DE1180826B - Apparat zur Bestimmung einer Abweichung vom wirtschaftlichen Gleichgewicht bei der Belastung von miteinander verbundenen Elektrizitaetserzeugungsanlagen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 02 p;

H 02 j
Deutsche Kl.: 21c- 65/05

Nummer: 1180 826

Aktenzeichen: B 47359 VIII b / 21 c

Anmeldetag: 7. Januar 1958

Auslegetag: 5. November 1964

Es ist bekannt, daß zur Erzielung einer optimalen Belastungsverteilung, d. h. einer möglichst billigen Arbeitsweise von Elektrizitätserzeugungsanlagen, eine kontinuierliche Koordinierung der Erzeugungskosten und der Übertragungsverluste vorgenommen werden muß. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Verfahren entwickelt, die in Fachkreisen unter dem Namen »Konstante-B-Verfahren« bekannt sind.

Bei diesen Verfahren werden die differentiellen Brennstoffkosten und die differentiellen Übertragungsverluste verglichen. Dadurch wurde die angeblich optimale Verteilung ermittelt. Diese Konstante-B-Verfahren wurden hauptsächlich zur Ermittlung der sogenannten »B-Konstanten« der Übertragungsverluste angewendet, auf Grund deren dann die Übertragungskosten ermittelt wurden.

Diese bekannten Verfahren bedingen einen außerordentlich großen rechnerischen Aufwand und liefern in der Praxis doch nur unbefriedigende, nicht genügend genaue Ergebnisse.

Zur Vermeidung der Unzulänglichkeiten dieser Verfahren ist ferner ein Apparat zur Bestimmung einer Abweichung vom wirtschaftlichen Gleichgewicht bei der Belastung von miteinander verbundenen Elektrizitätserzeugungsanlagen bekanntgeworden. Dieser Apparat weist ein Rechenwerk auf, das ein erstes Signal gemäß dem Verhältnis der differentiellen Übertragungsverluste für zwei dieser Anlagen erzeugt, und Mittel zum Vergleich des ersten Signals mit einem zweiten, das Verhältnis der differentiellen Erzeugungskosten für diese Anlagen darstellenden Signal enthält, so daß das Rechenwerk ein Ausgangssignal liefert, das eine Abweichung zwischen den genannten Verlust- und Erzeugungskostenverhältnissen und daher eine Abweichung vom wirtschaftlichen Gleichgewicht zwischen diesen beiden Anlagen darstellt.

Dieser Apparat ist sehr kompliziert, weil er eine vollständige Nachbildung der verschiedenen Elektrizitätserzeugungsanlagen und des sie verbindenden Leitungsnetzes erfordert, und weil außerdem das Rechenwerk in komplizierter Weise von dieser Nachbildung abhängig ist.

Die Erfindung, welche die Vermeidung dieser Nachteile bezweckt, geht hierzu aus von einem vom Erfinder für die Planung von elektrischen Verbundanlagen angegebenen Verfahren, welches in den AIEE-Transactions, Bd. 73, Part. Ill A, S. 529 bis 533, unter dem Titel »Coordination of Incremental Fuel Costs and Incremental Transmission Losses by Functions of Voltage Phase Angles« veröffentlicht worden ist. Es wurde vom Erfinder bewiesen, daß zwischen den differentiellen Übertragungsverlusten Apparat zur Bestimmung einer Abweichung
vom wirtschaftlichen Gleichgewicht bei der
Belastung von miteinander verbundenen
Elektrizitätserzeugungsanlagen

Anmelder:

William R. Brownlee, Birmingham, AIa.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Wolff, Patentanwalt,

Stuttgart 1, Lange Str. 51

Als Erfinder benannt:

William R. Brownlee, Birmingham, AIa.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 7. Januar 1957 (632 917)

zweier beliebiger Punkte der Verbundanlage und dem Phasenwinkel in diesen zwei Punkten eine bestimmte Beziehung besteht. Die differentiellen Übertragungs-Verluste

dL

άΡ

zwischen zwei Anlagen können als Funktion des Phasenwinkels Θ zwischen den Verteilungsspannungen der beiden Anlagen und des konstanten Verhältnisses K zwischen Reaktanz und dem Widerstand der äquivalenten Verbindung zwischen den beiden Anlagen betrachtet werden. Diese Beziehung kann wie folgt ausgedrückt werden:

dL _ 2 sin Θ

άΡ ~~ Kcos0 + sin©'

Diese Beziehung kann mit einer genauen, jedoch einfachen Vergleichsmethode zur Ermittlung des Zustandes der Anlagen eines Systems im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit der Belastungsverteilung angewendet werden. Wenn man z. B. zwei beliebige Anlagen 1 und 2 eines Systems betrachtet, so werden sie die gleichen differentiellen Energiekosten in zwei beliebig

409 710/373

dP2	dF2	K cos θ	4	- sin©
df\	K cos O		- sin O
UP1
	bzw.	d	Fi

3 4

gewählten Punkten aufweisen, d. h., daß sie im öko- Belastungsverteilung gesteuert, und zwar durch die nomischen Gleichgewicht sind, wenn Abweichungssignale von dieser optimalen Verteilung.

Der Apparat von F i g. 1 weist einen Teil der zum

² Messen und Berechnen der optimalen Verteilung und

5 einen Teil der zur Anzeige der Abweichungen von dieser optimalen Verteilung dient, auf.

Der Meßteil arbeitet auf Grund der vorstehend an-, gegebenen Gleichungen und weist drei identische Rechenwerke 100, 200 und 300 auf.
ίο Das Rechenwerk 100 kombiniert die differentiellen

dP₂ dP_t Übertragungs Verluste der Anlagen 1 und 2 und ver

gleicht diese mit den differentiellen Erzeugungskosten

stellen die differentiellen Energieerzeugungskosten für dieser Anlagen. Das Resultat dieses Vergleiches die Anlagen 1 bzw. 2 dar, K ist das Verhältnis zwischen erscheint in der Ausgangsleistung des Rechenwerkes Reaktanz und Widerstand und θ der Phasenwinkel 15 100 als Abweichungssignal, falls eine solche Abzwischen den Spannungen. Wenn alle Anlagenpaare weichung von der optimalen Verteilung für die Anim Gleichgewicht sind, so ist das ganze System im lagen 1 und 2 vorhanden ist.

Gleichgewicht. Der Winkel O ist der Voreilungs- Das Rechenwerk 200 arbeitet in gleicher Weise für

winkel der Spannung in der Anlage 1 in bezug auf die die Anlagen 2 und 3, wobei das Resultat des Ver-Spannung in der Anlage 2. 20 gleiches hier auch als Abweichungssignal in der Aus-

Der Apparat nach der Erfindung nutzt die beim gangsleistung dieses Rechenwerkes erscheint. Das Entwurf von Verbundanlagen gewonnenen Erkennt- Rechenwerk 300 arbeitet in gleicher Weise für die nisse dadurch aus, daß dem Rechenwerk Eingangs- Anlagen 3 und 4.

signale zugeführt werden, die den Phasenwinkel Damit der Apparat die Abweichungen von der

zwischen den Sammelschienenspannungen der beiden 25 ökonomischen Verteilung für irgendein Paar von Anlagen darstellen, und daß das Rechenwerk das Anlagen des Systems anzeigen kann, muß eine der erste Signal nur aus den Werten dieser Eingangssignale Anlagen, z. B. die Anlage 1, als Bezugsanlage gewählt und dem Wert des Verhältnisses zwischen der Reak- werden. Die obenerwähnten Abweichungssignale wertanz und dem ohmschen Widerstand des Verbindungs- den dann derart kombiniert, daß sie Abweichungsweges der beiden Anlagen erzeugt. 30 signale bilden, die die Abweichung von der öko-Vorzugsweise ist das Rechenwerk so ausgelegt, daß nomischen Verteilung der Anlagen 2, 3 und 4 in bezug es das Verhältnis der differentiellen Übertragungs- auf die Anlage 1 anzeigen. Die Leistungen der Anlagen kosten gemäß der Formel werden derart gesteuert, daß diese Endsignale gegen

. Null streben, so daß alle möglichen Paare von An-

K-cost) 4-sin© ₃₅ j_{agen unc}j _somj_t (j_{as ganze} System annähernd in

K-cos© — sin© einem optimalen Gleichgewicht gehalten sind.

