DE102011122580A1 - Method for operating electrical supply network in e.g. larger photovoltaic system, involves controlling line voltage changing unit depending on power available in electrical supply network to influence energy consumption - Google Patents
Method for operating electrical supply network in e.g. larger photovoltaic system, involves controlling line voltage changing unit depending on power available in electrical supply network to influence energy consumption Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Versorgungsnetzes, das einen Transformator aufweist, wobei der Transformator die Spannung einer oberen Spannungsebene mit einer ersten Nennspannung, deren Überschreitung im Netzbetrieb bis zu einer zulässigen Höchstspannung zulässig ist, heruntertransformiert auf die Spannung einer unteren Spannungsebene mit einer zweiten Nennspannung und einer zugeordneten zweiten Höchstspannung, und mit Mitteln zum Verändern einer Betriebsspannung auf der oberen und/oder der unteren Spannungsebene innerhalb der zulässigen Höchstspannung(en). Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Steuer- und Regeleinheit zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating an electrical supply network, which has a transformer, wherein the transformer, the voltage of an upper voltage level with a first rated voltage whose exceeding in the network operation is allowed up to a maximum allowable voltage, down-converted to the voltage of a lower voltage level having a second rated voltage and an associated second maximum voltage, and means for varying an operating voltage at the upper and / or lower voltage levels within the maximum allowable voltage (s). The invention further relates to a control and regulating unit for carrying out the method.
Eine Vorrichtung, die solche Verfahrensschritte realisiert ist zum Beispiel eine größere Photovoltaikanlage, deren Photovoltaikgenerator mehrere MW Leistung erzeugen kann, die über einen oder mehrere Wechselrichter in eine Mittelspannungsebene eingespeist wird. Die Mittelspannungsebene ist hier die obere Spannungsebene mit der ersten Nennspannung, die z. B. 20 KV sein soll. Die photovoltaisch erzeugte elektrische Leistung wird über das Versorgungsnetz zu verschiedenen Ortschaften transportiert, bei denen ein oder mehrere Transformatoren stehen, um die Mittelspannung auf eine Niederspannung herunter zu spannen. Die Niederspannung soll hier beispielhaft zu 400/230 Volt als zweite Nennspannung angenommen werden, je nachdem ob die Spannung zwischen den Phasen oder gegenüber Erde betrachtet wird. Als Mittel für die Veränderung der Betriebsspannung ist bei einem solchen Photovoltaikgenerator der zugehörige WechselrichterA device that realizes such method steps is, for example, a larger photovoltaic system, whose photovoltaic generator can generate several MW of power, which is fed via one or more inverters in a medium voltage level. The medium voltage level is here the upper voltage level with the first rated voltage, the z. B. 20 KV should be. The photovoltaically generated electrical power is transported through the supply network to various locations where one or more transformers are connected to lower the medium voltage to a low voltage. The low voltage is to be assumed here as an example 400/230 volts as the second rated voltage, depending on whether the voltage between the phases or against earth is considered. As a means for changing the operating voltage is in such a photovoltaic generator, the associated inverter
Die Niederspannung wird vom Netzbetreiber innerhalb eines gewünschten Bereichs gehalten, der eine untere Grenze aufweist, bei deren Unterscheiten elektrische Geräte ausfallen oder nicht mehr ordnungsgemäß arbeiten, und der eine obere Grenze aufweist, bei deren Überschreitung die elektrischen Geräte gefährdet sind. Der Netzbetreiber sieht analog auch eine maximal zulässige Höchstspannung für das Obernetz mit hier 20 kV vor, die in der Regel wegen der technischen Auslegung der beteiligten Baukomponenten bei 10% über der Nennspannung liegt, also im Zahlenbeispiel 22 kV beträgt.The low voltage is kept by the grid operator within a desired range, which has a lower limit, at the level of which the electrical appliances fail or are no longer working properly, and which has an upper limit beyond which the electrical appliances are endangered. Analogously, the grid operator also provides for a maximum permissible maximum voltage for the main network with 20 kV here, which is usually 10% higher than the nominal voltage due to the technical design of the building components involved, ie 22 kV in the numerical example.
