DE102018110044B4

DE102018110044B4 - Verfahren und Vorrichtung zum aufeinander abgestimmten Betreiben von elektrischen Einrichtungen

Info

Publication number: DE102018110044B4
Application number: DE102018110044.2A
Authority: DE
Inventors: Stefan BÖRGER; Andreas Strusch; Dirk Schlote; Matthias Gröne; Raimund Thiel; Rachel Anne Hegemann
Original assignee: SMA Solar Technology AG
Current assignee: SMA Solar Technology AG
Priority date: 2018-04-26
Filing date: 2018-04-26
Publication date: 2024-01-25
Anticipated expiration: 2038-04-27
Also published as: US11658484B2; EP3785343A1; WO2019207094A1; US20210044114A1; DE102018110044A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben elektrischer Einrichtungen (10, 11, 18, 20),- wobei zentral Leistungsaufnahmen aller der elektrischen Einrichtungen (10, 11, 18, 20) fortlaufend erfasst werden,- wobei die Leistungsaufnahmen den einzelnen elektrischen Einrichtungen (10, 11, 18, 20) zugeordnet werden und- wobei zum Erreichen mindestens eines gewünschten Ergebnisses mindestens eine erste der elektrischen Einrichtungen, (10, 11, 18, 20) deren Betreiben zum Erreichen des mindestens einen der gewünschten Ergebnisse beiträgt, und eine zweite der elektrischen Einrichtungen, (10, 11, 18, 20) deren Betreiben ebenfalls zum Erreichen des mindestens einen der gewünschten Ergebnisse beiträgt, in zentral aufeinander abgestimmter Weise betrieben werden, dadurch gekennzeichnet,- dass zentral Messwerte von mehreren Messwertgebern (12, 13, 22) erfasst werden, wobei die Messwertgeber (12, 13, 22) Ergebnisse registrieren, die durch das Betreiben der mehreren elektrischen Einrichtungen (10, 11, 18, 20) erreicht werden,- dass zentral Korrelationen zwischen zeitlichen Änderungen der Messwerte der einzelnen Messwertgeber (12, 13, 22) und zeitlichen Änderungen der Leistungsaufnahmen der einzelnen elektrischen Einrichtungen (10, 11, 18, 20) bestimmt werden und- dass das mindestens eine gewünschte Ergebnis aus einer Untergruppe von Ergebnissen ausgewählt wird,- die durch die Messwertgeber (12, 13, 22) registriert werden und- bei denen die Korrelationen zwischen den zeitlichen Änderungen der Messwerte von mindestens einem der einzelnen Messwertgeber (12, 13, 22) und den zeitlichen Änderungen der Leistungsaufnahmen von mindestens zwei der einzelnen elektrischen Einrichtungen (10, 11, 18, 20) einen ersten vorgegebenen Korrelationsmindestwert erreichen.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum aufeinander abgestimmten Betreiben elektrischer Einrichtungen. Genauer betrifft die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
STAND DER TECHNIK
Ein lokales Energiemanagement eröffnet verschiedene Möglichkeiten. Bereits eine reine Dokumentation der Leistungsaufnahme aufgeschlüsselt nach einzelnen elektrischen Einrichtungen deckt Kostenursachen und damit auch Einsparpotentiale auf. In entsprechender Weise zeigt die Dokumentation der Einspeisung von elektrischer Energie durch lokale Stromgeneratoren, wie beispielsweise Wind- und Solargeneratoren, Verdienstmöglichkeiten durch Stromverkäufe bzw. Optimierungspotentiale hinsichtlich eines lokalen Verbrauchs der lokal erzeugten elektrischen Energie, der auch als Eigenverbrauch bezeichnet wird, auf. Solche Einsparpotentiale und Eigenverbrauchsoptimierungen können dann, wenn das Energiemanagement zumindest auf einzelne elektrische Einrichtungen einwirken kann, direkt realisiert werden. Für ein umfassendes Energiemanagement müssen jedoch die Leistungsaufnahmen möglichst alle lokal vorhandenen elektrischer Einrichtungen erfasst und den einzelnen elektrischen Einrichtungen zugeordnet werden. Dies verursacht normalerweise einen hohen Installationsaufwand für das Energiemanagement. Auch elektrische Einrichtungen, auf die das Energiemanagement keinen direkten Einfluss nehmen kann, um ihre Leistungsaufnahme zu beeinflussen, müssen zumindest so angeschlossen werden, dass ihre Leistungsaufnahmen dokumentiert und zugeordnet werden können.