Nachstehend werden die Elemente, die auf die

berechnet, wobei θ der genannte Phasenwinkel und K Anlage 1 bezogen sind, mit Bezugszeichen, beginnend

das genannten Reaktanz-Widerstands-Verhältnis ist. mit 100, die Elemente, die auf die Anlage 2 bezogen

Vorzugsweise enthält der Apparat ferner auch Mittel, 4° sind, mit Bezugszeichen, beginnend mit 200, usw. verum die Belastungen der Anlagen in Funktion der sehen. Elemente, die nur in einem Rechenwerk vorermittelten Abweichung optimal zu steuern. handen sind, werden auch entsprechend gekenn-

Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung zeichnet. Elemente, die in jedem Rechenwerk vorwerden aus der nachfolgenden Beschreibung hervor- handen sind, haben Bezugszeichen, die um 100 bzw. gehen, die sich auf ein in der Zeichnung schematisch 45 ein Mehrfaches von 100 differieren, dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung be- Da die Rechenwerke 100, 200 und 300 identisch zieht; Es zeigt sind und auf identische Weise arbeiten, wird nach-

F i g. 1 ein Schaltschema des Apparates, stehend lediglich das Rechenwerk 100 detailliert be-

F i g. 2 ein Schaltbild eines Wattmeters, schrieben.

F i g. 3 ein Schaltschema eines Variometers, 50 Dasselbe ermittelt und vergleicht die differentiellen

F i g. 4 ein Schaltschema des Steuerapparates, Verluste und Erzeugungskosten der Anlagen 1 und 2

F i g. 5 ein Schaltschema eines Teiles der F i g. 1 entsprechend den Gleichungen für das ökonomische

gemäß einer Variante. Gleichgewicht, die vorstehend angegeben worden sind.

Der in F i g. 1 schematisch dargestellte Apparat Das Rechenwerk 100 arbeitet also auf Grund der

dient zur Bestimmung und Ermittlung der Ab- 55 Methode, bei welcher der Spannungsphasenwinkel

weichungen vom ökonomischen Gleichgewicht eines zur Bestimmung der Übertragungsverluste verwendet

Systems zur Erzeugung von elektrischer Energie, das wird. Das Rechenwerk 100 ermittelt also den Win-

vier gekoppelte Anlagen aufweist. kel O₁,₂ zwischen der Sammelschienenspannung der

Das System könnte natürlich mehr oder weniger Anlagen 1 und 2 und das konstante Verhältnis K

als vier Anlagen aufweisen oder aber auch solche, die 60 zwischen Reaktanz und Widerstand der entsprechen-

aus irgendeinem Grund vom Apparat nicht berück- den Verbindung zwischen den Anlagen 1 und 2. Zu

sichtigt werden müssen. Die vom Apparat ermittelte diesem Zweck wird das Verhältnis der differentiellen

Belastungsverteilung wird dann auf solche Anlagen Übertragungsverluste zwischen diesen Anlagen, d. h.

nicht angewendet. Der Einfachheit halber wird hier der rechte Teil der vorgenannten Gleichung, ermittelt,

jedoch angenommen, daß das System nur die vier 65 d. h. das Verhältnis:

erwähnten Anlagen umfaßt, die vom Apparat erfaßt „ . „

werden. Die Energieerzeugung dieser Anlagen wird ^{12 cos 12 r SIn 12} .

entsprechend der optimalen, vom Apparat ermittelten K₁₂ cos O₁₂ — sin 0₁₂

5 6

Dieses Glied ist also das sogenannte Verlust- gleichgemacht werden. Wie nachstehend beschrieben,

verhältnis und wird wie folgt ermittelt: Das Rechen- kann dieser Wert der Signale willkürlich gewählt

werk 100 weist ein Wattmeter 101 und ein Vario- werden, wobei der Einfachheit halber dieser Wert

meter 102 auf, welchen Wechselspannungssignale zu- gleich 1 gesetzt wird.

geführt werden, die dem effektiven Sammelschienen- 5 Das Wattmeter 101 ist derart gestaltet, daß es spannungsphasenwinkel der Anlagen 1 und 2 ent- zwischen seinen Ausgangsklemmen 113, 114 ein sprechen. Die Ausgangsleistung des Wattmeters 101 Gleichstromsignal erzeugt, dessen Größe proportional und des Variometers 102 sind also Funktionen des dem Wert von (2A₁₂ cos <9₁₂) ist, d. h. dem nume-Phasenwinkels <9₁₂ zwischen den Sammelschienen- rischen Wert der Konstante K₁₂, der im Wattmeter spannungen der Anlagen 1, 2 und werden mit dem io bei Eichung desselben eingestellt wird,
konstanten Faktoi K₁₂ (Verhältnis Reaktanz zu Wider- Dieses Ausgangssignal der Wattmeter-Ausgangsstand) der Anlagen 1 und 2 in einer Brückenschaltung klemmen 113, 114 gelangt über die Leitungen 118, kombiniert, die einen Verstärker und einen Motor- 119 zum Schiebewiderstand 106. Die Widerstände 104, antrieb als Detektor für die Leistung Null der Brücken- 105 sind mit den Leitungen 118, 119 und somit schaltung aufweist. Die Brückenschaltung weist ferner 15 praktisch mit dem Widerstand 106 parallel gegleichangeordnete Widerstände 104, 105 und einen schaltet. Das Gleichstromsignal ist somit an dem variablen Schiebewiderstand 106 auf, welcher einen Schiebewiderstand 106 und an den mit demselben einstellbaren Kontakt 107 besitzt, der von einem Aus- parallel geschalteten Widerständen 104, 105 angegleichmotor 108 verstellt wird. Dieser Ausgleich- legt.

motor 108 wird vom Nullagenverstärker 103 gesteuert. 20 Das Variometer 102 weist ' ein erstes Paar von Dieser Verstärker 103 und der Motor 108 arbeiten Eingangsklemmen 120, 121, ein zweites Paar von zusammen, um den Gleitkontakt 107 stets derart zu solchen Klemmen 122,123 und ein Paar von Ausgangsverstellen, daß die Ausgangsleistung der Brücken- klemmen 124,125 auf. Die Eingangsklemmen 120,121 schaltung Null bleibt. Unter diesen Umständen teilt sind über die Leitungen 115, 116 mit den Ausgangsder Gleitkontakt 107 den Widerstand 106 derart, daß 25 klemmen des Fernempfängers 117 verbunden. Dadas Verhältnis der Spannung zum Widerstand beid- durch gelangt das erwähnte Wechselspannungssignal seitig des Gleitkontaktes gleich dem numerischen Wert entsprechend dem effektiven Sammelschienenspander differentiellen Übertragungsverluste zwischen den nungsphasenwinkel der Anlage 1 zu den Eingangs-Anlagen 1 und 2 bleibt. klemmen 120, 121 des Variometers 102.

