DE10137615A1 - Verfahren zur Blindleistungskompensation - Google Patents

Verfahren zur Blindleistungskompensation

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DE10137615A1
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Germany
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reactive power
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DE2001137615
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Peter Knoll
Heinz Dieter Danek
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ABB Patent GmbH
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ABB Patent GmbH
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/70—Regulating power factor; Regulating reactive current or power
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1821—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Blindleistungskompensation vorgeschlagen, wobei auf einen Ziel-Leistungsfaktor (cos¶phi2¶) geregelt wird. Ein Blindenergie-Differenzregler (3) erfaßt und zählt anhand der aktuellen Netzspannungen und Netzströme der zu kompensierenden Anlage (2), ob und wieviel Blindarbeit Unterkompensation vorhanden ist. Bei festgestellter Unterkompensation erhöht der Blindenergie-Differenzregler (3) den Ziel-Leistungsfaktor (cos¶phi2¶) automatisch bis zu einem erhöhten Ziel-Leistungsfaktor (cos¶phi2max¶), wobei dieser erhöhte Ziel-Leistungsfaktor (cos¶phi2max¶) beibehalten wird, bis die fehlende Blindarbeit aufgeholt ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Blindleistungskompensation gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die von induktiven Verbrauchern (beispielsweise Motoren) oder nicht linearen Verbrauchern (beispielsweise Stromrichtern) während des Betriebes gebrauchte Blindleistung kann vom Energieversorgungsunternehmen gegen Berechnung von Blindarbeitskosten geliefert werden, vielfach ist es jedoch vorgesehen, die Blindleistung am Ort des Verbrauchers unter Einsatz einer mit Kondensatoren bestückten Blindleistungskompensationsanlage zu kompensieren.
  • Häufig wird versucht, die Blindleistungskompensation mittels einer regelbaren Blindleistungskompensationsanlage durchzuführen, um verschiedene Lasten mit unterschiedlichen Einschaltzeiten wirtschaftlich zu kompensieren. Derartige regelbare Blindleistungskompensationsanlagen haben einen Blindleistungsregler, der den aktuellen Ist- Leistungsfaktor mißt, mit einem vorgegebenen Ziel-Leistungsfaktor und einem einzuhaltenden Mindest-Ist-Leistungsfaktor vergleicht und entsprechende Kondensatorstufen der Blindleistungskompensationsanlage zu- oder abschaltet. Der vorgegebene Ziel- Leistungsfaktor hängt von der Tarifgestaltung des Energieversorgungsunternehmens ab. Ziel ist es, die vom Energieversorgungsunternehmen vorgegebene Freigrenze an Blindarbeit einzuhalten, damit keine Blindarbeitskosten vom Energieversorgungsunternehmen berechnet werden.
  • Üblicherweise richtet sich die Auslegung der Blindleistungskompensationsanlage nach dem maximalen Blindleistungsbedarf, der sich aus der maximalen Wirkleistung der zu kompensierenden Anlage, dem Mindest-Ist-Leistungsfaktor und dem Ziel- Leistungsfaktor ergibt. Der maximale Blindleistungsbedarf ist jedoch nicht dauernd vorhanden und der in der Praxis notwendige mittlere Blindleistungsbedarf ist wesentlich niedriger. Dennoch wird die Blindleistungskompensationsanlage üblicherweise für den maximalen Blindleistungsbedarf ausgelegt, weil sie sonst während der Zeiten des maximalen Blindleistungsbedarfs nicht voll kompensieren könnte und dann vom Energieversorgungsunternehmen in Rechnung gestellte Blindarbeitskosten anfallen. In Zeiten mit niedrigem Blindleistungsbedarf wird die Blindleistungskompensationsanlage allerdings nur teilweise genutzt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Blindleistungskompensation anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Blindleistungskompensationsanlage nicht nach dem maximalen Blindleistungsbedarf, sondern nach dem im Vergleich hierzu wesentlich geringeren mittleren Blindleistungsbedarf, d. h. der mittleren zu kompensierenden Blindarbeit, ausgelegt wird. Die hiermit eingesparten Anlagekosten stellen einen erheblichen wirtschaftlichen Vorteil dar, darüber hinaus wird der für die Blindleistungskompensationsanlage erforderliche Raumbedarf reduziert und die elektrischen Verbindungsleitungen zwischen zu kompensierender Anlage und Blindleistungskompensationsanlage können mit reduziertem Querschnitt ausgelegt werden.
  • Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. In der Figur ist ein Netz 1 mit daran angeschlossener zu kompensierender Anlage 2 dargestellt. Ein Blindleistungs-Differenzregler 3 liegt eingangsseitig ebenfalls am Netz 1 und steuert ausgangsseitig eine Blindleistungskompensationsanlage 4 an, welche ebenfalls am Netz 1 angeschlossen ist. Der Blindleistungs- Differenzregler 3 erfaßt die aktuellen interessierenden Netzspannungen und Netzströme, um hieraus die Blindarbeit im Zusammenhang mit der zu kompensierenden Anlage zu ermitteln. Als Eingangsgrößen werden dem Blindleistungs-Differenzregler 3 der Ziel- Leistungsfaktor cosφ2 und der erhöhte Ziel-Leistungsfaktor cosφ2max vorgegeben.
  • Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Blindenergie-Differenzregelung weist folgendes Prinzip auf:
    • - Der Blindenergie-Differenzregler 3 wird zunächst auf den Ziel-Leistungsfaktor cosφ2 entsprechend dem mit dem Energieversorgungsunternehmen (EVU) vereinbarten Tarif eingestellt.
    • - Anhand der aktuellen Netzspannungen und Netzströme der zu kompensierenden Anlage 2 erfaßt und zählt der Blindenergie-Differenzregler 3, ob und wieviel Blindarbeit (kvarh) Unterkompensation vorhanden ist. Wenn Blindarbeit fehlt, d. h. bei festgestellter Unterkompensation, verändert der Blindenergie-Differenzregler den Ziel- Leistungsfaktor automatisch bis zu einem erhöhten Ziel-Leistungsfaktor cosφ2max, wobei dieser erhöhte Ziel-Leistungsfaktor auf einen Wert von 1,0 begrenzt ist. Dieser erhöhte Ziel-Leistungsfaktor cosφ2max wird beibehalten, bis die fehlende Blindarbeit (Unterkompensation) aufgeholt ist.
  • Durch die Begrenzung des erhöhten Ziel-Leistungsfaktor cosφ2max auf den Wert 1,0 wird vorteilhaft eine unzulässige Über-Kompensation vermieden.
  • Die durch die Blindenergie-Differenzregelung erzielbaren Vorteile werden nachfolgend anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels erläutert. Es sind gegeben:
    Maximale Wirkleistung der zu kompensierenden Anlage: Pmax = 800 kW
    Mindest-Ist-Leistungsfaktor: cosφ1 = 0,65
    Mittlere Wirkleistung der zu kompensierenden Anlage: Pmittel = 500 kW
    Mittlerer Ist-Leistungsfaktor: cosφ1mittel = 0,70
    Ziel-Leistungsfaktor entsprechend Vereinbarung mit EVU: cosφ2 = 0,90
  • Die zu installierende Blindleistung Q der erforderlichen Blindleistungskompensationsanlage berechnet sich gemäß üblicher Auslegung nach maximaler Wirkleistung, Mindest-Ist-Leistungsfaktor und Ziel-Leistungsfaktor gemäß

