DE4333401A1

DE4333401A1 - Method and arrangement for power regulation

Info

Publication number: DE4333401A1
Application number: DE4333401A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Dipl Ing Schulte
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 1994-10-27

Abstract

In order to achieve improved power regulation of a power supply network (1) by means of disconnecting and connecting loads, a second quantity of loads which is desired for correcting the necessary load power is disconnected or connected as a function of predeterminable influencing variables of a first predeterminable quantity of loads. The decision regarding connection or disconnection is made after the influencing variables have been weighted. A preferred application occurs in ripple control systems. <IMAGE>

Description

Zum Steuern von Verbrauchern in elektrischen Versorgungs netzen wird oft von der sogenannten Rundsteuerung Gebrauch gemacht. Auf diese Weise ist eine Energieregelung im Netz möglich. Durch das gezielte Ein- und Abschalten von einzel nen Verbrauchern können nämlich in der Belastungskurve eines Versorgungsnetzes beispielsweise Spitzen abgesenkt und Täler aufgefüllt werden. Die Einflußgrößen zur Beein flussung des Belastungsverlaufs eines elektrischen Netzes sind sehr umfangreich.For controlling consumers in electrical supply Networking is often used by the so-called ripple control made. In this way there is an energy regulation in the network possible. By switching individual on and off NEN consumers can namely in the load curve of a supply network, for example, peaks are lowered and valleys to be filled. The influencing factors for leg flow of the load profile of an electrical network are very extensive.

In der Druckschrift ETZ Band 109 (1988), Heft 5, Seiten 210 bis 214, sind zumindest die wesentlichen Einflußgrößen im Bild 4 dargestellt. Diese können beispielsweise die Tempe ratur, die Tageszeit, prozeßvariable oder vertragliche Ge gebenheiten sein. Die dabei vorzusehende Korrekturleistung wird mit vorgegebenen Algorithmen ermittelt. Angestrebt wird dabei eine möglichst genaue mathematische Beschreibung der Wirkungsweise der Einflußgrößen auf den gesamten Regel vorgang. Klare und eindeutige Aussagen sind jedoch wegen der vielfältigen Abhängigkeiten nicht immer allgemeingültig zu formulieren.In the publication ETZ volume 109 (1988), number 5, pages 210 to 214, are at least the main influencing factors in the Figure 4 shown. These can include the tempe rature, the time of day, process variable or contractual Ge conditions. The correction performance to be provided is determined using predefined algorithms. Aimed for is a mathematical description that is as accurate as possible the effect of the influencing variables on the entire rule process. However, clear and unambiguous statements are due the various dependencies are not always universally applicable to formulate.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Energierege lung mittels Rundsteuertechnik in einem elektrischen Ener gienetz zu verbessern.The invention has for its object the energy rain by means of ripple control technology in an electrical energy improve the network.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des An spruchs 1. Die bisher angestrebten genauen mathematischen Methoden lassen keine Freiräume für unklare oder flexible Beschreibungen der Einflußgrößen zu. Der Erfinder stellte fest, daß eine Bewertung und Relativierung der Einfluß größen erforderlich ist. Trotz des bisherigen Strebens möglichst genaue mathematische Beschreibung der Wirkungs weisen vorzusehen, verließ der Erfinder diesen Weg und ge langte zu der erfindungsgemäßen Lösung. Auf diese Weise ist eine wesentlich bessere Vergleichmäßigung der Belastungs kurve eines Energienetzes möglich. Durch die vereinfachte Darstellungsmöglichkeit des Entscheidungsweges in Abhängig keit von den Einflußgrößen ist auch eine schnellere Rege lung möglich. Dies führt auch zu einer wirtschaftlicheren Ausnutzung der eingesetzten Mittel. Dies betrifft insbe sondere die für eine solche Regelung eingesetzten Rechner. Bei Ablauf des Verfahrens mittels Programm im Rechner wer den daher auch wesentlich kürzere Rechenzeiten erzielt.The task is solved with the characteristics of the contractor Proverb 1. The exact mathematical striven for so far Methods leave no room for unclear or flexible Descriptions of the influencing variables. The inventor posed notes that an assessment and relativization of the influence sizes is required. Despite the efforts so far mathematical description of the effects as precise as possible to provide, the inventor left this path and ge reached the solution of the invention. That way a much better equalization of the load curve of an energy network possible. Because of the simplified Possibility of displaying the decision-making process in dependent The speed of the influencing variables is also faster possible. This also leads to a more economical one Utilization of the funds used. This applies in particular especially the computers used for such a regulation. At the end of the procedure using a program in the computer which therefore also achieves significantly shorter computing times.

