DE102012211605A1

DE102012211605A1 - Photovoltaic system, has inverters hardware-technical identically constructed and connected together by communication network, and including functionality of monitoring unit that monitors cooperation of inverters with supply network

Info

Publication number: DE102012211605A1
Application number: DE201210211605
Authority: DE
Inventors: Tobias Wozniok; Gernot Pörschmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2014-01-09

Abstract

The system (1) has a set of inverters (2) for connection of a photovoltaic module. A monitoring unit (4) monitors cooperation of the inverters with an electric supply network. The inverters are hardware-technical identically constructed and connected together by a unitary communication network (3) i.e. Ethernet. The inverters include functionality i.e. parking control functionality, of the monitoring unit. The electric supply network is designed as an island network or a public network. The inverters are self-configured as the monitoring unit regarding the functionality. An independent claim is also included for a method for operating a set of hardware-technical identical designed inverters.

Description

Die Erfindung betrifft eine Photovoltaikanlage sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Photovoltaikanlage. The invention relates to a photovoltaic system and a method for operating a photovoltaic system.

Aus der WO 2007/085310 A1 ist eine Kommunikationsstruktur für wenigstens zwei Solarwechselrichter bekannt, welche mit einem Kommunikationsnetzwerk verbunden sind. Hierbei ist ein erster Teil der Solarwechselrichter jeweils über eine LAN-Schnittstelle mit dem Kommunikationsnetzwerk verbunden, während ein weiterer Teil der Solarwechselrichter mit dem ersten Teil über serielle Schnittstellen verbunden ist. From the WO 2007/085310 A1 a communication structure for at least two solar inverters is known, which are connected to a communication network. Here, a first part of the solar inverter is connected via a LAN interface to the communication network, while another part of the solar inverter is connected to the first part via serial ports.

Die DE 198 59 732 A1 offenbart ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen einer Photovoltaikanlage und einer Zentrale, bei welchem Daten über eine Netzleitung zwischen einem Solarmodul und der Zentrale übertragen werden. The DE 198 59 732 A1 discloses a method for data transmission between a photovoltaic system and a control center, in which data is transmitted via a power line between a solar module and the control center.

Aus der WO 2005/117136 A2 ist ein zentrales Steuer- und Überwachungsgerät für eine Photovoltaikanlage bekannt. Das zentrale Steuer- und Überwachungsgerät ist über einen Kommunikationsbus mit einer Mehrzahl an Solarwechselrichtern verbunden, welche jeweils einen Mikrocontroller als elektronische Steuereinheit aufweisen, und umfasst eine Netzüberwachungseinrichtung (ENS), welche ein- oder dreiphasig ausgeführt sein kann und optional derart ausgebildet ist, dass sie innerhalb des zentralen Steuer- und Überwachungsgerätes ausgetauscht werden kann. Die Netzüberwachungseinrichtung umfasst Messmittel zur Überwachung eines vorgebbaren Spannungs- und/oder Frequenzbereichs und/oder eines vorgebbaren Impedanzsprungwertes. Das zentrale Steuer- und Überwachungsgerät, welches selbst keinen Wechselrichter aufweist, fungiert als "Master", während jeder der Solarwechselrichter als "Slave" fungiert. From the WO 2005/117136 A2 is a central control and monitoring device for a photovoltaic system known. The central control and monitoring device is connected via a communication bus with a plurality of solar inverters, each having a microcontroller as an electronic control unit, and includes a network monitoring device (ENS), which can be configured as single or three-phase and is optionally designed such that they can be exchanged within the central control and monitoring device. The network monitoring device comprises measuring means for monitoring a predefinable voltage and / or frequency range and / or a predefinable impedance step value. The central control and monitoring device, which itself has no inverter, acts as a "master", while each of the solar inverters acts as a "slave".

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Datenübertragung in einer Photovoltaikanlage gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterzuentwickeln, um insbesondere einen Betrieb der Photovoltaikanlage mit besonders hoher Zuverlässigkeit zu ermöglichen. The invention has for its object to further develop the data transmission in a photovoltaic system relative to the cited prior art, in particular to enable operation of the photovoltaic system with particularly high reliability.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Photovoltaikanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betreiben einer Photovoltaikanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Im Folgenden im Zusammenhang mit der Photovoltaikanlage erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile gelten sinngemäß auch für das Verfahren und umgekehrt. This object is achieved by a photovoltaic system with the features of claim 1 and by a method for operating a photovoltaic system with the features of claim 6. In the following in connection with the photovoltaic system explained embodiments and advantages apply mutatis mutandis to the method and vice versa.

