DE102011122580B4 - Method for operating an electrical supply network and associated control unit - Google Patents

Method for operating an electrical supply network and associated control unit Download PDF

Info

Publication number
DE102011122580B4
DE102011122580B4 DE102011122580.7A DE102011122580A DE102011122580B4 DE 102011122580 B4 DE102011122580 B4 DE 102011122580B4 DE 102011122580 A DE102011122580 A DE 102011122580A DE 102011122580 B4 DE102011122580 B4 DE 102011122580B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
supply network
energy
operating
reactive power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102011122580.7A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102011122580A1 (en
Inventor
Bernhard Beck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bob Holding De GmbH
Original Assignee
BOB HOLDING GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BOB HOLDING GmbH filed Critical BOB HOLDING GmbH
Priority to DE102011122580.7A priority Critical patent/DE102011122580B4/en
Publication of DE102011122580A1 publication Critical patent/DE102011122580A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102011122580B4 publication Critical patent/DE102011122580B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/16—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by adjustment of reactive power
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/50—Controlling the sharing of the out-of-phase component
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Versorgungsnetzes (1), aufweisend- eine Anzahl an Transformatoren (TA, TB, TC), welche die die Spannung einer oberen Spannungsebene mit einer ersten Nennspannung (U1nenn), deren Überschreitung im Netzbetrieb bis zu einer zulässigen Höchstspannung zulässig ist, heruntertransformiert auf die Spannung einer unteren Spannungsebene mit einer zweiten Nennspannung (U2nenn) und zugeordneter zweiter Höchstspannung, und- Mittel zum Verändern einer Betriebsspannung auf der oberen und/oder auf der unteren Spannungsebene innerhalb der zulässigen Höchstspannung(en), dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verändern einer Betriebsspannung in Abhängigkeit einer Strommessung an einem Leitungsstück zwischen zwei Netzverknüpfungspunkten zu den Transformatoren (TA, TB, TC) gesteuert werden, um den Verbrauch an Energie zu beeinflussen.Method for operating an electrical supply network (1), having a number of transformers (TA, TB, TC) which the voltage of an upper voltage level with a first nominal voltage (U1nenn), exceeding which in network operation up to a maximum permissible voltage is permissible , transformed down to the voltage of a lower voltage level with a second nominal voltage (U2nenn) and associated second maximum voltage, and means for changing an operating voltage on the upper and/or on the lower voltage level within the maximum permissible voltage(s), characterized in that the Means for changing an operating voltage depending on a current measurement on a piece of line between two network connection points to the transformers (TA, TB, TC) are controlled in order to influence the consumption of energy.

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). Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE 10 2007 037 277 A1 bekannt. 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 that has a transformer, the transformer transforming the voltage of an upper voltage level with a first nominal voltage, which may be exceeded during network operation up to a maximum permissible voltage, down to the voltage of a lower voltage level with a second nominal voltage and an associated second maximum voltage, and with means for changing an operating voltage on the upper and/or the lower voltage level within the permissible maximum voltage(s). Such a method is, for example, from DE 10 2007 037 277 A1 known. The invention also relates to a control and regulation 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 implements such method steps is, for example, a larger photovoltaic system whose photovoltaic generator can generate several MW of power, which is fed into a medium-voltage level via one or more inverters. The medium voltage level here is the upper voltage level with the first nominal voltage, which should be 20 KV, for example. The photovoltaically generated electrical power is transported via the supply network to various locations where one or more transformers are located in order to reduce the medium voltage to a low voltage. The low voltage should be assumed here to be 400/230 volts as the second nominal voltage, depending on whether the voltage between the phases or with respect to earth is considered. The means for changing the operating voltage in such a photovoltaic generator is 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 maintained by the grid operator within a desired range, which has a lower limit below which electrical equipment will fail or malfunction and an upper limit above which electrical equipment is at risk. Similarly, the network operator also provides a maximum permissible maximum voltage for the main network of 20 kV, which is usually 10% above the nominal voltage due to the technical design of the structural components involved, i.e. 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. Every photovoltaic system, also referred to below as a PV system, generates a direct current that is converted into an alternating current by means of an inverter. Both purely electronic devices and electromechanical converters can be used as inverters. Inverters are all devices that can generate an AC voltage from a DC voltage. Wind turbines generate an alternating current directly, but this must be adapted to the conditions of the public supply network using a frequency converter. 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 the setting of a desired cos phi value in relation to the power. In many PV systems, this is done using a cos phi pointer, which can be used to set a fixed ratio of the power fed in to the reactive power that is fed in or drawn. If no active power is available or is 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 on-site regenerative energy producers, another aspect has become relevant, namely that the existing power grids are not sufficient to transport the temporarily uneven and quantitatively unpredictable electrical energy generated to the demand centers. This goes so far that generated electrical energy is given away across national borders, in order to possibly buy it back later or the next day if regeneratively generated energy is not sufficiently available. Alternatively, wind turbines are switched off and the possibility of generating energy itself is not used at all.

