DE1900667B2 - Zentrale Steuerung der Aufladung einer Vielzahl von Waermespeicherheizgeraeten in Netzen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine zentrale Steuerung der Aufladung von Wärmespeicherheizgeräten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Wärmespeicherheizgeräte werden in der Reget mit einer durch Tarif verbilligten Energie betrieben, Dk c verbilligte Energie wird von dem Energieversorgungsunternehmen (EVU) zu bestimmten Zeiten (Freigabezeiten) geliefert und zwar in der Nachtzeit und während weniger Stunden am Tage. Bei dieser Art des Energieverbrauchs sind im Haus eine Schaltuhr und in jeder Wohnung außer dem üblichen Tarifzähler ein Tarifzähler für den Nachtstrom und ein Tarifzähler für den am Tag zugelassenen Nachheizstrom vorgesehen. An Stelle der Schaltuhr kann auch ein Rundsteuerempfänger installiert werden. Mit Hilfe der Rundsteuerung wird die Heizung in bestimmten Bereichen oder m allen Bereichen des Versorgungsgeb.ets abgeschaltet wenn dfe Netzbelaitung einen best.mmten Wer» erreicht. Bei der Abschaltung durch die Rundsteuerung werden alle mr^SXiz^m abgeschaltet ohne Rücksicht darauf wie groß die bisher gespeicherte Wärme ist. In Sn Fällen wird noch Wärme benötigt aber dieser Wärmebedarf kann auf Grund der zentralen Abschaltung nicht gedeckt werden. Die WarmespeH herhe.zgcräte werden in ihrer Wärmekapazität so dimensioniert, dali am Tage eine ausreichende Abgabe von Wärme aus dem Wärmespeicher gewährleistet ist, bevor in der darauffolgenden Naent wieder die starke Aufhebung des Wärmespeicherheizgerätes erfolgt. Die so betriebenen Wärmespeicherheizgeräte müssen daher eine verhältnismäßig hohe Wärmekapazität erhalten, wodurch sie schwer und in der Anschaffung teuer werden. Es ist auch bereits eine zentrale Si-^rau-g nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Hierbei werden schon der Wärmcrestwert eines Speicherhei/gerätes und der Witterungszustand als Steuergrößen mit berücksichtigt. Es wird jedoch jedes Wärmespeicherheizgerät unabhängig von weiteren Speicherheizgeräten geladen ohne Rücksicht auf die Netzbelastung. Allenfalls ist ein Zeitplan mehreren Speicherheizgeräten gemeinsam (Elektriz.tätswirtschaft. Jahrgang 66. 1967, H. i 5, S. 44 Ibis 447).

In ähnlicher Weise wie die vorstehend genannte Steuerung arbeitet eine andere bekannte Steuerung. b-i der ebenfalls die jeweilige Netzbelastung nicht berücksichtigt ist (Elektrowärme International, Bd. 26. Nr. 9 September 1968, S. 309 bis 312). ' Es ist zwar bereits auch ein Gerät bekannt, das Daten über den Belastungszustand eines Netzes, insbesondere einer Speiseleitung, feststellt und weitergibt. Das bekannte Gerät dient aber zum Steuern von Elektroschmelzöfen. Das bekannte Gent gehört damit nicht zur Gattung des Erfindungsgegenstandes (Landis & Gyr-Mitieilungen, 1964. H. 1. S. 3 und 4).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zentrale Steuerung nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung auf einfache Weise so zu verbessern, daß mehrere Wärmespeicherheizgeräte, sowohl in der Nacht als auch während vieler Stunden am Tag, immer dann geladen werden können, wenn die das Netzteil versorgende Speiseleitung nicht voll ausgelastet ist. Dabei sollen aber nur oder hauptsächlich nur diejenigen Geräte geladen werden, deren Aufladen dringend ist. Noch große Speicherwärme enthaltende Geräte sollen abgeschaltet bleiben. Insbesondere wird angestrebt, die Steuerung so zu gestalten, daß sich durch ihre Wirkungsweise die Kapazität der angeschlossenen Wärmespeicherheizungen klein halten läßt, um Gewichte und Anschaffungskosten zu verringern. Außerdem soll mit der zu schaffenden Steuerung eine gleichmäßigere Netzbelastung erzielt werden.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im] Kennzeichen des Anspruchs I angegebenen Maßnahmen gelöst»

Die erfindungsgemäße Ausbildung hat den Vorteil, daß mit ihr in allen Fällen, in denen das EV(J zur Energielieferung für die Wärmespeicherheizgeräte bereit ist, in erster Linie mit Energie diejenigen Wärmespeicherheizgeräte versorgt werden können, deren Restwärme niedrig oder Null ist. ßieser Vorteil ist von besonderer Bedeutung, wenn das* EVU nicht große Energiemengen für die Aufheizung der Wärme-

speicherheizgerate zur Verfügung hat. Es werden dann die Wärmespeicherheizgeräte aufgeheizt, deren Aufhetzung dringend ist, während die noch große Speicherwärme aufweisenden Warmespeicherheizgeritte abgeschaltet sind. Erst bei voller Netzauslastung sind sämtliche Wärmespeicherheizgeräte abgeschaltet. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß infolge der Aufheizmöglichkeit am Tage während vieler Stunden sich die Kapazität des Wärmespeicherheizgerätes wesentlich kleiner als bisher halten läßt, wodurch das Gewicht und die Anschaffungskosten bedeutend verringert werden. Die Wärmespeicherheizgeräte könt.^n nunmehr z. B. für eine Kapazität von 3 bis 4 Stunden ausgelegt werden.