Aus der WO 2012/136836 A1 ist es zum Optimieren eines zeitlichen Verlaufs eines Verbrauchs von elektrischer Leistung durch eine Gruppe von unterschiedlichen Verbrauchern in Hinblick auf ein Angebot an elektrischer Leistung, das elektrische Leistung von mindestens einem Wind- oder Solarstromgenerator umfasst, bekannt, charakteristische zeitliche Verläufe eines Verbrauchs von elektrischer Leistung durch die einzelnen Verbraucher und Eingriffsmöglichkeiten in den aktuellen Verbrauch von elektrischer Leistung durch die einzelnen Verbraucher mit hoher zeitlicher Auflösung zu erfassen. Zum zeitlichen Verlauf des Angebots von elektrischer Leistung von dem mindestens einen Stromgenerator wird eine Prognose für einen in der Zukunft liegenden Zeitraum erstellt. Abgestimmt auf die Prognose wird ein Plan für die Zuteilung von elektrischer Leistung an die einzelnen Verbraucher für den in der Zukunft liegenden Zeitraum erstellt. Die charakteristischen zeitlichen Verläufe des Verbrauchs von elektrischer Leistung durch die einzelnen Verbraucher können aus einem Gesamtverbrauch ermittelt werden. Der charakteristische zeitliche Verlauf des Verbrauchs kann als identifizierender Fingerabdruck des jeweiligen Verbrauchers verwendet werden, um Informationen zu dem jeweiligen Verbraucher aus einer Datenbank herunterzuladen. In Fällen, in denen ein gleiches gewünschtes Ergebnis wie durch einen der vorhandenen Verbraucher oder Stromgeneratoren auch durch einen anderen vorhandenen Verbraucher oder Stromgeneratoren oder eine andere vorhandene Einrichtung erreicht werden kann, beispielsweise wenn eine Heizleistung für eine Erwärmung von Wasser entweder durch Verbrennung eines Brennstoffs oder durch Umwandlung elektrischer Leistung in Heizleistung bereitgestellt werden kann oder wenn elektrische Leistung durch verschiedene mit Brennstoff betriebene Generatoren und/oder eine Batterie bereitgestellt werden kann, wird eine weitere Prognose zum zeitlichen Verlauf von Bedingungen einer alternativen Bereitstellung eines gleichen Ergebnisses durch einen anderen vorhandenen Verbraucher oder Stromgenerator oder eine andere vorhandene Einrichtung für den in der Zukunft liegenden Zeitraum erstellt, die beim Erstellen des Plans für die Zuteilung von elektrischer Leistung an die einzelnen Verbraucher über den in der Zukunft liegenden Zeitraum berücksichtigt wird.
Die US 2017/0269653 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Wärmemanagement in einer Datenverarbeitungsanlage. Die Datenverarbeitungsanlage weist mehrere Temperatursensoren an verschiedenen Orten und ein Kühlsystem mit mindestens einem Ventilator auf. Ein Wärmemanager ist an die Temperatursensoren und das Kühlsystem angeschlossen. Der Wärmemanager schätzt einen Wärmezustand in der Nähe einer Untereinheit der Datenverarbeitungsanlagen und insbesondere eine Temperatur am Ort eines virtuellen Temperatursensors ab. Basierend darauf wird das Kühlgebläse in Abhängigkeit von den Messwerten der Temperatursensoren auf eine bestimmte Drehzahl angesteuert.
Aus der US 2015/0369253 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbessern der Lebensdauer von Kühlgebläsen in einer Datenverarbeitungsanlage bekannt. Die Datenverarbeitungsanlage weist mehrere Gebläsezonen mit jeweils einem Gebläse und einen zugehörigen Temperatursensor auf. Ein Wärmemanagement-Controller bestimmt die Kühlanforderungen innerhalb jeder Gebläsezone und stellt die Drehzahl des jeweiligen Kühlgebläses ein, um die Kühlanforderungen der Komponenten in der jeweiligen Gebläsezone zu erfüllen. Dabei sind Temperatursensoren an einem Luftausgang und einem Lufteingang der jeweiligen Gebläsezone angeordnet, und der Wärmemanagement-Controller bestimmt die Differenz zwischen den Temperaturmesswerten der Temperatursensoren. In einer anderen Ausführungsform empfängt der Wärmemanagement-Controller Temperaturmesswerte von Bestandteilen der Datenverarbeitungsanlage und bestimmt auf dieser Basis die Kühlanforderungen innerhalb der Gebläsezonen. In jedem Fall registriert der Wärmemanagement-Controller die resultierende Beanspruchung der einzelnen Kühlgebläse. Er kann auch die Effizienz einzelner Kühlgebläse erfassen. Basierend hierauf macht der Wärmemanagement-Controller Vorschläge zum Tauschen einzelner Kühlgebläse.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum aufeinander abgestimmten Betreiben von elektrischen Einrichtungen aufzuzeigen, die Energieeinsparpotentiale mit geringem Installationsaufwand realisieren.
LÖSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben elektrischer Einrichtungen, wobei zentral Leistungsaufnahmen aller der elektrischen Einrichtungen fortlaufend erfasst werden, wobei die Leistungsaufnahmen den einzelnen elektrischen Einrichtungen zugeordnet werden und wobei zum Erreichen mindestens eines gewünschten Ergebnisses mindestens eine erste der elektrischen Einrichtungen, deren Betreiben zum Erreichen des mindestens einen der gewünschten Ergebnisse zumindest beiträgt, und eine zweite der elektrischen Einrichtungen, deren Betreiben ebenfalls zum Erreichen des mindestens einen der gewünschten Ergebnisse zumindest beiträgt, in zentral aufeinander abgestimmter Weise betrieben werden, werden Messwerte von mehreren Messwertgebern, die Ergebnisse registrieren, welche durch das Betreiben der mehreren elektrischen Einrichtungen erreicht werden, zentral erfasst. Ebenfalls zentral werden Korrelationen zwischen zeitlichen Änderungen der Messwerte der einzelnen Messwertgeber und zeitlichen Änderungen der Leistungsaufnahmen der einzelnen elektrischen Einrichtungen bestimmt. Dann wird das mindestens eine gewünschte Ergebnis aus einer Untergruppe von Ergebnissen ausgewählt, die einerseits durch die Messwertgeber registriert werden und bei denen andererseits die Korrelationen zwischen den zeitlichen Änderungen der Messwerte von mindestens einem der einzelnen Messwertgeber und den zeitlichen Änderungen der Leistungsaufnahmen von mindestens zwei der einzelnen elektrischen Einrichtungen einen ersten vorgegebenen Korrelationsmindestwert erreichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in seinen hier beschriebenen Schritten vollautomatisch ausführbar. Diese vollautomatische Ausführung kann eine aufwändige Installation einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in wesentlichen Teilen ersetzen, zumindest jedoch erheblich vereinfachen. Dazu zählt, dass dann, wenn die zentral fortlaufend erfassten Leistungsaufnahmen aller der elektrischen Einrichtungen nicht von vornherein einzeln mit den entsprechenden elektrischen Einrichtungen verknüpft sind, die erfindungsgemäße Zuordnung der Leistungsaufnahmen zu den einzelnen elektrischen Einrichtungen eine automatisierbare Ermittlung dieser Verknüpfungen einschließt. Auch das erfindungsgemäße aufeinander abgestimmte Betreiben mehrerer elektrischer Einrichtungen zum Erreichen des mindestens einen gewünschten Ergebnisses wird erfindungsgemäß so durchgeführt, dass es vollständig automatisierbar ist. Hierfür müssen Messwertgeber vorhanden sein, die Ergebnisse registrieren, welche durch das Betreiben der mehreren elektrischen Einrichtungen erreicht werden. Indem die Messwerte von diesen Messwertgebern zentral erfasst und ebenso zentral die Korrelationen zwischen zeitlichen Änderungen der Messwerte und zeitlichen Änderungen der Leistungsaufnahmen der einzelnen elektrischen Einrichtungen bestimmt werden, sind jedoch die Verknüpfungen der Messwertgeber mit den einzelnen elektrischen Einrichtungen automatisch ermittelbar. Durch Quantifizierung der Korrelationen und Vergleich mit dem ersten vorgegebenen Korrelationsmindestwert kann weiterhin automatisch ermittelt werden, welche elektrischen Einrichtungen sinnvollerweise zum Erreichen welchen gewünschten Ereignisses in aufeinander abgestimmter Weise betrieben werden. Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung geht bereits über die reine Installation der Vorrichtung hinaus und definiert eine automatisierbare Optimierung des Betriebs der elektrischen Einrichtungen mit Hilfe der Vorrichtung. Die erfindungsgemäß bestimmte Korrelation ist ein nach den Regeln der Statistik aus den Messwerten des jeweiligen Messwertgebers und den Leistungsaufnahmen der jeweiligen elektrischen Einrichtung bestimmtes Zusammenhangsmaß. Dabei kann dieses Zusammenhangsmaß ein bekannter Korrelationskoeffizient sein oder auch anderweitig berechnet werden. Dabei versteht es sich, dass der Korrelationsmindestwert, mit dem die berechnete Korrelation verglichen wird, auf die Definition der Korrelation abzustimmen ist. Entscheidend ist nur, dass die Definition der Korrelation die automatisierbare Berechnung eines Maßes für einen Zusammenhang zwischen den zeitlichen Änderungen der Messwerte des jeweiligen Messwertgeber und den zeitlichen Änderungen der Leistungsaufnahme der jeweiligen elektrischen Einrichtung erlaubt, das dann mit dem ersten vorgegebenen Korrelationsmindestwert vergleichbar ist. Dies ist jedoch eine Eigenschaft, die verschiedenen bekannten Korrelationen zu eigen ist. Das erfindungsgemäße aufeinander abgestimmte Betreiben mehrere elektrischer Einrichtungen zum Erreichen eines mit Hilfe der Korrelationen identifizierten Ereignisses setzt für seine Automatisierbarkeit Eingriffsmöglichkeiten der hierzu verwendeten Vorrichtung in die jeweiligen elektrischen Einrichtungen voraus. Falls diese Eingriffsmöglichkeiten nicht von vorn herein vorhanden sind, können Sie zum Beispiel durch Modifikationen der Steuerungen der elektrischen Einrichtungen oder mit Hilfe von zusätzlichen Leistungssteuergeräten geschaffen werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können Abhängigkeiten bestimmt und berücksichtigt werden, die bei den bestimmten Korrelationen zwischen den zeitlichen Änderungen der Messwerte der einzelnen Messwertgeber und den zeitlichen Änderungen der Leistungsaufnahmen der einzelnen elektrischen Einrichtungen von den Messwerten anderer Messwertgeber gegeben sind. Vielfach sind die erfindungsgemäß ermittelten Korrelationen nicht starr, sondern von Umgebungsparametern abhängig. So kann beispielsweise eine mit einem Messwertgeber erfasste Raumtemperatur eines Raums beim Betrieb einer in einem Nachbarraum angeordneten elektrischen Einrichtung abhängig davon ansteigen, ob ein zwischen dem Raum und dem benachbarten Raum angeordnetes Tor geöffnet ist oder nicht. Wenn ein Messwertgeber den Öffnungszustand des Tors erfasst, kann der Einfluss der Öffnung des Tors auf den Einfluss des Betriebs der elektrischen Einrichtung in dem Nachbarraum auf die Raumtemperatur in dem interessierenden Raum berücksichtigt werden. Andere mögliche Parameter als der Öffnungszustand eines Tors auf Auswirkungen des Betriebs einer elektrischen Einrichtung auf eine Raumtemperatur können die Luftfeuchtigkeit, die absolute Raumtemperatur in dem Raum, eine Außentemperatur, ein Öffnungszustand weiterer Tore und dergleichen sein. Durch Betrachtung von Korrelationen können diese Einflüsse sämtlich automatisch bestimmt werden. Dabei mag es einer größeren Anzahl von Ereignissen bedürfen, um die interessierenden Korrelationen mit ausreichender Genauigkeit zu bestimmen, insbesondere wenn die interessierenden Korrelationen von vielen Umgebungsparametern abhängig sind. Es kann auch eine Vielzahl von Rechenoperationen notwendig sein, um diese Abhängigkeiten zu identifizieren. In der Regel steht hierfür jedoch auch ein ausreichend langer Zeitraum von vielen Stunden bis einigen Wochen zur Verfügung, der sowieso verstreichen muss, damit die notwendige Anzahl von Ereignissen vorliegt, wie sie für die Bestimmung der Korrelationen erforderlich ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann aus den einzelnen Leistungsaufnahmen auf den Typ der zugehörigen einzelnen elektrischen Einrichtungen geschlossen werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann also in grundsätzlich bekannter Weise insbesondere der zeitliche Verlauf der jeweiligen Leistungsaufnahme als identifizierender Fingerabdruck der jeweiligen elektrischen Einrichtung verwendet werden. Dabei können insbesondere Korrelationen zwischen den erfassten Leistungsaufnahmen und Leistungsaufnahmen bekannter Typen von elektrischen Einrichtungen bestimmt und untereinander und zusätzlich oder alternativ jeweils mit einem zweiten vorgegebenen Korrelationsmindestwert verglichen werden. Die höchste Korrelation, die zugleich den zweiten vorgegebenen Korrelationsmindestwert überschreitet, kann dann beispielsweise als Hinweis auf den Typ der jeweiligen elektrischen Einrichtung verwendet werden.
