DE102010033633B4

DE102010033633B4 - Einschalt-Steuerungsverfahren und Einschalt-Steuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102010033633B4
Application number: DE102010033633A
Authority: DE
Inventors: Andreas Mann
Original assignee: Seuffer GmbH and Co KG
Current assignee: Seuffer GmbH and Co KG
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2012-03-15
Anticipated expiration: 2030-08-07
Also published as: DE102010033633A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gesteuerten Einschalten einer Vielzahl von Verbrauchern (V1, V11 bis Vn) an einer Leistungsversorgungseinrichtung (4). Das Verfahren umfasst die Schritte: Bestimmen der Anzahl der mit der Leistungsversorgungseinrichtung verbundenen und einzuschaltenden Verbraucher, Bestimmen der individuellen Einschaltzeit für jeden Verbraucher, innerhalb der der jeweilige Verbraucher eingeschaltet werden kann, zum aufeinander folgenden Einschalten der Verbraucher, Bestimmen einer gesamten Einschaltzeit zum Einschalten sämtlicher Verbraucher, und Ansteuern der einzelnen Verbraucher zu vorbestimmen Zeitpunkten zum sequenziellen Einschalten derselben innerhalb der gesamten Einschaltzeit unter Vermeidung eines gleichzeitigen Einschaltens mehrerer Verbraucher. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zum gesteuerten Einschalten einer Vielzahl von Verbrauchern an der Leistungsversorgungseinrichtung, wobei in wirksamer Weise beim Einschalten der Vielzahl der Verbraucher eine sehr große Leistungs- oder Stromspitze vermieden werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Einschalt-Steuerungsverfahren sowie eine Einschalt-Steuerungsvorrichtung zur Steuerung des Einschaltens einer Mehrzahl von Verbrauchern, wobei der gesamte Einschaltstrom oder die Einschaltleistung begrenzt wird.
Ist beispielsweise bei industriellen Anwendungen eine Vielzahl gleicher oder ähnlicher Verbraucher vorgesehen, die gleichzeitig einzuschalten sind, dann besteht die Gefahr, dass durch das gleichzeitige Einschalten vieler oder sämtlicher Verbraucher (Geräte, Einrichtungen) ein stark überhöhter Einschaltstrom auftritt, der eine Leistungsversorgungseinrichtung, beispielsweise in Form einer Batterie, oder ein allgemeines Leistungsversorgungsnetz wie beispielsweise ein öffentliches Stromnetz, kurzzeitig stark belastet und zu unerwünschten Spannungsschwankungen führt.
Eine Vielzahl gleicher oder gleichartiger Verbraucher kann beispielsweise in einer Anordnung einer Vielzahl von Straßenlampen einer Straßenbeleuchtungseinrichtung für eine Straße oder einen vorbestimmten Abschnitt einer Straße bestehen, wenn zu Beginn der Dämmerung die Straßenlampen eingeschaltet werden. Eine gleichartige Situation ist ebenfalls denkbar, wenn in einem Bürogebäude eine Vielzahl von Sonnenschutzeinrichtungen oder Jalousien, die während einer starken Sonnenbestrahlung in unterschiedlichen Positionen ausgefahren wurden, wegen aufkommenden schlechten Wetters alle gemeinsam durch eine zentrale Maßnahme zu ihrer jeweiligen Ruheposition gebracht werden sollen. In diesem Fall wird eine Vielzahl von individuellen Verstelleinrichtung oder Motoren gleichzeitig eingeschaltet und betrieben, so dass hier ebenfalls neben einem hohen Betriebsstrom mit einem teilweise wesentlich höheren Einschaltstrom zu rechnen ist. Ein hoher Einschaltstrom ist auch beispielsweise bei dem Einschalten von Glühlampen bekannt, wobei infolge des geringeren Kaltwiderstands des Glühdrahts ein wesentlich höherer Strom aufgenommen wird als im betriebswarmen Zustand. Ebenso gilt dies für Verbraucher, die eine eigene elektronische Steuerungseinrichtung aufweisen.
Sind in einer weiteren Anwendung, beispielsweise in einer Solaranlage zur Gewinnung elektrischer Energie oder zumindest Wärme aus der Sonnenstrahlung, mehrere Solarmodule vorgesehen und erfordern die Solarmodule bei dem sich ändernden Sonnenstand eine Nachführung zum Erreichen einer optimalen Ausrichtung zur Sonne, dann besteht die Möglichkeit, dass die vielen gleichartigen Nachführungseinrichtungen gleichzeitig eingeschaltet werden, wobei eine Leistungsversorgungseinrichtung während einer kurzen Zeitdauer sehr stark belastet werden kann.
Die im Vergleich zu einem Normalbetrieb oder einem stationären Zustand eines Verbrauchers erheblich höheren Einschaltströme, die auch als ”inrush current” bezeichnet werden, belasten die jeweiligen Leistungsversorgungseinrichtungen, so dass diese einerseits (auch in Verbindung mit entsprechenden Sicherungen) stark überdimensioniert werden müssen, um den erhöhten Einschaltstrom tragen zu können, womit erhöhte Kosten verbunden sind. Andererseits werden durch kurzzeitige erhöhte Spannungsabfälle Schwankungen der Spannung im Netz verursacht, die bei dem Betrieb weiterer angeschlossener und insbesondere empfindlicher Geräte störend sein können.
Die Druckschrift EP 0 913 905 A2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Begrenzung der Gesamtleistungsaufnahme einer Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern aus einem Stromnetz, wobei verhindert werden soll, dass die Gesamtleitungsaufnahme einen vorbestimmen maximalen Sollwert überschreitet. Hinsichtlich der Anzahl der vorhandenen Verbraucher wird zunächst eine Benutzungsart jedes der Verbraucher bestimmt. Zur Bestimmung dieser Eigenschaften der Verbraucher können gerätespezifische Parameter, wie Leistungsaufnahme oder verschiedene Leistungsstufen verwendet werden, wobei jedoch hauptsächlich ermittelt wird, in welchem Betriebszustand sich der jeweilige Verbraucher zur Zeit befindet und welcher Arbeitsprozess gerade durchgeführt wird, wenn das Erfordernis auftritt, zur Verminderung der Leistungsspitze einen oder mehrere derzeit in Betrieb befindliche Verbraucher abzuschalten. In Abhängigkeit von Funktionsbedingungen der jeweiligen aktiven Verbraucher wird bestimmt, welcher Verbraucher zur Verminderung der Leistungsspitze abgeschaltet werden kann. Ob ein Verbraucher abgeschaltet werden kann hängt somit davon ab, ob gerade ein empfindlicher Arbeitsprozess abläuft, sodass ein bestimmter Verbraucher in Abhängigkeit dieser Arbeitsprozesse entweder abgeschaltet werden kann oder am Netz verbleiben muss. Mittels der Erfassung eines Ist-Zustands der gesamten Anzahl der Verbraucher wird die Situation der Verbraucher und die jeweilige Betriebssituation derselben ermittelt und als Grundlage erforderlicher Abschaltgänge verwendet.
Die Druckschrift DE 198 17 191 A1 offenbart ein Verfahren zum Regeln der Gesamtleistung von energietechnischen Anlagen, insbesondere einer Gruppe von elektrischen Verbrauchern, wobei eine momentane Gesamtleistung bestimmt wird. Neben der Anzahl der Verbraucher werden für jeden Verbraucher eine Identifikation, eine aktuelle Priorität und eine aktuelle Schaltleistung gespeichert. Die momentane Gesamtleistung der Anlage wird ständig mit einer vorgegebenen Leistungsspitze oder einem einzuhaltenden Absolutwert verglichen. In Abhängigkeit vom Vergleich und unter Bezugnahme auf die Betriebssituation und Eigenschaften der Verbraucher wird eine Prioritätsstufe definiert und es werden Verbraucher bestimmt, die abgeschaltet werden können, oder die auch in einem Betriebszustand zu Speichern von Energie oder in den Normalzustand gebracht werden können. Das Verfahren wird mittels hierarchisch angeordneter Einrichtungen durchgeführt, insbesondere mittels einer Grundstation und verschiedener daran angeschlossener Unterstationen, in denen zugeordnete Verbraucher beispielsweise abgeschaltet oder in andere Betriebszustände gebracht werden können.