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 idea that wasting 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.Proceeding from this consideration, the present invention is based on the object of making better use of an existing, instantaneously available amount of energy.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß 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 according to the invention in that the means for changing is controlled as a function of a current measurement on a line section between two network connection points to transformers in order to influence 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.Regarding the control and regulation unit, the task is through an input for detecting the amount of energy available in the supply network, by computing means for calculating a reactive power purchase or a reactive power feed from or into the supply network depending on the available amount of energy or depending on the transformer current or depending on the line current, and solved by an output via which a control signal corresponding to the calculation result can be delivered to a reactive power supplier.

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 must be increased via a targeted reactive power feed. Conversely, the operating voltage is reduced by a targeted reactive power purchase from the supply network.

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.The available power in the sense of the present invention is understood to be the sum of all individual powers that are generated by the energy generators located on the grid and are currently being fed into the supply grid. A limit value can also be taken into account for which it applies that energy producers whose output falls below the limit value are not used to calculate the reactive power management (import or feed-in). For example, smaller photovoltaic systems that do not make a significant contribution to the performance can be left out of the calculation. In this respect, the sum of all individual services then relates to all those above the definable 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 at a suitable point on or in the transformer. For example, the temperature on the internal windings can be included in the calculation of the level of reactive power feed-in or consumption. With a warm transformer, the operating voltage must be reduced sooner or more than with a cold transformer, which still has available heat capacity for the higher current strengths associated with a higher operating voltage with correspondingly higher heat generation.

Bei dem 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 a first alternative, the means to be used to change the operating voltage use the property of inverters to draw any reactive power from the grid or feed any reactive power into the grid within the scope of their nominal power and thus lower or increase the level of the operating voltage in the grid . Another alternative, with which the operating voltage can be changed, is the use of a step transformer, in which the transformation ratio can be changed in definable steps, which leads to different voltage ratios on the secondary side. Infinitely variable electronic transformers are also known, which can be used here as a means of 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 x 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 offers the advantage that a currently existing, good supply situation with electrical energy can be used, in that the energy is introduced into the supply network by increasing the voltage, in fact beyond the extent that is required for safe operation of the electrical equipment would be necessary. If the mains or operating voltage is increased by 5%, for example, the consumption or the power consumption of the consumers will increase by 10.25% according to the relationship P = U 2 /R (assuming a constant electrical resistance at the consumer) and the electrical work as Power times time (P xt) also increases accordingly. For some consumers, this means a rather senseless increase in consumption, e.g. for street lighting, running ventilation fans, etc., and for other consumers this means that their target specification is reached more quickly, e.g. the room temperature for a space heater, the cooling temperature for a chest freezer, etc Generation of regenerative energy via a wind turbine, a photovoltaic system or the like is not possible to reliably predict the amount of energy generated in the short to medium term or a reduction in available energy, because then a voltage reduction can be envisaged, as a result of which the consumers can then be supplied with less energy via a slightly lower operating voltage. 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 of an existing system for generating regenerative energy for this purpose. If, for example, the voltage is increased by 10% at a first nominal voltage of 20 KV, according to the well-known relationship power P is equal to the product of voltage U and current I (or P = U 2 /R) more electrical energy via the existing line or the existing cable to be transported to the consumers. Then, for example, the wind power plant's inherent inverter is used to increase the voltage by supplying reactive power. For this purpose, 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 grid stabilizer is provided on the lower voltage level, which in particular comprises at least one further inverter, with the help of which reactive power reference keeps the voltage on the lower voltage level below a predefinable value, which is 110%, for example. the second nominal voltage is maintained. The grid stabilizer can traditionally consist of coils and capacitors or, which is preferred, be formed by additional 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. To stay with the numerical example above, the voltage of the upper voltage level can be increased by 10% from 20 KV to 22 KV in order to provoke a corresponding increase in the power consumed by 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 level of reactive power feed-in into a higher-level network must be dimensioned in such a way that a maximum permissible voltage value occurs on the lower voltage level on the secondary side of the transformer, usually the already mentioned value of 10% above the second nominal voltage. For this purpose, it makes sense that a voltage sensor is arranged on the lower voltage level and that the reactive power feed into the main network is limited depending on the voltage measured at the voltage sensor in the lower network in such a way that the measured voltage is a maximum of 10% above the second nominal 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 regulation unit is provided, to which the measured voltages on the secondary side of the transformer and/or at the feed point of the inverter are fed into the upper voltage level, and from the measured voltage(s) the level calculates and initiates a voltage increase or a voltage reduction depending on the available amount of energy. This can result in reactive power being drawn off or reactive power being fed in from the inverter and/or the further inverter in order to set a desired voltage value in the supply network for the consumers on the 400 volt side. This measure makes it possible to juggle the feed-in of reactive power and the consumption of reactive power in the supply network in such a way that situations with high energy availability are exploited in order to be able to better deal with 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 consumers located further away from the feed point of the alternative energy producer, such as a town 10 km away, are given a voltage boost with good energy availability than consumers located directly at the feed point. Due to the inevitable line losses associated with the energy transmission, those loads are already considered with an energy supply, which later in a weak energy supply situation will have a lower voltage level than that at the feed-in point, which is further reduced in a targeted manner. Such a targeted reduction is possible due to the previously stored energy due to the operating voltage increase that has taken place.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Es zeigen:

  • 1 und 2 schematisch gezeichnete Versorgungsnetze mit Spannungsbeeinflussung; und
  • 3 ein schematisch gezeichnetes Versorgungsnetz mit erfindungsgemäßer Spannungsbeeinflussung.
Further advantages and refinements of the invention result from the description of an exemplary embodiment with reference to the figures. Show it:
  • 1 and 2 Schematically drawn supply networks with voltage influence; and
  • 3 a schematically drawn supply network with voltage control according to the invention.

In der 1 ist ein Ausschnitt aus einem Versorgungsnetz 1 gezeigt, dass von einem Energieversorger 3 auf der 20 kV Spannungsebene mit elektrischer Energie versorgt wird. Der Energieversorger 3 kann ein Kohlekraftwerk, ein Windpark oder dergleichen sein, oder aber auch ein Umspannwerk, das von einer Freileitung im Höchstspannungsbereich von einem Großkraftwerk, e.g. einem AKW, versorgt wird. Der Energieversorger 3 speist an einem Anfangspunkt 4 auf einer 20 KV Leitung 5 oder einem 20 kV Kabel ein, die eine Länge von z.B. 20 km hat. Entlang der Leitungsstrecke 5 sind mehrere Ortschaften, von denen drei mit A, B, C bezeichnete gezeigt sind, über jeweils zugeordnete Transformatoren TA , TB, TC angeschlossen, die die 20 kV auf die ortübliche Spannungsebene von 400 Volt herunter spannen. In der Ortschaft A ist eine Solaranlage 7 vorhanden, die über den ihr inhärenten Wechselrichter den erzeugten Solarstrom direkt in das Ortsnetz A einspeist. Am Ende der 20 km langen Leitung 5 ist die Ortschaft C gelegen, in deren Nähe sich ein größerer Photovoltaikgenerator 9 befindet. Der Photovoltaikgenerator 9 ist an einen Wechselrichter 11 angeschlossen, über den die erzeugte Solarenergie direkt in die 20 kV Ebene an einem Endpunkt 6 der Leitung 5 eingespeist wird. Die Ortschaft C verfügt über eine Gemeinde eigene Solaranlage 13, deren zugehöriger Wechselrichter 15 ebenfalls über eine variable cos phi Einstellung verfügt.In the 1 a section of a supply network 1 is shown that is supplied with electrical energy by an energy supplier 3 at the 20 kV voltage level. The energy supplier 3 can be a coal-fired power plant, a wind farm or the like, or else a substation that is supplied by an overhead line in the extra-high voltage range from a large power plant, eg a nuclear power plant. The energy supplier 3 feeds in at a starting point 4 on a 20 kV line 5 or a 20 kV cable, which has a length of 20 km, for example. Along the line section 5, several towns, three of which are shown labeled A, B, C, are connected via associated transformers T A , T B , T C , which voltage down the 20 kV to the local voltage level of 400 volts. In the village A there is a solar system 7 which feeds the generated solar power directly into the local network A via the inverter inherent in it. At the end of the 20 km long line 5 is the village C, near which a larger photovoltaic generator 9 is located. The photovoltaic generator 9 is connected to an inverter 11 via which the solar energy generated is fed directly into the 20 kV level at an end point 6 of the line 5 . The locality C has its own community solar system 13, the associated inverter 15 also has a variable cos phi setting.

