Einrichtung zur Fernregelung elektrischer Generatoren. Es liegt vielfach die Aufgabe vor, die Maschinen eines Unterwerkes, z. B. in ihrer Wirk- oder Blindleistungsabgabe von einer entfernten Zentralstelle (z. B. Lastverteiler stelle) zu regulieren. Bisher ist man in der Weise vorgegangen, dass man die zu regelnde Grösse, beispielsweise die Leistungsabgabe der zu regelnden Maschinen durch Fern messung nach der Lastverteilerstelle dauernd übertragen hat, dort einen Regler aufstellt, der den Istwert der zu regelnden Grösse mit dem Sollwert vergleicht und Steuerkomman dos zur Änderung der zu regelnden Grösse nach der Unterstation sendet.
Es ist für ähn liche Anlagen auch bekannt, durch Fern tnessung einen Messwert nach der Unter station dauernd zu übertragen, der dort als Sollwert den Regler beeinflusst. Dabei kann der Sollwert auch zeitlich veränderlich sein. In allen erwähnten Fällen ist eine Übertra gungsleitung dauernd für die Fernregelung erforderlich. Bei der Einrichtung gemäss der Erfin dung wird der Sollwert der zu regelnden Grösse nicht dauernd, sondern mit Hilfe einer Fernsteueranlage von Zeit zu Zeit, z. B. in Abständen von 5 bis 10 Minuten, oder nur dann, wenn Änderungen des Sollwertes not wendig sind, übertragen.
In der Zwischen zeit kann die Fernsteueranlage zu andern Zwecken verwendet -werden. Damit während der Einstellung eines neuen Sollwertes keine unerwünschten Regelvorgänge ausgelöst wer den, empfiehlt es sich, das den Sollwert be stimmende Glied zunächst zu arretieren und erst nach der Übertragung des neuen Soll wertes für das Einstellen auf den neuen Wert freizugeben.
Die Fernsteueranlage kann in der Zwi schenzeit zum Beispiel zur Fernsteuerung von Schaltern und dergleichen benutzt wer den. In der Praxis wird man in vielen Fäl len bereits vorhandene Fernsteueranlagen durch billige Zuastzapparate so weit ergänzen können, dass sie für die Zwecke der Erfin dung brauchbar sind.
Zur Übertragung des Sollwertes können beliebige Fernsteueranla- gen verwendet werden, beispielsweise solche, bei welchen zunächst mit Hilfe von Schritt- schaltwerken ein bestimmtes Gerät am Emp fangsort ausgewählt wird, welchem dann erst das eigentliche Fernsteuerkommando gegeben wird. Bei der Fernübertragung des Sollwertes kann dieses Fernsteuerkommando aus einer Vielzahl von Impulsen (Impuls kombination) bestehen,
die beispielsweise mit Hilfe eines Wählers gegeben werden, der nach Art von Wählern für die automa tische Telefonie gebaut -sein kann und der entsprechend der gewünschten Übertragungs genauigkeit mit einer grösseren oder ge ringen Zahl von Kontakten ausgerüstet wird. Durch .die Aussendung von Impulsen mit Hilfe eines derartigen Wählers kann man am Empfangsort ein Einstellorgan auf eine bestimmte Stellung bringen, auf die sich nach Beendigung der Übertragung das den Sollwert bestimmende Organ des Reglers einstellt.
Die Erfindung lässt sich mit Reglern be liebiger Art ausführen. Man kann Regler verwenden, bei welchen der Istwert mit dem Sollwert auf rein elektrischem Wege ver glichen wird. In. diesem Falle wird durch die Fernsteueranlage der Sollwert beispiels weise durch Verschieben eines Widerstan des oder einer Drosselspule verändert.
Bei Reglern, bei welchen auf mechanischem Wege, beispielsweise mit Hilfe eines Wage balkens oder eines Messinstrumentes (dessen Federkraft den Sollwert darstellt), der Ver gleich zwischen Ist- und Sollwert durch geführt wird, kann man die den Sollwert bestimmende Kraft (z. B. Federkraft) durch die Fernsteueranlage verändern.
