DE2632805A1

DE2632805A1 - Energieverbrauchs-reduziersystem

Info

Publication number: DE2632805A1
Application number: DE19762632805
Authority: DE
Inventors: Gerald L Freed; Richard Lipnick; Richard A Schneider
Original assignee: Lockheed Electronics Co Inc
Current assignee: Lockheed Electronics Co Inc
Priority date: 1976-07-21
Filing date: 1976-07-21
Publication date: 1978-01-26

Description

Energieverbrauchs-Reduziersystem
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Energieüberwachungs- und Steuersystem, insbesondere ein programmgesteuertes System zum selektiven Reduzieren oder Abschalten von Energieverbrauchern, um die während jedes überwachungsintervalls verbrauchte Energie innerhalb vorgegebener Grenzen zu halten.
Die Kosten für elektrische Energie sind in vielen Industrieanlagen ein wesentlicher ökonomischer Un-Icostenfaktor, vonerhöhter Bedeutung durch die beträchtliche Steigerung der Brennstoffkosten in den letzten Jahren, die von den Elektrizitätswerken an deren Abnehmer weitergegeben werden. Die von der Industrie für Wechselstromenergie bezahlten Beträge hängen im allgemeinen sowohl von der während einer Abrechnungsperiode, z. 2,. während eines Monats, verbrauchten Energie, z. B. gemessen in kli/h, sowie auch von der Spitzen-Energieverbrauchsrate, , R, der höchsten Anzahl kw/h, die während jeder 15-Minuten-Periode oder jeder halben Stunde od, dgl.
verbraucht werden, ab, Die spezifischen Berechnungsarten der T'lektrizitätswerke sind zwar unterschiedlich, laufen aber sämtlich darauf hinaus, einen Energieverbraucher, der im Vergleich zu seinem Gesamtenergieverbrauch eine hohe Spitzen-Energieverbrauchsrate hat, sehr stark zu belasten, Diese Eerechnungspraktiken stellen natürlich sicher, daß die Energieversorgtngswerke, die sehr teure Energie erzeugungsanlagen einrichten müssen, um dem Spitzenbedarf gerecht werden zu können, auf ihre Kosten kommen.
TEin industrieller Verbraucher, der elektrische Energie mit einer hohen Rate, und sei es nur für eine kurse Zeit, verbraucht, wird also ein starkes Ansteigen seiner Gesamtenergieunkosten in Kauf nehmen müssen, wobei diese Unkosten in manchen Gebieten sich als höhere Rate in bezug auf den Energieverbrauch des Abnehmers ausdrücken.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Energiesteuersystems, bei dem der Energieverbrauch überwacht und Wechsel- oder Gleichstromverbraucher reduziert oder abgeschaltet werden, um den Energieverbrauch während jedes Überwachungsintervalls innerhalb vorgegebener Grenzen zu halten. Dabei werden die Kenndaten und die Priorität jedes System verbrauchers erforderlichenfalls jeweils entsprechend der abgelaufenen Zeit aufgrund von äußeren, durch Fühler erfaßten Daten wie z. TI. Temperatur, Irozeßrate od. dgl, oder aufgrund von örtlichen oder fernliegenden manuellen Rinschreibvorgängen, etwa durch einen Fernschreiber, neu definiert, Das System nach der J^rfindung soll erweiterbar sein, und die gesteuerten Verbraucher sowie die Verbrauehersteuereinheiten sollen sowohl örtlich als auch an fernliegenden Plätzen angeordnet sein können.
Diese Aufgabe wird mit dem Energieverbrauc##s-3teuer-und -Reduziersystem nach der T.ç1rfindung gelöst, das Energieverbrauchsmeßeinheiten und Schnittstellenstufen zum Einschreiben des Gesamt energieverbrauchs in eine Zentral-Einheit aufweist. Der Arbeitsspeicher der 7entral-Finheit umfaßt eine Datenspeichertabelle, die jeden elektrischen Systemverbraucher innerhalb einer Rangordnung von Operationsniveaus kLennzeichnet, und es sind Stufen vorgesehen, durch die die Zentral-Einheit örtliche und fernliegende Verbraucher entsprechend einem gespeicherten E.nergieverbrauchs-Projektionsalgorithmus und einem Verbraucherreduzier- oder -abschalt-Algorithmus ein- und ausschaltet, Der Digitalrechner operiert auf der Grirndlage der von Meßeinheiten ztlgefWlrten Information und projiziert den Energieverbrauch während jedes von aufeinanderfolgenden Überwachungsintervallen. Wenn zur Vermeidung eines übermäßigen proji#ierten Bedarfs Energie zu reduzieren ist, werden Verbraucher reibenweise geprüft und selektiv auf einer gleichförmig zunehmenden Prioritätsbasis reduziert oder abgeschaltet, je nach den Operationsparametern und dem Zustand jedes Verbrauchers für den zu dem gegebenen Zeitpunkt herrschenden Verbraucherniveauzustand.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der ~eiclmung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1A die linke bzw. die rechte iiälfte und IB des kombinierten Energieüberwachungs- und Verbrauchsreduzier-Systems nach der Erfindung; Fig. 2 ein Flußdiagramm betreffend die Datenverarbeitung zum Projizieren des Energieverbrauchs über einen Überwachungszeitraum und zum Bestimmen von Verbrauchsreduzierungsbedürfnissen; und Fig. 3 ein Flußdiagramm betreffend einen Datenverarbeitungs-Reduzier-Algorithmus, der selektiv nach Bedarf Systemverbraucher abschaltet.
Auf die Fig. 1A und 13 wird im folgenden als Fig. 1 Bezug genommen. Fig. 1 zeigt das Energieüberwachungs-und Verbrauchsreduziersystem mit einem Leistungsmesser 10 zum überwachen der von einer Anordnung von Systemverbrauchern 661-66n, die von einer Wechselstromversorgung 59 über einen Vielfachstromverteiler 62 gespeist werden, verbrauchten Energie, Der teistungsmesser 10 liefert auf einer ersten Ausgangsleitung 12 Information betreffend die von den Systemverbrauchern 66 verbrauchte itennenergie, und zwar typischerweise in Form einer Impulsfolge, wobei jeder Impuls einen vorbestimmten Energiequant bedeutet. Ferner erzeugt der Ieistungsmesser 10 auf einer Ausgangsleitung 14 Synchronisierinformation, die die relativ kurze Periode, während der die verbrauchte Energie zu bestimmen ist, identifiziert.
Wenn z. B. der Energieverbrauch auf der Basis von Pünfzehn-Minuten-Intervallen überwacht wird, wird die Synchronisierleitung 14 alle fünfzehn Minuten einmal aktiviert. Alternativ können die überwachungsperioden Echtzeitintervallen entsprechen, die dann z. B. jede Viertelstunde von einer noch zu erläuternden Echtzeituhr 41 signalisiert werden.
Es wurde bereits erwähnt, daß in den Gebühren für Industriestrom ein Faktor enthalten ist, der von der während jedes überwachten Zeitintervalls verbrauchten Spitzenenergie abhängig ist. Es ist also insgesamt erwünscht, daß das System einen übermäßigen Spitzenenergieverbrauch während jedes Bberwachungsintervalls, das von dem Synchronisierausgang des Beistungsmessers 10 signalisiert wird, vermeidet.
Dies wird allgemein dadurch bewirkt, daß der Ein-Aus-Zustand von Verbrauchern mit niedrigerer Priorität so moduliert wird, daß ein Teil des Energiebedarfs dieser Verbraucher nach Perioden verschoben wird, in denen Wechselstromverbraucher höherer Priorität einen geringeren Bedarf haben.
