EP2589125A1 - Netzlastabhängiges einschalten von endgeräten - Google Patents

Netzlastabhängiges einschalten von endgeräten

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Publication number
EP2589125A1
EP2589125A1 EP10728659.3A EP10728659A EP2589125A1 EP 2589125 A1 EP2589125 A1 EP 2589125A1 EP 10728659 A EP10728659 A EP 10728659A EP 2589125 A1 EP2589125 A1 EP 2589125A1
Authority
EP
European Patent Office
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electrical
signal
electrical device
load
switch
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10728659.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Liebel
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 EP2589125A1 publication Critical patent/EP2589125A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/14—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, network, e.g. progressively balanced loading
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • 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
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/10—The network having a local or delimited stationary reach
    • H02J2310/12—The local stationary network supplying a household or a building
    • H02J2310/14—The load or loads being home appliances
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
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    • Y04S20/20—End-user application control systems
    • Y04S20/242—Home appliances

Definitions

  • the invention relates to an electrical device for connection to an electrical distribution network connected to an electrical distribution network of a building with a switching device, via which an electrical load can be switched on and off.
  • regenerative energy sources such as wind turbines and photovoltaic systems are feeding decentralized electrical energy into medium- or low-voltage grids, which has led to a change in the hitherto customary transmission directions.
  • regenerative energy sources are characterized in particular by strong fluctuations in the amount of electrical energy they provide, for example, a wind turbine can deliver a comparatively large electrical power into the power grid in strong wind, while in low wind or even calm the emitted electric power can drop to zero .
  • This problem has been in the past, for example by maintaining so-called peak-load power plants begeg ⁇ net, which are taken at times of peak demand, which can not be served by the proposed handenen energy feeds into operation.
  • Electric accumulators are still relatively expensive. Therefore concepts are DISKU ⁇ advantage recently strengthened, according to which the demand for electrical energy will be affected by the final consumer.
  • a comparatively old way to control the demand for electrical energy is by providing special discounted night-time electricity tariffs, which at certain times - usually at night when the demand for electrical energy is low - has been offered at a discounted price.
  • the end customer of electrical energy is called upon to operate its electrical appliances at low tariff times in order to save energy consumption costs.
  • this method is relatively rigid due to the fixed specification of time ranges for high and low tariffs and can only be adapted to changing circumstances to a very limited extent.
  • a refinement of the demand control is the so-called ripple control technology, in which certain consumers, eg night storage heaters, can be centrally switched on via a power-modulated signal at times of an over ⁇ bid to electrical energy; this may additionally be associated with discounted rates.
  • ripple control technology in which certain consumers, eg night storage heaters, can be centrally switched on via a power-modulated signal at times of an over ⁇ bid to electrical energy; this may additionally be associated with discounted rates.
  • ripple control technology in which certain consumers, eg night storage heaters
  • Control of electrical loads in an electrical distribution network of a building Control signals are exchanged between a central server, the respective electrical loads and an electrical meter.
  • the electrical loads report a need for electrical energy at the central server, which ascertains a suitable provider of electrical energy for the specific energy reference in the course of an auction procedure.
  • This method is comparatively complicated and requires mandatory communication means parallel to the actual Ener ⁇ gietrayssnetz, to transfer control signals between the electrical loads, the electrical meter and the central server.
  • the invention is therefore based on the object niezubil ⁇ an electrical device of the type described in such a way that a comparatively simple demand control of an electrical load is possible.
  • the electrical ⁇ cal device comprises a monitoring device which is adapted to monitor the distribution network side voltage and / or frequency applied to the electrical device and a switch-on generate when the monitored voltage and / or frequency exceeds an upper threshold, and generate a turn-off signal when the monitored voltage and / or frequency drops below a lower threshold value
  • the switching device is adapted to at vorlie ⁇ gendem switch-on to produce a current flow between the dispensing ⁇ network and the electrical load and vorlie- gendem switch-off a current flow between the dispensing ⁇ network and the electrical load to interrupt.
  • the invention makes use of the knowledge that, depending on network load and energy supply voltage and / or frequency (hereinafter referred to individually or collectively as "network parameters") of the electrical energy supply network - and thus the distribution network of the building ⁇ - - standardized tolerance bands around a nominal value
  • the particular advantage of the electrical device according to the invention is that for controlling the switching on and off of the electrical load no additional communi ⁇ cation connection with an existing in the distribution network of the building electrical meter and / or a higher-level control in the power grid is necessary because the control behavior derived directly from the monitored network parameters in the distribution network of the building.
  • the invention thus provides an electrical device that detects decentralized and autonomous when a
  • the switching device has a delay element with a random timer, which sets in response to the turn-on time ⁇ a random duration by which the switching of the electrical load is delayed. In this way it is ensured that the elekt ⁇ step loads are not simultaneously but gradually turned on.
  • the delay member is adapted to cancel the expiry of the given before ⁇ period of time when the monitored voltage and / or frequency drops below the upper threshold value during the predetermined period of time.
  • the connection of other electrical loads that have not yet been turned on because of the duration of the time period predetermined for them can be aborted if there is no excess supply of electrical energy in the energy supply network. Consequently, additional electrical loads are only applied as long as an energy surplus is indicated by a voltage or frequency above the upper threshold value.
  • a further advantageous embodiment provides for this to ⁇ connexion that the random timer is set up for determining the period of time such that the predetermined time ⁇ time is the shorter the higher the value of the monitored voltage and / or frequency.
  • the switching device is adapted to generate the on ⁇ switching signal even if there is a switch-on, indicating that the current flow between the distribution network and the electrical load regardless of the monitored voltage and / or frequency.
  • the switch-on command can be generated manually, for example, by a user of the electrical load or automatically by the electrical load itself. It may be, for example, pre ⁇ see that an electrical load in the form of adetru ⁇ he forces a closing via the switch-ER regardless of the load situation in the electric power grid when exceeding a maximum allowable upper temperature. Likewise, for example, a washing machine after its loading after a maximum waiting time a start of the washing process by the switch-on independently from the load situation in the electrical energy supply network.
  • a further advantageous embodiment of the inventive electrical device SEN stipulates that the electrical device comprises a display device, the off ⁇ switching signal indicative of the optically Vorlie ⁇ gene of a turn and / or the presence of a. This can advantageously an end customer of the electrical
  • the electrical load and the electrical device form a ge ⁇ common module.
  • the electrical load for example a refrigerator, a hot water generator or a washing machine
  • the electrical device with the monitoring device can thus be connected directly to the electrical distribution network of Ge ⁇ building.
  • the electrical device with the switching device in connection with the output contacts has, which are suitable for electrical connection of the electrical load.