Die Photovoltaikanlage umfasst eine Mehrzahl an Wechselrichtern, welche jeweils zum Anschluss mindestens eines Photovoltaikmoduls vorgesehen sind, sowie eine Überwachungseinheit, welche die Zusammenwirkung der Wechselrichter mit einem Stromnetz überwacht. Sämtliche Wechselrichter sind hardwaretechnisch identisch aufgebaut und mittels eines einheitlichen Datenübertragungsnetzes miteinander verbunden, wobei einer der Wechselrichter die Funktionalität der Überwachungseinheit beinhaltet, d.h. zugleich als Überwachungseinheit ausgebildet ist. The photovoltaic system comprises a plurality of inverters, which are each provided for connecting at least one photovoltaic module, and a monitoring unit which monitors the interaction of the inverters with a power grid. All inverters are of identical hardware construction and interconnected by means of a uniform data transmission network, wherein one of the inverters includes the functionality of the monitoring unit, i. at the same time designed as a monitoring unit.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die in einer Photovoltaikanlage vorhandenen, Gleichstrom in Wechselstrom wandelnden Wechselrichter üblicherweise nach bestimmten Vorgaben einer einzigen Parkregelung ("Park-Control") agieren. Diese Parkregelung ist einerseits Kommuniaktionspartner hin zu einem Energieversorgungsunternehmen, welches Sollwerte wie Wirkleistung und Blindleistung für die Photovoltaikanlage vorgibt; andererseits hat die Parkregelung die Aufgabe, die genannten Sollwerte an sämtliche Wechselrichter der Photovoltaikanlage zu verteilen, wobei die Parkregelung Vorgabewerte für die einzelnen Wechselrichter berechnet. The invention is based on the consideration that the present in a photovoltaic system, direct current into alternating current inverter usually operate according to certain specifications of a single parking control ("Park Control"). On the one hand, this parking regulation is a communication partner towards an energy supply company, which specifies target values such as active power and reactive power for the photovoltaic system; On the other hand, the parking regulation has the task of distributing the specified values to all inverters of the photovoltaic system, the parking regulation calculating default values for the individual inverters.

Typischerweise muss die als "Park-Control" bezeichnete Funktionseinheit bei einer herkömmlichen Photovoltaikanlage in Abstimmung auf die gesamte Anlage konfiguriert werden, was – zusätzlich zum hardwaretechnischen Aufwand – einen erheblichen Installationsaufwand bedeutet. Typically, the designated as "Park Control" functional unit must be configured in a conventional photovoltaic system in coordination with the entire system, which - in addition to the hardware complexity - means a significant installation effort.

Dieser Aufwand wird gemäß der Erfindung dadurch entscheidend gemindert, dass jeder der Wechselrichter der Photovoltaikanlage von vorn herein die komplette Funktionalität einer Parkregelung bereithält, wobei zu jedem Zeitpunkt lediglich einer der Wechselrichter tatsächlich als Parkregelung der Photovoltaikanlage genutzt wird, während die übrigen Wechselrichter hinsichtlich dieser Funktionalität als Reserve dienen können. This effort is decisively reduced according to the invention in that each of the inverters of the photovoltaic system from the outset holds the complete functionality of a parking control, at any time, only one of the inverters is actually used as parking control of the photovoltaic system, while the other inverters in terms of this functionality as Reserve can serve.

Die Funktionalität der Überwachungseinheit, auch als "Park-Control" bezeichnet, umfasst eine datentechnische Verknüpfung des betreffenden Wechselrichters sowohl mit den übrigen Wechselrichtern der Photovoltaikanlage als auch mit einem externen System zur Datenübertragung. Im Fall eines Anschlusses der Photovoltaikanlage an ein öffentliches Stromnetz handelt es sich bei dem externen System zur Datenübertragung typischerweise um ein Kommunikationssystem eines Energieversorgungsunternehmens (EVU). Auch im Fall der Einbindung der Photovoltaikanlage in ein Inselnetz nimmt die Überwachungseinheit eine entsprechende Funktion wahr, indem sie zwischen die Photovoltaikmodule und mindestens einen Stromverbraucher oder -speicher geschaltet ist. The functionality of the monitoring unit, also referred to as "park control", includes a data link of the relevant inverter both with the other inverters of the photovoltaic system and with an external system for data transmission. In the case of a connection of the photovoltaic system to a public power grid, the external system for data transmission is typically a communication system of a power supply company (RU). Even in the case of integration of the photovoltaic system into a stand-alone grid, the monitoring unit performs a corresponding function by being connected between the photovoltaic modules and at least one power consumer or storage.