Zu diesem Zweck empfängt eine Spitzenzähler-Schnittstellen- oder -Interface-Stufe 20 die Information von der leitung 12 und der Synchronisierleitung 14 des Beistungsmessers 10 und leitet diese Daten an einen Digitalrechner 30 weiter. Der Rechner 30 umfaßt eine Zentral-Einheit 31 und einen Arbeitsspeicher 32 zum Empfang und Verarbeiten der Energieverbrauchs information über eine periphere Anpassungseinheit 33 und gemeinsame Daten- und Adressen-Verteilerleitungen 43 und 44. Der spezielle gezeigte Aufbau des Digitalrechners 30 von Fig. 1 einschließlich einer Reihe von Priorität sunt erbrechern 35, die zu einem Prioritätsunterbrecher-Codierer 34 führen, ist nur beispielhaft; der Rechner kann durch eine Reihe von Verarbeitungseinheiten einschließlich Universalrechnern, Ivrleinrechnern und Kikroverarbeitungseinheiten gebildet sein. Z. n.
ist der von der Anmelderin unter dem Warennamen 1#ÄO 16 angebotene Kleinrechner für diese Zwecke geeignet.
Entsprechend dem Rechnerbetrieb mit üblichen zemeinsamen Daten- und Adressenverteilern 43 und 44 werden die Spitzenzähler-Schnittstellenstufe 20 sowie eine Kontaktpunkt- und Steuerstufe 48, eine Zustandsstufe 70, füller 42 und eine Fernkopplungsstufe 73 als periphere oder Anschlußeinheiten behandelt, die mit den Systemverteilerleitungen 43 und 44 zur Auswahl und zum Anschluß an den Rechner 30 und die Zentral-Einheit 31 verbunden sind, und war je nach Bedarf ein- oder zweiseitig, Die Spitzenzähler-Schnittstellenstufe 20 enthält einen Zähler 22, der durch die vom Leistungsmesser 10 erzeugten, den Energieverbrauch angebenden Impulse fortgeschaltet wird, und einen Zustandsspeicher 24, der z.B. ein einfaches Flipflop ist und beim Erhalt jedes neuen Synchronisierimpulses vom Beistungsmesser 10 über die Bettung 14 gesetzt wird. Das Ausgangssignal des Zählers 22 und das Ausgangssignal des Zustandsspeichers 24 werden selekl tiv durch ein Verknüpfungsglied 26 auf die Datenverteilerleitung getastet, wenn die Schnittstellenstufe 20 vom Rechner 30 über die iedie Adressenverteilerleitung 44 adressiert wird. In der für das Zusammenwirken von Verteilerleitung und Rechner bei der Auswahl petpherer Einheiten üblichen Weise umfaßt die Schnittstellenstufe 20 einen Adressendecodierer 27, der mit der Adressenverteilerleitung 44 verbunden ist und feststellt, ob die Stufe 20 von der Zentral- Einheit 31 aufgerufen ist, und, wenn dies der Fall ist, das Verknüpfungsglied 26 öffnet, um die Inhalte des Zählers 22 und des ustandsspeichers 24 im S;hltiplexverfahren auf die Datenverteilerleitung 43 zu geben, von wo sie zur Zentral-Einheit 31 geleitet werden, Ein Verzögerungsglied 25 löscht den Zustandsspeicher 24 (d. h., es bewirkt z, B. ein Rücksetzen eines Zustandsflipflops) bei Beendigung jedes Aufrufæyklus.
Auf diese Weise wird eine Rechnervariable, die mit dem Nerknamen PCTR bezeichnet ist und den Zählstand des Zählers 22 identifiziert, in eine geeignete Speicherzelle, die schematisch mit PCDR bezeichnet ist, über die Zentral-Einheit 31 eingegeben.
Die Kontaktpunkt- und Steuerstufe 48 dient zum Ein-und Ausschalten der steuerbaren Systemenergieverbraucher 66, Normalerweise sind mit der Energieversorgung 59 Verbraucher verbunden, die nicht durch die Zentral-Einheit 31 ein- oder ausgeschaltet werden dürfen. Die von derartigen Verbrauchern verbrauchte Leistung schlägt sich natürlich im Ausgangswert des lieistungsmessers 10 nieder und wird von dem System berücksichtigt, Darüberhinaus bleiben diese Verbraucher jedoch außer Betracht.
Die Kontaktpunkt- und Steuerstufe 48 umfaßt ein Steuerregister 49, das über die Datenverteilerleitung 43 gespeist wird, wenn die Stufe 48 durch die Inhalte der Adressenverteilerleitung 44 identifiziert wird. Wie bei Digitalrechnern mit gemeinsamer Verteilerleitung üblich, umfaßt Dede der über die gemeinsam Verteilerleitungen 43 und 44 mit der ,entral-Rinheit 31 verbundenen Stufen, z, B. die Stufen 20, 42, 48, 70 und 73, einen Adressendecodierer, der mit dem in der Stufe 20 vorhandenen Decodierer 27 vergleichbar ist; jeder Decodierer ist natürlich so ausgebildet, daß er auf ein ganz bestimmtes digitales Adressenwort anspricht.
Jeder Adressendecodierer spricht auf vom Rechner 30 erzeugte Adressensignale auf der Adressenverteilerleitung 44 an, die eine 1#nnzeichnung dafür sind, daß eine bestimmte petbhere Einheit vom Rechner 30 ausgewählt ist, und diese ausgewählte periphere Einheit mit der Datenverteilerleitung über das Verknüpfungsglied 26 der Stufe 20 verbinden. Es wird nachstehend angenommen, daß sämtliche mit den gemeinsamen Daten- und Adressenverteilerleitungen 43 und 44 und etwaigen fernliegenden Daten- und Adressenverteilerleitungen 43' und 44' verbundene Einheiten mit dem Adressendecodierer 27 und den Multiplexgliedern 26 der Schnittstellenstufe 20 vergleichbare Glieder aufweisen.
Es wird jetzt die Operation der Xontaktpunkt- und Steuerstufe 48 erläutert. die 1-te Stufe des Registers 49 bewirkt ein selektives Erregen/Entregen der Spule 501 eines Relais 491 zum selektiven Steuern des Ein-/Ausschaltzustands eines entsprechenden Verbrauchers 66#. Der Verbraucher 661 ist selektiv mit der Wechselstromversorgung 59 über Stromkontakte 651 eines Relais 6°1, das eine Relaiserregerspule 611 aufweist, verbunden. Die Relaisspule 611 wird selektiv über ein tibertragungsschaltglied 541 eines Zweipol-Dreistellungs-Schalters 531 und einen Arbeitskontakt 511 des Relais 491 geschaltet.
Es wird jetzt die Verbrauchersteuerung näher erläutert. Wenn der Zweipolshalter 53 in seiner obersten Stellung ist und die 1-te Stufe des Registers 49 signalisiert, daß der Verbraucher 661 einzuschalten ist, liefert die Registerstufe eine geeignete Binärziffer, z, B. eine binäre "1".
Dieses Ausgangsbit erregt die Relaisspule 501 entweder im Fall eines empfindlichen Relais oder indirekt über einen Trennverstärker oder ein Verknüpfungsglied (nicht geseigt), so daß die Relaiskontakte 511 aktiviert werden. Die geschlossenen Kontakte 511 vervollständigen den Errgungskreis für das nahe dem Verbraucher 661 angeordnete Relais 6°1 über Ruhekontakte 631, die noch erläutert werden. Das erregte Relais 6°1 schließt die ltrbeitskontakte 651 und schließt dadurch den Kreis von der Wechselstromversorgung 59 zum Verbraucher 661.
