EP1371123A2 - Rechnergestütztes verfahren zum projektieren eines leitungssystems - Google Patents

Rechnergestütztes verfahren zum projektieren eines leitungssystems

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Publication number
EP1371123A2
EP1371123A2 EP02721995A EP02721995A EP1371123A2 EP 1371123 A2 EP1371123 A2 EP 1371123A2 EP 02721995 A EP02721995 A EP 02721995A EP 02721995 A EP02721995 A EP 02721995A EP 1371123 A2 EP1371123 A2 EP 1371123A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
computer
feed
line system
user
point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02721995A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Toni Kress
André Turnaus
Dieter Walter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1371123A2 publication Critical patent/EP1371123A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/20—Information technology specific aspects, e.g. CAD, simulation, modelling, system security

Definitions

  • the present invention relates to a computer-aided method for configuring a line system, by means of which at least two electrical consumers should be able to be supplied with low voltage from at least one feed module, wherein a topology of the line system is input to a computer,
  • the line system according to the topology has an individual section per consumer, via which only this consumer should be able to be supplied with electrical energy,
  • the line system has connecting sections via which the individual sections are to be connected to one another and via which at least two of the consumers are to be able to be supplied with electrical energy.
  • a collection section of the pipeline system therefore leads from the feed module, via which a network, which may be even more branched, is led to the individual consumers.
  • the collecting section carries the total current of the switched consumers. Further sections branch off to the individual consumers, hereinafter referred to as individual or end sections, which carry the current for only this one consumer.
  • the object of the present invention is a
  • the object is achieved by the computer determining a number of feed points at which the feed module is to be connected to the line system, - that the computer determines a value measure for the line system for each feed-in point in accordance with at least one technical criterion and
  • That the value measure is output to a user as a function of the feed point.
  • the value measures are also output by the computer using the output device and the respective value measures are assigned locally to the corresponding feed points during output, good feed points are particularly easy for the user to see.
  • a final entry point is determined.
  • the final infeed point can either be determined automatically by the computer or it can be specified by the user. In the latter case, the specification is particularly convenient if the computer suggests one of the entry points to the user as the final entry point and the computer accepts this entry point as the final entry point if the user inputs a confirmation.
  • the sections of the piping system can e.g. B. dimensioned according to at least one dimensioning criterion and the value measure can be determined based on the dimensioning. If the value is determined on the basis of the sum of the section lengths weighted with the cross-section of the cable cores in the sections, the choice of an optimal or almost optimal feed point results in minimal material consumption.
  • the value measure can be determined based on the dimensioning. If the value is determined on the basis of the sum of the section lengths weighted with the cross-section of the cable cores in the sections, the choice of an optimal or almost optimal feed point results in minimal material consumption.
  • other technical criteria are also conceivable. For example, the lower the maximum voltage drop or the more uniform the current distribution, the higher the value measure.
  • cross-sections of the cable cores are limited to a maximum cross-section and feed points are marked as inadmissible, if the dimensioning criterion is not met when the feed module is connected to these feed points, even if the sections are dimensioned to the maximum, inadmissible in-feed points can be recognized immediately as such.
  • the accuracy of the value measure determination can be determined in advance.
  • the grid dimension is an integral multiple of a basic dimension and the final entry point lies on the basic dimension, it is guaranteed that the final entry point can be placed on one of the entry points.
  • Finding a good feed point is even more reliable if at least one feed point is arranged in each connection section regardless of the grid size.
  • the required computing time may be kept within limits, in spite of long sections. If the computer specifies in which part of the line system the feed points are to be arranged, the user can, for example, specify a relatively coarse grid dimension in a first step, then select the area in which the value takes high values, and finally with a finer, possibly even considerably finer, grid dimension, a further value measurement can be carried out.
  • the method works particularly flexibly.
  • the method can be used in a particularly versatile manner.
  • the line systems also have at least one of the consumers in common.
  • the switching and protection module is a consumer of an auxiliary line system.
  • the main line system is usually with single-phase AC voltage of z. B. 230 volts or three-phase alternating voltage of z. B. operated at 400 volts.
  • the auxiliary line systems are usually either with DC voltage of z. B. 24 volts or with single-phase alternating voltage of z. B. operated 230 volts.
  • FIG. 6 shows a modification of FIG. 4.
  • five main consumers 1 to 5 are to be supplied with electrical energy from at least - here exactly - one feed module 6.
  • a switching and protection module 7 to 11 is arranged upstream of each of the main consumers 1 to 5. Consumers 1 through 5 are usually, but not necessarily, motors.
  • the switching and protection modules 7 to 11 generally consist of a contactor, which is preceded by a circuit breaker.
  • a main line system is provided to supply main consumers 1 to 5 with electrical energy.
  • the main consumers 1 to 5 are supplied with a main low voltage via this.
  • the main low voltage is a voltage below 1 kV, e.g. B. a three-phase AC voltage with a nominal voltage of z. B. 400 volts.
  • the main line system is typically five-wire (3 phases, neutral, earth).
  • the main low-voltage system has a main collecting section 12, main connecting sections 13 to 17 and main end sections 18 to 27. Visible are the switching and Schu 'tzbausteine 7 to 11 the Hauptverbrau- ehern 1 to 5 arranged upstream.