Das erste der in der Zeichnung dargestell ten. Ausführungsbeispiele zeigt eine Einrich tung dieser Art. In der Abb. 1 ist 1 ein zum Beispiel in einem Unterwerk aufgestell ter Generator, 2 die Antriebsmaschine, 3 ein Regelorgan, welches auf die Zufuhr des Triebmittels einwirkt. Der Generator 1 speist die Leitung 4. 5 ist ein Regler, bei dem der Istwert mit dem Sollwert durch eine Anordnung mit Wagebalken verglichen wird.
Der Sollwert wird von der Feder 6, der Istwert von der Magnetspule 7 geliefert. Die Spule 7 wird von einem der Strom- oder Leistungsabgabe des Generators 1 propor tionalen Strom gespeist, der beispielsweise einem Stromwandler entnommen werden kann.
Man kann zu diesem Zwecke beliebige Messmethoden benutzen, beispielsweise kann man -an Stelle der Spule 7 einen Ferraris- trieb auf den Wagebalken einwirken lassen, auf dessen Anker ein oder mehrere als Lei stungsmesser geschaltete Triebsysteme ein wirken. Zur Verstellung der Kraftmittel- zufuhr dient der Motor 8, der durch die Kon takte des Reglers 5 gesteuert wird. Die Ein wirkung auf diesen Motor ist schematisch durch die gestrichelten Linien dargestellt.
Es ist leicht einzusehen, dass der Motor 8 auch auf den Drehzahlregler des Generators 2 einwirken kann, das heisst dass er an Stelle des Tourenverstellmotors tritt. Bei der Blind leistungsregelung würde der Regler 5 die Erregung des Generators 1 beeinflussen. Zur Einstellung der den Sollwert bestimmenden Feder 6 dient eine Fernsteuereinrichtung. deren Sender mit 9 und Empfänger mit 10 bezeichnet ist. Sie möge mit Hochfrequenz über die Leitung 4 arbeiten. 11 und 12 sind Kopplungskondensatoren.
Da die Einzelhei ten der Fernsteueranlage für das Verständ nis der Einrichtung nicht erforderlich sind, ist eine schematische Darstellung gewählt. Mit 13, 14 und 15 sind drei Wählschalter bezeichnet, von welchen jeweils nur der eine geschlossen werden kann. Durch Schliessen dieser Wählschalter wird eine der Leitungen 16, 17 oder 18 an der Empfangsstation aus gewählt, und es kann dann über diese Lei tung ein Steuerkommando gegeben werden. Es sei angenommen, dass die Leitungen 16 und 17 zu Schaltern führen, welche von der an der Zentralstelle (Lastverteilerstelle) an geordneten Fernsteuereinrichtung aus- oder eingeschaltet werden können.
Der Wähl- schalter 15 dient zur Auswahl der Leitung <B>18,</B> welche mit der Verstelleinrichtung 19 für die Feder 6 verbunden ist. Impulse, die über den Wählschalter 15 geleitet werden, werden also der Verstelleinrichtung 19 zu geführt. Zur Einstellung des Sollwertes dient die Impulsgebevorrichtung 20, welche nach Art eines Wählers für automatische Telefonie ausgebildet ist. Der Wählschalter 15 wird geschlossen, wenn der Sollwert für den Regler 5 geändert werden soll.
Nach dem Schliessen des Schalters 15 wird durch Einstellen einer bestimmten Nummer an der Wählvorrichtung 20 der Sollwert festgelegt und durch Abgabe einer entsprechenden Im- pulszahl der untere Festpunkt der Feder 6 eingestellt. Nach Beendigung der Übertra gung -ird beispielsweise durch einen Ruhe kontakt an der Wählvorrichtung die Steuer einrichtung in die Ruhelage zurückgeführt, so dass die Fernsteueranlage wieder für an dere Zwecke verfügbar ist.