Anlagen zur Erzeugung regenerativer Energie sind vielfältig bekannt. Jede Photovoltaikanlage, im Folgenden auch PV-Anlage genannt, erzeugt einen Gleichstrom, der mittels eines Wechselrichters in einen Wechselstrom umgewandelt wird. Als Wechselrichter können sowohl rein elektronische Geräte als auch elektromechanische Umformer eingesetzt werden. Unter Wechselrichter sind dabei alle Vorrichtungen anzusehen, welche aus einer Gleichspannung eine Wechselspannung erzeugen können. So erzeugen Windkraftanlagen zwar unmittelbar einen Wechselstrom, der aber über einen Frequenzumformer an die Verhältnisse des öffentlichen Versorgungsnetzes anzupassen ist. Diese Frequenzumformer umfassen ebenfalls Wechselrichter.Plants for generating regenerative energy are widely known. Each photovoltaic system, also referred to below as the PV system, generates a direct current which is converted into an alternating current by means of an inverter. As inverters, both purely electronic devices and electromechanical converters can be used. Under inverter while all devices are to be considered, which can generate an AC voltage from a DC voltage. Although wind turbines generate directly an alternating current, but which is to be adapted via a frequency converter to the conditions of the public supply network. These frequency converters also include inverters.
Die elektronischen Komponenten eines Wechselrichters, ebenso wie auch die Kombination einer Gleichstrommaschine mit einem Synchrongenerator als mechanischen Wechselrichter, erlauben die Einstellung eines gewünschten cos phi Wertes in Bezug zur Leistung. Dies geschieht bei vielen PV-Anlagen durch einen cos phi – Zeiger, über den ein festes Verhältnis von eingespeister Leistung zu eingespeister oder bezogener Blindleistung eingestellt werden kann. Wenn keine Wirkleistung vorliegt oder nicht erwünscht ist, kann ein Wechselrichter auch als reiner Blindleistungslieferant herangezogen werden.The electronic components of an inverter, as well as the combination of a DC machine with a synchronous generator as a mechanical inverter, allow setting a desired cos phi value in relation to the power. In many PV systems, this is done by a cos phi pointer, which can be used to set a fixed ratio of injected power to injected or referenced reactive power. If no active power is present or not desired, an inverter can also be used as a pure reactive power supplier.
In jüngster Zeit wird mit dem Entstehen von Offshore-Windparks und anderen standortgebundenen regenerativen Energieerzeugern ein weiterer Gesichtspunkt aktuell, nämlich dass die bestehenden Leitungsnetze nicht ausreichen, um die temporär ungleichmäßig und mengenmäßig nicht vorhersehbare, erzeugte elektrische Energie zu den Bedarfszentren zu transportieren. Dies geht soweit, dass erzeugte elektrische Energie über Landesgrenzen hinweg verschenkt wird, um sie möglicherweise später oder am nächsten Tag zurückzukaufen, wenn regenerativ erzeugte Energie nicht ausreichend verfügbar ist. Alternativ kommt es zum Abschalten von Windrädern und die Möglichkeit, an sich Energie zu erzeugen, wird erst gar nicht genutzt.Recently, with the emergence of offshore wind farms and other site-based regenerative energy producers another aspect is current, namely that the existing transmission networks are not sufficient to transport the temporarily uneven and quantitatively unpredictable, generated electrical energy to the demand centers. This goes so far as to give away generated electrical energy across national borders, possibly to buy it back later or the next day, when regenerative energy is not sufficiently available. Alternatively, it comes to switching off wind turbines and the possibility of generating energy itself is not even used.
Die Erfindung geht von der im ersten Moment widersprüchlichen Überlegung aus, dass eine Verschwendung von elektrisch erzeugter Energie unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten vorteilhaft sein kann.The invention is based on the initially contradictory consideration that a waste of electrically generated energy can be advantageous from an economic point of view.
Ausgehend von dieser Überlegung liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine vorhandene, momentan vorliegende Energiemenge besser auszunutzen.Based on this consideration, the present invention has the object to better utilize an existing, currently available amount of energy.
Diese Aufgabe wird in einer ersten Variante erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Mittel zur Veränderung der Betriebsspannung in Abhängigkeit der im Versorgungsnetz verfügbaren Energiemenge gesteuert werden. Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Mittel zur Veränderung in Abhängigkeit einer Strommessung am Transformator gesteuert wird, um den Verbrauch an Energie zu beeinflussen. Schließlich wird die Aufgabe nach einer dritten Ausführungsform dadurch gelöst, dass das Mittel zur Veränderung in Abhängigkeit einer Strommessung an einem Leitungsstück zwischen zwei Netzverknüpfungspunkten zu Transformatoren gesteuert wird, um den Verbrauch an Energie zu beeinflussen.This object is achieved in a first variant according to the invention in that the means for changing the operating voltage are controlled in dependence on the available energy in the supply network. According to a second embodiment, the object is achieved according to the invention by controlling the means for variation as a function of a current measurement on the transformer in order to influence the consumption of energy. Finally, the object is achieved according to a third embodiment in that the means for changing depending on a current measurement on a line piece between two grid connection points to transformers is controlled to affect the consumption of energy.
