DE3002621A1

DE3002621A1 - Individual local control of electrical loads - by monitoring voltage depression and current with logic circuits having trip facilities

Info

Publication number: DE3002621A1
Application number: DE19803002621
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.-Ing. 6101 Groß-Bieberau Hilberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-01-25
Filing date: 1980-01-25
Publication date: 1981-07-30

Abstract

The installation provides local autonomous control of the load of individual consumers as one means for preventing a supply system collapse. Connected between the main fuse of a consumer spur and the load is a circuit breaker (S), under the control, for example, of a microprocessor. A voltage measurement is made between fuse and circuit breaker, and compared with the nominal supply level. Current is measured on the load side of the circuit breaker, and checked for increase or decrease. The processor operates on both these signals to determine whether local load should be shed. For example, if the voltage falls below a set minimum and the current is rising the circuit breaker is opened. Reclosure follows after a set time if the voltage has recovered to nearer the nominal value. The processor may be arranged to shed part loads before ultimately ordering the circuit breaker to open.

Description

"Individualsteue@@@@@ @chen Energie @@@@@@@@@""Individual tax @@@@@ @chen Energie @@@@@@@@@"

BESCHREIBUNG 1. Einleitung Es wird stct 1 ein besonders Charakteristikum der elektrischen Energieversorgung hingestellt und in der Vergangenheit hat es sich ja auch schon vielfach bestätigt, daß ein übermäßiger Verbrauch an el2ktrischer Energie keineswegs den Energiefluß zu den Verbrauchern allmählich versiegen liegt, wie das z.B. im analogen Fall bei der Wasserversorgung wäre, sondern daß bei Erreichen einer bestimmten Überlast das ganze Netz zusanmenbricht und dann plötzlich alle Verbraucher ohne elektrische Energie sind. Diese Situation tritt natürlich gerade zu den Zeiten auf, in denen gewöhnlich die Verbrauchsspitzen liegen und sie kann für die Allgemeinheit katastrophale Folgen haben. Sind insbesondere, wie es in Deutschland in den vor uns liegenden Jahren zu befürchten ist, nicht genügend Kraftwerkskapazitäten vorhanden, so wird dieser gefürchtete "Black-Out" sicher häufiger auftreten. DESCRIPTION 1. Introduction There will be stct 1 a special characteristic the electrical power supply and in the past it has been yes, it has already been confirmed many times that excessive consumption of electrical Energy is by no means gradually drying up the flow of energy to the consumers, as it would be, for example, in the analogous case with the water supply, but that when it is reached a certain overload the whole network collapses and then suddenly all of them Consumers are without electrical energy. This situation is of course just occurring at the times when the consumption peaks are usually and they can have catastrophic consequences for the general public. Are in particular like it in Germany in the years ahead of us it is to be feared that there will be insufficient power plant capacities exists, this dreaded "black-out" will certainly occur more frequently.

Es wäre daher wünschenswert, diese Verbrauchsspitzen auf irgend eine Weise abzuschneiden, zuabzuschneiden, d.h. die übermäßige Last nicht zuzulassen, ohne dabei gleich zu einer allgemeinen Netzabschaltung zu kommen. It would therefore be desirable to cut off these consumption peaks in some way, to cut them off, that is to say not to allow the excessive load, without immediately resulting in a general shutdown of the network.

Es soll im folgenden gezeigt werden, daß dies Ziel tatsächlich erreicht werden kann, indem die Begrenzung des Verbrauches direkt bei jedem einzelnen Verbraucher vorgenommen wird. Es wird ferner erläutert, daß dieses mit verhältnismäßig geringem technischen Aufwand mit Hilfe von Mikroprozessoren bzw. entsprechenden Schaltungen der Mikroelektronik gelingt.It will be shown in the following that this goal is actually achieved can be done by limiting consumption directly at each individual consumer is made. It is also explained that this with relatively little technical effort with the help of microprocessors or corresponding circuits microelectronics succeed.

Im einzelnen wird dabei in einem ersten Abschnitt diskutiert, welche Maßnahmen grundsätzlich möglich sind, wenn bei allen Verbrauchern eines abgeschlossenen Versorgunrsgebietes - und nur bei ihnen - zusätzliche Kontroll- und Steuerschaltungen eingebaut werden. In dem anschließenden Abschnitt folgt dann eine Betrachtung, welche günstigeren Systemeigenschaften sich erreichen lassen, wenn die Stromversorgungsunternehmen auf ihren Leitungen neben dem Energieträger noch zusätzliche Signale über den Belastungszustand des Netzes verbreiten.In a first section it is discussed in detail which Measures are basically possible if one has been concluded with all consumers Supply area - and only with them - additional control and control circuits to be built in. In the following section there is a consideration of what more favorable system properties can be achieved if the electricity supply company In addition to the energy source, there are additional signals on their lines about the load status of the network.