In einer wahlweisen Ausgestaltung der Erfindung können die zwei Gruppen von Verbrauchern identisch oder unterschied lich sein. Dies betrifft insbesondere den Fall, wenn eine Leistungsspitze verursachende Verbrauchergruppe nicht abge schaltet werden darf. Der Leistungsausgleich muß dann mit einer anderen Verbrauchergruppe erzielt werden.In an optional embodiment of the invention, the two groups of consumers identical or different be. This applies in particular to the case when a Consumer group causing the peak power is not deducted may be switched. The power equalization must then also another consumer group.

Eine weitere Lösung der Aufgabe ist mit einer Anordnung gemäß Anspruch 7 gegeben. Weitere vorteilhafte Ausgestal tungen sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.Another solution to the problem is with an arrangement given according to claim 7. Another advantageous embodiment are specified in the remaining subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei spielen und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained below with reference to exemplary embodiments play and explained the drawing. Show it:

Fig. 1 eine Rundsteueranordnung, Fig. 1 is a ripple control arrangement,

Fig. 2 eine Kennlinie zum Verfahren und Fig. 2 is a characteristic graph for the method and

Fig. 3 ein Diagramm zur Gewichtung einer Einflußgröße. Fig. 3 is a diagram for weighting a predictor.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung zur Energieregelung, bei der ein vermaschtes elektrisches Netz 1 über eine Rundsteuersende anlage 2 mit einer zentralen Steuereinrichtung 3 verbunden ist. Im elektrischen Netz 1 sind den jeweiligen zu steuern den Verbrauchern Rundsteuerempfänger E zugeordnet. Aus gehend von der zentralen Steuereinrichtung 3, die bei spielsweise als Rundsteuerkommandogerät oder Netzleitstelle ausgebildet sein kann, wird je nach den gegebenen Bedienungen über einen Übertragungsweg 4 ein Steuerbefehl an eine empfangende Unterstation 5 übertragen. Die Unter station 5 kann Zeitzeichensignale von der Steuereinrichtung 3 oder auch wie dargestellt über einen Zeitzeichenempfänger 8 erhalten. Aus dem empfangenen Steuertelegramm wird dann das zu sendende Rundsteuerbitmuster gebildet und an den eigentlichen Rundsteuersender 6 weitergegeben. Dieser speist dann das Rundsteuersignal über eine geeignete Ankopplungseinrichtung 11 in das elektrische Netz 1 ein. Die zentrale Steuereinrichtung 3 weist bevorzugt einen Rechner mit einem Fuzzy-Glied auf. Fig. 1 shows an arrangement for energy control, in which a meshed electrical network 1 via a ripple control transmitter system 2 is connected to a central control device 3 . In the electrical network 1 , the respective ripple control receivers E are assigned to the consumers to be controlled. Based on the central control device 3 , which can be designed as a ripple control command device or network control center, for example, a control command is transmitted to a receiving substation 5 via a transmission path 4 , depending on the operations involved. The sub station 5 can receive time signal signals from the control device 3 or, as shown, via a time signal receiver 8 . The ripple control bit pattern to be transmitted is then formed from the received control telegram and passed on to the actual ripple control transmitter 6 . This then feeds the ripple control signal into the electrical network 1 via a suitable coupling device 11 . The central control device 3 preferably has a computer with a fuzzy element.

Im vorliegenden Beispiel wird die Entscheidung, ob ein Ver braucher ein- oder ausgeschaltet wird, in der zentralen Steuereinrichtung 3 gebildet. Dazu ist es erforderlich, daß die entsprechenden Einflußgrößen ebenfalls eingegeben wer den. In der obengenannten Literaturstelle sind hierzu bei spielhaft einige Einflußgrößen aufgelistet. Ein Teil dieser Einflußgrößen können automatisch über geeignete Meßfühler der Steuereinrichtung 3 zugeführt werden. Andere müssen speziell oder auch bei Bedarf manuell vorgegeben werden.In the present example, the decision as to whether a consumer is switched on or off is made in the central control device 3 . To do this, it is necessary that the relevant influencing variables are also entered. Some influencing variables are listed in the above-mentioned literature. Some of these influencing variables can be fed automatically to the control device 3 via suitable measuring sensors. Others have to be specified specifically or manually if required.

