DE102013003367A1

DE102013003367A1 - Method and device for generating metering point signals

Info

Publication number: DE102013003367A1
Application number: DE102013003367.5A
Authority: DE
Inventors: Franziska Funck; Frank Soyck
Original assignee: Technische Universitaet Braunschweig
Current assignee: Technische Universitaet Braunschweig
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2014-09-04
Anticipated expiration: 2033-03-02
Also published as: WO2014131525A1; DE102013003367B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, wie einen Mehrrichtungszähler, zur Erzeugung von Zählpunktsignalen. Dabei werden aufgrund von Signalen von Strom- und Spannungssensoren nach an sich bekannten Verfahren reale Zählpunktwerte ermittelt. Zusätzlich werden aufgrund dieser realen Zählpunktwerte virtuelle Zählpunktwerte berechnet. Die realen und die virtuellen Zählpunktwerte können angezeigt und/oder gespeichert werden. Die Erfindung eignet sich besonders für Stromversorgungsanlagen mit einem elektrischen Stromerzeuger, wie einer Photovoltaikanlage, und einem elektrischen Speicher, der von mehr als einem Verbraucher genutzt wird.The present invention relates to a method and a device, such as a multidirectional counter, for generating metering point signals. Real metering point values are determined based on signals from current and voltage sensors using methods known per se. In addition, virtual metering point values are calculated based on these real metering point values. The real and virtual meter point values can be displayed and / or saved. The invention is particularly suitable for power supply systems with an electrical power generator, such as a photovoltaic system, and an electrical storage device that is used by more than one consumer.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine dafür geeignete Vorrichtung, wie insbesondere einen Mehrrichtungszähler, zur Erzeugung von Zählpunktsignalen, deren Werte von einem Zählpunkt angezeigt und/oder abgespeichert werden können.The present invention relates to a method and a device suitable therefor, such as in particular a multi-direction counter, for generating metering point signals whose values can be displayed and / or stored by a metering point.

Elektrische Zählpunkte, auch Zähler, Stromzähler oder Energiezähler genannt, dienen üblicherweise zur Messung von elektrischen Leistungen bzw. von elektrischer Energie, die von einem Verbraucher, wie einem Haushalt, verbraucht und/oder von einem elektrischen Stromerzeuger, wie einer Photovoltaikanlage, erzeugt wird.Electric metering points, also called counters, electricity meters or energy meters, are usually used to measure electrical power or electrical energy consumed by a consumer, such as a household, and / or generated by an electric power generator, such as a photovoltaic system.

Es sind bereits Module bekannt, die mehrere solcher Stromzähler enthalten. Ein besonderes Mehrfachstromzählermodul wird beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 024 301 A1 vorgestellt. Dieses erlaubt zwar die getrennte Erfassung von unterschiedlichen Verbrauchern, es ist jedoch nicht vorgesehen, Stromerzeugung oder Stromspeicherung zu messen.Modules are already known which contain a plurality of such electricity meters. A special multiple current meter module is described, for example, in German Offenlegungsschrift DE 10 2009 024 301 A1 presented. Although this allows the separate detection of different consumers, but it is not intended to measure power generation or power storage.

Bekannte Zähler werden auch verwendet bei Anlagen zur Versorgung eines Haushalts, wobei neben dem Anschluss an ein öffentliches Stromversorgungsnetz eine Photovoltaikanlage und auch ein elektrischer Speicher, wie eine Batterie, vorhanden sind. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn der elektrische Speicher nicht nur durch diesen Haushalt sondern über das Stromversorgungsnetz auch von anderen Verbrauchern genutzt werden kann.Known counters are also used in systems for supplying a household, wherein in addition to the connection to a public power grid, a photovoltaic system and also an electrical storage, such as a battery, are available. It is particularly advantageous if the electrical storage can be used not only by this household but also via the power supply network by other consumers.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stromzähler zur Verfügung zu stellen für eine Anlage, die einen Verbraucher mit elektrischer Energie versorgt, und außerdem einen Stromerzeuger und einen elektrischen Speicher aufweist, der von dem eigenen Verbraucher und auch von Dritten benutzt werden kann. Dabei soll die Anzahl von Wechselrichtern, die wesentlich teurer sind als Stromzähler, so weit wie möglich reduziert werden. Dadurch können insbesondere Kosten gespart und auch der Platzbedarf reduziert werden.It is the object of the present invention to provide an electricity meter for a system that supplies a consumer with electrical energy, and also has a power generator and an electrical storage that can be used by the consumer and also by third parties. The number of inverters, which are much more expensive than electricity meters, should be reduced as much as possible. As a result, in particular costs can be saved and also the space requirement can be reduced.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren nach dem Hauptanspruch sowie durch die erfindungsgemäße Vorrichtung nach dem ersten Vorrichtungsanspruch. Die abhängigen Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen.This object is achieved by the method according to the invention according to the main claim and by the device according to the invention after the first device claim. The dependent subclaims relate to advantageous embodiments.

Der vorliegenden Erfindung liegenden folgende Erkenntnisse zugrunde. Sie betrifft einen Stromzähler, der nicht nur den Stromverbrauch eines Verbrauchers – wie beispielsweise eines Haushalts, eines Gewerbebetriebs oder dergleichen – ermitteln soll, sondern auch die Einspeisung von einem Stromerzeuger – wie beispielsweise einer Photovoltaikanlage, einer Biogasanlage, einer Windkraftanlage, eines Stromerzeugers mit Verbrennungsmotor und/oder dergleichen – erfassen und zudem die Nutzung eines elektrischen Speichers – wie beispielsweise einer aufladbaren Batterie, eines Kondensators, einer Pumpspeicheranlage, einer Druckluftspeicheranlage, einem Schwungradspeicher, eines Elektrofahrzeuges bzw. dessen Batterie und/oder dergleichen – berücksichtigen. Dieser Speicher soll zum einen den vom Verbraucher, der üblicherweise auch der Anlagenbetreiber ist, für den Eigenverbrauch zwischengespeicherten Strom aufnehmen und abgeben können, andererseits aber auch Dritten zur Verfügung stehen, die dort Energie speichern und abrufen können. Ein solcher Dritter kann ein anderer Verbraucher sein, aber auch ein Stromhändler, auch Contractor genannt, der durch den Zugriff auf den Speicher Schwankungen sowohl in positive als auch in negative Richtung abfangen kann. Derartige Schwankungen treten insbesondere bei der sogenannten „regenerativen Energieerzeugung” durch Wind, Solar, usw. auf. Durch die Erfindung ist es außerdem möglich, die unterschiedlichen Verrechnungspreise zu berücksichtigen, wie insbesondere

– Einspeisung vom Speicher ins Versorgungsnetz: gemäß Viertelstundenpreisen gemäß European Energy Exchange (EEX; ca. 0,05 EUR)
– Bezug vom Versorgungsnetz in den Speicher: gemäß Viertelstundenpreisen gemäß European Energy Exchange (EEX; ca. 0,05 EUR)
– Einspeisung von Fotovoltaikanlage (auch über Speicher) ins Versorgungsnetz: Vergütung gemäß Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG; ca. 0,16 EUR)
– Bezug vom Versorgungsnetz zum Verbraucher: Stromtarif abhängig von Anbieter und Tarif (ca. 0,25 EUR).