* siehe z.B. in /2/ 2. Der autonom handelnde Verbraucher.* see e.g. in / 2 / 2. The autonomously acting consumer.

4usg2ng,spunkt der UberX 2gUZ' ie -~eob,lcht daß in Zeiten eines hohen Stromverbrauches bei den Verbrauchern qie Spannung etwas absinkt. Das ist zum Teil durch erhöhte Spannungsabfälle in den Leitungen bedingt, zum Teil auch durch Generatorinrnwdcrstände, kann jedoch durch die Regelschaltungen in den Kraftwerken sogar noch beträchtlich beeinflußt werden.4usg2ng, points the UberX 2gUZ 'ie - ~ eob, lcht that in times of a high Electricity consumption by consumers q the voltage drops slightly. That is in part due to increased voltage drops in the lines, partly also due to generator resistance, However, it can even be increased considerably by the control circuits in the power plants to be influenced.

Gehen wir für die folgenden Überlegungen daher von dem normalen und einfachsten Fall aus, daß die Spannung mit zunehmendem Verbrauch monoton: absinkt, siehe Bild 2. Ein privater Verbraucher könnte dann im Prinzip durch Messung der Spannung erkennen, ob eine angespannte Versorgungslage besteht, und dann1 wenn er sehr verantwortungsbewußt wäre, z.B. darauf verzichten, seine Geräte einzuschalten, um den großen Zusammenbruch nicht zu provozieren. For the following considerations, let us therefore assume the normal and simplest case that the voltage monotonously decreases with increasing consumption, see Figure 2. A private consumer could then, in principle, by measuring the voltage, detect whether there is a tense supply situation, and then1 if he were very responsible, for example not turning on his devices in order not to provoke the big breakdown.

Nun, es ist natürlich unrealistisch, dies .so zu handhaben.Well, it is of course unrealistic to do it that way.

Nicht unrealistisch ist es aber heutzutageldiese Aufgabe einer intelligenten MEkroelektronik zu übertragen. Dies könnte z.B. in der folgenden Weise geschehen, siehe Bild 3: An der Stelle, wo die Versorgungsleitung ins Haus führt, z.B. kurz hinter der Hauptsicherung, wird ein zusätzlicher Schalter S angebracht. Zwischen Schalt er und Hauptsicherung wird nun die Spannung abgegriffen und mit einem Spannungsmesser gemessen. Ein solches Gerät kann heutzutage sehr einfach auch mit Mikroprozessoren realisiert werden, siehe z.B. /4/.Nowadays, however, it is not unrealistic for an intelligent person to perform this task Microelectronics to transmit. This could be done, for example, in the following way, see picture 3: At the point where the supply line leads into the house, e.g. briefly An additional switch S is installed behind the main fuse. Between Switch he and main fuse the voltage is now tapped and with a voltmeter measured. Such a device can nowadays be very easily done with microprocessors can be implemented, see e.g. / 4 /.

Der gemessene Wert wird mit einem digital gespeicherten Sollwert verglichen.The measured value is compared with a digitally stored target value.

der z.B. einen 10% unter der Nennspannung liegenden Wert angibt. Ist dann irgendwann die Netzspannung infolge Überlastung unter diesen Wert abgesunken, wird ein entsprechendes Alarmsignal an die (lokale) Steuerzentrale weitergegeben. Die Steuerzentrale empfängt außerdem ein Signal von einem Strommesser und einer zugeordneten Auswerteschaltung, welches anzeigt, ob der Strom des Verbrauchers ab- oder zunimmt. Im letzteren Fall entscheidet die Steuerzentrale, daß der Schalter S zu öffnen ist. Damit ist sicherge- stellt, daß der einzelne Verbraucher das allgemeine Versorgungsnetz nicht zunehmend belastet und sein Verbrauchszuwachs jedenfalls nicht der Tropfen sein kann, der das Faß zum Überlaufen bringt. In regelmäßigen Abständen muß nun überprüft werden, ob im Netz noch die angespannte Versorgungslage besteht.which, for example, indicates a value 10% below the nominal voltage. If at some point the mains voltage has dropped below this value as a result of overloading, a corresponding alarm signal is passed on to the (local) control center. The control center also receives a signal from an ammeter and an associated evaluation circuit, which indicates whether the current of the consumer is increasing or decreasing. In the latter case, the control center decides that switch S is to be opened. This ensures that ensures that the individual consumer does not increasingly burden the general supply network and its increase in consumption can in any case not be the drop that brings the barrel to overflow. It must now be checked at regular intervals whether the tense supply situation still exists in the network.