Dies wird, wie nachstehend erklärt, verwirklicht. 30 Die Eingangsklemmen 122, 123 sind über die

Das Wattmeter 101 weist zwei erste Eingangsklemmen Leitungen 215, 216 mit den Ausgangsklemmen des

109, 110, zwei weitere Eingangsklemmen 111, 112 und Fernempfängers 217 verbunden, so daß das erwähnte

zwei Ausgangsklemmen 113, 114 auf. Die Eingangs- Wechselspannungssignal dieses Empfängers, das dem

klemmen 109, 110 sind über Leitungen 115, 116 mit Sammelschienenspannungsphasenwinkel der Anlage 2

den Ausgangsklemmen eines Fernempfängers 117 35 entspricht, dem Variometer 102 zugeführt wird,

verbunden, der von der Anlage 1 ein Signal empfängt, Dieses Variometer 102 empfängt also ebenfalls

das dem Phasenwinkel dei Sammelschienenspannung die zwei Wechselspannungssignale mit dem Phasen-

dieser Anlage 1 entspricht. Der Fernempfänger 117 winkel <9₁₂.

erzeugt ein Wechselspannungssignal für die Eingangs- Das Variometer 102 erzeugt ein Gleichspannungsklemmen 109, 110, dessen Amplitude vorbestimmt ist 4° signal, dessen Größe sin (9₁₂ entspricht. Dieses Aus- und dessen Phase die Phase der Anlage 1 in bezug auf gangssignal des Variometers wird mit einem Signal, eine Bezugsphase darstellt. Der Phasenwinkel zwischen welches vom Ausgangssignal des Wattmeters abgeleitet dem den Eingangsklemmen 109,110 angelegten Signal wird, dem Verstärker 103 zugeführt,
und einem willkürlich gewählten Bezugssignal ent- Der Verstärker 103 weist Eingangsklemmen 127,128 spricht dem effektiven Phasenwinkel zwischen der 45 und mit dem Ausgleichmotor 108 verbundene Aus-Sammelschienenspannung der Anlage 1 und diesem gangsklemmen 129 auf. Um das Signal des Vario-Bezugssignal. Der Einfachheit halber kann also gesagt meters mit dem Ausgangssignal des Wattmeters zu werden, daß das Eingangssignal der Klemmen 109,110 verbinden, ist die Ausgangsklemme 125 des Varioden gleichen Phasenwinkel wie die Sammelschienen- meters über eine Leitung 130 mit dem Punkt 126 spannung der Anlage 1 hat. 5° zwischen den Widerständen 104 und 105 verbunden.

In gleicher Weise wird ein Wechselspannungs- Die andere Ausgangsklemme 124 des Variometers ist

signal von gleicher Amplitude und mit einem dem mit der Eingangsklemme 127 des Verstärkers ver-

Phasenwinkel der Sammelschienenspannung der An- bunden.

lage 2 entsprechendem Phasenwinkel den Eingangs- Der den Motorantrieb bewirkende Verstärker 103 klemmen 111,112 des Wattmeters 101 zugeführt. Diese 55 und der Ausgleichmotor 108 sind von an sich, z. B. Eingangsklemmen 111, 112 sind über Leitungen 215, durch das USA.-Patent 2 423 540, bekanntgewordener 216 mit den Ausgangsklemmen eines Fernempfän- Bauart. Der Verstärker 103 verursacht eine Rotation gers 217 verbunden, der von der Anlage 2 Signale des Motors 108 in einem Drehsinn, der von der empfängt, die dem Sammelschienenspannungsphasen- Polarität der zwischen den Eingangsklemmen 127, 128 winkel dieser Anlage 2 entsprechen. Das Wattmeter 101 60 angelegten Signale abhängt. Der Verstärker 103 verempfängt also zwei Signale: Das erste entspricht dem hindert hingegen eine Rotation des Motors 108, wenn Phasenwinkel der Anlage 1 und das zweite dem der Wert des Verstärkereingangssignals annähernd Phasenwinkel der Anlage 2. Der Phasenwinkel zwischen Null ist.

diesen beiden Signalen ist also der Phasenwinkel 6>₁₂, Der Gleitkontakt 107 wird mechanisch, z. B. mittels

der effektiv zwischen den Sammelschienenspannungen 65 eines Lenkers 131 vom Motor 108 längs des Wider-

der Anlagen 1 und 2 vorhanden ist. Standes 106 verstellt. Der Verstärker 103 steuert den

Wie erwähnt, müssen diese beiden Signale gleich- Motor 108, um diesen Gleitkontakt in Funktion der

gehalten oder durch entsprechende Normierung Größe und der Polarität des Verstärkerausgangs-

signals zu verstellen. Wenn also ein Signal zwischen den Eingangsklemmen 127, 128 entsteht, so wird der Verstärker den Motor 108 derart steuern, daß der Gleitkontakt 107 längs des Widerstandes 106 in einer Richtung und um einen Betrag verstellt wird, derart, daß das Eingangssignal des Verstärkers gegen Null streben wird.

Der Verstärker 103 und der Motor 108 dienen also dazu, den Gleitkontakt 107 stets derart zu verstellen, daß der Stromkreis im Gleichgewicht bleibt. Wenn der Apparat sich in diesem Gleichgewicht befindet, haben das Wattmeter und das Variometer Ausgangssignale, deren Polarität in Fig. 1 angegeben ist. In diesem Falle wird durch den linken Teil des Widerstandes 106,

Das Verhältnis der differentiellen Erzeugungskosten bildet der linke Teil der erwähnten Gleichung, d. h. der Ausdruck:

dP₂ OF₁ UP₁

tional dem Wert von

cos Θ, ο — sin Θ_ν

ist. Gleichzeitig wird zwischen dem Gleitkontakt 107 und dem rechten Ende des Widerstandes 106 ein Spannungsabfall erzeugt, der proportional

K-,, cos Θ λ

sin Θ_Λ

Man beachte, daß das Verhältnis dieser Spannungsabfälle gleich dem Verhältnis der differentiellen Übertragungsverluste für die Anlage 1 und 2 ist. Wenn

Nenner und Zähler entsprechen den differentiellen Erzeugungskosten für die Anlage 1 bzw. 2.

Das Rechenwerk 100 weist einen Schiebewiderstand 132 mit einem Gleitkontakt 133 auf, der zur Einstellung des Brennstoffpreises für die Anlage 1 d. h. zwischen seinem linken Ende und dem Gleit- 15 dient. Ferner ist ein ähnlicher Schiebewiderstand 232 kontakt 107, ein Spannungsabfall erzeugt, der propor- mit Gleitkontakt 233 für die Anlage 2 vorgesehen.

Eine Gleichstromquelle, ζ. B. eine Batterie 134, ist an beide Enden des Widerstandes 132, eine Batterie 234 an beide Enden des Widerstandes 232 geschaltet. Selbstverständlich können diese Batterien in diesem Rechenwerk durch andere Stromquellen ersetzt werden.

Der Widerstand 132 erlaubt die Einstellung einer dem Brennstoffpreis für die Anlage 1 entsprechenden as Spannung. Zu diesem Zweck ist der Gleitkontakt 133 über ein mechanisches Gestänge 135 mit einem Griff 136 verbunden. Durch geeignete Einstellung des Griffes 136 kann man also in der am linken Ende des Widerstandes 132 angeschlossenen Leitung 137 eine

also das Gleichgewicht des Stromkreises in oben 30 Spannung erzeugen, die dem Brennstoffpreis der beschriebener Weise erreicht ist, verursacht der Anlage 1 proportional ist.