Wenn ein 11Abschalt"-Bit, z. £#. eine "O", an der 1-ten Stufe des Registers 49 anliegt, werden die Relais 6°1 und 491 nicht erregt, und der Verbraucher 661 wird über die geöffneten Kontalfte 651 von der Stromversorgung 59 getrennt.
Die Arbeitskontakte 631 sind im D Dereich des Verbrauchers angeordnet, um das Relais 60i und damit auch den Verbraucher 661 unabhängig von dem in das Register 41 eingegebenen Ausgangssignal der Sentral-Einheit 31 zu entregen. Die ifontakte 63, können also z, B. einen Motausschalter, den Ausgang eines örtlichen Fühlers zur Anzeige von Überbelastung oder zu hoher Temperatur u. dgl. umfassen.
Der zweite Pol 551 jedes Schalters 531 in der Sonta1-tpunkt- und Steuerstufe 48 ist über eine Leitung 561 als Eingang mit einem Register 71 der Zustandsstufe 70 verbunden ebenso wie ein einen zweiten Signalpegel- (z. 3. ~leer") Kontakt 641 des Verbrauchersteuerrelais 601 über eine Beitlmg 671 durcblaufendes Signal. Das über die Leitung 56i dem Register 71 zugeführte Signal ist für die Zentral-Einheit 31 eine Information, ob der Verbraucher 661 durch den Rechner 30 steuerbar ist, d. h. ob er betrieben oder sein Verbrauch reduziert werden soll. Zu diesem Zweck ist zu beachten, daß, wenn der Zweipolschalter eine andere als seine oberste Stellung einnimmt, der Verbraucher 661 nicht durch die Zentral-Einheit 31, die nun nicht mehr mit dem Relais 601 verbunden ist, gesteuert werden kann. Diese Tatsache wird dem Register 71 durch das Ubertragungsschaltglied 551 mitgeteilt, das ein Erdungssignal (eine binäre "O" für übliche, Stromsenken aufweisende integrierte Verknüpfungsglieder) erzeugt, wenn der Schalter 531 seine oberste Stellung einnimmt, und andernfalls ein Stromkreisöffnungssignal (eine "1") liefert, Gleichermaßen bedeutet das dem Register 71 über den lfontakt 641 und die Leitung 671 zugeführte Brdungs-/ ()ffnungs-Signal für die Zentral-Einheit 31 eine Bestätigung des Istzustands eines gesteuerten Verbrauchers 661 unabhängig von dem dafür vom Rechner 30 ausgegebenen Befehl. TTierfür ist zu beachten, daß der Rechner 30 signalisieren kann, daß der Verbraucher 661 einzuschalten ist, wenn dieser tatsächlich ausgeschaltet sein kann, etwa durch ein Öffnen der Kontakte 631 aufgrund eines am Verbraucher 661 herrschenden Zustands, einem Fehler in der Stufe 48, einer getrennten Leitung od, dgl.
Die vorstehend erläuterte Einrichtung ist also voll wirksam, um den vom teistungsmesser 10 ermittelten Energieverbrauch und die Synchronisierinformation in die Zentral-Einheit 31 und den Arbeitsspeicher 32 einzugeben, Befehle aus diesen beiden Stufen 31 und 32 abzugeben, wodurch jeder gesteuerte Verbraucher 661#66n ein- oder ausgeschaltet wird, und deren Zustand über die Zustands stufe 70 zu überwachen, Als zusätzliche Einheiten umfaßt der Rechner 30 einen Prioritätsunterbrecher-Codierer 34, der in.die Zentral-Einheit 31 auf einer Prioritätsbasis unmittelbar ein Signal des Glieds 36 eingibt, das einen Netzausfall anzeigt; externe periphere Einheiten 38, z. B. ein Fernschreiber, liefern Informationen, und eine Echtzeituhr 41 liefert die Tageszeit betreffende Information. Diese Informationsquellen 36, 38, 41 können in üblicher Weise alternativ als zusätzliche 'periphere' Einheiten mit den Verteilerleitungen 43 und 44 verbunden werden, statt daß sie ihre Information über das Unterbrecherglied an die Zentral-Einheit liefern, und die peripheren Einheiten können als Prioritätsunterbrecher mit oder ohne unmittelbaren Speicherzugriff geschaltet sein. Bei Verwendung eines Kleinrechners, der die Priorität unterbrechen kann (z. B.
einer IEC 16-Einheit), braucht kein gesonderter Prioritätsunterbrecher-Codierer 34 vorgesehen zu seit.
Das System nach Fig. 1 umfaßt ferner Fühler 42, die z. B. als periphere Einheiten an die Daten- und Adressenverteilerleitungen 43 und 44 angeschaltet sind und diesen Signale zuführen, die Parameter der gesteuerten Industrie anlage kennzeichnen, die für die Entscheidung bezüglich der Stromreduzierung von Bedeutung sind. Solche Parameter können z. B.
die Umgebungstemperatur, die z. B. Prioritäten für Heizt oder Kühiverbraucher setzt, die Arbeitsgeschwindigkeit der Anlage, die Produktvermischung od.
dgl. sein.
Die vorstehend erläuterte Einrichtung kann auch zum Steuern von Verbrauchern genutzt werden, die räumlich von der Zentral-Einheit 31 entfernt angeordnet sind, z. B. Verbraucher 66' und 66". Zu diesem Zweck verbindet eine Signalkopplungseinheit die Verteilerleitungen 43 und 44 mit einer Fernsystemsteuereinheit 82, die ihrerseits Bern-Daten- und -Verteilerleitungen 43' bzw. 44' entsprechend den Leitungen 43 und 44, die direkt vom Rechner 30 gesteuert werden, steuert. Mit den Fern-Verteilerleitungen 45 und 44' ist eine Spitzenzähler-Schnittstellenstufe 20' verbunden, die mit einem einen Verbraucher 66' überwachenden Leistungsmesser 10', einer Kontaktpunkt- und Steuerstufe 48' und einer Zustandsstufe 70'.verbunden ist, die entsprechend den bereits erläuterten Stufen arbeiten; die Wechselstromversorgung und die den Relais 60t entsprechenden Relais sind zur Vereinfachung weggelassen. Z. B. kann eine Fern-Kopplungseinheit 73, die ein UART-Glied 74 (= universales asynchrones Sende-Empfangs-Glied) aufweist, das in Form einer integrierten Schaltung angeboten wird, zur Verbindung mit einem UART-Glied 84 in- der Fernsystem-Steuerstufe 82 benutzt werden. Zur Nachrichtenverbindung über eine größere Entfernung werden Modulator-/Demodulator-Glieder 79 und 80 benutzt, wobei die Datenübertragung über eine Duplexleitung 76, 78 erfolgt. Wenn Nachrichtenverbindungen über große Entfernungen nicht erforderlich sind, kann der Ausgang des UART-Glieds 74 unmittelbar mit der Fernsystemsteuerstufe 82 zum Steuern von Verbrauchern verbunden sein.
Die Fernsystemsteuerstufe 82 weist einfach einen Adressendecodierer 87 auf, der eine Identifizierung durchführt, die anzeigt, daß der Rechner 30 die periphere Einheit adressiert, und der einen Befehlsdecodierer 89 einschaltet, der wiederum einen Datenzuordner (Sequenzierer) 90, z. B. einen kombinierten Zähler-Decodierer, einschaltet, der nacheinander die Schnittstellenstufe 20', die Stufe 48' und die Stufe 70' über die Fern-Adressenverteilerleitung 44' einschaltet und über die Fern-Datenverteilerleitung 43', einen Datenspeicher 86 und die Nachrichtenverbindung aus den UART-&liedern 84 und 74 mit der Zentral-Einheit 31 verbindet.