Dazu gibt eine Prüfschaltung z.B. alle 5 Minuten einen Impuls an die Steuerzentrale. Diese entscheidet dann nach Maßgabe der Spannungsmessung, ob der Schalter wieder eingelegt werden soll oder nicht. Damit es hierbei bei einer Vielzahl von Verbrauchern nicht zu Regelschwingungen, d.h. zu öfterem An- und Abschalten kommt, muß die Bezugsspannung für das Schaltereinlegen natürlich etwas höher sein, d.h. näher bei der Nominalspannung liegen als die Spannung für die Schalteröffnung und am besten auch noch in einem zugelassen Bereich streuen.For this purpose, a test circuit sends an impulse to the Control center. This then decides, based on the voltage measurement, whether the Switch should be reinserted or not. So it is with a large number from consumers not to control oscillations, i.e. to frequent switching on and off comes, the reference voltage for inserting the switch must of course be a little higher, i.e. closer to the nominal voltage than the voltage for opening the switch and ideally also sprinkle in an approved area.

Das Abschalten sämtlicher Geräte des Verbrauchers kann natürlich für diesen noch zu viele Nachteile mit sich bringen. Man denke nur an Kühltruhen, Kühlschränke, Ölbrenner, Auf züge, usw. Es wäre daher günstig, zusätzlich noch eine Verzweigung der Stromkreise vorzunehmen und z.B. zwei Schalter S und vorzusehen, die bei unterschiedlichen Netzspannungen ausgeschaltet werden.The switching off of all devices of the consumer can of course for these still have too many disadvantages. Just think of freezers, refrigerators, Oil burners, elevators, etc. It would therefore be beneficial to add a branch of the circuits and e.g. two switches S and to be provided for different Mains voltages are switched off.

Der zweite Schalter könnte z.B. bei einer Spannung, die 15% unterhalb der Nennspannung liegt ausschalten und er sollte díes vorzugsweise auch mit einer gewissen Verzögerung tun. Solche Verzweigungen kann man natürlich noch getrennt absichern, ihren Verbrauch messen und mit unterschiedlich hohen Gebühren belegen. Der große Vorteil dieser Methode wäre, daß normalerweise die höherwertige Spannung nie in Gefahr käme, abgeschaltet~zu werden.The second switch could e.g. at a voltage that is 15% below the nominal voltage is off and he should preferably also with a do some delay. Such branches can of course still be separated secure, measure your consumption and charge different fees. The great advantage of this method would be that normally the higher order voltage would never be in danger of being switched off.

Wenn nun einmal eine solche intelligente lokale Steuerzentrale vorhanden ist, die im Zeitalter der Mikroelektronik nicht groß und teuer sein muß, kann man natürlich noch eine ganze Reihe zusätzlicher Funktionen einbauen.If only such an intelligent local control center is available which does not have to be large and expensive in the age of microelectronics, one can of course, add a whole range of additional functions.

Z.B. kann bei einer gefährlichen Spannungsabsenkung oder auch erst beim Auftrennen des Schalters Sl der Befehl an ein Notstromaggregat gegeben werden, sofort anzulaufen. Oder es kann ein Befehl an die elektrischen Heizungen oder an sonstige Großverbraucher erfolgen, auf einer niedrigeren Verbrauchsstufe weiterzulaufen. Es kann für Waschmaschinen oder Warmwasserspeicher signalisiert werden, wann die günstigsten Verbrauchszeiten sind, usw. Ersichtlich würden alle diese Maßnahmen dahin führen, Verbrauchsspitzen zu begrenzen und das Verbrauchsproçil insgesamt gleichmäßiger zu gestalten, z.B. allein schon dadurch, daß die Verbraucher zuerst prüfen, ob man eine Zunahme des eigenen Verbrauches ungestraft wagen kann und ob es nicht besser wäre, auf unterbrechungssichere und billige Zeiten auszuweichen. Auf der anderen Seite ergeben sich für die Energieerzeuger bei einer solchen Verbrauchsnivellierung natürlich beachtlic Kostensenkungseffekte, die durch den dann erreichbaren hohen Wirkungsgrad bei gleichmäßiger Energieerzeugung bedingt sind, die schließlich wieder an den Verbraucher weitergegeben und gegen die Kosten der einzubauenden Mikroelektronik -verrechnet werden sollten.For example, in the event of a dangerous voltage drop or only when the switch S1 is disconnected, the command can be given to an emergency generator to start up immediately. Or a command can be sent to the electrical heaters or other large consumers to continue running at a lower consumption level. It can be signaled for washing machines or hot water storage tanks when the most favorable consumption times are, etc. Obviously, all these measures would lead to limiting consumption peaks and making the consumption proçil more even overall, for example simply by the fact that consumers first check whether they can dare to increase their own consumption with impunity and whether it would not be better to avoid uninterruptible and cheap times. On the other hand, such a leveling of consumption naturally results in considerable cost-cutting effects for the energy producers, which are caused by the high efficiency that can then be achieved with uniform energy generation, which should ultimately be passed on to the consumer and offset against the costs of the microelectronics to be installed.