The present invention is based on the following findings. It relates to an electricity meter, which should not only determine the power consumption of a consumer - such as a household, a business or the like - but also the feed of a power generator - such as a photovoltaic system, a biogas plant, a wind turbine, a generator with internal combustion engine and / or the like - capture and also consider the use of an electrical storage - such as a rechargeable battery, a capacitor, a pumped storage tank, a compressed air storage system, a flywheel storage, an electric vehicle or its battery and / or the like. On the one hand, this memory is intended to be able to pick up and deliver the electricity cached by the consumer, who is usually also the plant operator, for self-consumption, and on the other hand to make it available to third parties who can store and retrieve energy there. Such a third party may be another consumer, but also a power trader, also called a contractor, who can intercept fluctuations in both positive and negative directions by accessing the memory. Such fluctuations occur in particular in the so-called "regenerative energy production" by wind, solar, etc. The invention also makes it possible to take account of the different transfer prices, in particular

- Infeed from storage to supply network: according to quarter-hourly rates according to European Energy Exchange (EEX, approx.
- Supply to storage: according to quarterly prices according to European Energy Exchange (EEX, approximately EUR 0.05)
- Feed-in of photovoltaic system (also via storage) into the supply network: Remuneration according to the Renewable Energy Sources Act (EEG, about 0.16 EUR)
- Electricity supply to the consumer: Electricity tariff depends on provider and tariff (about 0.25 EUR).

Die angegebenen Preise sind lediglich heutige Richtwerte pro kWh, wie sie in der Bundesrepublik Deutschland üblich sind.The indicated prices are only today's guideline values per kWh, as they are usual in the Federal Republic of Germany.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es außerdem, dass die Werte der verschiedenen Zählpunktsignale nahezu gleichzeitig und damit in Echtzeit bestimmt werden können. The present invention also makes it possible to determine the values of the different metering point signals almost simultaneously and thus in real time.

Erfindungsgemäß werden reale und virtuelle Zählpunktsignale erzeugt. Die Werte der realen Zählpunktsignale werden ermittelt aus Signalen von Sensoren, die Spannungen und Ströme messen, aus denen sich die elektrische Leistung bzw. die elektrische Energie ergibt. Bevorzugterweise entspricht diese Leistung bzw. Energie dem was, (a) von einem Verbraucher verbraucht, (b) von einem Stromerzeuger erzeugt und/oder (c) von einem Speicher entnommen und/oder in diesen eingespeist wird. Die Werte der virtuellen Zählpunktsignale werden errechnet aus den Werten der realen Zählpunktsignale. Dabei werden bevorzugterweise Algorithmen verwendet, die den Knotenregeln entsprechen, die aus der Elektrotechnik an sich bekannt sind.According to the invention, real and virtual point-of-delivery signals are generated. The values of the real count point signals are determined from signals from sensors that measure voltages and currents that make up the electrical power or the electrical energy. Preferably, this power or energy corresponds to what, (a) consumed by a consumer, (b) generated by a power generator and / or (c) taken from a memory and / or fed into this. The values of the virtual point of delivery signals are calculated from the values of the real point of delivery signals. In this case, algorithms are preferably used which correspond to the node rules that are known per se in electrical engineering.

Durch eine besondere Ausgestaltung ermöglicht es die vorliegende Erfindung auch, dass in Abhängigkeit von einem Steuersignal nur ein vorgegebener Anteil einer von dem Stromerzeuger erzeugten Wirkleistung – eventuell über einen oder mehrere Wechselrichter – an den elektrischen Speicher geleitet und gezählt wird. Es ist ebenfalls möglich, dass nur ein vorgegebener Anteil einer aus dem Speicher abgegebenen Leistung – eventuell über einen oder mehrere Wechselrichter – zu dem Verbraucher geleitet und gezählt wird.By means of a particular embodiment, the present invention also makes it possible that, depending on a control signal, only a predetermined proportion of active power generated by the power generator-possibly via one or more inverters-is passed to the electrical storage and counted. It is also possible that only a predetermined proportion of a power output from the memory - possibly via one or more inverters - is routed to the consumer and counted.

Die ermittelten Werte der realen bzw. der virtuellen Zählpunktsignale – oder zumindest einzelne davon – können optisch/akustisch angezeigt oder auch abgespeichert werden. Dadurch ist eine entsprechende Auswertung möglich, wie beispielsweise durch Benutzer, durch Anlagen zur Verrechnung von Stromkosten oder dergleichen.The determined values of the real or virtual point-of-delivery signals-or at least individual ones thereof-can be visually / acoustically displayed or also stored. As a result, a corresponding evaluation is possible, such as by users, by facilities for billing electricity costs or the like.

Die Sensoren zur Messung von Spannungen und Strömen können auf verschiedenste Weise gestaltet sein. Sie können insbesondere auch integriert sein in einem oder mehreren Wechselrichtern. Dadurch kann die Komplexität einer zugehörigen Anlage reduziert und es können auch Kosten gespart werden.The sensors for measuring voltages and currents can be designed in many different ways. In particular, they can also be integrated in one or more inverters. As a result, the complexity of an associated system can be reduced and costs can also be saved.

Im Folgenden werden weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben. Dabei zeigenIn the following, further details and advantages of the present invention will be described with reference to preferred embodiments. Show

1 Energieversorgungseinrichtung mit Speicher 1 Energy supply device with memory

2 Energieversorgungseinrichtung zur Mehrfachnutzung des Speichers 2 Energy supply device for multiple use of the memory

3 Energieversorgungseinrichtung mit Mehrrichtungszähler 3 Energy supply device with multi-directional counter

4 Technische Realisierung des Mehrrichtungszählers 4 Technical realization of the multi-directional counter

5 Symbolische Darstellung zur Bestimmung von Leistungsflüssen 5 Symbolic representation for the determination of power flows

6 Energieversorgungseinrichtung mit integriertem Wechselrichter 6 Energy supply device with integrated inverter

7 Vereinfachte Einrichtung mit integriertem Wechselrichter 7 Simplified device with integrated inverter

8 Übersicht über verschiedene Betriebszustände 8th Overview of different operating states

Gleiche bzw. gleichartige Mittel sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Eine wiederholte Beschreibung erfolgt nur insofern, wie es für das Verständnis der Erfindung bzw. der Ausführungsbeispiele erforderlich erscheint.Identical or similar means are provided in the figures with the same reference numerals. A repeated description is made only insofar as it appears necessary for the understanding of the invention or the embodiments.

1 zeigt eine Energieversorgungseinrichtung mit einem Haushaltsanschluss 10 zur Versorgung eines Haushalts – bzw. eines Betriebes oder dergleichen. In der Energieversorgungseinrichtung sind eine Photovoltaik-Anlage – auch kurz PV-Anlage genannt – 12 und ein elektrischer Speicher 14 enthalten. Da die PV-Anlage 12 wie üblich derart ausgelegt ist, dass sie Gleichstrom erzeugt, ist zur Versorgung des Haushaltsanschlusses 10 mit Wechselstrom ein PV-Wechselrichter 16 vorgesehen, der zwischen der PV-Anlage 12 und dem Haushaltsanschluss 10 elektrisch verbunden ist. 1 shows a power supply device with a household connection 10 to supply a household or a business or the like. In the power supply unit are a photovoltaic system - also called PV system for short - 12 and an electrical storage 14 contain. Because the PV system 12 as usual, is designed to generate direct current is to supply the household connection 10 with alternating current a PV inverter 16 provided between the PV system 12 and the household connection 10 electrically connected.

Der elektrische Speicher 14 ist bevorzugterweise als aufladbare Batterie ausgelegt, die elektrische Energie in Form von Gleichstrom speichert und wieder abgibt. Daher ist ein Speicher-Wechselrichter 18 vorhanden, der zwischen dem Speicher 14 und dem Haushaltsanschluss 10 – und somit ebenfalls an den oberen Anschluss des PV-Wechselrichters 16 – geschaltet ist. Es hat sich bewährt, die PV-Anlage 12 derart auszulegen, dass sie zwischen 1 bis 30 kW abgeben kann. Dabei wird der Speicher 14 bevorzugterweise so dimensioniert, dass er eine Speicherkapazität im Bereich von 1 bis 30 kWh hat.The electric storage 14 is preferably designed as a rechargeable battery that stores and releases electrical energy in the form of direct current. Therefore, a storage inverter 18 present, between the memory 14 and the household connection 10 - and thus also to the upper connection of the PV inverter 16 - is switched. It has proven itself, the PV system 12 to interpret in such a way that it can deliver between 1 to 30 kW. This is the memory 14 preferably dimensioned so that it has a storage capacity in the range of 1 to 30 kWh.