Die Druckschrift DE 195 30 826 C1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Optimierung der Leistungsaufnahme bei einem Energieverteilungssystem, wobei innerhalb des Energieverteilungssystems mehrere Verbraucher vorgesehen sind und durch zu- und abschalten mindestens eines Verbrauchers mit einem Energiespeicherverhalten die Möglichkeit erreicht wird, eine Leistungsspitze zu vermindern. Den Verbrauchern wird in Abhängigkeit von ihren Eigenschaften des Betriebs eine Prioritätskenngröße zugeordnet, und es kann die Abschaltung in Abhängigkeit von der Prioritätskenngröße vorgesehen sein. Die jeweilige Prioritätskenngröße kann in Abhängigkeit von weiteren Kriterien bestimmt und auch geändert werden.
Die Druckschrift DE 10 2008 045 427 A1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung von elektrischen Verbrauchern in einer Druckerei, wobei die entsprechend steuerbaren Verbraucher durch eine Vielzahl von verschiedenen und in unterschiedlichen Betriebszuständen arbeitenden Maschinen gebildet wird. Es wird die Leistungsaufnahme der Verbraucher erfasst und danach in Abhängigkeit von Einschaltprioritäten hinsichtlich der Funktion des Verbrauchers in Abhängigkeit vom Leistungsbedarf nicht oder eingeschränkt gesteuert. Das Maximum der Gesamtleistungsaufnahme soll einen bestimmten Wert nicht überschreiten. Ein zentrales Kriterium stellt bei dem Zu- oder Abschalten von Verbrauchern die aktuelle Betriebssituation jedes Verbrauchers und der gesamten Anlage sowie die funktionellen Abhängigkeiten der Verbraucher untereinander dar.
Die Druckschrift DE 690 21 039 T2 offenbart ein Steuerungs- und Überwachungssystem für Leistungsverteilungseinrichtungen. Es umfasst eine hierarchisch gegliederte Anordnung mit einer Vielzahl von Endeinrichtungen, die in Abhängigkeit von Anweisungen, die von außen eingegeben wurden, Schaltmaßnahmen bei mit einer jeweiligen Endeinrichtung verbundenen Verbrauchern vorzunehmen können. In dem System werden die entsprechenden Anweisungen zwischen den einzelnen Endeinrichtungen kommuniziert. Mit den Endeinrichtungen ist ein Netzwerk aufgebaut. Es kann das Netzwerk auch in Gruppen von Leistungsverteilern aufgeteilt werden, die nach Funktionen gegliedert sind, wobei eine zugehhörige Haupteinrichtung entsprechende Steuerungssignale zur Veranlassung von Steuerungsmaßnahmen oder Überwachungsabläufen ausgeben kann. Es können des Weiteren Alarmbefehle zwischen den einzelnen Komponenten des Netzwerks ausgetauscht werden, mittels denen Bedienpersonal über betriebliche Bedingungen informiert werden kann.
Als ein vereinfachtes Beispiel bekannter Steuerungseinrichtungen ist in 7 eine Anordnung gezeigt, bei der an einem Netz (Leistungsversorgungsnetz) N eine Vielzahl von Verbrauchern V (V1 bis Vn) an jeweilige Hauptleitungen H angeschlossen ist. Eine Schalteinrichtung S dient zum Verbinden des Netzes N mit den beiden Hauptleitungen H. Wind das die Spannung u(t) liefernde Netz N mittels eines Schließens der Schalteinrichtung S mit der Vielzahl der Verbraucher V1 bis Vn verbunden, dann tritt mit dem Einschalten sämtlicher Verbraucher V1 bis Vn in der Zuleitung des Netzes N der kurzzeitige Einschaltstrom ie(t) auf, der erhebliche Werte annehmen kann. Nach dem Abklingen des Einschaltstroms ie(t) wird sich bei einem stationären Zustand des Betriebs der Verbraucher V1 bis Vn ein normaler Betriebsstrom einstellen. Die Summe der Ströme, die jeder einzelne allgemeine Verbraucher V1 bis Vn aufnimmt, bildet den Betriebsstrom. In gleicher Weise bildet auch die Summe der entsprechenden Einschaltströme der jeweiligen Verbraucher V1 bis Vn den (überhöhten) Einschaltstrom ie(t).
Zur Vermeidung einer großen Spitze des Einschaltstroms im Vergleich zu dem wesentlich geringeren Betriebsstrom können die Verbraucher in kleineren Gruppen eingeschaltet werden, wobei jedoch noch immer mit einer gewissen Stromspitze bezüglich des Einschaltstroms zu rechnen ist. Ein teilweise individuelles Einschalten der einzelnen Verbraucher ist im Allgemeinen sehr aufwendig und erfordert des Weiteren eine erhebliche Zeitdauer, bis sämtliche einer Vielzahl von Verbrauchern eingeschaltet sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Einschaltens einer Vielzahl von Verbrauchern derart auszugestalten, dass einerseits eine Leistungsspitze beim Einschalten vermieden und andererseits ein zumindest teilweise automatisierter Ablauf mit einem verminderten Aufwand erreicht werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bezüglich eines Verfahrens mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Im Hinblick auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung mit den im Patentanspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum gesteuerten Einschalten einer Vielzahl von Verbrauchern an einer Leistungsversorgungseinrichtung. Das Verfahren umfasst die Schritte: Bestimmen der Anzahl der mit der Leistungsversorgungseinrichtung verbundenen und einzuschaltenden Verbraucher, Bestimmen der individuellen Einschaltzeit für jeden Verbraucher, innerhalb der der jeweilige Verbraucher eingeschaltet werden kann, zum aufeinander folgenden Einschalten der Verbraucher, Bestimmen einer gesamten Einschaltzeit zum Einschalten sämtlicher Verbraucher, und Ansteuern der einzelnen Verbraucher zu vorbestimmen Zeitpunkten zum sequenziellen Einschalten derselben innerhalb der gesamten Einschaltzeit unter Vermeidung eines gleichzeitigen Einschaltens mehrerer Verbraucher.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zum gesteuerten Einschalten einer Vielzahl von Verbrauchern an eine Leistungsversorgungseinrichtung. Die Vorrichtung umfasst eine jedem Verbraucher zugeordnete individuelle Steuerungseinheit zur Steuerung zumindest eines Verbraucherelements jedes Verbrauchers, eine zentrale Steuerungseinrichtung, die mit jeder Steuerungseinheit verbunden ist zur Steuerung des Betriebs der Steuerungseinheiten der jeweiligen Verbraucher, wobei die zentrale Steuerungseinrichtung eine Ermittlungseinrichtung aufweist zur Ermittlung der Anzahl der Verbraucher, einer für jeden Verbraucher individuellen Einschaltzeit und einer gesamten Einschaltzeit zum sequenziellen Einschalten sämtlicher Verbraucher. Die zentrale Steuerungseinrichtung ist ferner ausgebildet zum Ansteuern jeder individuellen Steuerungseinheit zum sequenziellen Einschalten der jeweiligen Verbraucher entsprechend der individuellen Einschaltzeit und innerhalb der gesamten Einschaltzeit.
Es ist somit gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine Gleichzeitigkeit des Einschaltens der einzelnen Verbraucher aus einer Vielzahl von Verbrauchern zu vermeiden, indem in vorbestimmter Weise, d. h. entsprechend einem vorbestimmten Ablauf in sequenzieller Weise einzelne der Vielzahl der Verbraucher eingeschaltet werden, so dass nacheinander jeder einzelne Verbraucher zu einem vorbestimmten Zeitpunkt innerhalb einer maximalen Gesamtzeit (für sämtliche Verbraucher) eingeschaltet wird, wobei in Verbindung mit diesem Ablauf ein gleichzeitiges Einschalten mehrerer Verbraucher verhindert wird. Die jeweiligen einzelnen Verbraucher, die individuell eine eigene Steuerungseinheit aufweisen, werden mittels einer gemeinsamen Steuerungseinrichtung mit der Funktion einer zentralen Steuerungseinrichtung individuell angesteuert, so dass die Verbraucher nacheinander eingeschaltet werden können, und insbesondere nach dem Einschalten eines bestimmten Verbrauchers der nächste Verbraucher erst dann eingeschaltet wird, wenn die individuelle Einschaltstromspitze oder Leistungsspitze des vorherigen Verbrauchers während der individuellen Einschaltzeit ganz oder zumindest weitgehend abgeklungen ist.