Man könnte nun eine ganze Reihe von Einwänden bringen. Z.B., daß dieses bisher skizzierte System zwar sicher sehr wirkungsvoll in der Abwehr eines allgemeinen Netzzusammenbruches sei, aber daß es nicht alle Verbraucher gerecht behandelt. So könnte z.B. in einer angespannten Versorgungslage u.U. A whole series of objections could now be raised. E.g. that this system outlined so far is certainly very effective in defending against one general network breakdown, but that it is not fair to all consumers treated. For example, in a tense supply situation,

ein neu hinzu- kommender bescheidener Verbrauchswunsch, der nicht im Zweig der höchsten Priorität liegt, zurückgeiesen werden, obwohl andere, schon länger angeschlossene Abnehmer im entsprechenden Zweig ungestört ein Maximum von Leistung verbrauchen. In dem oben skizzierten System wäre z.B. eine konstante Dauerentnahme elektrischer Energie zweifellos das sicherste Verfahren, sich rücksichtslose Vorteile zu verschaffen, und das wird wohl keiner als sonderlich gerecht empfinden. Abhilfe könnte hier durch die Festsetzung geschaffen werden, daß ein unterhalb einer gewissen Schwelle liegender Verbrauch gegenüber einem darüber liegenden Verbrauch bevorrechtigt ist. Wenn man dann aber zugleich einen genauen Begrenzungseffekt haben will, muß man auch die Möglichkeit haben, bei denjcnige3Vrbratche'n, gerade übermäßig viel Energie entnehmen, einen Teil abzuschalten. Es erhebt sich dann sofort die Frage, ob das in jedem Fall zumutbar ist, bzw. ob der Verbraucher darauf vertrauen darf, daß er die eingeleiteten Prozesse, die elektrische Energie verbrauchen, sicht ungestört zu Ende führen darf. Man ist sicher versucht, hier an die Analogie des Telefonierens zu denken, wo ja auch unter allen Umständen sichergestellt wird, daß ein einmal zustandegekommenes Gespräch zu Ende gebracht werden darf, und daß es jedenfalls nicht in Zeiten erhöhter Netzbelastung mitten drin einfach abgeschaltet wird. In Verfolgung dieses Gedankens dürfte es wohl auch bei der Energieverteilung sinnvoller sein, daß einmal begonnene Vorgänge ablaufen können, d.h. a new, modest consumption wish that is not is in the branch of highest priority, be rejected, although others are longer connected consumers in the corresponding branch undisturbed a maximum of Consume power. In the system outlined above, for example, there would be constant continuous withdrawal electrical energy is undoubtedly the safest way to get ruthless advantages and nobody will find that particularly fair. remedy could be created here by fixing that one below a certain Consumption above the threshold is given priority over consumption above this is. But if you want to have a precise limiting effect at the same time, you have to one also the Have the opportunity, especially with the young people Take excessive energy to switch off a part. It then rises immediately the question of whether this is reasonable in any case, or whether consumers trust it is allowed to see the initiated processes that consume electrical energy May lead to the end undisturbed. One is certainly tempted to use the analogy of the To think about telephoning, where it is ensured under all circumstances that a conversation, once it has come about, may be brought to an end, and that it In any case, not simply switched off in the middle of it when the network load is increased will. In pursuit of this thought, it should probably also apply to power distribution it would make more sense that processes once started can run, i.e.