Üblicherweise reicht die elektrische Versorgung für den Haushaltsanschluss 10 alleine durch den elektrischen Speicher 14 nicht aus. Daher ist der Haushaltsanschluss 10 über einen elektrischen Zählpunkt Z1 mit einem elektrischen Versorgungsnetz 20 verbunden. Ein solches Versorgungsnetz 20 zur Versorgung von Haushalten, usw. ist üblicherweise derart ausgelegt, dass 1-phasige oder 3-phasige Wechselspannung von ca. 230 Volt bzw. ca. 400 Volt bereitgestellt wird. In ein solches Versorgungsnetz 20 kann auch elektrische Energie eingespeist werden. Daher ist der elektrische Zählpunkt Z1 derart ausgelegt, dass er sowohl den Verbrauch von elektrischer Energie aus dem Versorgungsnetz 20 erfassen kann (positive Zählrichtung) als auch die Einspeisung von elektrischer Energie in das Versorgungsnetz 20 (negative Zählrichtung). Der Energiefluss aus dem Versorgungsnetz 20 ist durch die untere geschlossene Spitze des Pfeils neben dem Zählpunkt Z1 angedeutet; der Energiefluss in das Versorgungsnetz 20 hinein ist durch die obere offene Spitze des Pfeils neben dem Zählpunkt Z1 angedeutet.Usually the electrical supply for the household connection is sufficient 10 alone through the electrical storage 14 not from. Therefore, the household connection 10 via an electrical metering point Z1 with an electrical supply network 20 connected. Such a supply network 20 for the supply of households, etc. is usually designed so that 1-phase or 3-phase AC voltage of about 230 volts or about 400 volts is provided. In such a supply network 20 can also be fed electrical energy. Therefore, the electrical metering point Z1 is designed such that it both the consumption of electrical energy from the supply network 20 can capture (positive counting direction) as well as the supply of electrical energy in the supply network 20 (negative counting direction). The energy flow from the supply network 20 is indicated by the lower closed tip of the arrow next to the point of delivery Z1; the flow of energy into the supply network 20 into it is indicated by the upper open tip of the arrow next to the point of delivery Z1.

Durch die Anordnung nach 1 ist es allerdings nicht möglich, dass elektrische Energie von dem Speicher 14 in das Versorgungsnetz 20 eingespeist und außerdem deren Menge getrennt erfasst wird.By the arrangement after 1 However, it is not possible for electrical energy from the memory 14 into the supply network 20 fed and their quantity is recorded separately.

Eine getrennte Erfassung von elektrischer Energie aus dem elektrischen Speicher 14 in das elektrische Versorgungsnetz 20 hinein und umgekehrt wird durch die Anordnung gem. 2 ermöglicht.A separate detection of electrical energy from the electrical storage 14 into the electrical supply network 20 in and vice versa is by the arrangement acc. 2 allows.

In 2 ist ein zusätzlicher Speicher-Wechselrichter 19 vorhanden, der zwischen dem elektrischen Speicher 14 und einem weiteren elektrischen Zählpunkt Z2 elektrisch angeordnet ist. Über diesen Zählpunkt Z2 kann die Menge an elektrischer Energie erfasst werden, die von dem Speicher 14 in das Versorgungsnetz 20 eingespeist und diesem zum Laden des Speichers 14 entnommen wird. Dadurch ist eine Mehrfachnutzung des elektrischen Speichers 14 möglich. Denn einerseits kann der Nutzer des Hausanschlusses 10, der üblicherweise auch der Betreiber der PV-Anlage 12 sowie des elektrischen Speichers 14 ist, ohne gesonderte Erfassung und Verrechnung elektrische Energie aus dem Speicher 14 beziehen. Es ist andererseits auch möglich, dass andere Verbraucher über das Versorgungsnetz 20 gegen Verrechnung elektrische Energie aus dem Speicher 14 erhalten und in diesen einspeisen. Die beiden Zählpunkte Z1, Z2 sind bevorzugterweise in einem Mehrrichtungszähler 50 integriert. Dieser weist einen ersten Stromanschluss 52 auf, der geeignet ist, ihn mit dem elektrischen Versorgungsnetz 20 zu verbinden. Ein zweiter Stromanschluss 54 dient zur Verbindung des Haushaltsanschlusses 10 sowie des PV-Wechselrichters 16. Über einen dritten Stromanschluss 56 kann der zusätzliche Speicher-Wechselrichter 19 elektrisch verbunden werden. Diese Stromanschlüsse 52, 54, 56 sind bevorzugterweise so ausgelegt, dass jeweils eine 3-phasige Wechselspannung mit den Leitungen L1, L2, L3 sowie einem Nullleiter N angeschlossen werden kann (s. a. 4).In 2 is an additional storage inverter 19 present, between the electrical store 14 and a further electrical metering point Z2 is arranged electrically. About this point of delivery Z2, the amount of electrical energy can be detected, which from the memory 14 into the supply network 20 fed and this to load the memory 14 is removed. This is a multiple use of the electrical storage 14 possible. Because on the one hand, the user of the house connection 10 , who is also the operator of the PV system 12 as well as the electrical storage 14 is, without separate recording and billing electrical energy from the memory 14 Respectively. On the other hand, it is also possible for other consumers to access the supply network 20 against billing electrical energy from the store 14 receive and feed into these. The two points of delivery Z1, Z2 are preferably in a multi-direction counter 50 integrated. This has a first power connection 52 on, which is suitable to him with the electrical supply network 20 connect to. A second power connection 54 serves to connect the household connection 10 as well as the PV inverter 16 , About a third power connection 56 may be the additional storage inverter 19 be electrically connected. These power connections 52 . 54 . 56 are preferably designed so that in each case a 3-phase AC voltage with the lines L1, L2, L3 and a neutral conductor N can be connected (see also 4 ).

3 und 4 zeigen eine weitere Ausführung, die es unter anderem ermöglicht, die Menge an elektrischer Energie zu erfassen, die von dem elektrischen Speicher 14 in das Versorgungsnetz 20 abgegeben wird. Es ist dabei jedoch möglich, auf den zusätzlichen Speicher-Wechselrichter 19 zu verzichten. 3 and 4 show a further embodiment, which among other things makes it possible to detect the amount of electrical energy coming from the electrical storage 14 into the supply network 20 is delivered. However, it is possible to access the additional storage inverter 19 to renounce.

In 3 ist ein Mehrrichtungszähler 100 vorgesehen, in dem zwei Zählpunkte Z1 und Z2 enthalten sind, die im Folgenden auch reale Zählpunkte genannt werden. Diese beiden Zählpunkte Z1, Z2 sind derart gestaltet, dass sie den Verbrauch (positive Zählrichtung) bzw. die Einspeisung (negative Zählrichtung) von elektrischer Energie durch Erfassung von Strom und Spannung mittels geeigneter Mittel, auf die im Zusammenhang mit 4 näher eingegangen wird, messen und entsprechende Signale anzeigen, abgeben und/oder speichern können. Der Mehrrichtungszähler 100 hat neben den realen Zählpunkten Z1, Z2 weitere Zählpunkte z3, z12, z13, z23. Diese letztgenannten sind sogenannte virtuelle Zählpunkte und daher auch gestrichelt eingezeichnet. Diese virtuellen Zählpunkte bzw. die Werte, die ihnen zugeordnet werden, ergeben sich anhand von Berechnungen aus den Werten der realen Zählpunkte Z1, Z2. Damit dient die Darstellung der virtuellen Zählpunkte z lediglich als Gedankenmodell. Dementsprechend sind sie auch nur virtuell miteinander verschaltet, was durch die gestrichelt gezeichneten Linien angedeutet ist. Auf die Zählpunkte wird weiter unten mit Hilfe von 4 näher eingegangen.In 3 is a multi-directional counter 100 provided, in which two points of delivery Z1 and Z2 are included, which are also referred to below as real points of delivery. These two points of delivery Z1, Z2 are designed such that they the consumption (positive counting direction) and the feeding (negative counting direction) of electrical energy by detecting current and voltage by suitable means, in connection with 4 is received in detail, measure and display corresponding signals, submit and / or store. The multi-direction counter 100 has in addition to the actual metering points Z1, Z2 further counting points z3, z12, z13, z23. These latter are so-called virtual points of delivery and therefore also indicated by dashed lines. These virtual points of delivery or the values assigned to them result from calculations based on the values of the real points of delivery Z1, Z2. Thus, the representation of the virtual points of delivery z merely serves as a model of thought. Accordingly, they are interconnected only virtually, which is indicated by the dashed lines. The counting points will be explained below with the help of 4 discussed in more detail.