Es wird somit eine individuelle Einschaltzeit (als Zeitdauer) bestimmt, innerhalb der jeder individuelle Einschaltvorgang ganz oder zumindest teilweise (vorzugsweise überwiegend) abgeklungen ist, so dass keine überlagerten Einschaltvorgänge auftreten oder in besonderen Fällen eine noch mögliche geringe Überlagerung eines Einschaltvorgangs mit werteren Einschaltvorgängen (insbesondere dem nachfolgenden Einschaltvorgang) nicht zu einer erheblichen und nicht mehr tolerierbaren Einschaltleistungsspitze führt.
Es wird auf diese Weise ein im Wesentlichen automatisierter Vorgang erreicht, mittels dessen innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer, d. h. der gesamten Einschaltzeitdauer sämtliche Verbraucher gesteuert eingeschaltet werden, ohne dass eine erhebliche Einschaltstrom- oder Einschaltleistungsspitze erzeugt wird.
Die gemeinsame (zentrale) Steuerungseinrichtung erfasst und berücksichtigt die Anzahl der einzuschaltenden Verbraucher sowie deren individuelle Einschaltzeitdauer, woraus sich eine maximale bzw. gesamte Einschaltzeitdauer ergibt. Nach dieser gesamten Einschaltzeitdauer, wenn entsprechend der erfindungsgemäßen Steuerung sämtliche der Mehrzahl der Verbraucher oder einer vorbestimmten Gruppe von Verbrauchern eingeschaltet sind, kehrt der Betriebszustand des Netzes weitgehend zum Normalbetrieb bzw. zum stationären Betrieb mit den angeschlossenen und betriebenen Verbrauchern zurück. Laststöße, die durch einen übergroßen Einschaltstrom oder eine übergroße Einschaltleistung verursacht werden, und damit in Verbindung stehende Schwingungen im Netz und unerwünschte Spannungsschwankungen mit den bekannten Nachteilen bei dem Betrieb von weiteren angeschlossenen empfindlichen elektronischen Geräten werden weitgehend vermieden. Insbesondere wird die Spitze des Einschaltstroms und der Einschaltleistung erheblich vermindert, so dass auch die allgemeine Auslegung der entsprechenden Bereiche des Leistungsversorgungsnetzes sowie der Zuleitungen und möglicher Sicherungen in angemessener Weise bestimmt werden kann.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung ist es daher möglich, die Spitze des Einschaltstroms oder der Einschaltleistung beim Einschalten einer Vielzahl von Verbrauchern, die jeweils individuell mit einer eigenen Steuerungseinheit (im Sinne und der Funktion einer lokalen Steuerungseinheit) ausgestattet sind, in Verbindung mit Steuerungsmaßnahmen einer zentralen Steuerungseinrichtung, die gemeinsam für alle Verbraucher vorgesehen ist, erheblich zu vermindern, so dass ein gleichförmiger Betrieb auch bei wechselndem Ein- und Ausschalten einer Vielzahl von Verbrauchern auf einfache Weise und in automatisierter Form gewährleistet ist.
Weitere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Das Verfahren kann ferner den Schritt des Bestimmens der individuellen Einschaltzeit auf der Basis einer Abfrage des jeweiligen Verbrauchers hinsichtlich seiner Art und Eigenschaften umfassen. Es wird dabei immer auf aktuelle Daten zugegriffen. Hierbei kann die individuelle Einschaltzeit aus einer individuellen Grundeinschaltzeit und einer Dehnungszeit bestehen, oder kann aus der individuellen Grundeinschaltzeit gebildet werden, die mit einem Dehnungsfaktor multipliziert wird. Auf diese Weise können Exemplarstreuungen der Eigenschaften von Verbrauchern berücksichtigt werden.
Des Weiteren kann das Verfahren den Schritt des Bestimmens der Dehnungszeit und des Dehnungsfaktors in Abhängigkeit von den Eigenschaften des betreffenden Verbrauchers und/oder dem Belastungszustand der Leistungsversorgungseinrichtung umfassen.
Das Verfahren kann ferner den Schritt umfassen des Aufteilens der Vielzahl der Verbraucher in eine Mehrzahl von Gruppen, die gemeinsam sequenziell eingeschaltet werden, in Abhängigkeit von der Art und den Eigenschaften der jeweiligen Verbraucher.
Es kann jedem Verbraucher eine individuelle Steuerungseinheit zugeordnet sein. Somit kann des Weiteren das Verfahren zum gesteuerten Einschalten einer Vielzahl von Verbrauchern an eine Leistungsversorgungseinrichtung der Schritt des Ansteuerns der einzelnen Verbraucher zu vorbestimmten Zeiten die Schritte umfassen des Ansteuerns jeder individuellen Steuerungseinheit der Verbraucher zum sequenziellen Einschalten derselben, und des Ansteuerns einer jeweils nächsten Steuerungseinheit eines Verbrauchers nach Ablauf der individuellen Einschaltzeit des zuvor eingeschalteten Verbrauchers.
Hinsichtlich der Vorrichtung kann die zentrale Steuerungseinrichtung über einen Datenbus mit sämtlichen individuellen Steuerungseinheiten verbunden sein, und es kann jede individuelle Steuerungseinheit durch die zentrale Steuerungseinrichtung einzeln angesteuert werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung eines allgemeinen Verbrauchers, wie er gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung an ein Leistungsversorgungsnetz angeschlossen wird,
2 eine schematische Darstellung einer Mehrzahl von Verbrauchern gemäß 1, die in gesteuerter Weise an ein Leistungsversorgungsnetz angeschlossen werden,
3 eine grafische Darstellung von individuellen Einschaltzeiten der Vielzahl der Verbraucher gemäß 2,
4 eine grafische Darstellung von individuellen Einschaltzeiten jeweiliger Verbraucher sowie zusätzlichen Zeiten,
5 eine schematische Darstellung einer Vielzahl von Verbrauchern, die in mehreren Gruppen zur möglichen getrennten Ansteuerung aufgeteilt werden,
6 eine schematische Darstellung einer vorbestimmten Anzahl von Verbrauchern, die in verschiedene Gruppen aufgeteilt werden kann, und
7 eine schematische und vereinfachte Darstellung einer Vielzahl von Verbrauchern, die gemäß dem Stand der Technik gemeinsam und gleichzeitig an ein Leistungsversorgungsnetz eingeschlossen werden.
Erstes Ausführungsbeispiel
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In vereinfachter und schematischer Weise ist in 1 ein einzelner Verbraucher V dargestellt, der im Wesentlichen eine individuelle Steuerungseinheit 1 sowie ein damit verbundenes Verbraucherelement 2 aufweist. Das (allgemeine) Verbraucherelement 2 steht stellvertretend für beispielsweise die eingangs angegebenen Stellantriebe für Rollladen oder Jalousien, oder beispielsweise Straßenlampen einer an einer Straße angeordneten Beleuchtungseinrichtung, und stellt somit den eigentlichen Verbraucher mit der speziellen Leistungsaufnahme dar. In jedem Fall wird mittels der Steuerungseinheit 1 das zugehörige Verbraucherelement 2 gesteuert. Die Steuerungseinheit 1 dient somit als eine am Verbraucherelement 2 angeordnete lokale Steuerungseinheit.
