DE102015102443A1

DE102015102443A1 - Erkennen einer durch einen Tapchanger erzeugten elektrischen Diskontinuität basierend auf einer Netzqualitätscharakteristik

Info

Publication number: DE102015102443A1
Application number: DE102015102443.8A
Authority: DE
Inventors: Urs Hunziker
Original assignee: Alpiq Intec AG
Current assignee: Alpiq Digital AG
Priority date: 2015-02-20
Filing date: 2015-02-20
Publication date: 2016-08-25
Also published as: EP3284153A1; WO2016131887A1

Abstract

Vorrichtung (100) zum Erkennen einer durch einen Tapchanger (102) in einem elektrischen Pfad zwischen einem Energieversorgungsnetz (104) und einer elektrischen Endnutzereinrichtung (106, 120) erzeugten elektrischen Diskontinuität, wobei die Vorrichtung (100) eine Sensoreinrichtung (108), die eingerichtet ist, ein für eine Netzqualitätscharakteristik in dem elektrischen Pfad zwischen dem Energieversorgungsnetz (104) und der elektrischen Endnutzereinrichtung (106, 120) indikatives Sensorsignal zu erfassen, und eine Erkenneinrichtung (110) aufweist, die eingerichtet ist, basierend auf dem erfassten Sensorsignal zu erkennen, ob eine durch den Tapchanger (102) erzeugte elektrische Diskontinuität vorliegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erkennen einer durch einen Tapchanger in einem elektrischen Pfad zwischen einem Energieversorgungsnetz und einer elektrischen Endnutzereinrichtung erzeugten elektrischen Diskontinuität, eine Anordnung, ein computerlesbares Speichermedium und ein Software-Programm.
Ein Energieversorgungsnetz hat die Aufgabe, eine von ihm gelieferte Netzspannung bei seinen Endverbrauchern in einem Korridor von typischerweise +6% bis –10% konstant zu halten (je nach Norm, manchmal auch ±10%). Dies gilt in einer einfachen Betrachtungsweise für die typische einphasige Nennspannung von 230 V, aber auch für verkettete Drehstromspannungen von typischerweise 400 V (dies sind lediglich typische Spannungen, wobei andere Spannungswerte möglich sind). Ein Energieversorgungsnetz bewerkstelligt dies durch verschiedene Maßnahmen. Diese Maßnahmen umfassen eine möglichst konstante Versorgungsspannung durch seine Zulieferer, eine tiefe Impedanz in seinem Niederspannungsnetz durch interne Regulierungen oder die Begrenzung des maximalen Verbrauches in einem Niederspannungsbezugsstrang. Häufig kommen diese Maßnahmen in Kombination vor bzw. werden noch durch zusätzliche Maßnahmen ergänzt.
Eine dieser Maßnahmen ist das Bereitstellen eines Tapchangers. Dies ist ein Transformator (meist im Mittelspannungsnetz oder bei großen Übergängen von Mittelspannung zu Niederspannung), welcher für eine Primärspule (oder analog für eine Sekundärspule) mehrere Wicklungsabgänge hat. Eine Messanordnung in Kombination mit einer Steuerung schaltet die Anzapfungen um. Tapchanger erzeugen beim Schalten elektrische Diskontinuitäten, die durch andere Einflüsse in einem Energieversorgungsnetz ausgeschmiert oder verzerrt werden können.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein effektives Übertragen von Energie zwischen einem Energieversorgungsnetz und einer elektrischen Endnutzereinrichtung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Erkennen einer durch einen Tapchanger (insbesondere ein Stufenschalter mit Transformator) in einem elektrischen Pfad zwischen einem Energieversorgungsnetz und einer elektrischen Endnutzereinrichtung erzeugten elektrischen Diskontinuität geschaffen, wobei die Vorrichtung eine Sensoreinrichtung, die eingerichtet ist, ein für eine Netzqualitätscharakteristik in dem elektrischen Pfad zwischen dem Energieversorgungsnetz und der elektrischen Endnutzereinrichtung indikatives Sensorsignal zu erfassen, und eine Erkenneinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, zum Beispiel basierend auf dem erfassten Sensorsignal das Vorliegen einer elektrischen Diskontinuität zu erkennen und basierend auf dem erfassten Sensorsignal ferner zu erkennen, ob (oder ob nicht) es sich hierbei um eine durch den Tapchanger erzeugte elektrische Diskontinuität handelt (oder ob die elektrische Diskontinuität eine andere Ursache hat).
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Anordnung geschaffen, die ein Energieversorgungsnetz, mindestens eine elektrische Endnutzereinrichtung, einen Tapchanger in dem elektrischen Pfad zwischen dem Energieversorgungsnetz und der mindestens einen elektrischen Endnutzereinrichtung und eine Vorrichtung mit den oben beschriebenen Merkmalen zum Erkennen aufweist, ob eine elektrische Diskontinuität durch den Tapchanger erzeugt wurde.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Erkennen einer durch einen Tapchanger in einem elektrischen Pfad zwischen einem Energieversorgungsnetz und einer elektrischen Endnutzereinrichtung erzeugten elektrischen Diskontinuität bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren ein für eine Netzqualitätscharakteristik in dem elektrischen Pfad zwischen dem Energieversorgungsnetz und der elektrischen Endnutzereinrichtung indikatives Sensorsignal erfasst wird und basierend auf dem erfassten Sensorsignal erkannt wird, ob eine elektrische Diskontinuität durch den Tapchanger erzeugt wurde.
In einem computerlesbaren Speichermedium gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Programm zum Erkennen einer durch einen Tapchanger zwischen einem Energieversorgungsnetz und einer elektrischen Endnutzereinrichtung erzeugten elektrischen Diskontinuität gespeichert, welches Programm, wenn es von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt wird, die oben beschriebenen Verfahrensschritte aufweist bzw. durchführt.
Ein Software-Programm (zum Beispiel gebildet durch ein oder mehrere Computerprogramm-Elemente, welche optional auch örtlich verteilt und/oder mit kommunikativem Datenaustausch untereinander verbunden sein können) gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Erkennen einer durch einen Tapchanger zwischen einem Energieversorgungsnetz und einer elektrischen Endnutzereinrichtung erzeugten elektrischen Diskontinuität weist die oben beschriebenen Verfahrensschritte auf (bzw. führt diese durch oder steuert diese), wenn es von einem oder mehreren Prozessoren der Vorrichtung ausgeführt wird.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können sowohl mittels eines Computerprogramms, das heißt einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektrischer Schaltungen, das heißt in Hardware, oder in beliebig hybrider Form, das heißt mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Tapchanger“ insbesondere eine Anordnung aus einem Stufenschalter und einem Transformator (insbesondere einem Leistungstransformator) verstanden, wobei der Stufenschalter zur Einstellung eines Übersetzungsverhältnisses des Transformators geschaltet werden kann. Die Wicklung des Transformators an seiner Ober- oder Unterspannungsseite kann hierfür eine Stammwicklung und eine Stufenwicklung mit mehreren Anzapfungen aufweisen, von denen jede an den Stufenschalter geführt werden kann. Insbesondere kann ein Tapchanger als elektronische Komponente bezeichnet werden, die Abgänge an dem Transformator mit dem Ziel umschaltet, ausgangsseitig eine bestimmte Spannung einzustellen. Ein Tapchanger kann somit insbesondere ein Transformator sein, bei dem eine der beiden Spulen (das heißt Primärspule oder Sekundärspule) einen stufenlos oder inkrementell zu- oder abschaltbaren Windungsanteil aufweist. Durch das Zu- oder Abschalten von einem oder mehreren optionalen Windungsanteilen auf der Primärseite und/oder auf der Sekundärseite des Transformators kann die Transformatorfunktion stufenlos oder gestuft eingestellt werden. In einem Energieversorgungsnetz können solche Tapchanger typischerweise dreiphasig ausgelegt werden, d.h. für alle drei Phasen eines Verteilnetzes.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „elektrische Diskontinuität“ insbesondere eine sprunghafte Veränderung eines zwischen dem Energieversorgungsnetz und der mindestens einen Endnutzereinrichtung anliegenden elektrischen Signals (insbesondere eine sprunghafte Änderung in einer von dem Energieversorgungsnetz bereitgestellten Versorgungsspannung) verstanden werden, der für den elektrischen Energietransport zwischen dem Energieversorgungsnetz und der elektrischen Endnutzereinrichtung indikativ ist. Ein entsprechendes Signal kann ein Spannungssignal oder ein Stromsignal sein, das als Energieträger über eine Leitung zwischen Energieversorgungsnetz und elektrischer Endnutzereinrichtung propagiert. Dieses Signal kann je nach Art des Verteilnetzes Verzerrungen bis zum Ort des Sensors erleben. Wird ein entsprechender Sprung oder eine entsprechende Knickstelle im Zeitverlauf dieses elektrischen Signals erkannt (beziehungsweise deren verzerrte, aber immer noch signaltypische, Signatur), so kann dieses darauf beruhen, dass an dem zugehörigen Tapchanger ein Schaltvorgang stattgefunden hat. Ist die Ursache der elektrischen Diskontinuität dagegen eine andere (zum Beispiel eine zeitweilige Energiereduktion des Energieversorgungsnetzes, ein Fehler am Ort einer an das Energieversorgungsnetz angeschlossenen Endnutzereinrichtung, Zuschalten oder Abschalten einer Endnutzereinrichtung, etc.), so kann die elektrische Diskontinuität eine andere spektrale Charakteristik haben (zum Beispiel ein kurzzeitiger Peak, eine wellenartige Störung oder ein dauerhaftes Artefakt in dem Signal).