Bezüglich der Steuer- und Regeleinheit wird die Aufgabe durch einen Eingang zur Erfassung der im Versorgungsnetz verfügbaren Energiemenge, durch Rechenmittel zur Berechnung eines Blindleistungsbezugs oder einer Blindleistungseinspeisung aus bzw. in das Versorgungsnetz in Abhängigkeit der verfügbaren Energiemenge oder in Abhängigkeit des Transformatorstroms oder in Abhängigkeit des Leitungsstroms, und durch einen Ausgang gelöst, über welchen ein Steuersignal entsprechend dem Rechenergebnis an einen Blindleistungslieferanten abgebbar ist.With respect to the control unit, the object is provided by an input for detecting the amount of energy available in the supply network, by calculating means for calculating a reactive power supply or a reactive power supply from or into the supply network depending on the available amount of energy or as a function of the transformer current or in dependence of the line current , and solved by an output, via which a control signal according to the calculation result to a reactive power supplier is deliverable.
Um die verbrauchte Energiemenge zu erhöhen ist die Betriebsspannung im Versorgungsnetz über eine gezielte Blindleistungseinspeisung anzuheben. Umgekehrt wird durch einen gezielten Blindleistungsbezug aus dem Versorgungsnetz dessen Betriebsspannung abgesenkt.In order to increase the amount of energy consumed, the operating voltage in the supply network has to be increased via a targeted reactive power feed-in. Conversely, by a targeted reactive power reference from the supply network whose operating voltage is lowered.
Unter der verfügbaren Leistung im Sinne vorliegender Erfindung wird die Summe aller Einzel-Leistungen verstanden, die von den am Netz befindlichen Energieerzeugern aufgebracht und aktuell in das Versorgungsnetz eingespeist wird. Dabei kann auch ein Grenzwert berücksichtigt werden für den gilt, dass Energieerzeuger, deren Leistung unter den Grenzwert fällt, nicht zur Berechnung des Blindleistungsmanagements (Bezug oder Einspeisung) herangezogen werden. So können z. B. kleinere Photovoltaikanlagen, die keinen nennenswerten Beitrag zur Leistungserbringung liefern bei der Berechnung außen vor gelassen werden. Insofern bezieht sich dann die Summe aller Einzel-Leistungen auf alle oberhalb des vorgebbaren Grenzwerts.Under the available power in the context of the present invention, the sum of all individual services is understood, which is applied by the power generators located on the grid and currently fed into the supply network. In this case, a limit value can also be taken into account, for which it applies that energy producers whose power falls below the limit value are not used to calculate the reactive power management (supply or feed-in). So z. B. smaller photovoltaic systems that provide no significant contribution to the provision of services are left out in the calculation. In this respect, the sum of all individual services then refers to all above the predefinable limit value.
Bei der Strommessung am Transformator ist es vorteilhaft, die an einer geeigneten Stelle am oder im Transformator herrschende Temperatur zu messen. So kann z. B. die Temperatur an innen liegenden Wicklungen in die Berechnung der Höhe der Blindleistungseinspeisung oder des -bezugs einfließen. Bei einem warmen Transformator muss die Betriebsspannung eher oder mehr heruntergesetzt werden als bei einem kalten Transformator, der noch verfügbare Wärmekapazität für die mit einer höheren Betriebsspannung einhergehenden höheren Stromstärken mit entsprechend höherer Wärmeerzeugung hat.When measuring the current on the transformer, it is advantageous to measure the temperature prevailing at a suitable point on or in the transformer. So z. For example, the temperature at internal windings can be included in the calculation of the amount of reactive power feed or reference. In a warm transformer, the operating voltage must be lowered or more than a cold transformer, the remaining available heat capacity for the higher operating voltage associated with higher currents with correspondingly higher heat generation.