Zweckmäßige Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Ansprüchen 2 bis ? angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist als Srhaltschema in der Zeichnung dargestellt.

Das Netz ist an eine Hochspannungssammelleitung (llokV) 1 angeschlossen. 2 ist eine Mittelspannungssammelleitung (lokV) und 3 eine Niederspannungssammelleitung (220/380 V). Zwischen der Hochspannungssammelleitung 1 und der Mittelspannungssammelleitung 2 ist eine Speiseleitung 4 mit einem Hochspannungstransformator 5 und zwischen der Mittelspannungssammelleitung 2 und der Niederspannungssammelleitung 3 eine Speiseleitung 6 mit einem Niederspannungstransformator 7 vorgesehen. Die Niederspannungssammelleitung 3 versorgt zahlreiche Häuser, deren Anschluß- und Steigeleitungen mit 8 bezeichnet sind. 9 sind Hausanschlußkästen mit Sicherungen, 'ede Anschlußsteigleitung 8 versorgt mehrere Wohnungen. In den Wohnungen sind ein oder mehrere Wärmespeicherheizgeräte 10 aufgestellt. Von der Anschluß- und Speiseleitung 8 führt eine Leitung 11 über einen Zähler 12 zu einer Verteilung 13, an welche die Wärmespeicherheizgeräte 10 angeschlossen sind. In der Zeichnung ist nur der Anschluß eines einzigen Wärmespeicherheizgerätes dargestellt, während die übrigen Wärmespeicherheizgeräte fortgelassen sind. 14 ist ein Schaltgerät zum Ein- und Ausschalten der Energiezufuhr zu dem Wärmespeicherheizgerät 10. Es kann auch in einer Wohnung ein einziges Wärmespeicherheizgerät vorgesehen sein. 1st das zu versorgende Haus ein Einfamilienhaus, so werden sämtliche Wärmespeicherheizgeräte von einer einzigen Verteilung gespeist, die über einen einzigen Zähler an eine Anschluß- und Steigeleitung 8 angeschlossen ist.

Der Speiseleitung G des Netzteiles, die eine Vielzahl von Wärmespeicherheizgeräten 10 versorgt, ist ein Vergleichsglied 15 zugeordnet, dem durch einen Wandler (Belastungsfühler) 16 Daten über den Belastungszustand der Speiseleitung 6 eingegeben werden. Der Wandler 16, liefert eine Spannung, die proportional der durch die Speiseleitung 6 fließenden Leistung ist. Der Wandler 16 wird zweckmäßig in der Nähe des Niederspannungstransformators 7, also in der Transformatorstation untergebracht,

An Stelle eines Wandlers 16 können auch mehrere Wandler vorgesehen werden, die den Belastungszustand feststellen. Zum Beispiel kann ein weiterer Wandler an einer übergeordneten Stelle des Netzes angeordnet sein, tfi der Zeichnung ist ein solcher Wandler 16' an der Speiseleitung 4 gezeigt und durch eine Leitung 22 an das Veryleichsglied 15 angeschlossen. Die übergeordnete Stelle kann auch eine Schaltwarte des EVU oder ein Prozeßrechner des EVU sein. Außerdem werden dem Vergleichsglied 15 durch ein Zeitglied 1?

Daten ober einen vom EVU aufgestellten Zeitplan eingegeben. In diesem Zeitplan sind die Freigabe- und Sperrzonen aufgestellt, wobei die Sperrzeit sich lediglich auf die Zeit der Spitzenbelastung des Netzes be-

S schrankt. Vorteilhaft ist noch, daß das Vergleichsglied 15 durch einen Witterungsfühler 18 Daten über den Witterungszustand erhält. Hierdurch erübrigt sich die Feststellung des Witterungszustandes durch im Bereich der einzelnen Wohnungen wirksame Meßsonden. Der

ίο Witterungsfühler 18 ist ein üblicher Außentemperaturfühler. Die von den Geräten 16, 18 und dem Zeitglied 17 abgegebenen Spannungen werden dem Vergleichsglied 15 zugeführt, das diese Eingaben verarbeitet. Das Vergieichsglied 15 erhäit vorzugsweise einen Integra-

J5 tor, der aus den durch den Wandler 18 abgegebenen Größen über dem Witterungszustand die zugehörige Zeitieistungsfläche bildet, von der das jeweilige abgegebene Zeitleistungsprodukt abgezogen wird. Es gibt unter Zwischenschaltung eines Verstärkers eine

ze Steuergröße ab. Falls das Zeitleistungsintegral negativ wird, kann ein Warnsignal abgegeben werden, um eine nicht ausreichende Speisung tier Wärmespeicherheizgeräte zu signalisieren. Dieses Sigual läßt sich über eine Fernwirkeinrichtung oder Tonfrequenzsteueranlage an die Schaltwarte des EVU weiterleiten.