Apparat eine Verstellung des Gleitkontaktes, die dem Der Kontakt 233 ist in gleicher Weise über ein

effektiven Verhältnis der Ubertragungsverluste der Gestänge 235 mit einem Griff 236 verbunden, derart, Anlage 1 und 2 entspricht. Zusammenfassend kann daß in der Leitung 237 eine Spannung erzeugt wird, also festgestellt werden, daß das Wattmeter 101 ein 35 die dem Brennstoffpreis der Anlage 2 entspricht. Ausgangssignal proportional 2.K₁₂COS(SJ₁₂ und das Der Gleitkontakt eines oder mehrerer dieser Brenn-

Variometer 102 ein Ausgangssignal proportional sin Θ₁₂
erzeugt. Der Verstärker 103 und der Ausgleichmotor 108 arbeiten in Abhängigkeit von diesen
Signalen und verstellen den Gleitkontakt 107 längs 4°
des Widerstandes 106 derart, daß der Stromkreis im
Gleichgewicht gehalten wird. In diesem Zustand teilt zweiter Schiebewiderstand 138 mit einem Gleitkonder Gleitkontakt den Widerstand 106 derart, daß der takt 139 vorgesehen, welcher in Funktion der Ausgangs-Wert das Verhältnis von Spannung und Widerstand leistung der Anlage 1 eingestellt wird. Dieser Konbeidseitig des Gleitkontaktes gleich dem effektiven 45 takt 139 wird von einem mechanischen Gestänge 140 numerischen Wert des Verhältnisses der differentiellen verstellt, das vom Fernempfänger 141 gesteuert wird. Übertragungsverluste der Anlagen 1 und 2 ist. Der Dieser Fernempfänger 141 empfängt Impulse, die der Kontakt 107 wird kontinuierlich in Funktion des Ausgangsleistung der Anlage 1 entsprechen. Natürlich Wertes dieses Verhältnisses verstellt. können hier auch andere Einstellmittel vorgesehen

Wie erwähnt, dient das Rechenwerk 100 zur Ermitt- 50 werden.

lung des Verhältnisses der differentiellen Übertragungs- Der Widerstand 138 ist mit einem festen Wider-

verluste und des Verhältnisses der differentiellen stand 142 in Serie geschaltet, welcher der festen Erzeugungskosten für die Anlage 1 und 2 sowie zum Komponente der differentiellen Erzeugungskosten der Vergleich dieser Verhältnisse mit der Gleichgewichts- Anlage 1 entspricht. Beide Widerstände 138 und 142 gleichung, und zwar derart, daß ein Signal abgeleitet 55 sind zwischen dem Gleitkontakt 132 und der Leitung werden kann, das eine Abweichung vom Gleichgewicht 137 geschaltet. Die Spannung, die dem Brennstoffpreis anzeigt. Der zuerst beschriebene Teil des Rechen- der Anlage 1 entspricht, ist also an diesen Widerständen Werkes 100 dient zur Bestimmung des Verhältnisses angelegt, so daß zwischen dem Kontakt 139 und der der differentiellen Übertragungsverluste nach dem Leitung 137 eine Spannung erzeugt wird, die den Phasenwinkelverfahren, wobei der Kontakt 107 ent- 60 differentiellen Erzeugungskosten der Anlage 1 pro

Stoffpreiswiderstände könnte auch selbsttätig anstatt von Hand eingestellt werden. Eine Fernsteuerung wäre ebenfalls möglich.

Zur Ermittlung des Verhältnisses - ' ist ferner ein

sprechend diesem Verhältnis eingestellt wurde. Der
jetzt zu beschreibende Teil des Rechenwerkes 100
dient zur Ermittlung des Verhältnisses der differentiellen Erzeugungskosten für die Anlagen 1 und 2 und

portional ist.

Die gleichen Mittel 238, 239, 240, 241 dienen zur Erzeugung einer Spannung zwischen der Leitung 237 und dem Kontakt 239, die proportional zu den

zum Vergleich dieses Verhältnisses mit dem zuerst 65 ,.~ .. „ _c , , dF₂ , . , « . .

... ,. ^b _ΛΓ ,..,. . JL- i_x al differentiellen Erzeugungskosten ■-=-—■ der Anlage 2 ist.

ermittelten Verhältnis, wodurch em gewünschte Ab- & & ^p 0

weichungen vom Gleichgewicht anzeigendes Signal
erzeugt werden kann.

Zum Vergleich der Verhältnisse der differentiellen Übertragungskosten (Stellung des Kontaktes 107) und

9 10

der differentiellen Erzeugungskosten (Spannung zwi- ist das Verhältnis der Widerstandswerte beidseitig des sehen 139 und 137 bzw. zwischen 237 und 239) ist ein Kontaktes 144, das vom Ausgleichmotor 108 ent-Schiebewiderstand 143 mit einstellbarem Kontakt 144 sprechend dem Verhältnis der differentiellen Übervorgesehen. Dieser Kontakt 144 wird ebenfalls über tragungsverluste eingestellt wird, gleich dem Verhältnis ein Gestänge 145 vom Ausgleichmotor 108 ent- 5 der Spannungen, die dem Brennstoffpreis für die sprechend dem Kontakt 107 verstellt. Die Stellung des Anlagen 1 und 2 entsprechen. Das Abweichungssignal Kontaktes 144 auf dem Widerstand 143 entspricht in den Leitungen 146, 147 ist dann mindestens der Stellung des Kontaktes 107 auf dem Wider- annähernd Null. Also entspricht ein Abweichungsstand 106. Die beiden den differentiellen Erzeugungs- signal, das Null ist, dem Gleichgewicht der Anlagen 1 kosten der Anlagen 1 und 2 entsprechenden Spannun- io und 2.

gen werden in Serie über den Widerstand 143 angelegt. Vor der weiteren Beschreibung, wie dieses Ab-

Zu diesem Zweck ist die Leitung 137 mit dem linken weichungssignal behandelt und ausgewertet wird,

Ende des Widerstandes 143 und der Kontakt 239 mit werden zunächst das verwendete Wattmeter und das

dem rechten Ende dieses Widerstandes verbunden. verwendete Variometer näher beschrieben. Es handelt

Der Kontakt 139 ist unmittelbar mit der Leitung 237 15 sich dabei um bevorzugte Ausführungsformen, andere

verbunden. Der Speisestromkreis des Widerstandes 143 Ausführungen können natürlich auch Verwendung

fängt somit am linken Ende desselben an, erstreckt finden.

sich über die Leitung 137, den Widerstand 142, den In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Watt-Teil des Widerstandes 138 vom linken Ende bis zum meters dargestellt. Wie erwähnt, dient dieses Watt-Kontakt 139, diesen Kontakt 139, die Leitung 237, 20 meter 101 zur Erzeugung eines Gleichstromsignals den Widerstand 242, den Widerstand 238 vom linken zwischen den Ausgangsklemmen 113,114, dessen Größe Ende bis zum Kontakt 239 und endet am rechten Ende proportional (2 K₁₂ cos 0₁₂) sein muß.
des Widerstandes 143. Das Wattmeter 101 besteht im wesentlichen aus

Die Schiebewiderstände 106 und 143 vergleichen einem an sich z. B. aus dem USA.-Patent 2 283 566

die differentiellen Übertragungskosten und die differen- 25 bekannten thermischen Umformer, der zu dem hier

tiellen Erzeugungskostenverhältnisse für die Anlagen 1 notwendigen Zweck umgebaut wurde. Der Strom-

und 2 entsprechend der Gleichgewichtsgleichung. transformator des bekannten Gerätes wurde durch

Wenn diese Anlagen 1 und 2 nicht im ökonomischen einen zweiten Spannungswandler ersetzt, wodurch das

Gleichgewicht sind, d. h., wenn die differentiellen Wattmeter eine Ausgangsleistung erzeugen kann, die

