DE102023200396A1 - Energiemanagementverfahren für eine Energieversorgungseinrichtung in einem Inselnetz sowie Energieversorgungseinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energiemanagementverfahren für eine Energieversorgungseinrichtung (1) in einem elektrischen Inselnetz (2) mit mehreren parallel geschalteten Energieversorgungsmodulen (3), wobei mindestens ein erster Parameter einer je Energieversorgungsmodul (3) bereitgestellten Leistung bezüglich Abweichungen von einem jeweiligen Sollwert überwacht wird, wobei der erste Parameter oder ein zweiter Parameter der bereitgestellten Leistung bezüglich Schwankungen überwacht wird und in Abhängigkeit der Abweichungen und/oder Schwankungen das jeweilige Energieversorgungsmodul (3) abgeschaltet wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Energieversorgungseinrichtung (1) in einem elektrischen Inselnetz (2) mit mehreren parallel geschalteten Energieversorgungsmodulen (3).

Description

• Die Erfindung betrifft ein Energiemanagementverfahren für eine Energieversorgungseinrichtung in einem Inselnetz sowie eine entsprechende Energieversorgungseinrichtung.
• Die dynamische Positionierung (DP) ist ein computergesteuertes System zur automatischen Positionierung eines Schiffs, damit es ohne Ankern oder Festmachen eine Position halten kann. Die DP-Notierung von speziellen Schiffen erfordert ein erhöhtes Schutzkonzept für produzierende Diesel-Generator-Sets, um ein Maximum an verfügbarer Energie zur örtlichen Lageerhaltung zur Verfügung zu stellen. Die Diesel-Generatoren müssen aus diesem Grund zusätzlich zu den üblichen vom Schutzgerät abgedeckten Schutzfunktionen noch durch erweiterte Schutzfunktionen abgesichert sein. Der Schutz kann als zusätzlicher Schutz auch in allen anderen Schiffstypen eingesetzt werden. Neue Notation wie OP und ER werden zusätzlich diesen Schutz benötigen.
• Eine Softwarelösung überwacht in diesen Fällen den Parallellauf der Dieselgeneratoren und erkennt Fehlfunktionen im Parallellauf, so dass die einzelnen Netze an Bord zusammengeschaltet bleiben können, solange kein Fehler erkannt wird und nur im Bedarfsfall getrennt werden, bzw. das fehlerhafte Set dann getrennt wird.
• Es werden für die Energieerzeuger von der Klasse geforderten Schutzfunktionen in den IED's (intelligent electronic device) realisiert, wie Rück- Überleistung, Überstrom, Unterfrequenz, Über- und Unterspannung, etc. Diese Fehler setzen voraus, dass die Geräte/Systeme komplett ausfallen (mechanisch oder elektrisch). Es gibt jedoch verschiedene Fehlerszenarien, bei denen das gesamte Energiesystem in einem Zwischenzustand hängen kann. Hier kann zwar das Netz weiter betrieben werden, hat jedoch möglicherweise eine geringere Performance oder kommt zu unerwünschten Reaktionen in nachfolgenden Systemen.
• Dieses Problem wurde bisher mittels Antriebseinspeisungen über redundante Busbarlösungen und kleine Inselbetriebe gelöst, d.h. die Generatoren und Antriebe wurden auf mehrere Netze verteilt, so dass der Ausfall eines Netzes einen geringen Effekt in der Antriebsleistung hatte. Diese Lösung hatte jedoch einen großen Bedarf an zusätzlicher Hardware und es mussten mehr Dieselgeneratoren eingeschaltet sein, damit die Versorgung der Netze sichergestellt werden kann.
• Bei DP-Notation wurde bisher das Versorgungsnetz in mindestens zwei, meist vier Inselnetze geteilt, damit bei Verlust einer Insel nur einen Antrieb verloren geht. Diese Inseln sind dann mindestens mit drei Dieselmotoren und einem Antrieb belegt. Alternativ lassen sich auch zwei Hauptnetze definieren, welche dann im DP-Betrieb getrennt werden, wobei die einzelnen Netze in bestimmten Fehlerfällen ein weiteres Mal getrennt werden können. Hier ist das gesamte Schiffsdesign zu betrachten und zu klären, ob die Tafeln in zwei oder vier unterschiedlichen Räumen stehen dürfen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Generatorschutz für ein Inselnetz bereitzustellen, bei dem Fehlverhalten einzelner Energieversorgungsmodule frühzeitig erkannt wird, um dieses aus dem Verbund zu trennen.