Gemäß der Darstellung in 1 ist der Steuerungseinheit 1 ein Verbraucherelement 2 zugeordnet. Die vorliegende Erfindung ist hierauf jedoch nicht festgelegt, und es können auch mehrere Verbraucherelemente 2 einer individuellen Steuerungseinheit 1 zugeordnet werden, so dass diese mehreren Komponenten den einen Verbraucher V bilden und somit zumindest ein Verbraucherelement vorliegt. Die Steuerungseinheit 1 kann lediglich ein Einschalten oder Ausschalten bewirken oder auch das Verbraucherelement 2 mit einer unterschiedlichen Leistung steuern oder regeln.
Jeder der Vielzahl der Verbraucher V1 bis Vn bildet eine eigene Einheit und kann dabei ein elektronisches Modul oder ein System mit einer intern getakteten Stromversorgung darstellen. Die interne Taktung sowie weitere interne Steuerungen und/oder Regelungen innerhalb des Verbrauchers V1 bis Vn werden jeweils durch die individuelle Steuerungseinheit 1 durchgeführt, die jedem Verbraucherelement 2 zugeordnet ist oder integraler Teil des gesamten Verbrauchers V1 bis Vn ist.
Die (verbraucherbezogene) individuelle Steuerungseinheit 1 ist mit einer zentralen und für eine Vielzahl von Verbrauchern V gemeinsamen Steuerungseinrichtung (elektronische Steuerungseinrichtung, ECU, electronic control unit) 3 verbunden, so dass der für jeden Verbraucher individuellen Steuerungseinheit 1 zum gezielten Betrieb des Verbrauchers V, und insbesondere zum Ein- und Ausschalten des Verbrauchers V durch die Steuerungseinrichtung 3 entsprechende Anweisungen und Befehle in Form von elektrischen Signalen zugeführt werden. Hierbei kann jede Steuerungseinheit 1 zumindest eine programmtechnisch ansprechbare Adresse aufweisen, so dass über einen gemeinsamen Datenbus 31 die zentrale Steuerungseinrichtung 3 mit den jeweiligen Steuerungseinheiten 1 der Verbraucher V kommunizieren kann.
Hinsichtlich des Einschaltens des Verbrauchers V gemäß 1 oder einer Mehrzahl von Verbrauchern V1 bis Vn gemäß 2 wird die von einer Leistungsversorgungseinrichtung oder einem Leistungsversorgungsnetz 4 zur Verfügung gestellte Leistung (Strom ie(t) und Spannung u(t) gemäß 1) über eine Schalteinrichtung 5 und Hauptversorgungsleitungen 6 den mehreren Verbrauchern V1 bis Vn zur Verfügung gestellt. Die Verbraucher V1 bis Vn sind über jeweilige Anschlussleitungen 7 mit den Hauptleitungen 6 verbunden. Die Verbraucher V1 bis Vn sind im Wesentlichen gleiche oder gleichartige Verbraucher mit definierten Eigenschaften. Bei der Vielzahl der in 2 gezeigten Verbraucher V1 bis Vn (somit n Verbraucher) sind in der entsprechenden Weise die jeweiligen individuellen Steuerungseinheiten 11 bis 1n und die jeweiligen Verbraucherelemente 21 bis 2n angegeben.
Die Verbindung zwischen der gemeinsamen und zentralen Steuerungseinrichtung 3 und den jeweiligen individuellen Steuerungseinheiten 1 oder 11 bis 1n wird im Wesentlichen durch den Datenbus 31 gebildet, über den die Datenübertragung, d. h. die Übertragung von Programmen oder Programmteilen, von Anweisungen oder von gespeicherten Parametern erfolgen kann. Der Datenbus 31 kann bidirektional ausgebildet sein, so dass Daten in beide Richtungen übertragen werden können. Die jeweiligen Steuerungseinheiten 11 bis 1n, die den entsprechenden Verbraucherelementen 21 bis 2n zugeordnet sind oder integraler Bestandteil derselben sein können, weisen eigene elektronische Einrichtungen wie Mikroprozessoren oder Controller auf, mittels denen eine Steuerung erfolgt und wobei entsprechende Daten ursprünglich oder in änderbarer Form, beispielsweise über einen Zugriff durch die zentrale Steuerungseinrichtung 3, gespeichert und verarbeitet werden können. Über den (bidirektionalen) Datenbus 31 kann somit die zentrale Steuerungseinrichtung 3 Daten an die individuellen Steuerungseinheiten 1 oder 11 bis 1n senden oder von diesen abfragen und empfangen. Die zentrale Steuerungseinrichtung kann hierzu eine (software-unterstützte) Ermittlungseinrichtung aufweisen zur Ermittlung der erforderlichen Daten.
Nachstehend wird im Einzelnen unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 und insbesondere die grafische Darstellung in 3 die Wirkungsweise der Einschalt-Steuerungsvorrichtung beschrieben.
Soll die Vielzahl der vorgesehenen Verbraucher V1 bis Vn an das Leistungsversorgungsnetz 4, das nachstehend vereinfacht als „das Netz” bezeichnet wird, angeschaltet und somit betrieben werden, dann wird als grundlegende Voraussetzung die Schalteinrichtung 5 eingeschaltet, so dass an den Hauptleitungen 6 und auch an den Anschlussleitungen 7 die Spannung u(t) des Netzes 4 anliegt bzw. zur Verfügung steht. Die Steuerungseinheiten 11 bis 1n können auf diese Weise in einen Bereitschaftszustand oder Standby-Zustand versetzt werden, bei dem sie auf weitere Steuerungsbefehle (Anweisungen) oder allgemein auf vorbestimmte elektrische Signale reagieren können.
Die zentrale Steuerungseinrichtung 3 übermittelt über den Datenbus 31 an die jeweiligen (individuellen) Steuerungseinheiten 11 bis 1n der Verbraucher V1 bis Vn den entsprechenden Befehl zum jeweiligen Einschalten des Verbrauchers V1 bis Vn bzw. der jeweiligen Verbraucherelemente 21 bis 2n. Die zentrale Steuerungseinrichtung 3 verfügt über eine Information hinsichtlich der individuellen Einschaltzeit Ti jedes Verbrauchers V1 bis Vn, wobei die individuelle Einschaltzeit Ti für jeden Verbraucher typisch ist und von seinen Eigenschaften und weiteren möglichen Bedingungen abhängt. Im vorliegenden Fall wird zur Vereinfachung angenommen, dass sämtliche Verbraucher V1 bis Vn in gleicher Weise aufgebaut sind und somit ungefähr gleiche Eigenschaften und damit auch eine gleiche Einschaltzeit Ti aufweisen.
Die Einschaltzeit Ti bezeichnet die erforderliche Zeitdauer, innerhalb der ein einzelner Verbraucher nach Beginn der Ansteuerung durch die jeweilige individuelle Steuerungseinheit 2 (21 bis 2n) den Einschaltvorgang im Wesentlichen beendet hat oder bei entsprechenden dynamischen Einschaltvorgängen der Einschaltvorgang soweit abgeschlossen ist, dass der individuelle überhöhte Einschaltstrom auf einen vorbestimmten Wert abgesunken ist. Es wird somit die individuelle Einschaltzeit Ti (als Zeitdauer) bestimmt, innerhalb der jeder individuelle Einschaltvorgang ganz oder zumindest teilweise (vorzugsweise überwiegend) abgeklungen ist, so dass keine überlagerten Einschaltvorgänge auftreten oder in besonderen Fällen eine noch mögliche geringe Überlagerung eines Einschaltvorgangs mit dem nachfolgenden Einschaltvorgang nicht zu einer erheblichen und nicht mehr tolerierbaren Einschaltleistungsspitze führt.
Die Einschaltzeit Ti eines Verbrauchers V1 bis Vn stellt somit eine individuelle Größe bzw. Eigenschaft des jeweiligen Verbrauchers V1 bis Vn dar. Da sich nach dem Einschalten der Schalteinrichtung 5 die Verbraucher V1 bis Vn in einem Bereitschaftszustand befinden, kann die zentrale Steuerungseinrichtung 3, sofern sie nicht ursprünglich über die entsprechenden Daten (in gespeicherter Form) verfügt, die erforderlichen Daten der einzelnen Verbraucher V1 bis Vn über den (bidirektionalen) Datenbus 31 abfragen und zur nachfolgenden Verarbeitung speichern. Die zentrale Steuerungseinrichtung 3 kann sich dabei der individuellen datentechnischen Adressen der einzelnen Verbraucher V1 bis Vn sowie der (software-unterstützten) Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung der erforderlichen Daten bedienen.