  • the electrical apparatus forms quasi switching device an advantage, which can be connected for example to a socket of the elekt ⁇ generic distribution network of the building and itself has an additional, switchable by the switching means in response to the monitored network parameters connection for the electrical load. Since the components to be provided for the monitoring device and the switching device can be made comparatively small, the dimensions of such a ballast can also be kept small (for example, according to conventional socket adapters).
  • the monitoring device is set up to form the lower threshold value used for the formation of the switch-off signal as a function of an operating state of the electrical load.
  • switching off the electrical load can be made dependent on whether switching off could result in an undesired operating state.
  • a chest freezer as elekt ⁇ generic load could the height of the lower threshold value of a "storage reserves" the freezer, ie the distance of the mo ⁇ mentanen frozen food from the maximum allowed tem- perature can be formed.
  • a higher lower threshold value can be used, so that The switch-off signal is generated even at lower fluctuations of the network parameters below the nominal value.
  • Figure 1 is a schematic block diagram of a first embodiment of a elekt ⁇ cal device with a connected electrical load
  • Figure 2 is a schematic block diagram of a second embodiment of an elec ⁇ cal device, which is integrated into an electrical load;
  • Figure 3 is a schematic representation of a Ge ⁇ bäudes with an electrical distributing ⁇ network to which a plurality of electrical loads are connected.
  • FIG. 1 shows an electrical device 10 which is connected on the input side to an electrical distribution network 11 of a building, which is not further illustrated in the following.
  • the electrical see device 10 has output contacts 12, to which an electrical connection via an electrical load 13 is connected, which is shown in Figure 1 only by way of example in the form of an electric motor.
  • Electrical loads can be any electrical loads that can be connected to a distribution network of a building (in households, for example, coolers, hot water generators, air conditioning systems, pumps, washing machines and dishwashers, but also, for example, industrial ovens and other installations in industrial plants).
  • the electrical device 10 In order to control the electrical load 13 as a function of the respective load situation of an electrical power supply network to which the distribution network of the building is connected, the electrical device 10 has a switching device 14 which establish or interrupt the flow of current between the distribution network 11 and the electrical load 13 can.
  • the electrical device 10 comprises a monitoring device 15, which is set up to monitor the network parameters applied to the electrical device 10 in the form of voltage and / or frequency.
  • the monitored network parameters can be included that is GE ⁇ on the load situation of the electrical power supply system, which is also reflected in the device connected to the power grid distribution network of the building.
  • Voltage or frequency usually correspond to a nominal value, but may fluctuate around the nominal value in a narrow tolerance band. If the monitored voltage or Fre acid sequence in the upper part of the tolerance band (above the nominal value), there is a surplus of electrical energy in the energy supply network. Accordingly, in the lower range of the tolerance band (below the nominal value) values of the monitored network parameters can be concluded that there is a lack of electrical energy in the energy supply network.
  • the electrical device 10 is achieved in that the downstream electrical load 13 of a ⁇ hand see at an oversupply of electric power in the electric power supply system is turned on and the other part (with a lack of electrical energy in the electric power supply network, for example due to low or even missing supply by regenerative energy generator) is turned off.
  • a particular advantage of the electrical device is that for controlling the switching device no communication connection with an electrical meter or a control device of the electrical power supply network is necessary.
  • Figure 2 shows a further embodiment of an electrical ⁇ rule device 20. While the electrical device 10 according Fi ⁇ gur 1 quasi serves as a ballast for a separate electric load 13 form the electrical device 20 and an after ⁇ connected electrical load 21 according to Figure 2 a common entity.
  • the basic mode of operation of the electrical device 20 according to FIG. 2 agrees with that already explained with reference to FIG Functionality match, so that in the description of Figure 2 special emphasis is placed on the existing differences.
  • the electrical apparatus 10 of Figure 1 also includes the electrical device of FIG 2 to a switching device 22, on the one hand, via a signal generated by a monitoring device 23 turn-S e i n the other hand, controlled by a signal generated from the monitoring device 23 turn-off signal S from becomes.
  • the power-S e i n is first fed from ⁇ giving way to the illustration in FIG 1, however, a delay element 24 which delays the transmission of a ⁇ switching signal S e i n to the switching device 22 to a pre- ⁇ passed period of time.
  • the period of time (not explicitly shown) through a covered by the delay unit random timer determines that contains a random genes ⁇ rator and in response to an input side present at Ver ⁇ deceleration member 24 turn-S e ⁇ n a zuvert ⁇ lig determined time duration as a parameter for the delay element 24 is determined. At this randomly determined time duration, the transfer of the switch-on signal S e i n to the switching device 22 is delayed.
  • the delay element 24 may be configured such that the determined time duration is smaller, the higher the value of the monitored voltage or frequency. In this way, in a large oversupply of electrical energy comparatively quickly many electrical loads can be switched on.
  • the electrical load itself a lack Einschaltbe ⁇ B e i n 21 generated when a device is switched by the switching wants to force the 22nd
  • the switching device 22 is configured such that it comprises a switching command ⁇ B e i n the current flow to the electrical load side represents the ⁇ even in the presence.
  • Such a switch-B e i n may for example be generated by the elekt ⁇ generic load 21, if An- is an undesired operating condition of the electrical load would be achieved 21. Otherwise, for example, when a present in a freezer temperature has assumed the maximum permissible value.
  • a switch-on command B e i n are generated even after a maximum waiting time, for example after fitting a washing machine in order to provide the Benut ⁇ zer of the electric load 21 is an acceptable result ready ⁇ (eg, a conclusion of a washing operation domestic nergur of at most three hours after placement of the Washing machine) .
  • a switch-on command B e i n can also be generated manually by the user of the electrical load 21, for example via a push-button provided on the electrical device 20.
  • the electrical device 20 also has a visual display device 25 which can be controlled from the monitoring ⁇ device 23 to indicate to the user of the electrical device 20, the existence of a switch-on signal S e i n and / or a switch-off signal S from. This can, for example, (is switch-on before) a green and / or red (off signal is present) LED achieved ⁇ to.
  • the user of the electrical device 20 may, depending on the state of the optical
  • FIG. 3 shows, in a schematic view, a building 30 with an electrical distribution network 31, which is connected at a transfer point 32 to an electrical energy supply network 33 (not further shown in the following).
  • a central electrical counter 34 is provided, which determines the electrical energy drawn by the distribution network 31 of the building 30.
  • the washing machine 35 is connected via a ballast designed as electrical device 37 to the distribution network.
  • the operation of the control of the electrical loads 35 and 36 corresponds to the statements already made to Figures 1 and 2 and should therefore not be repeated at this point.
  • Particularlyfel- is noted that 35 and 36 no Kommunikati ⁇ onstress to the electrical meter 34, or to a controller of the electrical power supply system 33 is necessary for the described network-load-dependent dently ⁇ tion of the electric loads.