  • the switching and protection modules 7 to 11 are auxiliary consumers that are supplied with electrical energy via auxiliary line systems.
  • the auxiliary line systems have the same basic structure as the main line system.
  • the switching and protection module 7 is not supplied with electrical energy via these two auxiliary line systems, but in some other way.
  • other components 28, 29, which are not looped into the main line system are connected to one or both of the auxiliary line systems.
  • the other components 28, 29 can e.g. B. Actuators or sensors.
  • the auxiliary consumers 8 to 11, 28, 29 can also be connected to one or both of the auxiliary line systems.
  • the auxiliary line systems generally have a lower voltage than the main line system.
  • Typical voltage values are a single-phase AC voltage of e.g. B. 230 volts or a DC voltage of z. B. 24 volts. In both cases, the auxiliary line systems can have two wires.
  • the line systems thus have the feed module 6 in common. Furthermore, the auxiliary line systems according to FIG. 2 have common consumers 8, 10, 29. The consumers 8 to 11 of the auxiliary line systems are also switching and protective components 8 to 11 of the main line system, which is shown in FIG.
  • the method according to the invention runs on a computer in a program-controlled manner, e.g. B. a PC.
  • this has the usual components.
  • These are a computer core 30, input devices 31, 32 (typically a keyboard 31 and a mouse 32), output devices 33, 34 (typically a monitor 33 and a printer 34) and, if appropriate, an interface 35 to a computer network 36, e.g. , B. the Internet.
  • the method 37 By processing a program 37, by means of which the method according to the invention is implemented, the communicates Computer with a user 38. He also accesses a file 39 which, for. B. is an ASCII file. It contains a topology of the line systems and specifications of sections 12 to 27 of the line systems as well as specifications of elements 1 to 11, 28, 29. It is both readable and writable.
  • topologies of the line systems are first entered in a step 51 and graphically displayed on the monitor 33 — optionally individually or in different windows or superimposed.
  • the loads 1 to 5, the switching and protection modules 7 to 11 and the further loads 28, 29 are then specified in a step 52.
  • the food module 6 is also specified in step 52.
  • the specification of the main or auxiliary consumers 1 to 5, 7 to 11, 28, 29 and the feed module 6 implicitly specifies the operating voltages with which the line systems are to be operated in practice, and with which voltages they are used as part of the process operated.
  • a basic dimension and a grid dimension are then entered interactively in a step 53.
  • the grid dimension must be an integer multiple of the basic dimension.
  • an interactive query is made as to whether the computer should automatically determine a final feed point 40.
  • the computer now determines feed points 40 in accordance with a step 55. Immediately adjacent feed points 40 are generally spaced apart from one another by the grid dimension. If, however, it would happen due to the grid dimension that in one of the connecting sections 13 to 17 not a single input feed point 40 would be arranged, a feed point 40 is exceptionally arranged in this section, falling below the grid size. Furthermore, a predetermined number (for example 10) of feed points 40 per connection section 13 to 17 is not exceeded.
  • a value 56 for the line system is then determined by the computer in a step 56 according to a technical criterion. It is assumed that the feed module 6 is connected to the line system at the respective feed point 40. In doing so - this is described in detail in the above-mentioned patent application "Computer-aided test method for a line system" - the sections 12 to 27 of the line system are first dimensioned according to at least one dimensioning criterion. Then in step 56 the cross-section of the cable wires in FIG weighted sum of the section lengths in sections 12 to 27. The value measure is then determined on the basis of this sum. For example, the value measure can be equal to the reciprocal of the sum. In the present case, the value measure is thus determined on the basis of the dimensioning.
  • the determined measures of value are also output by the computer via the monitor 33 in a step 57.
  • the output is in addition to the display of the topology of the pipe system.
  • the value measures according to FIG. 1 are shown directly above the respective feed points 40 in the form of vertical lines. The line lengths are proportional to the value measure.
  • the value measure is thus output as a function of the feed point 40 to the user 38 of the configuration tool 37.
  • the respective value measures are locally assigned to the corresponding feed points 40 when they are output.
  • the value measures have different values.
  • the computer therefore determines the largest or optimal value measure. This measure of value is visually highlighted during output. According to FIG. 1, this is done by showing an arrow 41.
  • Other displays e.g. B. by a colored marking or by flashing, possible.
  • a query is now made in a step 58 as to whether the user 38 in step 54 had requested the computer to automatically determine the final feed point. If so, in a step 59 the computer adopts the entry point 40, which has reached the optimum value, as the final entry point 40. Otherwise, the final entry point 40 is given to the computer by the user 38.
  • the computer first suggests to the user 38 one of the feed points 40, preferably the feed point 40 previously determined as optimal, as the final feed point 40.
  • a query is then made in a step 61 as to whether the user 38 confirms this suggestion or not. If the user 38 confirms the suggestion, the suggestion is accepted in a step 62. Otherwise, in a step 63, the user 38 queries a position for the final feed point 40.
  • the final feed point 40 must lie on the basic dimension.
  • a step 64 is carried out.
  • the sections of the line system are dimensioned again according to the dimensioning criterion.
  • the procedure is the same as before in step 56.
  • the topology determined in this way and its dimensioning can then, for. B. printed on the printer 34 or stored in the file 39.