Weitere Verbraucher 66" sind über eine periphere Fern-Multiplexeinheit 102 steuerbar, die mit irgendeiner der Daten- und Adregsen-Verteilerleitungen 43, 44 oder 43', 44' verbunden ist, je nachdem, welche von diesen in bezug auf den Verbraucher 66" günstiger liegt. Die Fern-fiBltiplexeinheit 102 arbeitet als energielose Ferneinheit in bezug auf die Speisung des Verbrauchers 66" mit Wechselstrom von einer Stromversorgung 106 sowie mit Steuerinformation. Zu diesem Zweck umfaßt die Multiplexeinheit 102 einen Codierer zum Codieren der Information der Verteilerleitungen 43', 44' in einer zum Multiplexen mit einem 60 Hz-Wechselstrom von der Stromversorgung 106 und übertragen auf eine verdrillte Doppelleitung 111 geeigneten Weise. Dieses Strom-/Signal-Multiplexen kann auf verschiedene Weise erfolgen, z, B. durch Anwendung des Frequenzmultiplexverfahrens, wobei der Codierer eine Modulation durch Frequenz-Ein- und -Ausschaltung, eine Amplituden- oder Frequenzmodulation, Pulscodemodulation, Pulsamplitudenmodulation od, dgl. ausführt.
Am Ort des Verbrauchers umfaßt eine energielose Datenfernstation 110 eine Weiche oder ein Trennfilter 112, das den niederfrequenten Wechselstrom einem Sperr- und Relaisglied 118 und die Steuerinformation einem Decodierer 115 zuführt. Der Decodierer 115 schreibt Daten in den Sperr- oder Registerteil des Glieds 118 ein, das eine Steuerfunktion ausübt und den Wechselstrom denjenigen gesteuerten Verbrauchern 66" der Verbraucheranordnung zuführt, die entsprechend der zuletzt vom Decodierer 115 gelieferten Information einzuschalten sind.
Das System nach Fig. 1 umfaßt also sämtliche erforderlichen Einheiten zum überwachen und Steuern von Verbrauchern 66, 66' und 66", die sowohl nahe als auch an entfernten Örtlichkeiten aufgestellt sein können, selbst wenn Wechselstromenergie anderweitig nicht verfügbar ist.
Es wird jetzt die Art und Weise erläutert, in der das System nach Fig. 1 und insbesondere die Zentral-Einheit 31 und der Arbeitsspeicher 32 arbeiten, um die Systemverbraucher 66 zu steuern, wobei der Verbrauch mancher Verbraucher reduziert wird. Dabei werden zur Charakterisierung der Datenverarbeitung beispielhafte, nichtwörtliche Codierungen aus der FORTRAW-Sprache verwendet, Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß jede andere Programmsprache verwendet werden kann, um die grundsätzlichen Algorithmen zu erhalten, ohne daß dabei der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
Fig. 2 ist ein Flußdiagramm für die Datenverarbeitung durch die Zentral-Einheit 31 und den Arbeitsspeicher 32 zum Projizieren des Energieverbrauchs über das fiberwachungsintervall, z, B. in diesem Fall eine 15-Minuten-Periode, Wie bereits ausgeführt wurde, liefert die Synchronisierausgangssignalleitung 14 des Ieistungsmessers 10 typischerweise die erforderliche Synchronisierinformatlon. Wenn absolute Echtzeitperioden, z. B. jede Viertelstunde, zum Berechnen des Spitzenbedarfs genutzt werden, können alternativ diese überwachungsperioden aus der Information abgeleitet werden, die dem Rechner von der Echtzeituhr 41 anstatt vom Ieistungsmesser 10 zugeführt werden.
Für die Rechenoperationen nach Fig. 2 werden Rechenvariable, deren jede in bekannter Weise einem Speicherplatz im Arbeitsspeicher 32 entspricht, wie folgt definiert: ACT = Gesamtenergieverbrauch vom Beginn einer überwachungsperiode bis zur Rechenoperation der Maschine; EtJBItI = höchster erlaubter Energieverbrauch während des überwachungsintervalls; ENSV = geringste erforderliche Energiereduzierung, wenn die Anlage energiesparend arbeitet; AUG =noch verfügbare Minuten im Energieverbrauchs-Meßzyklus, z. B. ausgelöst bei 15 für eine 15-Minuten-Überwachungsperiode und bei Ablauf jeder Minute entsprechend der Echtzeituhr 41 um je Eins verringert; PCTR = letzter Zählerstand des Zählers 22 wie vorstehend erwähnt, der der Zentral-Einheit periodisch zugeführt wird, wenn die Spitzenzähler-Schnittstellenstufe 20 vom Rechner 30 aufgerufen wird, z. B.
einmal pro Minute; PCTRI = Zustand des Zählers 22 während der letzten vorhergehenden Zähleraufrufoperation, d. h. der vorhergehende Wert von PCTR; PRES = Energieverbrauch während der letzten Aufrufperiode, d, h. im vorliegenden Fall 1 min; PRES1 PRES2 = Energieverbrauch während der vorhergehenden Einminutenperiode bzw. Zweiminutenperiode; PR~J = über das volle überwachungsintervall projizierter Energieverbrauch; und PRDE = momentane Gesamtenergieverbrauchsrate.
Zur Veranschaulichung der Operation des Verbrallchs-Projektionsalgorithmus nach Fig. 2, der sich während der angenommenen fünfzehnminütigen überwachungsperiode schrittweise wiederholt, wird nunmehr die Datenverarbeitung, die eine Iteration während des Zwischenabschnitts der Überazachungsperiode beginnt, erläutert.
Zuerst wird der Zustand der Zähler 22 in den speicher platz der PCTR-Variablen im Arbeitsspeicher 32 (Schritt 150) mittels irgendeines üblichen Dateneinschreibevorgangs eingeschrieben. Die während der vorhergehenden Einminutenperiode verbrauchte Energie (PRES) wird dann wie folgt bestimmt: PRES = (PCTR - PCDR1)* K (1) mit (PCXR - PCDRfi =Inkrementalzählerstand, der sich während der letzten Ein-Minuten-Aufrufperiode ergeben hat, und K = Zählerstand-Energieverbrauchs-Umwandlungsfaktor (Schritt 152).
Dann wird die momentane Energieverbrauchsrate (ERDE), d. h. die gemittelte Leistung während der letzten Minute, mit PRTE = (PRES*2 + PRES1 + PRES2) / 4 (2) bestimmt als das gewichtete Mittel des Energieverbrauchs während des letzten Intervalls (wobei PRES den doppelten Stellenwert erhält) und während der vorhergehenden Zwei- und Ein-Minutenperioden, wie sie in PRES1 und PRES2 gespeichert sind (Schritt 153).
Der Ist-Stromverbrauch vom Beginn der tberwachungsperiode bis zum jetzigen Zeitpunkt (ACT) wird fortgeschrieben oder auf den neuesten Stand gebracht entsprechend ACT = ACT + PRES (3).
Der projizierte Gesamtenergieverbrauch für die gesamte überwachungsperiode von 15 min (PR#J) wird berechnet durch Addition des vom Beginn der Periode bis zur Gegenwart verbrauchten Ist-Stroms (ACT) mit dem für das verbleibende Zeitintervall verbleibenden vorhergesagten Energieverbrauch (Produkt der Geschwindigkeit, mit der Energie verbraucht wird (PRTE), und der Zeit, die in der Periode verbleibt (MAG)), und zwar entsprechend PR~J = ACT + PRGE g MTG (4) (Schritte 155 und 159).