Der Mehrrichtungszähler 100 weist einen ersten Stromanschluss 102 auf, der geeignet ist, ihn mit dem elektrischen Versorgungsnetz 20 zu verbinden. Ein zweiter Stromanschluss 104 dient zur Verbindung des Haushaltsanschlusses 10 sowie des PV-Wechselrichters 16. Über einen dritten Stromanschluss 106 kann der Speicherwechselrichter 18 elektrisch verbunden werden. Diese Stromanschlüsse 102, 104, 106 sind bevorzugterweise so ausgelegt, dass jeweils eine 3-phasige Wechselspannung mit den Leitungen L1, L2, L3 sowie einem Nullleiter N angeschlossen werden kann (s. a. 4). Die realen Zählpunkte Z1, Z2 sind einerseits mit den Stromanschlüssen 104 bzw. 106 verbunden. Sie sind weiterhin mit ihrem jeweils anderen Anschluss verbunden mit einer elektrischen Leitung 101, die außerdem elektrisch verbunden ist mit einem Stromanschluss 102.The multi-direction counter 100 has a first power connection 102 on, which is suitable to him with the electrical supply network 20 connect to. A second power connection 104 serves to connect the household connection 10 as well as the PV inverter 16 , About a third power connection 106 can the storage inverter 18 be electrically connected. These power connections 102 . 104 . 106 are preferably designed so that in each case a 3-phase AC voltage with the lines L1, L2, L3 and a neutral conductor N can be connected (see also 4 ). The real points of delivery Z1, Z2 are on the one hand with the power connections 104 respectively. 106 connected. They are also connected to their respective other connection with an electrical line 101 which is also electrically connected to a power outlet 102 ,

Bei dem hier gezeigten Mehrrichtungszähler 100 ist auch ein erster Steuereingang 108 vorhanden, der innerhalb des Mehrrichtungszählers mittels einer Steuerleitung x mit einer Recheneinheit 112 verbunden ist. Von der Recheneinheit 112 führt außerdem eine Datenleitung d zu einem Datenausgang 110. Der Steuereingang 108 und der Datenausgang 110 sind außerdem durch Signalleitungen mit einem elektronischen Steuergerät 22 verbunden. Dieses ist zusätzlich über eine weitere Signalleitung y zur Übertragung des Sollleistungswertes mit dem Speicher-Wechselrichter 18 verbunden und hat auch einen Sollwerteingang s.In the multi-direction counter shown here 100 is also a first control input 108 present within the Mehrrichtungszählers by means of a control line x with a computing unit 112 connected is. From the arithmetic unit 112 also performs a data line d to a data output 110 , The control input 108 and the data output 110 are also through signal lines with an electronic control unit 22 connected. This is in addition via a further signal line y for transmitting the target power value with the storage inverter 18 connected and also has a setpoint input s.

Das elektronische Steuergerät 22 arbeitet als Energie-Management-System (EMS). Über den Sollwerteingang s können verschiedene Werte vorgegeben werden, wie insbesondere Fahrplanwerte eines Contractors und Parametrierungen für den Speicher-Wechselrichter 18. Über die Steuerleitung x wird ein Steuersignal mit einem Wert X an die Recheneinheit 112 vermittelt, die daraufhin den Energiefluss zwischen den virtuellen Zählpunkten z12 und z13 aufteilt. Über die Datenleitung d werden Messwerte von der Recheneinheit 112 an das Steuergerät 22 übermittelt. Die Leitung y dient dazu, Signale mit Werten an den Speicher-Wechselrichter 18 zu leiten, die ein Maß sind für dessen Sollleistung.The electronic control unit 22 works as an energy management system (EMS). Various values can be specified via the setpoint input s, such as, in particular, schedule values of a contractor and parameterizations for the storage inverter 18 , A control signal having a value X is sent to the arithmetic unit via the control line x 112 which then divides the energy flow between the virtual metering points z12 and z13. Via the data line d, measured values of the arithmetic unit 112 to the control unit 22 transmitted. Line y is used to send signals with values to the storage inverter 18 to guide, which are a measure of its target performance.

4 zeigt Einzelheiten des Mehrrichtungszählers 100, dessen Stromanschlüsse 102, 104 und 106 hier mit 3-phasiger Wechselspannung L1, L2, L3 sowie einem Nullleiter N verbunden sind. In dessen Inneren befinden sich Sensoren zur Messung von Spannungen (V1, V2, V3) und Strömen (A11, A12, A13; A21, A22, A23). Diese Sensoren enthalten nicht nur geeignete Mittel zur Messung sondern auch Mittel zur Aufbereitung von Sensorsignalen, die an die Recheneinheit 112 abgegeben und dort verarbeitet werden können. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Verbindungsleitungen zwischen den Sensoren und der Recheneinheit 112 in 4 nicht eingezeichnet, sondern lediglich dadurch angedeutet, dass links neben der Recheneinheit 112 die Anschlüsse A1X für die Sensoren A11, A12 bzw. A13 sowie die Anschlüsse A2X (für A21, A22, A23) und VX (für V1, V2, V3) eingezeichnet sind. Sollte anstelle von 3-phasigem Wechselstrom (L1, L2, L3, N) lediglich 1-phasiger Wechselstrom (L1, N) an den Stromanschlüssen 102, 104, 106 anliegen, ist es ausreichend, lediglich die Sensoren A11, A21 und V1 vorzusehen. 4 shows details of the multi-directional counter 100 , its power connections 102 . 104 and 106 here with 3-phase AC voltage L1, L2, L3 and a neutral conductor N are connected. Inside, there are sensors for measuring voltages (V1, V2, V3) and currents (A11, A12, A13, A21, A22, A23). These sensors not only contain suitable means for measuring but also means for processing sensor signals which are sent to the arithmetic unit 112 can be submitted and processed there. For reasons of clarity, the connecting lines between the sensors and the arithmetic unit 112 in 4 not shown, but merely indicated by the fact that left next to the arithmetic unit 112 the connections A1X for the sensors A11, A12 or A13 as well as the connections A2X (for A21, A22, A23) and VX (for V1, V2, V3) are marked. If instead of 3-phase alternating current (L1, L2, L3, N) only 1-phase alternating current (L1, N) at the power connections 102 . 104 . 106 concerns, it is sufficient to provide only the sensors A11, A21 and V1.

Die Recheneinheit 112 bestimmt aus den Sensorsignalen reale Zählpunktsignale SZ1, SZ2 und virtuelle Zählpunktsignale sz3, sz12, sz13, sz23, deren Werte WZ1, WZ2 bzw. wz3, wz12, wz13, wz23 von einer Anzeigeeinheit 114 durch geeignete Mittel optisch und/oder akustisch dargestellt werden können. Bevorzugterweise sind auch – hier nicht dargestellte – Speichermittel vorhanden, die die Werte der Sensorsignale und/oder die Zählpunktwerte abspeichern können. Diese Speichermittel können Teil der Recheneinheit 112, des Steuergeräts 22 oder einer sonstigen Stufe sein.The arithmetic unit 112 determines from the sensor signals real metering point signals SZ1, SZ2 and virtual metering point signals sz3, sz12, sz13, sz23, their values WZ1, WZ2 or wz3, wz12, wz13, wz23 from a display unit 114 can be visually and / or acoustically represented by suitable means. Preferably, memory means (not shown here) are also present which can store the values of the sensor signals and / or the metering point values. These storage means can be part of the arithmetic unit 112 , the control unit 22 or another level.

