PARALLELSCHALTGERÄT PSG-1

1.0 FEATURES

Das Parallelschaltgerät PSG-1 dient zum Parallelschalten von Synchrongeneratoren an das Drehspannungsnetz und verfügt über die folgenden Funktionen:

• Spannungsregelung
• Frequenzregelung
• Synchronrelais
• cos-phi Regler
• Analogausgang +/- 20 mA
• Datenschnittstelle

2.0 Beschreibung

 3.0 TECHNISCHE DATEN

2.0 Drehzahlregelung zum Parallelschalten
Die Frequenzregelung und Freigabe des Synchronisationsimpulses wird durch Anlegen des Freigabesignals “En n” (Klemme 6) aktiviert. Um eine genaue Regelung und leichte Einstellbarkeit zu gewährleisten wurde der Drehzahlregler als PI-Regler realisiert. Der Proportionalfaktor ist mit dem frontseitigen Potentiometer. Die Drehzahlregelung arbeitet in den unter Punkt 3 beschriebenen Modi.
Zur Regelung der Drehzahl wird die Frequenz der Generatorspannung benutzt.

2.1 Spannungsregelung
Die Spannungsregelung wird durch Anlegen des Freigabesignals an Klemme “En U” (Klemme 4) aktiviert. Ist der Generator im Bereich der Sollfrequenz (+/- 10%) und die Generator innerhalb der Nennspannung (+/- 20%), werden an den Relaisausgängen (U + / U-) Taktimpulse zum Feinabgleich der Generatorspannung an die Netzspannung ausgegeben. In dieser Betriebsart gibt der Analogausgang die Regelgröße (y u) als stetiges +/- 20 mA Regelsignal aus. Endbereich und Offset des Analogausgangs sind über frontseitige Potentiometer einstellbar. Der Analogausgang ist galvanisch getrennt.

2.2 cos phi Regelung
Die Betriebsart cos phi Regelung wird durch Anlegen des Freigabesignals an Klemm “En U” (Klemme 4) aktiviert. [Freigabe En n (Klemme 6) ist nicht aktiv]. Das Gerät regelt den cos phi, wenn der Generatorstrom 5% des Messbereichsendes (5 A) übersteigt. An den Relaisausgängen (U + / U-) werden Taktimpulse zur Regelung des cos phi ausgegeben.
In dieser Betriebsart gibt der Analogausgang die Regelgröße (y cos phi) als stetiges +/- 20 mA Regelsignal aus.

3.0 Synchronisation
Das Gerät regelt auf  die Frequenz, welche durch die Netzfrequenz zuzüglich eines einstellbaren positiven Offsets gebildet wird. Der Offset wird bestimmt durch die eingestellte maximale Differenzfrequenz und eines einstellbaren Faktors von 0...90 %.
Beispiel :

f _Netz  = 50,0 Hz.
Einstellung Delta f = 0,5 Hz.
Einstellung Offset = 40%

Das SYNF-3 regelt den Generator auf die Frequenz:
f _Gen. = F _Netz  + Delta f * Offset [%]
f _Gen. = 50 Hz + 0,5 Hz * 40 / 100
f _Gen. = 50,2 Hz

Dadurch ist gewährleistet, dass

• für die Synchronisation die Bedingung F _Gen < Delta f _max erfüllt ist,
• sich die Generatorfrequenz in Schwebung zur Netzfrequenz befindet
• Im Moment der Netzparallelschaltung keine Rückleistung auftreten kann.

Wird die Einstellung Offset = 0% gewählt, kann sich die Parallelschaltung zum Netz verzögern, da sich der Generator nach dem Hochfahren mit sehr kleiner Differenzfrequenz zum Netz drehen könnte. Ein Delta f von 0,02 Hz könnte eine Parallelschaltzeit von 50 Sekunden bewirken. Durch die Auslegung des Reglers als PI-Regler ist diese Einstellung bei deutlich reduzierter Parallelschaltzeit  möglich.

3.1 Funktionsablauf
Das Gerät kann bei vorhandener Netz-/ Generatorspannung durch den Freigabeeingang  in Betrieb genommen werden. (Klemme 5=GND / 6= EN n / 4= EN U  = +12/24 V). Alternativ kann das Gerät bei aktivierter Freigabe mit dem Aufkommen der Generatorspannung in Betrieb genommen werden. Nach erfolgter Parallelschaltung kann die Synchronisiereinrichtung  durch Abschalten Freigabesignals (Klemme 6=EN n) deaktiviert werden.
Bei fehlender Netzspannung und aktivierter Freigabe (Klemme 4=EN n) regelt das Gerät den Generator auf 50 Hz. ((Inselbetrieb). Nach Wiederkehr der Netzspannung regelt das Gerät wieder an die eingestellten, unter 3.0 beschriebenen Parameter heran.

3.2 Inselbetrieb, Synchrongenerator
Bei Absinken der Netzspannung auf  Werte < 80 % U _Nenn trennt die vorgeschaltete Schutzeinrichtung die Eigenerzeugungsanlage vom Netz. Der Frequenzregler schaltet in diesem Fall automatisch auf Inselbetrieb um. In dieser Betriebsart wird die Generatorfrequenz auf die Nennfrequenz (50 Hz) geregelt.

