Anordnung zur Blindleistungsregelung in Wechselstromnetzen. In Wechselstromnetzen werden die ruhen den oder umlaufenden Phasenschieber ent weder nach rein tariflichen Gesichtspunkten oder nach Gesichtspunkten höchster Ent lastung der Stromerzeugungs- und Übertra- gungsmittel, niedrigster Übertragungsver luste, bester Spannungsstützung und so wei ter eingesetzt. Diesen Aufgaben. ist die For derung nach grösster Wirtschaftlichkeit über geordnet, das heisst die Anlagekosten bezie hungsweise der Gesamtkompensations-Blind- leistungsbedarf soll so gering wie möglich gehalten werden.
Handelt es sich um nicht sehr ausge dehnte Netze, so wird man mittels eines Zentralreglers den Gesamtblindleistungsbe- darf ausregeln. Man kann hierdurch die tariflichen Verpflichtungen erfüllen und ausserdem mit minimaler Kondensatorleistung auskommen. Es muss aber dann auf die ge gebenenfalls ausserdem vorliegenden Auf gaben einer Entlastung der Zuleitungen zu den Verteilergruppen, einer Spannungsstüt zung der Netzausläufer und so weiter zum Teil verzichtet werden, weil die von dem Zentralregler vorzunehmende Zuschaltung der Kondensatoren in starrer oder von Hand jeweils vorher festzusetzender Reihenfolge durchgeführt werden muss.
Unangenehm sind ausserdem die erforderlichen Steuerleitungen zwischen dem Zentralregler und den in den Stationen einzusetzenden Kondensatoren.
Diese Schwierigkeiten können nach der Erfindung dadurch vermieden werden, dass allen oder einzelnen Stationen beziehungs= weise Netzteilen je eine Gruppenregelein- richtung zugeordnet wird, die abhängig von dem Blindenergiefluss in derjenigen. oder den jenigen ankommenden, nicht als Ausgleich leitungen dienenden Leitungen gesteuert wird, über die die Haupteinspeisung bezie hungsweise Haupteinspeisungen, der betref fenden Stationen beziehungsweise der be treffenden Netzteile erfolgen.
Die Erfindung soll an Hand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungs beispiele erläutert werden.
Fig. 1 zeigt die Anwendung der Erfin dung bei einem Strahlennetz mit Aus gleichsleitungen. In den Stationen<I>A, B, C</I> sind danach parallel arbeitende Gruppen regeleinrichtungen a, b, c vorgesehen. Diese sind mit ihren Stromwicklungen an die Stromwandler a1, b,, c,. angeschlossen, mit ihren Spannungswicklungen an die Span- nungswandler a2, b2, c,. Die Stromwandler liegen primärseitig in den Speiseleitungen auf der Niederspannungsseite der Umspan ner a3,
b3, c3, die Spannungswandler an den Verbrauchersammelsehienen, an denen neben den eigentlichen Verbrauchern a4, b4, c4, zum Beispiel Motoren, auch die Kondensatoren a.-" b5, c, für die Blindleistungsregelung ange ordnet sind.
Damit wird zum Beispiel in dem Betriebsfall, in dem die Station A mit Spit zenlast arbeitet, erreicht, dass der Kompen sationsbedarf dieser Station, deren Konden satoren bereits sämtlich eingeschaltet sind, durch die in der Station B und C zur Ver fügung stehenden Kondensatoren mitgedeckt wird, obwohl die beiden letztgenannten Sta tionen keinerlei induktive Belastung -auf weisen.
In noch weit wirksamerer Form ermög licht diese Heranziehung der Kondensatoren unbelasteter Stationen zur Deckung des Spitzenbedarfes an Blindleistung, zum Bei spiel einer dritten Station, die in Fig. 2 ver- anschäulichte Anordnung, bei denen die im wesentlichen hintereinander arbeitenden Grup penregler a, <I>b</I> und c der Stationen<I>A, B</I> bezw. C an die oberspannungsseitigen Zulei tungen zu diesen Stationen derart angeschlos sen sind, dass die in den Stationen verbrauch ten- und durchgehenden Leistungen erfasst weiden.