Die Auswirkungen der Einflußgrößen zeigen sich am Fall der sogenannten "Fernsehspitze". Beginnt beispielsweise ein be liebtes Fernsehprogramm zu einer bestimmten Tageszeit, so macht sich dies durch einen Spitzenstromverbrauch bemerk bar, der aus dem Einschaltverhalten der Fernsehteilnehmer herrührt. Ein Abschalten der Fernsehgeräte ist jedoch nicht erwünscht oder nicht möglich. Um in diesem Fall einen Energieausgleich zu erzielen, werden ausgewählte Verbrau cher abgeschaltet. The effects of the influencing variables are shown in the case of so-called "television peak". For example, starts a be favorite television program at a certain time of day, so this is noticed by a peak power consumption bar, which results from the switch-on behavior of the television participants comes from. Switching off the TV sets is not, however desired or not possible. To one in this case Achieving energy balance are selected consumptions cher switched off.

Viele der Einflußgrößen sind jedoch nicht mathematisch be schreibbar oder abschätzbar. Die Gewichtung erfolgt dabei auf Basis von Erfahrungswerten und kann sowohl für jede Einflußgröße an sich als auch in Relation zu einer anderen Einflußgröße stehen. Dazu folgende Ausführung anhand des Beispiels der Fernsehspitze (Fig. 2):However, many of the influencing variables cannot be mathematically described or estimated. The weighting is based on empirical values and can be for each influencing variable as such as well as in relation to another influencing variable. Here is the following version using the example of the television tip ( Fig. 2):

Zu einer vorgegebenen Tageszeit beginnt ein beim Publikum beliebtes Fernsehprogramm. Die Wahrscheinlichkeit, daß zu diesem Zeitpunkt eine Einschaltspitze eintritt, ist relativ groß. Mit der Beliebtheit oder Art des Fernsehprogramms sinkt oder steigt die Höhe der zu erwartenden Einschalt spitze. Die Kennlinie A in Fig. 2 zeigt diesen Sachverhalt. Kurve B zeigt hingegen die Einschaltwahrscheinlichkeit in eine Abhängigkeit von der Witterungstemperatur. Bei nied riger Temperatur (schlechte Witterung) ist es wahrschein licher, daß Zuschauer fernsehen. Bei hohen Außentempe raturen nimmt die Einschaltquote eher ab. Es ergibt sich eine Gesamtkurve für die Wahrscheinlichkeit einer Spitzen belastung in Abhängigkeit von der Außentemperatur und vom Fernsehprogramm.A television program popular with the public begins at a specified time of day. The probability that a switch-on peak occurs at this point is relatively high. With the popularity or type of television program, the level of the expected switch-on peak increases or decreases. The characteristic curve A in FIG. 2 shows this fact. Curve B, on the other hand, shows the probability of being switched on as a function of the weather temperature. When the temperature is low (bad weather), it is more likely that viewers will watch TV. At high outside temperatures, the audience rate tends to decrease. The result is an overall curve for the probability of a peak load depending on the outside temperature and the television program.

Durch Verknüpfung und Überlagerung der gewichteten Para meter der Einflußgrößen zueinander ergibt sich ein Verfah ren, das einerseits ohne aufwendige mathematische Beschrei bung auskommt und andererseits hinreichend genau für die Energieregelung ist. Aufgrund seiner Einfachheit ist es auch besonders schnell, was zu besonders günstigen Reak tionszeiten im Verfahrensablauf führt. Die Gewichtung und Verknüpfung der einzelnen Parameter kann selbstverständlich auch mehrdimensional erfolgen, so daß auch komplexe Abhängigkeitsverhältnisse zwischen den Einflußgrößen erfaßt und behandelt werden können. Bevorzugt wird für das Ver fahren ein Fuzzy-Algorithmus verwendet. By linking and overlaying the weighted para A procedure results from the parameters influencing each other ren, on the one hand without complex mathematical descriptions exercise and on the other hand sufficiently precise for the Energy regulation is. Because of its simplicity, it is also very fast, which leads to particularly cheap reak lead times in the procedure. The weighting and Linking the individual parameters can of course also take place multidimensionally, so that even complex ones Dependency relationships between the influencing variables recorded and can be treated. Is preferred for Ver drive uses a fuzzy algorithm.