In jedem Fall kann die Überwachungseinheit dazu ausgebildet sein, Sollwertvorgaben vom Energieversorgungsunternehmen beziehungsweise einer Einheit innerhalb eines Inselnetzes zu übernehmen und die entsprechenden Daten an die einzelnen Wechselrichter in verarbeiteter oder unverarbeiteter Form weiterzuleiten. Die Einspeisung von elektrischer Leistung mittels der Wechselrichter in das Netz wird durch die Überwachungseinheit, welche durch einen der Wechselrichter realisiert ist, überwacht, wobei eine Abschaltfunktion bei Überschreitung von Grenzwerten, beispielsweise Spannungs- und Frequenzgrenzwerten, gegeben ist. In any case, the monitoring unit can be designed to take over setpoint specifications from the energy supply company or a unit within an island grid and to forward the corresponding data to the individual inverters in processed or unprocessed form. The feeding of electrical power by means of the inverters in the network is monitored by the monitoring unit, which is realized by one of the inverters, with a shutdown function when exceeding limit values, such as voltage and frequency limits, is given.

Beim Betrieb der Photovoltaikanlage ist in allen Fällen eindeutig definiert, welcher Wechselrichter der Anlage zugleich als Überwachungseinheit fungiert. Die Funktion als Überwachungseinheit ist hierbei ausschließlich softwaretechnisch realisiert. Die Hardware aller Wechselrichter ist identisch. When operating the photovoltaic system, it is unambiguously defined in all cases which inverter of the system also functions as a monitoring unit. The function as a monitoring unit is realized here exclusively by software. The hardware of all inverters is identical.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung sind die Wechselrichter hinsichtlich ihrer Funktionalität als Überwachungseinheit selbstkonfigurierend ausgebildet. Dies bedeutet, dass bei der Inbetriebnahme der Photovoltaikanlage keiner der Wechselrichter durch das die Inbetriebnahme vornehmende Personal als Überwachungseinheit ausgewählt werden muss. Vielmehr werden sämtliche Wechselrichter in einheitlicher Weise an das Datenübertragungsnetz sowie an die Photovoltaikmodule angeschlossen. Die komplett angeschlossenen Wechselrichter legen im Rahmen eines Installationsalgorithmus selbsttätig fest, welcher der Wechselrichter die Funktionalität der Überwachungseinheit übernimmt. In a particularly advantageous embodiment, the inverters are designed to be self-configuring in terms of their functionality as a monitoring unit. This means that when commissioning the photovoltaic system, none of the inverters must be selected by the commissioning personnel as a monitoring unit. Rather, all inverters are connected in a uniform manner to the data transmission network and to the photovoltaic modules. The fully connected inverters automatically determine within the scope of an installation algorithm which inverter takes over the functionality of the monitoring unit.

Das Datenübertragungsnetz ist beispielsweise als Ethernet realisiert. Ebenso können die einzelnen Komponenten der Photovoltaikanlage beispielsweise über Profibus miteinander verknüpft sein. Die datentechnischen Verbindungen innerhalb der Photovoltaikanlage sind vorzugsweise leitungsgebunden ausgeführt. Prinzipiell ist jedoch auch die drahtlose Übermittlung von Daten möglich. Auch ein Anschluss der Überwachungseinheit an das Internet oder ein Intranet kann vorgesehen sein. The data transmission network is realized, for example, as Ethernet. Likewise, the individual components of the photovoltaic system can be linked to each other, for example via Profibus. The data-related connections within the photovoltaic system are preferably designed to be cable-bound. In principle, however, the wireless transmission of data is possible. Also, a connection of the monitoring unit to the Internet or an intranet can be provided.