daß keine zwangsweisen Abschaltungen vorgenommen werden. Das bedeutet aber, daß eine Schwelle für den bevorrechtigten Energieverbrauch nicht sehr hoch sein sollte, da die Belastung der Kraftwerke dann um diese gesamten Schwellwerte schwanken wird. Diese unscharfe Begrenzung der Maximalbelastung wird zwar technisch zweifellos nicht den besten Wirkungsgrad bringen, aber es ist sicher etwas wert, wenn man die Benachteiligungen des Kleinverbrauchers vermeiden kann, der seinen Verbrauchswunsch gerade in einer ungünstigen Zeit hat. Wenn nun die technischen Anreiz- und Bestrafungsmechanismen entwickelt sind, erhebt sich die Frage nach einer geeigneten Gebührenpolitik. Mit ihrer Hilfe läßt sich sicher noch ein weiterer Ausgleich schaffen. that no forced shutdowns are made. That means but that a threshold for preferential energy consumption is not very high should be, since the load on the power plants then around these entire threshold values will fluctuate. This fuzzy limitation of the maximum load becomes technical undoubtedly does not bring the best efficiency, but it is certainly worth something if you can avoid the disadvantages of the small consumer who owns his Consumption demand at an inconvenient time. If the technical If incentive and punishment mechanisms are developed, the question arises of one appropriate fee policy. With their help, a further compensation can certainly be made create.

Dies könnte z.B. dadurch geschehen, daß die Zeiten einer angespannten Versorgungslage einfach mit einer höheren Gebühr belegt werden. Das muß natürlt h dem Verbraucher optisch angezeigt werden, damit er, wenn möglich, den Verbrauch auf günstigere Zeiten verschiebt. Dies ließe sich auch leicht automatisieren. Ganz sicher würden sich die in der Regel kostenbewußten Großverbraucher auch nicht gerade die üblichen Spitzenverbrauchszeiten aussuchen und damit käme es insgesamt sicher zu einer weiteren Nivellierung des Energieverbrauches.This could happen, for example, by the fact that the times of a tense Supply situation can simply be charged with a higher fee. That must of course h are visually displayed to the consumer so that he can, if possible, see the consumption postpones to better times. This could also be easily automated. Quite The usually cost-conscious bulk consumers would certainly not be too sure Choose the usual peak consumption times and it would be safe overall for a further leveling of the energy consumption.

Man erkennt wohl, daß sich das System so ausgestalten läßt, daß man so etwas wie einen freien fZarkt von Angebot und Nachfrage mit allen den damit verbundenen kostensenkenden Mechanismen erhält. Zudem ist von der technischen Seite her zu bemerken, daß mit den Mitteln der Mikroelektronik eine intelligente Lösung kaum mehr kosten wird als eine primitive Lösung /3/.One recognizes that the system can be designed in such a way that one something like a free market of supply and demand with all of the associated Maintains cost-cutting mechanisms. In addition, from the technical side, it should be noted that that with the means of microelectronics an intelligent solution hardly costs more is considered a primitive solution / 3 /.

3. Der zusätzlich informierte Perjiarcl;er: Es ist seit langem schon eine übliche Technik, dem Energienet auch noch höherfrequente Signal ströme zu überlagern, sei es, um den Informationsaustausch zwischen den Energieerzeugern auf einfache Weise zu realisieren, oder sei es, um in der Tat schon mit dem Ziel einer gleichmäßigeren Belastullgskurve der Kraftwerke direkt bei den Verbrauchern bestimmte Geräte zu günstigen Zeiten ein- und auszuschalten (z.B. Warmwasserspeicher, Nachtspeicherheizungen, usw.) So nützlich diese ferngesteuerten Geräte auch sein mögen, so sind doch Zweifel angebracht, ob man mit einer solchen unmittelbaren Zentral steuerung jemals einen größeren Anteil des Verbrauches steuern kann. Man könnte jedoch an dieser schon praktizierten Methode anknüpfen und z.B. mit Hilfe von überlagerte höheren Frequenzen allen Verbrauchern eine präzise Information über den jeweiligen Belastungsgrad der Energieerzeuger zukommen lassen. Solche frequenzmodulierten Signale hätten gegenüber den Spannungsabsenkungen sogar den großen Vorteil, daß die Belastungskriterien allen Verbrauchern in exakt gleicher Weise zukommen, und daß nicht die kraftwerksnahen Benutzer gegenüber den kraftwerksfernen Benutzern im Vorteil wären (obwohl dies durch Einstellung verschiedener Sollwerte auch ausgeglichen werden könnte). Bei jedem einzelnen Verbraucher wäre dann nur der Spannungsmesser durch einen Frequer.zdemodulator zu ersetzen, ansonsten könnten alle anderen oben beschriebenen Schaltungen unveränd-ert bleiben. Wieder könnte dann jeder Verbraucher für sich entscheiden, welche Gerätefunktionen ihm die wertvollsten sind, welche also mit höherer Priorität und damit zuverlässiger unter Inkaufnahme höherer Kosten betrieben werden sollen und welche ihm in einem ungünstigen Fall z eitweise entbehrlich sind.3. Perjiarcl, who was additionally informed; he: It has been for a long time a common technique of superimposing higher-frequency signal currents on the energy network, be it to facilitate the exchange of information between the energy producers Way to realize, or be it to, in fact already aiming for a more even Load curve of the power plants directly to the consumers for certain devices switch on and off at favorable times (e.g. hot water storage tank, night storage heating, etc.) As useful as these remote-controlled devices may be, there are still doubts it is appropriate whether you will ever get one with such a direct central control can control a larger proportion of consumption. One could, however, at this one the practiced method and e.g. with the help of superimposed higher frequencies all consumers receive precise information about the respective degree of pollution of the Send energy producers. Such frequency-modulated signals would have opposite the voltage drops even have the great advantage that the load criteria all Consumers in exactly the same way, and not those close to the power plant Users would have an advantage over users remote from the power plant (although this could also be compensated for by setting different setpoints). at every single consumer would then only be the voltmeter through a Frequer.zdemodulator to replace, otherwise all other circuits described above could remain unchanged stay. Again, each consumer could then decide for himself which device functions are the most valuable to him, which means that they have a higher priority and are therefore more reliable should be operated at the acceptance of higher costs and which in one are temporarily dispensable in the worst case.