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Netzqualitätscharakteristik“ eine auf eine Qualität des Energieversorgungsnetzes bezogene Charakteristik verstanden werden, die in dem Energieversorgungsnetz in der Vergangenheit herrschte, gegenwärtig herrscht und/oder in der Zukunft herrschen wird. Die Netzqualität kann also die Güte eines Signals bezeichnen, das auf dem Energieversorgungsnetz hin zu einer von dem Energieversorgungsnetz mit elektrischer Energie versorgten elektrischen Endnutzereinrichtung (oder beim Einspeisen von Energie in das Energieversorgungsnetz mittels der Endnutzereinrichtung in umgekehrter Richtung) propagiert. Eine hohe Netzqualitätscharakteristik kann durch einen konstanten oder stetigen Verlauf dieses Signals (zum Beispiel ein Spannungssignal oder ein Stromsignal) gekennzeichnet sein. Durch das sensorische Erfassen oder Detektieren eines solchen Signals kann der für die Netzqualitätscharakteristik indikative Messparameter ermittelt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung werden unter dem Begriff „Endnutzereinrichtungen“ insbesondere an das Energieversorgungsnetz angeschlossene oder anschließbare Nutzereinheiten verstanden, die mindestens eine Energieverbraucheinheit (insbesondere eine elektrische Last, zum Beispiel eine elektrische Heizung), und/oder mindestens eine Energieerzeugungseinheit (die eine Energieverbraucheinheit einer Endnutzereinrichtung mit elektrischem Strom versorgen kann und/oder diesen Strom in das Energieversorgungsnetz einspeisen kann, zum Beispiel eine Solaranlage) und/oder mindestens eine Energiezwischenspeichereinheit (die elektrische Energie aus dem Energieversorgungsnetz und/oder von einer Energieerzeugeinheit zwischenspeichern kann, zum Beispiel eine beladbare und entladbare Batterie) aufweisen kann. Unterschiedliche Endnutzereinrichtungen können dezentral zueinander und zu dem Energieversorgungsnetz angeordnet sein. Beispiele für Endnutzereinrichtungen sind Gebäudeteile (zum Beispiel eine Wohnung), ein Gebäude, ein privater Nutzer, ein Industrieunternehmen, etc.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein System geschaffen, das das Auftreten von Signalartefakten auf einem Energieversorgungsnetz sensorisch detektieren kann und durch Signalauswertung zuordnen kann, ob ein solches Signalartefakt durch einen Umschaltvorgang eines Tapchangers veranlasst ist oder eine andere Ursache hat. Anders ausgedrückt kann ein solches System eine Klassifizierung vornehmen, welche Ursache eine detektierte elektrische Diskontinuität an einem Energieversorgungsnetz hat bzw. mit höchster Wahrscheinlichkeit hat. Die Steuerung der Energieverwaltung an der elektrischen Endnutzereinrichtung kann diese Information vorteilhaft verwenden, da insbesondere harmlose vorübergehende Störungen aufgrund eines Schaltvorgangs eines Tapchangers von kritischen längerfristigen Störungen (zum Beispiel verursacht durch eine vorübergehend verringerte Energieversorgungskapazität des Energieversorgungsnetzes) unterschieden werden können. Dadurch ist sichergestellt, dass eine Endnutzereinrichtung auf eine spezielle, durch Signalanalyse identifizierte Störung angemessen reagieren kann. Anders ausgedrückt kann durch die Kenntnis der Ursache einer solchen elektrischen Diskontinuität die steuerungstechnische Reaktion von einer oder mehreren elektronischen Komponenten der Endnutzereinrichtung auf eine solche elektrische Diskontinuität präziser vorgenommen werden.
Im Weiteren werden zusätzliche exemplarische Ausführungsbeispiele der Vorrichtung, der Anordnung, des Verfahrens, des computerlesbaren Speichermediums und des Software-Programms beschrieben.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Erkenneinrichtung eingerichtet sein, basierend auf dem erfassten Sensorsignal eine Unterscheidung zu treffen zwischen einer durch den Tapchanger erzeugten elektrischen Diskontinuität einerseits und einer durch eine von einer Normalbelastung abweichende Fehlbelastung (d.h. Überlast oder Unterlast) des Energieversorgungsnetzes erzeugten elektrischen Diskontinuität andererseits. Die Unterscheidung zwischen einer elektrischen Diskontinuität, die auf einen Schaltvorgang des Tapchangers zurückzuführen ist (insbesondere ein Spannungssprung um einen durch den vorbekannten Tapchanger definierten Wert), und einer elektrischen Diskontinuität, die durch Lastprobleme des Energieversorgungsnetzes bedingt ist, erlaubt eine präzise zugehörige Ansteuerung der Komponenten des Energienetzwerks. Zum Beispiel kann eine Steuereinrichtung auf eine harmlose tapchangerbedingte elektrische Diskontinuität hin gar keine Anpassung der Steuerung einer Endnutzereinrichtung vornehmen. Wird dagegen eine eintretende oder beendende Fehlbelastung des Energieversorgungsnetzes erkannt, kann eine Steuereinrichtung die Steuerung der Endnutzereinrichtung entsprechend anpassen: Auf eine zu der Diskontinuität führende Überbelastung des Energieversorgungsnetzes kann zum Beispiel mit einer zeitweisen Verringerung der Energie reagiert werden, welche zur Versorgung einer Energieverbraucheinheit der Endnutzereinrichtung dem Energieversorgungsnetz entnommen wird. Bei einer solchen Überbelastung kann ebenfalls eine Energiezwischenspeichereinrichtung (zum Beispiel ein wiederaufladbarer Akku) der Endnutzereinrichtung zumindest teilweise entladen werden, um die dadurch frei werdende Energie zur Stützung des Energieversorgungsnetzes in das Energieversorgungsnetz einzuspeisen. Auf eine zu der Diskontinuität führende Unterbelastung des Energieversorgungsnetzes kann zum Beispiel mit einer zeitweisen Erhöhung der Energie reagiert werden, welche zur Versorgung der Endnutzereinrichtung dem Energieversorgungsnetz entnommen wird. Zum Beispiel kann dann eine Energiezwischenspeichereinrichtung vorsorglich geladen werden, um das Energieversorgungsnetz beim Abbau der Überkapazitäten zu unterstützen.
Besonders vorteilhaft kann die Erkenneinrichtung eingerichtet sein, auch zwischen einer durch die elektrische Endnutzereinrichtung (insbesondere eine elektrische Last) und einer durch eine variierende Netzimpedanz erzeugten elektrischen Diskontinuität zu unterscheiden. Durch weitere Verfeinerung der Erkennung der unterschiedlichen Ursachen einer elektrischen Diskontinuität kann die Steuerung der Energieversorgung der Endnutzereinrichtung noch präziser durchgeführt werden
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Erkenneinrichtung eingerichtet sein, die Schaltungen eines Tapchangers zu erkennen und zu ignorieren, das heisst die vom Tapchanger verursachten Spannungssprünge nicht als Über- oder Unterversorgung des Energieversorgungsnetzes zu interpretieren (und somit keine falsche Energiesteueranweisungen auszulösen).