Erzeugungskosten für die gelieferte Energie nicht 30 die gewünschte Funktion des Phasenwinkels der

gleich sind, ist die Gleichgewichtsgleichung nicht beiden Eingangsspannungen darstellt. Bei üblichen

erfüllt. Mit anderen Worten, das Verhältnis der Wattmetern ist bekanntlich diese Ausgangsleistung

differentiellen Erzeugungskosten ist in diesem Fall eine Funktion des Phasenwinkels zwischen einer

nicht gleich dem Verhältnis der differentiellen Über- Spannung und einem Strom.

tragungsverluste für die Anlagen 1 und 2. Unter diesen 35 Das Wattmeter 101 weist also einen ersten Span-

Umständen wird ein Abweichungssignal zwischen dem nungswandler 148 mit einer Primärwicklung 149 und

Kontakt 144 und der Leitung 237, d. h. in den ange- einer Sekundärwicklung 150 sowie einen zweiten

schlossenen Ausgangsleitungen 146,147 erzeugt, dessen Spannungswandler 151 mit einer Primärwicklung 152

Größe dem Betrag entspricht, um welchen die Abwei- und zwei Sekundärwicklungen 153 und 154 auf. Die

chung und deren Polarität dem Vorzeichen dieser 40 Primärwicklung 149 des Spannungswandlers 148 ist an

Abweichung entspricht. den Eingangsklemmen 109,110 und die Primär-

Die Größe des Abweichungssignals ist eine Funk- wicklung 152 des Spannungswandlers 151 an den

tion der Differenz zwischen den differentiellen Erzeu- Eingangsklemmen 111, 112 angeschlossen. Die Ein-

gungskosten der Anlagen 1 und 2. Ferner hängt die gangsspannungen des Wattmeters 101 sind somit je an

Polarität des Signals davon ab, ob die differentiellen 45 einer Primärwicklung 149,152 angelegt.

Erzeugungskosten der Anlage 1 größer oder kleiner Ein erstes Paar von Thermoelementen 155,156 ist

als diejenigen der Anlage 2 sind. Dieses Abweichungs- mit den äußeren Enden der Sekundärwicklungen 153

signal ist also maßgebend für die Größe und den Sinn und 154 verbunden. Der Verbindungspunkt 157

einer Abweichung der Anlage 2 vom ökonomischen zwischen diesen Thermoelementen 155,156 ist mit der

Gleichgewicht in bezug auf die Anlage 1. 50 Ausgangsklemme 113 des Wattmeters 101 verbunden.

Dieses Signal zeigt also, daß entweder die Belastung Ein zweites Paar von Thermoelementen 158,159 ist oder aber die Ausgangsleistung der Anlage 2 in bezug mit den beiden anderen Enden der Sekundärwickauf die Anlage 1 geändert werden soll, um ein ökono- lungen 153,154 verbunden. Der Verbindungspunkt 160 misches Gleichgewicht zwischen diesen Anlagen zu zwischen diesen Thermoelementen 158, 159 ist mit der erhalten. Dieses Abweichungssignal, das zwischen den 55 Ausgangsklemme 114 des Wattmeters 101 verbunden. Leitungen 146 und 147 erzeugt ist, wird mit den Die Sekundärwicklung 150 ist einerseits unter Zwi-Abweichungssignalen für die zwei anderen Paare von schenschaltung eines einstellbaren Widerstandes 161 Anlagen kombiniert, um schließlich Abweichungs- mit einer Mittelanzapfung 162 der Sekundärwicklung signale für die Anlagen 2, 3, 4 in bezug auf die An- 153 und andererseits mit einer Mittelanzapfung 163 lage 1 zu erhalten. 60 der Sekundärwicklung 154 verbunden.

Wenn die Anlagen 1 und 2 sich im ökonomischen In an sich bekannter Weise erzeugt ein solches

Gleichgewicht befinden, so sind die differentiellen Wattmeter ein Gleichstromsignal, das proportional

Erzeugungskosten gleich, die erwähnte Gleichung ist zu EI cos Θ ist. Dabei ist E die Spannung, die der

erfüllt. Die differentiellen Ubertragungskosten und die Primärwicklung des Spannungswandlers des Watt-

differentiellen Erzeugungskosten sind im Gleichgewicht. 6g meters angelegt wird, / der Strom, der durch die

Das Verhältnis der differentiellen Erzeugungskosten Primärwicklung des Stromwandlers fließt, und Θ der

der Anlagen ist gleich dem Verhältnis der differen- Phasenwinkel zwischen dieser Spannung und diesem

tiellen Übertragungsverluste. Unter diesen Umständen Strom. Im vorliegenden Falle wird zwischen den

11 12

Ausgangsklemmen 113,114 ein Gleichstromsignal er- benen Wert der Belastung jeder Anlage ermittelt

zeugt, das proportional E₁ E₂ cos Θ ist. E₁, E₂ sind die werden können. Jeder Widerstand 138, 238 muß dem-

Größen der beiden Wechselstromsignale, die an den zufolge entsprechend der Eingangs-Ausgangs-Lei-

Eingangsklemmen des Wattmeters 101 angelegt wer- stungscharakteristik jeder Anlage gekennzeichnet

den, und Θ ist der Phasenwinkel zwischen diesen 5 werden.

Spannungen, d. h. der Voreilungswinkel des Signals Die Kosten für die Erzeugung einer gegebenen über die Eingangsklemmen 109,110 in bezug auf das Leistung in einer Anlage und somit die erwähnte Signal über die Eingangsklemmen 111,112. Charakteristik hängen gewöhnlich von der Anzahl Aus dem Gesagten geht jedoch hervor, daß das Generatoren ab, die zur Erzeugung dieser Leistung Ausgangssignal E₁ E₂ cos Θ proportional zu 2 K₁₂ cos io eingesetzt werden. Es ist daher wünschenswert, jedem Q₁₂ ist. Der konstante Faktor 2K₁₂ kann durch Widerstand 138, 238 einen nicht dargestellten Bereichentsprechende Eichung, z. B. durch Einstellung des schalter zuzuordnen, mittels dessen diese Charakte-Widerstandes 161, eingeführt werden, während E₁, E₂ ristik gemäß der Anzahl eingesetzter Generatoren als Einheit betrachtet werden können. In diesem Falle eingestellt wird. Man könnte aber auch an Stelle eines ist das Signal des Wattmeters: 2AT₁₂ cos Θ₁₂. 15 einzigen Schiebewiderstandes mehrere solche Schiebe-Die beiden gleichen Eingangssignale E₁, E₂ des widerstände, und zwar so viele, wie Generatoren vorWattmeters, die den Ausgangssignalen der Empfänger handen sind, vorsehen. Jeder dieser Widerstände wäre 117 und 217 entsprechen, müssen in der Praxis nicht dann entsprechend der Charakteristik des korresponimmer gleich Eins sein, solange ihr effektiver Wert für dierenden Generators gekennzeichnet. Die erwähnten, beide Signale gleich ist. Aus dem Vorstehenden geht 20 nicht genannten Schalter würden in diesem Falle übrigens hervor, daß der Wert des Verhältnisses der lediglich zum Ein-oder Ausschalten dieser Widerstände differentiellen Übertragungsverluste, der durch die entsprechend dem Zustand des korrespondierenden Einstellung der Kontakte 107 und 144 gegeben ist, von Generators dienen.

dem absoluten Wert von E₁ und E₂ unabhängig ist. Die Widerstände 142, 242 sind in dem Teil des

Wenn also das Wattmeter gemäß F i g. 2 auf 25 Rechenwerkes angeordnet, der zur Ermittlung des

geeignete Weise in bezug auf IK₁₂ geeicht worden ist, Verhältnisses der differentiellen Erzeugungskosten

so erzeugt es ein Ausgangssignal, das proportional zu dient. Über diesen Widerständen werden die fest-