Unabhängig von der Art der Datenübertragung innerhalb der Photovoltaikanlage erfolgt im Rahmen deren Inbetriebnahme vorzugsweise eine automatische Abfrage der Anzahl und Eigenschaften der ohne Zusatzfunktionalität eingesetzten Wechselrichter durch denjenigen Wechselrichter, dem die Funktionalität der Überwachungseinheit zugeordnet ist. Regardless of the type of data transmission within the photovoltaic system is carried out as part of their commissioning preferably an automatic query of the number and characteristics of the inverter used without additional functionality by that inverter to which the functionality of the monitoring unit is assigned.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird im Rahmen der automatischen Inbetriebnahmeprozedur weiterhin festgelegt, welcher der weiteren, nicht als Überwachungseinheit ausgewählten Wechselrichter die Funktion einer Ersatz-Überwachungseinheit erhält. Diese Ersatz-Überwachungseinheit tritt erst dann als Überwachungseinheit in Funktion, wenn derjenige Wechselrichter, dem ursprünglich die Funktionalität der Überwachungseinheit zugeordnet war, nicht mehr als Überwachungseinheit zur Verfügung steht. Ein solcher Fall ist insbesondere bei einem technischen Defekt des ursprünglich als Überwachungseinheit fungierenden Wechselrichters denkbar. Die Übertragung der Funktionalität der Überwachungseinheit auf die Ersatz-Überwachungseinheit geschieht hierbei automatisch und vorzugsweise ohne Unterbrechung der Stromerzeugung durch die intakten Photovoltaikmodule und Wechselrichter. According to an advantageous development, as part of the automatic commissioning procedure, it is further determined which of the further inverters not selected as the monitoring unit receives the function of a replacement monitoring unit. This replacement monitoring unit only comes into operation as a monitoring unit if the inverter which was originally assigned the functionality of the monitoring unit is no longer available as a monitoring unit. Such a case is conceivable, in particular in the case of a technical defect of the inverter originally functioning as a monitoring unit. The transmission of the functionality of the monitoring unit on the replacement monitoring unit happens here automatically and preferably without interrupting the power generation by the intact photovoltaic modules and inverters.

Zusätzlich zum als Überwachungseinheit bestimmten Wechselrichter und zu dem als Ersatz-Überwachungseinheit bereitgehaltenen Wechselrichter können weitere Wechselrichter ersatzweise als Überwachungseinheit vorgesehen sein. Hierbei können sämtliche Wechselrichter in eine Rangfolge gebracht werden, welche eindeutig angibt, mit welcher Priorisierung jeder Wechselrichter als Überwachungseinheit einzusetzen ist. Prinzipiell steht somit jeder der Wechselrichter als Überwachungseinheit zur Verfügung, wobei die genannte Rangfolge, welche festlegt, welcher Wechselrichter bei Ausfall des aktuell als Überwachungseinheit genutzten Wechselrichters dessen Funktion übernehmen soll, im Rahmen der Inbetriebnahmeprozedur, das heißt des Hochfahrens der Photovoltaikanlage, nach einem vorgegebenen Algorithmus automatisch ermittelt wird. In addition to the designated as a monitoring unit inverter and the held-ready as a replacement monitoring unit inverter further inverters may be provided as a replacement as a monitoring unit. In this case, all inverters can be brought into a ranking, which clearly indicates with which prioritization each inverter is to be used as a monitoring unit. In principle, therefore, each of the inverters is available as a monitoring unit, said order of priority, which determines which inverter should take over the failure of the inverter currently used as a monitoring unit whose function in the commissioning procedure, that is, the startup of the photovoltaic system, according to a predetermined algorithm is determined automatically.

Fällt der Wechselrichter mit der höchsten Priorisierung, das heißt der ursprünglich als Überwachungseinheit bestimmte Wechselrichter aus, so wird er von der Priorisierungsliste entfernt. Ist zu einem späteren Zeitpunkt dieser Wechselrichter wieder uneingeschränkt funktionsfähig, das heißt insbesondere auch als Überwachungseinheit nutzbar, so gibt es verschiedene Verfahrensalternativen:
Nach einer ersten Alternative erhält der zwischenzeitlich ausgefallene Wechselrichter, sobald dessen erneute Funktionsfähigkeit festgestellt wurde, automatisch die niedrigste Priorisierung aller Wechselrichter hinsichtlich ihres Einsatzes als Überwachungseinheit. Dies bedeutet, dass der betreffende Wechselrichter erst dann als Überwachungseinheit eingesetzt werden würde, wenn alle Wechselrichter mit höherer Priorisierung ihre – höhere – Priorisierung verloren hätten. If the inverter with the highest prioritization, ie the inverter originally designated as the monitoring unit, fails, it is removed from the prioritization list. If, at a later time, this inverter is again fully functional, that is to say it can also be used, in particular, as a monitoring unit, there are various alternative methods:
After a first alternative, the inverter, which has meanwhile failed, is automatically given the lowest prioritization of all inverters with regard to their use as a monitoring unit, once their renewed functionality has been determined. This means that the inverter in question would only be used as a monitoring unit if all inverters with a higher prioritization had lost their - higher - prioritization.