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Erkenneinrichtung eingerichtet sein, eine durch den Tapchanger erzeugte elektrische Diskontinuität mittels einer Musteranalyse des für die Netzqualitätscharakteristik indikativen Sensorsignals zu erkennen. Wenn der Zeitverlauf der Netzqualitätscharakteristik erfasst worden ist, können die entsprechenden Signale einer Musteranalyse unterzogen werden, die (zum Beispiel auf Basis empirischer Daten) zwischen den unterschiedlichen Signalmustern von elektrischen Diskontinuitäten unterscheiden kann, die auf die genannten unterschiedlichen Ursachen zurückgehen. Dadurch ist eine objektivierte Einordnung bzw. Klassifizierung einer detektierten elektrischen Diskontinuität möglich.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Erkenneinrichtung eingerichtet sein, eine durch den Tapchanger erzeugte elektrische Diskontinuität mittels einer Analyse des für die Netzqualitätscharakteristik indikativen Sensorsignals mit Methoden der künstlichen Intelligenz zu erkennen. Es ist möglich, alternativ oder ergänzend zu einer Mustererkennung andere Methoden der künstlichen Intelligenz für die Signalauswertung und Klassifizierung heranzuziehen, insbesondere neuronale Netzwerke, Fuzzylogik, heuristische Prognosen etc.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Erkenneinrichtung eingerichtet sein, das Erkennen basierend auf mindestens einer Analyse aus einer Gruppe durchzuführen, die besteht aus einer Abschätzung einer Innenimpedanz des Energieversorgungsnetzes, einer Abschätzung einer Anzahl von parallel an dem Energieversorgungsnetz parallel angeschlossenen elektrischen Endnutzereinrichtungen, und einer Abschätzung eines Verhältnisses zwischen schnellwechselnden und langsamwechselnden Innenimpedanzen. Somit kann durch eine Impedanzanalyse eine zuverlässige Klassifizierung einer detektierten elektrischen Diskontinuität erfolgen.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Erkenneinrichtung eingerichtet sein, das Erkennen basierend auf einem Zeitverlauf der Netzqualitätscharakteristik durchzuführen. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Netzqualitätscharakteristik über einen bestimmten Zeitraum hin zu analysieren, um zu einer zuverlässigen Klassifizierung einer Ursache einer elektrischen Diskontinuität zu kommen. Somit kann über die unmittelbare Diskontinuität hinaus der Zeitverlauf aufgezeichnet werden, um Ereignisse des Zeitverlaufs zuverlässig identifizieren und klassifizieren zu können.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Netzqualitätscharakteristik indikativ sein für die von dem Energieversorgungsnetz gegenwärtig und/oder in absehbarer Zukunft leistbare Energieversorgungskapazität, insbesondere eine Energieknappheit oder ein Energieüberangebot. Besteht gegenwärtig eine Energieknappheit in dem Energieversorgungsnetz, so kann zum Beispiel auch ein Absolutwert der Netzqualitätscharakteristik (zum Beispiel ein Spannungswert oder ein Stromwert) gegenüber einem Sollwert absinken. Ein Energieüberangebot kann dagegen zu gegenüber einem Sollwert erhöhten Spannungs- und/oder Stromwerten führen.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Netzqualitätscharakteristik ein von dem Energieversorgungsnetz bereitgestellter elektrischer Spannungswert und/oder ein von dem Energieversorgungsnetz sich durch Verbrauch ergebender elektrischer Stromwert und/oder ein Crest Faktor der von dem Energieversorgungsnetz bereitgestellten Versorgung und/oder mindestens ein insbesondere diskontinuierliches Spannungsereignis in der von dem Energieversorgungsnetz gestellten elektrischen Spannung und/oder eine von dem Energieversorgungsnetz bereitgestellte Leistung und/oder eine von dem Energieversorgungsnetz bereitgestellte Energie und/oder Flicker-Ereignisse in dem von dem Energieversorgungsnetz bereitgestellten Signal und/oder mindestens eine Harmonische oder Zwischenharmonische der oder des von dem Energieversorgungsnetz bereitgestellten elektrischen Spannung oder elektrischen Stroms und/oder ein Rundsteuersignal (wobei die sogenannte Rundsteuertechnik (ripple control) zur Fernsteuerung von Stromverbrauchern durch Energieversorgungsunternehmen eingesetzt wird) und/oder eine Asymmetrie in der oder dem von dem Energieversorgungsnetz bereitgestellten elektrischen Spannung oder elektrischen Strom und/oder eine Frequenz der oder des von dem Energieversorgungsnetz bereitgestellten elektrischen Spannung oder elektrischen Strom sein. Diese oder andere Netzqualitätscharakteristika können durch eine Analyse des Energieversorgungsnetzes oder von Teilen davon ermittelt werden und in die Klassifizierung einer elektrischen Diskontinuität eingehen. Dadurch kann in der Folge eine Steuerung einer Endnutzereinrichtung aufgrund objektiver, physikalischer Parameter des Energieversorgungsnetzes und somit in präziser Weise erfolgen.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Netzqualitätscharakteristik anhand von Informationen hinsichtlich einer Impedanz von zumindest einem Teil des Energieversorgungsnetzes charakterisiert werden. Anders ausgedrückt kann ein entsprechender Impedanzwert die Netzqualitätscharakteristik darstellen. Gemäß einer ersten Ausgestaltung kann die Erfassung der Netzqualitätscharakteristik durch eine Messung einer Frequenzabhängigkeit der Impedanz erfolgen. Die Frequenzabhängigkeit der Impedanz erlaubt eine Bestimmung oder Abschätzung, wie und welche Kommunikation über Netzversorgungsleitungen möglich ist und/oder welche Störung (zum Beispiel Messung einer Dämpfung von harmonischen Oberwellen) im lokalen System vorhanden ist. Gemäß einer zweiten Ausgestaltung kann die Erfassung der Netzqualitätscharakteristik durch eine Messung der Impedanz zur Bestimmung eines Innenwiderstandes des Energieversorgungsnetzes erfolgen. Dadurch kann zum Beispiel sichergestellt werden, dass auf der Endverbraucherseite im Rahmen vorgesehener Energiebezugsmengen keine Unterspannung (zum Beispiel weniger als Nennspannung minus 10 %) bzw. bei Energieeinspeisung keine Überspannung (d.h. mehr als Nennspannung plus 6 %, insbesondere plus 10 %) auftritt. Gemäß einer dritten, besonders bevorzugten Ausgestaltung kann die Erfassung der Netzqualitätscharakteristik auch eine Messung eines Zeitverlaufs von Impedanz (insbesondere Quellenimpedanz) und Nennspannung beinhalten. Dies erlaubt eine konkrete Aussage über einen lokalen Netzauslastungszustand.
Jede der genannten Formen der Netzimpedanzmessung (und insbesondere die Kombination der verschiedenen Formen) kann zur dynamischen Abschätzung der aktuellen Quellenspannung, Parallellast und Innenimpedanz des Niederspannungsnetzes sowie der (Zukunfts-)Projektion dieser Werte verwendet werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Erkenneinrichtung eingerichtet sein, das Erkennen basierend auf mindestens einer zeitlichen Ableitung, insbesondere der ersten Ableitung und/oder der zweiten Ableitung, der mindestens einen erfassten Netzqualitätscharakteristik durchzuführen. Es hat sich herausgestellt, dass die Analyse des Steigungs- und/oder Krümmungsverhaltens der Netzqualitätscharakteristik (insbesondere einer Versorgungsspannung) über die Zeit eine besonders empfindliche Analyse von elektrischen Diskontinuitäten ermöglicht, die durch einen Umschaltvorgang eines Tapchangers oder durch andere Störungen verursacht werden. Auch ist die Analyse der ersten und/oder zweiten Ableitung des Netzqualitätssignals für die Unterscheidung zwischen einer auf einem Umschalten eines Tapchangers basierenden elektrischen Diskontinuität und einer elektrischen Diskontinuität aufgrund einer anderen Ursache (insbesondere verursacht durch eine (weiter insbesondere fremde, d.h. außerhalb des Einflussbereiches des Endnutzers liegende) elektrische Endnutzereinrichtung oder eine andere Netzimpedanzänderung) möglich. Dadurch kann die Zuverlässigkeit der Erkennung verbessert werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Erkenneinrichtung eingerichtet sein, basierend auf dem erfassten Sensorsignal ein Erzeugen eines Spannungssprungs als elektrische Diskontinuität zu erkennen. Die Größe bzw. der Wert eines solchen Spannungssprungs (d.h. Endspannung minus Anfangsspannung) kann mit einer stufenweisen Änderung der Spannung an dem Tapchanger skalieren, so dass eine quantitative Auswertung der Höhe eines Spannungssprungs die Zuverlässigkeit der korrekten Erkennung einer auf einem Umschalten eines Tapchangers beruhenden elektrischen Diskontinuität weiter erhöht.