Auf der Sekundärseite des Transformators Tc ist ein erstes Spannungsmessgerät 17 vorgesehen, welches die auf der 400 Volt Seite herrschende Spannung an eine Steuer- und Regeleinheit 19 übermittelt. Ein zweites Spannungsmessgerät 21 misst die am Einspeisepunkt 6 des Wechselrichters 11 auf der 20 kV Leitung 5 vorliegende Spannung, deren Wert ebenfalls an einen Signaleingang 27 der Regel- und Steuereinheit 19 übermittelt wird. Weitere, gestrichelt dargestellte Steuerleitungen führen von einem Signalausgang 29 der Regel- und Steuereinheit 19 zu dem Wechselrichter 11 und dem weiteren Wechselrichter 15, um deren cos phi einzustellen, also deren Verhältnis von Wirkleistung zu bezogener oder eingespeister Blindleistung. Bei nicht vorhandener Wirkleistung, was z.B. bei einem Solargenerator nachts der Fall ist, kann auch nur reine Blindleistung bezogen oder eingespeist werden. Die Regel- und Steuereinheit 19 kann an ein oder mehrere weitere, Messwert gebende Stellen angeschlossen sein, die z.B. den Spannungsverlauf entlang der Leitung 5 nachbilden.A first voltmeter 17 is provided on the secondary side of the transformer Tc, which transmits the voltage prevailing on the 400 volt side to a control and regulation unit 19 . A second voltmeter 21 measures the voltage present at the feed point 6 of the inverter 11 on the 20 kV line 5 , the value of which is also transmitted to a signal input 27 of the regulation and control unit 19 . Further control lines shown in dashed lines lead from a signal output 29 of the regulating and control unit 19 to the inverter 11 and the further inverter 15 in order to set their cos phi, ie their ratio of active power to reactive power drawn or fed in. If there is no active power, which is the case, for example, with a solar generator at night, only pure reactive power can be drawn or fed into the grid. The regulating and control unit 19 can be connected to one or more other points that provide measured values, which simulate the voltage curve along the line 5, for example.

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 1 durch weitere Signalleitungen 25a und 25b gezeigt, die zu dem Wechselrichter 7 bzw. zu dem Energieerzeuger 3 führen, und über die die erzeugte Leistung an die Regel- und Steuereinheit 19 gemeldet wird.As has already been mentioned, the available power in the sense of the present invention is understood as the sum of all individual powers that are generated by the energy generators that are on the grid and are currently being fed into the supply grid. It is also possible to use only selected energy generators that make a certain contribution to the power feed-in. This is at the 1 shown by further signal lines 25a and 25b, which lead to the inverter 7 or to the energy generator 3, and via which the power generated is reported to the regulation and control unit 19.

Das Verfahren läuft z.B. folgendermaßen ab: Es ist wolkenfrei und der Photovoltaikgenerator 9 erzeugt eine hohe Energiemenge, die dem Versorgungsnetz 1 zur Verfügung gestellt werden kann. Die Regel- und Steuereinheit 19 erfasst diese Situation über die am Ausgang des Wechselrichters 11 mit Hilfe der Spannungsmesseinrichtung 21 gemessenen Spannung und dem am Ausgang fließenden Strom. Es ist auch sinnvoll, der Regel- und Steuereinheit 19 die auf der Gleichspannungsseite am Ausgang des Photovoltaikgenerators 9 herrschenden Strom - und Spannungswerte über eine Signalleitung 25 als Eingangsgröße zuzuleiten, um die verfügbare Energiemenge zu bestimmen. Aufgrund der guten Versorgungslage, d. h. der guten Energieverfügbarkeit, stellt die Regel- und Steuereinheit 19 die Ansteuerungswerte für den Wechselrichter 11 so ein, dass ein hoher Blindleistungsanteil mit in die Leitung 5 eingespeist wird. Dieser hohe Blindleistungsanteil führt zu einer Spannungserhöhung, die an der Sekundärseite der Transformatoren Tc maximal bis zur zulässigen Höchstspannung, in der Regel bis zu 10% über der Nennspannung, liegen darf, wenn dort nicht eine andere, spannungssenkende Maßnahme wie ein gezielter Blindleistungsbezug an einer anderen Netzstelle vorgenommen wird.The method runs as follows, for example: There are no clouds and the photovoltaic generator 9 generates a large amount of energy that can be made available to the supply network 1. The regulation and control unit 19 detects this situation via the voltage measured at the output of the inverter 11 with the aid of the voltage measuring device 21 and the current flowing at the output. It also makes sense to feed the current and voltage values prevailing on the direct voltage side at the output of the photovoltaic generator 9 to the regulating and control unit 19 via a signal line 25 as an input variable in order to determine the available energy quantity. Due to the good supply situation, i. H. the good energy availability, the regulation and control unit 19 adjusts the activation values for the inverter 11 in such a way that a high proportion of reactive power is also fed into the line 5 . This high proportion of reactive power leads to an increase in voltage, which on the secondary side of the transformers Tc may be up to the maximum permissible voltage, usually up to 10% above the nominal voltage, if no other voltage-reducing measure is taken there, such as a targeted reactive power supply at another Network point is made.