Weiterhin kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren aus den Korrelationen zwischen den zeitlichen Änderungen der Messwerte der einzelnen Messwertgeber und den zeitlichen Änderungen der Leistungsaufnahmen der einzelnen elektrischen Einrichtungen auf eine insbesondere räumliche Zuordnung der einzelnen Messwertgeber zu den einzelnen elektrischen Einrichtungen geschlossen werden. Alternativ oder zusätzlich kann aus diesen Korrelationen auf einen Typ der einzelnen Messwertgeber und/oder die von den einzelnen Messwertgebern registrierten Ereignisse geschlossen werden. Beispielsweise sind Temperatursensoren als Messwertgeber in aller Regel dadurch charakterisiert, dass sie einen zeitlich verzögert zu der jeweiligen Leistungsaufnahme ansteigenden Messwert ausgeben. Die zeitliche Verzögerung hängt von der räumlichen Zuordnung des Messwertgebers zu der die Leistungsaufnahme aufweisenden elektrischen Einrichtung und der daraus resultierenden thermischen Kopplung ab. Auch der Verlauf des Messwerts lässt Rückschlüsse auf den jeweiligen Messwertgeber zu. So steigt eine mit einem Raumtemperatursensor erfasste Raumtemperatur in einem anderen typischen Bereich an als die Temperatur einer Kühlflüssigkeit in einem Kühlkreislauf. Ein Temperatursensor in einem von einer elektrischen Einrichtung gekühlten Bereich zeigt hingegen mit seinem Messwert Temperaturen an, die mit einer Leistungsaufnahme dieser elektrischen Einrichtung fallen. Messwertgeber für elektrische Größen, wie beispielsweise Spannung und Blindleistung sprechen sehr viel kurzfristiger als Temperatursensoren auf eine Leistungsaufnahme einer jeweiligen elektrischen Einrichtung an. Wenn alle verfügbaren Informationen, wie die absolute Größe des Messwerts sowie die Richtung, der Zeitpunkt und der Umfang der Änderungen des Messwerts infolge der Leistungsaufnahme der jeweiligen elektrischen Einrichtung und auch die Korrelationen der Änderungen des Messwerts mit den Leistungsaufnahmen verschiedener elektrischer Einrichtungen und Messwerten anderer Messwertgeber berücksichtigt werden, ist vielfach ein ausreichend genauer Rückschluss auf den Typ des Messwertgebers und das von ihm registrierte Ereignis möglich. Dabei kann die Auswertung dieser Informationen insbesondere durch Abgleich mit Datenbanken erfolgen, in denen entsprechende Erfahrungswerte abgelegt sind.