Man kann mit Hilfe der beschriebenen Anordnung auch eine planmässige Änderung des Sollwertes nach einem vorgeschriebenen Fahrplan durchführen. In diesem Falle würde man so vorgehen, dass man durch ein Zeitwerk periodisch. den Wählschalter 15 schliesst und im Anschluss hieran ebenfalls selbsttätig eine dem jeweils gewünschten Sollwert entsprechende Anzahl von Impulsen aussendet. Es wird im allgemeinen genügen, diese Neueinstellung im Zeitabstand von 5 bis 15 Minuten durchzuführen. Man kann die Fahrplaneinrichtung aber auch so bauen, dass die Neueinstellung nur dann geschieht, wenn eine Änderung des Sollwertes eintreten soll.
Die Betriebssicherheit der im vorstehen den beschriebenen Einrichtung kann dadurch erhöht werden, dass man Mittel vorsieht, durch welche an der Kommandostelle er kennbar gemacht wird, ob der Istwert am Regelort oder der eingestellte Sollwert mit dem nach demRegelort übermittelten Sollwert über einstimmt. Der Überwachungsbeamte an der Kommandostelle hat also jederzeit die Mög lichkeit, sich davon zu überzeugen, ob die Regelvorrichtung am Regelort einwandfrei arbeitet. Insbesondere ist er aber in der Lage, nachzuprüfen, ob ein Kommando zur Veränderung des Sollwertes ordnungsgemäss ausgeführt worden ist.
Da im normalen Betrieb die Häufigkeit der Regelimpulse, die durch den am Regel ort aufgestellten Regler ausgelöst werden, ein bestimmtes Mass nicht überschreitet, so kann man die Häufigkeit dieser Regel impulse als Kriterium dafür verwenden, ob der Istwert mit dem Sollwert übereinstimmt. Man kann beispielsweise so vorgehen, dass man nach der Übermittlung eines neuen Sollwertes mit Hilfe der Einrichtung gemäss Abb. 1 die Rückmeldeeinrichtung in Gang setzt und mit Hilfe dieser Rückmeldeein- richtung die Häufigkeit der am Empfangs ort zustande kommenden Regelimpulse an zeigt.
Zunächst werden dabei Regelimpulse in grösserer Häufigkeit erfolgen, weil sich der Istwert der zu regelnden Grösse erst dem Sollwert anpassen muss. Nach kurzer Zeit wird sich aber eine Art Gleichgewichts- zustand einstellen, innerhalb dessen nur sel ten Regelimpulse ausgelöst-werden. Dies ist für den Überwachungsbeamten ein Zeichen dafür, dass ein Befehl zur Veränderung des Istwertes bezw. des Sollwertes ausgeführt worden ist. Oft genügt es, an der Kom mandostelle erkennbar zu machen, ob der Sollwert der zu regelnden Grösse vom Ist wert um einen bestimmten Betrag abweicht.
In diesen Fällen kann. man ein Zeitrelais verwenden, welches die Häufigkeit der Re gelimpulse oder die Dauer eines Regelimpul ses überwacht und beim Überschreiten einer bestimmten Häufigkeit der Regelimpulse oder Dauer des Regelimpulses an der Kom mandostelle ein Signal gibt. Die Einrich tung kann dabei so getroffen sein, dass beim Ansprechen des Zeitrelais die Fernsteuer anlage zunächst für die Zwecke der Rück meldung bereitgemacht und dann die Rück meldung durchgeführt wird.
Anstatt die Häufigkeit der Regelimpulse zur Rückmeldung zu benutzen, kann man auch den eingestellten Sollwert nach dem Kommandoort übertragen. Das ist im zwei- ten Ausführungsbeispiel der Erfindung ge zeigt, bei dem der Sollwert mit Hilfe des sogenanuten Sel-Syn-Verfahrens nach dem Regelort übertragen wird. In der Abb. 2 ist die eigentliche Regelapparatur der übersicht- lichkeit halber nicht dargestellt.
Auf die Regelapparatur wirkt die Welle 21 ein, mit deren Hilfe beispielsweise eine den Sollwert bestimmende Feder nach Abb. 1 mehr oder weniger gespannt werden kann. Diese Welle kann mit Hilfe einer Fernsteuerapparatur nach dem Sel-Syn-Verfahren verdreht wer den. Die Fernsteuereinrichtung enthält zwei gleichartige, nach Art von Drehstrommoto- ren gebaute Verstelleinrichtungen 22 und 23, die an ein gemeinsames Drehstromnetz an geschlossen sind. Die einphasig ausgebil deten Läufer 24 und 25 sind durch besondere Leitungen miteinander verbunden.