2UT₁₂ cos <9₁₂ ist. stehenden Komponenten der differentiellen Erzeu-

In F i g. 3 ist ein Ausführungsbeispiel des Vario- gungskosten in der die differentiellen Erzeugungskosten

meters 102 schematisch dargestellt. Wie erwähnt, muß 30 darstellenden Spannung eingeschlossen. Diese festen

das Variometer 102 ein Gleichstromsignal erzeugen, Komponenten können aber je nach Anzahl eingesetzter

dessen Größe proportional zu sin Θ₁₂ ist, wobei G₁₂ Generatoren auch variieren, so daß es wünschenswert

der Phasenwinkel zwischen zwei Eingangssignalen ist. erscheint, die Widerstände 142, 242 einstellbar zu

Unter diesen Umständen kann das Variometer 102 machen.

aus einem thermischen Umformer (oder Wattmeter), 35 Vorstehend wurde das Rechenwerk 100 detailliert wie z. B. dem Wattmeter 101 und einem Phasenschieber, beschrieben, das schließlich ein Abweichungssignal in der die Phase um 90° verschiebt, bestehen. Das Aus- den Leitungen 146,147 erzeugt, das der Größe und gangssignal EI cos Θ des Wattmeters wird zu einem der Polarität nach die Abweichung der Anlage 2 vom Ausgangssignal des Variometers, das proportional zu Gleichgewichtszustand in bezug auf die Anlage 1 EI sin Θ ist. 40 darstellt. Gleichzeitig gibt dieses Signal den Betrag Das Variometer 102 besteht demzufolge aus einem und das Vorzeichen desselben, um welchen die AusWattmeter 164 und einem Phasenschieber 165. Das gangsleistung der Anlage 2 in bezug auf die Anlage 1 Wattmeter 164 ist z. B. identisch mit dem Wattmeter zwecks Erreichung des Gleichgewichtes geändert 101 der F i g. 2. Das eine Paar von Eingangsklemmen werden soll. Das Rechenwerk 200 erzeugt ein ähnliches des Wattmeters ist direkt mit den Eingangsklemmen 45 Signal für die Anlagen 2 und 3 und das Rechenwerk300 120,121 des Variometers verbunden. Das andere für die Anlagen 3 und 4. Das Signal des Rechenwerkes Paar von Eingangsklemmen des Wattmeters ist unter 200 wird in den Leitungen 346, 347 erzeugt. Dies wird Zwischenschaltung des Phasenschiebers 165 mit den teilweise durch wiederholte Anordnung gewisser zwei anderen Eingangsklemmen 122,123 des Vario- Stromkreise des Rechenwerkes 100 bzw. 200 erzielt, meters verbunden. Die Ausgangsklemmen des Watt- 50 Das Rechenwerk 200 besitzt ein Wattmeter 201 meters sind mit den Ausgangsklemmen 124,125 des und ein Variometer 202, die über den Empfänger 217 Variometers verbunden. ein dem Phasenwinkel der Sammelschienenspannung Der Phasenschieber 165 verschiebt das eine der der Anlage 2 entsprechendes Signal und über den Eingangssignale des Wattmeters 164 um 90° in bezug Empfänger 317 ein dem Phasenwinkel der Sammelauf das andere, womit das Ausgangssignal des Watt- 55 Schienenspannung der Anlage 3 entsprechendes Signal meters und mit ihm dasjenige des Variometers pro- erhalten. Letzteres wird ebenfalls dem Wattmeter 301 portional sin O₁₂ ist. und dem Variometer 302 des Rechenwerkes 30Θ zu-Das effektive Ausgangssignal des Variometers ist geführt, die über den Empfänger 417 ein dem Phasenproportional E₁ E₂ sin O₁₂; da aber, wie erwähnt, der winkel der Sammelschienenspannung der Anlage 4 Wert des Verhältnisses der differentiellen Über- 60 entsprechendes Signal erhalten. Der Einstellgriff 236 tragungskosten von E₁, E₂ unabhängig ist, ist dies für den Brennstoffpreis der Anlage 2 dient zur gleichunerheblich, zeitigen Einstellung eines Gleitkontaktes 233' des Nachstehend wird jetzt das Rechenwerk 100 weiter Rechenwerkes 200, der dem Gleitkontakt 233 des beschrieben. Wie erwähnt, wird der Gleitkontakt der Rechenwerkes 100 entspricht. Die Griffe 336 bzw. 436 Schiebewiderstände 138, 238 zwecks Ermittlung der 65 für den Brennstoffpreis der Anlagen 3 bzw. 4 dienen differentiellen Erzeugungskosten gemäß der effektiven zur Einstellung von Gleitkontakten 333 und 335', Ausgangsleistung der Anlagen 1 und 2 eingestellt, so die sich in den Rechenwerken 200 bzw. 300 befinden, daß die effektiven Erzeugungskosten für jeden gege- und 433 vom Rechenwerk 400.

Der Empfänger 241 der Ausgangsleistung der Die Angaben der Anzeigegeräte werden an den Anlage 2 dient zur Einstellung eines Gleitkontaktes Anlagen z. B. telephonisch oder telegraphisch über-

239' des Rechenwerkes 200 in der gleichen Zeit, in mittelt. Die Ausgangsleistungen werden dann erhöht

welcher der Gleitkontakt 239 des Rechenwerkes 100 oder gesenkt, je nach den Angaben des entsprechenden

eingestellt wird. Der Empfänger 341 dient zur Ein- 5 Anzeigegerätes. Wenn alle Anlagen entsprechend

stellung der Gleitkontakte 339,339' der Rechen- gesteuert worden sind, muß das Abweichungssignal

werke 200 und 300. Der Empfänger 441 der Ausgangs- wieder Null werden. Zweckmäßig wird zuerst die

leistung der Anlage 4 dient zur Einstellung des Gleit- Anlage benachrichtigt, die um den größeren Betrag

kontaktes des Rechenwerkes 300. in ihrer Ausgangsleistung gesteuert werden soll.

Die Elemente, die verkoppelt sind, sind also mit io Um eine größere Genauigkeit zu gewährleisten, ist

gleichen Bezugszeichen bezeichnet, im zweiten Rechen- es empfehlenswert, als Anlagen 1 und 2 und 2 und 3

werk jedoch zusätzlich mit einem »Strich«. So sind solche Anlagen zu wählen, die elektrisch nebenein-

z. B. beide Brennstoffpreiswiderstände 233 und 233' ander angeordnet sind. Dadurch wird der Einfluß der

der Anlage 2 zugeordnet, wobei der Widerstand 233 Anlagen auf das Verhältnis der differentiellen Uber-

jedoch im Rechenwerk 100 und der Widerstand 233' 15 tragungskosten für die Anlagen an den Enden des

im Rechenwerk 200 angeordnet ist. Systems reduziert.

Der Ausgleichmotor 208 des Rechenwerkes 200 ver- Der Apparat von F i g. 1 muß an einem Ort stellt die Kontakte 207 und 244 entsprechend dem montiert werden, wo er leicht mit der Sammelschienen-Verhältnis der differentiellen Übertragungsverluste der spannung und den Ausgangsleistungssignalen der Anlagen 2 und 3 und der Ausgleichmotor 308 verstellt 20 Anlagen, z. B. durch Fernübertragung, gespeist werden die Kontakte 307 und 344 entsprechend diesem Ver- kann.

hältnis für die Anlagen 3 und 4. Wie bereits erwähnt, können die Abweichungsend-

Der dargestellte Apparat muß Endsignale und signale des Apparates gemäß F i g. 1 zur Steuerung

Angaben liefern, die irgendeine Abweichung der der Energieerzeugung und der Ausgangsleistung jeder

Anlagen 2 bis 4 vom Gleichgewicht in bezug auf die 25 Anlage verwendet werden. Zu diesem Zweck wird eine

Anlage 1 und somit des ganzen Systems anzeigen Steuervorrichtung vorgesehen, die mit den Leitungen

müssen. Diese Signale und Angaben müssen auch 267, 268, 367, 368 und 467, 468 verbunden ist.