Die Recheneinheit 112 berechnet nach an sich bekannten Verfahren Werte für die Wirkleistungen P1 und P2 sowie für die Blindleistungen Q1 und Q2 aus den gemessenen Strömen und Spannungen. Derartige Verfahren sind beispielsweise angegeben in „Kahmann, Martin; Zayer, Peter (2003): Handbuch Elektrizitätsmesstechnik. [Vorschriften, Gerätetechnik, Prüftechnik, Energiedatenmanagement]. Berlin, Frankfurt am Main: VDE-Verl; VWEW Energieverl., Kapitel 2 Konstruktiver Aufbau elektronischer Elektrizitätszähler” .The arithmetic unit 112 calculates values for the effective powers P1 and P2 as well as for the reactive powers Q1 and Q2 from the measured currents and voltages according to methods known per se. Such methods are given for example in "Kahmann, Martin; Zayer, Peter (2003): Handbook Electricity Measurement. [Regulations, device technology, testing technology, energy data management]. Berlin, Frankfurt am Main: VDE-Verl; VWEW Energieverl., Chapter 2 Construction of Electronic Electricity Meters " ,

Daraus ergeben sich zunächst die Werte der Zählpunkte Z1, Z2. Weiterhin werden durch die Recheneinheit 112 auch Werte für die Leistungen P3, P12, P13 und P23 folgendermaßen bestimmt (s. a. 5), die den entsprechenden virtuellen Zählpunkten z3, z12, z13 bzw. z23 zugeordnet werden.

(a) P3 = P1 + P2
(b) P12 = X·P1
(c) P13 = P1 – P12
(d) P23 = P2 + P12.

This initially results in the values of the points of delivery Z1, Z2. Furthermore, by the arithmetic unit 112 also values for the powers P3, P12, P13 and P23 are determined as follows (see also 5 ), which are assigned to the corresponding virtual metering points z3, z12, z13 and z23, respectively.

(a) P3 = P1 + P2
(b) P12 = X * P1
(c) P13 = P1 - P12
(d) P23 = P2 + P12.

P3 ist die Summe aus P1 und P2. P12 ergibt sich aus Multiplikation von P1 mit einem Faktor X. Dieser Faktor X ist ein Maß dafür, welcher Anteil der Wirkleistung P1 im Zählpunkt z12 registriert werden soll. Der restliche Anteil der Wirkleistung, also P1 – P12 = P1·(1 – X), wird im Zählpunkt z13 registriert. Bei X = 0 wird die Wirkleistung P1 vollständig aus dem Versorgungsnetz 20 entnommen und im Zählpunkt z13 registriert. Bei X = 1 wird die Wirkleistung P1 vollständig aus dem Speicher 14 entnommen und im Zählpunkt z12 registriert. Für den virtuellen Zählpunkt z23 wird entsprechend verfahren. Damit wird erreicht, dass die Lastflüsse den richtigen Zählpunkten zugeordnet werden. Der Wert X wird in diesem Ausführungsbeispiel dem Mehrrichtungszähler 100 von dem Steuergerät 22 über den Steuereingang 108 zugeführt. Der Wert X ist üblicherweise variabel und kann beispielsweise vom Lademanagement des elektrischen Speichers 14 über den Sollwerteingang s vorgegeben werden.P3 is the sum of P1 and P2. P12 results from multiplication of P1 by a factor X. This factor X is a measure of what proportion of the active power P1 is to be registered in the counting point z12. The remaining portion of the active power, ie P1 - P12 = P1 * (1 - X), is registered in the metering point z13. When X = 0, the active power P1 is completely out of the supply network 20 taken and registered in the metering point z13. When X = 1, the active power P1 is completely out of memory 14 taken and registered in the metering point z12. The procedure is the same for the virtual point of delivery z23. This ensures that the load flows are assigned to the correct metering points. The value X becomes the multi-direction counter in this embodiment 100 from the controller 22 via the control input 108 fed. The value X is usually variable and may be, for example, charging management of the electrical storage 14 be preset via the setpoint input s.

Der zugehörige Algorithmus ist in 5 symbolisch gezeigt. Dort sind die Stromanschlüsse 102, 104, 106 sowie die Wirkleistungen P1, P2 der realen Zählpunkte Z1, Z2 durch durchgängige Pfeile angedeutet. Weiterhin sind die Wirkleistungen P3, P13, P23, P12 der virtuellen Zählpunkte z3, z13, z23, z12 durch gestrichelte Pfeile angedeutet; außerdem sind diese Referenzzeichen in Klammern gesetzt. Die Pfeilspitzen deuten jeweils die positive Zählrichtung (Verbrauch) an.The associated algorithm is in 5 shown symbolically. There are the power connections 102 . 104 . 106 as well as the active powers P1, P2 of the real counting points Z1, Z2 indicated by continuous arrows. Furthermore, the active powers P3, P13, P23, P12 of the virtual points of delivery z3, z13, z23, z12 are indicated by dashed arrows; In addition, these reference characters are enclosed in parentheses. The arrowheads indicate the positive counting direction (consumption).

Der Wert P1 des realen Zählpunkts Z1 wird bestimmt durch Messungen der Spannungssensoren V1, V2, V3 und der Stromsensoren A11, A12, A13 (s. 4) sowie durch die Auswertung der entsprechenden Sensorsignale durch die Recheneinheit 112. In ähnlicher Weise wird der Wert P2 des realen Zählpunkts Z2 bestimmt durch die Spannungssensoren V1, V2, V3, der Stromsensoren A21, A22, A23 und entsprechender Auswertung durch die Recheneinheit 112.The value P1 of the real counting point Z1 is determined by measurements of the voltage sensors V1, V2, V3 and the current sensors A11, A12, A13 (see FIG. 4 ) and by the evaluation of the corresponding sensor signals by the arithmetic unit 112 , Similarly, the value P2 of the real counting point Z2 is determined by the voltage sensors V1, V2, V3, the current sensors A21, A22, A23 and corresponding evaluation by the arithmetic unit 112 ,

Die Berechnung der Zählerstände erfolgt gemäß der folgenden Formeln (1)–(12).The meter readings are calculated according to the following formulas (1) - (12).

A⁺ steht jeweils für die berechnete elektrische Wirkarbeit in positiver Zählrichtung; A^– steht jeweils für die berechnete elektrische Wirkarbeit in negativer Richtung. Die Integration erfolgt jeweils über die Zeit und zwar zwischen zwei fiktiven Zeitpunkten t₀ und t₁.

A ⁺ stands for the calculated active electrical work in the positive counting direction; A ^- stands in each case for the calculated electrical work in the negative direction. The integration takes place over time, namely between two notional times t ₀ and t ₁ .

Die Berechnung der Blindarbeit R⁺ und R^– kann entsprechend erfolgen.The calculation of the reactive work R ⁺ and R ^- can be carried out accordingly.

Durch die Wahl des Wertes von X können unterschiedliche Modi bewirkt werden. So bewirkt eine Beschränkung von X auf den Bereich 0 ≤ X ≤ 1, dass (a) von dem Anlagenbetreiber über z13 keine Energie aus dem Versorgungsnetz 20 in den Speicher 14 eingespeist werden kann, und (b) dass auch keine Energie von dem Anlagenbetreiber über z13 aus dem Speicher 14 in das Versorgungsnetz 20 eingespeist werden kann.By choosing the value of X different modes can be effected. Thus, a restriction of X to the range 0 ≤ X ≤ 1 means that (a) the plant operator does not supply energy from the supply network via z13 20 in the store 14 and (b) that also no energy from the plant operator via z13 from the memory 14 into the supply network 20 can be fed.