  • limit values for example a frozen food, a heating, a filling level, etc.
  • these limit values are up to a maximum permitted value ⁇ increased in times of energy excess to a Switching in a subsequent time phase lower energy supply due to falling below minimum permissible values as far as possible to avoid.
  • These minimum values can also be lowered to the lowest permissible limit values as a function of the energy supply by the presented electrical device in order to largely avoid connections in an energy sink.
  • discharge classes as parameters of the monitoring device, in particular to determine the level of the lower threshold value (a threshold value so that to lower deviations ⁇ speaks) for the correspondingly higher value of the lower threshold value can be used. accordingly, electrical see loads whose switching off is rather undesirable to be associated with a different discharge class lower for a place value of the lower threshold using. This can go before ⁇ be used with respect to the upper threshold value as well.
  • the lower threshold may be dynamically adapted to the respective operating ⁇ situ ation. For example, in this case switching off the electrical load are made dependent on whether an undesired operating state could occur by switching off.
  • the height of the lower threshold value could be formed by a "storage reserve" of the freezer, ie the distance between the current freezer temperature and the maximum permitted temperature a higher value for the lower threshold value can be used, so that the switch-off signal is generated even at lower fluctuations of the network parameters below the nominal value.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät (20) zum Anschluss an ein mit einem elektrischen Energieversorgungsnetz in Verbindung stehendes elektrisches Verteilnetz eines Gebäudes mit einer Schalteinrichtung (22), über die eine elektrische Last (21) ein- und ausschaltbar ist. Um ein solches elektrisches Gerät derart weiterzubilden, dass eine vergleichsweise einfache Nachfragesteuerung einer elektrischen Last möglich ist, wird vorgeschlagen, dass das elektrische Gerät (20) eine Überwachungseinrichtung (23) umfasst, die dazu eingerichtet ist, die verteilnetzseitig an dem elektrischen Gerät (20) anliegende Spannung und/oder Frequenz zu überwachen und ein Einschaltsignal zu erzeugen, wenn die überwachte Spannung und/oder Frequenz einen oberen Schwellenwert übersteigt, und ein Ausschaltsignal zu erzeugen, wenn die überwachte Spannung und/oder Frequenz einen unteren Schwellenwert unterschreitet, und die Schalteinrichtung (22) dazu eingerichtet ist, bei vorliegendem Einschaltsignal einen Stromfluss zwischen dem Verteilnetz und der elektrischen Last (21) herzustellen und bei vorliegendem Ausschaltsignal einen Stromfluss zwischen dem Verteilnetz und der elektrischen Last (21) zu unterbrechen.

Description

Beschreibung
Netzlastabhängiges Einschalten von Endgeräten Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät zum Anschluss an ein mit einem elektrischen Energieversorgungsnetz in Verbindung stehendes elektrisches Verteilnetz eines Gebäudes mit einer Schalteinrichtung, über die eine elektrische Last ein- und ausschaltbar ist.
Bestehende elektrische Energieversorgungsnetze auf Hoch- oder Mittelspannungsebene sind prinzipiell dazu eingerichtet, elektrische Energie von wenigen zentralen Energieerzeugern, z.B. Kohlekraftwerken, zu den Endverbrauchern zu liefern. Die Übertragungsrichtung solcher Energieverteilsysteme ist im We¬ sentlichen konstant; ferner wird die Energieerzeugung dem - prognostizierten und/oder tatsächlichen - Energiebedarf durch die Endverbraucher angepasst. Jüngste Bestrebungen und politische Vorgaben haben zu einer
Liberalisierung des elektrischen Energiemarktes geführt. Dies bewirkt, dass seit einigen Jahren verstärkt regenerative Energiequellen, wie z.B. Windenergieanlagen und Photovoltaik- anlagen, erzeugte elektrische Energie dezentral in Mittel- oder Niederspannungsnetze einspeisen, was einen Umbruch der bisher üblichen Übertragungsrichtungen zur Folge hat. Solche regenerative Energiequellen zeichnen sich insbesondere durch starke Schwankungen hinsichtlich der von ihnen bereitgestellten elektrischen Energiemengen aus, beispielsweise kann eine Windkraftanlage bei starkem Wind eine vergleichsweise große elektrische Leistung ins Energieversorgungsnetz abgeben, während bei schwachem Wind oder sogar Windstille die abgegebene elektrische Leistung bis auf Null absinken kann. Diesem Problem wurde in der Vergangenheit beispielsweise durch das Vorhalten sogenannter Spitzenlastkraftwerke begeg¬ net, die zu Zeiten von Lastspitzen, die nicht durch die vor- handenen Energieeinspeisungen bedient werden können, in Betrieb genommen werden. Das Vorhalten und der Betrieb solcher nur vergleichsweise selten benötigten Spitzenlastkraftwerke sind jedoch mit hohen Kosten verbunden. Eine weitere Möglichkeit zur Nivellierung der durch volatile Energieeinspeisungen ungleichmäßig durch das Energieversorgungsnetz bereitgestell¬ ten elektrischen Energie besteht im Betreiben von Energiespeichern, wobei insbesondere sogenannte Pumpspeicherwerke zum Einsatz kommen. Bei einem Überangebot elektrischer Energie im Energieversorgungsnetz werden die Speicherkapazitäten, z.B. durch den Betrieb eines Pumpspeicherwerkes während des Pumpens, aufgeladen, während bei einem Mangel elektrischer Energie im Energieversorgungsnetz die Kapazitäten des Energiespeichers entladen werden, z.B. durch den Betrieb des Pumpspeicherwerkes als Wasserkraftwerk. Solche Pumpspeicher- werke können jedoch aufgrund spezieller Umgebungsanforderungen (zwei benachbarte unterschiedliche Höhenniveaus) nicht überall vorgesehen werden; weitere Energiespeicher, z.B.
elektrische Akkumulatoren sind noch vergleichsweise teuer. Deswegen werden in jüngster Zeit verstärkt Konzepte disku¬ tiert, nach denen die Nachfrage nach elektrischer Energie durch die Endverbraucher beeinflusst werden soll.
