EP2875561A2 - Control of operating equipment by influencing the system voltage - Google Patents

Control of operating equipment by influencing the system voltage

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EP2875561A2
EP2875561A2 EP13750649.9A EP13750649A EP2875561A2 EP 2875561 A2 EP2875561 A2 EP 2875561A2 EP 13750649 A EP13750649 A EP 13750649A EP 2875561 A2 EP2875561 A2 EP 2875561A2
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EP
European Patent Office
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voltage
mains voltage
active power
network
energy consumption
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13750649.9A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Daniel PREMM
Claus Allert
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SMA Solar Technology AG
Original Assignee
SMA Solar Technology AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2875561A2 publication Critical patent/EP2875561A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means

Abstract

In order to stabilize the system voltage in a network section (1) that is connected via a device with a variable voltage transformation ratio to a higher-level network (3) and that comprises at least one energy consumption and/or generation unit (8, 10, 11), the voltage transformation ratio is varied in order to vary a system voltage level in the network section (1). At least in one mode of the method, the system voltage level is increased in order to counteract an increase in the system voltage at the energy consumption and/or generation unit (8, 10, 11), and/or the system voltage level is lowered in order to counteract a decrease in the system voltage at the energy consumption and/or generation unit (8, 10, 11). This is effectively possible because the power consumption and/or output of each energy consumption and/or generation unit (8, 10, 11) in the network section is controlled via a characteristic curve of the system voltage present there, the characteristic curve raising the power consumption of the energy consumption and/or generation unit (8, 10, 11) with an increasing system voltage and lowering the power output of the energy consumption and/or generation unit (8, 10, 11) with increasing system voltage.

Description

STEUERUNG VON BETRIEBSMITTELN ÜBER BEEINFLUSSUNG DER NETZSPANNUNG  CONTROL OF EQUIPMENT BY INFLUENCE OF THE MAINS VOLTAGE
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stabilisieren der Netzspannung in einem Netzabschnitt, der über eine Vorrichtung mit veränderbarer Spannungsübersetzung an ein überlagertes Netz angeschlossen ist, wobei die Spannungsübersetzung verändert wird , um ein Netzspannungsniveau in dem Netzabschnitt zu verändern. Insbesondere soll dabei in dem Netzabschnitt mindestens eine Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit vorgesehen sein, deren Leistungsaufnahme und/oder -abgäbe über eine Kennlinie von der an ihr anliegenden Netzspannung gesteuert wird, wobei die Kennlinie die Leistungsaufnahme der Energieverbrauchsund/oder -erzeugungseinheit mit ansteigender Netzspannung erhöht und/oder die Leistungsabgabe der Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit mit ansteigender Netzspannung absenkt. Außerdem betrifft die Erfindung eine solche Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method for stabilizing the line voltage in a network section connected to a superimposed network via a variable voltage translation device, wherein the voltage translation is varied to change a line voltage level in the network section. In particular, at least one energy consumption and / or generation unit should be provided in the network section, the power consumption and / or Abgäbe is controlled by a characteristic of the voltage applied to her mains voltage, the characteristic of the power consumption of the energy consumption and / or generation unit with increasing Increases grid voltage and / or lowers the power output of the energy consumption and / or generation unit with increasing mains voltage. Moreover, the invention relates to such an apparatus for carrying out the method.
Insbesondere kann diese Vorrichtung ein Ortsnetztransformator sein, der eine Mittelspannung auf eine N iederspannung herunter transformiert, die ein Netzspannungsniveau i n dem Netzabschnitt vorgibt. Die Vorrichtung kann aber auch ein sogenannter Längsregler sein, der zur Stabilisierung des Netzspannungsniveaus in einem Strang eines Netzabschnitts verwendet wird, ohne eine höhere Eingangsspannung herunter zu transformieren. In particular, this device may be a local power transformer, which transforms a medium voltage down to a low voltage, which specifies a mains voltage level in the network section. However, the device can also be a so-called longitudinal regulator, which is used to stabilize the mains voltage level in a string of a network section, without transforming a higher input voltage down.
Das Netzspannungsniveau in einem Netzabschnitt ist keine konstante Netzspannung, da die Netzspannung über den Netzabschnitt hinweg in Folge einer Energieaufnahme von Energieverbrauchseinheiten abfällt oder in Folge einer Energieabgabe von Energieerzeugungseinheiten ansteigt. Das Netzspannungsniveau kann durch Messung der Netzspannung in dem Netzabschnitt an einem der Vorrichtung mit veränderbarer Spannungsübersetzung nahen Punkt erfasst werden. Am netzabschnittsseitigen Ausgang der Vorrichtung ist das Netzspannungsniveau in dem Netzabschnitt durch die momentane Energieaufnahme der Energieverbrauchs- einheiten und Energieabgabe der Energieerzeugungseinheiten gegenüber seiner Vorgabe durch die Spannungsübersetzung der Vorrichtung am wenigsten beeinflusst. The mains voltage level in a network section is not a constant mains voltage, since the mains voltage drops across the network section as a result of an energy consumption of energy consumption units or increases as a result of an energy output of energy generation units. The mains voltage level may be detected by measuring the line voltage in the network section at a point near the variable voltage translation device. At the network section output of the device, the mains voltage level in the network section is determined by the instantaneous energy consumption of the energy consumption. units and energy output of the power generation units compared to its default by the voltage ratio of the device least affected.