  • step 65 shows a modification of the method according to FIGS. 4 and 5. According to FIG. 6, steps 65 and 66 are inserted between steps 53 and 54. In step 65
  • step 66 it can be entered in which part of the line system the feed points 40 are to be arranged. As a result, the computing effort can be limited by the user 38 from the outset.
  • the method described above in connection with the main line system can also be carried out in an analogous manner - with correspondingly adapted technical and dimensioning criteria - for the auxiliary line systems.
  • the value measures for the auxiliary line systems are also preferably shown in the representation of the main line system and its value measure. This is symbolized in FIG. 1 by further bars 42, 43. It is particularly useful to show all the values together because the line systems can have different consumers 1 to 5, 7 to 11, 28, 29 and thus different load structures. In particular, the impermissible areas for the arrangement of the feed point 40 can differ significantly from one another. With simultaneous display of all value measures However, it is easily possible to place the final feed point 40 in such a way that a permissible dimensioning can be achieved for all line systems.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

Einem Projektierwerkzeug (37) wird eine Topologie eines bus- oder netzartigen Leitungssystems eingegeben, über das mehrere elektrische Verbraucher ( 1- 5) aus einem Speisebaustein (6) mit Niederspannung versorgbar sein sollen. Für mehrere Einspeisestellen (40) wird gemäss mindestens einem technischen Gütekriterium ein Gütemass für das Leitungssystem ermittelt und als Funktion der Einspeisestelle (40) an einen Anwender (38) des Projektierwerkzeugs (37) ausgegeben. Dabei wird angenommen, dass der Speisebaustein (6) an der jeweiligen Einspeisestelle (40) an das Leitungssystem angeschlossen ist.

Description

Beschreibung
Rechnergestütztes Verfahren zum Projektieren eines Leitungssystems „
Die vorliegende Erfindung betrifft ein rechnergestütztes Verfahren zum Projektieren eines Leitungssystems, über das mindestens zwei elektrische Verbraucher aus mindestens einem Speisebaustein mit Niederspannung versorgbar sein sollen, - wobei einem Rechner eine Topologie des Leitungssystems eingegeben wird,
- wobei das Leitungssystem gemäß der Topologie pro Verbraucher einen Einzelabschnitt aufweist, über den ausschließlich dieser Verbraucher mit elektrischer Energie versorgbar sein soll,
- wobei das Leitungssystem gemäß der Topologie Verbindungsabschnitte aufweist, über die die Einzelabschnitte untereinander verbunden sein sollen und über die jeweils mindestens zwei der Verbraucher mit elektrischer Energie versorgbar sein sollen.
Bei industriellen Anlagen, insbesondere Maschinen und Maschinensystemen, muss eine Vielzahl elektrischer Niederspannungsverbraucher mit elektrischer Energie versorgt werden. Die Verbraucher sind oftmals, aber nicht ausschließlich Ein- oder Dreiphasen-Wechselspannungsmotoren. Auch eine Versorgung mit z. B. 500 V-Gleichspannung ist bekannt.
Früher erfolgte die Energieverteilung zu den Verbrauchern in Schaltschränken, in denen auch der Speisebaustein für die
Verbraucher angeordnet war. Ausgehend vom Schaltschrank, wurden separate Leitungen zu den einzelnen Verbrauchern geführt. Die Topologie des Leitungssystems war also sternartig. Aufgrund dieser Topologie, nämlich einer separaten Leitung pro Verbraucher, war die Dimensionierung der Leitungen relativ einfach. Sie konnte anhand vergleichsweise einfacher Tabellen auch von Elektroinstallateuren vorgenommen werden. In letzter Zeit werden die elektrischen Verbraucher mehr und mehr über bus- bzw. netzähnliche Leitungssysteme mit dem Speisebaustein verbunden. Vom Speisebaustein geht also ein Sammelabschnitt des Leitungssystems ab, über den ein - mögli- cherweise sogar weiter verzweigtes - Netz zu den einzelnen Verbrauchern geführt ist. Der Sammelabschnitt führt den Summenstrom der geschalteten Verbraucher. Zu den einzelnen Verbrauchern zweigen weitere Abschnitte ab, nachfolgend Einzeloder Endabschnitte genannt, die den Strom für nur diesen ei- nen Verbraucher führen.
In der zeitgleich mit der vorliegenden Anmeldung eingereichten PCT-Anmeldung „Rechnergestütztes Prüfverfahren für ein Leitungssystem" (internes Aktenzeichen 2000 P 03188 WO, Prio- rität vom 20.03.2000, Prioritätsaktenzeichen 100 13 521.8) wird ein Prüfverfahren für ein bus- bzw. netzartiges Leitungssystem beschrieben, mittels dessen das Leitungssystem auf hinreichende Dimensionierung prüfbar ist und dieses Leitungssystem gegebenenfalls sogar selbsttätig dimensioniert wird. Die Topologie des Leitungssystems als solches wird aber nicht geändert.
Bei dem obenstehend beschriebenen Verfahren kann es geschehen, dass der Speisebaustein vom Anwender ungünstig angeord- net wird. Dies führt zu Nachteilen beim Betrieb des Leitungssystems, im Extremfall sogar dazu, dass das Leitungssystem nicht mehr hinreichend dimensioniert werden kann bzw. nicht mehr ordnungsgemäß projektierbar ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
Verfahren anzugeben, mittels dessen ein Leitungssystem auch bezüglich seiner Topologie bewertet werden kann.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, - dass vom Rechner eine Anzahl von Einspeisestellen bestimmt wird, an denen der Speisebaustein an das Leitungssystem angeschlossen sein soll, - dass vom Rechner für jede Einspeisestelle gemäß mindestens einem technischen Kriterium ein Wertmaß für das Leitungssystem ermittelt wird und
- dass das Wertmaß als Funktion der Einspeisestelle an einen Anwender ausgegeben wird.