Eine vergleichsweise alte Methode zur gezielten Steuerung der Nachfrage nach elektrischer Energie ist durch das Vorsehen spezieller verbilligter Nachtstromtarife zu sehen, bei denen zu bestimmten Uhrzeiten - üblicherweise nachts, wenn die Nachfrage nach elektrischer Energie gering ist - der Bezug elektrischer Energie zu verbilligten Preisen angeboten wurde. Der Endkunde elektrischer Energie ist hierbei selbst dazu aufgerufen, zur Einsparung von Energieverbrauchskosten seine elektrischen Geräte zu Niedrigtarifzeiten zu betreiben. Diese Methode ist durch die feste Vorgabe von Zeitbereichen für Hoch- und Niedrigtarife jedoch vergleichsweise starr und kann sich ändernden Gegebenheiten nur in sehr begrenztem Maße an- gepasst werden. Eine Verfeinerung der Nachfragesteuerung stellt die sogenannte Rundsteuertechnik dar, bei der bestimmte Verbraucher, z.B. Nachtspeicherheizungen, über ein der Netzspannung aufmoduliertes Signal zu Zeiten eines Überange¬ botes an elektrischer Energie zentral eingeschaltet werden können; dies kann zusätzlich mit vergünstigten Tarifen verbunden sein. Viele elektrische Gerät kleiner und mittlerer Leistung in Haushalt, Handwerk und Industrie wurden von diesen Rundsteuerungen bisher nicht erreicht. Ihre Zuschal- tung erfolgt weiterhin durch den Endkunden bei
Bedarf und rein zufällig ohne Berücksichtigung des aktuellen Angebots elektrischer Energie im Energieversorgungsnetz. Der Umbau der Energieversorgung auf dezentrale regenerative Energiequellen mit ihrem stark schwankenden Energieangebot macht daher neue Steuerungskonzepte für erforderlich, die die Verteilung elektrischer Energie sowohl auf Hoch- und Mittelspannungsebene als auch auf Niederspannungsebene bis hin zum Endverbraucher elektrischer Energie betreffen. Solche Steuerungskonzepte werden in letzter Zeit häufig unter dem Namen „Smart Grid" zusammengefasst . Ein Ziel solcher Smart Grid Konzepte ist es, eine effiziente Steuerung der Nachfrage nach elektrischer Energie in Abhängigkeit der im Energieversor- gungsnetz vorgehaltenen elektrischen Energie vorzunehmen, so dass beispielsweise weniger Spitzenlastkraftwerke bereitste¬ hen müssen. Innerhalb des Sammelbegriffs „Smart Grid" werden solche speziellen Konzepte zur Nachfragesteuerung auch als „Demand Response" Konzepte bezeichnet.
Aus der US Patentschrift US 7,188,260 Bl ist in diesem Zusam- menhang beispielsweise ein Verfahren bekannt, bei dem zur
Steuerung elektrischer Lasten in einem elektrischen Verteilnetz eines Gebäudes Steuersignale zwischen einem zentralen Server, den jeweiligen elektrischen Lasten und einem elektrischen Zähler ausgetauscht werden. Die elektrischen Lasten melden gemäß dem bekannten Verfahren einen Bedarf elektrischer Energie beim zentralen Server an, der im Zuge eines Auktionsverfahrens einen geeigneten Anbieter elektrischer Energie für den speziellen Energiebezug ermittelt. Dieses Verfahren ist vergleichsweise aufwendig und benötigt zwingend Kommunikationsmittel parallel zum eigentlichen Ener¬ gieversorgungsnetz, um die Steuerungssignale zwischen den elektrischen Lasten, dem elektrischen Zähler und dem zentralen Server übertragen zu können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Gerät der eingangs angegebenen Art derart weiterzubil¬ den, dass eine vergleichsweise einfache Nachfragesteuerung einer elektrischen Last möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektrisches Ge¬ rät der eingangs angegebenen Art gelöst, bei dem das elektri¬ sche Gerät eine Überwachungseinrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, die verteilnetzseitig an dem elektrischen Gerät anliegende Spannung und/oder Frequenz zu überwachen und ein Einschaltsignal zu erzeugen, wenn die überwachte Spannung und/oder Frequenz einen oberen Schwellenwert übersteigt, und ein Ausschaltsignal zu erzeugen, wenn die überwachte Spannung und/oder Frequenz einen unteren Schwellenwert unterschreitet, und die Schalteinrichtung dazu eingerichtet ist, bei vorlie¬ gendem Einschaltsignal einen Stromfluss zwischen dem Verteil¬ netz und der elektrischen Last herzustellen und bei vorlie- gendem Ausschaltsignal einen Stromfluss zwischen dem Verteil¬ netz und der elektrischen Last zu unterbrechen.
Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zu Nutze, dass je nach Netzbelastung und Energieangebot die Spannung und/oder die Frequenz (im Folgenden einzeln oder zusammenfassend auch als „Netzparameter" bezeichnet) des elektrischen Energieversorgungsnetzes - und damit auch des Verteilnetzes des Gebäu¬ des - in genormten Toleranzbändern um einen Nennwert
schwankt. Bei einem Überangebot elektrischer Energie ist eine gegenüber dem Nennwert überhöhte Spannung bzw. Frequenz zu erkennen, während bei einem Mangel elektrischer Energie die Spannung bzw. Frequenz im Vergleich zum Nennwert leicht absinkt. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes besteht darin, dass zur Steuerung des Ein- und Ausschaltens der elektrischen Last keine zusätzliche Kommuni¬ kationsverbindung mit einem in dem Verteilnetz des Gebäudes vorhandenen elektrischen Zähler und/oder einer übergeordneten Steuerung im Energieversorgungsnetz notwendig ist, da das Steuerverhalten direkt aus den überwachten Netzparametern im Verteilnetz des Gebäudes abgeleitet wird. Durch die Erfindung wird folglich ein elektrisches Gerät angegeben, dass dezentral und selbstständig erkennt, wann ein
Energieüberangebot und wann Energiemangel im Energieversor¬ gungsnetz herrscht, und seine Nachfrage nach elektrischer Energie entsprechend anpasst.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes sieht vor, dass die Schalteinrichtung ein Verzögerungsglied aufweist, das derart eingerichtet ist, dass es bei vorliegendem Einschaltsignal die Herstellung des
Stromflusses durch die Schalteinrichtung um eine mittels ei¬ nes Zufallszeitgebers vorgegebene Zeitdauer verzögert.
Hierdurch kann erreicht werden, dass es auch bei Zuschaltung vieler elektrischer Lasten bei einem Spannungs- bzw. Frequenzanstieg über den oberen Schwellenwert nicht zu einer un¬ gewollten Nachfragespitze kommt, die wiederum selbst zu einem Spannungs- bzw. Frequenzeinbruch im elektrischen Energieversorgungsnetz führen könnte. Hierzu weist die Schalteinrichtung ein Verzögerungsglied mit einem Zufallszeitgeber auf, der als Reaktion auf das Einschaltsignal eine zufällige Zeit¬ dauer vorgibt, um die die Einschaltung der elektrischen Last verzögert wird. Hierdurch wird dafür gesorgt, dass die elekt¬ rischen Lasten nicht gleichzeitig, sondern nach und nach eingeschaltet werden.