Bei dem gemäß vorliegender Erfindung einzusetzenden Mittel zur Veränderung der Betriebsspannung wird in einer ersten Alternative die Eigenschaft von Wechselrichtern genutzt, im Rahmen ihrer Nennleistung einen beliebigen Blindleistungsbezug aus dem Netz oder eine beliebige Blindleistungseinspeisung in das Netz zu leisten und so die Höhe der Betriebsspannung im Netz abzusenken bzw. anzuheben. Eine andere Alternative mit der die Betriebsspannung geändert werden kann ist der Einsatz eines Stufentransformators, bei dem das Übersetzungsverhältnis in vorgebbaren Stufen verändert werden kann, was zu unterschiedlichen Spannungsverhältnissen an der Sekundärseite führt. Es sind auch stufenlos regelbare, elektronische Transformatoren bekannt, die vorliegend als Mittel zur Veränderung der Betriebsspannung eingesetzt werden können.In the means for modifying the operating voltage to be used in accordance with the present invention, in a first alternative, the property of inverters is used to provide any reactive power reference from the grid or any reactive power feed into the grid as part of its nominal power and thus lower the operating voltage in the grid or lift. Another alternative with which the operating voltage can be changed is the use of a step transformer, in which the transmission ratio can be changed in predetermined levels, resulting in different voltage conditions on the secondary side. There are also known infinitely variable, electronic transformers, which can be used in the present case as means for changing the operating voltage.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass eine aktuell vorliegende, gute Versorgungslage mit elektrischer Energie genutzt werden kann, indem die Energie durch eine Spannungserhöhung in das Versorgungsnetz eingeleitet wird, und zwar über das Maß hinaus, was für einen sicheren Betrieb der bei den Verbrauchern angesiedelten, elektrischen Geräten notwendig wäre. Wird die Netz- oder Betriebsspannung z. B. um 5% angehoben, so wird der Verbrauch oder die Abnahmeleistung der Verbraucher gemäß dem Zusammenhang P = U2/R um 10,25% steigen (einen konstanten elektrischen Widerstand am Verbraucher vorausgesetzt) und die elektrische Arbeit als Leistung mal Zeit (P × t) wird ebenfalls entsprechend größer. Das bedeutet für einige Verbraucher eine eher sinnlose Verbrauchserhöhung, wie z. B. für die Straßenbeleuchtung, laufende Lüftungsventilatoren etc. und für andere Verbraucher bedeutet dies ein schnelleres Erreichen ihrer Sollvorgabe, wie z. B. bei einem Raumheizgerät die Zimmertemperatur, bei einer Gefriertruhe die Kühltemperatur etc. Da bei der Erzeugung von regenerativer Energie über eine Windkraftanlage, über eine Photovoltaikanlage oder dergleichen keine zuverlässige Voraussage über die kurz- bis mittelfristig anfallende Menge an erzeugter Energie möglich ist, ist es vorteilhafter schon mal „auf Vorrat” Energie zu verbrauchen, um womöglich später, bei einem Ausbleiben oder einer Reduktion von verfügbarer Energie besser da zu stehen, weil dann eine Spannungsreduktion ins Auge gefasst werden kann, der zu Folge die Verbraucher dann über eine etwas abgesenkte Betriebsspannung mit weniger Energie versorgt werden können. Dies trifft dann mit einer Versorgungssituation zusammen, in der auch weniger Energie zur Verfügung steht.The invention has the advantage that a current, good supply situation can be used with electrical energy by the energy is introduced by a voltage increase in the supply network, and beyond, what for a safe operation of the settled at the consumers, electrical equipment would be necessary. If the mains or operating voltage z. B. increased by 5%, the consumption or the power consumption of the consumer will increase according to the relationship P = U 2 / R by 10.25% (assuming a constant electrical resistance at the consumer) and the electrical work as power times time (P × t) is also correspondingly larger. This means for some consumers a rather pointless increase in consumption, such. As for street lighting, running ventilation fans, etc. and for other consumers, this means a faster achievement of their target, such. For example, in the production of renewable energy through a wind turbine, a photovoltaic system or the like, no reliable prediction on the short to medium term accumulating amount of energy generated is possible, it is Advantageous ever "in stock" to consume energy to possibly better later, in case of a failure or a reduction of available energy to better stand there, because then a voltage reduction can be envisaged, the result of the consumer then a slightly lowered operating voltage can be supplied with less energy. This then coincides with a supply situation in which less energy is available.
