DE202015003136U1

DE202015003136U1 - Anordnung zur Darstellung der Betriebszustände von ein- oder mehrstufigen Blindleistungskompensationsreglern

Info

Publication number: DE202015003136U1
Application number: DE202015003136.6U
Authority: DE
Original assignee: SYSTEM ELECTRIC GmbH
Current assignee: SYSTEM ELECTRIC GmbH
Priority date: 2015-01-07
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2025-04-29
Also published as: WO2016110443A1

Abstract

Anordnung zur Darstellung der Betriebszustände von ein- oder mehrstufigen Blindleistungskompensationsreglern in elektrischen Netzen, wobei der Regler nach einem Einmessvorgang in einen automatischen Regelmodus übergeht und diesbezüglich Regelgrenzwerte vorgebbar sind, sowie weiterhin mit Mitteln zu Bestimmung der Betriebszustände auf der Basis der Erfassung und Berechnung elektrischer Größen nebst Soll- und Istwertvergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustände bezüglich des gesamten Reglers und/oder einzelner Reglerstufen mehrfarbig nach Art einer Ampelfunktion visualisiert sind, wobei mit dem Verlassen des automatischen Regelmodus ein erster Farbwechsel und beim Übergang in einen Servicemodus ein zweiter Farbwechsel realisiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Darstellung der Betriebszustände von ein- oder mehrstufigen Blindleistungskompensationsreglern in elektrischen Netzen, wobei der Regler nach einem Einmessvorgang in einen automatischen Regelmodus übergeht und diesbezüglich Regelgrenzwerte vorgebbar sind, sowie weiterhin mit Mitteln zu Bestimmung der Betriebszustände auf der Basis der Erfassung und Berechnung elektrischer Größen nebst Soll- und Istwertvergleichen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Blindleistungskompensationsanlagen werden in Wechselspannungsnetzen eingesetzt, um den Blindstrom elektrischer Verbraucher zu reduzieren. Üblicherweise erfolgt die Blindleistungskompensation durch den Ausgleich induktiver Blindleistung mittels kapazitiver Verbraucher, d. h. durch den Einsatz von Kondensatoren.
Blindleistungen müssen vom elektrischen Generator zur Verfügung gestellt werden, können jedoch beim Verbraucher nicht in nutzbare Energie umgesetzt werden. Dies führt dazu, dass Generatoren größer als an sich notwendig ausgelegt werden müssen und darüber hinaus auch eine höhere Dimensionierung von Stromzuführungsleitungen, d. h. entsprechenden Netzen erforderlich wird. Um die hierdurch bedingten ohmschen Verluste zu reduzieren und die Blindleistung zu minimieren, kommen Blindleistungskompensatoren zum Einsatz, wobei die Kapazität dort genutzter Kondensatoren so zu wählen ist, dass die Blindleistung des Kondensators genau der entsprechenden Blindleistung der ohmschen/induktiven Impedanz entspricht. Da beim Betrieb elektrischer Anlagen durch Zu- und Abschalten bestimmter Verbraucher ständig eine Änderung der Last am Netz stattfindet, werden Blindleistungskompensationsregler genutzt, die üblicherweise mehrstufig ausgebildet sind, um jeweils geeignete Kapazitätswerte zu- oder abzuschalten, so dass letztendlich ein optimaler Betriebszustand im Netz erreicht wird.
Entsprechende Blindleistungskompensationsregler, welche grundsätzlich für einen Dauerbetrieb ausgelegt sind, bedürfen dennoch einer Wartung und Kontrolle bezogen auf die jeweils erreichten Betriebszustände, um Störungen an der gesamten elektrischen Anlage zu vermeiden und die gewünschten Energie- und insbesondere Kosteneinsparungen zu realisieren.
Dabei ist es wünschenswert, auch vom Laien sofort fehlerhafte oder unzureichende Betriebszustände zu erkennen, um gegebenenfalls erforderliche Wartungs- oder Servicearbeiten auszulösen bzw. durchführen zu lassen.
Aus der DE 10 2009 029 592 A1 ist eine Energie-Kontroll- und Steuereinrichtung in Form eines programmgesteuerten Gerätes vorbekannt, das über wenigstens einen Eingangswandler an wenigstens einer Einspeisung und/oder einem Verbraucher in einem elektrischen Netzwerk angeschlossen ist. Die vorbekannte Steuereinrichtung verfügt über Mittel, die im Netz anliegenden Spannungen und fließenden Ströme zu erfassen, daraus Wirk-, Blind- und Scheinleistungswerte zu ermitteln und die ermittelten Werte in einer Speichereinrichtung abzulegen.