• Die Erfindung löst die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe, indem sie vorsieht, dass bei einem derartigen Energiemanagementverfahren für eine Energieversorgungseinrichtung in einem Inselnetz mit mehreren parallel geschalteten Energieversorgungsmodulen, wobei mindestens ein erster Parameter einer je Energieversorgungsmodul bereitgestellten Leistung bezüglich Abweichungen von einem jeweiligen Sollwert überwacht wird, der erste Parameter oder ein zweiter Parameter der bereitgestellten Leistung bezüglich Schwankungen überwacht wird und in Abhängigkeit der Abweichungen und/oder Schwankungen das jeweilige Energieversorgungsmodul abgeschaltet wird.
• Die Erfindung löst die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe, indem sie vorsieht, dass bei einem derartigen Energiemanagementverfahren für eine Energieversorgungseinrichtung in einem elektrischen Inselnetz mit mehreren parallel geschalteten Energieversorgungsmodulen, wobei mindestens ein erster Parameter einer je Energieversorgungsmodul bereitgestellten Leistung bezüglich Abweichungen von einem jeweiligen Sollwert überwacht wird, dass der erste Parameter oder ein zweiter Parameter der bereitgestellten Leistung bezüglich Schwankungen überwacht wird und in Abhängigkeit der Abweichungen und/oder Schwankungen das jeweilige Energieversorgungsmodul abgeschaltet wird.
• Die erfindungsgemäße Einbeziehung der Schwankungen der Leistungsparameter ergänzend zu den Beobachtungen der Abweichungen von Sollwerten ermöglicht eine schnellere und verlässlichere Reaktion auf mögliche Probleme einzelner Energieversorgungsmodule im Inselnetz.
• Vorteilhafter Weise ist der erste Parameter und ggf. auch der zweite Parameter ein aktiver Leistungssollwert und/oder ein reaktiver Leistungssollwert, d.h. der gemäß der Erfindung erweiterte Schutz setzt sich aus einer Überwachung bezüglich einer Abweichung eines Sets zu seinem aktiven Leistungssollwert - und somit auch Frequenzsollwert - sowie einer Abweichung zu seinem reaktiven Leistungssollwert - und damit auch Spannungssollwert - zusammen.
• Weiter ist es vorteilhaft, wenn Schwankungen bezüglich Frequenz, elektrischer Spannung, aktiver und reaktiver Leistung überwacht werden.
• Dabei ist es zweckmäßig, dass, falls die sich ergebende Abweichung einen parametrierbaren Grenzwert überschreitet, ein Alarm und/oder eine parametrierbare Schutzfunktion des entsprechenden Energieversorgungsmoduls ausgelöst wird.
• In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Differenz aufeinanderfolgender Messwerte des ersten oder zweiten Parameters ermittelt, wobei, wenn das Vorzeichen der Differenz wechselt und die Differenz einen parametrierbaren Wert überschreitet, dies gezählt wird, wobei, wenn innerhalb einer parametrierbaren Zeit eine parametrierbare Anzahl von alternierenden Vorzeichenwechseln festgestellt wird, ein Alarm ausgelöst wird und/oder eine parametrierbare Schutzfunktion des entsprechenden Energieversorgungsmoduls ausgelöst wird.
• Vorteilhafter Weise werden Abweichungen und Schwankungen eines Energieversorgungsmoduls mit Abweichungen und Schwankungen anderer Energieversorgungsmodule der Energieversorgungseinrichtung im Inselnetz verglichen. Eine von benachbarten Energieversorgungsmodulen losgelöste Betrachtung einzelner Energieversorgungsmodule hat zwar auch einen gewissen Wert, eine Überwachung des Inselnetzes auf Reglerfehler ist aber nur dann möglich, wenn ein zentraler Baustein sämtliche Soll- und Istwerte der einzelnen Energieversorgungsmodule einsammelt und miteinander vergleicht.
• Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn ein fehlerhaftes Energieversorgungsmodul identifiziert und die Wirkung einer Abtrennung dieses fehlerhaften Energieversorgungsmoduls vom Inselnetz überprüft wird. Durch softwaregestützte Algorithmen kann das Probleme verursachende Energieversorgungsmodul ermittelt, einem Energiemanagementsystem gemeldet und ggf. abgetrennt werden. Durch die Erkennung eines Defekts in der Energieerzeugung und die Überwachung der Reaktion, wird die Verfügbarkeit des Energienetzes erhöht, wodurch sich DP-Notationen mit einem geringeren Hardwareaufwand realisieren lassen.