In diesem Zusammenhang kann zudem vorgesehen sein, dass das Verzögerungsglied dazu eingerichtet ist, den Ablauf der vor¬ gegebenen Zeitdauer abzubrechen, wenn während der vorgegebenen Zeitdauer die überwachte Spannung und/oder Frequenz den oberen Schwellenwert unterschreitet. Auf diese Weise kann die Zuschaltung weiterer elektrischer Lasten, die wegen des Andauerns der für sie vorgegebenen Zeitdauer noch nicht eingeschaltet worden sind, abgebrochen werden, wenn kein Überangebot elektrischer Energie mehr im Energieversorgungsnetz vorliegt. Eine Einschaltung weiterer elektrischer Lasten erfolgt folglich nur, solange durch eine Spannung bzw. Frequenz oberhalb des oberen Schwellenwertes ein Energieüberschuss angezeigt wird. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht in diesem Zu¬ sammenhang vor, dass der Zufallszeitgeber zur Ermittlung der Zeitdauer derart eingerichtet ist, dass die vorgegebene Zeit¬ dauer umso kürzer ist desto höher der Wert der überwachten Spannung und/oder Frequenz ist.
Durch diese Abstimmung des Zufallszeitgebers auf die Höhe der überwachten Netzparameter kann vorteilhaft erreicht werden, dass mit steigenden Werten der überwachten Netzparameter eine schnellere Zuschaltung der einzelnen elektrischen Lasten erfolgt, da höhere Werte der überwachten Netzparameter auf entsprechend höhere überschüssige Energiemengen hinweisen, die im elektrischen Energieversorgungsnetz vorgehalten werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes kann auch vorgesehen sein, dass die Schalteinrichtung dazu eingerichtet ist, das Ein¬ schaltsignal auch dann zu erzeugen, wenn ein Einschaltbefehl vorliegt, der angibt, dass der Stromfluss zwischen dem Ver- teilnetz und der elektrischen Last unabhängig von der überwachten Spannung und/oder Frequenz herzustellen ist.
Der Einschaltbefehl kann hierbei beispielsweise manuell durch einen Benutzer der elektrischen Last oder automatisch von der elektrischen Last selbst erzeugt werden. Es kann z.B. vorge¬ sehen sein, dass eine elektrische Last in Form einer Kühltru¬ he bei Überschreitung einer maximal erlaubten oberen Temperatur eine Einschaltung über den Einschaltbefehl unabhängig von der Lastsituation im elektrischen Energieversorgungsnetz er- zwingt. Ebenso kann beispielsweise eine Waschmaschine nach ihrer Beladung nach Ablauf einer maximalen Wartezeit einen Beginn des Waschvorgangs durch den Einschaltbefehl unabhängig von der Lastsituation im elektrischen Energieversorgungsnetz hervorrufen .
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemä- ßen elektrischen Gerätes sieht zudem vor, dass das elektrische Gerät eine Anzeigeeinrichtung aufweist, die das Vorlie¬ gen eines Einschaltsignals und/oder das Vorliegen eines Aus¬ schaltsignals optisch anzeigt. Hierdurch kann vorteilhaft ein Endkunde der elektrischen
Energie auf den jeweiligen Lastzustand des elektrischen Energieversorgungsnetzes hingewiesen werden, damit er sein
Verbrauchsverhalten dementsprechend anpassen kann und z.B. bei einem Überschuss elektrischer Energie im Energieversor- gungsnetz weitere elektrische Lasten zuschaltet, für die oh¬ nehin in der nächsten Zeit eine Zuschaltung vorgesehen ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes ist weiterhin vorgesehen, dass die elektrische Last und das elektrische Gerät eine ge¬ meinsame Baueinheit bilden.
In diesem Fall umfasst die elektrische Last, beispielsweise ein Kühlschrank, ein Warmwassererzeuger oder eine Waschma- schine, das elektrische Gerät mit der Überwachungseinrichtung und kann somit direkt an das elektrische Verteilnetz des Ge¬ bäudes angeschlossen werden.
Um auch bestehende elektrische Lasten netzlastabhängig ein- und ausschalten zu können, wird gemäß einer alternativen Ausführungsform vorgeschlagen, dass das elektrische Gerät mit der Schalteinrichtung in Verbindung stehende Ausgangskontakte aufweist, die zum elektrischen Anschluss der elektrischen Last geeignet sind.
In diesem Fall bildet das elektrische Gerät quasi ein Vor- schaltgerät, das beispielsweise an eine Steckdose des elekt¬ rischen Verteilnetzes des Gebäudes angeschlossen werden kann und selbst einen weiteren, durch die Schalteinrichtung in Abhängigkeit von den überwachten Netzparametern schaltbaren Anschluss für die elektrische Last aufweist. Da die für die Überwachungseinrichtung und die Schalteinrichtung vorzusehenden Bauteile vergleichsweise klein ausgeführt werden können, können die Ausmaße eines solchen Vorschaltgerätes ebenfalls klein (beispielsweise entsprechend herkömmlicher Steckdosenadapter) gehalten werden.
Schließlich kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung dazu eingerichtet ist, den für die Bildung des Ausschaltsignals verwendeten un- teren Schwellenwert in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der elektrischen Last zu bilden.
Beispielsweise kann in diesem Fall ein Ausschalten der elektrischen Last davon abhängig gemacht werden, ob durch das Aus- schalten ein ungewünschter Betriebszustand eintreten könnte. Beispielsweise könnte im Falle einer Gefriertruhe als elekt¬ rische Last die Höhe des unteren Schwellenwertes von einer „Speicherreserve" der Gefriertruhe, also dem Abstand der mo¬ mentanen Gefrierguttemperatur von der maximal erlaubten Tem- peratur, gebildet werden. Bei einer hohen Speicherreserve, also z.B. niedriger Gefrierguttemperatur, kann ein höherer Wert für den unteren Schwellenwert verwendet werden, so dass das Ausschaltsignal auch schon bei geringeren Schwankungen der Netzparameter unterhalb des Nennwertes erzeugt wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbe spielen näher erläutert. Hierzu zeigen
Figur 1 eine schematische Blockdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines elekt¬ rischen Gerätes mit einer angeschlossenen elektrischen Last;
Figur 2 eine schematische Blockdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines elekt¬ rischen Gerätes, das in eine elektrische Last integriert ist; und
Figur 3 eine schematische Darstellung eines Ge¬ bäudes mit einem elektrischen Verteil¬ netz, an das mehrere elektrische Lasten angeschlossen sind.