Des Weiteren verfügt die zentrale Steuerungseinrichtung 3 über eine Information hinsichtlich der Anzahl n der an das Netz 4 anzuschließenden und damit einzuschaltenden Verbraucher V1 bis Vn oder kann diese Information abfragen, wobei auch hierzu die Ermittlungseinrichtung dient. Die zentrale Steuerungseinrichtung 3 führt nun eine Steuerung in der Weise durch, dass jeweils einer der Verbraucher V1 bis Vn eingeschaltet wird, und nach Ablauf der für diesen Verbraucher individuellen Einschaltzeit Ti der nächste Verbraucher aus der Vielzahl der Verbraucher V1 bis Vn eingeschaltet wird. Auf diese Weise wird ein gesteuertes Einschalten sämtlicher Verbraucher erreicht.
Die zeitliche Steuerung ist schematisch in 3 dargestellt. 3 zeigt verschiedene Blöcke (entsprechend einer jeweiligen Zeitdauer), die jeweils hinsichtlich ihrer Anordnung von links nach rechts zeitliche aufeinanderfolge Einschaltvorgänge der jeweiligen Verbraucher V1 bis Vn und somit die Einschaltsequenz veranschaulichen.
In dem ersten linksseitig angeordneten Block mit der Bezeichnung „Start” wird durch die zentrale Steuerungseinrichtung 3 der Einschaltbefehl erhalten und in entsprechender Weise verarbeitet (Block 0), während in dem nachfolgenden Block 1 der erste Verbraucher V1 eingeschaltet wird und das Ablaufen der für diesen Verbraucher individuellen und charakteristischen Einschaltzeit Ti abgewartet wird. Es wird angenommen, dass innerhalb dieser Zeit (Dauer) überwiegend die individuelle Leistungsspitze dieses Verbrauchers abgeklungen ist. Die individuelle Einschaltzeit Ti ist entsprechend dimensioniert. Der laufende Index 1 bis n bei den Einschaltzeiten Ti1 bis Tin bezeichnet die Zuordnung zu einem jeweiligen Verbraucher V1 bis Vn.
Ist am Ende des Blocks 1 gemäß 3 die Einschaltzeit Ti1 des ersten Verbrauchers V1 abgelaufen, dann wird der zweite Verbraucher V2 ebenfalls unter Berücksichtigung seiner individuellen Einschaltzeit Ti eingeschaltet. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis die bekannte Anzahl n der Verbraucher Vn eingeschaltet ist. Mit der Einschaltzeit Ti ergibt sich daher für jeden Verbraucher bei der Einschaltsequenz ein vorbestimmter Einschaltzeitpunkt (Ansteuerungszeitpunkt).
Sind sämtliche Verbraucher V1 bis Vn eingeschaltet, dann ist eine Gesamtzeit zum Einschalten sämtlicher Verbraucher, d. h. eine Gesamteinschaltzeit Tmax abgelaufen, die etwa dem n-fachen der individuellen Einschaltzeit Ti des einzelnen Verbrauchers V1 bis Vn entspricht, wobei gemäß 3 lediglich die geringe Startzeit (Block 0) hinzugerechnet werden kann. Für eine vereinfachte Betrachtungsweise kann die gesamte Einschaltzeit Tmax als das n-fache der individuellen Einschaltzeit Ti betrachtet werden.
Nach Ablauf der gesamten Einschaltzeit Tmax sind sämtliche Verbraucher der vorliegenden Gruppe von n Verbrauchern V1 bis Vn eingeschaltet und es kann daran anschließend eine weitere Gruppe von Verbrauchern gleicher oder unterschiedlicher Ausführung in gleichartiger Weise eingeschaltet werden.
Im Ergebnis tritt mit dem gesteuerten Einschalten für einen Verbraucher eine zeitliche Verzögerung bezüglich des Einschaltens von Null (für den zeitlich ersten) und für einen anderen Verbraucher von nahezu der maximalen Verzögerungszeit entsprechend Tmax (d. h. für den zeitlich letzten Verbraucher in dieser Sequenz) auf. Die Angaben eines ersten Verbrauchers und eines letzten Verbrauchers beziehen sich auf eine zeitliche Reihenfolge des aufeinander folgenden Einschaltens, wobei weitere Kriterien, wie eine geografische Anordnung im Falle einer Vielzahl von Straßenbeleuchtungseinrichtungen, ebenfalls berücksichtigt werden können.
Mit dem aufeinander folgenden gesteuerten Einschalten der Vielzahl der Verbraucher der auf diese Weise definierten Einschaltsequenz, bei der die Vielzahl der jeweils individuellen Einschaltvorgänge über die gesamte Einschaltzeit Tmax verteilt ist, kann in erheblichen Umfang die Leistungsspitze oder Stromspitze, die bei einem gleichzeitigen Einschalten sämtlicher Verbraucher V1 bis Vn auftritt, erheblich vermindert werden. Mittels des automatisierten Ablaufs, bei dem die zentrale Steuerungseinrichtung 3 eine Steuerung in der Weise vornimmt, dass ein Verbraucher nach dem anderen unmittelbar anschließend an den Einschaltvorgang des vorhergehenden angesteuert und entsprechend der übertragenen Anweisungen eingeschaltet wird, kann die gesamte Zeitdauer für den vollständigen Einschaltvorgang sämtlicher Verbraucher V1 bis Vn, d. h. die gesamte Einschaltzeit Tmax, auf einen angemessenen Wert vermindert werden, so dass in erwünschter Weise innerhalt einer vergleichsweise kurzen Zeitdauer (Tmax) sämtliche Verbraucher mit erheblicher Verminderung von Leistungsspitzen oder Stromspitzen eingeschaltet werden können.
Ein gleichzeitiges Einschalten mehrerer Verbraucher wird hierbei durch die Steuerung ausgeschlossen. Eine Überlastung eines Leistungsversorgungsnetzes oder einer sonstigen Leistungsversorgungseinrichtung, wie beispielsweise auch einer Batterie in einem abgeschlossenen System, kann wirksam vermieden werden. Es kann ein rasches Einschalten bei gleichzeitig reduzierter Leistungs- oder Stromspitze erreicht werden. Das Einschalten sämtlicher Verbraucher V1 bis Vn erfolgt somit in Verbindung mit einer minimalen Einschaltverzögerung.
Es ist zu beachten, dass nach dem Einschalten der Schalteinrichtung 5 (siehe 1 und 2) und dem Zuführen der Spannung u(t) des Netzes 4 an die jeweiligen individuellen Steuerungseinheiten 11 bis 1n die einzelnen Verbraucher V1 bis Vn und insbesondere deren Steuerungseinheiten 11 bis 1n einen grundsätzlichen Betriebszustand im Sinne eines Wartens oder eines Standby-Betriebszustands annehmen, so dass die Möglichkeit durch die zentrale Steuerungseinrichtung 3 besteht, mittels entsprechender gezielter Befehle und Anweisungen für die individuellen Steuerungseinheiten 11 bis in das jeweilige zeitlich gesteuerte Einschalten eines betreffenden Verbrauchers zu erreichen und bei Bedarf Information von jeder Steuerungseinheit 11 bis 1n abzufragen.
Das Einschalten erfolgt entsprechend einem externen Einschaltimpuls, mittels dessen die Vielzahl der Verbraucher V1 bis Vn (Modulverband) eingeschaltet werden soll.