Mittels einer Ausgabeschnittstelle sind die ermittelten Werte an ein Datenübertragungsnetzwerk weiterleitbar und es besteht die Möglichkeit, aktuelle oder gespeicherte Spannungs- und Stromwerte sowie Zustände der Anlage, z. B. Alarme, in einer Datenbank zu hinterlegen, aktuelle oder gespeicherte Phasenverschiebungen zu ermitteln und hieraus die Größe der Blindleistung zu bestimmen, die ein Ausgangssignal erzeugt, das an einem Schaltausgang anliegt oder aber über das vorerwähnte Datenübertragungsnetzwerk ausgebbar ist.
Über einen Netzwerkserver wird aus den die Blindleistung kennzeichnenden Ausgangssignalen der Steuereinrichtung unter Einbeziehung technologischer Parameter eine Ermittlung freier energetischer Kapazitäten vorgenommen.
Die vorbekannte Energie-Kontroll- und Steuereinheit kann als Blindleistungsregler angewendet werden, indem über das Datenübertragungsnetzwerk eine Blindleistungsschalteinrichtung angeschlossen ist und das die Blindleistung kennzeichnende Ausgangssignal als Führungsgröße dient.
Die qualitative Signalisierung des Netzzustands, insbesondere des Blindleistungsverhältnisses an einem Verbraucher und/oder einer Einspeisung erfolgt dadurch, dass ein Schaltausgang mit einer Signalausgabeeinrichtung verbunden ist. Diese Signalausgabeeinrichtung kann beispielsweise als LED-Anzeigefeld mit einer geeigneten Anzahl von Leuchtmitteln in geeigneten Farben ausgebildet sein.
Aus dem Vorgenannten ist es Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Anordnung zur Darstellung der Betriebszustände von ein- oder mehrstufigen Blindleistungskompensationsreglern in elektrischen Netzen anzugeben, wobei der Regler nach einem Einmessvorgang in einen automatischen Regelmodus übergeht und diesbezüglich Regelgrenzwerte vorgebbar sind. Dabei ist der Blindleistungskompensationsregler eine autarke Einheit, welche dezentral an der jeweiligen elektrischen Anlage eingesetzt wird, um lokal Blindleistungen zu reduzieren, die Netzbelastung zu senken und die Energiekosten, d. h. die Aufwendungen gegenüber dem Energieversorger zu minimieren.
Die Anordnung soll es ermöglichen, auch ohne spezifische Fachkenntnisse zu beurteilen, ob und inwieweit sich die betreffende Blindleistungskompensationsanlage in dem gewünschten Betriebszustand befindet oder ob Maßnahmen zu ergreifen sind, um diese wieder in den ordnungsgemäßen Betriebszustand zu überführen.
Dabei soll sich die Darstellung der Betriebszustände an bekannten Warn- und Signalfarben orientieren, die jedermann im täglichen Leben begegnen und deren Bedeutung mithin leicht erschließbar ist.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens umfassen.
Es wird demnach von einer Anordnung zur Darstellung der Betriebszustände von ein- oder mehrstufigen Blindleistungskompensationsreglern in oder für elektrische Netze ausgegangen, wobei der Blindleistungskompensationsregler nach einem Einmessvorgang in einen automatischen Regelmodus übergeht. Bezogen auf den automatischen Regelmodus sind diesbezüglich Regelgrenzwerte vorgebbar. Weiterhin sind Mittel zur Bestimmung der Betriebszustände auf der Basis der Erfassung und Berechnung elektrischer Größen nebst Soll- und Istwertvergleichen vorgesehen.
Erfindungsgemäß sind die Betriebszustände bezüglich des gesamten Reglers und/oder einzelner Reglerstufen mehrfarbig nach Art einer Ampelfunktion visualisiert, wobei mit dem Verlassen des automatischen Regelmodus, d. h. dem ordnungsgemäßen Betrieb, ein erster Farbwechsel und beim Übergang in einen Servicemodus ein zweiter Farbwechsel realisiert ist.
Bevorzugt ist der erste Farbwechsel ein Wechsel von Grün zu Rot. Der zweite Farbwechsel kann bevorzugt ein Wechsel von Grün zu Gelb sein.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist eine alphanumerische Anzeigeeinheit zur Darstellung diskreter Werte, wie z. B. Strom, Spannung, cos phi oder dergleichen vorgesehen, wobei dieser alphanumerischer Anzeigeeinheit auf einem Anzeigedisplay farbige Anzeigeelemente zur Parameterfunktion zugeordnet sind derart, dass der jeweils numerisch dargestellte Wert im Anzeigedisplay demjenigen Parameter entspricht, dessen farbiges Anzeigeelement aktiv ist.