Denn dann ist für den Anwender auf einfache Weise ersichtlich, wo günstige Einspeisestellen für das Anschließen des Speisebausteins liegen.
Wenn das Leitungssystem vom Rechner mittels einer Ausgabeeinrichtung graphisch dargestellt wird, die Wertmaße vom Rechner ebenfalls mittels der Ausgabeeinrichtung ausgegeben werden und die jeweiligen Wertmaße den korrespondierenden Einspeise- stellen bei der Ausgabe örtlich zugeordnet werden, sind gute Einspeisestellen für den Anwender besonders leicht ersichtlich.
Die Wahl einer besonders guten Einspeisestelle ist besonders einfach, wenn vom Rechner ein optimales Wertmaß ermittelt wird und das optimale Wertmaß bei der Ausgabe optisch hervorgehoben wird.
Nach dem Ausgeben des Wertmaßes als Funktion der Einspeise- stelle wird eine endgültige Einspeisestelle festgelegt. Die endgültige Einspeisestelle kann dabei wahlweise vom Rechner selbsttätig festgelegt werden oder aber ihm vom Anwender vorgegeben werden. Im letzteren Fall ist die Vorgabe besonders komfortabel, wenn der Rechner dem Anwender eine der Einspei- sestellen als endgültige Einspeisestelle vorschlägt und der Rechner diese Einspeisestelle als endgültige Einspeisestelle übernimmt, wenn ihm vom Anwender eine Bestätigung eingegeben wird.
Die Abschnitte des Leitungssystems können z. B. gemäß mindestens einem Dimensionierungskriterium dimensioniert und das Wertmaß anhand der Dimensionierung ermittelt werden. Wenn das Wertmaß anhand der mit dem Querschnitt der Kabeladern in den Abschnitten gewichteten Summe der Abschnittlängen ermittelt wird, ergibt sich bei Wahl einer optimalen bzw. fast optimalen Einspeisestelle ein minimaler Materialver- brauch. Es sind aber auch andere technische Kriterien denkbar. Beispielsweise kann das Wertmaß umso höher sein, je geringer der maximale Spannungsfall oder je gleichmäßiger die Stromverteilung ist.
Wenn die Querschnitte der Kabeladern auf einen Maximalquerschnitt begrenzt sind und Einspeisestellen als unzulässig markiert werden, wenn bei Anschließen des Speisebausteins an diesen Einspeisestellen das Dimensionierungskriterium auch bei maximaler Dimensionierung der Abschnitte nicht erfüllt wird, sind auf einfache Weise unzulässige Einspeisestellen sofort als solche erkennbar.
Wenn unmittelbar benachbarte Einspeisestellen um ein Rastermaß voneinander beabstandet sind, das dem Rechner vor der Er- mittlung der Wertmaße vom Anwender vorgegeben wird, kann die Genauigkeit der Wertmaßermittlung vorab festgelegt werden.
Wenn das Rastermaß ein ganzzahliges Vielfaches eines Grundmaßes ist und die endgültige Einspeisestelle auf dem Grundmaß liegt, ist gewährleistet, dass die endgültige Einspeisestelle auf eine der Einspeisestellen gelegt werden kann.
Das Auffinden einer guten Einspeisestelle ist noch zuverlässiger, wenn unabhängig vom Rastermaß in jedem Verbindungsab- schnitt mindestens eine Einspeisestelle angeordnet wird.
Wenn unabhängig vom Rastermaß in jedem Verbindungsabschnitt maximal eine vorbestimmte Anzahl von Einspeisestellen angeordnet wird, wird gegebenenfalls trotz langer Abschnitte die benötigte Rechenzeit in Grenzen gehalten. Wenn dem Rechner vom Anwender vorgegeben wird, in welchem Teil des Leitungssystems die Einspeisestellen angeordnet sein sollen, kann beispielsweise in einem ersten Schritt ein relativ grobes Rastermaß vorgegeben werden, sodann der Bereich selektiert werden, in dem das Wertmaß hohe Werte annimmt, und schließlich mit einem feineren, gegebenenfalls sogar erheblich feineren, Rastermaß eine weitere Wertmaßermittlung erfolgen.
Wenn das technische Kriterium dem Rechner vom Anwender vorgegeben wird, arbeitet das Verfahren besonders flexibel.
Wenn dem Rechner gleichzeitig zwei Leitungssysteme eingegeben werden, die zumindest den Speisebaustein gemeinsam haben, und vom Rechner für jedes der Leitungssysteme ein eigenes Wertmaß ermittelt wird, ist das Verfahren besonders vielseitig anwendbar. Denn in der Praxis existieren in der Regel zumindest ein eigentliches Hauptleitungssystem und zwei Hilfsleitungssysteme, von denen eines (wegen Notaus) schaltbar und das an- dere nicht schaltbar ist.