Es besteht des Weiteren die Möglichkeit, in Kenntnis einer pauschalen oder durchschnittlichen individuellen Einschaltzeit Ti einen Dehnungsfaktor zu berücksichtigen, mittels dessen Toleranzen der individuellen Einschaltzeit Ti berücksichtigt werden können. In diesem Fall besteht die individuelle Einschaltzeit Ti (siehe 3) aus einer individuell für jeden Verbraucher V1 bis Vn vorliegenden Grundeinschaltzeit ti und einer weiteren zusätzlichen und gemäß vorbestimmten Bedingungen zu definierenden Zeit (Dauer). Insbesondere kann die gesamte für jeden Verbraucher V1 bis Vn zur Verfügung stehende Einschaltzeit damit verlängert werden, um eine weitere Verminderung von Einschaltleistungsspitzen oder auch Stromspitzen durch verlängertes Abklingen des Einschaltvorgangs zu erreichen.
In diesem Falle wird die individuelle Grundeinschaltzeit ti mit einem Dehnungsfaktor k multipliziert. Im Ergebnis wird die maximale, d. h. die gesamte Einschaltzeit Tmax entsprechend der Anzahl n der Verbraucher V1 bis Vn, der individuellen Grundeinschaltzeit ti sowie dem Dehnungsfaktor k berechnet. Die individuelle Einschaltzeit Ti wird somit aus der überwiegend von den Eigenschaften des jeweiligen Verbrauchers abhängigen Grundeinschaltzeit ti und dem Dehnungsfaktor k gebildet.
Sollen beispielsweise 30 Straßenlampen gesteuert eingeschaltet werden, und beträgt die individuelle durchschnittliche Grundeinschaltzeit ti = 50 ms, und wird der Dehnungsfaktor k auf 10 gesetzt, dann beträgt die maximale Einschaltzeit Tmax = 50 ms × 30 × 10, so dass sich im Ergebnis 15.000 ms und somit 15 Sekunden ergeben, innerhalb denen die gesamte Anzahl von 30 Straßenlampen vollständig und unter wirksamer Vermeidung eine Einschaltleistungsspitze eingeschaltet ist. Die Durchführung der Einschaltvorgänge für die 30 Straßenlampen in der Verteilung auf 15 Sekunden führt damit zu einer erheblich verminderten Einschaltbelastung des Netzes 4 während der Einschaltvorgänge. Die individuelle Einschaltzeit Ti beträgt in diesem Beispiel 500 ms aus ti × k.
Eine weitere alternative Steuerung der zeitlichen Verhältnisse bei dem aufeinanderfolgenden Einschalten (Einschaltsequenz) der Vielzahl der Verbraucher V1 bis Vn gemäß 2 ist in 4 gezeigt. Anstelle des auf die Verhältnisse von 3 anwendbaren Dehnungsfaktors k ist eine Dehnungszeit d vorgesehen, die zur durchschnittlichen und individuellen Grundeinschaltzeit ti für jeden Verbraucher V1 bis Vn addiert wird. Gemäß der Darstellung in 4 wird somit für den einzelnen Verbraucher V1 bis Vn die gesamte individuelle Einschaltzeit Ti aus der Grundeinschaltzeit ti zuzüglich der Dehnungszeit d gebildet. Die gesamte Einschaltzeit Tmax zum Einschalten sämtlicher Verbraucher V1 bis Vn umfasst somit die (teilweise vernachlässigbare) Startzeit sowie n mal die Summe der individuellen Einschaltzeit Ti (aus ti und d).
Sowohl der Dehnungsfaktor k als auch die Dehnungszeit d dienen zum Ausgleich von individuellen Toleranzen der auf den einzelnen Verbraucher V1 bis Vn bezogenen Grundeinschaltzeit ti, wenn diese individuelle Grundeinschaltzeit ti für mehrere toleranzbehaftete Verbraucher auch als Durchschnittswert oder Mittelwert angegeben ist und mögliche Toleranzen ausgeglichen werden sollen. Mit dem Ausgleich dieser Toleranzen durch die Dehnungszeit d oder den Dehnungsfaktor k wird mit größerer Sicherheit und Wahrscheinlichkeit ein Einschalten eines der Verbraucher V1 bis Vn verhindert, wenn der Einschaltvorgang des zuvor eingeschalteten Verbrauchers noch nicht vollständig abgeklungen ist. In diesem Fall verlängert sich in entsprechender Weise die gesamte Einschaltzeit Tmax. Die individuelle Grundeinschaltzeit ti stellt eine Eigenschaft des jeweiligen Verbrauchers (d. h. des zumindest einen Verbraucherelements 2 und seiner Ansteuerung bzw. Steuerungseinheit 1) dar, wobei neben technischen Eigenschaften auch geografische Verhältnisse und somit der Einfluss der Anordnung der Verbraucher berücksichtigt werden kann. Dies kann beispielsweise längere Zuleitungen betreffen. Verschiedene individuelle Grundeinschaltzeiten ti der Verbraucher können daher nicht nur durch unterschiedliche Arten der Verbraucher sondern auch durch deren Anordnung verursacht werden.
Besteht das Erfordernis, die gesamte Einschaltzeit Tmax möglichst kurz zu halten, dann kann als kürzeste mögliche individuelle Einschaltzeit die bekannte durchschnittliche und für jeden Verbraucher V1 bis Vn individuelle Grundeinschaltzeit ti herangezogen werden. Eine weitere Verkürzung der individuellen Grundeinschaltzeit ti unter diese Zeitdauer führt zu einer geringeren Verminderung der Leistungsspitze oder Stromspitze beim Einschalten, da nicht mehr gewährleistet ist, dass die jeweiligen Einschaltvorgänge (transiente Vorgänge) des zuvor eingeschalteten Verbrauchers (oder auch mehrerer Verbraucher) abgeklungen sind, bevor der nächste Verbraucher eingeschaltet wird.
Hierbei kann gemäß der vorliegenden Erfindung die zentrale Steuerungseinrichtung 3 in Abhängigkeit von vorbestimmten programmierten Bedingungen, Parametern und Kriterien oder auch in Abhängigkeit von einer manuellen Steuerung eine entsprechende Bestimmung der individuellen Einschaltzeit Ti vornehmen, um mit dem automatisierten Vorgang das aufeinander folgende gesteuerte Einschalten der Verbraucher V1 bis Vn zu bewirken. Es kann gemäß der vorstehenden Beschreibung die bekannte durchschnittliche individuelle Grundeinschaltzeit ti verwendet werden, und es kann aus Gründen einer weiteren Verminderung der Einschaltspitzen entweder der Dehnungsfaktor k oder die Dehnungszeit d einbezogen werden. Falls eine kürzere gesamte Einschaltzeitdauer Tmax erforderlich ist, kann grundsätzlich und flexibel die individuelle Einschaltzeitdauer Ti verkürzt werden, wodurch dann eine etwas höhere Belastung des Netzes 4 nicht mehr ausgeschlossen werden kann.
Im Ergebnis wird somit in Abhängigkeit von den vorliegenden Parametern die Einschaltsequenz mittels der gemeinsamen zentralen Steuerungseinrichtung 3 bestimmt. Zuerst wird die Anzahl der einzuschaltenden Verbraucher V1 bis Vn bestimmt, sofern diese nicht in Form programmierter Parameter bekannt ist. Danach erfolgt die Bestimmung der verwendeten individuellen Einschaltzeit Ti, fallweise unter Berücksichtigung von Korrekturfaktoren wie dem Dehnungsfaktor k oder zusätzlichen Zeitwerten (Dehnungszeit d), und es wird die Maximalzeit Tmax zum Einschalten sämtlicher Verbraucher V1 bis Vn bestimmt, wobei überprüft werden kann, ob die sich ergebende maximale Zeit Tmax zulässig oder angemessen ist. Danach erfolgt eine entsprechende Ansteuerung der einzelnen individuellen Steuerungseinheiten 11 bis 1n der einzelnen Verbraucher V1 bis Vn in einer entsprechenden Reihenfolge, die vorbestimmt sein kann, beispielsweise entsprechend vorliegender geografischer oder technischer Kriterien. Die Reihenfolge kann unter weitere Bedingungen auch zeitweise geändert werden.