    Q1[kvar] = Pmax[kW].(tanφ1 - tanφ2) oder auch

    Q1[kvar] = Pmax[kw].(tan(arccos(cosφ1)) - tan(arccos(cosφ2)))

    und mit den konkreten Angaben des betrachteten Ausführungsbeispiels

    Q1 = 800.(1,169 - 0,484)kvar = 548 kvar.
  • Die zu installierende Blindleistung Q der erforderlichen Blindleistungskompensationsanlage berechnet sich gemäß der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Auslegung (Blindenergie-Differenzregelung) nach mittlerer Wirkleistung Pmittel, mittlerem Ist- Leistungsfaktor cosφ1mittel und Ziel-Leistungsfaktor cosφ2 gemäß

    Q2[kvar] = Pmittel[kW].(tanφ1mittel - tanφ2) oder auch

    Q2[kvar] = Pmittel[kw].(tan(arccos(cosφ1mittel)) - tan(arccos(cosφ2)))

    und mit den konkreten Angaben des betrachteten Ausführungsbeispieles

    Q1 = 500.(1,020 - 0,484)kvar = 268 kvar.
  • Wie das vorstehend beschriebene konkrete Ausführungsbeispiel aufzeigt, muß bei Einsatz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Blindenergie-Differenzregelung im Vergleich zur üblichen Auslegung bei der Blindleistungskompensationsanlage lediglich etwa nur die Hälfte der Blindleistung installiert werden.

Claims (2)

1. Verfahren zur Blindleistungskompensation, wobei auf einen Ziel- Leistungsfaktor (cosφ2) geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Blindenergie- Differenzregler (3) anhand der aktuellen Netzspannungen und Netzströme der zu kompensierenden Anlage (2) erfaßt und zählt, ob und wieviel Blindarbeit Unterkompensation vorhanden ist und daß der Blindenergie-Differenzregler (3) bei festgestellter Unterkompensation den Ziel-Leistungsfaktor (cosφ2) automatisch bis zu einem erhöhten Ziel- Leistungsfaktor (cosφ2max) erhöht, wobei dieser erhöhte Ziel-Leistungsfaktor (cosφ2max) beibehalten wird, bis die fehlende Blindarbeit aufgeholt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erhöhte Ziel-Leistungsfaktor (cosφ2max) auf einen Wert von 1,0 begrenzt ist.
DE2001137615 2001-08-01 2001-08-01 Verfahren zur Blindleistungskompensation Withdrawn DE10137615A1 (de)

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WO2011101512A1 (es) * 2010-02-16 2011-08-25 Juan Ortigosa Garcia Procedimiento y medios para multiplicar la potencia activa de los generadores electricos por medio de cargas inductivas

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