Fig. 3 zeigt wie eine Werterelativierung oder Gewichtung einer unscharfen Menge am Beispiel der Beliebtheit einer Fernsehsendung aussehen kann. Die Beliebtheit ist dabei sprachlich in vier Gruppen (klein, mäßig, mittel und groß) unterteilt, zu denen die jeweiligen Mitgliedschaftsfunk tionen gezeigt sind. Wesentlich ist dabei, daß die einfach beschreibende Werterelativierung einer Einflußgröße als mathematische Beschreibung verwendet wird und somit eine Vereinfachung in der allgemeinen Beschreibung der Rege lungsabhängigkeiten erfolgt. Bevorzugt wird das Verfahren für derartige Eingangsgrößen verwendet, die in ihrem Ver halten nicht mathematisch genau, sondern sprachlich "un scharf" beschrieben werden können. FIG. 3 shows how a value relativization or weighting of an unsharp quantity can look like the example of the popularity of a television program. The popularity is linguistically divided into four groups (small, moderate, medium and large), to which the respective membership functions are shown. It is essential that the simply descriptive value relativization of an influencing variable is used as a mathematical description and thus simplification takes place in the general description of the control dependencies. The method is preferably used for input variables of this type which cannot be described mathematically precisely, but linguistically “unsharp”.

Ein weitere Anwendung stellt beispielsweise die Regelung von Wärmespeicherheizungen dar. In diesem Fall ist eine direkte Steuerung der von Einflußgrößen abhängigen Ver brauchern möglich. In vielen Versorgungsnetzen entstehen nämlich zur sogenannten Niedrigtarifzeit (NT-Zeit) Lei stungsspitzen, da die elektrischen Speicherheizungen durch entsprechende Einflußgrößen keine gespeicherte Energie mehr zur Verfügung stellen können. Die NZ-Zeit liegt zumeist in den Nachtstunden, z. B. von 0.00 bis 4.00. Die NZ-Zeit an sich stellt also bereits quasi eine Einflußgröße dar, die jedoch konkret definierbar ist. Die Wahrscheinlichkeit, daß zu dieser Zeit eine Einschaltspitze eintritt ist bei nied rigen Temperaturen relativ groß. Es ergibt sich eine Ge wichtung analog zu Kurve B in Fig. 2. Eine weitere Einfluß größe könnte beispielsweise nach Kurve B die Sonnenein strahlung sein. Im Fall der Wärmespeicherheizungen ist es dann gegebenenfalls durch ein gestaffeltes Ein- oder Aus schalten der Verbrauchergruppen - in diesem Fall von Heiz geräten - möglich, einen entsprechenden Energieausgleich zu erzielen. Another application is, for example, the regulation of heat storage heaters. In this case, direct control of the consumers dependent on influencing variables is possible. In many supply networks, power peaks arise during the so-called low tariff time (NT time), since the electrical storage heaters can no longer provide stored energy by appropriate influencing variables. The NZ time is usually at night, e.g. B. from 0.00 to 4.00. The NZ time per se is therefore already a factor of influence, but it is definable. The probability that a switch-on peak occurs at this time is relatively high at low temperatures. There is a weighting analogous to curve B in FIG. 2. A further influencing variable could, for example, be sunshine according to curve B. In the case of heat storage heating, it is then possible to achieve a corresponding energy balance by switching the consumer groups on or off in a staggered manner - in this case, heating devices.

Weitere Anpassungen oder Ausgestaltungen der Erfindung sind ohne weiteres im Rahmen des fachmännischen Handelns mög lich.Further adaptations or refinements of the invention are possible within the framework of professional action Lich.

Claims

1. A method for energy control of an energy network ( 1 ) by switching consumers off and on, a second quantity of consumers desired to correct the required consumer power being switched off or on as a function of predeterminable influencing variables from a first predeterminable quantity of consumers, wherein the characteristic data of the influencing variables are weighted and the decision is made according to the weighting of the influencing variables.

2. The method according to claim 1, wherein the weighting means a fuzzy description.

3. The method of claim 1 or 2, wherein a fuzzy algo rhythm is used.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, for use in a ripple control transmitter system ( 2 ).

5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the second set of consumers at least a subset of the first is.

6. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the both sets of different consumer groups are arranged.

7. An arrangement for power control of a power network (1) by means off and shiftable consumers with a control device (3) with machine and a so verbun which ripple control end system (2), wherein the control device (3) signals on the produced and consumed energy in the energy supply, are supplied via influencing variables of energy consumption, and wherein the control device ( 3 ) comprises a member for weighted evaluation of the influencing variables in the sense of an optimized energy regulation.

8. Arrangement according to claim 1, wherein the member as a fuzzy Limb is formed.