Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der Ausgangsgroße eines Kraftwerksparks gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft ferner die Verwendung des Verfahrens und ein nach dem Verfahren arbeitendes Kraftwerksführungssystem sowie ein Verfahren für die Leistungs-Frequenz-Reglung, Lastprognose-Adaption und die Konten-Reglung eines Kraftwerksführungssystems. Die Ausgangsgröße eines Kraftwerksparks ist im vorliegenden Zusammenhang in erster Linie dessen Leistung. Entspre¬ chend ist die Ausgangsgröße eines einzelnen zum Kraft¬ werksparks gehörigen Kraftwerks jeweils dessen Leistung bzw. dessen Leistungs-Ist-Wert. Unter dem Begriff "Kraftwerk" werden alle Leistungserzeugungseinheiten verstanden, die in ihrer Leistungserzeugung durch die Vorgabe eines Wirkleistungs-Sollwerts beeinflußbar sind.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Regeln der Leistung, also der Ausgangsgroße y, eines Kraft¬ werksparks K aus n (=1,2...) Kraftwerken K_, K2, ... K _n mit (Leistungs-) Sollwerten u;[, U2. •• • u _n und den ein¬ zelnen Ausgangsgrößen, das sind bevorzugt Leistungs- Ist-Werte, yl, y2, ... yn. Für die Sollwerte Uj_ (1 = 1, 2 ... n) werden individuelle Beschrankungen der Form

Ui min < U. < U. max Und V,. min < Vi = _U. / dt < Vi ma.\

vorgegeben. Die Ausgangsgroße y des Kraftwerksparks K entsteht m der Form y = yi + Y2 + • • • yn. Zum Errei¬ chen eines gewünschten Ausgangsgroßenverlaufs, das ist bevorzugt ein Leistungsverlauf, y^ (t) werden die Kraftwerke Ki mit geeigneten Sollwertverlaufen uι(t) beaufschlagt. Diese Verlaufe (t) werden aus der Summe der Anteile u ₁ ^(t) und u _1? g(t) gebildet. Letzte¬ re Anteile werden von zwei getrennten Einrichtungen, nämlich einer Vorsteuereinrichtung A und einer Auftei- lungsemrichtung B mit Regler C bestimmt. Die Auftei- lungsemrichtung B erzeugt aus einem Aufteilungs-Soll- wert - _Q des Reglers C Sollwerte _ g. Der Regler C soll im wesentlichen auf Abweichungen der Ausgangsgroße y von einem gewünschten Ausgangsgroßenverlauf y (t) und auf Störungen reagieren. Für die Vorsteuereinrichtung A wird ein zukunftiger Vorsteuer-Sollwert-Verlauf e^(t) vorgegeben, der dazu geeignet ist, den Ausgangsgroßen¬ verlauf VJ (t) zu erzeugen.

Die Ziele von Fuhrungssystemen für thermische Kraft¬ werke lassen sich folgendermaßen beschreiben: In den Netzleitsystemen von Energieversorgungsunternehmen werden zur Automatisierung des Einsatzes der Kraftwerke im eigenen Versorgungsgebiet Kraf werksfuhrungssysteme eingesetzt. Für alle zu fuhrenden Kraftwerke werden dabei Leistungssollwerte erzeugt, die dann an die Kraftwerke übertragen werden.

In der deutschen Offenlegungsschπf 41 35 803 wird eir. verteiltes Rechnersystem zum Aufprägen besonderer Ope¬ rationen, insbesondere von Start-Stop-Befehlen, auf die Kraftwerksprozesse beschrieben. Die bekannte Steuerein ^¬ richtung stellt ein System für den gemeinschaftlichen Betrieb und die gemeinschaftliche Steuerung einer Kraftwerksanlage dar, die aus einer Vielzahl von ein-

zelnen Kraftwerken besteht. Hiernach soll die Kraft¬ werksanlage durch einfache Start-, Stop- und Lastbe- triebsbefehle, gegliedert von einer zentralen Überwa¬ chungs-Steuereinrichtung betrieben werden können. Die hierbei gemäß Ausfuhrungsbeispiel (Fig. 4) zu berück¬ sichtigenden Operationsbedingungen betreffen allerdings nur Betriebsbefehle an die einzelnen Kraftwerke, nicht aber die erfmdungsgemaße Optimierung.

Die Kraftwerksfuhrungssysteme sollen unter anderem folgende Aufgaben erfüllen:

Sicherstellung einer ausgeglichenen Wirklei- stungsbilanz (Leistungsgieichgewicht) zwischen erzeugter und verbrauchter Leistung im eigenen Versorgungsgebiet, damit keine ungewollten Lei¬ stungsflusse zwischen den Verbundpartnern auf¬ treten;

- Koordinierung und Optimierung des Kraftwerks¬ einsatzes, so daß die Kraftwerke wirtschaftlich und schonend betrieben werden;

Herstellung einer mittelfristig ausgeglichenen Leistungsbilanz, um den Mittelwert der unge¬ wollten Leistungsflusse zwischen den Verbund¬ partnern klein zu halten.