Dabei ist es vorteilhaft, den ohnehin bereits vorhandenen Wechselrichter einer bestehenden Anlage zur Erzeugung regenerativer Energie zu diesem Zwecke zu nutzen. Wird zum Beispiel bei einer ersten Nennspannung von 20 KV eine Spannungserhöhung um 10% vorgenommen, so kann gemäß dem bekannten Zusammenhang Leistung P ist gleich dem Produkt aus Spannung U und Strom I (oder auch P = U2/R) mehr elektrische Energie über die bestehende Leitung oder das bestehende Kabel zu den Verbrauchern transportiert werden. Dann wird z. B. der der Windkraftanlage inhärente Wechselrichter zur Spannungsanhebung über Blindleistungslieferung herangezogen. Dazu werden die in modernen Wechselrichtern verbauten IGBT's entsprechend angesteuert.It is advantageous to use the already existing inverter an existing plant for the production of renewable energy for this purpose. If, for example, a voltage increase of 10% is carried out at a first rated voltage of 20 kV, according to the known relationship, power P is equal to the product of voltage U and current I (or also P = U 2 / R) more electrical energy over the existing cable or cable to be transported to consumers. Then z. B. the wind turbine inherent inverter for Voltage boost via reactive power delivery used. The IGBTs installed in modern inverters are controlled accordingly.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist es, wenn auf der unteren Spannungsebene mindestens ein aktiver Netzstabilisator vorgesehen ist, der insbesondere zumindest einen weiteren Wechselrichter umfasst, mit Hilfe dessen Blindleistungsbezugs die Spannung auf der unteren Spannungsebene unterhalb von einem vorgebbaren Wert, der beispielsweise bei 110% der zweiten Nennspannung liegt, gehalten wird. Der Netzstabilisator kann klassisch aus Spulen und Kapazitäten bestehen oder aber, was bevorzugt ist, durch weitere Wechselrichter gebildet werden, die Bestandteil von kleineren Solargeneratoren oder Windkrafträdern sind, die auf der niedrigeren Spannungsebene angebunden sind. Dabei ist es auch sinnvoll, eine Wechselrichteranordnung alleine, also ohne eine zugeordnete Gleichspannungsquelle, vorzusehen. Um bei dem obigen Zahlenbeispiel zu bleiben, kann die Spannung der oberen Spannungsebene von 20 KV um 10% auf 22 KV erhöht werden, um entsprechend ein Mehr an konsumierter Leistung bei den Verbrauchern zu provozieren.A particularly advantageous embodiment of the invention is when at least one active network stabilizer is provided at the lower voltage level, which in particular comprises at least one further inverter, with the aid of its reactive power reference, the voltage at the lower voltage level below a predetermined value, for example, at 110% the second rated voltage is maintained. The network stabilizer can be classically composed of coils and capacitances or, as is preferred, formed by further inverters that are part of smaller solar generators or wind turbines that are connected to the lower voltage level. It also makes sense to provide an inverter arrangement alone, ie without an associated DC voltage source. In keeping with the above numerical example, the voltage of the upper voltage level of 20 KV can be increased by 10% to 22 KV in order to correspondingly provoke an increase in consumed power in the consumers.
Ohne den Einsatz von aktiven Spannungsstabilisatoren auf einer unteren Netzebene muss die Höhe der Blindleistungseinspeisung in ein Obernetz so bemessen sein, dass sich auf der unteren Spannungsebene an der Sekundärseite des Transformators maximal ein zulässiger Spannungswert einstellt, in der Regel der bereits erwähnte Wert von 10% über der zweiten Nennspannung. Dazu ist es sinnvoll, dass auf der unteren Spannungsebene ein Spannungssensor angeordnet ist und dass die Blindleistungseinspeisung ins Obernetz in Abhängigkeit der am Spannungssensor im Unternetz gemessenen Spannung dahingehend begrenzt wird, dass die gemessene Spannung maximal 10% oberhalb der zweiten Nennspannung liegt.Without the use of active voltage stabilizers on a lower network level, the height of the reactive power supply to an upper network must be such that a maximum permissible voltage value is established at the lower voltage level on the secondary side of the transformer, as a rule exceeding the aforementioned value of 10% the second rated voltage. For this purpose, it makes sense that a voltage sensor is arranged on the lower voltage level and that the reactive power supply to the upper network is limited depending on the voltage measured in the sub-network voltage in that the measured voltage is at most 10% above the second rated voltage.