Wenn hier von Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheiten die Rede ist, so sollen hiermit auch Energiespeichereinheiten abgedeckt sein, die zeitweise wie eine Energieverbrauchs- einheit Energie aufnehmen , um einen Energiespeicher zu laden, und unter Entladung des Speichers diese Energie zu anderen Zeiten wie eine Energieerzeugungseinheit abgeben. Außerdem fallen unter den Begriff der Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheiten auch Netzunterabschnitte mit mehreren Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheiten, die an den jeweiligen Strang des betrachteten Netzabschnitts über einen gemeinsamen Anschluss angeschlossen si nd . H ierzu zäh len i nsbesondere al le Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheiten in und an einem Gebäude, die über einen gemeinsamen Hausanschluss an einen Strang eines Netzabschnitts angeschlossen sind, oder mehrere Energieerzeugungseinheiten einer Energieerzeugungsanlage, die über einen Anlagenanschluss an einen Strang eines Netzabschnitts angeschlossen sind. If energy consumption and / or generation units are mentioned here, energy storage units should also be covered here, which temporarily absorb energy such as an energy unit to charge an energy store, and discharging this energy at other times Deliver power generation unit. In addition, the term energy consumption and / or generation units also includes network subsections with a plurality of energy consumption and / or generation units that are connected to the respective branch of the considered network section via a common connection. These include, in particular, all energy consumption and / or production units in and on a building, which are connected to a strand of a network section via a common house connection, or several energy generation units of a power generation plant, which are connected to a strand of a network section via a plant connection are.
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
Es ist bekannt, Transformatoren, wie beispielsweise Ortsnetztransformatoren, die zur Verknüpfung zwischen verschiedenen Netzebenen, z. B. zwischen Mittelspannungs- und Niederspannungsnetz, eingesetzt werden, mit veränderbarer Spannungsübersetzung auszubilden. Diese Veränderbarkeit der Spannungsübersetzung wird genutzt, um das Netzspannungsniveau innerhalb der unterlagerten Spannungsebene anzuheben oder abzusenken, soweit anderenfalls ein lokaler Abfall oder Anstieg der Netzspannung in dem unterlagerten Netzabschnitts aus einem durch Netzspannungsgrenzen definierten zulässigen Bereich herausführt. Dies kann beispielsweise dann eintreten, wenn am Ende eines Strangs des Netzabschnitts eine große Last zu einer Spannungsabsenkung führt und ein Unterschreiten eines unteren Netzspan- nungsgrenzwerts droht oder eine große eingespeiste Leistung zu einem Überschreiten eines oberen Netzspannungsgrenzwerts führen könnte. It is known transformers, such as local grid transformers, which are used to link between different network levels, z. B. between medium and low voltage network, can be used to form with variable voltage ratio. This variability in voltage translation is used to raise or lower the line voltage level within the subordinate voltage level, otherwise a local drop or increase in line voltage in the subordinate network section will result in an allowable range defined by line voltage limits. This can occur, for example, when at the end of a line of the network section a large load leads to a voltage drop and a shortage of a lower mains voltage limit value threatens or a large fed-in power could lead to an exceeding of an upper mains voltage limit value.