Innerhalb der beiden Hilfsleitungssysteme ist es möglich, dass die Leitungssysteme auch mindestens einen der Verbraucher gemeinsam haben. Im Verhältnis zwischen Hauptleitungs- System und Hilfsleitungssystemen kommt es häufig vor, dass mindestens einem der Verbraucher des Hauptleitungssystems ein Schalt- und Schutzbaustein vorgeordnet ist und der Schalt- und Schutzbaustein ein Verbraucher eines Hilfsleitungssystems ist .
Das Hauptleitungssystem wird in der Regel mit Einphasenwech- selspannung von z. B. 230 Volt oder Dreiphasenwechselspannung von z. B. 400 Volt betrieben. Die Hilfsleitungssysteme werden in der Regel entweder mit Gleichspannung von z. B. 24 Volt oder mit Einphasenwechselspannung von z. B. 230 Volt betrieben. Diese Sachverhalte werden selbstverständlich gegebenen- falls auch bei der Dimensionierung der Leitungssysteme und der Ermittlung des Wertmaßes berücksichtigt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nach- folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung
FIG 1 und 2 exemplarisch eine Schaltungsanordnung,
FIG 3 einen Rechneraufbau, FIG 4 und 5 ein Ablaufdiagramm und
FIG 6 eine Abwandlung von FIG 4.
Gemäß FIG 1 sollen (beispielhaft) fünf Hauptverbraucher 1 bis 5 von mindestens - hier genau - einem Speisebaustein 6 aus mit elektrischer Energie versorgt werden. Jedem der Hauptverbraucher 1 bis 5 ist ein Schalt- und Schutzbaustein 7 bis 11 vorgeordnet. Die Verbraucher 1 bis 5 sind in der Regel, aber nicht zwangsweise, Motoren. Die Schalt- und Schutzbausteine 7 bis 11 bestehen in der Regel aus einem Schütz, dem ein Leis- tungsschalter vorgeschaltet ist.
Zur Versorgung der Hauptverbraucher 1 bis 5 mit elektrischer Energie ist ein Hauptleitungssystem vorhanden. Über dieses werden die Hauptverbraucher 1 bis 5 mit einer Hauptnieder- Spannung gespeist. Die Hauptniederspannung ist eine Spannung unter 1 kV, z. B. eine Dreiphasenwechselspannung mit einer Nennspannung von z. B. 400 Volt. In diesem Fall ist das Hauptleitungssystem typischerweise fünfadrig ausgebildet (3 Phasen, Nullleiter, Erde) .
Gemäß FIG 1 weist das Hauptniederspannungssystem einen Hauptsammeiabschnitt 12, Hauptverbindungsabschnitte 13 bis 17 sowie Hauptendabschnitte 18 bis 27 auf. Ersichtlich sind dabei die Schalt- und Schu'tzbausteine 7 bis 11 den Hauptverbrau- ehern 1 bis 5 vorgeordnet. Die Schalt- und Schutzbausteine 7 bis 11 sind Hilfsverbraucher, die über Hilfsleitungssysteme mit elektrischer Energie versorgt werden. Die Hilfsleitungssysteme weisen gemäß FIG 2 ersichtlich die gleiche prinzipielle Struktur auf wie das Hauptleitungssystem. Ergänzend ist lediglich anzumerken, dass der Schalt- und Schutzbaustein 7 nicht über diese beiden Hilfsleitungssysteme, sondern anderweitig mit elektrischer Energie versorgt wird. Ferner sind - sozusagen ersatzweise - andere Komponenten 28, 29, die nicht in das Hauptleitungssys- tem eingeschleift sind, mit einem oder beiden der Hilfsleitungssysteme verbunden. Die anderen Komponenten 28, 29 können z. B. Aktoren oder Sensoren sein. Auch können die Hilfsverbraucher 8 bis 11, 28, 29 mit einem oder mit beiden der Hilfsleitungssysteme verbunden sein.
Die Hilfsleitungssysteme führen in der Regel eine niedrigere Spannung als das Hauptleitungssystem. Typische Spannungswerte sind eine Einphasenwechselspannung von z. B. 230 Volt oder eine Gleichspannung von z. B. 24 Volt. In beiden Fällen kön- nen die Hilfsleitungssysteme zweiadrig ausgebildet sein.
Die Leitungssysteme haben somit den Speisebaustein 6 gemeinsam. Ferner weisen die Hilfsleitungssysteme gemäß FIG 2 gemeinsame Verbraucher 8, 10, 29 auf. Auch sind die Verbraucher 8 bis 11 der Hilfsleitungssysteme Schalt- und Schutzbausteine 8 bis 11 des Hauptleitungssystems, das in FIG 1 dargestellt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren (Projektierwerkzeug 37) läuft programmgesteuert auf einem Rechner ab, z. B. einem PC. Dieser weist gemäß FIG 3 die üblichen Komponenten auf. Es sind dies ein Rechnerkern 30, Eingabeeinrichtungen 31, 32 (typisch eine Tastatur 31 und eine Maus 32), Ausgabeeinrichtungen 33, 34 (typisch ein Monitor 33 und ein Drucker 34) sowie ggf. ei- ne Schnittstelle 35 zu einem Rechnernetz 36, z. B. dem Internet. Unter Abarbeitung eines Programms 37, mittels dessen das erfindungsgemäße Verfahren realisiert wird, kommuniziert der Rechner mit einem Anwender 38. Er greift hierbei unter anderem auch auf eine Datei 39 zu, die z. B. eine ASCII-Datei ist. Sie enthält eine Topologie der Leitungssysteme und Spezifikationen der Abschnitte 12 bis 27 der Leitungssysteme so- wie Spezifikationen der Elemente 1 bis 11, 28, 29. Sie ist sowohl les- als auch schreibbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend in Verbindung mit den FIG 4 und 5 anhand des Hauptleitungssystems beschrie- ben. Es ist aber analog auch bei den Hilfsleitungssystemen einsetzbar.