Größe und Vorzeichen der Änderung angeben, die Eine solche Steuervorrichtung 166 ist in F i g. 4

zur Erreichung des Gleichgewichtes notwendig sind. schematisch dargestellt. Sie erzeugt für jede Anlage

Die Ausgangsleitungen 146, 147, 246, 247, 346, 347 30 Impulse, die eine Erhöhung oder eine Verminderung

der Rechenwerke 100, 200, 300 sind derart verbunden, der Energieerzeugung anzeigen bzw. verursachen,

daß die einzelnen Signale kombiniert werden, wodurch Jede Anlage wird durch diese Impulse oder Signale

das gewünschte Endsignal erhalten wird. gesteuert. Die Energieerzeugung wird erhöht, solange

Die Leitung 146 des Rechenwerkes 100 ist mit der entsprechende Impulse empfangen werden, und ver-

Leitung 247 des Rechenwerkes 200 und die Leitung 246 35 mindert im umgekehrten Falle,

des Rechenwerkes 200 ist mit der Leitung 347 des Die Steuervorrichtung empfängt über die Leitungen

Rechenwerkes 300 verbunden. Das Endsignal für die 267, 268, 367, 368, 467 und 468 Impulse, die den

Anlagen 1,2 erscheint zwischen den Leitungen 147 Angaben der Anzeigegeräte 266, 366, 466 entsprechen,

und den verbundenen Leitungen 146 bzw. 247. Ein Ferner erhält diese Steuervorrichtung 166 über eine

Anzeigegerät 266 gibt die Größe und das Vorzeichen 40 Leitung 167 Erhöhungsimpulse und über eine Leitung

einer Abweichung zwischen den Anlagen 1 und 2. 168 Verminderungsimpulse. Die Quellen dieser Impulse

Dieses Anzeigegerät 266 ist zwischen den Leitungen 147 sind nicht dargestellt. In an sich bei solchen Steuer-

und 146 bzw. 247 geschaltet. Die Leitungen 267 und vorrichtungen bekannter Weise werden diese Im-

268 sind an dem Anzeigegerät angeschlossen und pulse nur dann weitergeleitet, wenn das System

dienen zur Übertragung des Signals zu einem auto- 45 einer Anpassung bedarf. Diese Impulse sind zweck-

matischen Belastungs-Steuergerät, das an Hand der mäßig von konstanter Frequenz, wobei ihre Dauer

F i g. 4 später erläutert wird. jedoch von der Größe der notwendigen Änderung

Das Abweichungssignal für die Anlagen 1 und 3 abhängt.

erscheint zwischen den Leitungen 147 und den ver- Die Steuervorrichtung 166 weist eine Anzahl von

bundenen Leitungen 246 und 347. Ein Anzeigegerät366 50 Ausgangsleitungen 169 bis 174 auf, über welche die

mit Ausgangsleitungen 367 und 368 gibt die Größe Erhöhungs- oder die Verminderungssignale für die

und das Vorzeichen der Abweichung zwischen den Anlagen z. B. durch Fernübertragung weitergeleitet

Anlagen 1 und 3 an. werden. Diese Signale werden unter Steuerung der

In gleicher Weise wird das Abweichungssignal für von der Vorrichtung 166 empfangenen Abweichungs-

die Anlagen 1 und 4 in den Leitungen 147 und 346 55 signale emittiert. Die Anlagen können somit sowohl

erzeugt. Ein Anzeigegerät 466 mit Leitungen 467 und mit Erhöhungs- wie mit Verminderungssignalen ge-

468 gibt die Größe und das Vorzeichen der Abweichung. speist werden, wobei der Apparat der F i g. 1 für eine

Die Anzeigegeräte 266, 366, 466, z. B. Nullpunkt- geeignete Steuerung sorgt.

voltmeter, zeigen an, um wieviel und in welchem Wenn das System genau nach der Gleichgewichts-Sinne die Erzeugung einer oder mehrerer Anlagen 60 gleichung arbeitet, werden- keine Erhöhungs- und in bezug auf Anlage 1 variiert werden soll, um ein keine Verminderungssigüale und keine Abweichungs-Gleichgewicht des Systems zu erhalten bzw. wieder- signale der Steuervorrichtung 166 und somit auch herzustellen. den Anlagen zugeführt. Sobald das System jedoch Die durch die Anzeigegeräte 266,366,466 gelieferten vom Gleichgewicht abweicht, so werden Erhöhungs-Angaben werden zur Steuerung der Anlagen 2, 3, 4 · 65 und Verminderungssignale sowie Abweichungssignale verwendet. Auf Grund dieser Angaben werden die erzeugt und der Steuervorrichtung 166 zugeführt, Bedienungspersonen in diesen Anlagen dahingehend womit eine entsprechende Steuerung der Anlagen instruiert, wie die jeweilige Anlage belastet werden soll. vorgenommen werden iann.

Die Erfassung des Phasenwinkels der Sammelschienenspannungen kann auch einen durch Netzanalysator erfolgen. F i g. 5 zeigt einen solchen Netzanalysator 175 für das System mit vier Anlagen, der an Stelle des Fernempfängers 117, 217, 317 und 417 vorgesehen wird. Dieser Netzanalysator kann Phasenwinkelsignale erzeugen, die die Phasen der Sammelschienenspannungen des Systems genau widerspiegeln.

Der Analysator 175 empfängt Signale, die notwendig sind, damit er das System sowohl dynamisch wie statisch wiedergeben kann. Über eine Leitung 176 wird ein Signal zugeführt, das der effektiven Ausgangsleistung der Anlagen entspricht. Es kann von den dem Apparat nach F i g. 1 fernübertragenen Angaben abgeleitet werden. Ferner werden über eine Leitung 177 die Konstanten des Systems, z. B. Ubertragungsimpedanz, Belastungsverteilung usw., zugeführt. Ferner wird über die Leitung 178 die effektive Systembelastung angegeben.

Die Ausgangsklemmen des Analysators 175 sind an den Leitungen 115, 116, 215, 216 usw. angeschlossen, über welche die Wattmeter und die Variometer der Rechenwerke 100, 200, 300 die Phasenwinkelsignale erhalten. So erhalten z. B. das Wattmeter 101 und das Variometer 102 zwei Signale. Der Phasenwinkel zwischen diesen Signalen entspricht dem Phasenwinkel zwischen den Sammelschienenspannungen der Anlagen 1 und 2.

Der dargestellte Apparat erlaubt unter Verwendung des Phasenwinkelverfahrens und der daraus resultierenden Gleichung eine Ermittlung des Verhältnisses der differentiellen Übertragungskosten und der Erzeugung von Abweichungsendsignalen mit einem nicht allzu großen Aufwand. Diese Verhältnisse sind von der relativen oder von der absoluten Größe der Sammelschienenspannungen, von den Ausgangsleistungen, von großen Variationen der Belastung und von den Übertragungsleistungen unabhängig.

Die Genauigkeit, mit welcher die differentiellen Übertragungsverluste mit den differentiellen Erzeugungskosten verglichen werden, ist somit im wesentlichen von folgenden Faktoren unabhängig:

1. Von der Größe der Systembelastungen,

2. von extremen Variationen der Belastungsverteilung (z. B. bei Streiken),

3. von täglichen oder saisonbedingten Variationen der Spannungshöhe sowie des Spannungsabfalles zwischen den Anlagen oder den Belastungen,

4. von den Veränderungen des Phasenwinkels,

5. vom Verhältnis der wirklichen und der Blindleistungen der verschiedenen Anlagen sowie von den Veränderungen dieses Verhältnisses,

6. vom Ein- und Ausschalten der Übertragungsleitungen.