Zum Beispiel aus der EP 1 906 505 A1 ist es bekannt, Energieerzeugungseinheiten, die an ein Versorgungsnetz angeschlossen sind, bezüglich ihrer Bereitstellung von elektrischer Leistung durch eine von der Netzspannung an der jeweiligen Energieerzeugungseinheit abhängigen Kennlinie zu steuern. Aus dem Bereich der Inselnetze, wie beispielsweise aus der US 201 1 0043160 A1 , ist es bekannt, über netzbildende Betriebsmittel eine gezielte Modifikation der Netzparameter Netzfrequenz und/oder Netzspannung vorzunehmen, um die an das Inselnetz angeschlossenen Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheiten zu einer Änderung ihrer Leistungs- aufnähme- und/oder -abgäbe zu veranlassen. Es ist weiterhin bekannt, Energieverbrauchsund/oder -erzeugungseinheiten über ein von extern direkt an die jeweilige Einheit übermitteltes Signal einen Maximalwert für die Leistungsaufnahme- oder -abgäbe vorzugeben. Das Signal kann als Rundsteuersignal auf das jeweilige Netz, an das die Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheiten angeschlossen sind, aufmoduliert werden. Alternativ kann ein anderes Übertragungsmedium für das Signal an die Energieverbrauchsund/oder -erzeugungseinheiten vorgesehen sein. In jedem Fall müssen, wie beispielsweise in der DE 20 2009 018 108 111 beschrieben ist, ein Empfangsgerät an der jeweiligen Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit und eine Schnittstelle zur Steuerung der jeweiligen Einheit vorgesehen werden, um diese Rundsteuersignale empfangen und umsetzen zu können. Aus der EP 2 084 801 A1 ist ein Verfahren zur geregelten Auskopplung von elektrischer Energie aus einem Niederspannungsnetz bekannt, bei dem elektrische Energie von einer dezentralen Stromerzeugungsanlage in das Niederspannungsnetz eingespeist wird und die Leistungsregelung der Einspeisung durch aktive Variation der Netzspannung in dem Niederspannungsnetz erfolgt. Die Variation der Netzspannung wird innerhalb eines Toleranzbandes der Normspannungen mit einem Betriebsmittel zur Spannungsregelung, insbesondere einen Transformator mit variablem Übersetzungsverhältnis, vorgenommen, wobei die dezentrale Stromerzeugungsanlage ihre Wirkleistungseinspeisung bei fallender Netzspannung erhöht und bei steigender Netzspannung erniedrigt. Damit ka n n der E nerg iefluss über den das Niederspannungsnetz versorgenden Transformator vergleichmäßigt werden, wobei die dyna- mische Anpassung des Energieflusses über den Transformator, wie man sie unter anderem für die Lieferung von Regelleistung braucht, durch die Variation der Netzspannung auf der Niederspannungsseite des Transformators erfolgt. For example, from EP 1 906 505 A1 it is known to control energy generating units which are connected to a supply network with respect to their provision of electrical power by a characteristic dependent on the mains voltage at the respective power generation unit. From the field of island grids, such as from US 201 1 0043160 A1, it is known to make a targeted modification of the network parameters grid frequency and / or mains voltage via network-forming resources to the energy consumption and / or generation units connected to the island network Change their performance and / or distribution. It is furthermore known to predetermine a maximum value for the power consumption or output of energy consumption and / or generation units via a signal transmitted directly from outside to the respective unit. The signal can be modulated as a ripple control signal to the respective network to which the energy consumption and / or generation units are connected. Alternatively, another transmission medium for the signal may be provided to the energy consumption and / or generation units. In any case, as described for example in DE 20 2009 018 108 111, a receiving device to the respective energy consumption and / or generation unit and an interface for controlling the respective unit must be provided in order to receive and implement these ripple control signals can. From EP 2 084 801 A1 a method for the controlled decoupling of electrical energy from a low-voltage network is known, in which electrical energy is fed from a decentralized power generation plant into the low-voltage grid and the power control of the feed takes place by active variation of the grid voltage in the low-voltage grid. The variation of the mains voltage is within a tolerance band of the standard voltages with a voltage control equipment, in particular a transformer with variable transmission ratio made, the decentralized power plant increases its active power supply with decreasing mains voltage and decreases with increasing mains voltage. Thus, the energy flow through the transformer supplying the low-voltage network can be made uniform, whereby the dynamic adjustment of the energy flow via the transformer, which is required, inter alia, for the supply of control power, by the variation of the mains voltage on the low-voltage side of the transformer he follows.
AUFGABE DER ERFINDUNG OBJECT OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Stabilisieren der Netzspannung in einem Netzabschnitt aufzuzeigen, das speziell der Spreizung der lokalen Netzspannungen in dem Netzabschnitt infolge der Leistungsaufnahme und/oder -abgäbe von dezentralen Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheiten in dem Netzabschnitt entgegen wirkt. The invention has for its object to provide a method for stabilizing the mains voltage in a network section, specifically the spreading of the local mains voltages in the network section counteracts due to the power consumption and / or -abgäbe of decentralized energy consumption and / or generation units in the network section.