Um dem gerecht zu werden, enthalten die Kraftwerκ.s- fuhrungssysteme die folgenden zentralen Komponenter (vgl. Fig. 3 und 9) :

Ein Modul zum Schätzen der aktuellen Last und zum Prognostizieren der Lastentwicklung;

ein Modul zum Regeln (Regelungsmodul) der Wirk- leistungsbilanz im eigenen Versorgungsgebiet und

ein Modul zum Koordinieren und Optimieren des aktuellen Kraftwerkseinsatzes (Vorsteuerung) .

Kraftwerksfuhrungssysteme unterliegen m ihrer Funk¬ tionsweise den folgenden Restriktionen und Nebenbedin¬ gungen:

Für alle Kraftwerke sind die Leistungssollwerte nach oben und nach unten begrenzt. Diese Lei¬ stungsgrenzen dürfen von den Sollwerten nicht verletzt werden. Ebenso gibt es für die Gradien¬ ten der Leistungssollwerte eine maximale positi¬ ve und eine maximale negative Grenze (maximale Leistungsanderungen, siehe Fig. 1) . Diese Re¬ striktionen sind in der Regel für jedes Kraft¬ werk individuell verschieden.

Das Modul zum Koordinieren und Optimieren des aktuellen Kraftwerkseinsatzes teilt einen Grund- lastensummensollwert und einen Regelleistungs- summensollwert auf die Kraftwerke auf, so daß jedes Kraftwerk einen Leistungssollwert aus ei¬ nem Grundlastanteil und einen Regellastanteil enthalt, der die Restriktionen nicht verletzen darf.

In der deutschen Offenlegungsschri t 43 15 317 w rd ein Fuhrungsgerat zur automatischen Steuerung von Kraft- werksblocken in einem elektrischen Enerqieversorgungs- system beschrieben, insbesondere durch Maßnahmen zur Leistungserhohung und Frequenzstutzung. Durch die Steuerung sollen ein vorgegebenes Zuverlassigkeitsm-

veau der Energie- und Stromversorgung eingehalten und eine unnötig hohe Reserveleistung vermieden werden. In der Druckschrift wird also ein Fuhrungsgerat vorge¬ schlagen, das eine über ein Datenubertragungselement mit jedem zu steuernden Kraftwerksblock verbundene erste Steuereinheit umfaßt, die blockspezifische Me߬ großen empfangt und blockspezifische Fuhrungsgroßen abgibt. Zu den blockspezifischen Meßgroßen Mn gehören Ist-Werte der Blockleistung und des Frischdampfdrucks sowie Ventilstellungen und in oder an einem Turbinenge¬ hause gemessenen Temperaturen.

In den blockspezifischen Meßgroßen Mn werden konstante blockspezifische Großen und Vorgaben berücksichtigt.

Konventionelle Verfahren zum Regeln der Leistung eines Kraftwerkparks lassen sich wie folgt beschreiben: Aus dem Netzkennlinienverfahren ergibt sich die Regel¬ große eς für die Leistungsfrequenz-Regelung (Sekundarregelung) , die nachfolgend mit LF-Regelung abgekürzt wird. In konventionellen Modulen zur LF-Rege¬ lung wird ein PI-Regler verwendet. Um eine starke Über¬ reaktion der LF-Regelung sicher zu vermeiden, wird zusätzlich der Wert des Integrals durch eine Anti-Wind- Up-Maßnahme auf eine feste und geeignete obere Schranke begrenzt.

Damit auch in Situationen mit langsamen Kraftwerken und starken Sollwertbegrenzungen das Regelverhalten insge¬ samt akzeptabel bleibt, wird die Zeitkonstante des Integrierers großer als im Mittel notig gewählt. Zu¬ sätzlich zu dem so modifizierten PI-Regler wird bei einigen Verfahrensvarianten ein sogenannter Nachfahr¬ mechanismus verwendet. Dieser besteht aus einer Addi¬ tion der Differenz zwischen der Summe y der Ausgangs-

großen bzw. Leistungs-Ist-Werte der Kraftwerke und der Summe der Grundlastsollwerte ∑u _x ^ (= Sollwertanteile aus einer Vorsteuereinrichtung A) zu dem bisherigen Regelleistungssollwert (vgl. Fig. 4) .

Die Adaption der Lastprognose wird in der Regel zy¬ klisch vorgenommen, indem beim Zykluswechsel die momen¬ tane oder gemittelte Differenz zwischen der bisherigen Lastprognose und der geschätzten aktuellen Last zu der Lastprognose addiert wird.