Gemäß FIG 4 werden bei der Abarbeitung des Programms 37 zunächst in einem Schritt 51 Topologien der Leitungssysteme eingegeben und auf dem Monitor 33 - gegebenenfalls einzeln bzw. in verschiedenen Fenstern oder überlagert - graphisch dargestellt. Sodann werden in einem Schritt 52 die Verbraucher 1 bis 5, die Schalt- und Schutzbausteine 7 bis 11 sowie die weiteren Verbraucher 28, 29 spezifiziert. Auch der Spei- sebaustein 6 wird im Schritt 52 spezifiziert. Die Vorgabe der Haupt- bzw. Hilfsverbraucher 1 bis 5, 7 bis 11, 28, 29 und des Speisebausteins 6 legt dabei implizit fest, mit welchen Betriebsspannungen die Leitungssysteme in der Praxis betrieben werden sollen, mit welchen Spannungen sie also im Rahmen des Verfahrens als betrieben angenommen werden.
Danach werden in einem Schritt 53 interaktiv ein Grundmaß und ein Rastermaß eingegeben. Das Rastermaß muss dabei ein ganzzahliges Vielfaches des Grundmaßes sein. Schließlich wird in einem Schritt 54 interaktiv abgefragt, ob der Rechner selbsttätig eine endgültige Einspeisestelle 40 festlegen soll.
Der Rechner bestimmt nun gemäß einem Schritt 55 Einspeisestellen 40. Unmittelbar benachbarte Einspeisestellen 40 sind dabei im Regelfall um das Rastermaß voneinander beabstandet. Wenn es jedoch aufgrund des Rastermaßes geschähe, dass in einem der Verbindungsabschnitte 13 bis 17 keine einzige Ein- speisestelle 40 angeordnet wäre, wird ausnahmsweise unter Unterschreitung des Rastermaßes auch in diesem Abschnitt eine Einspeisestelle 40 angeordnet. Ferner wird eine vorbestimmte Anzahl (z. B. 10) von Einspeisestellen 40 pro Verbindungsab- schnitt 13 bis 17 nicht überschritten.
Für jede der Einspeisestellen 40 wird nun in einem Schritt 56 vom Rechner gemäß einem technischen Kriterium ein Wertmaß für das Leitungssystem ermittelt. Dabei wird angenommen, dass der Speisebaustein 6 jeweils an der jeweiligen Einspeisestelle 40 an das Leitungssystem angeschlossen ist. Dabei werden - dies ist ausführlich in der obenstehend erwähnten Patentanmeldung „Rechnergestütztes Prüfverfahren für ein Leitungssystem" beschrieben - zunächst die Abschnitte 12 bis 27 des Leitungs- Systems gemäß mindestens einem Dimensionierungskriterium dimensioniert. Sodann wird ebenfalls noch im Schritt 56 die mit dem Querschnitt der Kabeladern in den Abschnitten 12 bis 27 gewichtete Summe der Abschnittlängen ermittelt. Das Wertmaß wird dann anhand dieser Summe ermittelt. Beispielsweise kann das Wertmaß gleich dem Kehrwert der Summe sein. Das Wertmaß wird im vorliegenden Fall also anhand der Dimensionierung ermittelt .
Die ermittelten Wertmaße werden vom Rechner in einem Schritt 57 ebenfalls über den Monitor 33 ausgegeben. Die Ausgabe erfolgt dabei zusätzlich zur Anzeige der Topologie des Leitungssystems. Im vorliegenden Fall werden die Wertmaße gemäß FIG 1 direkt oberhalb der jeweiligen Einspeisestellen 40 in Form senkrechter Striche angezeigt. Die Strichlängen sind proportional zum Wertmaß. Das Wertmaß wird also als Funktion der Einspeisestelle 40 an den Anwender 38 des Projektierwerkzeugs 37 ausgegeben. Die jeweiligen Wertmaße sind dabei den korrespondierenden Einspeisestellen 40 bei der Ausgabe örtlich zugeordnet .
Die Wertmaße weisen verschiedene Werte auf. Der Rechner ermittelt daher durch Vergleich der Wertmaße das größte bzw. optimale Wertmaß. Dieses Wertmaß wird bei der Ausgabe optisch hervorgehoben. Gemäß FIG 1 geschieht dies durch Einblenden eines Pfeils 41. Es wären aber auch andere Anzeigen, z. B. durch eine farbige Markierung oder durch Blinken, möglich.