• Dabei ist es zweckmäßig, wenn eine Alternative an ein Energiemanagementsystem gesendet wird, sollte das fehlerhafte Energieversorgungsmodul nicht vom Energieversorgungssystem getrennt werden können. Dabei wird auch die alternative Konstellation der Energieversorgungsmodule vorab auf Plausibilität und Verfügbarkeit geprüft.
• Je schneller ein Parameter gemessen wird, desto schneller kann ein Energiemanagementsystem auf potenzielle Fehler reagieren. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Messungen zumindest eines Parameters der bereitgestellten Leistung eines Energieversorgungsmoduls mit einer zeitlichen Auflösung von mindestens 500ms erfolgt.
• In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Energieversorgungsmodul auf eine Über- bzw. Unterversorgung mit Kraftstoff überwacht. Zu diesem Zweck wird eine errechnete Leistung mit einer aktuellen Leistung verglichen. Bei Über- bzw. Unterschreitung einer ersten parametrierbaren Abweichung der Leistung von einem errechneten Sollwert wird ein Alarm ausgelöst wird und bei Über- bzw. Unterschreitung einer zweiten parametrierbaren Abweichung, die größer als die erste parametrierbare Abweichung ist, wird eine parametrierbare Schutzfunktion des fehlerhaften Energieversorgungsmoduls initiiert.
• Die auf eine Vorrichtung gerichtete Aufgabe wird gelöst durch eine Energieversorgungseinrichtung in einem elektrischen Inselnetz mit mehreren parallel geschalteten Energieversorgungsmodulen, die Energieversorgungseinrichtung umfassend ein Energiemanagementsystem zum Steuern oder Regeln der Energieversorgungsmodule, sowie eine Überwachungseinrichtung, die geeignet ist, Leistungsparameter der Energieversorgungsmodule zu messen, wobei die Überwachungseinrichtung so eingerichtet ist, dass auf Grundlage der gemessenen Leistungsparameter durch Vergleich mit parametrierbaren Grenzwerten ein fehlerhaftes Energieversorgungsmodul identifizierbar und vom Inselnetz trennbar ist.
• Vorteilhafter Weise ist die Überwachungseinrichtung so eingerichtet, dass Wirkleistung und Blindleistung gemessen werden.
• Schließlich ist es vorteilhaft, wenn die Überwachungseinrichtung zumindest ein Insel-Überwachungsmodul und mehrere Ein- und Ausgabemodule umfasst, wobei die Ein- und Ausgabemodule in der Nähe der zugehörigen Sensoren und Aktoren im jeweiligen Energieversorgungsmodul angeordnet, über ein Bussystem und spezielle Kopfbaugruppen oder Schnittstellenmodule mit einem jeweiligen Insel-Überwachungsmodul verbunden und dafür ausgelegt sind, Soll- und Istwerte der einzelnen Energieversorgungsmodule einzusammeln und an das jeweilige Insel-Überwachungsmodul weiterzuleiten, damit die Soll- und Istwerte der einzelnen Energieversorgungsmodule dort miteinander verglichen und Handlungsempfehlungen an das Energiemanagementsystem übermittelt werden können. Die Schnittstellenmodule besitzen eine entsprechende Busschnittstelle (Profibus, Profinet etc.). Anstatt vieler Einzeladern zur zentralen CPU brauchen die Sensoren und Aktoren nur bis zur dezentralen Peripherie (d.h. Ein- und Ausgabemodule) verkabelt zu werden. Von dort aus führt lediglich eine Busleitung zur CPU.
• Mit der Erfindung wird die Verfügbarkeit einer Energieversorgungseinrichtung in einem Inselnetz mit mehreren parallel geschalteten Energieversorgungsmodulen erhöht. Anders ausgedrückt ermöglicht die Erfindung eine Kombination der bisher getrennten Inseln und damit eine Reduzierung der benötigten laufenden Diesel. Damit wird Hardware eingespart, da man nicht mehr so viele Inseln benötigt, Platz, welcher für die Hardware benötigt wird und es wird Treibstoff im Betrieb eingespart, da man hiermit die Anzahl der benötigten Diesel reduzieren kann.