Figur 1 zeigt ein elektrisches Gerät 10, das eingangsseitig an ein im Weiteren nicht näher dargestelltes elektrisches Verteilnetz 11 eines Gebäudes angeschlossen ist. Das elektri- sehe Gerät 10 weist Ausgangskontakte 12 auf, an die über eine elektrische Verbindung eine elektrische Last 13 angeschlossen ist, die in Figur 1 lediglich beispielhaft in Form eines Elektromotors dargestellt ist. Elektrische Lasten können sämtliche an ein Verteilnetz eines Gebäudes anschließbare elektrische Lasten sein (in Haushalten beispielsweise Kühloder Heizgeräte, Warmwassererzeuger, Klimaanlagen, Pumpen, Waschmaschinen und Geschirrspülmaschinen, aber auch z.B. Industrieöfen und andere Anlagen in Industriebetrieben) . Um die elektrische Last 13 abhängig von der jeweiligen Lastsituation eines elektrischen Energieversorgungsnetzes, an das das Verteilnetz des Gebäudes angeschlossen ist, anzusteuern, weist das elektrische Gerät 10 eine Schalteinrichtung 14 auf, die den Stromfluss zwischen dem Verteilnetz 11 und der elektrischen Last 13 herstellen oder unterbrechen kann. Zudem um- fasst das elektrische Gerät 10 eine Überwachungseinrichtung 15, die dazu eingerichtet ist, die verteilnetzseitig am elektrischen Gerät 10 anliegenden Netzparameter in Form von Spannung und/oder Frequenz zu überwachen.
Anhand der überwachten Netzparameter kann nämlich auf die Lastsituation des elektrischen Energieversorgungsnetzes ge¬ schlossen werden, die sich auch in dem an das Energieversorgungsnetz angeschlossenen Verteilnetz des Gebäudes widerspiegelt. Spannung bzw. Frequenz entsprechen üblicherweise einem Nennwert, dürfen aber um den Nennwert in einem schmalen Toleranzband schwanken. Liegt die überwachte Spannung bzw. Fre¬ quenz im oberen Bereich des Toleranzbandes (oberhalb des Nennwertes) , besteht ein Überschuss elektrischer Energie im Energieversorgungsnetz. Entsprechend kann bei im unteren Bereich des Toleranzbandes (unterhalb des Nennwertes) liegenden Werten der überwachten Netzparameter auf einen Mangel an elektrischer Energie im Energieversorgungsnetz geschlossen werden .
Diesen Effekt nutzt das elektrische Gerät 10 aus, indem die Überwachungseinrichtung 15 bei oberhalb eines oberen Schwel- lenwertes (im oberen Bereich des Toleranzbandes) liegenden
Werten der überwachten Spannung bzw. Frequenz ein Einschaltsignal S ein an einen Steuereingang 16 der Schalteinrichtung 14 abgibt, wodurch diese zum Herstellen einer elektrischen Ver- bindung (z.B. durch Schließen eines Kontaktes) zwischen dem Verteilnetz 11 und den Ausgangskontakten 12 veranlasst wird und somit einen Stromfluss zu der elektrischen Last 13 zu- lässt. Entsprechend erzeugt die Überwachungseinrichtung 15 bei unterhalb eines unteren Schwellenwertes (im unteren Be¬ reich des Toleranzbandes) liegenden Werten von Spannung bzw. Frequenz ein Ausschaltsignal Saus und gibt dieses an den Steu¬ ereingang 16 der Schalteinrichtung 14 ab, wodurch diese zum Unterbrechen des Stromflusses zwischen dem Verteilnetz 11 und der elektrischen Last 13 veranlasst wird.
Durch diese Funktionsweise des elektrischen Gerätes 10 wird erreicht, dass die nachgeschaltete elektrische Last 13 einer¬ seits bei einem Überangebot elektrischer Energie im elektri- sehen Energieversorgungsnetz eingeschaltet und andererseits bei einem Mangel an elektrischer Energie im elektrischen Energieversorgungsnetz (z.B. aufgrund geringer oder sogar fehlender Einspeisung durch regenerative Energieerzeuger) ausgeschaltet wird. Ein besonderer Vorteil des elektrischen Gerätes besteht darin, dass zur Ansteuerung der Schalteinrichtung keine Kommunikationsverbindung mit einem elektrischen Zähler oder einer Steuereinrichtung des elektrischen Energieversorgungsnetzes notwendig ist. Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines elektri¬ schen Gerätes 20. Während das elektrische Gerät 10 gemäß Fi¬ gur 1 quasi als Vorschaltgerät für eine separate elektrische Last 13 dient, bilden das elektrische Gerät 20 und eine nach¬ geschaltete elektrische Last 21 gemäß Figur 2 eine gemeinsame Einheit.
Die grundsätzliche Funktionsweise des elektrischen Gerätes 20 gemäß Figur 2 stimmt mit der bereits zu Figur 1 erläuterten Funktionsweise überein, so dass bei der Beschreibung zu Figur 2 besonderer Wert auf die vorhandenen Unterschiede gelegt wird . Wie das elektrische Gerät 10 gemäß Figur 1 weist auch das elektrische Gerät gemäß Figur 2 eine Schalteinrichtung 22 auf, die einerseits über ein von einer Überwachungseinrichtung 23 erzeugtes Einschaltsignal Sein und andererseits über ein von der Überwachungseinrichtung 23 erzeugtes Ausschalt- signal Saus angesteuert wird. Das Einschaltsignal Sein wird ab¬ weichend zur Darstellung gemäß Figur 1 jedoch zunächst einem Verzögerungsglied 24 zugeführt, das die Weitergabe des Ein¬ schaltsignals Sein an die Schalteinrichtung 22 um eine vorge¬ gebene Zeitdauer verzögert. Dabei wird die Zeitdauer durch einen von der Verzögerungseinheit umfassten Zufallszeitgeber (nicht explizit dargestellt) bestimmt, der einen Zufallsgene¬ rator enthält und als Reaktion auf ein eingangsseitig am Ver¬ zögerungsglied 24 anliegendes Einschaltsignal Se±n eine zufäl¬ lig ermittelte Zeitdauer als Parameter für das Verzögerungs- glied 24 bestimmt. Um diese zufällig ermittelte Zeitdauer wird die Weitergabe des Einschaltsignals Sein an die Schalt¬ einrichtung 22 verzögert. Dies hat den Zweck, dass auch bei einer Vielzahl elektrischer Lasten, die wie die elektrische Last 21 in Abhängigkeit von den überwachten Netzparametern eingeschaltet werden, keine Lastspitzen durch ein gleichzei¬ tiges Einschalten aller elektrischer Lasten erzeugt werden. Durch die zufällig vorgegebene Verzögerungszeit werden die elektrischen Lasten hingegen nach und nach eingeschaltet, so dass die Stabilität des Energieversorgungsnetzes gewahrt bleibt.