Häufig erweist es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als zielführend, um mit geringem Aufwand interessierende Korrelationen zu identifizieren, wenn beim zentralen Bestimmen der Korrelationen zwischen den zeitlichen Änderungen der Messwerte der einzelnen Messwertgeber und den zeitlichen Änderungen der Leistungsaufnahmen der einzelnen elektrischen Einrichtungen speziell solche zeitlichen Änderungen der Messwerte der einzelnen Messwertgeber berücksichtigt werden, die gegenüber den zeitlichen Änderungen der Leistungsaufnahmen eine vorgegebene Minimalverzögerung und/oder eine vorgegebene Maximalverzögerung einhalten. Wie bereits angedeutet wurde, tritt bei vielen interessierenden Korrelationen, wie beispielsweise Änderungen von Temperaturen, eine durch verschiedene Effekte wie thermische Leitfähigkeit, Konvektion und dergleichen bedingte zeitliche Verzögerung der Änderungen der Messwerte und gegenüber den Änderungen der Leistungsaufnahmen auf. Da das Maß dieser zeitlichen Verzögerung nicht von vorn herein bekannt ist, muss nach den Korrelationen mit unterschiedlichen zeitlichen Verzögerungen gesucht werden. Dadurch werden diese zeitlichen Verzögerungen ihrerseits bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt und können bei dem aufeinander abgestimmten Betrieb der elektrischen Einrichtungen berücksichtigt werden. Durch die Begrenzung der zeitlichen Verzögerungen auf ein bestimmtes Zeitfenster wird der für das Bestimmen der Korrelationen benötigte Rechenaufwand begrenzt. Dabei werden mit der vorgegebenen Maximalverzögerung zwar möglicherweise vorhandene Korrelationen mit größerer Verzögerung nicht erkannt. Diese können aber in der Regel auch nicht zielgerichtet ausgenutzt werden, wenn zum Erreichen eines gewünschten Ergebnisses mehrere bezüglich ihrer Leistungsaufnahmen mit dem Messwert korrelierte elektrische Einrichtungen aufeinander abgestimmt betrieben werden. Je nach Art des interessierenden Ereignisses kann auch mit Hilfe der vorgegebenen Minimalverzögerung der Rechenaufwand begrenzt werden. Wenn das Ergebnis jedoch beispielsweise das Einstellen einer bestimmten Blindleistung ist oder eines bestimmten Phasenwinkels zwischen Strom und Spannung, so ist die Verwendung einer vorgegebenen Minimalverzögerung größer null weniger sinnvoll. In diesem Fall kann jedoch die vorgegebene Maximalverzögerung relativ klein gesetzt und so der Rechenaufwand begrenzt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die bestimmten Korrelationen zwischen den zeitlichen Änderungen der Messwerte der einzelnen Messwertgeber und den zeitlichen Änderungen der Leistungsaufnahme der einzelnen elektrischen Einrichtungen auf Änderungen hin überwacht werden. Hiermit sind speziell nicht solche Änderungen gemeint, die von sich ändernden Umgebungsbedingungen abhängen, welche mit anderen Messwertgebern erfassbar sind. Vielmehr interessieren hier insbesondere solche Änderungen der bestimmten Korrelationen, die auf sich ändernde Eigenschaften der elektrischen Einrichtungen und/oder der Messwertgeber hinweisen, welche Indizien für schon vorhandenen oder nahende Fehler oder Funktionsbeeinträchtigungen sind. So kann bei Änderungen, die ein vorgegebenes Signifikanzniveau erreichen, ein Überprüfungshinweis zu der jeweiligen einzelnen elektrischen Einrichtung bzw. dem einzelnen Messwertgeber gegeben werden.
Wie bereits angedeutet wurde, kann das mindestens eine gewünschte Ergebnis, zu dem erfindungsgemäß zunächst geeignete Korrelationen ermittelt werden und das dann durch aufeinander abgestimmtes Betreiben mehrerer elektrischer Einrichtungen erreicht wird, aus einer Untergruppe von Ergebnissen ausgewählt werden, die eine Erhöhung, eine Absenkung oder eine Einstellung einer Temperatur, eines Drucks und/oder einer Blindleistung umfassen.
Ein Nebenprodukt des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Aktualisierung einer grafischen Darstellung der elektrischen Einrichtungen sein, in die die bestimmten Korrelationen und/oder daraus ableitbare räumliche Zuordnungen eingetragen werden.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Dateneingang zum Anschließen mindestens eines Leistungsaufnahmesignals und von Messwertgebern und mit einem Steuereingang zum Steuern mehrerer elektrischer Einrichtungen ist erfindungsgemäß zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet. Das heißt, dass die Vorrichtung in der Regel einen entsprechend programmierten Prozessor oder Controller aufweist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs „mindestens“ bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Überprüfungshinweis die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Überprüfungshinweis, zwei Überprüfungshinweise oder mehr Überprüfungshinweise gegeben werden. Die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, die das jeweilige Verfahren oder die jeweiligen Vorrichtung aufweist.
Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.

1 ist ein Ablaufdiagramm zu einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
2 illustriert eine erste konkrete Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
3 ist eine Grafik zu der Anwendung gemäß 2.
4 erläutert eine zweite Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
5 ist eine Grafik zu der Anwendung gemäß 4.

FIGURENBESCHREIBUNG
Die Schritte der in 1 anhand eines Ablaufdiagramms dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen nicht notwendigerweise in der sich aus 1 ergebenden Reihenfolge. Die sich aus 1 ergebende Reihenfolge ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vielmehr nur bei unmittelbar aufeinander aufbauenden Schritten einzuhalten. Zwei Schritte bauen dann aufeinander auf, wenn einer der beiden Schritte erst die Grundlagen für den anderen der beiden Schritte bereitstellt, der andere Schritt also nicht vor dem einen Schritts ausführbar ist.
Die in 1 angezeigten Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zentral ausgeführt. Dies kann bedeuten, dass die Schritte in einer einzigen zentralen Einheit einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden. Zwingend bedeutet hier zentral aber nur, dass die Schritte für alle beteiligten elektrischen Einrichtungen und Messwertgeber gemeinsam durchgeführt werden. Sie müssen nicht an einem einzigen Ort durchgeführt werden. Vielmehr können einzelne Schritte des Verfahrens von einer lokalen Einheit beispielsweise in eine räumlich entfernte Recheneinheit ausgelagert werden. Insbesondere kann eine lokale Einheit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, beispielsweise über das Internet, auf externe Datenbanken zugreifen.
