromes zur planmässigen Lastaufteilung herangezogen werden. Es werden also jene Maschinen, die zunächst zur Stromabgabe herangezogen werden sollen, auf den höch sten, jene die zuletzt darankommen, auf den niedrigsten Strom zu regeln sein.
In Ab hängigkeit vom Strom erfolgt nicht nur das Be- und Entlasten, sondern auch das Ein schalten bezw. das Kurzschliessen und Aus schalten der Maschinen.
Da eine solche Anlage ihrem Wesen nach mit konstanten, von der umgesetzten Lei stung unabhängigen Stromwärmeverlusten arbeitet, entfallen besondere Massnahmen zu deren Berücksichtigung. Es könnte jedoch auch in einer solchen Anlage die zufällige geographische Lage der Verbindungsleitun gen so sein, dass an Übertragungsverlusten gelegentlich gespart werden kann. Enthält beispielsweise die Anlage (Fig. 3) drei Kraftwerke A, B und C, deren eines mittelst der Leitungsschleife L angeschlossen ist, so können durch Schliessen des .Schalters S,_ so lange die Verluste in der Leitung L erspart werden, als\ das Kraftwerk C nicht zur Stromlieferung herangezogen wird.
Das Öff nen des Schalters S, kann auch selbsttätig in Abhängigkeit vom durchfliessenden Strom, das Schliessen entweder in Abhängigkeit von dem durch L fliessenden Strom oder der an den Klemmen des Schalters S, auftretenden Spannung, welche ein Mass für die vom Werk C gelieferte Leistung ist, erfolgen.
In ähnlicher Abhängigkeit kann der Schalter S2 geöffnet und geschlossen werden, wenn es erwünscht ist, die Leiterschleife L ganz abzutrennen, wenn sie nicht- strom durchflossen ist.
In ganz gleicher Weise kann die Ein- und Ausschaltung von Verbrauchern oder Verbrauchergruppen zusammen mit den sie ans Netz anschliessenden Leiterschleifen er folgen.
Für das Wesen der Erfindung ist es gleichgültig, auf welche Weise die Einhal tung der Sollwerte erfolgt. Da es sich darum handelt, die Maschinen so zu regeln, dass eine bestimmte Grösse auf ihren durch die Erfindung gekennzeichneten Sollwert gehal tenwird, ist es grundsätzlich ohne Bedeu tung, ob dies von Hand aus oder durch be sondere Regelapparate oder andere geeignete technische Hilfsmittel geschieht. Wird die Regelung von Hand aus vorgenommen, so ist es natürlich zweckmässig, dem Bedie nungspersonal entsprechende Anzeigegeräte zur Verfügung zu stellen, an welchen es den jeweiligen Wert der planabhängigen Netz grösse und deren Sollwert ablesen kann.
Auch wenn die Belastzm.gsregelung selbst tätig mit Hilfe von Regelapparaten erfolgt, wird zumindest die Inbetriebsetzung und Abstellung der Maschinensätze von Hand aus vorgenommen werden. Man wird dann die selbsttätigen Regelapparate zweckmässiger weise durch Vorrichtungen ergänzen, welche die Differenz zwischen Sollwert und Augen blickswert anzeigen, um das rechtzeitige Vorbereiten und Abstellung der Maschinen sicherzustellen.
Für die selbsttätige Regelu.ug können entweder eigene Einrichtungen verwendet werden, welche direkt die zu regelnden Grö ssen: Frequenz, Strom, Spannung usw. beein flussen, oder aber, es werden an sich be kannte, oder auch schon vorhandene Dreh zahl-, Strom-, Spannungs- oder sonstige Regler dazu benützt und deren Einstellvor richtungen im gewünschten Sinne beein- flusst. Im Sinne der Erfindung werden dann die Einstellvorriehtungen dieser Apparate stets auf den dem Belastungsplan entspre- elienden Sollwert eingestellt.
Aibeiten mehrere verschiedenartige Netze gekuppelt, zum Beispiel ein Gleich- und ein Drehstromnetz, oder zwei Drehstromnetze verschiedener Frequenz, so kann die Aus tauschleistung nach den Grundsätzen der Eifindung geregelt werden. Die Kupp lungsstellen der beiden Netze bilden jeweils fürs eine Netz Kraftwerke, fürs andere Verbraucher.
Während aber den primären Kraftwerken Sollwerte der Regelgrösse zu geordnet sind, die in erster Linie nur vom Betriebszustand des Kraftwerkes abhängen, ist der generatorischen Seite dieser Kupp- lungsstationen ein Sollwert zugeordnet, .der in erster Linie von den Belastungsverhältnis sen des auf der motorischen Seite liegenden Netzes abhängt.