Nach einer zweiten Alternative werden bei Ausfall des als Überwachungseinheit fungierenden Wechselrichters und späterer erneuter Betriebsbereitschaft dieses Wechselrichters die Priorisierungen aller Wechselrichter hinsichtlich ihres Einsatzes als Überwachungseinheit neu vergeben. Es erfolgt somit ein Neustart, vergleichbar mit der ersten Inbetriebnahme der Photovoltaikanlage. According to a second alternative, in the event of failure of the inverter acting as a monitoring unit and later renewed operational readiness of this inverter, the prioritization of all inverters with regard to their use as a monitoring unit is reassigned. It is thus done a restart, comparable to the first commissioning of the photovoltaic system.

Der Vorteil der Erfindung liegt in jedem Fall insbesondere darin, dass durch die Verwendung von einheitlicher Hardware, nämlich Solarwechselrichtern mit integrierter "Park-Control"-Funktion, in einer Photovoltaikanlage sowohl eine sehr einfache Inbetriebnahme der Photovoltaikanlage als auch ein robuster, fehlertoleranter Betrieb der Photovoltaikanlage ermöglicht ist. The advantage of the invention lies in each case in particular in the fact that by using uniform hardware, namely solar inverters with integrated "Park Control" function, in a photovoltaic system both a very simple commissioning of the photovoltaic system and a robust, fault-tolerant operation of the photovoltaic system is possible.

Nachfolgend werden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie zum Vergleich eine nicht beanspruchte Lösung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen in schematischen Darstellungen: An exemplary embodiment of the invention and, for comparison, an unclaimed solution will be explained in greater detail below with reference to a drawing. Hierin show in schematic representations:

1 den Zustand einer Photovoltaikanlage gemäß der Erfindung zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme, 1 the state of a photovoltaic system according to the invention at the time of commissioning,

2 die Photovoltaikanlage nach 1 zu einem Zeitpunkt nach der Inbetriebnahme, 2 the photovoltaic system after 1 at a time after commissioning,

3 die Photovoltaikanlage nach 1 im Fehlerfall, 3 the photovoltaic system after 1 in the case of an error,

4 zum Vergleich eine nicht beanspruchte Ausführungsform einer Photovoltaikanlage. 4 For comparison, an unclaimed embodiment of a photovoltaic system.

Einander prinzipiell entsprechende oder gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Corresponding to one another in principle or equivalent parts are identified in all figures with the same reference numerals.

Wesentliche Komponenten einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneten Photovoltaikanlage, hinsichtlich deren prinzipieller Funktion auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen wird, sind eine Anzahl an Wechselrichtern 2, an welche jeweils mindestens ein in den Figuren nicht dargestelltes Photovoltaikmodul angeschlossen ist, sowie ein Datenübertragungsnetz 3, welches eine datentechnische Verbindung zwischen den Wechselrichtern 2 und einer Überwachungseinheit 4, die auch als "Park-Control" der Photovoltaikanlage 1 bezeichnet wird, herstellt. Essential components of an overall reference numeral 1 characterized photovoltaic system, with respect to the principle function of which reference is made to the cited prior art, are a number of inverters 2 to each of which at least one not shown in the figures photovoltaic module is connected, and a data transmission network 3 , which is a data link between the inverters 2 and a monitoring unit 4 , also called the "park control" of the photovoltaic system 1 is designated manufactures.