Die farbigen, auf dem Anzeigedisplay befindlichen Anzeigeelemente können beispielsweise grün, gelb oder rot leuchten. Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, anstelle einer roten Farbe auch eine orange Signalfarbe oder entsprechend ähnliche Farbtöne zu nutzen.
Grünes Leuchten symbolisiert einen korrekten Automatikbetrieb, rotes Leuchten einen Alarm- oder Störungszustand und gelbes Leuchten einen Hand- oder Servicebetrieb.
Im Alarm- oder Störungszustand erfolgt ein selbsttätiges teilweises oder vollständiges Abschalten des Reglers.
Wenn eine der Anzeigen, insbesondere das Anzeigeelement, welches gelbes Leuchten ermöglicht, in einen Blinkbetrieb übergeht, so symbolisiert dies die Notwendigkeit eines Service- oder Wartungseinsatzes.
Die farbigen Anzeigeelemente können als diskrete Leuchtmittel für die jeweilige Farbe oder aber auch als mehrfarbige Leuchtmittel, insbesondere mehrfarbige lichtemittierende Dioden (LEDs) realisiert werden.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist wiederum eine alphanumerische Anzeigeeinheit zur Darstellung diskreter Werte, wie z. B. Strom, Spannung, cos phi oder dergleichen vorgesehen, wobei ein Farbwechsel dieser Anzeigeeinheit oder der auf der Anzeigeeinheit dargestellten Ziffern und/oder Buchstaben und/oder deren Hintergrundbeleuchtung dann erfolgt, wenn eine Änderung des aktuellen Betriebszustands vorliegt.
Durch diese Änderung der Hintergrundfarbe bzw. des Farbwechsels der Werte auf der Anzeigeeinheit ist sofort erkennbar, dass z. B. der korrekte Automatikbetrieb verlassen wurde und ein Störungszustand vorliegt bzw. Servicepersonal zu rufen ist.
Ergänzend zu der optischen Signalisierung ausgewählter Betriebszustände kann das optische Signal abschaltbar akustisch begleitet werden. Selbstverständlich ist auch eine Fernmeldung des Betriebszustands über geeignete Mittel, z. B. über ein GSM-Netz oder mittels Telekommunikations-Festnetz realisierbar.
Beim Verlassen der erwähnten, vorgegebenen oder vorgebbaren Regelgrenzen erfolgt ein Farbwechsel in eine Warnfarbe, die sich von der Farbigkeit einer Alarmfarbe unterscheidet.
Die Warnfarbe wird bevorzugt durch gelbes Leuchten und die Alarmfarbe bevorzugt durch rotes oder oranges Leuchten realisiert.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme einer Figur näher erläutert werden.
Die Figur zeigt hierbei ein beispielhaftes Anzeigedisplay 1 mit einer alphanumerischen Anzeigeeinheit 2, die eine vierstellige 7-Segmentanzeige umfasst.
Weiterhin sind im Feld „Auto” ein oder mehrere, insbesondere vier diskrete grün leuchtende LEDs 3 ausgebildet, die verschiedene Parameter wie z. B. Strom, Spannung oder cos phi definieren.
Im Anzeigefeld „Service” sind ein oder mehrere, insbesondere drei gelbe lichtemittierende Dioden vereint, die den Zustand Informationsbetrieb, manueller Betrieb oder Dateneingabe symbolisieren.
Im Anzeigefeld „Alarm” sind ein oder mehrere, insbesondere fünf rot leuchtende lichtemittierende Dioden ausgebildet, die wiederum elektrische Parameter kennzeichnen und ergänzend eine Regelstufe (Step) symbolisieren.
Ein weiteres Feld umfasst ein oder mehrere, insbesondere zwölf zweifarbige Dioden 6, welche die Regelstufen symbolisieren. Dioden 7 und 8 symbolisieren kapazitive bzw. induktive Lasten. Ein Eingabefeld 9 umfasst ein oder mehrere, insbesondere vier Tastelemente, um eine Parametrierung des Reglers vornehmen zu können.
Der Blindleistungskompensationsregler mit Display 1 ist so ausgebildet, dass dieser bei Inbetriebnahme sich selbst einmisst und nach einer vorgegebenen Zeitspanne in einen automatischen Regelmodus zur Erreichung des Zielwerts cos phi übergeht.
Die entsprechenden Regelstufen werden dann geschalten, wobei grün leuchtende LEDs 6 der einzelnen Stufen 1 bis 12 einen ordnungsgemäßen Betrieb dieser darstellen.
Das Anzeigedisplay ermöglicht es, folgende Zustände darzustellen:

1. Alle Funktionen im angestrebten Regelbereich = grün;
2. Erreichen von Regelgrenzen oder Verlassen des Automatikbetriebs = gelb;
3. Überschreiten der Regelgrenzen/Störung = rot.

Die Visualisierung der Betriebszustände kann in einzelne grüne, gelbe oder rote LEDs, wie in der Figur gezeigt, in Blöcke „Auto”, „Service”, „Alarm” aufgeteilt werden oder, wie bei den Betriebszuständen für die einzelnen Stufen 1 bis 12, mit Hilfe der Dioden 6 kombiniert grün/rot zusammengefasst werden.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind die Anzeigemittel für Auto, Service und Alarm mittels dreifarbiger lichtemittierender Dioden (grün, gelb, rot) zusammengefasst.
Ein ordnungsgemäßer Automatikbetrieb liegt dann vor, wenn alle relevanten Werte wie Ziel cos phi, Strom, Spannung und Oberwellenbelastung eingehalten werden. In diesem Fall leuchten die dazugehörigen Anzeigen grün. Der jeweils in den Feldern 3 oder 5 mit einer leuchtenden LED symbolisierte Parameter, z. B. cos phi, wird dann auch numerisch in der alphanumerischen Anzeigeeinheit 2 dargestellt und kann abgelesen werden.
In dem Fall, wenn ein Servicetechniker definierte Messwerte auslesen will, in den Handbetrieb oder eine Parametrierung des Reglers übergeht, leuchten die entsprechenden Menüs gelb. Dies symbolisiert, dass der Regler technisch in Ordnung und funktionsfähig ist, jedoch keine automatische Regelung stattfindet und der Servicetechniker noch tätig ist.
Ergänzend besteht die Möglichkeit, zusätzlich ein gelbes Leuchtmittel vorzusehen oder ein vorhandenes gelbes Leuchtmittel in einen Blinkzustand zu überführen, was bedeutet, dass der Service gerufen werden muss, um einen Totalausfall oder eine Beschädigung der Anlage zu vermeiden.
In dem Fall, wenn die Zielwerte für cos phi, Oberwellen, Spannung und Strom nicht mehr erreicht werden können oder eine defektive Regelstufe detektiert wird, leuchten die entsprechenden Dioden 5 im Feld „Alarm”. Der Regler ist so ausgebildet, dass in diesem Fall die gesamte Anlage oder Teile der Anlage abgeschaltet werden können, um weitere Schäden zu vermeiden.
Bei einer ersten Ausführungsform wird die Anzeigeeinheit 2 durch die erwähnten mehrstelligen Segmentanzeigen realisiert.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ändert sich die Farbe der Segmentanzeige je nach erkanntem Betriebszustand.
Solange beispielsweise alle Werte innerhalb der vorgegebenen Toleranzen befindlich sind, wird der betreffende aktuell angezeigte Wert grün dargestellt.
Wird die Toleranzgrenze erreicht, ändert sich die Farbigkeit der Anzeigeeinheit 2 z. B. auf einen gelben Farbton. Wird ein Alarmwert erreicht oder überschritten, so leuchtet der zugehörige Parameter dann in roter Farbe in der Anzeigeeinheit.
Die Anzeige bezüglich der Funktionalität der einzelnen Regelstufen 1 bis 12 mit Hilfe der LED 6 erfolgt sowohl im Bereich Alarm als auch bezüglich einer direkten Zuordnung der Stufen.
Dabei sind folgende Darstellungen und Zustände möglich:
Entsprechende LED leuchtet nicht: Stufe ist nicht eingeschaltet; kein Anzeige im Feld „Alarm”;
entsprechende LED leuchtet grün: Stufe ist aktiv und funktionstüchtig; keine Anzeige im Feld „Alarm”:
entsprechende LED leuchtet rot: Stufe ist nicht aktiv und ausgeschaltet oder nicht funktionstüchtig; Anzeige im Feld „Alarm”.
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 Patentliteratur