In diesem Falle regelt der Gruppen regler c gleichsam gleichzeitig als Zentral regler den Gesamtbedarf des mit Ausgleichs leitungen arbeitenden Strahlennetzes.
Fig. 3, 4 und 5 zeigen die Anwendung der Erfindung bei einem Maschennetz bezw. Ringnetz in schematischer Darstellung. Die Anordnung nach Fig. 3 entspricht dabei ihrer Wirkung nach etwa. derjenigen nach Fig. 1. Fig. 6 zeigt für mehrseitig gespeiste Netze mit Ausgleichsleitungen den Anschluss der Gruppenregler an die Hauptspeisestrom- wa,ndler mittels Summenstromwandler, wo durch die in die betreffenden Stationen von, den beiden Ilauptspeisestellen gelieferte Blindleistung erfasst wird.
Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbei spiel der Erfindung, das besonders für Strah lennetze grossen Ausmasses geeignet ist. Bei dieser Ausführungsmöglichkeit ist ausser den den Unterstationen<B><I>A,</I></B> B und C zugeordne ten Gruppenreglern<I>a, b</I> bezw. c, die auf den vorgeschriebenen Blindleistungs- und,/oder Spannungswert regeln, ein Zentralregler d vorgesehen, der nicht nur den Bedarf der nicht geregelten kleinen Unterstationen F und h', sondern auch den Spitzenbedarf der mit Gruppenreglern versehenen Unterstatio nen A,
B und C auf den vorgeschriebenen Blindleistungswert ausregelt.
Da bei dieser Ausführungsmöglichkeit die Kondensatoren in einer schwach belaste ten Station durch den zugehörigen Gruppen regler nur in geringem Masse eingeschaltet werden, während sie in andern parallel lie genden Stationen. die Spitzenbelastungen aufweisen, dringend benötigt werden, ist es zweckmässig, in allen Strahlennetzen die Kon- densa.torleistimg der einzelnen auszuregeln- ; den parallelen Unterstationen höchstens für den Normalbedarf, niemals jedoch für den Spitzenbedarf dieser Stationen vorzusehen, während der Spitzenbedarf von dem Zentral regler gedeckt wird.
- Es wurde nun erkannt, dass in solchen Netzen, bei denen die Gruppenregler unter einander parallel arbeiten, also in vermasch- ten Netzen beziehungsweise in Netzen mit Ausgleichsleitungen, die Einschalt- und/oder Laufzeiten der einzelnen Regler gestaffelt sein müssen, um gestaffelte Gesamtlaufzeiten zu erhalten und damit ein Gegeneinander regeln der Regler, das Pendelerscheinungen verursachen könnte, zu vermeiden. Arbeiten i bei einer strahlenförmigen Netzspeisung meh- rere Gruppenregler hintereinander, so muss aus den gleichen Gründen der jeweils vor geschaltete Gruppenregler langsamer anspre chen als der nachgeordnete.
Es ist also auch bei stichförmig betriebenen, mit Gruppenreg lern versehenen Unterstationen eine Zeitstaf felung derart vorzusehen, dass der vom Zen tralregler am weitesten entfernte Gruppen regler am schnellsten und der Zentralregler am langsamsten arbeitet.
Auf Grund dieser Überlegung wird also bei der Anordnung nach Fig. 1 die Zeitstaf felung zweckmässig derart getroffen, dass der von der Übergabestelle am weitesten ent fernte Gruppenregler a am schnellsten, der Gruppenregler c, der der Einspeisestelle am nächsten liegenden Station C dagegen am langsamsten regelt. Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist eine entsprechende Zeitstaffelung der einzelnen Regler vorgesehen.
Die Gruppenregler a, b und c der An ordnung nach Fig. 3 sind in ihren Regelzei ten nach den oben angegebenen Grundsätzen so gestaffelt, dass der Regler b am schnell sten, der Regler a weniger schnell und der Regler c am langsamsten ausregelt. Für die Regler der Anordnung nach Fig. 4 gilt be züglich der Staffelung ihrer Regelzeiten das gleiche wie für die Regler der Anordnung nach Fig. 3.