In einem Schritt Erfassen 1 werden Leistungsaufnahmen von den an dem erfindungsgemäßen Verfahren beteiligten elektrischen Einrichtungen erfasst. Dieses Erfassen kann so erfolgen, dass direkt die Leistungsaufnahmen der einzelnen elektrischen Einrichtungen erfasst werden, wobei die Leistungsaufnahmen den einzelnen elektrischen Einrichtungen unmittelbar zugeordnet sind. Das Erfassen der Leistungsaufnahmen kann aber auch unter Verwendung einer Messeinrichtung erfolgen, die die kumulierte Leistungsaufnahmen einiger oder aller beteiligten elektrischen Einrichtungen erfasst. Dann ist der Schritt Zuordnen 2 der Leistungsaufnahmen zu den einzelnen elektrischen Einrichtungen aufwändiger, aber in aller Regel dennoch möglich. Die Leistungsaufnahme, insbesondere deren zeitlicher Verlauf, ist ein Charakteristikum der jeweiligen elektrischen Einrichtung und kann daher zum Zuordnen der Leistungsaufnahme zu der jeweiligen elektrischen Einrichtung und zum Identifizieren der jeweiligen elektrischen Einrichtung genutzt werden. Die Leistungsaufnahmen erlauben zudem ein Schließen 3 auf den Typ der jeweiligen elektrischen Einrichtung, soweit dieser nicht aus einer anderen Quelle bekannt ist.
Weiter erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Erfassen 4 von Messwerten von an dem erfindungsgemäßen Verfahren beteiligten Messwertgebern. Die Messwertgeber zeigen mit ihren Messwerten Ergebnisse an, die durch den Betrieb der elektrischen Einrichtungen erreicht werden. In einem Schritt Bestimmen 5 werden Korrelationen zwischen zeitlichen Verläufen der erfassten Messwerte und zeitlichen Verläufen der erfassten Leistungsaufnahmen bestimmt. Dabei geht es konkret um die Bestimmung eines maximalen Zusammenhangsmaßes, insbesondere eines maximalen Korrelationskoeffizienten, der sich unter Berücksichtigung verschiedener zeitlicher Verzögerungen zwischen dem zeitlichen Verlauf einer Leistungsaufnahme einer einzelnen elektrischen Einrichtung und dem zeitlichen Verlauf der Messwerte von einem einzelnen Messwertgeber ergibt. Dieses Zusammenhangsmaß gibt an, in welchem Maße sich der Betrieb der jeweiligen elektrischen Einrichtung auf das durch den jeweiligen Messwert angezeigte Ergebnis auswirkt.
Ein Schließen 6 auf eine insbesondere räumliche Zuordnung der Messwertgeber zu den elektrischen Einrichtungen, auf den Typ der Messwertgeber und auf die von Ihnen registrierten Ergebnisse bildet eine weitere Basis für die eine Auswahl 7 von Ergebnissen, die durch aufeinander abgestimmtes Betreiben mehrerer der elektrischen Einrichtungen besonders effizient erreicht werden können oder die überhaupt nur durch aufeinander abgestimmtes Betreiben der elektrischen Einrichtungen zu erreichen sind. Beim anschließenden Betreiben 8 wird der Betrieb mehrerer elektrischer Einrichtungen so aufeinander abgestimmt, dass die ausgewählten Ergebnisse erreicht werden. Bei diesen ausgewählten Ergebnissen kann es sich zum Beispiel um eine von einem der Messwertgeber erfasste Temperatur, eine von einem der Messwertgeber erfasste Blindleistung oder einen entsprechender Phasenwinkel oder einen von einem der Messwertgeber erfassten Druck handeln.
Wie bereits oben angemerkt wurde, erfolgen die Schritte der in 1 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht notwendigerweise in der sich aus 1 ergebenden Reihenfolge. Insbesondere kann das Schließen 3 auf den Typ der jeweiligen elektrischen Einrichtung auch erst nach dem Bestimmen 5 der Korrelationen zwischen den zeitlichen Verläufen der erfassten Messwerte und den zeitlichen Verläufen der erfassten Leistungsaufnahmen und damit auf einer breiteren Datenbasis erfolgen. Das Erfassen 1 der Leistungsaufnahmen der elektrischen Einrichtungen und das Erfassen 4 der Messwerte der Messwertgeber in der Praxis sowieso zumindest teilweise zeitgleich erfolgen, um beim Bestimmen 5 die Korrelationen zwischen den zeitlichen Verläufen der erfassten Messwerte und den zeitlichen Verläufen der erfassten Leistungsaufnahmen bestimmen zu können.
2 zeigt schematisch einen Raum 9, in dem ein Kühlschrank 10 und eine elektrische Direktheizung 11 als elektrische Einrichtungen angeordnet sind. In dem Kühlschrank 10 befindet sich ein Temperatursensor 12 als Messwertgeber für die Temperatur in dem Kühlschrank 10. Außerhalb des Kühlschranks 10 und der elektrischen Direktheizung 11 befindet sich ein weiterer Temperatursensor 13 als Messwertgeber für die Raumtemperatur in dem Raum 9. Der Kühlschrank 10 und die elektrische Direktheizung 11 werden aus einem Stromnetz 14 mit elektrischer Leistung versorgt. Dabei werden Leistungsaufnahmen des Kühlschranks 10 und der elektrischen Direktheizung 11 durch Steuerungen 15 und 16 dieser elektrischen Einrichtungen registriert und von einer Vorrichtung 17 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zentral erfasst. In der Vorrichtung 17 werden auch die Messwerte des Temperatursensors 13, d. h. die Raumtemperatur, erfasst. Über die Steuerung 15 des Kühlschranks 10 können zudem die Messwerte des Temperatursensors 22, d. h. die Temperatur in dem Kühlschrank 10 von der Vorrichtung 17 erfasst werden. Die Vorrichtung 17 erkennt durch Bestimmung von Korrelationen zwischen den zeitlichen Verläufen der Messwerte des Temperatursensors 13 und den zeitlichen Verläufen der Leistungsaufnahmen des Kühlschranks 10 und der elektrischen Direktheizung 11, dass und wie sich der Betrieb nicht nur elektrischen Direktheizung 11 sondern auch des Kühlschranks 10 auf die Raumtemperatur auswirkt.