Bei dem in der oben erwähnten Patentanmeldung „Rechnergestütztes Prüfverfahren für ein Leitungssystem" vorgeschlagenen Verfahren sind die Querschnitte der Kabeladern auf einen Maximalquerschnitt begrenzt. Bei Anschließen des Speisebau- steins 6 an manchen Einspeisestellen 40 kann es daher geschehen, dass das Dimensionierungskriterium bzw. die Dimensionie- rungskriterien auch dann nicht erfüllt werden kann bzw. können, wenn die Kabeladern der Abschnitte 12 bis 27 maximal dimensioniert sind. Wenn das Dimensionierungskriterium bzw. die Dimensionierungskriterien eingehalten werden soll bzw. sollen, sind diese Einspeisestellen 40 unzulässig. Diesen Einspeisestellen 40 wird daher das Wertmaß 0 zugeordnet und diese Bereiche bei der Ausgabe der Wertmaße als unzulässig markiert. Dies kann gemäß FIG 1 beispielsweise durch Schraffie- ren geschehen. Alternativ wäre z. B. ein völliges Weglassen oder ein Markieren in einer Fehlerfarbe, typischerweise rot, möglich.
Gemäß FIG 5 wird nun in einem Schritt 58 abgefragt, ob der Anwender 38 im Schritt 54 eine selbsttätige Festlegung der endgültigen Einspeisestelle durch den Rechner gewünscht hatte. Wenn ja, übernimmt der Rechner in einem Schritt 59 die Einspeisestelle 40, die das optimale Wertmaß erreicht hat, als endgültige Einspeisestelle 40. Ansonsten wird die endgül- tige Einspeisestelle 40 dem Rechner vom Anwender 38 vorgegeben. Hierzu schlägt der Rechner zunächst in einem Schritt 60 dem Anwender 38 eine der Einspeisestellen 40, vorzugsweise die zuvor als optimal ermittelte Einspeisestelle 40, als endgültige Einspeisestelle 40 vor. Sodann wird in einem Schritt 61 abgefragt, ob der Anwender 38 diesen Vorschlag bestätigt oder nicht. Bestätigt der Anwender 38 den Vorschlag, wird der Vorschlag in einem Schritt 62 übernommen. Ansonsten wird in einem Schritt 63 vom Anwender 38 eine Position für die endgültige Einspeisestelle 40 abgefragt. Die endgültige Einspeisestelle 40 muss dabei auf dem Grundmaß liegen.
Nachdem Festlegen der endgültigen Einspeisestelle 40 wird ein Schritt 64 ausgeführt. In diesem Schritt 64 werden die Abschnitte des Leitungssystems erneut gemäß dem Dimensionierungskriterium dimensioniert. Die Vorgehensweise ist die gleiche wie zuvor im Schritt 56. Die so ermittelte Topologie und ihre Dimensionierung können dann z. B. auf dem Drucker 34 ausgedruckt oder in der Datei 39 abgespeichert werden.
FIG 6 zeigt nun eine Modifikation des Verfahrens gemäß den FIG 4 und 5. Gemäß FIG 6 werden zwischen die Schritte 53 und 54 Schritte 65 und 66 eingeschoben. Im Schritt 65 wird vom
Rechner beim Anwender 38 ein technisches Kriterium abgefragt, anhand dessen das Wertmaß ermittelt und gegebenenfalls später die endgültige Einspeisestelle 40 festgelegt werden soll. Im Schritt 66 kann eingegeben werden, in welchem Teil des Lei- tungssystems die Einspeisestellen 40 angeordnet sein sollen. Hierdurch kann vom Anwender 38 von vorneherein der Rechenaufwand begrenzt werden.
Das obenstehend in Verbindung mit dem Hauptleitungssystem be- schriebene Verfahren kann in analoger Weise - mit entsprechend angepassten technischen und Dimensionierungskriterien - auch für die Hilfsleitungssysteme durchgeführt werden. Auch die Wertmaße für die Hilfsleitungssysteme werden vorzugsweise mit in die Darstellung des Hauptleitungssystems und dessen Wertmaß eingeblendet. Dies ist in FIG 1 durch weitere Balken 42, 43 symbolisiert. Das gemeinsame Einblenden aller Wertmaße ist dabei insbesondere deshalb sinnvoll, weil die Leitungssysteme voneinander verschiedene Verbraucher 1 bis 5, 7 bis 11, 28, 29 und damit unterschiedliche Belastungsstrukturen aufweisen können. Insbesondere können die unzulässigen Bereiche für die Anordnung der Einspeisestelle 40 deutlich voneinander abweichen. Bei gleichzeitiger Anzeige aller Wertmaße ist es aber leicht möglich, die endgültige Einspeisestelle 40 derart zu legen, das für alle Leitungssysteme eine zulässige Dimensionierung erreichbar ist.