In dem Netzsystem nach Fig. 5 wird der Gruppenregler a am schnellsten, der als Zen tralregler wirkende Regler<I>d</I> der Station<I>D</I> am langsamsten regeln. Die Regelzeit des Reglers c der Station C liegt entsprechend seiner mittleren Entfernung zwischen beiden Regelzeiten.
Die Regler des Systems nach Fig. 6 sind in folgender Weise gestaffelt:<I>d, c, b, e, a, f.</I> ,g und 1a, wobei def Regler<I>d</I> die kleinste und h die grösste Einschaltzeit und/oder Laufzeit aufweist. Gegebenenfalls kann auch die Regelzeit des Reglers a gleich derjenigen des Reglers<I>f</I> und die Regelzeit des Reglers h gleich derjenigen des Reglers. g gewählt werden.
Bei der. Anordnung nach Fig. 7 muss der Zentralregler d verzögert gegenüber den Gruppenreglern a., b und c- der ' eiÜzellren Lastgruppen ansprechen, so dass-er erst dann eingreift, wenn die in den Unterstafioneä "A; B und C aufgetretenen Laständerungen durch die ihnen zugeordneten Gruppenregler mit Sicherheit bereits äusgeregelt sind.
Die für die Staffelung der Regelzeiten oben angegebenen Gesichtspunkte- gelten für einseitig und insbesondere auch für . mehr seitig gespeiste Netze, wie sie in Fig. 8 (Sternnetz) und in Fig. 9 (vermaschtes Polygonnetz) dargestellt sind. Da bei der artigen Netzgebilden die erfindungsgemäss vorgesehenen Regler vorzugsweise parallel arbeiten, müssen die Gruppenregler mitgegen- einander gestaffelten Einsehalt- und/oder Laufzeiten arbeiten.
Diese können je nach der Art des Netzgebildes strom-, Spannungs oder lastabhängig, ortsabhängig, impedanz- abhängig oder dergleichen sein, das heisst, die von der Übergabestelle, beziehungsweise vom energierichtungsmässig vorgeordneten Netz punkt am weitesten entfernten Regler müs sen in der Regel am schnellsten ansprechen.
Bei dem Netzgebilde nach Fig. 8 sind die Regelzeiten -der Regler a, .b, c und- -d in der genannten Reihenfolge gegeneinander .ge staffelt, das heisst-es arbeitet der Regler a am langsamsten, der Regler d dagegen am schnellsten. In entsprechender Weise sind die Regelzeiten -der Regler a, b und c<B>-</B>des in Fig. 9 schematisch dargestellten- Netzes., und zwar in der genannten Reihenfolge, gegeneinander gestaffelt.
Arbeiten in einem Netz die Regler hin tereinander, so wird die Staffelung derart vorgenommen, dass die Einschalk-. und/oder Laufzeiten der Gruppenregler kleiner, sind als diejenigen der energierichtungsmässig vor geordneten Regler.
In ein- oder mehrseitig gespeisten Netzen ist eine lastabhängige Staffelung zweck mässig, die nach ähnlichen Gesichtspunkten erfolgt, welche bei der selektiven gurzschluss- abschaltung von Strahlennetzen, Ringnetzen, Sternnetzen, Polygonnetzen, Maschennetzen und deren Abarten" berücksiähügt werden müssen;
denn im vörliegenden Falle handelt es sich um ein selektives Arbeiten, der Grup penregler, welches durch den vor- oder neben geordneten Gruppenregler im Normalfall nicht behindert werden darf. Der parallel liegende bezw. vorgeschaltete Regler soll vielmehr erst dann ansprechen, wenn der be trachtete Regler keine Kondensatoren mehr zuzuschalten vermag.