3 ist eine Auftragung von Zusammenhangsmaßen des Betriebs des Kühlschranks 10 und der elektrischen Direktheizung 11 auf die Raumtemperatur T_R, die mit dem Temperatursensor 13 erfasst wird, und die Temperatur T_K in dem Kühlschrank 10, die mit dem Temperatursensor 12 erfasst wird. Die Zusammenhangsmaße sind durch das Bestimmen 5 der Korrelationen zwischen den zeitlichen Verläufen der Messwerte der Temperatursensoren 12 und 13 und den zeitlichen Verläufen der Leistungsaufnahme des Kühlschranks 10 und der elektrischen Direktheizung 11 bestimmt worden. Die Zusammenhangsmaße zeigen an, dass der Betrieb der elektrischen Direktheizung 11 im Wesentlichen nur zu einer Erhöhung der Raumtemperatur T_R führt. Auf die Temperatur T_K in dem Kühlschrank 10 wirkt sich die elektrische Direktheizung 11 jedoch nur geringfügig aus. Der Betrieb des Kühlschranks 10 wirkt sich hingegen nicht nur in einer Absenkung der Temperatur T_K sondern auch signifikant erhöhend auf die Raumtemperatur T_R aus. Das Einstellen einer gewünschten Raumtemperatur T_R als gewünschtes Ergebnis wird dann erfindungsgemäß durch aufeinander abgestimmtes Betreiben des Kühlschranks 10 und der elektrischen Direktheizung 11 bewirkt. Dazu wird beim Ansteuern der elektrischen Direktheizung 11 der Einfluss des Kühlschranks 10 auf das weitere Ergebnis der Raumtemperatur T_R berücksichtigt, den der Kühlschrank 10 bei seinem Betrieb hat, welcher originär zum Erreichen des gewünschten Ergebnisses einer bestimmten Temperatur T_K in dem Kühlschrank 10 erfolgt.
4 zeigt schematisch einen PV-Wechselrichter 18 mit einer Steuerung 19 und einen Elektromotor 20, die parallel zueinander an ein Stromnetz 14 angeschlossen sind. Dabei befindet sich zwischen dem PV-Wechselrichter 18 und dem Elektromotor 20 einerseits und dem Stromnetz 14 andererseits ein Stromzähler 20, der die Leistungsaufnahme des Elektromotors 20 und die negative Leistungsaufnahme, d. h. die Leistungseinspeisung des PV-Wechselrichters 18 registriert. Erfasst werden die Leistungsaufnahmen von der Vorrichtung 17, und sie werden den einzelnen elektrischen Einrichtungen 18 und 20 zugeordnet. Zudem umfasst der Stromzähler 20 einen Messwertgeber 21, der den Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung und damit die Blindleistung erfasst, die aus dem Netz 14 bezogen wird. Der Messwert des Phasenwinkels wird in der Vorrichtung 17 auf Korrelationen mit den Leistungsaufnahmen der elektrischen Einrichtungen 18 und 20 analysiert. Zur Einstellung eines gewünschten Phasenwinkels oder zur Blindleistungsbereitstellung für das Stromnetz 14 wirkt die Vorrichtung 17 auf die Steuerung 19 des PV-Wechselrichters 18 ein, um den PV-Wechselrichter 18 abgestimmt auf den Betrieb des Elektromotors 20 zu betreiben.
5 ist eine Auftragung der Zusammenhangsmaße zwischen der Bereitstellung von Wirkleistung P_W und von Blindleistung P_B beim Betrieb des PV-Wechselrichters 18 und des Elektromotors 20. Der Elektromotor 20 stellt neben hier nicht berücksichtigter mechanischer Leistung, die das durch seinen Betrieb primär angestrebte Ergebnis ist, Blindleistung P_B für das Stromnetz 14 bereit und nimmt Wirkleistung P_W auf. Der PV-Wechselrichter stellt im Wesentlichen Wirkleistung P_W bereit, aber in gewissem Maße auch Blindleistung P_B. Zur Bereitstellung eines gewünschten Maßes an Blindleistung werden erfindungsgemäß der PV-Wechselrichter 18 und der Elektromotor 20 aufeinander abgestimmt betrieben, nachdem zuvor die Zusammenhangsmaße gemäß 5 durch das Bestimmen 5 der Korrelationen ermittelt und hieraus die Möglichkeit des abgestimmten Betriebs zum Erreichen des gewünschten Ergebnisses der Blindleistungsbereitstellung ermittelt wurden.