Um eine im Mittel ausgeglichene Leistungsbilanz zu erreichen, wird die Regelgroße (Regelabweichung) er _, um eine konstante Leistung so verschoben, daß wahrend der bei der Bestimmung der Konstanten zugrundegelegten Zeit die Austauschbilanz ausgeglichen wird, wenn innerhalb dieser Zeit keine weiteren Veränderungen der Bilanz entstehen (konstanter Kontenausgleich) . Vgl. hierzu "Elektrizitatswirtschaft", Jg. 69 (1970), Heft 12, Seiten 327 bis 332; E. Handschm, "Elektrische Energie- ubertragungssysteme", Huthig-Verlag, 1987, 2. Auflage, Seiten 205 bis 227 und 231 bis 247; "etz-a" Bd. 99 (1978) , Heft 7, Seiten 416 bis 421.

Die vorgenannten konventionellen Verfahren fuhren strukturbedingt zu folgenden Nachteilen:

Die Zeitkonstante des Integrierers in dem PI- Regler entscheidet mit über das Zeitvernalten der LF-Regelung. Im Sinne einer möglichst schnellen LF-Regelung ohne Uberschwingen muß der Regler an das Zeitverhalten der Kraftwerke und an die Sollwertbeschrankung angepaßt werden. Die für eine schnelle LF-Regelung einzustellende Zeitkonstante des Integrierers fuhrt bei starke-

ren Sollwertbegrenzungen oder langsamerem Kraft¬ werksverhalten (als bei der Einstellung zugrun¬ degelegt) zu einem unerwünschten Regelverhalten. Die aktuelle Konstellation der zu führenden Kraftwerke beeinflußt damit das Regelverhalten. Daher muß eine herkömmliche LF-Regelung langsa¬ mer als nötig eingestellt werden, damit sie bei allen denkbaren Konstellationen sicher arbeitet.

Die Qualität der LF-Regelung ist nicht in allen Situationen zufriedenstellend. Ungewollte Kopp¬ lungen zwischen LF-Regelung und Prognose-Adap¬ tion führen strukturbedingt zu einer Verschlech¬ terung der Regelgüte. Bei zeitgleicher Adaption der Lastprognose und der Regelung der Wirklei¬ stungsbilanz nach einer unerwarteten Lastent¬ wicklung entsteht dadurch zwischenzeitlich ein Leistungsüberschuß.

In den Betriebssituationen, in denen vorüberge¬ hend ein Leistungsungleichgewicht toleriert oder gewünscht ist (Kontenausgleich, Nachfahren der Kraftwerke) , kann das System nicht die Anforde¬ rungen einlösen (Regelgüte) .

Eine zyklische Adaption von Fehlern der Last¬ prognose führt dazu, daß sich am Anfang eines neuen Zyklus die Sollwerte stark ändern können.

Der Kontenausgleich reagiert nicht auf Bilanz¬ änderungen während des Ausgleichsvorgangs und kann eine zufällig günstige Lastentwicklung nicht als Ersatz nutzen.

Die vorgenannten Mängel lassen sich mit den konventio¬ nellen Regelverfahren nicht beheben, weil eine Berück¬ sichtigung der aktuellen individuellen Sollwertbegren¬ zungen der Kraftwerke und eine Entkopplung von LF-Rege¬ lung und Lastprognose-Adaption fehlt.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren für die Leistungs-Frequenz-Regelung - LF-Regelung (Sekundarregelung) , die Lastprognose-Adaption und die Konten-Regelung für ein Kraftwerksführungssystem zu schaffen, das folgende Pflichten erfüllt:

Die Regelgüte wird nach dem Netzkennlmienver- fahren aus dem ungewollten Leistungsfluß zwi¬ schen den Verbundnetzen und der Frequenzabwei¬ chung vom Sollwert gebildet. Die LF-Regelung soll einen Regelleistungssollwert erzeugen, der unter Beachtung der oben angegebenen Restriktio¬ nen und Nebenbedingungen auf die Kraftwerke auf¬ geteilt wird. Die LF-Regelung soll dafür sorgen, daß Leistungsstörungen, das heißt Ungleichge¬ wichte zwischen erzeugter und verbrauchter Lei¬ stung im eigenen Versorgungsgebiet, ausgeregelt werden. Beim Ausregeln sollen möglichst wenig Regelbewegungen entstehen. Die LF-Regelung soll so konzipiert werden, daß ein möglichst kleines Uberschwingen der Regelleistung beim Ausregeln einer sprungformigen Störung auftritt und insbe¬ sondere die Regelleistung nicht schwingt (Regelgüte) . Die LF-Regelung soll so schnell wie möglich eine Regelabweichung beseitigen; statio¬ när darf keine bleibende Regelabweichung entste¬ hen.