Die Überwachungseinheit 4 erhält Vorgaben des Netzbetreibers (EVU) über eine EVU-Box 5. Weiterhin ist die Überwachungseinheit 4 datentechnisch mit einem Sensor 6 an einer Messstelle am Netzanschlusspunkt der Photovoltaikanlage 1 verbunden. Das Netz, an welches die Photovoltaikanlage 1 angeschlossen ist, ist ein öffentliches Stromnetz. The monitoring unit 4 Receives specifications of the network operator (RU) via an EVU box 5 , Furthermore, the monitoring unit 4 in terms of data technology with a sensor 6 at a measuring point at the grid connection point of the photovoltaic system 1 connected. The network to which the photovoltaic system 1 connected is a public power grid.

In der Ausgestaltung nach 4, welche eine nicht beanspruchte Variante einer Photovoltaikanlage 1 zeigt, handelt es sich bei der Überwachungseinheit 4 um ein gesondertes Gerät innerhalb der Photovoltaikanlage 1. Das Datenübertragungsnetz 3 der Photovoltaikanlage 1 ist als Ethernet realisiert. Es dient insbesondere dazu, Stellgrößen, die auf Vorgaben des Energieversorgungsunternehmens basieren, in geeigneter Form von der Überwachungseinheit 4 an die einzelnen Wechselrichter 2 weiterzuleiten. In the embodiment according to 4 , which is an unclaimed variant of a photovoltaic system 1 shows, it is the monitoring unit 4 a separate device within the photovoltaic system 1 , The data transmission network 3 the photovoltaic system 1 is realized as Ethernet. It is used in particular to control variables that are based on specifications of the power company, in a suitable form of the monitoring unit 4 to the individual inverters 2 forward.

Ebenso ist bei der erfindungsgemäßen Photovoltaikanlage 1 (1 bis 3) ein Ethernet als Datenübertragungsnetz 3 vorgesehen. In grundsätzlichem Unterschied zur Ausgestaltung nach 4 ist bei der erfindungsgemäßen Photovoltaikanlage 1 die Überwachungseinheit 4 jedoch kein gesondertes Gerät, sondern integraler Bestandteil einer der Wechselrichter 2. Hierbei sind sämtliche Wechselrichter 2 hinsichtlich ihrer Hardware identisch aufgebaut. Likewise, in the photovoltaic system according to the invention 1 ( 1 to 3 ) an Ethernet as a data transmission network 3 intended. In fundamental difference to the embodiment according to 4 is in the photovoltaic system according to the invention 1 the monitoring unit 4 but not a separate device, but an integral part of one of the inverters 2 , Here are all inverters 2 identical in terms of their hardware.

Den Ausgangszustand bei Inbetriebnahme der Photovoltaikanlage 1 skizziert 1: Die Verkabelung des Datenübertragungsnetzes 3 ist bereits komplett installiert, die Funktionalität der Überwachungseinheit 4 jedoch noch nicht vergeben. Vielmehr sind alle an das Datenübertragungsnetz 3 angeschlossenen Wechselrichter 2 zunächst komplett gleichberechtigt. Die Funktionalität der Überwachungseinheit 4, d.h. des "Park-Control Masters" M wandert quasi frei-fliegend in der Photovoltaikanlage 1, ohne an eine bestimmte Hardware fest gekoppelt zu sein. Jeder Wechselrichter ist hardwaretechnisch jedoch zur Übernahme der Funktionalität des „Park-Control Masters“ M ausgebildet, wie durch die gestrichelt dargestellten Symbole illustriert ist. Im Rahmen der automatisch ablaufenden Inbetriebnahmeprozedur ermitteln die an das Datenübertragungsnetz 3 angeschlossenen Wechselrichter 2 selbsttätig, welcher dieser Wechselrichter 2 nach vorgegebenen Kriterien die Funktionalität der Überwachungseinheit 4 übernimmt. Die Wechselrichter 2 handeln somit selbst aus, welcher Wechselrichter 2 als Überwachungseinheit 4 festgelegt wird. Ein Kriterium hierfür kann beispielsweise die bisherige Gesamtbetriebsdauer der einzelnen Wechselrichter 2 sein, wobei der Wechselrichter 2 mit der kürzesten Gesamtbetriebsdauer als Überwachungseinheit 4 ausgewählt wird. The initial state when commissioning the photovoltaic system 1 outlined 1 : The cabling of the data transmission network 3 is already completely installed, the functionality of the monitoring unit 4 but not yet awarded. Rather, all are connected to the data transmission network 3 connected inverter 2 initially completely equal. The functionality of the monitoring unit 4 , ie the "Park-Control Masters" M wanders virtually free-flying in the photovoltaic system 1 without being tightly coupled to a specific hardware. However, each inverter is hardware-technically designed to take over the functionality of the "Park Control Masters" M, as illustrated by the symbols shown in dashed lines. As part of the automatic commissioning procedure, they determine the data transmission network 3 connected inverter 2 automatically, which of these inverters 2 according to predetermined criteria, the functionality of the monitoring unit 4 takes over. The inverters 2 So act out yourself, which inverter 2 as a monitoring unit 4 is determined. A criterion for this, for example, the previous total operating time of the individual inverters 2 be, with the inverter 2 with the shortest total operating time as a monitoring unit 4 is selected.