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 location C. Depending on the consumer, this additional consumption is partly useless or causes an accelerated achievement of a functionally expected goal by the consumer. Such a goal can be, for example, the cooling of a cold room 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.Towards the afternoon, when the position of the sun is lower, the functional goals associated with the electrical consumers (freezer temperature at the permissible minimum, room temperature at the preselected maximum, etc.) are achieved or exceeded as planned. When the sun has set and no other energy feeders, such as wind turbines, biomass plants or the like, are feeding large amounts of energy into the supply network, the supply network can be relieved by lowering its operating voltage, which leads to reduced consumption of the electrical devices. The reduced voltage is not critical for some consumers, such as street lighting, which then shines a little weaker, and leads to a reduced cooling or heating capacity for other consumers, such as the cooling or heating devices mentioned. This reduction can easily be accepted because previously, due to the increased operating voltage, there was an energy cushion in the form of the reduced cooling temperature to its lower control temperature or in the form of the increased room temperature to its upper control temperature.

Die Blindleistungseinspeisung des alternativen Energieerzeugers 9 muss nicht unbedingt am Ende der Leitung 5 erfolgen. Sie kann überall entlang der Leitung 5 stattfinden, solange die Höchstspannung nicht überschritten wird.The reactive power feed of the alternative energy producer 9 does not necessarily have to take place at the end of the line 5 . It can take place anywhere along the line 5 as long as the maximum voltage is not exceeded.

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 13 mit ihrem weiteren Wechselrichter 15 bewirkt. Je nach Bedarf kann über die Einstellung des cos phi die Spannung auf der Sekundärseite der Transformatoren TA, TB, TC nach oben oder nach unten justiert werden, wie es durch die beiden Spannungspfeile 23 angedeutet ist. Diese Möglichkeit bringt den besonderen Vorteil mit sich, dass als Transformator T ein einfach konstruiertes Bauteil mit festem Übersetzungsverhältnis verwendet werden kann. Es sind aber auch andere Transformatoren TA, TB, TC möglich, die z.B. über Stufenschalter oder sonstige Mittel eine Einstellung des Übersetzungsverhältnisses erlauben.The line components and transformers T A , T B , T C used are designed up to their maximum voltage. A reactive power supply on the secondary side of the transformers T A , T B , T C ensures that the voltage in the local network remains below the maximum permissible voltage of 440 volts. Using the example of town C, the reactive power reference is then effected via the municipality's own photovoltaic system 13 with its additional inverter 15 . Depending on requirements, the voltage on the secondary side of the transformers T A , T B , T C can be adjusted up or down by adjusting the cos phi, as it is is indicated by the two voltage arrows 23. This possibility brings with it the particular advantage that a simply constructed component with a fixed transmission ratio can be used as the transformer T. However, other transformers T A , T B , T C are also possible, which, for example, allow the transformation ratio to be set via tap changers or other means.

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 voltage must be avoided under all circumstances. Accordingly, the reactive power feed on the 20 kV side must always be coordinated with the reactive power import on the 400 volt side.

In der 2 ist das schematisch gezeichnete Versorgungsnetz 1 um eine Höchstspannungsebene 31 ergänzt, an welche primärseitig ein Umspanntransformator 33 angeschlossen ist, dessen Sekundärseite mit der 20 kV Leitung 5 verbunden ist. Im oder an dem Umspanntransformator 33 ist ein Temperatursensor 35 angebracht. Die gemessene Temperatur wird über eine Signalleitung an die Regel- und Steuereinheit 19a geleitet.In the 2 the schematically drawn supply network 1 is supplemented by an extra-high voltage level 31 to which a transformer 33 is connected on the primary side, the secondary side of which is connected to the 20 kV line 5 . A temperature sensor 35 is fitted in or on the step-up transformer 33 . The measured temperature is sent to the regulation and control unit 19a via a signal line.

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 19a mittels einer weiteren Signalleitung zur Verfügung gestellt, die wie alle anderen Signalleitungen auch gestrichelt dargestellt ist. Die Regel- und Steuereinheit 19a weist noch einen Signalausgang 29 auf, an welchen eine Signalleitung angeschlossen ist, die zu dem Wechselrichter 11 der Photovoltaikanlage 9 führt.Furthermore, the current flowing on the primary or the secondary side of the step-up transformer is measured via a current sensor (not shown). This value is also made available to the regulating and control unit 19a by means of a further signal line which, like all the other signal lines, is also shown in dashed lines. The regulation and control unit 19a also has a signal output 29 to which a signal line is connected, which leads to the inverter 11 of the photovoltaic system 9 .