DE 102009029592 A1 [0006]

Claims

Anordnung zur Darstellung der Betriebszustände von ein- oder mehrstufigen Blindleistungskompensationsreglern in elektrischen Netzen, wobei der Regler nach einem Einmessvorgang in einen automatischen Regelmodus übergeht und diesbezüglich Regelgrenzwerte vorgebbar sind, sowie weiterhin mit Mitteln zu Bestimmung der Betriebszustände auf der Basis der Erfassung und Berechnung elektrischer Größen nebst Soll- und Istwertvergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustände bezüglich des gesamten Reglers und/oder einzelner Reglerstufen mehrfarbig nach Art einer Ampelfunktion visualisiert sind, wobei mit dem Verlassen des automatischen Regelmodus ein erster Farbwechsel und beim Übergang in einen Servicemodus ein zweiter Farbwechsel realisiert ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine alphanumerische Anzeigeeinheit (2) zur Darstellung diskreter Werte, wie Strom, Spannung, cos phi oder dergleichen vorgesehen ist, wobei dieser auf einem Anzeigedisplay (1) farbige Anzeigeelemente (3; 4; 5) zur Parameterdefinition zugeordnet sind, derart, dass der jeweils numerisch dargestellte Wert auf der Anzeigeeinheit (2) des Anzeigedisplay (1) demjenigen Parameter entspricht, dessen farbiges Anzeigeelement (3; 4; 5) aktiv ist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die farbigen Anzeigeelemente (3; 4; 5) grün, gelb oder rot leuchten, wobei grünes Leuchten (3) einen korrekten Automatikbetrieb, rotes Leuchten (5) einen Alarm- oder Störungszustand und gelbes Leuchten (4) einen Hand- oder Servicebetrieb symbolisiert.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Alarm- oder Störungszustand ein selbsttätiges teilweises oder vollständiges Abschalten des Reglers erfolgt.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blinkbetrieb die Notwendigkeit eines Serviceeinsatzes symbolisiert.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die farbigen Anzeigeelemente (3; 4; 5) als diskrete Leuchtmittel für die jeweilige Farbe oder als mehrfarbige Leuchtmittel, insbesondere mehrfarbige lichtemittierende Dioden realisiert sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine alphanumerische Anzeigeeinheit (2) zur Darstellung diskreter Werte, wie Strom, Spannung, cos phi oder dergleichen vorgesehen ist, wobei ein Farbwechsel dieser Anzeigeeinheit (2) oder der dargestellten Ziffern und/oder Buchstaben dann erfolgt, wenn eine Änderung des aktuellen Betriebszustands vorliegt.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Signalisierung ausgewählter Betriebszustände abschaltbar akustisch begleitet ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verlassen vorgegebener Regelgrenzen ein Farbwechsel in eine Warnfarbe erfolgt, die sich von der Farbigkeit einer Alarmfarbe unterscheidet.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Warnfarbe durch gelbes Leuchten und die Alarmfarbe durch rotes Leuchten realisiert ist.