• Schließlich ermöglicht die Erfindung einen Closed-Bustie-Betrieb, d.h. einen Betrieb der Energieversorgungseinrichtung mit geschlossener Sammelschiene, der eine höhere Toleranz gegenüber Störungen in der dynamischen Positionierung (DP) beispielsweise eines Schiffs bietet. Ohne die Erfindung wäre bei einem Schiff, das mit geschlossenen zweiten Schaltern betrieben wird, nicht gewährleistet, dass Antriebe bei bestimmten Arten von Stromversorgungsausfällen in Betrieb bleiben. Eine schnelle Wiederherstellung der Anlage ist aber von entscheidender Bedeutung, um die DP2- und DP3-Mindestanforderungen zu erfüllen, weshalb oft offene Stromschienen verwendet werden.
• Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch und nicht maßstäblich:
• 1 ein elektrisches Netz nach dem Stand der Technik,
• 2 ein weiteres elektrisches Netz nach dem Stand der Technik,
• 3 ein elektrisches Netz mit einer erfindungsgemäßen Energieversorgungseinrichtung,
• 4 eine erfindungsgemäße Energieversorgungseinrichtung,
• 5 ein Flussdiagramm für die Ermittlung eines Zählerstandes am Beispiel des Active Power Huntings für ein einzelnes Energieerzeugermodul,
• 6 weitere Aktionen als Funktion eines Zählerstandes,
• 7 die Bestimmung eines fehlerhaften Energieversorgungsmoduls,
• 8 die Überwachung eines Energieversorgungsmoduls auf eine Über- bzw. Unterversorgung mit Kraftstoff,
• 9 Auswertung der Abweichung für jedes einzelne Energieversorgungsmodul z.B. verursacht durch Über-/Unterversorgung und
• 10 die Logik einer Schutzfunktion im Falle einer Über- bzw. Unterversorgung mit Kraftstoff.
• Die 1 zeigt schematisch und beispielhaft ein elektrisches Inselnetz 2 mit einer Energieversorgungseinrichtung nach dem Stand der Technik. Sie umfasst im Beispiel der 1 vier Inseln 8 mit je einer Inselsammelschiene 9 über die jeweils drei Generatoren 10 und ein Motor 11 elektrisch verbindbar sind. Zu diesem Zweck sind erste Schalter 12 vorgesehen. Die Inselsammelschienen 9 können über zweite Schalter 16 miteinander verbunden bzw. voneinander getrennt werden. Im DP-Betrieb (dynamic positioning) sind alle zweiten Schalter 16 geöffnet, d.h. das Inselnetz 2 arbeitet dann mit einer vollständig geöffneten Sammelschiene 13.
• 2 zeigt ein weiteres elektrisches Inselnetz 2 mit einer Energieversorgungseinrichtung nach dem Stand der Technik, bei dem zwei Hauptnetze 14 definiert werden, welche im DP-Betrieb voneinander getrennt werden. Diese Hauptnetze 14 können in bestimmten Fehlerfällen weiter in Inseln 8 aufgetrennt werden. Diese umfassen im vorliegenden Ausführungsbeispiel der 2 je zwei Generatoren 10 und einen Motor 11.
• 3 zeigt ein elektrisches Inselnetz 2 mit einer erfindungsgemäßen Energieversorgungseinrichtung 1, mit einer Sammelschiene 13, die nur noch einen einzigen zweiten Schalter 16 aufweist, mit dem die Inselsammelschienen 9 der Inseln 8 miteinander verbunden bzw. voneinander getrennt werden können. Im Beispiel der Ausführungsform der 3 entsprechen die beiden Inseln 8 zwei Hauptnetzen 14. Die Anzahl der benötigten Motore 11 und Generatoren 10 ist gegenüber den Konfigurationen der 1 und 2 aus dem Stand der Technik verringert.
• 4 zeigt eine erfindungsgemäße Energieversorgungseinrichtung 1, wie sie beispielsweise im elektrischen Inselnetz 2 der 3 eingesetzt werden könnte. Die Energieversorgungseinrichtung 1 erstreckt sich über zwei Hauptnetze 14 bzw. Inseln 8. Beide Hauptnetze 14 umfassen je zwei Generatoren 10 und eine Batterie 15, die über erste Schalter 12 mit der jeweiligen Inselsammelschiene 9 bzw. der Sammelschiene 13 verbunden sind. Die beiden Hauptnetze 14 sind über den zweiten Schalter 16 verbind- bzw. trennbar. Das rechte Hauptnetz 14 umfasst ferner einen Landanschluss 17. Das Ausführungsbeispiel der 4 umfasst somit sieben Energieversorgungsmodule 3. Die beiden weiteren Module 3` direkt am zweiten Schalter 16 sind Schnittstellen zwischen den Inseln 8, dienen zwar nicht der Energieerzeugung, sollten aber ebenfalls in die Überwachung der Energieversorgungseinrichtung 1 einbezogen werden.