Laständerungen, die nicht von der bereits vor¬ handenen Lastprognose abgedeckt sind, sollen verzögert zu einer Adaption der Prognose führen. Die Adaption soll dann stationär die ganze Re¬ gelleistung übernehmen, so daß (bei einer mit¬ telwertfreien Regelleistung) die LF-Regelung vollständig entlastet wird.

Die Konten-Regelung soll die Kraftwerke so ein¬ setzen, daß im zeitlichen Mittel die Wirklei¬ stungsbilanz im eigenen Versorgungsgebiet ausge¬ glichen wird und so die Austausch-Konten entla¬ stet werden. Die Konten-Regelung soll so ausge¬ legt werden, daß innerhalb eines Abrechnungs¬ zeitraums möglichst wenige entgegengesetzte Aus¬ gleichsmaßnahmen wirken. Wenn ein Kontenaus¬ gleich nicht mehr möglich ist oder nur mit gro¬ ßen Sollwertänderungen erreicht werden kann, weil z. B. die verbleibende Restzeit im Abrech¬ nungszyklus zu gering ist, soll ein vollständi¬ ger Kontenausgleich zur Beruhigung der Sollwerte und zur Vermeidung großer Sollwertanderungen am Anfang des folgenden AbrechnungsZeitraums ent¬ fallen. Es soll außerdem möglich sein, mehrere Konten-Regler mit unterschiedlich langen Ab¬ rechnungszyklen gleichzeitig einzusetzen. Wenn ein kurzfristiger Kontenausgleich angestrebt wird (z. B. kurz vor Ende des Abrechnungszy¬ klus) , dann soll die LF-Regelung am Ausgleich beteiligt werden. Bei einem langerfristigen Ausgleich soll der Kontenausgleich aber durch eine geänderte Grundlast erfolgen.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren der eingangs erläuterten Art zum Regeln der Ausgangsgröße bzw. Lei-

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stung y eines Kraftwerksparks K, bei dem zum Erreichen eines gewünschten Ausgangsgroßenverlaufs YA^) die Kraftwerke K_ mit geeigneten Sollwertverlaufen u _x (t) beaufschlagt und diese Verlaufe _λ (t) aus der Summe der Sollwertanteile U ₁₍ ^U ₁₍ B gebildet werden, die von einer Vorsteuereinrichtung A und einer Aufteilungsem- richtung B mit einem Regler C bestimmt werden, wobei die Aufteilungsemnchtung B aus einem Aufteilungssoll- wert eg des Reglers C, der auf eine Regelabweichung er _, aufgrund von Störungen und Abweichungen der Ausgangs¬ große y von der vorgegebenen Ausgangsgroße Y reagiert, Sollwertanteile u_ g erzeugt und für die Vor- steueremrichtung A ein Vorsteuersollwertverlauf e& ( ) gegeben ist, der dem aktuellen Zeitpunkt und zukunfti¬ gen Zeitpunkten einen Vorsteuersollwert e^ zuordnet.

Die erfmdungsgemaße Losung wird im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben. Verbesserungen und weitere Aus¬ gestaltungen werden m den übrigen Ansprüchen beschrie¬ ben.

Erfmdungsgemaß soll mit Hilfe eines Funktionsmoduls F eine Verminderungsgroße ep als Differenz des Auftei- lungssollwertes eg des Reglers C und der Summe der Sollwertanteile u von einem Funktionsblock F bestimmt werden. Zugleich soll mit Hilfe eines als PI-Regler ausgebildeten Reglers C die Regelabweichung er _, ausgere¬ gelt werden. Dabei soll abweichenα von konventionellen PI-Reglern nicht über die volle Regelabweichung e^, sondern über die Differenz zwischen Regelabweichung er und Verminderungsgroße ep integriert werden.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung kann demgemäß be¬ schrieben werden als Verfahren, bei dem mit Hilfe eines als PI-Regler ausgebildeten Reglers C über die Diffe-

renz zwischen der Regelabweichung bzw. Eingangsgroße er _, des Reglers C und einer zweiten Eingangsgroße, der Verminderungsgroße ep integriert wird, wobei also ein als zur Regelung "nicht sinnvoll" angesehener An¬ teil - nämlich die Verminderungsgroße ep - des Auftei- lungssollwerts (Ausgangsgroße) eg des Reglers C von einem Funktionsmodul F bestimmt wird. Gegebenenfalls heißt das, m dem PI-Regler C nicht über die gesamte Eingangsgroße des Reglers zu integrieren, sondern vor dem Integrieren "nicht sinnvolle" Sollwertanteile, die momentan keine nderung des Sollwerts bewirken, von der Eingangsgroße abzuziehen.

Das erfmdungsgemaße Verfahren ermöglicht

das Ausregeln ungewollter Leistungsflusse nach dem Netzkennlinienverfahren;

die automatische Adaption von Abweichungen zwi¬ schen der tatsachlichen und der prognostizierten Grundlast;

eine m zeitlichen Mittel ausgeglichene Wirk- leistungsbilanz.