Den Betriebszustand der Photovoltaikanlage 1 mit genau einem als Überwachungseinheit 4 ausgewählten Wechselrichter 2 zeigt 2: Derjenige Wechselrichter 2, dem die Funktion "Park-Control" zukommt, das heißt der als Überwachungseinheit 4 ausgewählte Wechselrichter 2 (in der symbolisierten Darstellung in 2 ganz links), nimmt von der EVU-Box 5 sowie vom Sensor 6 Daten entgegen und leitet unter Nutzung dieser Daten ermittelte Stellgrößen S über das Datenübertragungsnetz 3 an die übrigen Wechselrichter 2 weiter. The operating status of the photovoltaic system 1 with exactly one as a monitoring unit 4 selected inverter 2 shows 2 : The inverter 2 to which the function "Park Control" belongs, that is, as a monitoring unit 4 selected inverters 2 (in the symbolized representation in 2 far left), picks up from the EVU box 5 as well as from the sensor 6 Data contrary to and derives using this data determined manipulated variables S via the data transmission network 3 to the other inverters 2 further.

Einem weiteren Wechselrichter 2 (zweiter von links) kommt in der Anordnung nach 2 neben dem als Überwachungseinheit 4 fungierenden Wechselrichter 2 eine Sonderrolle zu: Es handelt sich hierbei um einen als Ersatz-Überwachungseinheit 7 vorgesehenen Wechselrichter 2, welcher als Überwachungseinheit 4 in Funktion treten würde, falls der ursprünglich im Rahmen der Inbetriebnahmeprozedur hierfür bestimmte Wechselrichter 2 ausfallen würde. Another inverter 2 (second from left) follows in the arrangement 2 Next as a monitoring unit 4 acting inverter 2 a special role: it is a replacement watchdog 7 provided inverter 2 , which as a monitoring unit 4 would come into effect if the inverter originally intended for this during the commissioning procedure 2 would fail.

Ein solcher Fehlerfall ist in 3 skizziert: Die komplette "Park-Control"-Funktion des ausgefallenen Wechselrichters 2 geht auf den als Ersatz-Überwachungseinheit 7 bereitgehaltenen Wechselrichter 2 über. Diese Übergabe der Funktionalität der Überwachungseinheit 4 geschieht ohne Eingriff von Bedienungspersonal. Entsprechende Fehlermeldungen werden in vorteilhafter Weise in einem Datenspeicher, welcher entweder Teil der Photovoltaikanlage 1 oder als externes Gerät mit dieser verbunden sein kann, abgelegt. Such an error case is in 3 sketched: The complete "Park Control" function of the failed inverter 2 goes to the as a replacement monitoring unit 7 prepared inverter 2 above. This transfer of the functionality of the monitoring unit 4 happens without intervention of operating personnel. Corresponding error messages are advantageously in a data storage, which either part of the photovoltaic system 1 or may be connected as an external device with this stored.