• Ein Energieversorgungsmodul 3 umfasst ein Netzwerkmodul 18, das als Schnittstelle zu einem nicht näher bezeichneten Datennetz der erfinderischen Energieversorgungseinrichtung 1 dient. Weiter umfasst ein Energieversorgungsmodul 3 ein lokales Energiemanagementmodul 19, welches mit dem Netzwerkmodul 18 zur Übermittlung von Daten verbunden ist.
• Das lokale Energiemanagementmodul 19 ist auch mit einem Ein- und Ausgabemodul 7 verbunden, welches die Kommunikation mit beispielsweise Sensoren ermöglicht, die im jeweiligen Energieversorgungsmodul 3 angeordnet sind. Solch ein Ein- und Ausgabemodul 7 kann sowohl Signale empfangen als auch Ausgaben senden. Für die Erfindung ist es wesentlich, dass die Ein- und Ausgabemodule 7 der Energieversorgungsmodule 3 einer Insel 8 mit einem Inselüberwachungsmodul 6 verbunden sind. Ein Inselüberwachungsmodul 6 kann, wie im Ausführungsbeispiel der 4 gezeigt, in einem Energieversorgungsmodul 3 oder einem weiteren Modul 3` selbst angeordnet sein, muss es aber nicht. Es erfüllt seine Funktion auch außerhalb der Energieversorgungsmodule 3 bzw. der weiteren Module 3`.
• Gemäß der Erfindung wird mindestens ein erster Parameter einer je Energieversorgungsmodul 3 bereitgestellten Leistung bezüglich Abweichungen von einem jeweiligen Sollwert überwacht, wobei der erste Parameter oder ein zweiter Parameter der bereitgestellten Leistung bezüglich Schwankungen überwacht wird und in Abhängigkeit der Abweichungen und/oder Schwankungen das jeweilige Energieversorgungsmodul 3 abgeschaltet wird.
• Der erste oder zweite Parameter ist ein aktiver Leistungssollwert (Wirkleistung) oder ein reaktiver Leistungssollwert (Blindleistung). Insbesondere werden Schwankungen bezüglich Frequenz, elektrischer Spannung, aktiver und reaktiver Leistung überwacht.
• Die Überwachung der Wirkleistung kann über einen internen Sollwert der Energieversorgungseinrichtung 1 bzw. eines Energieversorgungsmoduls 3 und den über einen an den Generatorklemmen vom Transducer gemessenen Istwert geschehen.
• Für die Überwachung der Blindleistung wird ein Sollwert von einem AVR (Automatic Voltage Regulator) und ein dazu passender, an den Generatorklemmen gemessener Wert benötigt.
• Wird eine Abweichung des Istwerts vom Sollwert festgestellt, die eine parametrierbare Grenze überschreitet, wird ein Alarm ausgelöst und eine parametrierbare Schutzfunktion des defekten Energieversorgungsmoduls initiiert.
• Um zu prüfen, ob ein sogenanntes „Frequency Hunting“ oder „Active Power Hunting“ vorliegt, sollen alternierende Änderungen pro Zeit aufsummiert werden. „Hunting“ bezeichnet einen Vorgang, bei dem ein System eine Gleichgewichtsposition sucht oder „jagt“, was sich im vorliegenden Fall beispielsweise als Pendeln einer Frequenz oder einer Wirkleistung offenbart.
• 5 zeigt am Beispiel des Active Power Huntings für ein einzelnes Energieversorgungsmodul 3, beispielsweise ein Generatorset, wie das geschieht. Die Wirkleistung des Energieversorgungsmoduls 3 wird über die schnellste zur Verfügung stehende Möglichkeit gemessen, beispielsweise über den Transducer an den Generatorklemmen. Die Auflösung beträgt hier ca. 100ms. Im Ablaufplan der 5 wird die Steigung der Leistungskurve bestimmt, indem in jedem Zyklus die Differenz zum vorherigen Wert berechnet wird: $$\Delta {\text{P}}_{\text{n}}={\text{P}}_{\text{n}}-{\text{P}}_{\text{n}-\text{1}}$$

  

  mit ΔP_n = Steigung der Leistungskurve, P_n = aktuell gemessener Leistungswert und P_n-1 = unmittelbar vorangegangener Leistungswert.