Man kann in bekannter Weise auch dreiphasig ge wickelte Läufer und einphasig gewickelte Ständer verwenden. In diesem Falle werden die Läufer durch drei Leitungen miteinan der verbunden. Der Läufer 25 kann mit Hilfe der elektromagnetischen Kupplungen 26, 27, 28 wahlweise mit verschiedenen Ge räten gekuppelt werden. Die Welle des Läu fers 24 kann mit Hilfe der Kupplungen 29 und 210 wahlweise mit der Verstelleinrich- tung 211 oder dem zu Zwecken der Riiek- meldung dienenden Zeiger 212 gekuppelt werden.
Um von der Kommandostelle 213 aus bestimmte Kupplungen am Regelort 2l.4 zu erregen, werden die Verbindungsleitungen zwischen den Läufern 24 und 25 verwendet. Zur Auswahl dienen die Wähleinrichtungen 215 und 216. Sie enthalten je einen doppel poligen Schalter. Der Schalter der Einrich tung<B>215</B> ist von Hand einstellbar und stellt wahlweise eine Verbindung zwischen der Übertragungsleitung der Läufer 24 und 2.5 mit einer Phase des Netzes her. Mit dein Kontaktarm 217 des Wählschalters 216 ist die Wicklung eines Fortschaltwerkes 218 in Reihe geschaltet. Bei der Erregung ,dieser Wicklung wird der Arm 217 um je einen Kontakt weitergeschaltet.
Der Arm bewegt sich daher so lange, bis die Stellung des Armes 219 mit der Stellung des Armes 217 übereinstimmt, denn nur dann ist die Lei- tun- 220 mit beiden Enden an die gleiche, Phase angeschlossen, so dass kein Strom über das Fortschaltwerk 218 fliessen kann. Die Kontakte der Schalteinrichtung 215 und 216 wiederholen sich zyklisch, so dass eine Rück stellung der Schaltarme nicht erforderlich ist. Die beiden andern Kontaldarme 221 und 222 sind mit Wicklungen der magneti schen Kupplungen 26, 27, 28, 29 und 210 in Reihe geschaltet.
Die Kontakte 223 und 224 sind mit der Wicklung der Kupplung 29, der Kontakt 225 mit der Wicklung der Kupplung 210 in Reihe geschaltet. Der Kon takt 226 liegt mit der Wicklung der Kupp lung 26, der Kontakt 227 mit der Wicklung der Kupplung 27 und der Kontakt 228 mit der Wicklung der Kupplung 28 in Reihe. Die übrige Schaltung ist aus der Abb. 2 leicht zu erkennen. Die Wähleinrichtung arbeitet nun in der Weise, dass die Schalt einrichtung 216 selbsttätig die Kontaktarme 217 und 222 in die gleiche Lage bringt, in die an der Sendestelle die Kontaktarme 219 und 221 von Hand gebracht worden sind. Es werden daher stets die einander entspre chenden Kupplungen erregt.
Wenn bei spielsweise der Sollwert verstellt werden soll, so wird der Schaltarm 219 in die dar gestellte Lage gebracht. Dann stellt sich selbsttätig am Empfangsort auch der Schalt arm 217 in die dargestellte Lage. In dieser Stellung werden die Kupplungen 29 und 26 erregt. Durch Drehen an der Kurbel 229 wird in bekannter Weise auch die Welle 21 am Regelort verstellt, die über die magne tische Kupplung 26 mit dem Läufer 25 ge kuppelt ist. Da jeder Umdrehung der Kur bel 229 eine bestimmte Verdrehung der Welle 21 und damit eine bestimmte Ver änderung des Sollwertes entspricht, so hat es der Überwachungsbeamte in der Hand, gewünschte Veränderungen des Sollwertes herbeizuführen. Um nun am Sendeort 213 die Grösse des eingestellten Sollwertes er kennbar zu machen, ist mit der Welle 21.