Die wichtigsten Aufgaben des bei dem Verfahren etc. einzusetzenden Fuhrungsgerats (Zielrichtung) sind

für jeden Kraftwerksblock einen Einsatzplan und einen Reserveplan zur Primarregelung festzule¬ gen,

aus blockspezifischen Meßgroßen und konstanten Großen Totzeit

und Anderungsgeschwmdigkeit für eine blockspe- zifische Minuten-Reserve zu ermitteln.

Demgegenüber findet im Stand der Technik, z.B. gemäß der oben diskutierten deutschen Offenlegungsschrift 43 15 317, die Pπmarregelung und Reservehaltung dezentral m den Kraftwerken statt; eine zentrale Regelung der Leistungserzeugung eines Kraftwerksparks, insbesondere im Zusammenhang mit der Leistungs-Frequenz-Regelung, gibt es im Gegensatz zur Erfindung im Bekannten nicht. Dort fehlen die folgenden wesentlichen Bestimmungs¬ stucke:

- ein PI-Regler C,

ein Funktionsmodul F

eine Verminderungsgroße ep.

Anhand der beiliegenden Zeichnung werden Einzelheiten des erfmdungsgemaßen Verfahrens zur zentralen Regelung eines Kraftwerksparks im folgenden erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die Sollwertgrenzen u _mιn und u _{1 Iτιax} eines Kraftwerks und mögliche Sollwertanderungen;

Fig. 2 das summarische Regelband eines Kraftwerks¬ parks;

Fig . 3 die Struktur eines Kraftwer .sfuhrungssystems S;

Fig. 4 die Struktur einer LF-Regelung ohne und einer LF-Regelung mit Nacnfahrmechamsmus;

Fig. 5 die Struktur einer LF-Regelung mit Regelent¬ lastung und Regelverzögerung;

Fig. 6 die Struktur einer LF-Regelung mit Konten-Rege¬ lung;

Fig. 7 einen PI-Regler R und einen PI-Regler R mit Berücksichtigung eines "nicht sinnvollen" Soll¬ wertanteils;

Fig. 8 einen LF-Regler, eine Aufteilungseinrichtung B und ein Modul F zur Bestimmung des "nicht sinn¬ vollen" Sollwertanteils und

Fig. 9 das Prinzip eines Kraftwerksparks K mit Vor¬ steuereinrichtung A, Aufteilungseinrichtung B und LF-Regler C.

Anhand von Fig. 1 werden die Sollwertgrenzen (Leistungssollwert) eines einzelnen Kraftwerks in Ab¬ hängigkeit von der Zeit t definiert. Dargestellt sind die obere und die untere Leistungsgrenze u_ _max und ^u i min sowie die maximale positive Leistungsänderung ^v i max (maximaler positiver Gradient) und die maximale negative Leistungsänderung (maximaler negativer Gra¬ dient) Vj_ _m in' jeweils ausgehend von einem aktuellen Leistungssollwert.

Fig. 2 stellt ein summarisches Regelband dar, wobei der Ordinate die Summenleistung eines Kraftwerksparks und in der Abzisse wiederum die Zeit t abgetragen sind. Die Regelbänder der Gesamtheit des Kraftwerksparks stehen für die Regelung ausgehend von einer aktuellen Summenregelleistung, voll zur Verfugung.

In Fig. 3 ist die Struktur eines Kraftwerksfuhrungssy- stems S dargestellt. Das Kraftwerksfuhrungssystem bein¬ haltet die wesentlichen Komponenten Vorsteueremrich- tung bzw. Grundlast-Optimierung A, Aufteilungsemπch- tung B, LF-Regler C und Korrektureinrichtung bzw. Last- prognose-Adaption D. Eingangsgroßen des Kraftwerks- fuhrungssystems sind die Regelabweichung e _, und die gewünschte Ausgangsgroße bzw. Lastprognose VA. Aus¬ gangsgroßen sind die (Leistungs-) Sollwertanteile _λ ^ und u_ g (bzw. deren Summe u _x ) für alle Kraftwerke des Kraftwerksparks K. Das Kraftwerksfuhrungssystem bein¬ haltet zusätzliche Komponenten (Module) G und F zur Entkopplung und Koordinierung, auf die noch eingegangen wird.

Fig. 4 zeigt die Struktur eines LF-Reglers C, der nur aus einem Regler R (a) oder aus einem Regler R und dem sogenannten Nachfahrmechanismus (b) besteht.

In Fig. 5 ist die Struktur eines LF-Reglers C, beste¬ hend aus einem Regler R, einem Modul zur Regelentla¬ stung und einem Modul zur Regelverzogerung dargestellt. Ein Modul G erzeugt bzw. ermittelt die Eingangsgroße eg von C für die Regelverzogerung.