Die Reihenfolge kann auch zufällig gesteuert werden, so dass der Einschaltvorgang für die Verbraucher bewirkt wird. Die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Reihenfolge des Einschaltens der einzelnen Verbraucher festgelegt. Eine feste oder variable Reihenfolge des Einschaltens kann durch die zentrale Steuerungseinrichtung 3 bestimmt werden. Unter Berücksichtigung der individuellen Ansteuerbarkeit jedes Verbrauchers durch die zentrale Steuerungseinrichtung 3 über den Datenbus 31 ist die Reihenfolge grundsätzlich beliebig und kann in Abhängigkeit von bestimmten Situationen und weiteren Kriterien (beispielsweis bei Straßenbeleuchtungseinrichtungen die Wetterlage, die Tageszeit, die Jahreszeit oder ein Belegungsgrad der Straße) veränderlich sein.
Die Darstellungen in den 3 und 4 zeigen insbesondere, dass es in der Einschaltsequenz einen ersten einzuschaltenden und einen letzten einzuschaltenden Verbraucher gibt. Die Steuerung durch die zentrale Steuerungseinrichtung 3 kann somit neben der individuellen Einschaltzeit (im Sinne einer Zeitdauer) auch bei Bedarf einen individuellen Einschaltzeitpunkt innerhalb der Einschaltsequenz bestimmen bzw. beeinflussen und gezielt an vorbestimmte Kriterien anpassen. Somit kann die zentrale Steuerungseinrichtung 3 eine Steuerung mit zufällig gebildeten Einschaltzeitpunkten der einzelnen Verbraucher durchführen, wobei die Berücksichtigung der individuellen Einschaltzeiten Ti davon unabhängig ist. Die zentrale Steuerungseinrichtung 3 kann zu diesem Zweck einen Zufallsgenerator aufweisen. Zur Vermeidung einer unerwünschten Einschaltleistungsspitze ist es erforderlich, dass die individuelle Einschaltzeit Ti ungeachtet eines zufällig bestimmten Einschaltzeitpunkts innerhalb der Einschaltsequenz berücksichtigt wird.
Im vorliegenden Fall wurde für sämtliche Verbraucher V1 bis Vn angenommen, dass es sich im Wesentlichen um gleiche oder gleichartige Verbraucher handelt mit etwa gleicher oder gleichartiger individueller Einschaltzeit Ti oder Grundeinschaltzeit ti. Die vorliegende Erfindung ist hierauf jedoch nicht festgelegt. Vielmehr können in einem Verband verschiedene Verbraucher V1 bis Vn vorgesehen sein mit unterschiedlichen Eigenschaften und mit in der Folge unterschiedlichen individuellen Grundeinschaltzeiten ti. In diesem Fall umfasst die gemeinsame zentrale Steuerungseinrichtung 3 eine Speichereinrichtung, in der die Parameter und insbesondere die individuellen Daten der einzelnen Verbraucher V1 bis Vn gespeichert sind, oder es besteht die Möglichkeit, da sich vor dem Einschalten die Verbraucher V1 bis Vn in einem Standby-Zustand befinden (Schalteinrichtung 5 ist eingeschaltet), die individuellen Daten der jeweiligen Verbraucher V1 bis Vn abzufragen und daraus die entsprechenden Steuerungsbedingungen und Zeiten zu bestimmen, wie sie beispielsweise in den 3 und 4 gezeigt sind. Vorzugsweise erfolgt das Abfragen der entsprechenden individuellen Betriebsdaten der einzelnen Verbraucher durch die zentrale Steuerungseinrichtung 3 vor der Ansteuerung und dem Einleiten der Einschaltsequenz. Auf diese Weise können auch in Verbindung mit einem bestimmten Verbraucher stehende individuelle oder auch zeitlich bestehende Änderungen der Betriebsbedingungen berücksichtigt werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei eine Vielzahl von Verbrauchern vorgesehen ist, die in unterschiedlichen Gruppen angeordnet sind.
Gemäß 2 ist eine Gruppe von Verbrauchern V1 bis Vn zum Einschalten vorgesehen, und es führt die zentrale Steuerungseinrichtung 3 die Einschaltsequenz in der vorstehend beschriebenen Weise durch, wobei wirksam ein Einschalten mehrerer Verbraucher (d. h. zumindest zweier Verbraucher) zur gleichen Zeit vermieden wird.
Gemäß der Darstellung in 5 sind drei Gruppen A, B und C mit jeweils einer (beispielsweise) unterschiedlichen Anzahl von Verbrauchern V angegeben. Die erste Gruppe A umfasst die Verbraucher Va1 bis Va4, die zweite Gruppe B umfasst die Verbraucher Vb1 bis Vb5, und die dritte Gruppe C umfasst die Verbraucher Vc1 bis Vc6.
Sämtliche Verbraucher sind mit dem Netz 4 verbindbar und zur Vereinfachung der Darstellung lediglich als ein Funktionskasten mit der entsprechenden Bezeichnung angegeben.
In gleicher Weise wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, umfasst jeder der Vielzahl der Verbraucher gemäß 5 eine individuelle Steuerungseinheit 1 sowie zumindest ein zugehöriges Verbraucherelement 2. Dies ist bei dem Verbraucher Va4 stellvertretend für die übrigen Verbraucher angegeben.
Die zentrale gemeinsame Steuerungseinrichtung 3 steht über den Datenbus 31 in Verbindung mit jedem Verbraucher und insbesondere mit der jeweiligen individuellen Steuerungseinheit 1 und kann diese in der vorstehend beschriebenen Weise im Bezug auf Funktion und die Zeitbedingungen steuern oder auch eine Information abfragen.
Im vorliegenden Fall nimmt die zentrale Steuerungseinrichtung 3 eine Steuerung in der vorstehend beschriebenen Weise individuell für jede der Gruppen A, B und C vor, so dass ein sequenzielles Einschalten unter Vermeidung eines gemeinsamen Einschaltens mehrerer entsprechender Verbraucher erreicht wird. Wird hierbei angenommen, dass die einzelnen Verbraucher V1 bis Vn auch unterschiedlich sein können, dann bestimmt die zentrale Steuerungseinrichtung 3 aufgrund gespeicherter Werte oder eines Ergebnisses nach einer individuellen Abfrage vor Einleitung der Schaltvorgänge die individuelle Grundeinschaltzeit ti und Einschaltzeit Ti jedes Verbrauchers.
Die einzelnen Gruppen A, B und C können ebenfalls nacheinander oder in beliebiger Reihenfolge, jedoch nicht gleichzeitig, der Einschaltsteuerung unterworfen werden, so dass aus der Vielzahl der Verbraucher jeder Gruppe lediglich immer ein Verbraucher eingeschaltet wird. Besteht aufgrund der Art der Verbraucher jedoch die Möglichkeit, dass beispielsweise die Verbraucher der Gruppe A unterschiedlich sind zu den Verbrauchern der Gruppe B, und ein gemeinsames Einschalten zu keinen erheblichen Störungen führen wird, dann kann die zentrale Steuerungseinrichtung 3 eine Steuerung in der Weise vornehmen, dass die Verbraucher der Gruppe A und B gemeinsam, jeweils innerhalb der Gruppe sequenziell eingeschaltet werden, und danach die Verbraucher der Gruppe C eingeschaltet werden.
Drittes Ausführungsbeispiel
6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei insgesamt zur Darstellung des Sachverhalts als Beispiel 9 Verbraucher vorgesehen sind. Im ersten Fall ermittelt die zentrale Steuerungseinrichtung 3 jeweils die individuellen Einschaltzeiten Ti für die einzelnen Verbraucher und bestimmt eine Aufteilung der Anzahl der Verbraucher in zwei Gruppen. Hierbei wurde beispielsweise eine Aufteilung in zwei Gruppen vorgenommen (oberer Teil in 6), wobei der ersten Gruppe X vier und der zweiten Gruppe Y fünf einzelne Verbraucher zugeordnet wurden. Innerhalb der Gruppen werden die entsprechenden Verbraucher wieder in der vorstehend beschriebenen Weise sequenziell eingeschaltet unter Berücksichtigung ihrer individuellen Einschaltzeit Ti, die auch bei verschiedenen Verbrauchern verschieden sein kann, und es können beide Gruppen gleichzeitig aktiviert oder nacheinander aktiviert werden.