Ferner kann vorgesehen sein, dass bei einem Absinken der überwachten Netzparameter während des Ablaufs der vorgegebe- nen Zeitdauer unter den oberen Schwellenwert (d.h. das Überangebot elektrischer Energie ist beendet) der Ablauf der Zeitdauer unterbrochen wird, ohne dass das Einschaltsignal Sein an die Schalteinrichtung 22 weitergeleitet wird. Dies bewirkt, dass bei einem bestehenden Überangebot elektrischer Energie im Energieversorgungsnetz jeweils nur so viele elekt¬ rische Lasten eingeschaltet werden, wie durch das Überangebot bedient werden können. Weiterhin kann das Verzögerungsglied 24 derart eingerichtet sein, dass die ermittelte Zeitdauer umso kleiner ausfällt, desto höher der Wert der überwachten Spannung bzw. Frequenz ist. Auf diese Weise können bei einem großen Überangebot elektrischer Energie vergleichsweise schnell viele elektri- sehe Lasten zugeschaltet werden.
Im Unterschied zum Einschaltsignal Se±n wird das Ausschaltsig¬ nal Saus von der Überwachungseinrichtung 23 direkt - d.h. ohne die Zwischenschaltung des Verzögerungsgliedes - an die
Schalteinrichtung 22 übermittelt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist zudem vorgese¬ hen, dass die elektrische Last 21 selbst einen Einschaltbe¬ fehl Bein erzeugt, wenn sie ein Einschalten durch die Schalt- einrichtung 22 erzwingen will. Die Schalteinrichtung 22 ist derart eingerichtet, dass sie auch bei Vorliegen des Ein¬ schaltbefehls Bein den Stromfluss zur elektrischen Last her¬ stellt. Ein solcher Einschaltbefehl Bein kann durch die elekt¬ rische Last 21 beispielsweise dann erzeugt werden, wenn an- dernfalls ein unerwünschter Betriebszustand der elektrischen Last 21 erreicht werden würde, beispielsweise wenn eine in einer Kühltruhe vorliegende Temperatur den maximal zulässigen Wert angenommen hat. Außerdem kann ein Einschaltbefehl Bein auch nach Ablauf einer zulässigen Wartezeit, z.B. nach dem Bestücken eines Waschmaschine, erzeugt werden, um dem Benut¬ zer der elektrischen Last 21 ein akzeptables Ergebnis bereit¬ stellen zu können (z.B. ein Abschluss eines Waschvorgangs in- nerhalb von höchstens drei Stunden nach Bestückung der Waschmaschine) .
Ein Einschaltbefehl Bein kann ferner auch manuell vom Benutzer der elektrischen Last 21, z.B. über einen an dem elektrischen Gerät 20 vorgesehenen Taster, erzeugt werden.
Das elektrische Gerät 20 gemäß Figur 2 weist außerdem eine optische Anzeigeeinrichtung 25 auf, die von der Überwachungs¬ einrichtung 23 angesteuert werden kann, um dem Benutzer des elektrischen Gerätes 20 das Vorliegen eines Einschaltsignals Sein und/oder eines Ausschaltsignals Saus anzuzeigen. Dies kann beispielsweise über eine grüne (Einschaltsignal liegt vor) und/oder rote (Ausschaltsignal liegt vor) LED erreicht wer¬ den. Der Benutzer des elektrischen Gerätes 20 kann in Abhän- gigkeit von dem Zustand der optischen
Anzeigeeinrichtung 25 sein Energieverbrauchsverhalten entsprechend anpassen und weitere elektrische Verbraucher ge¬ zielt ein- bzw. ausschalten. Figur 3 zeigt schließlich in schematischer Ansicht ein Gebäude 30 mit einem elektrischen Verteilnetz 31, das an einem Übergabepunkt 32 an ein im Weiteren nicht näher dargestelltes elektrisches Energieversorgungsnetz 33 angeschlossen ist. In der Nähe des Übergabepunktes 32 ist ein zentraler elektri- scher Zähler 34 vorgesehen, der die von dem Verteilnetz 31 des Gebäudes 30 bezogene elektrische Energie ermittelt. An das Verteilnetz 31 des Gebäudes 30 sind - in Figur 3 le¬ diglich beispielhaft herausgestellte - elektrische Lasten in Form einer Waschmaschine 35 und einer Gefriertruhe 36 ange¬ schlossen. Weitere elektrische Lasten sind in Figur 3 nicht dargestellt, können aber selbstverständlich vorgesehen sein.
Während die Gefriertruhe 36 ein integriertes elektrisches Ge¬ rät (z.B. gemäß einem der beiden voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele) umfasst, ist die Waschmaschine 35 über ein als Vorschaltgerät ausgeführtes elektrisches Gerät 37 mit dem Verteilnetz verbunden. Die Funktionsweise der Ansteuerung der elektrischen Lasten 35 und 36 entspricht den zu Figuren 1 und 2 bereits gemachten Ausführungen und soll daher an dieser Stelle nicht wiederholt werden. Besonders ist darauf hinzu- weisen, dass für die beschriebene netzlastabhängige Ansteue¬ rung der elektrischen Lasten 35 und 36 keinerlei Kommunikati¬ onsverbindung zum elektrischen Zähler 34 oder zu einer Steuereinrichtung des elektrischen Energieversorgungsnetzes 33 notwendig ist.
Generell ist festzuhalten, dass sich insbesondere elektrische Lasten mit Speichereigenschaft, wie zum Beispiel Kühl- und Gefriergeräte, Warmwassererzeuger, Industrieöfen oder Wärmepumpen, die zusammen mit einem Pufferspeicher arbeiten, dazu eignen, gemäß der hier vorgestellten Funktionsweise Lastspit¬ zen im elektrischen Energieversorgungsnetz zu vermeiden, indem ihr Energiebedarf weitestgehend in
Phasen eines Energieüberangebotes gedeckt und ihre erneute Zuschaltung in Zeiten knapper Energie im Energieversorgungs- netz soweit wie möglich verzögert wird. Aber auch andere elektrische Lasten, deren Einschaltung während des Tagesab¬ laufes in Grenzen verschoben werden kann, wie zum Beispiel Waschmaschinen und Geschirrspüler, können bei der vorgestell- ten Ansteuerung einen wertvollen Beitrag zur Optimierung des Energie ersorgungsnetzes leisten .
Bei elektrischen Lasten, die über Grenzwerte gesteuert wer- den, zum Beispiel eine Gefrierguttemperatur, eine Erwärmung, ein Füllstand usw., ist es von Vorteil, wenn in Zeiten eines Energieüberschusses diese Grenzwerte bis zu einem maximal zu¬ lässigen Wert gesteigert werden, um eine Zuschaltung in einer anschließenden Zeitphase geringeren Energieangebotes aufgrund von Unterschreitung minimal zulässiger Werte weitestgehend zu vermeiden. Auch diese Minimalwerte können in Abhängigkeit des Energieangebotes durch das vorgestellte elektrische Gerät auf die untersten zulässigen Grenzwerte abgesenkt werden, um Zu- schaltungen in einer Energiesenke weitestgehend zu vermeiden.