Natürlich läßt sich auch das System der Informationsübermittlung in einem Haus ebenfalls über das elektrische Versorgungsnetz durchführen. Hierzu gibt es bekanntlich schon die verschiedensten Ansätze. Ist ein solches System einmal vorhanden, lassen sich selbstverständlich ganz individuelle Steuerungen der Geräte in Abhängigkeit von der allgemeinen Versorgungslage durchführen, ohne dap gesonderte Stromkreise gebildet werden müßten. Dann könnte man insbcsonder ein durch Prioritäten gekennzeichnetes System auch in allen vorhandenen Häusern ohne Installation neuer Versorgungsleitungen durchführen. Auch die Bewertung des Verbrauches bezüglich eines Schwellwertes bekäme wieder neuen Sinn. Es könnten dann einfach die zur Steuerung der verschiedenen Geräte nötigen Signale die Prioritätskennzeichnung mit enthalten.Of course, the information transfer system can also be used in a house via the electrical supply network. To do this there It is well known that there are many different approaches. Such a system is once available, the devices can of course be controlled individually Carry out depending on the general supply situation, without dap separate Circuits would have to be formed. Then one could in particular one through priorities marked system also in all existing houses without installing new ones Perform supply lines. Also the evaluation of the consumption regarding a Threshold values would get new meaning again. It could then simply be used for the control The signals required for the various devices contain the priority identification.

Z kombinierte Maßnahmen gegen (en "blacko t,".Z combined measures against (en "blacko t,".

Die spoktakulärfsa Netzzusammenbrüche der Vergangenheit entstanden bekanntlich dadurch, daß in Zeiten einer hohen Belastung noch unvorhergesehene zuzusätzliche Belastungen auftraten. So wurde z.B. der schwere "Blackout"in New York im Jahrc 1977 zunächst durch einen Blitzeinschlag ausgelöst, bei den Gegensteuerungsmaßnahmen der Energieunternehmen entstanden Pannen, der hohe Verbrauch konzentrierte sich schließlich auf eine einzige Versorgungsleitung und damit war der Zusammenbruch unabwendbar, siehe z.B. die Lastkurven in Bild i , die aus /d / entnommen wurden. In Deutschland hatten wir glücklicherweise bisher keinen derart schwerwiegenden Zusammenbruch, obwohl es auch hier schon durch Brand und Blitzschlag verursachte lokale "Blackouts" gegeben hat. Das rührt einfach daher, daß deutsche Kraftwerksbetreiber bisher mehr Vorsorge getroffen haben und in angespannten Zeiten mehr Reserven abrufen konnten. Bei wachsendem Bedarf und stagnierendem Kraftwerksbau ist damit in Zukunft nicht mehr zu rechnen. Dann werden wir vielmehr in ähnlich angespannte Versorgungslagen wie in New York geraten.It is well known that the spoktakularfsa network breakdowns of the past resulted from the fact that unforeseen additional loads occurred in times of high load. For example, the severe "blackout" in New York in 1977 was initially triggered by a lightning strike, the countermeasures of the energy companies resulted in breakdowns, the high consumption was finally concentrated on a single supply line and the collapse was inevitable, see, for example, the load curves in Image i taken from / d /. Had in Germany Fortunately, we have not yet had such a serious collapse, although there have already been local "blackouts" caused by fire and lightning strikes. This is simply due to the fact that German power plant operators have so far taken more precautions and have been able to call up more reserves in tense times. With growing demand and stagnating power plant construction, this is no longer to be expected in the future. Then we will find ourselves in similarly strained supply situations as in New York.