In dieser Ausführungsform läuft das Verfahren derart ab, dass der Stromwert durch den Umspanntransformator 33 permanent ausgewertet wird. Ist der Stromwert er an seinem oberen, zulässigen Limit, was bedeutet, dass der Umspanntransformator 33 an die Grenze seiner Versorgungsfähigkeit für das 20 kV Kabel 5 angelangt ist, so muss das Versorgungsnetz 1 auf der 20 kV Ebene entlastet werden, damit das Zuschalten von weiteren Verbrauchern nicht zu einem Überstrom am Umspanntransformator und ggf. zu einem folgenden Zusammenbruch des Netzes führt. Diese Entlastung wird über eine gezielte Blindleistungsentnahme mittels des Wechselrichters 11 durchgeführt, die von der Regel- und Steuereinheit 19a über ein Steuersignal S an den Wechselrichter 11 initiiert wird. Im Wechselrichter 11 werden dann die dort inhärent vorhandenen elektronischen Bauelemente wie IGBT's so angesteuert, dass Blindleistung aus dem Versorgungsnetz heraus von dem Wechselrichter aufgenommen wird. Dies führt zu einer Spannungsreduktion am Einspeisepunkt 6. Die reduzierte Spannung führt zu einer entsprechend reduzierten Spannung an der Primärseite der Ortstransformatoren T, die bei festem Übersetzungsverhältnis zu einer kleineren Sekundärspannung führt. Die Ortschaften A, B und C werden entsprechend geringere Energiemengen (elektrische Arbeit) abnehmen, was zu einer Entlastung der Versorgungssituation führt. Als Alternative oder zusätzlich zu dem Ansteuern des Wechselrichters 11 kann das Erreichen einer geringeren Spannung auf der 20 kV Leitung 5 auch durch eine Veränderung des Übersetzungsverhältnisses am Umspanntransformator 33 erzielt werden, wenn er z.B. mit einer Stufenanwählvorrichtung ausgerüstet ist, über welche sein Übersetzungsverhältnis veränderbar ist.In this embodiment, the method runs in such a way that the current value is constantly evaluated by the step-up transformer 33 . If the current value is at its upper, permissible limit, which means that the transformer 33 has reached the limit of its supply capability for the 20 kV cable 5, the supply network 1 must be relieved at the 20 kV level so that more can be connected Consumers does not lead to an overcurrent at the transformer and possibly to a subsequent collapse of the network. This relief is carried out by means of a targeted reactive power removal by means of the inverter 11, which is initiated by the regulation and control unit 19a via a control signal S to the inverter 11. In the inverter 11, the electronic components inherently present there, such as IGBTs, are then controlled in such a way that reactive power from the supply network is taken up by the inverter. This leads to a voltage reduction at the feed point 6. The reduced voltage leads to a correspondingly reduced voltage on the primary side of the local transformers T, which leads to a smaller secondary voltage given a fixed transformation ratio. The localities A, B and C will consume correspondingly lower amounts of energy (electrical work), which will relieve the supply situation. As an alternative or in addition to driving the inverter 11, a lower voltage can also be achieved on the 20 kV line 5 by changing the transformation ratio at the step-up transformer 33 if it is equipped, for example, with a step selection device, via which its transformation ratio can be changed.

Ist der gemessene Strom am Umspanntransformator 33 hingegen gering, so kann über eine Blindleistungseinspeisung durch den Wechselrichter und/oder über eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses am Umspanntransformator 33 die Spannung auf der 20 kV Leitung 5 angehoben werden, um den Verbrauch an elektrischer Energie zu forcieren. Der Zeitpunkt eines Eingriffs in das Versorgungsnetzt per Blindleistungseinspeisung oder -bezug kann durch die Vorgabe bestimmter Grenzwerte für den Transformatorstrom bestimmt werden.On the other hand, if the current measured at the transformer 33 is low, the voltage on the 20 kV line 5 can be increased by feeding in reactive power through the inverter and/or by changing the transformation ratio at the transformer 33 in order to force the consumption of electrical energy. The time of an intervention in the supply network by feeding in or drawing reactive power can be determined by specifying certain limit values for the transformer current.

Gemäß 3 wird das Mittel zum Verändern der Betriebsspannung auf einer der Spannungsebenen angesteuert. Dort ist ein Stromsensor 37 an einer prinzipiell beliebigen Stelle des 20 kV Kabels 5 vorgesehen. Vorteilhafterweise wird eine kritische Stelle gewählt, wo sich die Stromverhältnisse schnell und/oder signifikant ändern können. Dies kann z.B. auf der Verbindungsleitung 5 zwischen zwei eng beieinander liegenden Ortschaften sein. Die betriebstechnische Vorgehensweise entspricht der zuvor in Zusammenhang mit den 1 und 2 beschriebenen. Anstelle des Stromwerts am Umspanntransformator 33 wie in der 2 wird der von dem Stromsensor 37 gemessene Wert für den Leitungsstrom an den Eingang 27 der Regel- und Steuereinheit 19b gegeben. Im weiteren Verfahrensablauf wird dann der Leitungsstrom herangezogen, um zu entscheiden, ob und wenn ja, um wie viel, die Spannung auf der 20 kV Leitung 5 zu verändern ist.According to 3 the means for changing the operating voltage is controlled on one of the voltage levels. A current sensor 37 is provided there, in principle at any point of the 20 kV cable 5 . A critical point is advantageously selected where the current conditions can change quickly and/or significantly. This can be, for example, on the connecting line 5 between two towns that are close together. The operational procedure corresponds to that previously in connection with the 1 and 2 described. Instead of the current value at the step-up transformer 33 as in FIG 2 the value for the line current measured by the current sensor 37 is sent to the input 27 of the regulation and control unit 19b. In the further course of the procedure, the line current is then used in order to decide whether the voltage on the 20 kV line 5 is to be changed, and if so, by how much.