Der zumindest hinsichtlich seiner Funktion als Überwachungseinheit 4 ausgefallene Wechselrichter 2, welcher ursprünglich an erster Stelle einer während der Inbetriebnahmeprozedur automatischen erstellten Priorisierungsliste stand, welche angibt, in welcher Reihenfolge intakte Wechselrichter 2 als Überwachungseinheit 4 oder Ersatz-Überwachungseinheit 7 zu wählen sind, wird mit der Detektion seines Ausfall von der Priorisierungsliste eliminiert. Ist zu einem späteren Zeitpunkt dieser Wechselrichter 2 wieder betriebsbereit, so kann er beispielsweise generell an die letzte Stelle der Priorisierungsliste gesetzt werden. Alternativ kann, ausgelöst durch die Feststellung der erneuten Betriebsbereitschaft des zuvor ausgefallenen Wechselrichters 2, automatisch eine neue Inbetriebnahmeprozedur angestoßen werden, welche von ihrem Ablauf her der beschriebenen Prozedur bei erstmaliger Inbetriebnahme der Photovoltaikanlage entspricht und die Rollen sämtlicher Wechselrichter 2 als Überwachungseinheit 4 oder Ersatz-Überwachungseinheit 7 neu festlegt. The at least in terms of its function as a monitoring unit 4 failed inverters 2 , which was originally in the first place of a prioritized automatic list created during the commissioning procedure, which indicates in what order intact inverters 2 as a monitoring unit 4 or replacement monitoring unit 7 are to be selected is eliminated with the detection of its failure from the prioritization list. Is this inverter at a later date 2 For example, it can generally be placed at the last position of the prioritization list. Alternatively, triggered by the determination of the re-operational readiness of the previously failed inverter 2 , a new commissioning procedure is initiated automatically, which corresponds in terms of their procedure from the procedure described when first commissioning the photovoltaic system and the roles of all inverters 2 as a monitoring unit 4 or replacement monitoring unit 7 restarts.

In jedem Fall ist durch die gegebene vielfach redundante Struktur der Photovoltaikanlage 1, was die rein softwaremäßig innerhalb eines der Wechselrichters 2 realisierte Funktionalität der Überwachungseinheit 4 betrifft, ein äußerst robuster, fehlertoleranter Betrieb bei minimalem Installationsaufwand gegeben. In any case, due to the given often redundant structure of the photovoltaic system 1 What the purely software within one of the inverter 2 realized functionality of the monitoring unit 4 concerns extremely robust, fault-tolerant operation with minimal installation effort.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2007/085310 A1 [0002]
DE 19859732 A1 [0003]
WO 2005/117136 A2 [0004]

Claims

Photovoltaic system ( 1 ), with a plurality of inverters ( 2 ), which are each provided for connection of at least one photovoltaic module, as well as with a monitoring unit ( 4 ) showing the interaction of the inverters ( 2 ) monitored by a power grid, characterized in that all inverters ( 2 ) are constructed identically in terms of hardware technology and by means of a uniform data transmission network ( 3 ), one of the inverters ( 2 ) the functionality of the monitoring unit ( 4 ) includes.

Photovoltaic system ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the inverters ( 2 ) with regard to their functionality as a monitoring unit ( 4 ) are configured selbstkonfigurierend.

Photovoltaic system ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that as a data transmission network ( 3 ) an Ethernet is provided.

Photovoltaic system ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the power grid is an island network.

Photovoltaic system ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the power grid is a public network.

Method for operating a plurality of inverters of identical hardware construction ( 2 ) comprehensive photovoltaic system ( 1 ), characterized in that when commissioning the photovoltaic system ( 1 ) one of the inverters ( 2 ) the functionality of a monitoring unit ( 4 ) showing the interaction of the inverters ( 2 ) is monitored with a power network, is assigned.

Method according to Claim 6, characterized in that the assignment of the functionality of the monitoring unit ( 4 ) to one of the inverters ( 2 ) automatically.

Method according to claim 7, characterized in that the functionality of the monitoring unit ( 4 ) accepting inverters ( 2 ) automatically number and characteristics of the other inverters ( 2 ) queries.

Method according to claim 7 or 8, characterized in that a further, not as a monitoring unit ( 4 ) acting inverters ( 2 ) automatically the functionality of a replacement monitoring unit ( 7 ).

Method according to claim 9, characterized in that all inverters ( 2 ), which clearly indicates with which prioritization each inverter ( 2 ) as a monitoring unit ( 4 ) is to be used.

A method according to claim 10, characterized in that in case of failure of the monitoring unit ( 4 ) acting inverter ( 2 ) and later re-operational readiness of this inverter ( 2 ) this inverter ( 2 ) receives the lowest prioritization.

A method according to claim 10, characterized in that in case of failure of the monitoring unit ( 4 ) acting inverter ( 2 ) and later re-operational readiness of this inverter ( 2 ) the prioritization of all inverters ( 2 ) with regard to their use as a monitoring unit ( 4 ) be reassigned.