• Diese Steigung ΔP_n kann positiv, negativ oder 0 sein. Ist die Steigung innerhalb zulässiger Grenzen wird ein Zähler um 1 verringert (C_n = C_n-1 - 1). Ist die Steigung jedoch größer als ein Grenzwert (ΔP_n > ΔP_max), wird jedes Mal, wenn die Richtung der Differenz wechselt und die Differenz einen parametrierbaren Betrag überschreitet, der Zähler um 1 erhöht (C_n = C_n-1 + 1) .
• Wird innerhalb einer parametrierbaren Zeit eine parametrierbare Anzahl von alternierenden Überschreitungen festgestellt wird ein Alarm „Frequency/Active Power Hunting“ ausgelöst und eine parametrierbare Schutzfunktion des entsprechenden Energieversorgungsmoduls 3 ausgelöst. Im Beispiel der 6 werden auf Grundlage der Anzahl von alternierenden Überschreitungen zwei Aktionen angestoßen. Im oberen Pfad (C > C_A) wird ein Alarm ausgelöst, im unteren Pfad (C > C_T) erfolgt ein Trigger für die Bestimmung eines fehlerhaften bzw. defekten (D) Energieversorgungsmoduls 3.
• 7 zeigt die nötigen Schritte. Zuerst wird die Anzahl der aktiven Energieversorgungsmodule (#M) bestimmt. Bei mehr als zwei Energieversorgungsmodulen 3 am Netz (#M > 2), kann man das defekte Energieversorgungsmodul 3 dadurch erkennen, dass sich die Abweichung dieses defekten Energieversorgungsmoduls 3 auf die anderen Energieversorgungsmodule 3 aufteilt, d.h. die Abweichung ist beim defekten Energieversorgungsmodul 3 am größten. Bei mehr als zwei Energieversorgungsmodulen 3 pro Insel 8 wird daher dasjenige identifiziert, das die stärkste Abweichung aufweist. Bei diesem wird ein Fehlerzähler erhöht (C_n = C_n-1 + 1), bei den übrigen Energieversorgungsmodulen 3 wird deren jeweiliger Fehlerzähler verringert (C_n = C_n-1 - 1). Um diese Möglichkeit des Vergleichs zu haben, ist deshalb je Insel 8 ein Inselüberwachungsmodul 6 als zentraler Baustein vorgesehen, der die Abweichung sämtlicher Energieversorgungsmodule 3 gesammelt überwacht.
• Liegt die Anzahl der aktiven Energieversorgungsmodule bei 2 oder darunter, wird die Stellung des ersten Schalters 16 geprüft. Ist der erste Schalter 16 geschlossen, wird zuerst versucht, ein weiteres Energieversorgungsmodul 3 hinzuzuschalten, um darüber das fehlerhafte Energieversorgungsmodul wie im vorhergehenden Abschnitt beschrieben zu identifizieren. Ist das Zuschalten eines weiteren Energieversorgungsmoduls 3 nicht möglich, oder führt dies nicht zum Erfolg, wird der erste Schalter 16 geöffnet. Ist er bereits geöffnet kann es erforderlich sein, ein weiteres Energieversorgungsmodul 3 zu starten und bei Erreichen einer geforderten Leistung, d.h. bei passender Drehzahl und passender Spannung, dem aktiven Teil der Energieversorgungseinrichtung 1 hinzuzuschalten, während das fehlerhafte Energieversorgungsmodul 3 abgeschaltet wird. Ein Blackout wäre in einem solchen Fall in der Größenordnung von Sekunden und dient nur der Bereinigung.
• Überschreitet der Fehlerzähler (C) eines Energieversorgungsmoduls 3 eine vorgegebene Fehlergrenze (C_T), wird dieses Energieversorgungsmodul 3 abgeschaltet, wie 7 im unteren Bereich zeigt.
• Das gleiche Prinzip gilt auch für die Überwachung des Voltage Huntings. Dafür soll die Blindleistung eines jeden Energieversorgungsmoduls 3 überwacht werden. Hierfür wird typischerweise eine möglichst schnelle Messung der Blindleistung an den Generatorklemmen benötigt.