der lose auf der Welle des Läufers 25 sit- zende Teil der Kupplung 27 verbinden. Diese Kupplung ist unsymmetrisch ausgebil det, so dass bei ihrer Erregung der Anker 230 gegenüber der Kupplung stets eine ganz bestimmte Lage einnimmt. Der bewegliche Teil 231 der Kupplung kann beispielsweise mit einem zahnförmig ausgebildeten Pol ver sehen sein, demgegenüber der Teil 230 bei der Erregung der Kupplung eine bestimmte Lage einnimmt. Bei der Verstellung des Sollwertes durch Drehen an der Kurbel 229 wird also der Teil 231 der Kupplung 27 in eine ganz bestimmte, die Grösse des Soll wertes kennzeichnende Lage gebracht.
Wird nun der Wählschalter 219 so gespannt, dass der Arm 221 den Kontakt 225 berührt, so werden die Kupplungen 210 und 27 erregt. Der Läufer 24 wird deshalb mit dem Zeiger 212 gekuppelt. Die Kupplung 210 muss in der gleichen Weise ausgebildet sein wie die Kupplung 27, das heisst jeder Stellung des Teils 232 der Kupplung muss eine bestimmte Stellung des Zeigers 212 entsprechen. Am Regelort verdreht sich der Läufer 25 unter dem Einfluss der zwischen den Teilen 230 und 231 der Kupplung 27 herrschenden magnetischen Kräfte so lange, bis er eine dem Teil 231 entsprechende Lage eingenom men hat. Da auch der Läufer 24 in bekann ter Weise die gleiche Stellung wie der Läu fer 25 einnimmt, so verstellt er den Zeiger 212 in die eine Stellung, die den ein gestellten Sollwert kennzeichnet.
Der Über wachungsbeamte hat also auf Grund der Rückmeldung die Möglichkeit, den ein gestellten Sollwert zu korrigieren.
Die beschriebene Anordnung kann auch zur Übertragung weiterer Meldungen be nutzt werden. Wenn beispielsweise der Schaltarm des Wählschalters 215 in die mitt lere Stellung gebracht wird, so werden die Kupplungen 29 und 28 erregt. Mit Hilfe des von der Kupplung 28 angetriebenen Teils können andere Signale oder Steuervorgänge ausgelöst werden. Solange die beschriebene Apparatur nicht zur Einstellung eines Soll wertes für den Regler oder zur Rückmeldung des eingestellten Sollwertes benutzt wird, ist sie also für beliebige andere Übertragungen frei.
Obwohl über die die Läufer 24 und 25 verbindende Leitung nur geringe, zur Ein stellung der Schalter 215 und<B>216</B> dienende Ströme fliessen, kann es sich empfehlen, die Drehpunkte der Schaltarme 217 und 219 mit den elektrischen Mitteln der Läufer 24 und 25 zu verbinden, wie dies durch gestrichelte Linien angedeutet ist.
Bei den bisher betrachteten Anlagen wird am Regelort mit Hilfe einer auch zu andern Zwecken dienenden Fernsteueranlage der Sollwert für den auf die Antriebs maschine der Stromerzeuger wirkenden Reg ler verstellt. Dieser Regler sorgt dann selbsttätig dafür, dass der Istwert von dem eingestellten Sollwert nicht mehr als um einen der Unempfindlichkeiten des Reglers entsprechenden Betrag abweicht.
In man chen Fällen kommt es nicht darauf an, dass die abgegebene Leistung sehr genau mit dem Sollwert übereinstimmt. Ein solcher Fall liegt beispielsweise vor, wenn ein Wasser kraftwerk zur Deckung der Grundlast in einem Verteilungsnetz herangezogen werden soll. Die Verhältnisse werden vielfach dann so liegen, dass man zu gewissen Zeiten das Wasserkraftwerk voll belasten will, indem man beispielsweise die Wasserzufuhr voll kommen öffnet. Zu andern Tageszeiten da gegen genügt es, die Wasserzufuhr auf halbe Öffnung einzustellen.