4. Parallelschaltgerät
Das Gerät überwacht entsprechend den Vorgaben des VDN die Zuschaltbedingungen. Sind die Messwerte für Generatorspannung oder Generatorfrequenz außerhalb der eingestellten Grenzwerte leuchtet die rote LED ‘INH’. Ein Synchronimpuls wird nur Ausgegeben, wenn ‘INH’ nicht leuchtet.

4.1 Synchrongenerator
In dieser Betriebsart werden folgende Parameter überwacht

4.1.1  Spannungsdifferenz 
Die Einstellung der maximal zulässigen Spannungsdifferenz wird durch ein frontseitiges Potentiometer im Bereich von  +/-2...+/- 10 % U _Netz vorgenommen.

4.1.2 Frequenzdifferenz
Die Einstellung der maximal zulässigen Differenzfrequenz wird durch ein frontseitiges Potentiometer im Bereich von  0,1...+/- 1,0 Hz vorgenommen.

4.1.3 Phasenwinkeldifferenz
Die Einstellung der maximal zulässigen Phasenwinkeldifferenz wird durch ein frontseitiges Potentiometer im Bereich von 0...+/- Grad vorgenommen. Um die Verzögerung der nachfolgenden Schaltglieder zu kompensieren wird der Synchronimpuls vor dem Erreichen der Synchronität  ausgeben. Diese Voreilzeit vergrößert sich mit zunehmender Differenzfrequenz. 

4.1.4 Synchronimpuls
Der Synchronimpuls hat eine konstante Länge von 300 ms. Er wird jedoch vom Gerät sofort abgebrochen, wenn sich während des Impulses die Zuschaltbedingungen, etwa bei Netzausfall, aus dem Gutbereich bewegen.

4.2 Datenschnittstelle
Das Gerät verfügt über eine serielle Datenschnittstelle. Über das Interface IF-1 kann das Gerät an die RS232 Schnittstelle eines PCs oder einer SPS angeschlossen werden.
An der Datenschnittstelle werden im Normalbetrieb die gemessenen Daten von Netz und Generator, sowie die Einstellwerte der frontseitigen Potentiometer ausgegeben.

 4.3 Parametrierung
Abgleich und Parametrierung des Gerätes sind über ein Standard- Terminalprogramm und RS232 Interface IF-1 möglich. Dadurch kann das Gerät den anlagen-/kundenspezifischen Gegebenheiten, sowie sich evtl. ändernden Vorgaben des Netzbetreibers angepasst werden.    

Gehäuse

Kunststoff Makrolon 8020 grau
nach VDE 0100 und VBG 4

Befestigung

auf C-Schiene nach DIN,  Schraubbefestigung

Abmessungen

L 75 x B 99,7 x H 110 (mm³)

Schutzart

Gehäuse IP 40
Klemmen IP 20

Gehäuse-
abdeckung

Transparent, plombierbar

Umgebungs-
temperatur

-10... + 50 Grad C

Hilfs-
spannung

231/400 V AC (Best.Nr.:428.203.400)
100/110 V AC (Best.Nr.:428.203.100)
(Aus Netz- / Generatorspannung)

Leistungs-
aufnahme

max. 5 VA

Messung

0... 115% U_Nenn, Auflösung : 10 Bit
Echt-Effektivwert- Messung, 10 Messungen/s
Genauigkeit 0,8% v.E

0... 5A (10A, 20s)_, Auflösung : 10 Bit
Echt-Effektivwert- Messung, 10 Messungen/s
Genauigkeit 1,5% v.E

25...200 Hz, Periodendauermessung.
Auflösung 0,01 Hz, Genauigkeit 0,02 Hz

Digital-Eingänge

Freigabe Frequenzregelung/Synchronisation
(EN n)

Freigabe Spannungs-/ cos phi Regelung
(EN U)

Einstellung

Über geeichte,digitalisierte Potentiometer

Drehzahlregelung

Dreipunktschrittregler PI- Charakteristik
Einstellbarer Proportionalfaktor.

Spannungs-/
cos phi Regelung

Dreipunktschrittregler PI- Charakteristik

Zusätzlich:
Stetiger PI-Regler
Ausgang +/- 20 mA , bzw. +/- 10V über eingebauten Shunt 500 Ohm.

Anzeigen

LED Status- Anzeigen für:

Relais n+
Relais n-
Relais Synchron-Impuls
Relais U-
Relais U +
Power
INH (Bedingungen für Synchronisation nicht erfüllt)

Ausgänge

1 Relais- Schließer n+
1 Relais- Schließer n -
1 Relais- Schließer Synchronimpuls
1 Relais - Schließer U+
1 Relais - Schließer U-
1 Analog Ausgang +/-20 mA (max. 500R)
1 Datenschnittstelle

Alle Relais Arbeitsstromkontakt
Belastbarkeit 250 V AC, 125 W

Stand

06.10.2014
Firmwareversion 2.0
Änderungen vorbehalten.