Um dem Anlagenbetreiber über z13 eine Einspeisung aus dem Speicher 14 in das Versorgungsnetz 20 zu ermöglichen, muss der Wertebereich von X in Abhängigkeit vom Vorzeichen von P1 erweitert werden. Dabei sind verschiedene Modi bzw. Betriebszustände möglich, die im Folgenden zusammen mit 8 erläutert werden. P1 > 0; X ≥ 0

(a) 0 ≤ X < 1 Energiefluss vom Speicher 14 und Versorgungsnetz 20 zum Haushaltsanschluss 10 (siehe 8, Feld 801)
(b) X > 1 Energiefluss vom Speicher 14 zum Haushaltsanschluss 10 und zum Versorgungsnetz 20 (siehe Feld 802) P1 < 0; X ≤ 1

(a) 0 ≤ X < 1 Energiefluss von PV-Anlage 12 zum Speicher 14 und Versorgungsnetz 20 (siehe Feld 803)
(b) X < 0 Energiefluss von PV-Anlage 12 und Speicher 14 zum Versorgungsnetz 20 (siehe Feld 804)

To supply the system operator with an infeed from the storage tank via z13 14 into the supply network 20 to allow the value range of X to be extended depending on the sign of P1. Different modes or operating states are possible in the following together with 8th be explained.

P1>0; X ≥ 0

(a) 0 ≤ X <1 energy flow from the memory 14 and supply network 20 to the household connection 10 (please refer 8th , Field 801 )
(b) X> 1 energy flow from the memory 14 to the household connection 10 and to the supply network 20 (see box 802 ) P1 <0; X ≤ 1

(a) 0 ≤ X <1 Energy flow of PV system 12 to the store 14 and supply network 20 (see box 803 )
(b) X <0 Energy flow of PV system 12 and memory 14 to the supply network 20 (see box 804 )

Die Betriebszustände gemäß der Felder 805 und 806 sind unzulässig. Bei P = 0 findet kein Energiefluss statt.The operating states according to the fields 805 and 806 are inadmissible. At P = 0 no energy flow takes place.

Auch bei dieser Werteerweiterung für X in Abhängigkeit von P1 bleibt die Restriktion erhalten, dass der Speicher 14 vom Anlagenbetreiber über z13 nicht mit elektrischer Energie aus dem Versorgungsnetz 20 gefüllt werden kann. Die Be- und Entladung des Speichers 14 über den Zählpunkt z23 durch einen Dritten, wie insbesondere einen Contractor, ist und bleibt davon unberührt.Even with this value expansion for X as a function of P1, the restriction remains that the memory 14 from the plant operator via z13 not with electrical energy from the supply network 20 can be filled. The loading and unloading of the storage 14 It is and remains unaffected by metering point z23 by a third party, such as in particular a contractor.

Durch den virtuellen Zählpunkt z12 kann überprüft werden, ob der Anlagenbetreiber nur die Energiemenge entnimmt, die zuvor aus der PV-Anlage 12 in den Speicher 14 eingespeist wurde. Das heißt, der Zählerstand für A₁₂ ^– muss größer sein, als der Zählerstand A₁₂ ⁺. The virtual metering point z12 can be used to check whether the plant operator extracts only the amount of energy that was previously available from the PV system 12 in the store 14 was fed. This means that the counter reading for A ₁₂ ^- must be greater than the counter reading A ₁₂ ⁺ .

Speicherverluste, die in der Praxis auftreten, können aus dem Saldo der Zählerstände des Zählpunktes Z2 ermittelt werden. Dabei kann ein Speicherfüllstand vernachlässigt werden, wenn eine genügend hohe Zyklenanzahl erreicht wurde. Das Handeln eines Dritten (Contractors), der Energie über das Versorgungsnetz aus dem Speicher 14 entnehmen kann, hat keinen Einfluss auf P1, P12 und P13 (siehe Gleichungen (7), (8); (11), (12)) und muss daher nicht getrennt betrachtet werden.Memory losses which occur in practice can be determined from the balance of the counter readings of the metering point Z2. In this case, a memory level can be neglected when a sufficiently high number of cycles has been achieved. The action of a third party (Contractors), the energy from the supply network from the store 14 has no influence on P1, P12 and P13 (see Equations (7), (8), (11), (12)) and therefore need not be considered separately.

In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinrichtung dargestellt, in der ein integrierter Wechselrichter 30 vorgesehen ist, der den PV-Wechselrichter sowie den Speicher-Wechselrichter enthält, die hier mit 16' bzw. 18' markiert sind. Die hier gezeigte Ausführungsform 200 des Mehrrichtungszählers unterscheidet sich in einigen Punkten von der vorherigen Ausführungsform 100. Der integrierte Wechselrichter 30 kann Teil des Mehrrichtungszählers 200 sein, ist jedoch bevorzugterweise ein separates Bauelement.In 6 shows a further embodiment of the power supply device according to the invention, in which an integrated inverter 30 is provided, which contains the PV inverter and the storage inverter, which here with 16 ' respectively. 18 ' are marked. The embodiment shown here 200 The multi-directional counter differs in some respects from the previous embodiment 100 , The integrated inverter 30 can be part of the multi-directional counter 200 but is preferably a separate component.

Der Mehrrichtungszähler 200 enthält die realen Zählpunkte Z10 und Z20, die beide als Gleichstromzähler (DC-Zähler) ausgebildet sind. Dabei erfasst der Zählpunkt Z10 die elektrischen Leistungen von der PV-Anlage 12 und der Zählpunkt Z20 die elektrischen Leistungen von und zu dem elektrischen Speicher 14. In dem Mehrrichtungszähler 200 sind zwei weitere reale Zählpunkte Z4, Z5 vorhanden. Diese entsprechen von ihrem Aufbau her den in 3 gezeigten Zählpunkten Z1 und Z2. Der Zählpunkt Z4 erfasst die elektrische Leistung, die von dem Haushaltsanschluss 10 aus dem Versorgungsnetz 20 entnommen wird. Der Zählpunkt Z5 erfasst die Wechselstromseite des integrierten Wechselrichters 30 und wird genutzt um dessen Verluste zu ermitteln. Die hier in 6 gezeigten Zählpunkte z1' und z2' hingegen sind, wie auch die sonstigen Zählpunkte z3, z13, z23 und z12, als virtuelle Zählpunkte ausgeführt und haben ansonsten die gleichen Funktionen wie die in 3 gezeigten Zählpunkte, wobei z1' und z2' die Aufgaben von Z1 bzw. Z2 übernehmen. Die oberen Anschlüsse der realen Zählpunkten Z4, Z5 sowie der Stromanschluss 202 sind über eine elektrische Leitung 201 miteinander verbunden. Die virtuellen Zählpunkte hingegen sind nur virtuell miteinander verschaltet.The multi-direction counter 200 contains the real metering points Z10 and Z20, both of which are designed as direct current meters (DC counters). The metering point Z10 records the electrical power from the PV system 12 and the metering point Z20, the electrical power from and to the electrical storage 14 , In the multi-direction counter 200 There are two further real counting points Z4, Z5. These correspond in their construction forth in 3 shown counting points Z1 and Z2. The metering point Z4 detects the electrical power coming from the household connection 10 from the supply network 20 is removed. The metering point Z5 detects the AC side of the integrated inverter 30 and is used to determine its losses. The here in 6 on the other hand, like the other points of delivery z3, z13, z23 and z12, are executed as virtual points of delivery and otherwise have the same functions as those in FIG 3 counting points shown, with z1 'and z2' take over the tasks of Z1 and Z2. The upper connections of the real points Z4, Z5 and the power connection 202 are via an electrical line 201 connected with each other. The virtual metering points, however, are only interconnected virtually.