BezugszeichenlisteReference List

11
Versorgungsnetzsupply network
33
Energieerzeugerenergy producer
55
20 kV Leitung / Kabel20kV line/cable
66
Einspeisepunktfeed point
77
Wechselrichterinverter
99
Photovoltaikgeneratorphotovoltaic generator
1111
Wechselrichterinverter
1313
Gemeinde eigener PhotovoltaikgeneratorCommunity own photovoltaic generator
1515
weiterer Wechselrichterfurther inverter
1717
erstes Spannungsmessgerätfirst voltage meter
19,19a,19b19:19a,19b
Regel- und SteuereinheitRegulating and control unit
2121
zweites Spannungsmessgerätsecond voltage meter
2323
Spannungspfeilevoltage arrows
25,25a,25b25,25a,25b
Signalleitungsignal line
2727
Signaleingangsignal input
2929
Signalausgangsignal output
3131
Höchstspannungsebenemaximum voltage level
3333
Umspanntransformatorsub-transformer
3535
Temperatursensortemperature sensor
3737
Stromsensorcurrent sensor
SS
Steuersignalcontrol signal

Claims (5)

Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Versorgungsnetzes (1), aufweisend - eine Anzahl an Transformatoren (TA, TB, TC), welche die die Spannung einer oberen Spannungsebene mit einer ersten Nennspannung (U1nenn), deren Überschreitung im Netzbetrieb bis zu einer zulässigen Höchstspannung zulässig ist, heruntertransformiert auf die Spannung einer unteren Spannungsebene mit einer zweiten Nennspannung (U2nenn) und zugeordneter zweiter Höchstspannung, und - Mittel zum Verändern einer Betriebsspannung auf der oberen und/oder auf der unteren Spannungsebene innerhalb der zulässigen Höchstspannung(en), dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verändern einer Betriebsspannung in Abhängigkeit einer Strommessung an einem Leitungsstück zwischen zwei Netzverknüpfungspunkten zu den Transformatoren (TA, TB, TC) gesteuert werden, um den Verbrauch an Energie zu beeinflussen.A method for operating an electrical supply network (1), comprising - a number of transformers (T A , T B , T C ), which the voltage of an upper voltage level with a first nominal voltage (U1 nominal ), exceeding which in network operation up to a permissible maximum voltage, transformed down to the voltage of a lower voltage level with a second nominal voltage ( U2nom ) and associated second maximum voltage, and means for changing an operating voltage on the upper and/or on the lower voltage level within the maximum permissible voltage(s), characterized in that the means for changing an operating voltage depending on a current measurement on a line section between two network connection points to the transformers (T A , TB , T C ) are controlled in order to influence the consumption of energy. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer verfügbaren Leistung oberhalb eines ersten Grenzwertes die Betriebsspannung im Versorgungsnetz angehoben und bei Vorliegen einer verfügbaren Leistung unterhalb eines zweiten Grenzwertes die Betriebsspannung abgesenkt wird.procedure after claim 1 , characterized in that when the available power is above a first limit value, the operating voltage in the supply network is raised and when the available power is below a second limit value, the operating voltage is lowered. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die im Versorgungsnetz verfügbare Leistung über eine Strom- und Spannungsmessung an einem Höchstspannungstransformator erfolgt, der von einer Höchstspannungsebene auf die obere Spannungsebene herunter spannt.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the power available in the supply network is carried out via a current and voltage measurement at an extra-high voltage transformer, which down-voltages from an extra-high voltage level to the upper voltage level. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einen Wechselrichter umfassen, der einen Transformator beinhaltet.Procedure according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the means comprise an inverter including a transformer. Steuer- und Regeleinheit (19b) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch - einen Signaleingang (27) zur Erfassung des in einem Leitungsabschnitt fließenden Stroms, - Rechenmittel zur Berechnung eines Blindleistungsbezugs oder einer Blindleistungseinspeisung aus bzw. in das Versorgungsnetz in Abhängigkeit des fließenden Stroms aufweist, und - einen Signalausgang (29), über welchen ein Steuersignal (S) entsprechend dem Rechenergebnis an einen Blindleistungslieferanten abgebbar ist.Control and regulation unit (19b) for carrying out the method claim 1 , characterized by - a signal input (27) for detecting the current flowing in a line section, - computing means for calculating a reactive power consumption or a reactive power feed from or into the supply network as a function of the current flowing, and - a signal output (29) via which a control signal (S) can be issued to a reactive power supplier in accordance with the calculation result.
DE102011122580.7A 2011-12-29 2011-12-29 Method for operating an electrical supply network and associated control unit Active DE102011122580B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011122580.7A DE102011122580B4 (en) 2011-12-29 2011-12-29 Method for operating an electrical supply network and associated control unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011122580.7A DE102011122580B4 (en) 2011-12-29 2011-12-29 Method for operating an electrical supply network and associated control unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102011122580A1 DE102011122580A1 (en) 2013-07-04
DE102011122580B4 true DE102011122580B4 (en) 2022-10-13