Nach der Funktionsberechnung 159 steht der Zentral-Einheit 31 also eine Projektion der während des überwachungsintervalls zu verbrauchenden Energie zur Verfügung (gespeichert im Speicherplatz PR~J). Bevor die Inhalte von PR~J in bezug auf die erlaubten Energiegrenzen (z, B. in ENLIM gespeichert) geprüft werden, werden die Berechnungsvariablen MTG, PRES2, PRES1 und PCTR1 fortgeschrieben, damit der nächste Rechenzyklus (Schritt 160) durchgeführt werden kann.
Die folgenden Anweisungen können benutzt werden: MTG = MG - 1 (5) PRES1 = PRES (6) PRES2 - PRES1 (7) PCTRI = PCTR (8).
Zum Bestimmen, ob irgendeiner oder mehrere der momentan arbeitenden Systemverbraucher reduziert werden müssen, wird der während der Überwachunglsperiode projizierte Energieverbrauch (PR#J) mit dem höchsten erlaubten Verbrauch (ENlIM) in irgendeinem für die Programmsprache geeigneten Prüf- und Bedingungsprogramm (Funktionsblock 161) in üblicher Weise verglichen.
Wenn die Inhalte von PR~J umfangreicher als diejenigen von ENLIM sind und somit Leistung reduziert werden muß (d. h. ein "Ja"-Ergebnis aus dem Programmtest 161), wird eine Variable SHEDRQ, die die erforderliche zu reduzierende Energie enthält, auf die Differenz SHEDRQ = PR~J - ENZYM + SIDRQ (9) eingestellt, Wenn das System im energiesparenden Modus arbeitet, bei dem unabhängig von jeder tatsächlichen übermäßigen Energierate eine niedrigste Energiemenge (gespeichert in ENSV) zu reduzieren ist, wird SHEDRQ auf ENSV eingestellt, z. B, zu Beginn jeder überwachungsperiode vor dem Eintritt in die Verarbeitung.
Zusammenfassend ist also zu sagen, daß der Algorithmus entsprechend Fig. 2 ununterbrochen die während der Überwachungsperiode zu verbrauchende Gesamtenergie (Inhalte von PR#J) projiziert, und zwar durch Messen der tatsächlich vom Beginn der überwachungsperiode bis zum momentanen Zeitpunkt verbrauchten Energie, und den weiteren Verbrauch aufgrund eines gewichteten Mittelwerts der Verbrauchsrate projiziert. Der projizierte Verbrauch PR~J wird dann relativ zum höchsten zulässigen Verbrauch (Inhalte von ENLIM) geprüft und, wenn Energie mit übermäßig hoher Rate verbraucht wird, definiert in einer Speicherzelle einer Variablen SIIEDRQ die Energiemenge, die zu beseitigen ist, um den Verbrauch auf einen Punkt zu senken, an dem ENLIM nicht überschritten wird (oder die ENSV-Menge zu beseitigen, wenn im Energiesparmodus gearbeitet wird).
Fig. 3 zeigt den SHED-Algorithmus, der, nachdem SiTEDRQ definiert worden ist, die erforderlichen Verbraucher 66 tatsächlich abschaltet, um die Energiereduzierforderung von SHEDRQ zu erfüllen.
Für den Algorithmus nach Fig. 3 werden zusätzliche Speichervariable wie folgt definiert: M = eine Indexiervariable, die aufeinanderfolgende Verbraucher 66 identifim ziert; I = das Opersationsniveau für jeden der m Systemverbraucher (wie noch erläutert wird); J = das Prioritätsniveau, auf dem Verbraucher 66 reduziert werden, wobei z. B. J bei Null beginnt und die Priorität mit steigender Zahl zunimmt: PARTY (M,I) = ein zweidimensionaler Vektor, der die Prioritätseinschreibung in eine Verbraucher-M-Datentabelle für das Niveau I signalisiert; STATUS (M) - ein eindimensionaler Vektor, der die Eintragung in die Verbraucher-N-Datentabelle anzeigt und signalisiert, ob der Verbraucher ein- oder ausgeschaltet ist, wobei die Binärbits "1" und 11011 einen Einschalt- bzw. einen Ausschaltzustand bedeuten; TIME = eine Variable, die die Tageszeit entsprechend der Information der Echtzeituhr 41 bedeutet; TRATM(N) = eine Speicherzelle in der Datentabelle eines Verbrauchers M, die den Zeitpunkt des letzten Vorgangs in bezug auf den Verbraucher anzeigt, z. B.
wann dieser zuletzt ein- oder ausgeschaltet wurde; TIN##(i#) = eine Variable, die signalisiert, wann der Verbraucher M wieder einzuschalten ist; ~yDM(M, I) = die Mindest-Ausschaltzeit eines bestimmten Verbrauchers M bei Betrieb auf dem Niveau I; ~NIM(M, I) = die Mindest-Einschaltzeit eines bestimmten Verbrauchers M, der auf dem Niveau I betrieben wird; LOAD (M) = eine Verbraucher-M-Dateneintragung, die die gesparte Energie anzeigt, wenn der Verbraucher nicht ein-, sondern ausgeschaltet ist; DNG = ein Gefahren-Prioritätsniveau.
Wie aus dem Bezeichnungsplan für die Prozeßvariablen ersichtlich ist, ist jedem Verbraucher 66m eine Datentabelle zugeordnet, die niveauunabhängige Variable (d. h. Speicherplätze) umfaßt, die anzeigen, ob der Verbraucher aus- oder eingeschaltet (STATUS (M)) ist, sowie den bei eingeschaltetem Verbraucher auftretenden Energieverbrauch bzw. die Energieeinsparung bei ausgeschaltetem (L~AD(M)) Verbraucher; den Zeitpunkt, zu dem der Verbraucher zuletzt ein- oder ausgeschaltet wurde (URADM(M)), und den Zeitpunkt, zu dem ein ausgeschalteter Verbraucher einzuschalten ist (#TTM(M)).
Die Datentabelle jedes Verbrauchers umfaßt ferner mehrere Speicherzellen, die Bytes oder Teile eines oder mehrerer Speicherplätze des Arbeitsspeichers 32 umfassen können und die sich mit dem Operationsniveau (I) aller Verbraucher ändern. So kann es erwünscht sein, Verbraucher unterschiedlich zu beschreiben, z.
B. in bezug auf die Priorität (PRTy(M,I)) oder die Mindest-Aus- oder -Einschaltzeit (##?TM(M, 1)), (##M(M,I)), in Abhängigkeit von den Geschäftsstunden relativ zu Ruhezeiten an Werktagen bzw. relativ zu Wochenend- oder Ferienzeiten; oder Verbraucher unterschiedlich zu charakterisieren in Abhängigkeit von irgendeinem Operations- oder Umgebungsfaktor, z. B.
einer von den Fühlern 42 erfaßten Temperatur; oder das Verbraucherniveau über eine Eingangsnachricht zu wählen, die von einer peripheren Eingabeeinheit wie dem Fernschreiber 38 eingeschrieben wurde, Es ist ersichtlich, daß ein Wechselstromverbraucher wie etwa eine Klimaanlage eine wesentlich höhere Verbraucherreduzierpriorität erhält, wenn ein Fühler 42 einen Temperaturanstieg meldet, als wenn der Fühler einen Temperaturabfall meldet. Gleichermaßen ändern sich Prioritäten, Mindest-Ein- und -Ausschaltzeiten und andere niveauabhängige Variablen für Beleuchtung, Pumpen od, dgl.
in Abhängigkeit von möglichen Faktoren wie Produktionszeit relativ zu verschiedenen Klassifizierungen unproduktiver Zeitintervalle, Kühlungserfordernissen, niedrigen Füllständen von Materialschütten u. dgl.