Die von den Zählpunkten Z10 und Z20 erfassten Wirkleistungen P10 und P20 werden durch geeignete Strom- und Spannungssensoren und entsprechende Sensorsignalauswertung der Recheneinheit 112 nach einem der bekannten Verfahren bestimmt, wie beispielsweise angegeben in „Kahmann, Martin; Zayer, Peter (2003): Handbuch Elektrizitätsmesstechnik. [Vorschriften, Gerätetechnik, Prüftechnik, Energiedatenmanagement]. Berlin, Frankfurt am Main: VDE-Verl; VWEW Energieverl., Kapitel 2 Konstruktiver Aufbau elektronischer Elektrizitätszähler” .The detected by the points of delivery Z10 and Z20 active power P10 and P20 are by suitable current and voltage sensors and corresponding sensor signal evaluation of the arithmetic unit 112 determined according to one of the known methods, such as indicated in "Kahmann, Martin; Zayer, Peter (2003): Handbook Electricity Measurement. [Regulations, device technology, testing technology, energy data management]. Berlin, Frankfurt am Main: VDE-Verl; VWEW Energieverl., Chapter 2 Construction of Electronic Electricity Meters " ,

Die Leistungen P1 und P2 der virtuellen Zählpunkte z1' und z2' sowie die Verluste P_V des integrierten Wechselrichters 30 werden durch einen Algorithmus bestimmt, der folgenden Gleichungen entspricht: (13) P1 = P10 + P4 + P_V·(|P10|/(|P10| + |P20|)) (14) P2 = P20 + P_V·(|P20|/(|P10| + |P20|)) (15) P_V = P5 – P10 – P20 The powers P1 and P2 of the virtual points of delivery z1 'and z2' and the losses P _{V of} the integrated inverter 30 are determined by an algorithm that satisfies the following equations: (13) P1 = P10 + P4 + P _V · (| P10 | / (| P10 | + | P20 |)) (14) P2 = P20 + P _V · (| P20 | / (| P10 | + | P20 |)) (15) P _V = P5 - P10 - P20

Das heißt, die Verlustleistung P_V ist die Differenz zwischen der von dem Zählpunkt Z5 gemessenen Leistung P5 und den in den Zählpunkten Z10 und Z20 gemessenen Leistungen P10 und P20. Die Leistung P2 (virtueller Zählpunkt z2') ergibt sich aus der Summe der Leistung P20 (von Z20) und den anteiligen Verlusten, die durch P20 verursacht werden. Da die Verluste im Wesentlichen unabhängig von der Energieflussrichtung sind, ist es ausreichend, nur die Beträge der Leistungen P10 und P20 zu berücksichtigen. P1 ergibt sich analog zu P2, jedoch muss hier die Leistung P4 addiert werden, die dem Verbrauch über den Haushaltsanschluss 10 entspricht. Die Berechnungen der Leistungen und Zählerstände der virtuellen Zählpunkte z3, z12, z13 und z23 erfolgt wie bei der Ausführung nach 3 und 4.That is, the power loss P _V is the difference between the power P5 measured by the count point Z5 and the powers P10 and P20 measured in the count points Z10 and Z20. The power P2 (virtual point of delivery z2 ') results from the sum of the power P20 (from Z20) and the proportionate losses caused by P20. Since the losses are essentially independent of the direction of energy flow, it is sufficient to consider only the amounts of the power P10 and P20. P1 is analogous to P2, but here the power P4 must be added, which is the consumption via the household connection 10 equivalent. The calculations of the services and counter readings of the virtual points of delivery z3, z12, z13 and z23 are carried out as in the execution 3 and 4 ,

7 stellt eine weitere Variante des Mehrrichtungszählers vor, der hier mit der Referenz 300 gekennzeichnet ist und der gegenüber dem Mehrrichtungszähler 200 (6) vereinfacht ist. Hier wird davon ausgegangen, dass die Verluste des integrierten Wechselrichters 30 üblicherweise sehr gering sind. Damit ist es vertretbar, diese Verluste nicht getrennt zu erfassen, sondern sie dem Verbrauch des Haushaltsanschlusses 10 zuzuschlagen. 7 introduces another variant of the multi-directional counter, here with the reference 300 and the opposite to the multi-direction counter 200 ( 6 ) is simplified. Here it is assumed that the losses of the integrated inverter 30 usually very low. Thus, it is justifiable to record these losses not separately, but the consumption of the household connection 10 strike.

Damit können hier die Zählpunkte Z4, Z5 und Z10 entfallen. Der Zählpunkt Z3 wird hier als realer Zählpunkt gestaltet und wird daher mit Z3' bezeichnet. In dieser Ausführungsform sind somit nur ein realer Wechselstromzählpunkt (Z3') sowie ein realer Gleichstrom-Zählpunkt (Z20) vorhanden. Die Zählpunkte z1', z2', z12, z13 und z23 haben die gleichen Funktionen wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen. Hier dient eine elektrische Leitung 301 dazu, den Stromanschluss 304a – und damit den gegebenenfalls dort angeschlossenen Haushaltsanschluss 10 – mit dem oberen Anschluss 306b des integrierten Wechselrichters 30 und dem unteren Anschluss des realen Zählpunkts Z3' miteinander zu verbinden. Die virtuellen Zählpunkte hingegen sind auch hier nur virtuell miteinander verschaltet. Thus, the counting points Z4, Z5 and Z10 can be omitted here. The metering point Z3 is designed here as a real metering point and is therefore designated Z3 '. In this embodiment, therefore, only a real AC current meter (Z3 ') and a real DC metering point (Z20) are present. The counting points z1 ', z2', z12, z13 and z23 have the same functions as in the previous embodiments. Here is an electrical line 301 to, the power connection 304a - and thus the household connection that may be connected there 10 - with the upper connection 306b of the integrated inverter 30 and the lower terminal of the real metering point Z3 'to each other. The virtual metering points, however, are only interconnected virtually here.

Die Leistungen P1 und P2 der virtuellen Zählpunkte z1' bzw. z2' werden gemäß der folgenden Gleichungen bestimmt: (16) P2 = P20 (17) P1 = P3 – P2 The powers P1 and P2 of the virtual points of delivery z1 'and z2' are determined according to the following equations: (16) P2 = P20 (17) P1 = P3 - P2

Da in dieser Ausführung sämtliche Verluste des integrierten Wechselrichters 30 dem Nutzer des Haushaltsanschlusses 10 zugerechnet werden, sind die Leistungen P2 und P20 identisch. P1 ergibt sich nach der Knotenregel aus der Differenz aus P3 und P2.As in this design, all losses of the integrated inverter 30 the user of the household connection 10 are attributed to the benefits P2 and P20 are identical. P1 results from the difference between P3 and P2 according to the node rule.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind bevorzugte Realisierungen. Dennoch sind verschiedene Abwandlungen möglich, wie beispielsweise:

– Anstatt oder zusätzlich zu der PV-Anlage 12 können andere Mittel zur Erzeugung von elektrischer Energie vorgesehen werden, wie beispielsweise Windkraftanlagen, Biogasanlagen, Stromgeneratoren mit Verbrennungsmotor und/oder dergleichen.
– Der elektrische Speicher 14 kann anstatt oder zusätzlich zu einer aufladbaren Batterie gestaltet sein als Kondensator, Pumpspeicheranlage, Druckluftspeicheranlage, Schwungradspeicheranlage, Elektrofahrzeug bzw. dessen aufladbare Batterie und/oder dergleichen, wobei jeweils geeignete Mittel zur Umwandlung von und in elektrische Energie vorgesehen sind.
– Die in den Ausführungsbeispielen genannten bzw. gezeigten Daten-/Signalleitungen können auf unterschiedliche Weise gestaltet sein. So ist es insbesondere möglich, dass für jedes Signal eine separate Leitung vorgesehen ist; denkbar ist jedoch auch eine solche Ausführung, bei der mehrere Signale über eine gemeinsame Leitung übermittelt werden können, beispielsweise durch entsprechende Signalmodulation, Zeitmultiplex oder dergleichen. Es ist weiterhin möglich, dass zumindest einzelne der Daten-/Signalleitungen ersetzt werden durch eine drahtlose Signalübermittlung.
– Die Sensoren A1X, A2X, VX zur Messung von Strömen bzw. Spannungen können einzeln realisiert sein oder zumindest teilweise miteinander integriert sein. Es ist zusätzlich oder stattdessen ebenfalls möglich, dass zumindest einzelne dieser Sensoren in einem oder mehreren der Wechselrichter verbaut sind.