Es lassen sich dann ohne Berücksichtigung der geschilderten Gegenmaßnahmen zwei Stadien der Gefährdung unterscheiden 1. Angebot und Nachfrage sind norraalerweise noch ausgeglichen.rällt dann aber z.B. durch einen Blit-qh1-a e:rc ZliefaItung aus,wird die Last für die verbleibenden Zulieierer einfPch-zu orcß.^F.s hilft dann nur noch das Einschalten von Reservekraftwerken, das Abschalten aller direkt steuerbaren Verbraucher, (die in den Spitzenverbrauchszeiten aber sowieso nicht angeschaltet sind) und dann nur noch das Abschalten ganzer lokaler Netze.It can then be done without taking the countermeasures outlined into account distinguish between two stages of endangerment 1. Supply and demand are normally still balanced, but then, for example, falls through a blit-qh1-a e: rc ZliefaItung out, the load for the remaining suppliers is easy to orcß. ^ F.s Then only the switching on of reserve power plants helps, the switching off of all directly controllable consumers (but those during peak consumption times anyway are not switched on) and then only switching off entire local networks.

2. Angebot und Nachfrage sind nicht mehr ausgeglichen, d.h. in den Spitzenzeiten ist die Verbrauchsanforderung häufig größer als die Lieferfähigkeit. 2. Supply and demand are no longer balanced, i.e. in the At peak times, the consumption requirement is often greater than the ability to deliver.

Hier sind dann die Möglichkeiten der Mobilisierung von Reserven und der Zusatzlieferungen durch den Netzverbund von vorneherein schon ausgeschöpft, und es müssen ständig ganze lokale Netze abgeschaltet werden. Kämen hier noch andere Effekte wie gefährliche Blitzeinschläge und dergleichen hinzu, wäre gewiß die große Katastrophe vollkommen. Here then are the possibilities of mobilizing reserves and the additional deliveries by the network have already been exhausted from the start, and entire local networks have to be switched off all the time. Others would come here Adding effects like dangerous lightning strikes and the like would certainly be the big one Total disaster.

Der in diesem Aufsatz gemachte Vorschlag der Einführung individueller Steuerungen wäre ein Mittel,all diese Katastrophen zu verhindern. Die lebensnotwendige Versorgung könnte überall stets aufrechterhalten werden. The suggestion made in this article to introduce more individual Controls would be a means of preventing all of these disasters. The vital one Supply could always be maintained anywhere.

Verwendet man sowohl die Individualsteuerung als auch die Jetzt übliche Zentralsteuerung, so bekommt man ein überaus stabiles und belastungsfähiges Netz. Selbst mit den heutigen Kraftwerkskapazitäten wäre z.B. auf absehbare Zeit ein "Blackout" sehr unwahrscheinlich. Außerdem sollte noch ein anderer Gesichtspunkt beachtet werden. In heutigen Netzen läßt sich feststellen, daß die Spitzenwerte und der Grundwert des Verbrauches miteinander zusammenhängen und daß das Verhältnis beider Werte etwa in der Größenordnung von 2 liegt. Durch Einführung der Individualsteuerung werden nun hauptsächlich die in Bild 1 skizzierten Verbrauchsspitzen vermieden und die negativen Auswirkungen einer solchen Begrenzung klein gehalten. If you use both the individual control and the now usual Central control, so you get an extremely stable and resilient network. Even with today's power plant capacities, there would be a "blackout" in the foreseeable future, for example. very unlikely. There is also another point to consider. In today's networks it can be determined that the peak values and the base value of consumption are related to one another and that the ratio of the two values is approximately is on the order of 2. By introducing the individual control Now mainly the consumption peaks outlined in Figure 1 have been avoided and the negative effects of such a limitation are kept small.