In bezug auf die Planung ist es wichtig, das Niveau (I), das die Priorität und einige Operationskennlinien der Systemverbraucher 66 definiert, von der J-Prioritätsvariablen zu unterscheiden. Als Teil des Algorithmus nach Fig. 3, bei dem einige Verbraucher bis zur SIZDRQ-Forderung zu reduzieren sind, prüft das System zuerst Verbraucher der niedrigsten Priorität (J = 0) auf dem dann herrschenden Verbraucherbeschreibungsniveau oder den Zustand (unabhängig davon, was dieses Niveau ist) und schaltet selektiv einige oder sämtliche Verbraucher mit der Priorität Null ab, wodurch beim Abschalten jedes Verbrauchers SEIEDRQ jeweils vermindert wird, Wenn nach Beendigung des Prozesses für das niedrigste Prioritätsniveau J = 0 ist, wird J zum nächsten Niveau (J = 1) erhöht, und die Abschaltung wird fortgesetzt, bis die Inhalte von SHEDRQ erfüllt sind.
Während dieses Vorgangs ändert sich typischerweise die definitionsmäßige Niveauvariable l nicht (außer wenn eine Fernschreibernachricht, ein Fühlereingangssignal od. dgl. eintrifft, wodurch eine Änderung hervorgerufen würde), Falls erwünscht, kann I zu einer Funktion von J gemacht werden.
Der SiW#-Algorithmus wird nun im Detail unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 3 erläutert.
Wenn das SHED-Programm eingeschrieben wird (durch Definition einer geforderten Energieverringerung in SliEDRQ), wird die Verbraucher-Indexiervariable M auf 1 eingestellt, so daß die Zentral-Einheit 31 zuerst den Verbraucher 661 bearbeitet, und die Prioritätsvariable J wird auf 0 eingestellt, um zu versuchen, die durch die Inhalte von S1EDRQ definierte erforderliche Energiereduzierung bei der niedrigsten Verbraucherpriorität zu erreichen (Schritt 202), und zwar mit: J = O (10) M = 1 (11), Selbstverständlich erfolgt auch die Einstellung aller anderen Prozeßgrößen.
Die Zentral-Einheit 31 und der Arbeitsspeicher 32 beschaffen dann die indexierten (M) Verbraucherdaten, d. h. die den Verbraucher 66m charakterisierenden Daten für das außerhalb des SIED-Programms definierte Niveau 1.
Der Datenblock für den M-ten Verbraucher 66m umfaßt niveauunabhängige Variable wie die Energie (L#M)(M)), den Zeitpunkt des letzten Vorgangs (TRATKl(M))' den Ein-Aus-Zustand (STATUS(M)) und niveauabhängige Variable wie die Priorität (rRTy(M,I)) und die Mindest-Aus-Einschaltzeiten (#FTM(M,I)) und (~NUQ1(M,I)), Wenn eine Zentral-Einheit 31 mit mehreren Speicherregistern verwendet wird, können sämtliche verbraucherspezifischen Variablen in der Zentral-Einheit 31 gespeichert werden. Alternativ kann, wie dies für die indirekte Adressierung bekannt ist, ein Indexregister od. dgl.
zum Extrahieren der Parameter des Verbrauchers M in der erwünschten Weise benutzt werden. Dem Fachmann sind auch andere Datenspeicher-Intervalleinheiten zum Erhalt der Verbraucherkennlinien bekannt.
Nachdem die Verbraucher-Parameter durch die Funktion 205 (Fig. 3) erhalten und/oder isoliert sind, werden diese Verbraucher-Parameter durch die Funktionsblöcke 207, 210 und 212 geprüft, die bestimmen, ob der Verbraucher abgeschaltet werden kann. Der Prüfschritt 207 untersucht die niveauabhängige Priorität (PRlY(M,I)) und bestimmt, ob diese niedriger als die Inhalte von J ist (dabei ist J auf der niedrigsten oder Null-Prioritätseinstellüng für die erste Wiederholung durch den SIIED-Zyklus). Wenn die Prüfbedingung erfüllt ist (d. h. annehmbare Verbraucherpriorität), prüft der Prüfschritt 210 den Zustand (SADUS(M)) des ten geprüften Verbrauchers und bestimmt, ob der Verbraucher eingeschaltet ist. Es ist offenbar unmöglich, dadurch Energie zu sparen, daß ein bereits abgeschalteter Verbraucher abgeschaltet wird. In bezug auf einen eingeschalteten Verbraucher (d, h. die Bedingung des Tests 210 ist erfüllt) bestimmt eine Prüfung 212, daß der Verbraucher lange genug eingeschaltet war, um wieder eingeschaltet zu werden, d. h. daß die Differenz zwischen dem gegenwärtigen Zeitpunkt (TIME) und dem Zeitpunkte an dem der Verbraucher ausgeschaltet war (TRATM(M)), die Mindestzeit für das Niveau I (#NTM(M,I)) übersteigt. Nur wenn die Bedingungen jeder der drei Prüfungen 207, 210 und 212 erfüllt sind, schaltet der Rechner den M-ten Verbraucher 66m ab (Schritt 214). Das Abschalten des Verbrauchers erfolgt in der erläuterten Weise, indem die Zentral-Einheit 31 eine Binärziffer O in die M-te Speicherstelle des Registers 49 einschreibt.
Nach dem Abschalten des Verbrauchers bewirkt der Funktionsblock 215 ein Fortschreiben der Information in dem dem M-ten Verbraucher zugeordneten Datenblock zur Anzeige von dessen neuem 11Aus"-Zustand. Ein Zeitpunkt in der eindimensionalen#Vektorzelle T1M#N(M), die die Echtzeit bestimmt, zu der der Verbraucher M wieder einzuschalten ist, wird gleich der Summe des gegenwärtigen Zeitpunkte (TIME) und der Mindest-Aus schaltzeit des Verbrauchers M auf dem Niveau I (#FTM(I)) eingestellt, d. h.
TIM#T(M) = TIME + #FTM(M,I) (12).
Der Zustand (STATUS(N)) des Verbrauchers M wird auf 0 gesetzt, um die Tatsache anzugeben, daß der Verbraucher M ausgeschaltet ist, und die Vorgangszeit- (TRATM(M))-Variable für den Verbraucher M wird gleich der Zeit (TRATN(M) = TIME) gesetzt, um anzugeben, wann der Verbraucher M ausgeschaltet wurde.
Danach berechnet der SHED-Algorithmus die während des überwachungsintervalls durch Ausschalten des M-ten Verbrauchers gesparte Energie (ESV). Die Energieersparnis (ESV) während des Zeitintervalls ist das Produkt der durch Abschalten des Verbrauchers gesparten Energie (L~AD(M)) und der geringeren Zeit, die im überwachungsintervall noch verbleibt (MTG), oder der Zeit, während der der Verbraucher auf dem I-ten Niveau abgeschaltet ist (#FTM(M,I)). Somit bestimmt eine Prüfung 218, ob MAG größer als #FTM(M,I) ist und, wenn dies der Fall ist, bewirkt die Durchführung von ESV = ESV + L#AD(M) * #FTM(M,I) (15).
Wenn nicht, so wird ESV = ESV + BMAD(M) * MAG (16) durchgeführt. In beiden Fällen wird die gesamte eingesparte Energie ESV um den richtigen Betrag fortgeschrieben zur Angabe der durch Abschalten des Verbrauchers 66 m erhaltenen Energieeinsparung während der Überwachungsperiode.