Die von dem Vergleichsglied 15 abgegebene Steuergröße gelangt an Lastregel- bzw. Laststeuergeräte 19. die in den einzelnen Wohnungen einem oder mehreren Wärmespeicherheizgeräten 10 zugeordnet sind. Die Angabe der Steuergröße von dem Vergleichsglied 15 erfolgt zweckmäßig über eine zu den Versorgungsleitungen 3, 8 zusätzliche Leitung durch Veränderung der Größe eines Steuerstroms. Eine solche zusätzliche Leitung ist in der Zeichnung dargestellt. Sie ist als Beidrahi 20 in dem Niederspannungsnetzteil verlegt. Der Beidraht 20 führt zu den Lastregel- bzw. Laststeuergeräten 19 Diesen Geräten wird nicht nur die Steuergröße des Vergleichsgliedes 15 eingegeben, sondern sie erhalten auch Daten einer Meßsonde (Wärme; estfühler) 21.

die in jedem Wärmespeicherheizgerät 10 den Wärmerestwcrt feststellen. Die Lastregel- bzw. Laststeuergeräle 19 geben über das Schaltgerät 14 die Energiezufuhr zu den Wärmespeicherheizgeräien zur Vergrößerung der Speicherwärme bis zu einem bestimmten Grenzwert frei.

Bei einer derart aufgebauten zentralen Steuerung erhalten die Wärmespeicherheizgeräte 10 für ihre Aufladung laufend eine Energiezufuhr, soweit nicht die Belastung der Speiseleitung 6 die Vollast erreicht und die Energiezufuhr nicht durch ein Kommando des Zeitgliedes 17 oder einen Sperrbefehl z. B. über die Leitung 22 unterbunden ist.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Schaltung wird das Vergieichsglied 15 über je einen Wandler 16 für die Feststellung der Belastung der Speiseleitung und über je einem Witterungsfühler 18 zur Feststellung des Witlcr-.ngszuslands beeinflußt. Es können auch an Steile je eines Wandlers und eines Witterungslühlers je zwei solche Geräte vorgesehen werden, welche die Eingebung eines Mittelwerts von Daten an das Vergleichsglied ermöglichen.

Unter Umständen kann auch dem Netz das Vergleichsglied 15 der Speiseleitung 4 zugeordnet sein, die sich zwischen der Hochspannungssammelleitung 1 und der Mittelspannungssammelleitung 2 befindet. In diesem Fall dürfte die Abgabe der Steuergröße von dem Vergleichsglied durch Veränderung einer überlagerten Tonfrequenz zweckmäßig sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Zentrale Steuerung der Aufladung von Wärmespeicherheizgeräten mit je eineirt Lastregelgerät, djs nach einem in ein Zeitglied eingegebenen Zeitplan dem zugeordneten Wärmespeicherheizgerät aus einem Versorgungsnetz eine Energiezufuhr erteilt, die abhängig ist vom im Wärmespeicherheizgerät über eine Meßsonde festgestellten Wärme- to restwert und dem über einen Witterungsfühler ermittelten Witterungszustand, dadurch gekennzeichnet, daß über Wandler (16) und/oder (16') eine dem Belastungszustand proportionale Spannung einer Speiseleitung (6) und/oder einer dieser übergeordneten Sammelleitung (1) des Versorgungsnetzes einem Vergleichsglied (15) zugeführt ist, das die zugeführte Spannung und die über den Witterungsfühler (18) ermittelten Daten nach dem im Zei^üed (17) vorgegebenen Zeitplan in eine Steuergröße umsetzt, weiche die noch mögliche Energiezufuhr zu einer Vielzahl von Wärmespeicherheizgeräten (10) bestimmt.

2. Zentrale Steuerung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichsglied (15) einen Integrator enthält, der aus d«.n durch den Witterungsfühler (18) ermittelten Daten eine zugehörige Zeitleistungsfläche bildet, von der das jeweils abgegebene Zeitleistungsprodukt abgezogen wird.

3. Zentralt S»euerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Negativwerden des Zeitleistungsintegrdls ein Warnsignal abgegeben wird, das zu einer Srtia!tw3 te übertragen wird.

4. Zentrale Steuerung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (16) an die einen Transformator, insbesondere einen Niederspannungstransformator (7) enthaltende Speiseleitung (6) des Netzes herangeführt ist.

5. Zentrale Steuerung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (16, 16') einen Spannungsmittelwert an das Vergleichsglicd (15) abgeben.

6. Zentrale Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabe der Steuergröße von dem Vergleichsglied (15) über eine zu Versorgungsleitungen (3, 8) zusätzliche Leitung (20) durch Veränderung der Größe eines Steuerstroms erfolgt.

7. Zentrale Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabe der Steuergröße von dem Vergleichsglied (15) über die Versorgungsleitungen selbst durch Veränderung einer überlagerten Tonfrequenz erfolgt.