Es kommt in diesen Fällen dann nicht darauf an, dass ein be stimmter Leistungswert genau innegehalten wird. Auch kann man auf genau arbeitende Drehzahlregler verzichten und lediglich einen Sicherheitsregler anwenden. Trotzdem es bei dem erwähnten Beispiel auf die ge naue Innehaltung einer bestimmten -Lei stungsabgabe nicht ankommt, ist es für den Betriebsleiter wichtig, zu wissen, ob die Lei stungsabgabe des Unterwerkes etwa durch irgendwelche Umstände, beispielsweise starke Absenkungen des Wasserspiegels, unter einen gewissen Wert sinkt.
Zu diesem Zwecke kann man eine Vergleichsanordnung verwenden, die im Gegensatz zu den im vor- stehenden beschriebenen, zur Regelung be nutzten Anordnungen einen grossen Unemp- findlicbkeitsgrad aufweist. Man kann bei spielsweise die Leistungsabgabe des Unter werkes mit Hilfe eines Wattmeters kontrol lieren, dessen Zeiger zwischen zwei an einer Gabel befestigten Kontakten spielt und bei dem der Kontaktabstand der zulässigen Ab weichung des Istwertes vom Sollwert an gepasst ist.
Die Stellung dieser Kontaktgabel entspricht also dem Sollwert der bisher be trachteten Regler, nur mit dem Unterschied, dass die Unempfindlichkeit wesentlich grösser ist. Mit Hilfe der Einrichtung gemäss Abb. 1 kann man nun die Stellung der Gabel von Zeit zu Zeit oder im Bedarfsfall auf einen gewünschten Wert einstellen.
Die Rück meldung geschieht dann beispielsweise in der Weise, dass mau über die Fernsteuer anlage an der Kommandostelle ein Signal gibt, sobald der Zeiger des die Leistung des Unterwerkes anzeigenden Wattmeters mit einem der Kontakte der erwähnten Kontakt gabel in Berührung kommt. Man kann diese Kontaktgabel gleichzeitig dazu benutzen, um die Energiezufuhr zu den Antriebs maschinen des Unterwerkes zu steuern, so dass die erwähnte Anordnung in der glei chen Weise arbeitet wie die Regeleinrich- tung gemäss Abb. 1, nur mit dem Unter schied der grösseren Unempfindlichkeit.
Man kann aber auch auf eine selbsttätige Rege lung verzichten und sich nur damit begnü gen, an der Kommandostelle zu melden, ob der Istwert die durch die Kontakte der Kontaktgabel festgelegten Leistungsgrenzen überschreitet, von der aus dann durch den Betriebsleiter die notwendigen Schritte ein geleitet werden.
Bei einer so betriebenen Anlage genügt es, durch die Fernsteuerein- richtung zu bestimmten Tageszeiten die Öffnung der die Energiezufuhr beeinflus senden Organe auf einen bestimmten Wert einzustellen und die zur Überwachung der Leistungsabgabe dienende Vorrichtung, bei spielsweise die Gabel des im vorstehenden erwähnten Kontaktwattmeters, auf einen der Öffnung der Ventile entsprechenden Betrag einzustellen.
Wenn bei einer solchen Anlage der Zentralstelle zum Beispiel gemeldet wird, dass die Belastung unter einen gewissen Wert gesunken ist, so wird dies im allgemeinen ein Zeichen dafür sein, dass der Wasserspie gel unter einen gewissen Wert gefallen ist. Der Betriebsleiter wird dann meist nicht etwa durch weitere Öffnung der Ventile in der Unterstation die Lastabgabe erhöhen, sondern in vielen Fällen die Leistungsabgabe verringern, damit sich der Wasserspiegel auf den Normalwert hebt. Der hierdurch entstehende Leistungsausfall muss dann von andern Kraftwerken gedeckt werden.
Hier aus ergibt sich, dass diese Anordnung in vie len Fällen besondere Vorteile bringt, weil die Ausführung bestimmter Regelvorgänge von der Überlegung und dem Willen des Betriebsleiters abhängig ist.