Erfolgt beispielsweise die Anspeisung eines Gleichstromnetzes aus einem Drehstromnetz über Motorgeneratoren und ausserdem etwa aus einigen Gleichstrom zentralen und soll die Regelung auf grösste Wirtschaftlichkeit erfolgen, so ist die Soll spannung der Generatoren der -Umformer- gruppen in erster Linie von der Frequenz des Drehstromnetzes bestimmt, welche ein Kennzeichen des Betriebszustandes und der Energiedarbietung im Drehstromnetz ist.
Sind in einem erfindungsgemäss betrie benen Netz Speicherstationen irgendwelcher Art vorhanden (Pumpspeicher, Akkumula- torenbatterien oder dergleichen), welche dazu bestimmt sind, die zu gewissen Zeiten anfal lende Energie aufzuspeichern und sie zu Zeiten grösseren Bedarfes wieder abzugeben, so kann das Ein- und Ausschalten, sowie das Be- und Entlasten der Speichereinrichtun gen - sowohl im motorischen, als auch im generatorischen Sinn - ebenfalls in Ab hängigkeit von der planmässigen Netzgrösse erfolgen.
Das Vorhandensein anfallender Energie wird an dem Wert der planmässigen Netzgrösse jeweils erkennbar sein, worauf die Speicherung unter entsprechender Beein flussung der in Frage kommenden Organe, zum Beispiel der Abstellorgane "dex Pumpen, einsetzt. Die Art der Abhängigkeit von der Netzgrösse kann dabei auch von Eigenschaf- fen dieser Speiclherwerke zusätzlich abhängig gemacht werden, beispielsweise bei Pump speicherwerken von der zum Hochpumpen verfügbaren Wassermenge oder dergleichen.
Liefern diese Speicherstationen die Energie zurück. so fügen sie sich als Kraftwerke in den Belastungsplan.
Iii gleicher Weise können auch die ans Netz angeschlossenen Verbraucher den Be zug aus dem Netz regeln. Bezieht zum Bei spiel eine Fabrik, die auch selbst Strom er zeugt, Zusatzenergie aus einem Netz, so kann sie ihre Einrichtungen, also ihre eigenen Generatoren oder ihre Arbeitsmaschi nen, oder beide in Abhängigkeit von der planabhängigen Netzgrösse nach einem eige nen Plane, also zum Beispiel mit Rücksicht auf billigsten Fremdstrombezug, regeln.
Mit unter werden einzelne Verbraucher wohl keine Wirkleistüngsmaschine besitzen, wohl aber Phasenschieber oder andere Blindlei- stungsmaschinen. Diese gelten dann natür lich als Stromerzeuger und fügen sich als solche in den allgemeinen Belastungsplan ein.
Werden Verbraucher, die selber keine Energieerzeugungseinrichtung besitzen, nach einem bestimmten Plan in Abhängigkeit von einer planabhängigen Netzgrösse geregelt, so sind noch zusätzliche Einrichtungen erforder lich. Werden beispielsweise Heisswasserspei cher in Abhängigkeit von der Netzfrequenz ein- und ausgeschaltet, um den Wasserinhalt während der Nachtsenke aufzuheizen, so könnte es zufällig vorkommen, dass in einer Nacht die zum Einschalten erforderliche hohe Frequenz aus irgendwelchen Gründen nicht auftritt.
Um ein Auskühlen des Spei chers zu vermeiden, ist dann Vorsorge zu treffen, dass er auch bei niedrigeren Frequen zen eingeschaltet wird, zum Beispiel indem bei Sinken der Temperatur unter ein gewis ses Mass die Frequenzabhängigkeit der Ein schaltung ganz oder teilweise aufgehoben und Temperaturabhängigkeit eingeführt wird.
In einem nach vorstehender Erfindung betriebenen Netz wird es natürlich erwünscht sein, den Anteil der einzelnen Erzeuger und Verbraucher am gesamten Energieumsatz nicht: nur nach absoluten Zahlen in kWh festzustellen, sondern auch nach entsprechend bewerteten Energiemengen. Es wird ixn. Sinne der Ausführungen eine kWh je nach dem Belastungsplan, zum Beispiel bei niedri-. gerer Frequenz wertvoller sein als bei höhe rer Frequenz, eine Blind-k-MTh bei niedri gerer Spannung höher einzuschätzen sein als bei höherer Spannung.
Es können nun Zäh ier für Wirk- oder Blindenergie so von der Frequenz oder der Spannung, oder beiden beeinflusst werden, dass die den Grundsätzen des Belastungsplanes entsprechende Bewer tung der gezählten Energie selbsttätig er folgt. Beispielsweise kann in den Span nungspfad dieser Zähler ein von Frequenz oder Spannung entsprechend abhängiger Vorwiderstand eingeschaltet werden, welcher eine planmässige Veränderung der Lauf geschwindigkeit des Zählers herbeiführt.