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung eine Steuereinrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, ein Energiemanagement der Endnutzereinrichtung oder einer anderen elektronischen Komponente basierend auf einem Ergebnis des Erkennens zu steuern. Insbesondere kann die Energieverwaltung, das heißt die Zuteilung von Energie aus dem Energieversorgungsnetz auf elektronische Komponenten und/oder eine Rückspeisung von elektrischer Energie von einer elektronischen Komponente in das Energieversorgungsnetz unter Berücksichtigung der elektrischen Diskontinuität eingestellt werden. Indem das Verständnis des Zustandekommens von artifiziellen elektrischen Diskontinuitäten im Zeitverlauf eines in einem Energieversorgungsnetz propagierenden Signals verbessert wird, kann die Energieverwaltung in effizienter und wirksamer Weise durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das Energiemanagement eines Gebäudes oder Gebäudeteils als Endnutzereinrichtung basierend auf der Identifizierung der elektrischen Diskontinuität durchgeführt werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung auf einer Niederspannungsseite (insbesondere der Sekundärseite) eines Transformators des Tapchangers angeordnet sein. Der Transformator kann insbesondere als Mittelspannungstransformator zwischen Energieversorgungsnetz und elektrischer Endnutzereinrichtung angeordnet sein. Die Primärseite des Transformators kann dann energieversorgungsnetzseitig, die Sekundärseite endnutzereinrichtungsseitig angeordnet sein. Auf Seiten der Endnutzereinrichtung kann eine niedrigere Spannung (von zum Beispiel zwischen 100 V und 450 V, insbesondere einphasig 230 V/verkettet 400V in Europa und entsprechend 110V (einphasig)/190V (verkettet) in den USA) herrschen als auf der Seite des Energieversorgungsnetzes. Mit anderen Worten kann durch Analyse des Signals auf der Niederspannungsseite des Tapchangers Rückschluss auf die Verhältnisse des Energieversorgungsnetzes auf der Niederspannungsseite des Tapchangers gezogen werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann der Tapchanger einen Transformator mit einer Primärspule und einer Sekundärspule aufweisen, wobei an einer der Spulen (d.h. an der Primärspule oder an der Sekundärspule) eine Einrichtung zum insbesondere stufenweisen Verändern eines für ein Spannungstransformieren des Transformators wirksamen Teilabschnitts dieser Spule (d.h. der Primärspule bzw. der Sekundärspule) vorgesehen ist. Dieser Transformator kann typischerweise 1- oder 3-phasig realisiert sein. Die einzelnen Schaltstufen des Transformators können äquidistant sein oder können unterschiedlich große Schaltabstände aufweisen. Durch eine Analyse des Schaltabstands kann dann ein Rückschluss auf den Betrieb des Tapchangers und auf die Ursache einer elektrischen Diskontinuität gezogen werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Anordnung mindestens eine weitere elektrische Endnutzereinrichtung aufweisen, die an das Energieversorgungsnetz angeschlossen ist und deren elektrischen Eigenschaften der Vorrichtung unbekannt sein können. Somit kann die Vorrichtung auch ohne detaillierte Kenntnisse anderer Details der Ankopplung des Energieversorgungsnetzes an elektrische Verbraucher die lokale Steuerung des direkt angeschlossenen Verbrauchers effizient vornehmen.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Erfassen und das Erkennen in einem Niederspannungsbereich des Energieversorgungsnetzes durchgeführt werden, insbesondere bei einem Endnutzer. Unter Niederspannungsbereich kann derjenige Bereich eines Energieversorgungsnetzes verstanden werden, in dem ein Nutzsignal bereits auf ein Maß heruntertransformiert ist, auf dem das Signal direkt zur Energieversorgung des elektrischen Verbrauchers verwendet werden kann.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine Energieübertragung zwischen dem Energieversorgungsnetz und einem Endnutzer basierend auf dem Ergebnis (insbesondere mittels der oben beschriebenen Steuereinrichtung) gesteuert werden, ob oder ob nicht die elektrische Diskontinuität durch den Tapchanger erzeugt wurde. Ergibt die Analyse, dass die elektrische Diskontinuität auf einen Schaltvorgang des Tapchangers zurückgeht, liegt keine fundamentale Störung der Energieversorgung (sondern nur ein kurzfristiges Artefakt in der Versorgungsspannung oder dem Versorgungsstrom) vor, sodass insbesondere keine Anpassung der Energieübertragung zwischen Energieversorgungsnetz und Endbenutzer erforderlich ist. Ergibt die Analyse dagegen, dass die elektrische Diskontinuität nicht auf einen Schaltvorgang des Tapchangers zurückgeht, sondern auf eine Störung des Energieversorgungsnetzes (zum Beispiel eine Energieknappheit, durch welche die Versorgung oder Versorgungssicherheit des Endnutzers beeinträchtigt wird), so kann die Steuerung der Energieübertragung zwischen Energieversorgungsnetz und dem Endnutzer entsprechend angepasst werden. Zum Beispiel kann dann die Energiezufuhr zu einer Energieverbraucheinrichtung (zum Beispiel der elektrischen Endnutzereinrichtung, zum Beispiel eine Fußbodenheizung eines Gebäudes) des Endnutzers zumindest zeitweise gedrosselt bzw. reduziert werden, um das stark belastete Energieversorgungsnetz zu stabilisieren bzw. zu stützen. Alternativ oder ergänzend kann in dem beschriebenen Szenario sogar eine Einspeisung von Energie von einer Energieerzeugeinrichtung (zum Beispiel eine Solaranlage oder eine Windkraftanlage) des Endnutzers in das Energieversorgungsnetz eingespeist werden, um das Energieversorgungsnetz zu entlasten. Somit kann dem Endnutzer mindestens eine Energieverbraucheinrichtung und/oder mindestens eine Energieerzeugeinrichtung und/oder mindestens eine Energiezwischenspeichereinrichtung zugeordnet sein, dessen oder deren Energiemanagement in Bezug auf das Energieversorgungsnetz basierend auf dem Ergebnis der Analyse des Ursprungs der elektrischen Diskontinuität (verursacht durch den Tapchanger oder durch eine zeitweise Schwächung der Energiebereitstellungskapazität durch das Energieversorgungsnetz) angepasst werden kann.
Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die folgenden Figuren detailliert beschrieben.
1 zeigt eine Anordnung zum Erkennen einer durch einen Tapchanger in einem elektrischen Pfad zwischen einem Energieversorgungsnetz und einer elektrischen Endnutzereinrichtung erzeugten elektrischen Diskontinuität gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt einen Tapchanger der Anordnung gemäß 1. Die dargestellten Spannungen sind exemplarisch. Der Tapchanger ist der Einfachheit halber nur einphasig dargestellt.
3 zeigt eine Anordnung zum Erfassen von Impedanzinformation als Netzqualitätscharakteristik in einem elektrischen Pfad zwischen einem Energieversorgungsnetz und einer elektrischen Endnutzereinrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 und 5 zeigen weitere Schaltungen zum Erfassen von Impedanzinformation.
6 und 7 zeigen Spannungs-Strom-Kennlinien zu den Schaltungen gemäß 3 bis 5.
Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Bevor bezugnehmend auf die Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben werden, sollen noch einige allgemeine Aspekte der Erfindung erläutert werden:
Gemäß einem exemplarischen Ausgangsbeispiel der Erfindung ist ein Sensor zum Identifizieren von speziell von einem Tapchanger generierten Signalartefakten in Form elektrischer Diskontinuitäten geschaffen.
In zunehmendem Maße werden auf Seite des Endverbrauchers Systeme installiert, welche für ein Energieversorgungsnetz eine Optimierung seiner Infrastruktur (zum Beispiel Verteilnetz) und/oder der Beschaffung (insbesondere ausgeglichener Verbrauch, angebotsoptimierter Verbrauch) ermöglicht. Solche Systeme können direkt ferngesteuert werden (mit dem Problem des Steuerungsverlustes bei Kommunikationsverlust) oder stellen autonome Regelungen dar, welche autark den optimalen Bezugs- oder Einspeisezeitpunkt und/oder die optimale Bezugs- oder Einspeisemenge bestimmen. Eine einfache Regelung basiert auf der Messung der Spannung beim Hausanschlusspunkt, d.h. an der Endnutzereinrichtung. Ein Absinken dieser Spannung wird dabei als hoch belastetes Netz interpretiert und umgekehrt. Solche Systeme leiden unter dem im Rahmen von Ausführungsbeispielen dieser Erfindung adressierten Problem, dass eingangs erwähnte Tapchanger zu Spannungssprüngen führen können, welche diese (und auch erweiterte Formen der Versorgungsnetzdiagnostik) fehlleiten bzw. stören können: Ein durch den Tapchanger erzeugter Spannungssprung nach unten wird von einem solchen System als belastetes Netz interpretiert, dabei kann dies lediglich ein Ausgleich von Versorgungsdetails im Mittelspannungsnetz darstellen. Ein dadurch bedingter Lastabfall bzw. eine Ergänzungseinspeisung sind mit der Aufgabenstellung eines optimal eingesetzten Verteilnetzes fehlleitend und kontraproduktiv.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird oder werden eine (oder mehrere in zeitlicher Abfolge) Netzqualitätsmessung(en) bzw. eine erweiterte Impedanzmessung (auch hier vorzugsweise mehrere in zeitlicher Abfolge) durchgeführt. Aus diesen Messungen ergeben sich genügend Entscheidungskriterien, welche erlauben, einen Sprung von einem Tapchanger von einem direkten lastbedingten Spannungssprung zu unterscheiden.
Die durch einen Tapchanger hervorgerufenen diskreten und definierten Spannungssprünge können durch die Variabilität der Niederspannungsleitungsnetzimpedanz und der am Niederspannungsnetz angeschlossenen Verbraucher (bzw. deren asynchrones Ein- und Ausschalten) signaltechnisch derart verwaschen werden, dass sie nicht mehr ohne weiteres erkannt werden. Solche Ausschmiermechanismen können gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung (zum Beispiel theoretisch und/oder empirisch) modelliert und in die Auswertung miteinbezogen werden.
Die für die Sensorik anwendbaren Teilmechanismen können dabei eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen umfassen:

– Abschätzung der Innenimpedanz des Niederspannungsnetzes
– Abschätzung des Maßes der parallelen Verbraucher
– Analysieren des Verhältnisses von schnellwechselnden und langsamwechselnden Innenimpedanzkomponenten, woraus sich eine Zuordnung zu entweder den parallelen Lastimpedanzen (schnelle Wechsel) oder zur Quellenimpedanz des Niederspannungsnetzes (seltene Wechsel) ergibt.
– Abschätzung der Aussagegenauigkeit durch heuristische Auswertungen der gewonnenen Messdaten über die Zeit
– Durchführung von wiederholten Messungen und entsprechende Filterungen und Interpolationen zur Erhöhung der Aussagequalität
– Berücksichtigung des Nyquist-Theorems für gesampelte Messverfahren zum Steuern der Frequenzsensibilität und der Sensitivität auf Veränderungen der Impedanzmessfaktoren

Die sich so mit genügend hoher Aussagequalität ergebenden Werte für idealisierte Quellenspannung, Quellenimpedanz und Netzlast erlauben die Zuordnung eines bei der Hausanschlusstelle gemessenen Spannungssprungs zur Unterscheidung zwischen einem steuerungstechnisch bedeutenden Spannungssprung durch Last- und/oder Energieangebotswechsel und einem in steuerungstechnischer Hinsicht unbedeutenden Spannungssprung (zum Beispiel wegen netzinternen Anpassungen im einem Tapchanger).