Die Zeitstaffelung der Gruppenregler ist in einfachster Weise bei den als Relais arbei tenden Überverbräuchszählern mit nachge schalteter Noekenschaltwelle, den sogenann ten Blindleistungsbegrenzern, durchführbar, bei denen die Staffelung der Laufzeit durch Veränderung des Übersetzungsverhältnisses der Schneckenradkupplung zwischen dem Zählertriebsystem und der Nockenwelle er reicht werden kann, und bei denen die Staf felung der Einschaltzeit durch Beeinflussung der magnetischen Anlaufsperre (Verzögerung bezw. Erschwerung des Anlaufes),
zum Bei spiel durch Verringerung des Abstandes zwi schen Hufeisenmagnet und auf der Welle sitzendem Eisenstern hervorgerufen werden kann. Durch die Veränderung der magne tischen Bremsung kann ausserdem die Ge- samtregelzeit, das heisst die Einschaltzeit ein schliesslich Laufzeit beeinflusst werden. Diese als Zähler arbeitenden Blindleistungsbegren- zer sind ferner lastabhängig, das heisst sie laufen um so schneller, je grösser die zu über wachende, in der Netzstation anfallende Blindlast ist.
Es ist daher zweckmässig, dem Regler c der Anordnungen, zum Beispiel nach Fig. 1, 2, 3, 4 und 6, dem Regler b in Fig. 1 und dem Regler c der Anordnung nach Fig. 4, also den Reglern solcher Stationen, wo zu nächst die grösste Blindlast zu erwarten ist, jedoch erfindungsgemäss langsamster Lauf verlangt wird, ein sehr grosses Übersetzungs verhältnis der Schneckenradkupplung sowie gegebenenfalls auch. eine scharfe magnetische Bremsung zu geben.
Durch eine systematisch durchgeführte Zeitstaffelung kann ein gleichzeitiges An sprechen mehrerer Regler und damit ein Gegeneinanderregeln und unnötiges Pendeln der Regler bei Blindlaständerungen, die in einer oder mehreren parallel oder hinterein ander arbeitenden Stationen auftreten kön nen, vermieden werden. Ausserdem wird er reicht, dass zuerst die zum Beispiel von der Übergabestelle am weitesten entfernt liegen den Stationen Zeit genug haben. um die in ihrer Station aufgetretenen Blindlastände- rungen auszuregeln.
Die vorgeschilderten Zeitstaffelungen las sen sich natürlich auch bei andern für die Blindleistungsregelung in Betracht kommen den Reglern, wie zum Beispiel cos gg-Reglern, Spannungsreglern, Stromreglern usw., durch Zuhilfenahme von Zeitrelais, mechanischen Übersetzungen, magnetischen Bremsungen und dergleichen erreichen.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele be schränkt. Sie ist vielmehr für sämtliche Netze ohne und mit Ausgleichsleitungen, zum Beispiel für Strahlennetze, Ringnetze, Polygonnetze, Maschennetze und deren Ab arten anwendbar. Sie kann mit besonderem Vorteil in solchen Netzen Anwendung fin den, in denen Kondensatoren aus tariflichen Gründen mit Rücksicht auf die Spannungs regelung oder Netzentlastung oder derglei chen benötigt werden, man jedoch mit Rück sicht auf ein Minimum an Anlagekosten mit möglichst geringer Gesamtkondensatorleistung für den Netzverband auskommen muss.
Arrangement for reactive power control in alternating current networks. In AC grids, the stationary or rotating phase shifters are used either according to purely tariff aspects or according to aspects of maximum relief for the power generation and transmission means, lowest transmission losses, best voltage support and so on. These tasks. The requirement for the greatest economic efficiency is paramount, i.e. the system costs or the total compensation reactive power requirement should be kept as low as possible.
If the networks are not very extensive, the total reactive power requirement will be regulated by means of a central controller. In this way, you can meet the tariff obligations and also get by with minimal capacitor output. In some cases, however, the additional tasks of relieving the supply lines to the distribution groups, voltage support for the network outlets and so on have to be dispensed with, because the connection of the capacitors to be carried out by the central controller must be fixed either rigidly or manually Sequence must be carried out.
The control lines required between the central controller and the capacitors to be used in the stations are also uncomfortable.
According to the invention, these difficulties can be avoided in that a group control device is assigned to all or individual stations or network parts, which is dependent on the reactive energy flow in that device. or the incoming lines, which do not serve as compensation lines, are controlled via which the main feed or main feeds of the relevant stations or the relevant network components take place.