Die Prüfung 227 bestimmt, ob die gesamte Energieeinsparung (Inhalte von ESV) die zu reduzierende Energie übersteigt (Inhalte von SHEDRQ). Wenn dies der Fall ist, hat das System ausreichend Wechselstrom abgeschaltet, und das SHED-Programm ist beendet. Wenn dies nicht der Fall ist (oder wenn die Verarbeitungsschritte 214-227 übersprungen werden, weil eine der Prüfungen 207, 210 oder 212 nicht ergeben hat, daß der Mlte Verbraucher nicht abgeschaltet werden konnte), prüft der SEED-Algorithmus (Prüfung 230), ob die Inhalte von M gleich N (dem letzten Systemverbraucher 66n) sind. Wenn dies nicht der Fall ist, wird die Variable M erhöht (Schritt 250), indem z. X, M = (M + 1) gemacht wird, und die Verarbeitung beginnt in der erläuterten Weise durch Einschreiben der Parameter des nächsten Verbrauchers und Untersuchung, ob dieser abgeschaltet werden kann. Somit beginnt die Datenverarbeitung für den hier in Frage kommenden Funktionszyklus mit dem ersten Verbraucher (M = 1) und setzt sich iterativ fort, bis entweder, wie durch Erfüllung der Bedingung der Prüfung 227 angezeigt wird, ausreichend Energie auf dem ersten und niedrigsten Prioritätsniveau (J = 0) reduziert wurde oder bis der letzte Verbraucher 66n verarbeitet wurde (M = N) und die Forderung nach weiterer Reduzierung verbleibt (Inhalte von ST###RQ#0).
Wenn letzteres der Fall ist (d, h. wenn die Bedingung der Prüfung 230 erfüllt ist), wird das Prioritätsneveau J erhöht (J = J + 1) und das neue Niveau J daraufhin geprüft (Pr~Ufung 259), ob ein Gefahrenniveau (DNG) erreicht ist. Wenn dies der Fall ist, wird im Ennktionsschritt 240 ein Warnausgangssignal durch eine Systemausgangs-Alarmeinheit erzeugt, Wenn der häufigere Fall eintritt, daß kein Gefahrenniveau erreicht ist (d, h. wenn die Prüfung 239 negativ ist), wird die Verbraucher-Indexiervariable M wiederum auf 1 eingestellt und beginnt die Iteration des S}II##1)-AlgoritIimus in der erläuterten Weise, wobei nacheinander jeder Verbraucher, jedoch auf dem nächsthöheren Prioritätsniveau, in Betracht gezogen wird, Zusammenfassend ist also zu sagen, daß der SHEDI Algorithmus so arbeitet, daß die Verbraucher 661-66n der Reihe nach geprüft und diejenigen Verbraucher abgeschaltet werden, die abgeschaltet werden dürfen und die-niedrigste Priorität haben. Angenommen, daß auf dem niedrigsten Prioritätsniveau nicht ausreichend Energie eliminiert werden kann, wird die Prioritätsvariable J progressiv erhöht und jeder Verbraucher der Reihe nach geprüft, bis die erforderliche Energie eliminiert ist.
Das in den Fig. 1-3 aufgezeigte System arbeitet also in der erläuterten Weise und steuert Systemverbraucher 66 derart, daß sichergestellt wird, daß während einer Uberwachungsperiode nicht übermäßig viel Energie aufgrund eines übermäßigen Spitzen-Energiebedarfs verbraucht wird (und somit keine vom Elektrizitätswerk bestimmte hohe Gebühr oder höhere Prämie zu zahlen ist), indem Verbraucher erforderlichenfalls abgeschaltet werden. Beim Abschalten oder Reduzieren von Verbrauchern erfolgt dies auf einer Prioritätsbasis und in übereinstiimmmg mit verbraucherspezifischen Parametern und Prioritäten, die durch Verbraucher-Operationsniveaus definiert sind, die automatisch oder manuell erfaßt oder in das Gesamtenergiesteuersystem eingegeben werden.
Für den Fachmann ist es selbstverständlich, daß die Zentral-Einheit 31 z, B. eine Bestätigung über das Register 71 nutzen und benötigen kann, daß ein bestimmter Verbraucher 661 abgeschaltet ist, bevor SHEDRQ verringert wird, oder daß ein Verbraucher 66 tatsächlich eingeschaltet ist und somit abgeschaltet werden kann, bevor der Schritt 214 (Pig, 3) durchgeführt wird. Gleichermaßen ist ersichtlich, daß während jeder überwachungsperiode die Inhalte des Speicherplatzes TIME mit den Variablen IM~N(M) verglichen werden können, um Verbraucher 66 zu den geeigneten Zeitpunkten einzuschalten. Ferner umfaßt ~Energie" auch Gleichstrom sowie z, B. Gas oder andere Fluide, wobei dann geeignete elektronische Steuereinheiten (z, B. Steuerorgane) die Relais 601 ersetzen und Meßgeräte benutzt werden.

Claims

Pat e#tans #r#cbe 1. zumEnergieverbrauchs-Reduziersystem zumSteuern des Operationszustands einer Mehrzahl steuerbarer Systemverbraucher, die je selektiv mit einer Energieversorgung verbindbar sind, gekennzeichnet durch einen programmgesteuerten Digitalrechner (30) mit einer Zentral-Einheit (31) und einem damit verbundenen Arbeitsspeicher (32), der für jeden Verbraucher (661-66n) Datenspeicherplätze zum Speichern der Kenndaten und des Zustands des zugeordneten Verbrauchers umfaßt, mit einer Mehrzahl gesteuerter Schaltglieder zum selektiven An- und Abschalten der steuerbaren Systemverbraucher an die bzw. von der Energieversorgung (59), mit einer Steuerstufe (48), die auf vom Rechner (30) erzeugte Signale anspricht zur Steuerung des Zustands jedes gesteuerten Schaltglieds, und mit Einheiten zum Zuführen von den Energieverbrauch der Systemverbraucher (66.1-66,) betreffender Information zum Rechner (30), wobei der Rechner (30) aufweist: Mittel zum Projizieren des Energieverbrauchs während eines Meßzeitintervalls, Überenergie-Anzeigemittel zum Vergleichen des projizierten Energieverbrauchs mit einer Energieverbrauchsgrenze und zur Anzeige, wenn der projizierte Verbrauch die Verbrauchsgrenze dberschreitet, und Verbraucherreduziermittel, die auf die Uberenergie-Anzeigemittel, die eine Überenergie -Verbraucherpro jektion anzeigen, ansprechen und die Speicherplätze der Systemverbrauclier im Arbeitsspeicher (32) prüfen zum selektiven Betätigen der gesteuerten Schaltglieder über die Steuerstufe (48) und wirksamen Abschalten ausgewählter Systemverbrauciier von der Energieversorgung (59).
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstufe (48) ein Register (49) mit einer Mehrzahl Stufen aufweist, deren jede den gewünschten relativen Betriebszustand eines anderen Systemverbrauchers anzeigt, und mit einer Mehrzahl Relais, deren jedes auf das Ausgangssignal einer zugeordneten Registerstufe anspricht und den Zustand eines zugeordneten gesteuerten Schaltglieds der Mehrzahl gesteuerter Schaltglieder steuert.
3. System nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl Nehrstellungsschalter (531~53n) mit einem ersten Pol, der in Reihe zwischen dem Register (49) und einem der zugeordneten gesteuerten Schaltglieder geschaltet ist.