• 8 zeigt die Überwachung eines Energieversorgungsmoduls 3, beispielsweise eines Motors (Dieselaggregats) 11 auf eine Über- bzw. Unterversorgung mit Kraftstoff. Hierfür wird die Position des Füllgestänges über einen Analogeingang eingelesen. Das zugehörige Signal kommt von entsprechenden Motor 11. Dieses wird dann über eine Kennlinie umgerechnet in eine erwartete Generatorleistung. Diese errechnete Generatorleistung (P_set) wird dann mit der aktuellen Leistung (P_act) an den Generatorklemmen verglichen, die ebenfalls über einen Analogeingang von einem Transducer eingelesen wird. $$\Delta \text{P}={\text{P}}_{\text{act}}-{\text{P}}_{\text{set}}$$

  
• Übersteigt die Abweichung (ΔP) einen parametrierbaren Maximalwert (ΔP_max) wird ein Zähler für die Abweichungen erhöht: $${\text{C}}_{\text{n}}={\text{C}}_{\text{n}-1}+1$$

  
• Bei Abweichungen kleiner als der Maximalwert wird der Zähler entsprechend verringert. $${\text{C}}_{\text{n}}={\text{C}}_{\text{n}-1}-\mathrm{1,}\left(\forall {\text{ C}}_{\text{n}-1}>0\right)$$

  
• Bei einer parametrierbaren Anzahl von Abweichung der Nominalleistung des Generators 10 wird ein Alarm „Overfueling“ bzw. „Underfueling“ ausgelöst. Bei Über- bzw. Unterschreitung einer weiteren parametrierbaren Grenze wird eine parametrierbare Schutzfunktion des fehlerhaften Aggregats initiiert.
• Die Logik dieser Schutzfunktion ist in 10 dargestellt und ähnelt stark dem in 7 gezeigten Ablauf.
• Wie in 7 wird auch beim Beispiel der 10 zuerst die Anzahl der Energieversorgungsmodule 3 (#M) im Inselnetz bestimmt. Sobald mehr als zwei Energieversorgungsmodule 3 am Netz sind, kann man das fehlerhafte Energieversorgungsmodul 3 wiederum dadurch erkennen, dass sich die Abweichung des fehlerhaften Energieversorgungsmoduls 3 auf die anderen Energieversorgungsmodule 3 aufteilt, d.h. die Abweichung ist beim fehlerhaften Energieversorgungsmodul 3 am größten (max ΔP). Bei mehr als zwei Energieversorgungsmodulen 3 im Inselnetz wird daher dasjenige identifiziert, das die stärkste Abweichung aufweist. Bei diesem wird ein Fehlerzähler erhöht (C_n = C_n-1 + 1), bei den übrigen Energieversorgungsmodulen 3 wird deren Fehlerzähler verringert (C_n = C_n-1 - 1, V C_n-1 > 0) .
• Liegt die Anzahl der Energieversorgungsmodule bei 2 oder darunter wird geprüft, ob eine Abweichung im Verhältnis von Frequenz (f) zu Spannung (U) vorliegt. Bei positiver Abweichung im Verhältnis von Frequenz zu Spannung (Δ f/U > 0) wird der Trip-Zähler (C_n) des Energieversorgungsmoduls 3 mit einer positiven Abweichung von Wirkleistung P zu Blindleistung Q (Δ P/Q > 0) um einen Zähler erhöht (C_n = C_n-1 + 1). Bei negativer Abweichung im Verhältnis von Frequenz zu Spannung (Δ f/U > 0) wird der Trip-Zähler (C_n) des Energieversorgungsmoduls 3 mit einer negativen Abweichung von Wirkleistung P zu Blindleistung Q (Δ P/Q < 0) um einen Zähler verringert (C_n = C_n-1 - 1, ∀ C_n-1 > 0) .
• Überschreitet der Fehlerzähler (C_n) eines Energieversorgungsmoduls 3 eine vorgegebene Fehlergrenze (C_T), wird dieses Energieversorgungsmodul 3 abgeschaltet, wie 10 (und zuvor schon 7) im unteren Teil zeigt.

Claims (13)

1. Energiemanagementverfahren für eine Energieversorgungseinrichtung (1) in einem elektrischen Inselnetz (2) mit mehreren parallel geschalteten Energieversorgungsmodulen (3), wobei mindestens ein erster Parameter einer je Energieversorgungsmodul (3) bereitgestellten Leistung bezüglich Abweichungen von einem jeweiligen Sollwert überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Parameter oder ein zweiter Parameter der bereitgestellten Leistung bezüglich Schwankungen überwacht wird und in Abhängigkeit der Abweichungen und/oder Schwankungen das jeweilige Energieversorgungsmodul (3) abgeschaltet wird.