BEZUGSZEICHENLISTE

1: Erfassen, Schritt
2: Zuordnung, Schritt
3: Schließen, Schritt
4: Erfassen, Schritt
5: Bestimmen, Schritt
6: Schließen, Schritt
7: Auswahl, Schritt
8: Betreiben, Schritt
9: Raum
10: Kühlschrank, elektrische Einrichtung
11: elektrische Direktheizung, elektrische Einrichtung
12: Temperatursensor, Messwertgeber
13: Temperatursensor, Messwertgeber
14: Stromnetz
15: Steuerung
16: Steuerung
17: Vorrichtung
18: PV-Wechselrichter, elektrische Einrichtung
19: Steuerung
20: Elektromotor, elektrische Einrichtung
21: Stromzähler
22: Messwertgeber
TR: Raumtemperatur
TK: Temperatur im Kühlschrank 10
Pw: Wirkleistung
PB: Blindleistung

Claims

Verfahren zum Betreiben elektrischer Einrichtungen (10, 11, 18, 20), - wobei zentral Leistungsaufnahmen aller der elektrischen Einrichtungen (10, 11, 18, 20) fortlaufend erfasst werden, - wobei die Leistungsaufnahmen den einzelnen elektrischen Einrichtungen (10, 11, 18, 20) zugeordnet werden und - wobei zum Erreichen mindestens eines gewünschten Ergebnisses mindestens eine erste der elektrischen Einrichtungen, (10, 11, 18, 20) deren Betreiben zum Erreichen des mindestens einen der gewünschten Ergebnisse beiträgt, und eine zweite der elektrischen Einrichtungen, (10, 11, 18, 20) deren Betreiben ebenfalls zum Erreichen des mindestens einen der gewünschten Ergebnisse beiträgt, in zentral aufeinander abgestimmter Weise betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, - dass zentral Messwerte von mehreren Messwertgebern (12, 13, 22) erfasst werden, wobei die Messwertgeber (12, 13, 22) Ergebnisse registrieren, die durch das Betreiben der mehreren elektrischen Einrichtungen (10, 11, 18, 20) erreicht werden, - dass zentral Korrelationen zwischen zeitlichen Änderungen der Messwerte der einzelnen Messwertgeber (12, 13, 22) und zeitlichen Änderungen der Leistungsaufnahmen der einzelnen elektrischen Einrichtungen (10, 11, 18, 20) bestimmt werden und - dass das mindestens eine gewünschte Ergebnis aus einer Untergruppe von Ergebnissen ausgewählt wird, - die durch die Messwertgeber (12, 13, 22) registriert werden und - bei denen die Korrelationen zwischen den zeitlichen Änderungen der Messwerte von mindestens einem der einzelnen Messwertgeber (12, 13, 22) und den zeitlichen Änderungen der Leistungsaufnahmen von mindestens zwei der einzelnen elektrischen Einrichtungen (10, 11, 18, 20) einen ersten vorgegebenen Korrelationsmindestwert erreichen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Abhängigkeiten der bestimmten Korrelationen zwischen den zeitlichen Änderungen der Messwerte der einzelnen Messwertgeber (12, 13, 22) und den zeitlichen Änderungen der Leistungsaufnahmen der einzelnen elektrischen Einrichtungen (10, 11, 18, 20) von den Messwerten anderer Messwertgeber (12, 13, 22) bestimmt und berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Korrelationen zwischen den zeitlichen Änderungen der Messwerte der einzelnen Messwertgeber (12, 13, 22) und den zeitlichen Änderungen der Leistungsaufnahmen der einzelnen elektrischen Einrichtungen (10, 11, 18, 20) auf eine Zuordnung der einzelnen Messwertgeber (12, 13, 22) zu den einzelnen elektrischen Einrichtungen (10, 11, 18, 20) geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Korrelationen zwischen den zeitlichen Änderungen der Messwerte der einzelnen Messwertgeber (12, 13, 22) und den zeitlichen Änderungen der Leistungsaufnahmen der einzelnen elektrischen Einrichtungen (10, 11, 18, 20) auf - einen Typ der einzelnen Messwertgeber (12, 13, 22) und/oder - der von den einzelnen Messwertgebern (12, 13, 22) registrierten Ergebnisse geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim zentralen Bestimmen der Korrelationen zwischen den zeitlichen Änderungen der Messwerte der einzelnen Messwertgeber (12, 13, 22) und den zeitlichen Änderungen der Leistungsaufnahmen der einzelnen elektrischen Einrichtungen (10, 11, 18, 20) nur solche zeitlichen Änderungen der Messwerte der einzelnen Messwertgeber (12, 13, 22) berücksichtigt werden, die gegenüber den zeitlichen Änderungen der Leistungsaufnahmen eine vorgegebene Minimalverzögerung und/oder eine vorgegebene Maximalverzögerung einhalten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmten Korrelationen zwischen den zeitlichen Änderungen der Messwerte der einzelnen Messwertgeber (12, 13, 22) und den zeitlichen Änderungen der Leistungsaufnahmen der einzelnen elektrischen Einrichtungen (10, 11, 18, 20) auf Änderungen überwacht werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Änderungen, die ein vorgegebenes Signifikanzniveau erreichen, ein Überprüfungshinweis zu der jeweiligen einzelnen elektrischen Einrichtung (10, 11, 18, 20) ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine gewünschte Ergebnis aus einer Untergruppe von Ergebnissen ausgewählt wird, die eine Erhöhung, eine Absenkung oder eine Einstellung einer Temperatur, eines Drucks und/oder einer Blindleistung (P_B) umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmten Korrelationen in eine grafische Darstellung der elektrischen Einrichtungen (10, 11, 18, 20) eingetragen werden.
Vorrichtung mit einem Dateneingang zum Anschließen mindestens eines Leistungsaufnahmesignals und von Messwertgebern (12, 13, 22) und einem Steuereingang zum Steuern mehrerer elektrischer Einrichtungen (10, 11, 18, 20), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.