The invention will be explained with reference to the execution examples illustrated in the drawing.
Fig. 1 shows the application of the inven tion in a radiation network with equalization lines. In the stations <I> A, B, C </I>, groups of control devices a, b, c working in parallel are then provided. These are connected with their current windings to the current transformers a1, b ,, c ,. connected, with their voltage windings to the voltage converters a2, b2, c ,. The current transformers are located on the primary side in the supply lines on the low-voltage side of the transformer a3,
b3, c3, the voltage converters on the consumer collectors, on which in addition to the actual consumers a4, b4, c4, for example motors, the capacitors a.- "b5, c, are arranged for reactive power control.
This ensures, for example, in the case of operation in which station A is working with peak load, that the compensation requirements of this station, whose capacitors are all already switched on, is also covered by the capacitors available in stations B and C. , although the last two stations mentioned do not have any inductive load.
In a far more effective form, this use of the capacitors of unloaded stations to cover the peak demand for reactive power, for example a third station, enables the arrangement illustrated in FIG. 2, in which the group controllers a, <I, working essentially one behind the other > b </I> and c of stations <I> A, B </I> and C are connected to the high-voltage supply lines to these stations in such a way that the power consumed and continuous in the stations is recorded.
In this case, the group controller c, as it were, at the same time as the central controller regulates the total requirements of the radiation network that works with compensating lines.
3, 4 and 5 show the application of the invention in a mesh network BEZW. Ring network in a schematic representation. The arrangement according to FIG. 3 corresponds approximately to its effect. those according to FIG. 1. FIG. 6 shows the connection of the group controller to the main feed current converter by means of summation current converters for multi-sided fed networks with compensating lines, where the reactive power supplied to the relevant stations by the two main feed points is recorded.
Fig. 7 shows another Ausführungsbei game of the invention, which is particularly suitable for Strah lennetz large extent. With this implementation option, in addition to the group controllers <I> a, b </I> and / or the substations <B> <I> A, </I> </B> B and C, c, which regulate to the prescribed reactive power and / or voltage value, a central controller d is provided that not only meets the requirements of the unregulated small substations F and h ', but also the peak demand of the substations A, which are equipped with group controllers,
B and C adjusts to the prescribed reactive power value.
Since in this embodiment, the capacitors in a weakly loaded th station are only switched on to a small extent by the associated group controller, while they are in other parallel lying stations. which show peak loads, are urgently needed, it is advisable to regulate the condensa-tor power of the individual in all radiation networks; the parallel substations should be provided for normal demand at most, but never for the peak demand of these stations, while the peak demand is covered by the central controller.
- It has now been recognized that in those networks in which the group controllers work in parallel with each other, i.e. in meshed networks or in networks with compensating lines, the switch-on and / or running times of the individual controllers must be staggered in order to have staggered overall running times and thus prevent the controllers from regulating against each other that could cause oscillation. If several group controllers work one after the other with a radial mains supply, the upstream group controller must respond more slowly than the downstream one for the same reasons.
In the case of substations that are operated in staggered fashion and equipped with group controllers, a time graduation must be provided so that the group controller furthest away from the central controller works fastest and the central controller works the slowest.
Based on this consideration, in the arrangement according to FIG. 1, the timing is expediently made such that the group controller a furthest away from the transfer point controls the fastest, the group controller c, the station C closest to the feed point, controls the slowest . In the arrangement according to FIG. 2, a corresponding time graduation of the individual controllers is provided.
The group controllers a, b and c of the arrangement according to FIG. 3 are staggered in their control times according to the principles given above so that controller b is the fastest, controller a is less fast and controller c is the slowest. For the controller of the arrangement according to FIG. 4, the same applies to the staggering of their control times as for the controller of the arrangement according to FIG. 3.
In the network system according to FIG. 5, the group controller a will control the fastest, the controller <I> d </I> of the station <I> D </I> acting as a central controller will control the slowest. The control time of controller c of station C lies between the two control times according to its mean distance.