Fig. 6 zeigt die Struktur eines LF-Reglers C, der aus einem Regler R und aus einem vorgeschalteten Kontenreg¬ ler besteht, der sich aus einem Integrierer unα einem Modul H zusammensetzt.

In Fig. 7 ist die Struktur des PI-Reglers R mit Inte- grations- und Proportionalzweig (a) und des PI-Reglers R mit zusätzlicher ausschließlicher Integration über "sinnvolle" Sollwertanteile, die mit Hilfe der von dem

Funktionsmodul F ermitteltn Verminderungsgroße ep er¬ zeugt werden (b) , dargestellt.

Fig. 8 zeigt die Struktur eines LF-Reglers C und eines Moduls F m Verbindung mit einer Aufteilungseinrichtung B, wenn zur LF-Regelung ein PI-Regler mit aus¬ schließlicher Integration über "sinnvolle" Sollwertan¬ teile verwendet wird und in dem Modul F zur Bestimmung des "nicht sinnvollen" Sollwertanteils, also der Ver¬ minderungsgroße ep _; die Differenz zwischen eg und der Summe der Sollwertanteile u _x> g gebildet wird.

Fig. 9 symbolisiert einen Kraftwerkspark K mit Vor- steuere richtung A, Aufteilungseinrichtung B und Reg¬ ler C. Zum Kraftwerkspark K gehören Kraftwerke Ki, K2, ... K _n ' jeweils mit (Leistungs-) Sollwerten uη, U2 _. ••• u _n und Ausgangsgroßen bzw. Leistungs-Istwerten yi, y2, ... y _n . Zum Erreichen eines gewünschten Ausgangsgroßen- verlaufs Y _j ^ i t ) sollen die Kraftwerke K _x mit geeigneten Sollwertverlaufen u _x (t) beaufschlagt und diese aus der Summe der Anteile u _: j(t) und g(t) gebildet werden, die von der Vorsteuereinrichtung A und der Aufteilungs- e richtung B erzeugt werden. Der Aufteilungseinrich¬ tung B wird ein Regler C mit den Eingangsgroßen er, er _. , ep, e ,, y und Σu-,_ vorgeschaltet. Die Ausgangsgroße (Aufteilungssollwert) eg des Reglers C wird zur Auftei- lungsemπchtung B weitergeleitet. Für die Vorsteuer¬ einrichtung A ist ein (zukunftiger) Vorsteuersollwert- verlauf e <t) gegeben, der αazu geeignet ist, den ge¬ wünschten Ausgangsgroßenverlauf YA^) ^am Ausgang des Kraftwerksparks K zu erzeugen.

Wesentliche Merkmale des erfmdungsgemaßen Verfahrens sind die dynamische Entkopplung der vorgenannten Teil- aufgaben und die Verbesserung des Systemverhaltens bei

einer automatischen Anpassung an unterschiedliche Rah¬ menbedingungen für die Kraftwerksfuhrung. Demgemäß lost das erfmdungsgemaße Verfahren das angegebene Problem ohne die aufgeführten Nachteile konventioneller Verfah¬ ren; es verwendet die folgenden neuen Strategieele- mente:

a) PI-Regler mit Berücksichtigung der individuellen Sollwertbegrenzungen.

Der von den Sollwertbegrenzungen summarisch ab¬ geschnittene Anteil des Sollwertes der Regelung ist der "nicht sinnvolle" Sollwertanteil, da er momentan keine nderung der Sollwerte bewirkt. Dieser Stellgroßenuberschuß verschlechtert das Regelverhalten aber deutlich, wenn trotzdem über die Regelabweichung unverändert integriert wird, weil die Integration den Stellgroßenuberschuß weiter vergrößert.

Der Integrierer m dem PI-Regler ist erf dungs- ge aß so modifiziert, daß unter Berücksichtigung der individuellen Sollwertbegrenzungen der Kraftwerke integriert wird. Dazu wird statt über die Regelabweichung bevorzugt über die Differenz zwischen Regelabweichung und Stellgroßenuber¬ schuß integriert (vgl. Fig. 8j . Der Zustand des Integrierers kann zusatzlich durch eine Anti- W d-Up-Maßnahme auf einen festen Maximalwert begrenzt werden.

b) Regelverzogerung

Zur Vermeidung schneller Reaktionen der Regelung in Situationen, m denen zunacnst keine Regelung gewollt ist, wird eine Komponente zur wahlweisen vorübergehenden Verzögerung oder Unterdrückung

des Regelsollwertes bzw. eines Anteils des Re¬ gelsollwertes eingesetzt. Ein oder mehrere zu¬ satzliche Module geben der Regelverzogerung bei Bedarf an, wieviel Regelleistung für wie lange verzögert oder unterdruckt werden soll.