In dem in 6 dargestellten weiteren Fall (unterer Teil in 6) wurde seitens der zentralen Steuerungseinrichtung 3 eine Aufteilung der gesamten Anzahl der Verbraucher in drei Gruppen X, Y und Z vorgenommen, wobei erste Gruppe X drei, die zweite Gruppe Y vier und die dritte Gruppe Z beispielsweise zwei Verbraucher enthält. Die zentrale Steuerungseinrichtung 3 kann somit in flexibler Weise und in Abhängigkeit von den individuellen Eigenschaften der einzelnen Verbraucher eine Gruppierung vornehmen und kann Gruppen gleichzeitig oder einzelne Gruppen individuell mittels der vorstehend beschriebenen Einschaltsequenz aktivieren. Gemäß vorbestimmten Parametern kann die zentrale Steuerungseinrichtung 3 diese Gruppierung vornehmen, wobei Eigenschaften und Belastung des Netzes, die Art der Verbraucher und ihre Anordnung, bestimmte Prioritäten der Inbetriebnahme der Verbraucher sowie die Größe einer Gruppe berücksichtigt werden können.
Soll beispielsweise eine Vielzahl von Straßenlampen eingeschaltet werden, so kann eine Gruppe die Straßenlampen einer kürzeren Straße beinhalten, während die größere Vielzahl der Straßenlampen einer längeren Straße in zwei oder mehrere Gruppen aufgeteilt wird. Die Aufteilung kann daher auch von weiteren Kriterien wie den geografischen Verhältnissen bei der Anordnung der Verbraucher abhängig sein. Schließlich ist in jedem Fall auch ein manueller Eingriff durch einen Benutzer in Abhängigkeit von vorbestimmten Kriterien möglich.
Mit der Ermittlung und/oder Bestimmung der Anzahl n der an das Netz 4 anzuschließenden Verbraucher V1 bis Vn kann somit die zentrale Steuerungseinrichtung 3 immer wieder neu und in ganz oder teilweise bereits festgelegter Form die Vielzahl der Verbraucher in eine (auch variable) Anzahl von Gruppen unterteilen, um diese gezielt getrennt oder zumindest teilweise gemeinsam einzuschalten.
Die vorliegende Erfindung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau ermöglicht somit eine flexible und variable Aufteilung einer Vielzahl von gleichartigen oder unterschiedlichen Verbrauchern in verschiedene Gruppen, da durch die jeweils vorhandenen individuellen Steuerungseinheiten 1 jedes Verbrauchers die zentrale Steuerungseinrichtung 3 sehr schnell in Verbindung mit einer Abfrage über die entsprechenden individuellen und somit vom einzelnen Verbraucher abhängigen Einschaltzeiten Ti (oder ti) verfügen kann. Dies führt zu einer erhöhten Flexibilität bei den Steuerungsaufgaben, die die zentrale Steuerungseinrichtung 3 durchführen kann.
Des Weiteren können die Dehnungszeit d und der Dehnungsfaktor k auch in Abhängigkeit von der Art des einzuschaltenden Verbrauchers (d. h. in Abhängigkeit von seinen Eigenschaften) und/oder dem Belastungszustand der Leistungsversorgungseinrichtung 4 bestimmt werden. Während beispielsweise das Einschalten einer bekannten Glühlampe eine vergleichsweise kurze Einschaltzeit Ti erfordert, benötigen beispielsweise Verbraucher mit Verbraucherelementen auf der Basis von Induktivitäten, wie beispielsweise Elektromotoren, die Berücksichtigung einer etwas längeren Einschaltzeit, so dass auch in Bezug auf die Art des Verbrauchers die zentrale Steuerungseinrichtung 3 eine Abfrage vornehmen und die individuelle Einschaltzeit aus der erhaltenen Information oder aus dem Gesamtzusammenhang und weiteren Kriterien bestimmen kann. Hierbei kann die Ermittlungseinrichtung verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den zugehörigen Figuren beschrieben.

Claims

Verfahren zum gesteuerten Einschalten einer Vielzahl von Verbrauchern (V11 bis Vn) an einer Leistungsversorgungseinrichtung (4), mit den Schritten: – Bestimmen der Anzahl (n) der mit der Leistungsversorgungseinrichtung verbundenen und einzuschaltenden Verbraucher, – Bestimmen der individuellen Einschaltzeit (Ti) für jeden Verbraucher, innerhalb der der jeweilige Verbraucher eingeschaltet werden kann, zum aufeinander folgenden Einschalten der Verbraucher, – Bestimmen einer gesamten Einschaltzeit (Tmax) zum Einschalten sämtlicher Verbraucher, und – Ansteuern der einzelnen Verbraucher zu vorbestimmen Zeitpunkten zum sequenziellen Einschalten derselben innerhalb der gesamten Einschaltzeit (Tmax) unter Vermeidung eines gleichzeitigen Einschaltens mehrerer Verbraucher.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt des Bestimmens der individuellen Einschaltzeit (Ti) auf der Basis einer Abfrage des jeweiligen Verbrauchers hinsichtlich seiner Art und Eigenschaften.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die individuelle Einschaltzeit (Ti) aus einer individuellen Grundeinschaltzeit (ti) und einer Dehnungszeit (d) besteht, oder aus der individuellen Grundeinschaltzeit (ti) gebildet wird, die mit einem Dehnungsfaktor (k) multipliziert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner mit dem Schritt des Bestimmens der Dehnungszeit (d) oder des Dehnungsfaktors (k) in Abhängigkeit von den Eigenschaften des betreffenden Verbrauchers und/oder dem Belastungszustand der Leistungsversorgungseinrichtung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit dem Schritt des Aufteilens der Vielzahl der Verbraucher in eine Mehrzahl von Gruppen, die gemeinsam sequenziell eingeschaltet werden, in Abhängigkeit von der Art und den Eigenschaften der jeweiligen Verbraucher.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jedem Verbraucher eine individuelle Steuerungseinheit zugeordnet ist, und der Schritt des Ansteuerns der einzelnen Verbraucher zu vorbestimmten Zeiten den Schritt umfasst des Ansteuerns jeder individuellen Steuerungseinheit der Verbraucher zum sequenziellen Einschalten derselben, und das Ansteuern einer jeweils nächsten Steuerungseinheit eines Verbrauchers nach Ablauf der individuellen Einschaltzeit (Ti) des zuvor eingeschalteten Verbrauchers.
Vorrichtung zum gesteuerten Einschalten einer Vielzahl von Verbrauchern (V, V11 bis Vn) an einer Leistungsversorgungseinrichtung (4), mit einer jedem Verbraucher zugeordneten individuellen Steuerungseinheit (1) zur Steuerung zumindest eines Verbraucherelements (2) jedes Verbrauchers, einer zentralen Steuerungseinrichtung (3), die mit jeder Steuerungseinheit (1, 11 bis 1n) verbunden ist zur Steuerung des Betriebs der Steuerungseinheiten der jeweiligen Verbraucher, wobei die zentrale Steuerungseinrichtung (3) eine Ermittlungseinrichtung aufweist zur Ermittlung der Anzahl der Verbraucher, einer für jeden Verbraucher individuellen Einschaltzeit (Ti) und einer gesamten Einschaltzeit (Tmax) zum sequenziellen Einschalten sämtlicher Verbraucher, und wobei die zentrale Steuerungseinrichtung (3) ausgebildet ist zum Ansteuern jeder individuellen Steuerungseinheit (1, 11 bis 1n) zum sequenziellen Einschalten der jeweiligen Verbraucher entsprechend der individuellen Einschaltzeit (Ti) und innerhalb der gesamten Einschaltzeit (Tmax).
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die zentrale Steuerungseinrichtung (3) über einen Datenbus mit sämtlichen individuellen Steuerungseinheiten (1, 11 bis 1n) verbunden ist und jede individuelle Steuerungseinheit durch die zentrale Steuerungseinrichtung einzeln angesteuert werden kann.