The controllers of the system according to FIG. 6 are staggered in the following way: <I> d, c, b, e, a, f. </I>, g and 1a, where def controller <I> d </I> die The smallest and h the largest switch-on time and / or running time. If necessary, the control time of controller a can be the same as that of controller <I> f </I> and the control time of controller h can be the same as that of the controller. g can be selected.
In the. Arrangement according to FIG. 7, the central controller d must respond with a delay compared to the group controllers a., B and c- the single load groups, so that it only intervenes when the load changes that have occurred in the sub-stations A; B and C are caused by them assigned group controllers are already noisy.
The considerations given above for the staggering of the regular times apply to one-sided and in particular also to. networks fed from more than one side, as shown in FIG. 8 (star network) and in FIG. 9 (meshed polygon network). Since the regulators provided according to the invention preferably work in parallel with this type of network structure, the group regulators must work with staggered maintenance and / or running times.
Depending on the type of network structure, these can be current, voltage or load-dependent, location-dependent, impedance-dependent or the like, i.e. the controllers furthest away from the transfer point or from the upstream network point in terms of energy direction must generally respond the fastest .
In the network structure according to FIG. 8, the control times -the controllers a, .b, c and -d are staggered against one another in the order mentioned, that is, the controller a works the slowest, the controller d, on the other hand, the fastest. In a corresponding manner, the control times of the regulators a, b and c of the network shown schematically in FIG. 9 are staggered with respect to one another, specifically in the order mentioned.
If the regulators work one after the other in a network, the grading is carried out in such a way that the switch-on. and / or the runtimes of the group controllers are shorter than those of the controllers arranged upstream in terms of energy direction.
In networks fed on one or more sides, a load-dependent graduation is advisable, which takes place according to similar criteria, which must be taken into account in the selective short-circuit disconnection of radial networks, ring networks, star networks, polygon networks, mesh networks and their variants;
because in the present case it is a matter of selective work, the group controller, which normally must not be hindered by the upstream or adjacent group controller. The parallel respectively. Rather, upstream controller should only respond when the controller under consideration is no longer able to connect capacitors.
The time grading of the group controllers can be carried out in the simplest way with the overconsumption counters working as relays with downstream Noek switching shaft, the so-called reactive power limiters, in which the grading of the running time can be achieved by changing the gear ratio of the worm gear coupling between the meter drive system and the camshaft. and where the graduation of the switch-on time by influencing the magnetic start-up lock (delay or more difficult start-up),
For example, by reducing the distance between the horseshoe magnet and the iron star sitting on the shaft, this can be caused. By changing the magnetic braking, the overall control time, i.e. the switch-on time including the running time, can also be influenced. These reactive power limiters, which work as counters, are also load-dependent, which means that they run faster, the greater the reactive load that is to be monitored and occurring in the network station.
It is therefore expedient to connect the controller c of the arrangements, for example according to FIGS. 1, 2, 3, 4 and 6, the controller b in FIG. 1 and the controller c of the arrangement according to FIG. 4, i.e. the controllers of such stations, where at first the greatest reactive load is to be expected, but according to the invention the slowest run is required, a very high transmission ratio of the worm gear coupling and possibly also. to give a sharp magnetic brake.
Through a systematically implemented time graduation, a simultaneous addressing of several controllers and thus counter-regulation and unnecessary oscillation of the controllers in case of reactive load changes that can occur in one or more stations working in parallel or one behind the other can be avoided. It is also sufficient that the stations that are furthest away from the transfer point, for example, have enough time first. in order to regulate the reactive load changes that have occurred in your station.
The above-mentioned time graduations can of course also be achieved with other regulators for reactive power regulation, such as cos gg regulators, voltage regulators, current regulators, etc., by using time relays, mechanical transmissions, magnetic braking and the like.
The invention is of course not limited to the exemplary embodiments described. Rather, it can be used for all networks with and without compensation lines, for example for radial networks, ring networks, polygon networks, mesh networks and their types. It can be used with particular advantage in those networks in which capacitors are required for tariff reasons with regard to voltage regulation or network relief or the like, but with the lowest possible total capacitor output for the network with a minimum of system costs got to.