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Steuer- und Regeleinheit vorgesehen ist, der die gemessenen Spannungen an der Sekundärseite des Transformators und/oder am Einspeisepunkt des Wechselrichters in die obere Spannungsebene zugeführt werden, und die aus der oder den gemessenen Spannung(en) die Höhe einer Spannungserhöhung oder einer Spannungsabsenkung in Abhängigkeit der verfügbaren Energiemenge berechnet und initiiert. Dies kann einen Blindleistungsbezug oder eine Blindleistungseinspeisung von dem Wechselrichter und/oder dem weiteren Wechselrichter zur Folge haben, um einen gewünschten Spannungswert im Versorgungsnetz für die Verbraucher auf der 400 Volt Seite einzustellen. Diese Maßnahme erlaubt es, mit der Blindleistungseinspeisung und dem Blindleistungsbezug im Versorgungsnetz so zu jonglieren, dass Situationen mit hoher Energieverfügbarkeit ausgenutzt werden, um einer späteren Situation mit geringer Energieverfügbarkeit besser begegnen zu können.It is particularly advantageous if a control and regulating unit is provided, to which the measured voltages at the secondary side of the transformer and / or at the feed-in point of the inverter are fed to the upper voltage level, and the height or the voltage (s) measured a voltage increase or a voltage reduction as a function of the available amount of energy calculated and initiated. This may result in reactive power sourcing or reactive power input from the inverter and / or the other inverter to set a desired voltage level in the 400 volt side utility power grid. This measure makes it possible to juggle with the reactive power supply and the reactive power reference in the supply network in such a way that situations with high energy availability are exploited in order to be able to better respond to a later situation with low energy availability.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn in Bezug zur Einspeisestelle des alternativen Energieerzeugers entfernter liegende Verbraucher, wie z. B. eine 10 km entfernt liegende Ortschaft, bevorzugt mit einer Spannungsanhebung bei guter Energieverfügbarkeit bedacht wird, als unmittelbar an der Einspeisestelle liegende Verbraucher. Aufgrund der zwangsläufig mit der Energieübertragung einhergehenden Leitungsverluste sind dann bereits diejenigen Verbraucher mit einem Energievorrat bedacht, die später bei einer schwachen Energieversorgungslage ein ohnehin niedrigeres Spannungsniveau vorliegen haben als es an der Einspeisestelle vorliegt, was noch weiter gezielt abgesenkt wird. Eine solche gezielte Absenkung ist aufgrund der zuvor bevorrateten Energie mittels stattgefundener Betriebsspannungserhöhung möglich.It is also advantageous if in relation to the feed point of the alternative energy generator more distant consumers such. B. a 10 km away locality, preferably with a voltage boost with good energy availability is considered as lying directly at the feed point consumer. Due to the inevitably associated with the power transmission line losses then those consumers are already considered with an energy supply, which are present at a low energy supply situation anyway lower voltage level than it is present at the feed point, which is even further deliberately lowered. Such a deliberate reduction is possible due to the previously stored energy by means of an increase in operating voltage.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Es zeigen:Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description of an embodiment with reference to FIGS. Show it:
In der
Auf der Sekundärseite des Transformators TC ist ein erstes Spannungsmessgerät
Wie es bereits erwähnt wurde, wird unter der verfügbaren Leistung im Sinne vorliegender Erfindung die Summe aller Einzel-Leistungen verstanden, die von den am Netz befindlichen Energieerzeugern aufgebracht und aktuell in das Versorgungsnetz eingespeist wird. Es können auch nur ausgewählte Energieerzeuger herangezogen werden, die einen gewissen Beitrag zur Leistungseinspeisung liefern. Dies ist bei der
Das erfindungsgemäße Verfahren läuft z. B. folgendermaßen ab: Es ist wolkenfrei und der Photovoltaikgenerator
Die gezielt hohe Betriebsspannung führt zu einem gewollten Mehrverbrauch an Energie in der Ortschaft C. Dieser Mehrverbrauch ist je nach Verbraucher zum Teil nutzlos oder bewirkt ein beschleunigtes Erreichen eines funktionell vom Verbraucher erwarteten Ziels. Ein solches Ziel kann z. B. die Abkühlung eines Kühlraums auf eine untere Temperatur sein, oder, wenn der Verbraucher ein Heizgerät ist, das Erreichen der eingestellten Obergrenze der Raumtemperatur.The deliberately high operating voltage leads to a desired additional consumption of energy in the locality C. This additional consumption is partly useless depending on the consumer or causes an accelerated achievement of a functionally expected target by the consumer. Such a goal can z. B. the cooling of a refrigerator to a lower temperature, or, if the consumer is a heater, reaching the set upper limit of the room temperature.