Family

ID=48607908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011122580.7A Active DE102011122580B4 (en) 2011-12-29 2011-12-29 Method for operating an electrical supply network and associated control unit

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102011122580B4 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012106466B4 (en) * 2012-07-18 2021-07-01 Sma Solar Technology Ag Control of equipment by influencing the mains voltage
DE102014005168A1 (en) * 2014-04-09 2015-10-15 Rwe Deutschland Ag Reactive power management
AT515850B1 (en) * 2014-06-11 2020-07-15 Ing Alexander Imre Regulated multiparty excess feed
DE102015003169A1 (en) 2015-03-13 2016-09-15 Senvion Gmbh Control for a wind turbine / wind farm and control method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
DE69728406T2 (en) 1997-12-09 2005-03-10 Beckwith, Robert Wallace, Clearwater Adaptive multifunction controls for tap changers and capacitors
DE102007037277A1 (en) 2007-08-07 2009-02-19 Kaestle, Gunnar Method and system for demand control in the low-voltage grid

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
DE69728406T2 (en) 1997-12-09 2005-03-10 Beckwith, Robert Wallace, Clearwater Adaptive multifunction controls for tap changers and capacitors
DE102007037277A1 (en) 2007-08-07 2009-02-19 Kaestle, Gunnar Method and system for demand control in the low-voltage grid

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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.
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

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011122580A1 (en) 2013-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2826121B1 (en) Method for controlling an arrangement for supplying electric current to a power supply system
DE10059018C2 (en) Wind turbine or wind farm consisting of a large number of wind turbines
EP2463980B1 (en) Operation of an energy producer in an energy supply network
WO2013128023A2 (en) Method for operating a combined cycle power plant, and combined cycle power plant
EP2659137B1 (en) Wind farm and method for operating a wind farm
EP3595121A1 (en) Method and apparatus for feeding electric energy into an electric supply network
EP3358693B1 (en) Photovoltaic assembly with reactive power generation dependent on mains voltage
DE102008046606B4 (en) photovoltaic system
DE102013222452A1 (en) Method for operating a wind energy plant
DE102011012695A1 (en) Geographically influenced reactive power management
DE102011122580B4 (en) Method for operating an electrical supply network and associated control unit
WO2013045072A2 (en) Pv system having a safeguard against feeding into a public power distribution network
EP3533125A1 (en) Method for operating a wind turbine
DE102012108496A1 (en) Energy converter apparatus and method for providing control power
DE102012101928A1 (en) Power grid decentralized stabilizing method, involves minimizing feed-in power of power grid decentralized stabilizing system in relation to actual maximum generator power according with requirements for feed-in power
DE202015101806U1 (en) Renewable Energy Plant and Renewable Energy Park
DE102010050020B4 (en) System and method for the complete and unrestricted use of uncontrolled generated electrical energy
AT514766B1 (en) Method for stabilizing an energy distribution network
DE102010023113A1 (en) System for dynamic regulation of regenerative energy generation installation with multiple energy generation units, has signal input for receiving pre-determined nominal value
DE102011122581B4 (en) Method for operating an electrical supply network
EP3570401A1 (en) Wind farm with compensation of auxiliary power
DE102019115916A1 (en) Electrical power system
DE102011014468A1 (en) Inverter used in wind-power plant, supplies predetermined amount of unbalanced reactive power of generator into three-phase power supply networks, based on request of control signal
DE102011014469A1 (en) Method for optimizing feed power and stability in public power supply network, involves feeding power contributed to photovoltaic systems over inverter as reactive power fed into supply network or related to power in supply network
EP4002632A1 (en) Method for providing reactive power

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: BOB HOLDING GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: ADENSIS GMBH, 01129 DRESDEN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: FDST PATENTANWAELTE FREIER DOERR STAMMLER TSCH, DE

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final