Dadurch, dass bei der Ergebnisfeststellung der Netzimpedanz das beschriebene Mulitfaktormodell bzw. die beschriebene Multifaktoranalyse eingesetzt wird, kann mit größeren Messwiderständen bzw. Messimpedanzen gearbeitet werden, was wiederum die durch die Messung bedingte Verlustleistung reduziert.
Durch die Ermittlung der Quellenimpedanz bzw. eines Quellenimpedanzanalogons wird es gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung möglich, einen beim Endverbraucheranschluss gemessenen Spannungssprung auf den äquivalenten Spannungssprung beim Einspeisepunkt umzurechnen (insbesondere hochzurechen). Je nach Versorgungsnetz sind die durch unterschiedliche Wicklungsabgänge erzeugten Spannungssprünge unterschiedlich, auch wenn ihre Ähnlichkeit (Schaltcharakteristika über die Zeit betrachtet) hoch sein kann. Durch einen Lernprozess des Sensors (zum Beispiel durch Sammeln von historischen Daten und deren Interpretation) ist es möglich, die im realen System erfolgenden Spannungssprünge in ihrer Höhe und Art zu charakterisieren und dieses Ergebnis zur Optimierung in den Entscheidungsprozess rückfließen zu lassen.
In bekannten Dreiphasensystemen schalten die Tapchanger mit einer bekannten und mehrheitlich voraussagbaren parallelen (bei symmetrischer Endverbraucherlast) Umschaltung aller drei Phasen. Diese Umschaltsymmetrie ist erkennbar und als Input im Multifaktorentscheidungsmodell verwendbar.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Verfahren zur Erkennung von Tapchangersprüngen Teil eines Energiesteuergerätes sein, das beim Endverbraucher den Bezug und/oder die Rückspeisung von Energie steuert. Dieses Steuergerät kann zusätzliche Eigenschaften beinhalten, welche einen vollständig autonomen und autarken Betrieb (bezogen auf Steuerungsentscheide) erlaubt.
Ein solches System kann ergänzend mit Informationen zur Entscheidungsfindung von außen angereichert sein: Dies können im asynchronen Fall (d.h. im nicht echtzeitübertragungsbezogenen Fall) zum Beispiel Tarifinformationen, Wettervorhersagen und/oder Tagespräferenzen sein. Im synchronen Fall (d.h. bei vorhandener Echzeitkommunikation) kann auch ergänzend Information zur aktuellen Versorgungssituation und den aktuellen Bedürfnissen des Energieversorgungsnetzes übertragen und in die Entscheidungsprozesse mitintegriert werden.
Das Ergebnis der Sensorik kann gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung auch im Sinne einer Zulieferdienstleistung an andere Geräte und Entscheidungssysteme am geografischen Ort des Endverbrauchers verteilt oder anderswie zugänglich gemacht werden.
Gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Ergebnis der beschriebenen Sensorik aber auch an verschiedenen Endverbrauchern im gleichen geografischen Niederspannungsverteilsegment zugänglich gemacht werden (zum Beispiel allen Teilnehmern eines Virtuellen Kraftwerkes, welche am gleichen Niederspannungsversorgungssegment angeordnet sind). Dabei können unterschiedliche Formen der Kommunikation zur Anwendung kommen (zum Beispiel elektronische drahtgebundene Kommunikation, d.h. Bus-Systeme wie Ethernet, LON, EIB/KNX, etc., oder auch drahtlose Kommunikation (zum Beispiel Bluetooth, WIFI, WLAN, etc.) oder Formen der drahtgebunden Übertragung über Versorgungsleitungen (zum Beispiel Powerline Technologien gemäß ISO/IEC 14908, oder private Protokolle, wie von SMA). Eine Vorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann im selben Haushalt mehrfach zur Anwendung kommen und kann so ausgebildet sein, dass sich eine Schwarmverträglichkeit ergibt. Dies bedeutet, dass die Vorrichtung so konzipiert werden kann, dass eine gegenseitige Beeinflussung zum weiteren Vorteil des Energieversorgungsnetzes stattfindet.
Eine Vorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann auch als Unterkomponente in einem intelligenten Steuersystem integriert (zum Beispiel auch nicht lokal) oder implementiert sein.
Die Aussagequalität, ob Tapchanger-initiierte Spannungssprünge vorliegen, kann mit Methoden der künstlichen Intelligenz erhöht werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Erkennung von durch Tapchanger erzeugten Spannungssprüngen auf der Sekundärseite eines entsprechend gesteuerten Transformators geschaffen. Vorzugsweise kann die Vorrichtung in einem Niederspannungsnetz oder beim Endverbraucher installiert sein. Die Vorrichtung kann zur (zum Beispiel direkten) autonomen und/oder autarken Steuerung von Endverbrauchern und/oder dezentralen Einspeisevorrichtungen verwendet werden. Vorzugsweise kann eine solche Vorrichtung verschiedene verarbeitende und/oder steuernde Systeme mit den entsprechenden Daten versorgen. Die Vorrichtung kann parallel zu anderen Verbrauchern installiert sein, deren Anschlusswerte nicht bekannt sind. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung sowohl für einphasigen als auch für mehrphasigen Betrieb ausgelegt sein. Die vorliegende Beschreibung nimmt der Einfachheit halber vor allem einen Fokus auf einphasige Systeme.
1 zeigt eine Anordnung 150 zum Erkennen bzw. Identifizieren eines durch einen Tapchanger 102 in einem elektrischen Pfad zwischen einem Energieversorgungsnetz 104 und elektrischen Endnutzereinrichtungen 106, 120 erzeugten Spannungssprungs als elektrische Diskontinuität gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Anordnung 150 ist gebildet durch das Energieversorgungsnetz 104 zum Versorgen angeschlossener Lasten mit elektrischer Energie, mehrere daran angeschlossene elektrische Endnutzereinrichtungen 106, 120, den Tapchanger 102 (d.h. einen Stufenschalter mit Transformator, vergleiche 2) zwischen dem Energieversorgungsnetz 104 und den elektrischen Endnutzereinrichtungen 106, 120 und Vorrichtungen 100 zum Erkennen einer durch den Tapchanger 102 erzeugten elektrischen Diskontinuität. Gemäß 1 ist jeder Endnutzereinrichtung 106, 120 eine eigene Vorrichtung 100 zugeordnet. Alternativ ist es möglich, dass eine Vorrichtung 100 gemeinsam für mehrere Endnutzereinrichtungen 106, 120 vorgesehen ist. Gemäß 1 sind die Vorrichtungen 100 auf einer Niederspannungsseite bzw. Sekundärseite eines Transformators 200 (vergleiche 2) des Tapchangers 102 angeordnet. Das Erfassen und das Erkennen wird bei beiden Vorrichtungen 100 jeweils in einem Niederspannungsbereich des Energieversorgungsnetzes 104 durchgeführt, d.h. an der Position der jeweiligen Endnutzereinrichtung 106, 120.
Die Vorrichtung 100 weist eine Sensoreinrichtung 108 auf, die eingerichtet ist, ein für eine Netzqualitätscharakteristik zwischen dem Energieversorgungsnetz 104 und der elektrischen Endnutzereinrichtung 106 indikatives Sensorsignal zu erfassen. Die Sensoreinrichtung 108 kann gemäß 1 zum Beispiel als Voltmeter ausgebildet sein, das einen Zeitverlauf der Versorgungsspannung auf einer Stromleitung 190 erfasst. Die gemessene Versorgungsspannung ist daher in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die angesprochene Netzqualitätscharakteristik.
Ferner enthält die Vorrichtung 100 eine Erkenneinrichtung 110 (zum Beispiel ein Prozessor oder ein Teil eines Prozessors), der von der Sensoreinrichtung 108 das erfasste Sensorsignal zugeführt wird. Die Erkenneinrichtung 110 wertet das Sensorsignal aus. Zu dieser Auswertung kann auch die einmalige und/oder zweimalige Ableitung des Sensorsignals nach der Zeit gehören, um das zeitliche Steigungs- und/oder Krümmungsverhalten der Versorgungsspannung zur weiteren Verfeinerung in die Auswertung einbeziehen zu können. Dadurch können bestimmte Signalmerkmale besser sichtbar gemacht werden als bei der alleinigen Auswertung der aufgenommenen Versorgungsspannung selbst. Basierend auf dem erfassten Sensorsignal identifiziert die Erkenneinrichtung 110 unter Anwendung von Methoden der Mustererkennung und/oder der künstlichen Intelligenz sowie erforderlichenfalls unter Miteinbeziehung empirischer Daten, ob der detektierte Spannungssprung durch einen Schaltvorgang des Tapchangers 102 erzeugt wurde oder andere Ursachen hat. Es ist ebenfalls möglich, dass in diese Klassifizierungsanalyse zur Klärung der Ursache der elektrischen Diskontinuität Impedanzinformation eingeht, die ebenfalls als Netzqualitätscharakteristik erfasst werden kann (vergleiche hierzu auch die Beschreibung von 3 bis 7). Ferner ist es möglich, dass die Größe eines Spannungssprungs mit der Größe von definierten Schaltsprüngen des Tapchangers 102 verglichen wird (vergleiche 2, wo zwischen benachbarten Schaltstufen jeweils 2,5 % der Windungen der Primärspule 202 zugeschaltet oder abgeschaltet werden können, was zu Spannungssprüngen definierter Höhe führt). Durch eine der genannten Analysekriterien, vorzugsweise eine Kombination von mehreren der genannten Analysekriterien, kann mit hoher Zuverlässigkeit entschieden werden, ob eine erkannte elektrische Diskontinuität auf den Tapchanger 102 zurückgeht oder eine andere Ursache hat.