Gegen Nachmittag, wenn der Sonnenstand tiefer ist, sind dann die mit den elektrischen Verbrauchern einhergehenden funktionellen Ziele (Gefriertruhentemperatur auf dem zulässigen Minimum, Raumtemperatur auf dem vorgewählten Maximum, etc.) erreicht oder geplant überschritten. Ist die Sonne untergegangen, und speisen keine anderen Energieeinspeiser, wie z. B. Windkraftanlagen, Biomasseanlagen oder dergleichen, hohe Energiemengen in das Versorgungsnetz ein, so kann das Versorgungsnetz dadurch entlastet werden, dass seine Betriebsspannung abgesenkt wird, was zu einem reduzierten Verbrauch der elektrischen Geräte führt. Die reduzierte Spannung ist bei einigen Verbrauchern unkritisch, wie z. B. bei einer Straßenbeleuchtung, die dann etwas schwächer leuchtet, und führt bei anderen Verbrauchern, wie z. B. den genannten Kühl- oder Heizgerät, zu einer verminderten Kühlleistung bzw. Heizleistung. Diese Verminderung kann ohne weiteres hingenommen werden, weil zuvor aufgrund der erhöhten Betriebsspannung ein Energiepolster in Form der abgesenkten Kühltemperatur auf ihre untere Regeltemperatur beziehungsweise in Form der angehobenen Raumtemperatur auf ihre obere Regeltemperatur erfolgte.In the afternoon, when the sun is lower, the functional goals associated with the electrical consumers (freezer temperature at the minimum allowed, room temperature at the preselected maximum, etc.) are reached or planned. Did the sun go down and do not feed other energy sources, such as As wind turbines, biomass plants or the like, high amounts of energy in the supply network, the supply network can be relieved that its operating voltage is lowered, resulting in a reduced consumption of electrical equipment. The reduced voltage is not critical for some consumers, such. B. at a street lighting, which then sheds slightly weaker, and leads to other consumers, such. As the said cooling or heating device, to a reduced cooling capacity or heating power. This reduction can be readily accepted, because previously due to the increased operating voltage, an energy cushion in the form of the lowered cooling temperature to its lower control temperature or in the form of the raised room temperature was carried out to its upper control temperature.
Die Blindleistungseinspeisung des alternativen Energieerzeugers
Die eingesetzten Leitungsbauteile und Transformatoren TA, TB, TC sind bis zu ihrer Höchstspannung ausgelegt. Über einen Blindleistungsbezug auf der Sekundärseite der Transformatoren TA, TB, TC wird dafür gesorgt, dass die Spannung im Ortsnetz unterhalb der zulässigen Höchstspannung von 440 Volt verbleibt. Der Blindleistungsbezug wird am Beispiel der Ortschaft C dann über die Gemeinde eigene Photovoltaikanlage
Eine Überschreitung der Höchstspannung ist unter allen Umständen zu vermeiden. Entsprechend muss die Blindleistungseinspeisung auf der 20 kV Seite mit dem Blindleistungsbezug auf der 400 Volt Seite immer entsprechend abgestimmt sein.Exceeding the maximum stress is to be avoided under all circumstances. Accordingly, the reactive power supply on the 20 kV side must always be matched with the reactive power reference on the 400 volt side.