Claims

Patentansprüche
1. Rechnergestütztes Verfahren zum Projektieren eines Leitungssystems, über das mindestens zwei elektrische Verbrau- eher (1 - 5) aus mindestens einem Speisebaustein (6) mit Niederspannung versorgbar sein sollen,
- wobei einem Rechner eine Topologie des Leitungssystems eingegeben wird,
- wobei das Leitungssystem gemäß der Topologie pro Verbrau- eher (1 - 5) einen Einzelabschnitt (18 - 27) aufweist, über den ausschließlich dieser Verbraucher (1 - 5) mit elektrischer Energie versorgbar sein soll,
- wobei das Leitungssystem gemäß der Topologie Verbindungsabschnitte (13 - 17) aufweist, über die die Einzelabschnitte (18 - 27) untereinander verbunden sein sollen und über die jeweils mindestens zwei der Verbraucher (1 - 5) mit elektrischer Energie versorgbar sein sollen,
- wobei vom Rechner eine Anzahl von Einspeisestellen (40) bestimmt wird, an denen der Speisebaustein (6) an das Lei- tungssystem angeschlossen sein soll,
- wobei vom Rechner für jede Einspeisestelle (40) gemäß mindestens einem technischen Kriterium ein Wertmaß für das Leitungssystem ermittelt wird,
- wobei das Wertmaß als Funktion der Einspeisestelle (40) an einen Anwender (38) ausgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Leitungssystem vom Rechner mittels einer Ausgabeein- richtung (33) graphisch dargestellt wird, dass die Wertmaße vom Rechner ebenfalls mittels der Ausgabeeinrichtung (33) ausgegeben werden und dass die jeweiligen Wertmaße den korrespondierenden Einspeisestellen (40) bei der Ausgabe örtlich zugeordnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass vom Rechner ein optimales Wertmaß ermittelt wird und dass das optimale Wertmaß bei der Ausgabe optisch hervorgehoben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass nach dem Ausgeben des Wertmaßes als Funktion der Einspeisestelle (40) eine endgültige Einspeisestelle (40) festgelegt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die endgültige Einspeisestelle (40) vom Rechner selbsttätig festgelegt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die endgültige Einspeisestelle (40) dem Rechner nach dem Ausgeben des Wertmaßes als Funktion der Einspeisestelle (40) vom Anwender (38) vorgegeben wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Rechner dem Anwender (38) eine der Einspeisestellen (40) als endgültige Einspeisestelle (40) vorschlägt und dass der Rechner diese Einspeisestelle (40) als endgültige Einspeisestelle (40) übernimmt, wenn ihm vom Anwender (38) eine Bestätigung eingegeben wird.
8. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Abschnitte (12 - 27) des Leitungssystems gemäß mindestens einem Dimensionierungskriterium dimensioniert werden und dass das Wertmaß anhand der Dimensionierung ermittelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Wertmaß anhand der mit dem Querschnitt der Kabeladern in den Abschnitten (12 - 27) gewichteten Summe der Ab- schnittlängen ermittelt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Querschnitte der Kabeladern auf einen Maximalquer- schnitt begrenzt sind und dass Einspeisestellen (40) als unzulässig markiert werden, wenn bei Anschließen des Speisebausteins (6) an diesen Einspeisestellen (40) das Dimensionierungskriterium auch bei maximaler Dimensionierung der Abschnitte (12 - 27) nicht erfüllt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10 und einem der Ansprüche 4 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass nach dem Festlegen der endgültigen Einspeisestelle (40) die Abschnitte (12 - 27) des Leitungssystems erneut gemäß dem Dimensionierungskriterium dimensioniert werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass unmittelbar benachbarte Einspeisestellen (40) um ein Rastermaß voneinander beabstandet sind.
13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Rastermaß dem Rechner vor der Ermittlung der Wertmaße vom Anwender (38) vorgegeben wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Rastermaß ein ganzzahliges Vielfaches eines Grundmaßes ist und dass die endgültige Einspeisestelle (40) auf dem Grundmaß liegt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Grundmaß dem Rechner vom Anwender (38) vorgegeben wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass unabhängig vom Rastermaß in jedem Verbindungsabschnitt (13 - 17) mindestens eine Einspeisestelle (40) angeordnet wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass unabhängig vom Rastermaß in jedem Verbindungsabschnitt (13 - 17) maximal eine vorbestimmte Anzahl von Einspeisestellen (40) angeordnet wird.
18. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass dem Rechner vom Anwender (38) vorgegeben wird, in welchem Teil des Leitungssystems die Einspeisestellen (40) angeordnet sein sollen.
19. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das technische Kriterium dem Rechner vom Anwender (38) vorgegeben wird.
20. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass dem Rechner gleichzeitig zwei Leitungssysteme eingegeben werden, dass die Leitungssysteme zumindest den Speisebaustein (6) gemeinsam haben und dass vom Rechner für jedes der Leitungssysteme nach einem der obigen Ansprüche ein eigenes Wertmaß ermittelt und als Funktion der Einspeisestelle (40) an den Anwender (38) ausgegeben wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Leitungssysteme auch mindestens einen der Verbraucher (8, 10, 29) gemeinsam haben.
22. Verfahren nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass dem Rechner für mindestens einen der Verbraucher (1 - 5) des einen Leitungssystems ein vorgeordneter Schalt- und Schutzbaustein (7 - 11) eingegeben wird und dass der Schalt- und Schutzbaustein (7 - 11) ein Verbraucher des anderen Leitungssystems ist.
23. Verfahren nach Anspruch 20, 21 oder 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mindestens eines der Leitungssysteme als mit Gleichspannung, insbesondere mit Gleichspannung von 24 V, betrieben angenommen wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mindestens eines der Leitungssysteme als mit Einphasen- wechselspannung, insbesondere mit Einphasenwechselspannung von 230 V, betrieben angenommen wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mindestens eines der Leitungssysteme als mit Dreiphasen- wechselspannung, insbesondere mit Dreiphasenwechselspannung von 400 V, betrieben angenommen wird.
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