Eine mögliche andere Ursache ist ein Spannungsabfall an dem Energieversorgungsnetz 104, der zum Beispiel durch einen gegenwärtigen Engpass in der Energieversorgung bedingt sein kann. Wird zum Beispiel das Energieversorgungsnetz 104 durch eine angeschlossene Windkraftanlage mit Energie versorgt und herrscht gegenwärtig Windstille, so kann der geringe Nachschub an Energie zu einem solchen Engpass in der Energieversorgung führen, der sich ebenfalls durch eine reduzierte Versorgungsspannungsamplitude äußern kann. Indem die Erkenneinrichtung 110 basierend auf dem Erfasssignal eine Unterscheidung trifft, ob der gegenwärtig detektierte Spannungssprung eine durch den Tapchanger 102 erzeugte elektrische Diskontinuität oder eine durch eine Versorgungsknappheit des Energieversorgungsnetzes 104 bedingte elektrische Diskontinuität ist, kann eine an die Erkenneinrichtung 110 angeschlossene und mit dem Ergebnis der Auswertung versorgte Steuereinrichtung 112 (zum Beispiel ein Prozessor oder ein Teil eines Prozessors) eine Steuerung der Endnutzereinrichtung 106 bzw. 120 zielgerichteter durchführen.
Ist der erkannte Spannungssprung bloß durch einen Schaltvorgang des Tapchangers 102 bedingt, so handelt es sich allenfalls um eine für die Steuereinrichtung 112 vernachlässigbare Störung, die es zum Beispiel nicht erforderlich macht, die Steuerung der zugeordneten Endnutzereinrichtung 106 bzw. 120 anzupassen. Ist dagegen der erkannte Spannungssprung durch eine zeitweise reduzierte Energieversorgungskapazität des Energieversorgungsnetzes 104 ausgelöst, so kann es erforderlich werden, dass die der jeweiligen Endnutzereinrichtung 106 bzw. 120 zugeordnete Steuereinrichtung 112 ihre Steuercharakteristik anpasst, wie im Weiteren beschrieben wird:
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die der gemäß 1 linken Vorrichtung 100 zugeordnete Steuereinrichtung 112 dafür zuständig, eine Energiemenge zu steuern, welche die als Energieverbraucheinheit (zum Beispiel Fußbodenheizung eines Gebäudes) ausgebildete Endnutzereinrichtung 106 dem Energieversorgungsnetz 104 entnimmt. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung 112 während des Anhaltens der knappen Energieversorgungskapazität des Energieversorgungsnetzes 104 die Energiemenge reduzieren, welche die Endnutzereinrichtung 106 dem Energieversorgungsnetz 104 entnehmen kann. Dadurch wird das Energieversorgungsnetz 104 stabilisiert und auch zum Vorteil der Endnutzereinrichtungen 106, 120 ein Zusammenbruch der Energieversorgung vermieden. Sobald das Energieversorgungsnetz 104 wieder eine normale Energieversorgungskapazität erreicht hat, angezeigt durch eine Rückführung der Versorgungsspannung auf einen Soll-Wert, kann die gemäß 1 links dargestellte Steuereinrichtung 112 die Endnutzereinrichtung 106 wieder mit einer normalen, wieder erhöhten Menge an Energie versorgen.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die der gemäß 1 rechten Vorrichtung 100 zugeordnete Steuereinrichtung 112 dafür zuständig, eine Energiemenge zu steuern, welche die als Energieerzeugeinheit (zum Beispiel eine Solaranlage) oder Energiezwischenspeichereinrichtung (zum Beispiel eine wiederaufladbare Batterie) ausgebildete Endnutzereinrichtung 120 in das Energieversorgungsnetz 104 einspeist. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung 112 während des Anhaltens der knappen Energieversorgungskapazität des Energieversorgungsnetzes 104 die Energiemenge erhöhen, welche die Endnutzereinrichtung 120 in das Energieversorgungsnetz 104 einspeist. Dadurch wird das Energieversorgungsnetz 104 stabilisiert und auch zum Vorteil der Endnutzereinrichtungen 106, 120 ein Zusammenbruch der Energieversorgung vermieden. Sobald das Energieversorgungsnetz 104 wieder eine normale Energieversorgungskapazität hat, angezeigt durch eine Rückführung der Versorgungsspannung auf einen Soll-Wert, kann die gemäß 1 rechts dargestellte Steuereinrichtung 112 die Endnutzereinrichtung 120 wieder so ansteuern, dass die einspeise Menge an Energie wieder auf den vorherigen, normalen Wert zurückgeführt wird.
Es sollte angemerkt werden, dass jede der Endnutzereinrichtungen 106, 120, ... der Anordnung 150 mindestens eine Energieerzeugeinheit und/oder mindestens eine Energieverbraucheinheit und/oder mindestens eine Energiezwischenspeichereinheit enthalten kann.
Es soll weiter angemerkt werden, dass an dem Energieversorgungsnetz 104 auch Endnutzereinrichtungen (wie 106 oder 120) betrieben werden können, welche nicht über die beschriebene Steuerung der Vorrichtung 100 verfügen.
1 zeigt also eine Anordnung 150, bei der der Tapchanger 102 zwischen dem Energieversorgungsnetz 104 einerseits und mehreren elektrischen Verbrauchern in Form der Endnutzereinrichtungen 106, 120 andererseits angeordnet ist. Jede der elektrischen Endnutzereinrichtungen 106, 120 wird durch eine zugehörige Vorrichtung 100 autonom bzw. autark gesteuert, ohne dass die jeweiligen Vorrichtungen 100 gegenseitig deren jeweilige elektrische Eigenschaften kennen müssen. Die jeweilige Sensoreinrichtung 108 misst die Netzqualitätscharakteristik nahe der zugehörigen elektrischen Endnutzereinrichtung 106, 120. Die jeweilige Erkenneinrichtung 110, der die jeweils sensorisch erfasste Netzqualitätscharakteristik zugeführt wird, ermittelt im Falle des Auftretens einer elektrischen Diskontinuität, ob diese auf einen Umschaltvorgang des Tapchangers 102 zurückzuführen ist oder nicht. Ein entsprechendes Ergebnis dieser Erkennanalyse wird der jeweiligen Steuereinrichtung 112 zugeführt, welche die Energieverwaltung der elektrischen Endnutzereinrichtung 106, 120 in Gemäßheit des Ergebnisses der Erkennanalyse steuert. Indem zwischen unterschiedlichen Ursachen für eine elektrische Diskontinuität unterschieden werden kann, ist ein besonders präzises Energiemanagement ermöglicht.
2 zeigt einen Tapchanger 102, wie er in der Anordnung 150 gemäß 1 zum Einsatz kommen kann.
Der Tapchanger 102 umfasst einen Transformator 200 mit einer Primärspule 202 und einer Sekundärspule 204 mit unterschiedlicher Windungszahl. An der Primärspule 202, die energieversorgungsnetzseitig angeordnet bzw. verschaltet werden kann, ist eine Einrichtung 206 zum stufenweisen (im gezeigten Beispiel 2,5 % der Primärwindungen pro Stufe) Verändern eines für ein Spannungstransformieren des Transformators 200 wirksamen Teilabschnitts der Primärspule 202 vorgesehen. Die Niederspannungs- oder Sekundärseite des Tapchangers 102 kann endnutzereinrichtungsseitig angeordnet bzw. verschaltet sein.
Anhand von 2 ist zu erkennen, dass die Größe der Spannungssprünge beim Umschalten des Tapchangers 102 durch die Größe der Stufen an der Einrichtung 206 festgelegt sind. Die Größe der erwarteten Spannungssprünge beim Schalten des Tapchangers 102 können der Erfasseinrichtung 110 bekannt sein und bei der Ermittlung des Ursprungs eines Spannungssprungs als elektrische Diskontinuität vorteilhaft als zuverlässiges Zuordnungskriterium eines Spannungssprungs zu dem Tapchanger 102 verwendet werden. Der gezeichnete Tapchanger 102 ist exemplarisch – in anderen möglichen Ausführungsformen werden Tapchanger mit 7 bis 20 Anzapfpunkten verwendet.
Im Weiteren wird ein zusätzlicher Aspekt gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben, der sich auf die Durchführung einer Impedanzmessung und einer Analyse der zeitlichen Varianz im Zusammenhang mit der Erfassung eines Netzqualitätsparameters bzw. der Netzqualitätscharakteristik befasst.
Zunächst können die beiden folgenden Aspekte der Impedanzmessung und deren Datenverwendung erfindungsgemäß implementiert werden:

1. Messung der Impedanz als Funktion der Frequenz: Dadurch wird abschätzbar, wie und welche Kommunikation über die Netzversorgungsleitungen möglich ist oder welche Störungen (zum Beispiel Messung der Dämpfung von harmonischen Oberwellen des Spektrums) im lokalen System vorhanden sind.