Eine derartige Situation ist beispielsweise das (kurzzeitige) Nichtbefolgen eines Sollwertes durch ein Kraftwerk, auf das statt durch die Re¬ gelung mit einer Umverteilung der fehlenden Lei¬ stung auf die anderen Kraftwerke reagiert wird, indem ein Beobachter des Kraftwerksparks diesen Anteil des Regelsollwertes liefert.

c) Regelentlastung

Zum Entkoppeln von Regelung und Optimierung wird die LF-Regelung bei Adapt ons- und Umvertei- lungsvorgangen entlastet, indem die von der Lastprognose-Adaption in die Optimierung zusätz¬ lich übernommene Leistung gefiltert von der Re- gelleistung abgezogen wird.

Das erfmdungsgemaße Verfahren arbeitet vorzugsweise wie folgt: Aus dem Netzkennlmienverf hren ergibt sich die Regelgroße er _, für die LF-Regelung. Der PI-Regler berücksichtigt die aktuellen individuellen Sollwertbe¬ grenzungen der Kraftwerke, die momentan zur LF-Regelung verwendet werden. Je starker die Sollwertbegrenzungen bei der Ausregelung eingreifen, desto weniger inte¬ griert der PI-Regler.

Die Zeitkonstante des PI-Reglers mit Berücksichtigung der individuellen Sollwertbegrenzungen laßt sich so an das Zeitverhalten der Kraftwerke anpassen, daß die Regelung die gewünschten Eigenschaften besitzt. Diese

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bleiben dann auch bei Kraftwerken mit anderen Sollwert¬ begrenzungen erhalten.

nderungen der Leistungsaufnahme aller nicht von der Lastprognose erfaßten Verbraucher, werden durch eine Lastprognose-Adaption zur schnelleren Reaktion und zur Vermeidung von sprunghaften Änderungen kontinuierlich gefiltert bzw. verzögert zur Lastprognose addiert.

Anstelle des Nachfahrmechanismus wird die beschriebene Regelverzogerung verwendet, um m den entsprechenden Situationen vorübergehend keine oder kleinere Regel¬ großen zu erzeugen.

Die Regelentlastung dient zum Entkoppeln von LF-Rege¬ lung und Lastprognose-Adaption, um nach der Lastpro¬ gnose-Adaption einen zwischenzeitlichen Leistungsuber- schuß zu verhindern (Fig. 5) .

Eine Konten-Regelung (Fig. 6) bewirkt einen automa¬ tischen Ausgleich der Bilanz der ungewollten Leistungs¬ flusse, indem die jeweils aktuelle Bilanz aufgeteilt auf eine zum Ausgleich verbleibende Zeitspanne oder einen festen Zeitbereich als zusatzlichen Anteil zur Regelgroße er _. für die LF-Regelung addiert wird. Eine zur Lastprognose-Adaption parallele Adaption dieses zusätzlichen Anteils sorgt für eine verzögerte Über¬ nahme in die Grundlastoptimierung.

Zum Bestimmen des "nicht sinnvollen" Sollwertanteils der erf dungsgemaßen Regelung, über den nicht inte¬ griert wird, kann allgemein ein Funktionsmodul F dienen (vgl. Fig. 7) . Dieses Funktionsmodul F kann ein Fuzzy- Regler sein.

Die Regelverzogerung und weitere Freiheitsgrade, Para¬ meter und Vorgaben des erfmdungsgemaßen Verfahrens können von externen Modulen zur Überwachung, Qualitäts¬ bewertung oder Vorausschau genutzt werden. Für die zusätzlichen Module zur Regelverzogerung und Nutzung der Freiheitsgrade, Parameter und Vorgaben des Verfah¬ rens können Verfahren der Mustererkennung, Ereignis¬ erkennung, Clusteranalyse, Neuronale Netze, Fuzzy-Sy- steme, Simulations-Systeme oder Experten-Systeme ver¬ wendet werden. Insbesondere bietet sich ein an den Prozeß angekoppeltes Fuzzy-Gutemaß an, das den Prozeß on-line bewertet und vom Prozeßbediener oder durch eine direkte R ckkopplung zum Eingriff m den Prozeß genutzt wird.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Fuzzy- Reglern mit positiven und negativen Regeln und eines parametrisierten Fuzzy-Interferenzfilters, bei dem der Parameter angibt, ob die Regeln harter oder weicher interpretiert werden sollen, zur erfmdungsgemaßen Bestimmung des nicht sinnvollen Sollwertanteils und auf der übergeordneten Ebene zur Überwachung und Bewertung (vgl. hierzu deutsche Patentschriften 43 08 083 und 44 16 465) .

Das erfmdungsgemaße Verfahren laßt sich bei der Kraft- werkseinsatz-Optimierung mit einem digitalen Rechner¬ system, einem Automatisierungssystem oder einem Simula¬ tionssystem realisieren, wobei Teile des Verfahrens auch mit unterschiedlichen Systemen zu realisieren sind.