Je nach Typ der elektrischen Last können außerdem sogenannte „Abwurfklassen" als Parameter der Überwachungseinrichtung eingestellt werden, um insbesondere die Höhe des unteren Schwellenwertes festzulegen. So ist es beispielsweise mög- lieh, elektrischen Lasten, deren Abschalten eher geringe Auswirkungen haben würde, einer Abwurfklasse zuzuordnen, für die entsprechend ein höherer Wert des unteren Schwellenwertes (also ein Schwellenwert, der auf niedrigere Abweichungen an¬ spricht) verwendet werden kann. Entsprechend können elektri- sehe Lasten, deren Abschalten eher unerwünscht ist, einer anderen Abwurfklasse zugeordnet werden, für die ein niedrigerer Wert des unteren Schwellenwertes Verwendung findet. Das Vor¬ gehen kann ebenso hinsichtlich des oberen Schwellenwertes eingesetzt werden.
Bei elektrischen Lasten mit Speicherfunktion kann zudem der untere Schwellenwert dynamisch an die jeweilige Betriebssitu¬ ation angepasst werden. Beispielsweise kann in diesem Fall ein Ausschalten der elektrischen Last davon abhängig gemacht werden, ob durch das Ausschalten ein ungewünschter Betriebszustand eintreten könnte. Im Falle einer Gefriertruhe als elektrische Last könnte z.B. die Höhe des unteren Schwellen- wertes von einer „Speicherreserve" der Gefriertruhe, also dem Abstand der momentanen Gefrierguttemperatur von der maximal erlaubten Temperatur, gebildet werden. Bei einer hohen Speicherreserve, also z.B. niedriger Gefrierguttemperatur, kann ein höherer Wert für den unteren Schwellenwert verwendet wer- den, so dass das Ausschaltsignal auch schon bei geringeren Schwankungen der Netzparameter unterhalb des Nennwertes erzeugt wird.
Ferner können vom Betreiber des elektrischen Energieversor- gungsnetzes zum Anreiz des Endkunden, das beschriebene elekt¬ rische Gerät einzusetzen auch unterschiedliche Tarife für den Bezug elektrischer Energie angeboten werden, die der jeweiligen Netzsituation angepasst sind. Ein weiterer Vorteil des beschriebenen elektrischen Gerätes besteht darin, dass seine Funktionsweise nicht wie bei ande¬ ren Systemen zur Optimierung des Betriebs eines Energieversorgungsnetzes aus der Situation des gesamten Energieversorgungsnetzes abgeleitet wird. Vielmehr erfolgt die Netzopti- mierung aus dem konkreten lokalen Energieangebot z.B. unter
Einbeziehung der Rückwirkungen nahe liegender Großverbraucher und nahe liegender regenerativer Energiequellen. Übertragungsverluste im Energieversorgungsnetz werden so weiter minimiert .

Claims

Patentansprüche
1. Elektrisches Gerät (20) zum Anschluss an ein mit einem elektrischen Energieversorgungsnetz in Verbindung stehendes elektrisches Verteilnetz eines Gebäudes mit
- einer Schalteinrichtung (22), über die eine elektrische Last (21) ein- und ausschaltbar ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- das elektrische Gerät (20) eine Überwachungseinrichtung (23) umfasst, die dazu eingerichtet ist, die verteilnetzsei- tig an dem elektrischen Gerät (20) anliegende Spannung und/oder Frequenz zu überwachen und ein Einschaltsignal zu erzeugen, wenn die überwachte Spannung und/oder Frequenz einen oberen Schwellenwert übersteigt, und ein Ausschaltsignal zu erzeugen, wenn die überwachte Spannung und/oder Frequenz einen unteren Schwellenwert unterschreitet; und
- die Schalteinrichtung (22) dazu eingerichtet ist, bei vor¬ liegendem Einschaltsignal einen Stromfluss zwischen dem Verteilnetz und der elektrischen Last (21) herzustellen und bei vorliegendem Ausschaltsignal einen Stromfluss zwischen dem Verteilnetz und der elektrischen Last (21) zu unterbrechen.
2. Elektrisches Gerät (20) 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 elektrische Gerät (20) ein Verzögerungsglied (24) auf¬ weist, das derart eingerichtet ist, dass es bei vorliegendem Einschaltsignal die Herstellung des Stromflusses durch die Schalteinrichtung (22) um eine mittels eines Zufallszeitge¬ bers vorgegebene Zeitdauer verzögert.
3. Elektrisches Gerät (20) nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - das Verzögerungsglied (24) dazu eingerichtet ist, den Ab¬ lauf der vorgegebenen Zeitdauer abzubrechen, wenn während der vorgegebenen Zeitdauer die überwachte Spannung und/oder Frequenz den oberen Schwellenwert unterschreitet.
4. Elektrisches Gerät (20) nach Anspruch 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
- der Zufallszeitgeber zur Ermittlung der Zeitdauer derart eingerichtet ist, dass die vorgegebene Zeitdauer umso kürzer ist desto höher der Wert der überwachten Spannung und/oder Frequenz ist.
5. Elektrisches Gerät (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die Schalteinrichtung (22) dazu eingerichtet ist, das Ein¬ schaltsignal auch dann zu erzeugen, wenn ein Einschaltbefehl vorliegt, der angibt, dass der Stromfluss zwischen dem Ver¬ teilnetz und der elektrischen Last (21) unabhängig von der überwachten Spannung und/oder Frequenz herzustellen ist.
6. Elektrisches Gerät (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- das elektrische Gerät (20) eine Anzeigeeinrichtung (25) aufweist, die das Vorliegen eines Einschaltsignals und/oder das Vorliegen eines Ausschaltsignals optisch anzeigt.
7. Elektrisches Gerät (20) nach einem der vorangehenden An- Sprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die elektrische Last (21) und das elektrische Gerät
(20) eine gemeinsame Baueinheit bilden.
8. Elektrisches Gerät (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- das elektrische Gerät (20) mit der Schalteinrichtung (22) in Verbindung stehende Ausgangskontakte aufweist, die zum elektrischen Anschluss der elektrischen Last (21) geeignet sind .
9. Elektrisches Gerät (20) nach einem der vorangehenden An- Sprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die Überwachungseinrichtung (23) dazu eingerichtet ist, den für die Bildung des Ausschaltsignals verwendeten unteren Schwellenwert in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der elektrischen Last (21) zu bilden.
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