2. Messung der Impedanz (insbesondere bei Netzfrequenz 50/60 Hz oder 16.666/400 Hz in Sondernetzen) zur Bestimmung des in 3 gezeigten Innenwiderstandes Z_s des Energieversorgungsnetzes 104: Dadurch kann zum Beispiel sichergestellt werden, dass auf der Endverbraucherseite im Rahmen vorgesehener Energiebezugsmengen keine Unterspannung (d.h. insbesondere weniger als Nennspannung minus 10%) und bei Energieeinspeisung (Fotovoltaikanlagen, Windkraftanlage, Blockheizkraftwerk, etc.) keine Überspannung (das heißt insbesondere mehr als Nennspannung +6% oder +10%, je nach angewandter Norm) auftreten.

Gemäß einer weiteren, im Rahmen bevorzugter exemplarischer Ausführungsbeispiele der Erfindung vorteilhaft implementierbaren Art der Impedanzmessung ist die 2. obige Form dahingehend erweitert, dass die Quellenimpedanz und Nennspannung in ihrer zeitlichen Veränderung ermittelt und aufgezeichnet werden, sowie die Impedanz mit unterschiedlichen Messlasten (R_mess) ermittelt wird. Dadurch ergibt sich für eine einzelne Versorgungsquelle vom Energieversorgungsnetz 104 her nur eine Messstation beim Verbraucher (siehe Bezugszeichen 300 in 3).
3 zeigt eine Anordnung zum Erfassen von Impedanzinformation als Netzqualitätscharakteristik in einem elektrischen Pfad zwischen Energieversorgungsnetz 104 und einer (oder mehreren) elektrischen Endnutzereinrichtung(en) 106, 120 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Auf welche Weise weitere Verbraucher zugeschaltet werden können, ist in einem Schema 310 gezeigt, dem noch ein vereinfachtes Ersatzschaltbild 320 zugeordnet ist.
Bezugnehmend auf Schaltungsblock 330 ist noch zu erwähnen, dass dort nur eine von zum Beispiel drei Phasen dargestellt ist, sodass gegebenenfalls mehrere Schaltungsblöcke 330 parallel anzuordnen wären.
Es werden für die folgende Betrachtung folgende Vereinfachungen gemacht: Transformator 200, welcher den Übergang von Mittelspannungsnetz 302 auf Niederspannungsnetz 304 bewerkstelligt, wird durch eine ideale Spannungsquelle U_s ersetzt. Die Impedanzen des Leitungsnetzes werden durch Z_s repräsentiert. Die Veränderungen der Impedanz dieses Netzes ist mit T₁ als mittlere Veränderungszeit definiert. Die Veränderung der Impedanz dieses Netzes ist langsam und selten (d.h. T₁ ist groß).
Diese schon vereinfachte Darstellung des Niederspannungsnetzes wird nun noch in Relation zur Impedanzdarstellung einer klassischen Versorgung mit Quellenimpedanz gebracht: In 4 ist somit eine Versorgungsschaltung 400 mit idealer Quelle U₀, Innenwiderstand Z_s und Endnutzereinrichtung 106, 120 (aber noch ohne parallele Lastwiderstände) dargestellt. Der hier dargestellte Messwiderstand Z_m kann exemplarisch durch die lokal vorhandenen Endverbraucherwiderstände 106, 120 gebildet werden. Alternativ kann eine separate Messeinrichtung zur Impedanzmessung verwendet werden. Insbesondere eignet sich eine Messeinrichtung mit variablen Messwiderständen Z_m.
5 zeigt eine zu 4 alternative Schaltung 500. Bei diesem Messverfahren wird nicht das Energieversorgungsnetz mit dem Messwiderstand Z_m belastet, sonder über eine Energieeinspeiseanlage (z.B. Photovoltaikanlage, Batterie oder Speicherkondensator) Leistung ins Energieversorgungsnetz zurückgespeist und aufgrund von bekannten (idealerweise variablen) Eigenimpedanzen (A_m) die Impedanz Z_s ermittelt.
Ein wichtiger Schaltungsunterschied zwischen den Skizzen 5/4 und 3 sind die Impedanzen Z₁, Z₂, Z₂', usw. (zusammenfassbar als Z_andere). Diese anderen Verbrauchern parallel geschalteten Verbraucher an derselben Linie verzerren die Linearität der U-I Kennlinie. Eine U-I Kennlinie ohne Verzerrung ist eine Gerade mit konstanter Steigung unabhängig von Messpunkt (siehe 6).
6 zeigt ein Diagramm 600, in dem eine Spannungs-Strom-Kennlinie 606 dargestellt ist. Entlang einer Abszisse 602 ist der Strom I aufgetragen, wohingegen entlang einer Ordinate 604 die Spannung U aufgetragen ist. In 6 entspricht U_L der Spannung der idealen Quelle. I_k entspricht einem Kurzschlussstrom bei einem Messwiderstand von 0 Ohm.
Nun wiederum bezugnehmend auf 3 ist angrenzend an einen Hausanschluss des Endverbrauchers (dargestellt durch Endnutzereinrichtung 106, 120) eine Messeinheit angeordnet, welche U_m aufzeichnet. Durch einen (zum Beispiel elektronisch) zuschaltbaren (siehe Schalter 350) Lastwiderstand R_mess (oder eine Lastimpedanz Z_mess) (was auch die gesteuerte Last selbst sein kann, in diesem Fall wäre das R_L) lässt sich der Strom I_m (siehe I₁ und I₂ in 6) und die dadurch veränderte Messspannung U_m (siehe U₁ und U₂ in 6) aufzeichnen. Aus dem Bezug von U₁ zu U₂ bei I₂ lassen sich Z_s und U_s errechnen. Durch unterschiedliche Impedanzen bzw. Werte von R_mess können verschiedene Messpunkte auf der Impedanzkennlinie ermittelt werden. Idealerweise wird also die Messung mit unterschiedlichen Messwiderständen R_mess ausgeführt. Dass hierfür verschiedene Messpunkte gemessen werden, lässt sich folgendermaßen erklären: Im Gegensatz zu einer normalen Impedanzkennlinie (ohne parallele Verbraucher Z_andere) sieht die des vereinfachten Netzes (mit den parallelen Verbrauchern Z_andere) nun aus, wie in 7 dargestellt. Die dort dargestellte Kurve 700 ist nun keine Gerade mehr:
Je größer der Messwiderstand (U_m) ist, desto flacher wird die Kurve 700 und erreicht bei U_m -> ∞ in einer fast horizontalen Linie den Wert der Netzspannung am Endverbraucheranschluss.
Je kleiner der Messwiderstand, desto größer wird die Steigung und erreicht bei 0 Ohm den Kurzschlussstrom und dadurch die Steigung der idealen U-I-Kennlinie ohne Z₁, Z₂, Z₂', usw.
Durch viele Messpunkte mit verschiedenen Werten des Messstroms bzw. Messwiderstands kann die gebogene Kurve 700 in ihren wichtigen Segmenten interpoliert und so die Spannung am dem Transformator 200 (U₀, wurde mit einer idealen Quelle als U_s in 3 vereinfacht dargestellt), Z_s und die Summe der parallelen Lastimpedanzen Z₁, Z₂ und Z₂' (als Z_andere vereinfachbar) abgeschätzt werden. Diese so gewonnenen Abschätzungen lassen eine konkretere Aussage über den Netzauslastzustand zu. Die in 7 dargestellte Messspannung U_m kann gleich der Nennspannung des Netzes sein.
5 veranschaulicht, wie bereits erwähnt, eine Messvariante, bei welcher nicht mit einem Messwiderstand gemessen wird, sondern mittels einer Fremdquelle mit bekanntem Innenwiderstand Energie zurückgespeist wird.
Weitere Aspekte der beschriebenen Messtechnik gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die Veränderung der Messwerte, da weder Z_s noch Z₁, Z₂, Z₂' (und damit Z_andere) konstant sind. Dabei sollen noch die beiden folgenden Aspekte erwähnt werden:
Zum einen verändert sich der Wert von Z_s viel weniger häufig als die Last der Verbraucher (Z_andere). So lässt sich dadurch, dass T₂ kleiner als T₁ (oder sogar T₂ sehr viel kleiner als T₁) ist, eine zusätzliche Aussage über die Netzqualitätscharakteristik erreichen. (T₁ und T₂ ist jeweils eine Durchschnittszeit zwischen zwei Veränderungen der Widerstände).