2. Energiemanagementverfahren nach Anspruch 1, wobei der erste oder zweite Parameter ein aktiver Leistungssollwert oder ein reaktiver Leistungssollwert ist.
3. Energiemanagementverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei Schwankungen bezüglich Frequenz, elektrischer Spannung, aktiver und reaktiver Leistung überwacht werden.
4. Energiemanagementverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, falls die sich ergebende Abweichung einen parametrierbaren Grenzwert überschreitet, ein Alarm und/oder eine parametrierbare Schutzfunktion des entsprechenden Energieversorgungsmoduls (3) ausgelöst wird.
5. Energiemanagementverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Differenz aufeinanderfolgender Messwerte des ersten oder zweiten Parameters ermittelt wird, wobei, wenn das Vorzeichen der Differenz wechselt und die Differenz einen parametrierbaren Wert überschreitet, dies gezählt wird, wobei, wenn innerhalb einer parametrierbaren Zeit eine parametrierbare Anzahl von alternierenden Vorzeichenwechseln festgestellt wird, ein Alarm ausgelöst wird und/oder eine parametrierbare Schutzfunktion des entsprechenden Energieversorgungsmoduls (3) ausgelöst wird.
6. Energiemanagementverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Abweichungen und Schwankungen eines Energieversorgungsmoduls (3) mit Abweichungen und Schwankungen anderer Energieversorgungsmodule (3) im Inselnetz (2) verglichen werden.
7. Energiemanagementverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein fehlerhaftes Energieversorgungsmodul (3) identifiziert und die Wirkung einer Abtrennung dieses fehlerhaften Energieversorgungsmoduls (2) vom Inselnetz (2) überprüft wird.
8. Energiemanagementverfahren nach Anspruch 7, wobei, sollte das fehlerhafte Energieversorgungsmodul (3) nicht getrennt werden können, eine alternative ermittelt wird.
9. Energiemanagementverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messungen zumindest eines Parameters der bereitgestellten Leistung eines Energieversorgungsmoduls (3) mit einer zeitlichen Auflösung von mindestens 500ms, insbesondere 200ms erfolgt.
10. Energiemanagementverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Energieversorgungsmodul (3) auf eine Über- bzw. Unterversorgung mit Kraftstoff überwacht wird, wobei eine errechnete Leistung mit einer aktuellen Leistung verglichen wird, und bei Über- bzw. Unterschreitung einer ersten parametrierbaren Abweichung der Leistung von einem errechneten Sollwert ein Alarm ausgelöst wird und bei Über- bzw. Unterschreitung einer zweiten parametrierbaren Abweichung, die größer als die erste parametrierbare Abweichung ist, eine parametrierbare Schutzfunktion des fehlerhaften Energieversorgungsmoduls (3) initiiert wird.
11. Energieversorgungseinrichtung (1) in einem elektrischen Inselnetz (2) mit mehreren parallel geschalteten Energieversorgungsmodulen (3), die Energieversorgungseinrichtung (1) umfassend ein Energiemanagementsystem (4) zum Steuern oder Regeln der Energieversorgungsmodule (3), sowie eine Überwachungseinrichtung (5), die geeignet ist, Leistungsparameter der Energieversorgungsmodule (3) zu messen, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (5) so eingerichtet ist, dass auf Grundlage der gemessenen Leistungsparameter durch Vergleich mit parametrierbaren Grenzwerten ein fehlerhaftes Energieversorgungsmodul (3) identifizierbar und vom Inselnetz (2) trennbar ist.
12. Energieversorgungseinrichtung (1) nach Anspruch 11, wobei die Überwachungseinrichtung (5) so eingerichtet ist, dass Wirkleistung und Blindleistung gemessen werden.
13. Energieversorgungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Überwachungseinrichtung (5) zumindest ein Inselüberwachungsmodul (6) und mehrere Ein- und Ausgabemodule (7) umfasst, wobei die Ein- und Ausgabemodule (7) im jeweiligen Energieversorgungsmodul (3) angeordnet und dafür ausgelegt sind, Soll- und Istwerte der einzelnen Energieversorgungsmodule (3) einzusammeln und an das jeweilige Inselüberwachungsmodul (6) weiterzuleiten, damit die Soll- und Istwerte der einzelnen Energieversorgungsmodule (3) dort miteinander verglichen und Handlungsempfehlungen an das Energiemanagementsystem (4) übermittelt werden können.

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