Das bedeutet zunächst einmal, daß an solchen Kraftwerken gespart werden könnte, welche den Spitzenbedarf zu liefern hätten. Ist aber nun schon eine gewisse Installation an diesen Kraftwerken vorhanden, so kann diese ja auch in den Zeiten der Verbrauchs täler des Bildes I eingesetzt werden. Bewirkt die Individualsteuerung zusammen mit einer geeigneten Gebührenpolitik die gewünschte Verlagerung des Verbrauches, so hebt sich das Grundlastniveau dann entsprechend an. Das bedeutet dann schlieRlich, daß auch die Grundlastkraftwerke nicht ganz so stark ausgebaut werden müßten wie es in konventionellen zentralgesteuerten Systemen nötig wäre. Die Abschätzung des quantitativen Effektes ist ohne eine genaue Simulation schlecht möglich. Es kann aber vermutet werden, daß eine gewisse Verzögerung im weiteren Ausbau der Grundlastkapazität aufgefangen werden kann. Auf lange Sicht ist natürlich eine günstige Verbrauchssteuerung auch nicht in der Lage, einen steigenden Bedarf an Grundlast zu ersetzen, wenn man nicht auf den gewohnten Komfort verzichten will.First of all, this means that savings will be made in such power plants could, which would have to supply the peak demand. But it is already a certain one Installation at these power plants is available, so this can also be done in the times the consumption valleys of Figure I are used. Causes the individual control together with a suitable fee policy, the desired shift in consumption, the base load level then increases accordingly. That ultimately means that even the base load power plants would not have to be expanded quite as much as it would be necessary in conventional, centrally controlled systems. The estimate of the quantitative effect is hardly possible without an exact simulation. It can but it is assumed that there will be a certain delay in the further expansion of the base load capacity can be caught. In the long run, of course, is a cheap consumption control also unable to replace an increasing need for base load when one does not want to do without the usual comfort.

Literatur /1/ G.L. Wilson; P.Zarakas Anatomy of a blackout IEEE spectrum, February 1978, pp 39-46 /2/ 11. Uebbing Kernkraftgegner rechnen nicht gern. Über die Kosten der Energie Frankfurter Allgemeine Zeitung, 11.1.1980, Nr. 9, Seite 13 /3/ Mikroprozessoren und ihre Anwendungen Zweites Darmstädter Kolloqium Herausgegeben on W. Hilberg und R. Piloty, Oldenbourg Verlag München 1979 /4/ Mikroprozessor-Voltmeter und Frequenzzähler Studienarbeit tDS 46), Institut für Datentechnik, THD, 1979 Joachim Aren und Dieter Sinn /5/ E.B. Carne The wired household IEEE spectrum, October 1979, pp 61-66 LeerseiteLiterature / 1 / G.L. Wilson; P.Zarakas Anatomy of a blackout IEEE spectrum, February 1978, pp 39-46 / 2 / 11. Uebbing Opponents of nuclear power do not like to calculate. Above the costs of Energie Frankfurter Allgemeine Zeitung, January 11, 1980, No. 9, page 13 / 3 / Microprocessors and their applications Second Darmstadt Colloquium Published on W. Hilberg and R. Piloty, Oldenbourg Verlag Munich 1979/4 / Microprocessor voltmeter and frequency counter thesis tDS 46), Institute for Data Technology, THD, 1979 Joachim Aren and Dieter Sinn / 5 / E.B. Carne The wired household IEEE spectrum, October 1979, pp 61-66 Blank page

Claims

Claims 1. Arrangement for limiting excessive electrical Energy consumption and to avoid network breakdowns, characterized that each individual consumer is assigned an autonomous monitoring device which checks the network status and its own consumption requirements and which the dispensable consumables when a tense supply situation arises then switches off when your own consumption is about to increase.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the disconnected Consumables are ordered according to priorities and that one by one of the devices in this priority list with a compared to the change times the external network condition is switched off with a sufficient delay.

3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that one special consumption category, preferably in the form of a separate circuit is formed, which even in times of a tense supply situation does not or is only switched off with a very long delay.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the review the network condition is done by measuring the network voltage.

5. Arrangement according to claim 1, characterized in that the own Consumption requirements can be determined by measuring the total flow of electricity.

6. Arrangement according to claim 1, characterized in that the supply network from the electricity suppliers also with a higher frequency sinusoidal oscillation Power is provided, the frequency of which signals the current load condition and that the consumers check this network status by measuring the superimposed higher-frequency Determine the sinus frequency.

7. Arrangement according to claim 1, characterized in that the autonomous Oil monitoring device, preferably by combining with the consumption meter is installed, secured and sealed in such a way that it cannot be influenced by unauthorized persons Setting values is not accessible.

8. Arrangement according to claim 1, characterized in that the individual Consumers are also checked whether their own consumption is below a specified value Threshold is and that is then only switched off if, on the one hand, consumption above the threshold if, on the other hand, there is a tense supply situation exists and if an increasing own consumption is determined.