Das erfmdungsgemaße Verfahren zeichnet sich gegenüber herkömmlichen Verfahren durch die folgenden Vorteile aus:

Mit dem erfmdungsgemaßen PI-Regler mit Berück¬ sichtigung der individuellen Sollwertbegrenzun¬ gen der Kraftwerke wird vermieden, über Regelab¬ weichungen zu integrieren, die aufgrund der nachgeschalteten Begrenzungen der Sollwerte kei¬ nen Einfluß auf die Leistungserzeugung durch die Kraftwerke und damit auch keinen unmittelbaren Einfluß auf das Regelverhalten haben. Wenn die Regelabweichung insoweit beseitigt ist, kann bei einem PI-Regler ohne diese Berücksichtigung ein großer Wert in dem Integral, der wahrend der Auεregelung überwiegend durch die individuellen Sollwertbegrenzungen verursacht wurde, einen starken Einfluß auf das spatere Regelverhalten ausüben.

Ohne individuelle Sollwertbegrenzungen verhalt sich der PI-Regler mit Berücksichtigung der in¬ dividuellen Sollwertbegrenzungen wie ein reiner PI-Regler. Mit Sollwertbegrenzung wird durch die beschriebene Modifikation der Maximalwert des Integrals in Abhängigkeit von der Starke der Sollwertbegrenzungen beschrankt.

Die Regelgute der LF-Regelung ist im Vergleich zu konventionellen Verfahren deutlich besser; die Regelung ist schneller und ohne nennenswer¬ tes Uberschwmgen der Regelleistung.

Diese charakteristischen Eigenschaften der LF- Regelung sind bis auf eine zeitliche Dehnung un¬ abhängig von den Sollwertbegrenzungen der Kraft¬ werke. Die Regeleigenschaften sind damit unab-

hängig von der jeweiligen Konstellation der Kraftwerke.

Infolge der erfindungsgemäßen Entkopplung der Teilsysteme LF-Regelung und Lastprognose-Adapti¬ on ist diese Funktion und damit auch die Funkti¬ onsweise des Gesamtsystems besser. Zeitgleiche LF-Regelung und Lastprognose-Adaption führen nicht zu einer zwischenzeitlichen Übererfüllung des Leistungsbedarfs. Bei einer Entflechtung können die Teilsysteme unabhängig voneinander entworfen werden; die Parametereinstellungen lassen sich dann einzeln optimieren.

Die Hauptanwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die LF-Regelung, die Lastprognose-Adaption und die Konten-Regelung in einem Kraftwerksführungssystem. Das Verfahren läßt sich mit Vorteil zusammen mit dem in der gleichzeitig hinterlegten Patentanmeldung derselben Anmelderin (deutsche Patentanmeldung 195 10 343.2-13) beschriebenen Verfahren zur sequentiellen Vorsteuerung eines Prozesses einsetzen.

Zum besseren Verständnis der verwendeten Zeichen und von deren Bedeutung wird auf die folgende Begriffsliste verwiesen:

Begriffsliste

Zeicher- Begriffsbezeichnung Hinweise

ERSATZBLAπ (REGEL 26)

^D Korrekturwert wird als Eingangs¬ größe von C ver¬ wendet und von D ermittelt

^F Verminderungsgroße wird von F ermit¬ telt

«G wird als Eingangs¬ größe von C ver¬ wendet und von G ermittelt t aktuelle Zeit

T verbleibende Zeit der Ausgleich ist i.d.R. an feste Zeitpunkte gebun¬ den (z.B. jeweils die volle Stunde) , von der aktuellen Zeit t verbleibt dann eine restli¬ nächsten festen Zeitpunkt

A VorSteuereinrichtung ist ein Modul zur wirtschaftlichen

Lastaufteilung

B Aufteilungsemricn- ist ein Modul zur tung Rege1leistungs¬ aufteilung

C Regler ist ein Modul zur Leistungs-Fre¬ quenz-Regelung

(LF)

D Korrektureinrichtung ist ein Modul zur

Lastprognose-Adap-

F

[als Fuzzy-Regler ausgeprägtes] Funktionsmodul [zur Ermittlung der Verminderungsgroße

G [als Fuzzy-Regler ausgeprägtes] Funk¬ tionsmodul

H [als Fuzzy-Regler ausgeprägtes] Funk¬ tionsmodul

K Kraftwerkspark bestehend aus n Kraftwerken

K]_, 2, ... κ _n Kraftwerke des Kraftwerks¬ parks

R PI-Regler spezielle Ausprä¬ gung oder Kompo¬ nente des Reglers C

S Kraftwerksfuhrungs¬ bestehend u.a. aus system den Modulen A,B,C,D, F,G und H