55

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Apparat zur Bestimmung einer Abweichung vom wirtschaftlichen Gleichgewicht bei der Belastung von miteinander verbundenen Elektrizitätserzeugungsanlagen, mit einem Rechenwerk, das ein erstes Signal gemäß dem Verhältnis der differentiellen Übertragungsverluste für zwei dieser Anlagen erzeugt, und Mittel zum Vergleich des ersten Signals mit einem zweiten, das Verhältnis der differentiellen Erzeugungskosten für diese Anlagen darstellenden Signal enthält, so daß das Rechenwerk ein Ausgangssignal liefert, das eine Abweichung zwischen den genannten Verlust- und Erzeugungskostenverhältnissen und daher eine Abweichung vom wirtschaftlichen Gleichgewicht zwischen diesen beiden Anlagen darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rechenwerk Eingangssignale zugeführt werden, die den Phasenwinkel zwischen den Sammelschienenspannungen der beiden Anlagen darstellen, und daß das Rechenwerk das erste Signal nur aus den Werten dieser Eingangssignale und dem Wert des Verhältnisses zwischen der Reaktanz und dem ohmschen Widerstand der Verbindungsleitung der beiden Anlagen erzeugt.

2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechenwerk das Verhältnis der differentiellen Übertragungskosten gemäß der Formel

K-cos Θ + sin Θ K · cos Θ — sin Θ

berechnet, wobei Θ der genannte Phasenwinkel und K das genannte Reaktanz-Widerstands-Verhältnis ist.

3. Apparat nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die zweite der beiden Anlagen und für eine dritte Anlage ein zweites Rechenwerk gleicher Art vorgesehen ist, wie das für die beiden erstgenannten Anlagen vorgesehene erste Rechenwerk, daß das von dem ersten Rechenwerk gelieferte Abweichungssignal einer ersten Anzeige und/oder Fernsteuervorrichtung zugeführt wird, daß die von dem ersten und dem zweiten Rechenwerk gelieferten Abweichungssignale einer zweiten Anzeige- und/oder Fernsteuerungsvorrichtung zugeführt werden und daß die zweite Anzeige- oder Fernsteuervorrichtung bei einer Abweichung vom wirtschaftlichen Gleichgewicht zwischen der ersten und der dritten Anlage anspricht.

4. Apparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Fernsteuervorrichtung die Ausgangsleistung der zweiten Anlage steuert, so daß das erste Abweichungssignal im wesentlichen zu Null wird, während die zweite Fernsteuervorrichtung die Ausgangsleistung der dritten Anlage steuert, so daß die Summe des ersten und zweiten Abweichungssignals im wesentlichen zu Null wird.

5. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechenwerk eine erste Einrichtung aufweist, an dessen Eingangsklemmen zwei Wechselstromsignale angelegt werden, deren Phasenverschiebung dem Phasenwinkel der Sammelschienenspannungen der beiden Anlagen entspricht, wobei diese erste Einrichtung ein erstes Ausgangssignal erzeugt, das eine Funktion des Cosinus des Phasenwinkels ist, während an die Eingangsklemmen einer zweiten Einrichtung des Rechenwerkes die gleichen Wechselstromsignale angelegt werden, wobei diese zweite Einrichtung ein zweites Ausgangssignal erzeugt, das eine Funktion des Sinus des Phasenwinkels ist, und daß die beiden Ausgangssignale in einem ersten Stromkreis derart kombiniert werden, daß ein Signal entsteht, das dem Verhältnis der dtfFerentiellen Übertragungsverluste zwischen den beiden Anlagen entspricht.

6. Apparat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß neben den beiden Einrichtungen zur Erfassung der differentiellen Übertragungsverluste weitere Einrichtungen vorgesehen sind, die die Erzeugungskosten und die Ausgangsleistungen der ersten und der zweiten Anlage erfassen und ein dem Verhältnis der differentiellen Erzeugungskosten entsprechendes Signal erzeugen, und daß ferner Vergleichsmittel vorgesehen sind, welche die den beiden Verhältnissen entsprechenden Signale vergleichen und ein Endsignal erzeugen, das jeder Abweichung zwischen diesen Verhältnissen, ihrer Größe und ihrem Sinne nach entspricht, und daß schließlich Mittel vorgesehen sind, um die Belastung einer der Anlagen in bezug auf die andere in Funktion dieses Endsignals zu steuern.

7. Apparat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die zweite und die dritte Anlage die gleichen Vergleichsmittel wie für die erste und die zweite Anlage vorgesehen sind, die ein End- ao signal erzeugen, das den differentiellen Erzeugungskosten der dritten Anlage in bezug auf die zweite entspricht, wobei außer den Mitteln, um die Belastung der zweiten Anlage in bezug auf die erste in Funktion des ersten Endsignals zu bestimmen, weitere Mittel vorgesehen sind, die die Belastung der dritten Anlage in Funktio"n der algebraischen Summe der beiden Endsignale steuern.

8. Apparat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vom ersten Endsignal gesteuerten Mittel die Ausgangsleistungen der zweiten Anlage derart steuern, daß dieses erste Endsignal Null wird, während die von der Summe der Endsignale gesteuerten Mittel die Ausgangsleistung der dritten Anlage derart steuern, daß diese Summe Null wird.

9. Apparat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Stromkreis einen Schiebewiderstand mit einstellbarem Gleitkontakt und parallel geschaltete, feste Widerstände aufweist, wobei das erste Ausgangssignal an den Schiebewiderstand und an die parallel geschalteten, festen Widerstände angelegt wird, während das zweite Ausgangssignal über einen Verstärker an den Gleitkontakt und an einen Punkt zwischen den festen Widerständen angelegt wird, so daß das Verhältnis der differentiellen Übertragungsverluste durch die Stellung des Gleitkontaktes bestimmt ist, bei der kein Strom durch den Verstärker fließt.

10. Apparat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ausgangssignal proportional 2 K cos Θ ist, wobei K das Verhältnis von Reaktanz und Widerstand in der Verbindung der Anlagen und Θ der Phasenwinkel ist, während das zweite Ausgangssignal proportional sin Θ ist.

11. Apparat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Stromkreis einen zweiten Schiebewiderstand mit einem einstellbaren Gleitkontakt aufweist, welcher längs dieses Widerstandes gleichzeitig mit dem ersten Gleitkontakt längs des ersten Schiebewiderstandes eingestellt wird, wobei der zweite Schiebewiderstand mit Spannungsquellen verbunden ist, derenSpannungen die differentiellen Erzeugungskosten für die erste und die zweite Anlage darstellen, derart, daß die Spannung an diesem Schiebewiderstand gleich der Summe dieser Spannungen ist, so daß ein Abweichungssignal zwischen dem zweiten Gleitkontakt und einem Punkt zwischen den Spannungsquellen erzeugt wird.

12. Apparat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Gleitkontakt derart eingestellt wird, daß die Größe des Widerstandes auf einer Seite des Gleitkontaktes proportional (K cos Θ + sin Θ) und auf der anderen Seite proportional (K cos Θ — sin Θ) ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
SSW-Sonderdruck 500, 15/280 aus der Zeitschrift

»Elektrizitätswirtschaft«, 1956, Heft 17, S. 600 bis 605; AIEE-Transactions, 71, 1952, Part. Ill, S. 513ff.;

73, 1954, Part ΠΙΑ, S. 529 bis 533..

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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