In der
Desweiteren wird über einen Stromsensor (nicht gezeigt) der auf der Primär oder der Sekundärseite des Umspanntransformators fließende Strom gemessen. Auch dieser Wert wird der Regel- und Steuereinheit
In dieser Ausführungsform läuft das erfindungsgemäße Verfahren derart ab, dass der Stromwert durch den Umspanntransformator
Ist der gemessene Strom am Umspanntransformator
Eine dritte Variante, aufgrund welcher Vorgehensweise das Mittel zum Verändern der Betriebsspannung auf einer der Spannungsebenen angesteuert wird, ist in der
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Versorgungsnetzsupply network
- 33
- Energieerzeugerenergy producers
- 55
- 20 kV Leitung/Kabel20 kV line / cable
- 66
- Einspeisepunktentry point
- 77
- Wechselrichterinverter
- 99
- Photovoltaikgeneratorphotovoltaic generator
- 1111
- Wechselrichterinverter
- 1313
- Gemeinde eigener PhotovoltaikgeneratorCommunity own photovoltaic generator
- 1515
- weiterer Wechselrichteranother inverter
- 1717
- erstes Spannungsmessgerätfirst voltmeter
- 19, 19a, 19b19, 19a, 19b
- Regel- und SteuereinheitControl unit
- 2121
- zweites Spannungsmessgerätsecond voltmeter
- 2323
- Spannungspfeilevoltage arrows
- 25, 25a, 25b25, 25a, 25b
- Signalleitungsignal line
- 2727
- Signaleingangsignal input
- 2929
- Signalausgangsignal output
- 3131
- HöchstspannungsebeneHigh voltage level
- 3333
- UmspanntransformatorUmspanntransformator
- 3535
- Temperatursensortemperature sensor
- 3737
- Stromsensorcurrent sensor
- SS
- Steuersignalcontrol signal
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012106466A1 (en) * | 2012-07-18 | 2014-05-15 | Sma Solar Technology Ag | Control of equipment by influencing the mains voltage |
EP2930812A1 (en) * | 2014-04-09 | 2015-10-14 | RWE Deutschland AG | Reactive power management |
AT515850A1 (en) * | 2014-06-11 | 2015-12-15 | Imre Ing Alexander | Regulated multi-party surplus feed |
EP3068006A1 (en) | 2015-03-13 | 2016-09-14 | Senvion GmbH | Control for a wind turbine/ wind farm and control method |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69728406T2 (en) * | 1997-12-09 | 2005-03-10 | Beckwith, Robert Wallace, Clearwater | Adaptive multifunction controls for tap changers and capacitors |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5469044A (en) | 1995-01-05 | 1995-11-21 | Westinghouse Electric Corporation | Transmission line power flow controller with unequal advancement and retardation of transmission angle |
DE102007037277A1 (en) | 2007-08-07 | 2009-02-19 | Kaestle, Gunnar | Method and system for demand control in the low-voltage grid |
-
2011
- 2011-12-29 DE DE102011122580.7A patent/DE102011122580B4/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69728406T2 (en) * | 1997-12-09 | 2005-03-10 | Beckwith, Robert Wallace, Clearwater | Adaptive multifunction controls for tap changers and capacitors |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
CHANHOM, P.; SIRISUKPRASERT, S.. Distributed Static Compensator with fuel cell for power quality improvement and hybrid power generation: 6th International Conference on Electrical Engineering/Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology, 2009. ECTI-CON 2009., 6. - 9. May 2009 Vol. 1, S.128-131. IEEE Xplore [online]. DOI: 10.1109/ECTICON.2009.5136980, In: IEEE * |
MÜLLER, W. et al.: Elektrotechnik Fachstufe 1 und 2 Energietechnik. 4. Auflage 1984 VDE-Verlag Berlin, S. 73 – 74. |
MÜLLER, W. et al.: Elektrotechnik Fachstufe 1 und 2 Energietechnik. 4. Auflage 1984 VDE-Verlag Berlin, S. 73 - 74. * |
Union for the Co-ordination of Transmission of Electricity: UCTE Operation Handbook. Juni 2004 * |
WANIK, M.Z.C. [et al.]: Predictive var management of distributed generators. IPEC, 2010 Conference Proceedings, 27-29 Oct. 2010, S..619-624. IEEE Xplore [online]. DOI: 10.1109/IPECON.2010.5697068, In: IEEE * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012106466A1 (en) * | 2012-07-18 | 2014-05-15 | Sma Solar Technology Ag | Control of equipment by influencing the mains voltage |
DE102012106466B4 (en) * | 2012-07-18 | 2021-07-01 | Sma Solar Technology Ag | Control of equipment by influencing the mains voltage |
EP2930812A1 (en) * | 2014-04-09 | 2015-10-14 | RWE Deutschland AG | Reactive power management |
EP2930812B1 (en) | 2014-04-09 | 2020-04-01 | RWE Deutschland AG | Reactive power management |
AT515850A1 (en) * | 2014-06-11 | 2015-12-15 | Imre Ing Alexander | Regulated multi-party surplus feed |
AT515850B1 (en) * | 2014-06-11 | 2020-07-15 | Ing Alexander Imre | Regulated multiparty excess feed |
EP3068006A1 (en) | 2015-03-13 | 2016-09-14 | Senvion GmbH | Control for a wind turbine/ wind farm and control method |
DE102015003169A1 (en) | 2015-03-13 | 2016-09-15 | Senvion Gmbh | Control for a wind turbine / wind farm and control method |
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