4. System nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Zustandsstufe (70), die der Zentral-Einheit (31) Information liefert und ein weiteres Register (71) umfaßt mit einer ersten Mehrzahl Registerstufen, wobei jeder der Mehrstellungsschalter (53im53,) der Steuerstufe (48) einen weiteren Pol aufweist, der je mit einer anderen Registerstufe des zusätzlichen Registers (71) verbunden ist.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zusät#liche Register (71) eine zweite Mehrzalil Registerstufen umfaßt und daß jedes gesteuerte Schaltglied einen Kontakt aufweist, der mit jeweils einer anderen der zweiten Mehrzahl Registerstufen des zusätzlichen Registers (71) verbunden ist.
6. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Energieverteilerleitung, wobei die Energieverbrauchs-Anzeigeeinheit einen mit der Verteilerleitung verbundenen iieistungsmesser (10) umfaßt.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ieistungsmesser (10) eine Leitung (14) zum Zuführen von Synchronisierinformation zur Zentral-Einheit (31) aufweist.
8. System nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Spitzenzähler-Schnittstellenstufe (20), die den teistungsmesser (10) und die Zentral-Einheit (31) verbindet, wobei die Stufe (20) einen Zähler (22) zum Zählen von Impulsen aufweist, deren jeder eine vorbestimmte Energieverbrauchsmenge darstellt.
9. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Mehrzahl von Systemverbrauchern (661-66n), die durch die gesteuerten Schaltglieder gesteuert sind, eine zweite Mehrzahl Systemverbraucher (66'), eine weitere Mehrzahl gesteuerter Schaltglieder, deren jedes einen der zusätzlichen Systenverbraucher (66') steuert, eine Fernsystemsteuerstufe (82), eine zusätzliche Steuerstufe (48'), die auf ihr von der Fernsystemsteuerstufe (82) zugeführte Signale anspricht und den Betriebszustand der zusätzlichen gesteuerten Schaltglieder steuert, und eine Kopplungseinheit (73), die den programmgesteuerten Digitalrechner (30) mit der Fernsystemsteuerstufe (82) verbindet.
10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungseinheit (73) ein asynchrones Universal-Empfänger-Sender-Glied (74) aufweist, das zwischen dem Rechner (30) und der Pernsystemsteuerstufe (82) reihengeschaltet ist.
11. System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsystemsteuerstufe (82) einen Deoodierer (89) und einen Datenzuordner (90) aufweist.
12. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Mehrzahl Systemverbraucher (661-66n), die mit den gesteuerten Schaltgliedern verbunden sind, und wenigstens einen weiteren Systemverbraucher (66"), einen mit der Zentral-Einheit (31) verbundenen Codierer (104), eine Energieversorgung (106), eine Stufe (102) zum Multiplexen von von der Energieversorgung (106) zugeführter Energie und von durch den Codierer (104) erzeugten Steuersignalen, und eine energielose Datenendstation (mio) mit einer Einheit, die selektiv auf die von der Stufe (102) zugeführte multiplexverarbeitete Energie und die multiplerverarbeiteten Signale des Codierer (104) anspricht und den mindestens einen Verbraucher (66") mit der zugefUhrten Energie aktiviert,
13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die energielose Datenendstation (110) ein Trennfilter (112), einen Decodierer (115) und ein Sperr- und Relaisglied (118) aufweist.
14. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der programmgesteuerte Digitalrechner (30) Prioritätsunterbrecher (34, 35), ein Netzausfallglied (36) und eine mit dem Prioritätsunterbrecher (34, 35) verbundene manuelle Eingabeeinheit (38) aufweist.
15. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieverbrauchs-Projektionseinheit aufweist: Mittel zum Bestimmen der momentanen Energieverbrauchsrate aufgrund der von der Verbrauchsanzeigeeinheit erzeugten Signale, Mittel zum Bestimmen der seit Beginn eines Operationszyklus verbrauchten Energie, Mittel zum Berechnen des während des verbleibenden Überwachungsintervalls vorausgesetzten Energieverbrauchs durch Bestimmen des Produkts aus der bis zum Ende einer Uberwachungsperiode verbleibenden Zeit und der momentanen Energieverbrauchsrate, und Mittel zur Addition des bisherigen Ist-Energieverbrauchs und des während des verbleibenden Meßintervalls vorausgesetzten Energieverbrauchs.
16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit zum Bestimmen der momentanen Verbrauchsrate Mittel zum Erzeugen eines gewichteten Mittelwerts aus Signalen, die den Energieverbrauch während eines unmittelbar vorausgehenden tiberwachungsintervalls und den gemessenen Verbrauch während früherer Intervalle angeben, aufweist,
17. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Produktbestimmungsmittel eine Einrichtung zum effektiven Multiplizieren der durch Abschalten eines Verbrauchers gesparten Energie mit dem kleineren Teil des Zeitintervalls, in dem der Verbraucher abgeschaltet bleibt, oder dem Rest des Überwachungsintervalls aufweist.
18. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenspeicherplätze für jeden Verbraucher eine Einheit zum Speichern der relativen Priorität des zugeordneten Verbrauchers aufweisen, und daß die Verbraucherreduziereinheit ein Glied zum iterativen Prüfen der Speicherplätze der Systemverbraucher auf einer gleichförmig zunehmenden Prioritätsbasis aufweist, wobei die Zentral-Einheit (31) Verbraucher über die Steuerstufe (48) und die gesteuerten Schaltglieder auf einer gleichförmig zunehmenden Prioritätsbasis reduziert.
19. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenspeicherglieder für die Verbraucher Verbraucherkenndaten enthalten, die in Abhängigkeit von einer Systemoperationsniveau-Variablen unterschiedlich definiert sind, und eine Einheit zum Bestimmen eines Werts für die Systemoperationsniveau-Variable aufweisen.
20. System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenspeicherglieder für die Verbraucher niveauabhängige Mindest-Ein-Aus-Zeiten und Prioritätsvariable sowie niveauunabhängige Zustands-, Energie- und Vorgangszeit-Variable aufweisen.
21. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbraucherreduziereinheit Prüfglieder aufweist, die bestimmen, ob ein durch Daten in den Speichergliedern beschriebener Verbraucher abgeschaltet werden kann, wobei die Prüfglieder Mittel zum Prüfen der Priorität und des Zustands der Eingabedaten für den Verbraucher umfassen.
22. System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Überenergie-Anzeigeeinheit die Energiemenge berechnet, die aufgrund der Erfassung eines übermäßigen Energieverbrauchs zu reduzieren ist, und daß die Verbraucherreduziereinheit Mittel zum Berechnen der während eines Überwachungsintervalls durch jeden reduzierten Verbraucher eingesparten Energie und Mittel zum Verringern eines Variablen-Speicherplatzes mit der durch Abschalten eines Verbrauchers gesparten Energie aufweist.
23. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenspeicherglieder für jeden Verbraucher von einem Operationsniveau abhängige Parameter umfassen, daß die Verbraucherreduziereinheit eingebaute Wiederholungsglieder aufweist, wobei das innere dieser eingebauten Wiederholungsglieder selektiv Verbraucher reduziert durch Prüfen der für jeden Verbraucher bei einer vorgegebenen verbraucherspezifischen Priorität gespeicherten Daten, und daß der äußere der eingebauten Wiederholungszyklen bei zunehmender Priorität gleichförmig indexiert.
24. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenspeicherglieder für jeden Verbraucher Mittel zum Speichern einer Mehrzahl Werte für wenigstens einen Verbraucher-Deskriptor, deren jeder bei einem bestimmten Operationsniveau wirksam ist, aufweisen, und daß der Arbeitsspeicher Mittel hat, die das dann herrschende Operationsniveau definieren.
25. System nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentral-Einheit (31) und der Arbeitsspeicher (32) indirekte Adressiereinheiten zum Verarbeiten von Yerbraucher-Deskriptoren in Abhängigkeit von den Niveaudefiniergliedern aufweisen.