The described embodiments are preferred implementations. Nevertheless, various modifications are possible, such as:

- Instead of or in addition to the PV system 12 Other means for generating electrical energy may be provided, such as wind turbines, biogas plants, power generators with internal combustion engine and / or the like.
- The electric storage 14 may be designed instead of or in addition to a rechargeable battery as a capacitor, pumped storage tank, compressed air storage system, flywheel storage system, electric vehicle or its rechargeable battery and / or the like, in each case suitable means for the conversion of and into electrical energy are provided.
The data / signal lines mentioned or shown in the exemplary embodiments can be designed in different ways. So it is possible in particular that a separate line is provided for each signal; However, it is also conceivable such an embodiment in which a plurality of signals can be transmitted via a common line, for example by appropriate signal modulation, time division multiplex or the like. It is also possible that at least some of the data / signal lines are replaced by a wireless signal transmission.
- The sensors A1X, A2X, VX for measuring currents or voltages can be realized individually or at least partially integrated with each other. It is additionally or alternatively also possible that at least some of these sensors are installed in one or more of the inverters.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Haushaltsanschlusshousehold connection
1212: PV-Anlage (Photovoltaik-Anlage)PV system (photovoltaic system)
1414: elektrischer Speicherelectrical storage
16, 16'16, 16 ': PV-WechselrichterPV inverters
18, 18'18, 18 ': Speicher-WechselrichterMemory inverters
1919: zusätzlicher Speicher-Wechselrichteradditional storage inverter
2020: elektrisches Versorgungsnetzelectrical supply network
2222: elektron. Steuergerät (Energie-Management-System; EMS)electron. Control unit (energy management system, EMS)
3030: integrierter Wechselrichterintegrated inverter
5050: Mehrrichtungszähler (2)Multi-direction counter ( 2 )
100100: Mehrrichtungszähler (3, 4)Multi-direction counter ( 3 . 4 )
101, 201, 301101, 201, 301: elektrische Leitungenelectric lines
52, 102, 202, 30252, 102, 202, 302: erster Stromanschlussfirst power connection
54, 104, 204, 30454, 104, 204, 304: zweiter Stromanschlusssecond power connection
56, 106, 206, 30656, 106, 206, 306: dritter Stromanschlussthird power connection
108, 208, 308108, 208, 308: erster Steuereingangfirst control input
110, 210, 310110, 210, 310: Datenausgangdata output
112, 212, 312112, 212, 312: Recheneinheitcomputer unit
114114: Anzeigeeinheitdisplay unit
200, 300 200, 300: Mehrrichtungszähler (6 bzw. 7)Multi-direction counter ( 6 respectively. 7 )
801...806801 ... 806: Felder in 8 Fields in 8th
ss: SollwerteingangSetpoint input
xx: Signalleitung für Wert XSignal line for value X
dd: Datenleitungdata line
yy: weitere Signalleitung (für Sollleistung von 18)additional signal line (for nominal power of 18 )
ZZ: reale Zählpunktereal counting points
zz: virtuelle Zählpunktevirtual metering points
SZ, szSZ, sz: Zählpunktsignale von realen bzw. virtuellen ZählpunktenPoint of delivery signals from real or virtual points of delivery
WZ, wzWZ, wz: Werte der realen bzw. virtuellen ZählpunktsignaleValues of the real or virtual point of delivery signals
PP: Leistungswerteperformance data
A⁺, A^– A ⁺ , A ^-: berechnete elektrische Wirkarbeitcalculated electrical work done
R⁺, R^– R ⁺ , R ^-: berechnete elektrische Blindarbeitcalculated electrical reactive work

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009024301 A1 [0003]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

"Kahmann, Martin; Zayer, Peter (2003): Handbook Electricity Measurement. [Regulations, device technology, testing technology, energy data management]. Berlin, Frankfurt am Main: VDE-Verl; VWEW Energieverl., Chapter 2 Constructive design of electronic electricity meters " [0037]
"Kahmann, Martin; Zayer, Peter (2003): Handbook Electricity Measurement. [Regulations, device technology, testing technology, energy data management]. Berlin, Frankfurt am Main: VDE-Verl; VWEW Energieverl., Chapter 2 Constructive structure of electronic electricity meters " [0053]

Claims

Method for generating metering point signals (SZ) by detecting and evaluating signals from current sensors (A1X, A2X) and voltage sensors (VX), characterized in that real (SZ) and virtual (sz) metering point signals are generated.

A method according to claim 1, characterized in that the values of the virtual Zählpunktsignale (sz) from the values of the real Zählpunktsignale (SZ) are calculated by algorithms that correspond to the node rules.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that a first real Zählpunktsignal (SZ1) is a measure of the consumption of electrical energy by a consumer ( 10 ) and / or the supply of electrical energy by a power generator ( 12 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a second real metering point signal (SZ2) is a measure of electrical energy that is stored in an electrical store ( 14 ) and / or supplied by the latter.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that depending on the value of a control signal (X) a predetermined proportion of active power (P) from the power generator ( 12 ) to the electrical storage ( 14 ) and preferably detected as a count-point signal (sz12).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that depending on the value of a control signal (X) a predetermined proportion of active power (P) from the memory ( 14 ) to the consumer ( 10 ) and preferably detected as a count-point signal (sz12).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least individual of the values of the counting point signals (SZ, sz) are displayed optically and / or acoustically.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least some of the values of the counting point signals (SZ, sz) are stored.

Device with an evaluation unit ( 112 ) which detects signals from current sensors (A1X, A2X) and voltage sensors (VX) and generates real count point signals (SZ) and virtual count point signals (sz) based on the values of these sensor signals.

Device according to the first device claim, characterized in that the evaluation unit ( 112 ) the values of the virtual point of delivery signals (sz) from the values of the real counting point values (SZ) calculated by algorithms that correspond to the node rules.

Device according to one of the preceding device claims, characterized in that the signal values of first sensors (A1X, VX) are a measure of the consumption of electrical energy by a consumer ( 10 ) and / or the supply of electrical energy by a power generator ( 12 ).

Device according to one of the preceding device claims, characterized in that the signal values of second sensors (A2X, VX) are a measure of electrical energy stored in an electrical memory ( 14 ) and / or supplied by the latter.

Device according to one of the preceding device claims, characterized in that the evaluation unit ( 112 ) Has means which, depending on the value of a received control signal (X), cause a predetermined proportion of active power (P) from the power generator ( 12 ) to the memory ( 14 ) flows and is preferably detected as a count-point signal (sz12).

Device according to one of the preceding device claims, characterized in that the evaluation unit ( 112 ) Has means which, depending on the value of a received control signal (X), cause a predetermined proportion of active power (P) to be output from the memory ( 14 ) to the consumer ( 10 ) flows and is preferably detected as a count-point signal (sz12).

Device according to one of the preceding device claims, characterized in that a signaling device ( 114 ) is provided, which can display optically and / or acoustically at least one of the values of the Zählpunktsignale (SZ, sz).

Device according to one of the preceding device claims, characterized in that storage means are provided which can store at least some of the values of the point of delivery signals (SZ, sz).

Device according to one of the preceding device claims, characterized in that at least some of the sensors (A1X, A2X, VX) are part of an inverter ( 16 . 18 ; 30 ) are.