Zum anderen kann es sein, da für verschiedene Messpunkte Messungen gemacht werden, dass sich aufgrund von T₁ und T₂ die Werte bereits wieder verändert haben. Durch Mittelwertbildung einer größeren Anzahl Messungen lässt sich aber dennoch ein sinnvoller Aussagewert ermitteln. Vorteilhaft kann dabei das Nyquist-Theorem (Nyquist-Shannon-Abtasttheorem) betreffend den Übergang einer Messung bei der Grenzmessfrequenz zu einer Mittelwertmessung berücksichtigt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „übertragene Energie“, je nach Kontext, insbesondere eine gesamte zwischen dem Energieversorgungsnetz und Endnutzereinrichtungen übertragene Energiemenge oder nur ein Teil der insgesamt über das Energieversorgungsnetz übertragenen Energiemenge, welcher Teil sich auf eine bestimmte Endnutzereinrichtung oder eine Teilgruppe der Endnutzereinrichtungen bezieht, verstanden werden. Insbesondere kann darunter auch nur eine für eine lokale Belastung der Verteilstruktur relevante Energiemenge verstanden werden. Ferner kann der Begriff „übertragene Energie“ entweder eine erzeugte Energiemenge (zum Beispiel erzeugt durch das Energieversorgungsnetz oder eine Energieerzeugungseinheit einer Endbenutzereinrichtung) oder eine verbrauchte Energiemenge (zum Beispiel von einer Energieverbraucheinheit einer Endnutzereinrichtung verbraucht oder eine am Energieversorgungsnetz ankommende eingespeiste Energie) bezeichnen. Insbesondere kann die übertragene Energie das Resultat einer erzeugten Energie in Verwendung der Verteilstruktur und in Bezug auf die verbrauchte Energie sein.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO/IEC 14908 [0056]

Claims

Vorrichtung (100) zum Erkennen einer durch einen Tapchanger (102) in einem elektrischen Pfad zwischen einem Energieversorgungsnetz (104) und einer elektrischen Endnutzereinrichtung (106, 120) erzeugten elektrischen Diskontinuität, wobei die Vorrichtung (100) aufweist: eine Sensoreinrichtung (108), die eingerichtet ist, ein für eine Netzqualitätscharakteristik in dem elektrischen Pfad zwischen dem Energieversorgungsnetz (104) und der elektrischen Endnutzereinrichtung (106, 120) indikatives Sensorsignal zu erfassen; eine Erkenneinrichtung (110), die eingerichtet ist, basierend auf dem erfassten Sensorsignal zu erkennen, ob eine durch den Tapchanger (102) erzeugte elektrische Diskontinuität vorliegt.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Erkenneinrichtung (110) eingerichtet ist, basierend auf dem erfassten Sensorsignal eine Unterscheidung zu treffen zwischen einer durch den Tapchanger (102) erzeugten elektrischen Diskontinuität einerseits und einer elektrischen Diskontinuität andererseits, die durch eine von einer Normalbelastung abweichenden Fehlbelastung des Energieversorgungsnetzes (104) erzeugt ist.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Erkenneinrichtung (110) eingerichtet ist, eine durch den Tapchanger (102) erzeugte elektrische Diskontinuität mittels einer Musteranalyse des für die Netzqualitätscharakteristik indikativen Sensorsignals zu erkennen, insbesondere von anderen Ursachen für eine elektrische Diskontinuität zu unterscheiden.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Erkenneinrichtung (110) eingerichtet ist, eine durch den Tapchanger (102) erzeugte elektrische Diskontinuität mittels einer Analyse des für die Netzqualitätscharakteristik indikativen Sensorsignals mit Methoden der künstlichen Intelligenz und/oder heuristischen Interpretationen zu erkennen.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Erkenneinrichtung (110) eingerichtet ist, das Erkennen basierend auf mindestens einer Analyse aus einer Gruppe durchzuführen, die besteht aus einer Abschätzung einer Innenimpedanz des Energieversorgungsnetzes (104), einer Abschätzung einer Anzahl von parallel an dem Energieversorgungsnetz (104) parallel angeschlossenen elektrischen Endnutzereinrichtungen (106, 120), und einer Abschätzung eines Verhältnisses zwischen schnellwechselnden und langsamwechselnden Impedanzen der in einem Energieversorgungsystem (104) beteiligten Komponenten.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Erkenneinrichtung (110) eingerichtet ist, das Erkennen basierend auf einem Zeitverlauf der Netzqualitätscharakteristik durchzuführen.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Netzqualitätscharakteristik indikativ ist für die von dem Energieversorgungsnetz (104) gegenwärtig und/oder in absehbarer Zukunft leistbare Energieversorgungskapazität, insbesondere eine Energieknappheit oder ein Energieüberangebot.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Netzqualitätscharakteristik zumindest eine aus der Gruppe aufweist, die besteht aus einer Impedanz von zumindest einem Teil des Energieversorgungsnetzes (104), einem von dem Energieversorgungsnetz (104) bereitgestellten elektrischen Spannungswert, einem von dem Energieversorgungsnetz (104) sich durch Verbrauch ergebenden elektrischen Stromwert, einem Crest Faktor der von dem Energieversorgungsnetz (104) bereitgestellten Versorgung, mindestens einem insbesondere diskontinuierlichen Spannungsereignis in der von dem Energieversorgungsnetz (104) bereitgestellten elektrischen Spannung, einer von dem Energieversorgungsnetz (104) bereitgestellten Leistung, einer von dem Energieversorgungsnetz (104) bereitgestellten Energie, Flicker-Ereignissen in dem von dem Energieversorgungsnetz (104) bereitgestellten Signal, mindestens einer Harmonischen oder Zwischenharmonischen der oder des von dem Energieversorgungsnetz (104) bereitgestellten elektrischen Spannung oder elektrischen Stroms, einem Rundsteuersignal, einer Asymmetrie in der oder dem von dem Energieversorgungsnetz (104) bereitgestellten elektrischen Spannung oder elektrischen Strom, und einer Frequenz der oder des von dem Energieversorgungsnetz (104) bereitgestellten elektrischen Spannung oder elektrischen Stroms.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Erkenneinrichtung (110) eingerichtet ist, das Erkennen basierend auf mindestens einer zeitlichen Ableitung, insbesondere der ersten Ableitung und/oder der zweiten Ableitung, der erfassten Netzqualitätscharakteristik durchzuführen.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Erkenneinrichtung (110) eingerichtet ist, basierend auf dem erfassten Sensorsignal ein Erzeugen eines Spannungssprungs als elektrische Diskontinuität zu erkennen.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend eine Steuereinrichtung (112), die eingerichtet ist, ein Energiemanagement der Endnutzereinrichtung (106, 120) basierend auf einem Ergebnis des Erkennens zu steuern.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 11, wobei die Endnutzereinrichtung (106, 120) mindestens eine aus einer Gruppe aufweist, die besteht aus einer mittels des Energieversorgungsnetzes (104) mit Energie versorgten elektrischen Last (106) und einer Energieeinspeiseeinrichtung (120) zum Einspeisen von Energie in das Energieversorgungsnetz (104).
Anordnung (150), aufweisend: ein Energieversorgungsnetz (104); eine elektrische Endnutzereinrichtung (106, 120); einen Tapchanger (102) in einem elektrischen Pfad zwischen dem Energieversorgungsnetz (104) und der elektrischen Endnutzereinrichtung (106, 120); eine Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Erkennen, ob eine elektrische Diskontinuität durch den Tapchanger (102) erzeugt wurde.
Anordnung (150) gemäß Anspruch 13, wobei die Vorrichtung (100) auf einer Niederspannungsseite eines Transformators (200) des Tapchangers (102) angeordnet ist.
Anordnung (150) gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei der Tapchanger (102) einen Transformator (200) mit einer Primärspule (202) und einer Sekundärspule (204) aufweist, wobei an der Primärspule (202) oder an der Sekundärspule (204) eine Einrichtung (206) zum insbesondere stufenweisen Verändern eines für ein Spannungstransformieren des Transformators (200) wirksamen Teilabschnitts der Primärspule (202) oder der Sekundärspule (204) vorgesehen ist.
Anordnung (150) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, aufweisend mindestens eine weitere elektrische Endnutzereinrichtung (106, 120), die an das Energieversorgungsnetz (104) angeschlossen ist und deren elektrische Eigenschaften der Vorrichtung (100) unbekannt sind.
Verfahren zum Erkennen einer durch einen Tapchanger (102) in einem elektrischen Pfad zwischen einem Energieversorgungsnetz (104) und einer elektrischen Endnutzereinrichtung (106, 120) erzeugten elektrischen Diskontinuität, wobei das Verfahren aufweist: Erfassen eines für eine Netzqualitätscharakteristik in dem elektrischen Pfad zwischen dem Energieversorgungsnetz (104) und der elektrischen Endnutzereinrichtung (106, 120) indikativen Sensorsignals; Erkennen, basierend auf dem erfassten Sensorsignal, ob eine elektrische Diskontinuität durch den Tapchanger (102) erzeugt wurde.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das Erfassen und das Erkennen in einem Niederspannungsbereich des Energieversorgungsnetzes (104) durchgeführt wird, insbesondere bei der Endnutzereinrichtung (106, 120).
Verfahren gemäß Anspruch 17 oder 18, ferner aufweisend Steuern einer Energieübertragung zwischen dem Energieversorgungsnetz (104) und der Endnutzereinrichtung (106, 120) basierend auf dem Ergebnis, ob die elektrische Diskontinuität durch den Tapchanger (102) erzeugt wurde.
Computerlesbares Speichermedium, in dem ein Programm zum Erkennen einer durch einen Tapchanger (102) in einem elektrischen Pfad zwischen einem Energieversorgungsnetz (104) und einer elektrischen Endnutzereinrichtung (106, 120) erzeugten elektrischen Diskontinuität gespeichert ist, welches Programm, wenn es von einem Prozessor (104) ausgeführt oder gesteuert wird, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19 ausführt oder steuert.
Software-Programm zum Erkennen einer durch einen Tapchanger (102) in einem elektrischen Pfad zwischen einem Energieversorgungsnetz (104) und einer elektrischen Endnutzereinrichtung (106, 120) erzeugten elektrischen Diskontinuität, welches Software-Programm, wenn es von einem Prozessor (104) ausgeführt oder gesteuert wird, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19 ausführt oder steuert.