LÖSUNG SOLUTION
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 1 1 beschrieben. Die abhängigen Patentansprüche 13 bis 16 betreffen bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Patentanspruch 17 ist auf einen Ortsnetz- transformator oder einen Längsregler als konkrete Umsetzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gerichtet. The object of the invention is achieved by a method having the features of the independent patent claim 1 and by a device for carrying out the method having the features of the independent claim 12. Preferred embodiments of the method according to the invention are described in the dependent claims 2 to 11. The dependent claims 13 to 16 relate to preferred embodiments of the method according to the invention. The claim 17 is directed to a local network transformer or a longitudinal regulator as a concrete implementation of the device according to the invention.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG DESCRIPTION OF THE INVENTION
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Stabilisieren der Netzspannung in einem Netzabschnitt, der über eine Vorrichtung mit veränderbarer Spannungsübersetzung an ein überlagertes Netz angeschlossen ist und der mindestens eine Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit umfasst, wird die Spannungsübersetzung verändert, um ein Netzspannungsniveau in dem Netzabschnitt zu verändern. Zumindest in einem Verfahrensmodus wird dabei das Netzspannungsniveau erhöht, um einem Anstieg der Netzspannung an der Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit entgegenzuwirken, und/oder das Netzspan- nungsniveau wird abgesenkt, um einem Abfall der Netzspannung an der Energieverbrauchsund/oder -erzeugungseinheit entgegenzuwirken. Dies ist effektiv möglich, da die Leistungsaufnahme und/oder -abgäbe jeder Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit in dem Netzabschnitt über eine Kennlinie von der an ihr anliegenden Netzspannung gesteuert wird, die die Leistungsaufnahme der Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit mit ansteigender Netzspannung erhöht bzw. die Leistungsabgabe der Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit mit ansteigender Netzspannung absenkt. Dieser Kennlinienverlauf hat zur Folge, dass jede gesteuerte Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit die Spreizung der Netzspannung in dem Netzabschnitt als Antwort auf die erfindungsgemäße Veränderung des Netzspannungsniveaus tendenziell absenkt, weil eine höhere Netzspannung eine höhere Leistungsaufnahme und eine geringere Leistungsabgabe auslöst und umgekehrt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die einzelnen Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheiten lokal mit von der Netzspannung abhängigen Kennlinien gesteuert, wie dies grundsätzlich bekannt ist. Dabei wird jedoch mit einer Vorrichtung, deren veränderbare S pa n n u ngsü bersetzu n g bisla ng n u r gen utzt wu rd e, u m d ie N etzspa n n u n g i n d em i h r unterlagerten Netzabschnitt in vorgegebenen Grenzen zu halten, das Netzspannungsniveau in dem Netzabschnitt gezielt verändert. Dies geschieht, um die Kennliniensteuerung der Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheiten in dem Netzabschnitt für eine Modulation ihrer Leistungsaufnahme bzw. -abgäbe auszunutzen um damit reduzierenden Einfluss auf die Spreizung der lokalen Netzspannungen zu nehmen . Dazu wird das Netzspannungsniveau in dem erfindungsgemäßen Verfahrensmodus in einer scheinbar falschen Richtung verändert, nämlich bei zu hohen lokalen N etzspan n u ngen weiter n ach oben u nd bei zu niedrigen lokalen Netzspannungen weiter nach unten. In a method according to the invention for stabilizing the grid voltage in a grid section connected to a superposed grid via a variable voltage translation device and comprising at least one power consumption and / or generation unit, the voltage translation is changed to a grid voltage level in the grid section change. At least in one process mode, the mains voltage level is thereby increased in order to counteract an increase in the mains voltage at the energy consumption and / or generation unit, and / or the mains voltage level is lowered in order to counteract a drop in the mains voltage at the energy consumption and / or generation unit. This is effectively possible since the power consumption and / or output of each energy consumption and / or production unit in the network section is controlled by a characteristic of the mains voltage applied to it, which is the power consumption of the energy consumption and / or generation unit with increasing mains voltage increases or decreases the power output of the energy consumption and / or generation unit with increasing mains voltage. This characteristic curve has the consequence that each controlled power consumption and / or generation unit tends to lower the spread of the grid voltage in the grid section in response to the inventive variation of the grid voltage level, because a higher grid voltage causes a higher power consumption and a lower power output and vice versa. In the method according to the invention, the individual energy consumption and / or generation units are controlled locally with characteristics dependent on the mains voltage, as is known in principle. In this case, however, with a device whose variable transmission delay is only used to maintain the network voltage in its subordinate network section within predetermined limits, the mains voltage level in the network section is purposefully changed. This is done in order to exploit the characteristic control of the energy consumption and / or generation units in the network section for a modulation of their power consumption and / or output in order to reduce the influence on the spreading of the local network voltages. For this purpose, the mains voltage level in the process mode according to the invention is changed in a seemingly wrong direction, namely, if the local grid voltage is too high, further down and further down, if the local grid voltages are too low.
Im normalen Betrieb einer Vorrichtung mit veränderbarer Spannungsübersetzung, über die ein Netzabschnitt an ein überlagertes Netz angeschlossen ist, würde die Spannungsübersetzung im Falle einer Annäherung der Netzspannung an irgendeinem überwachten Punkt an einen oberen oder unteren Netzspannungsgrenzwert zur gegensinnigen Absenkung bzw. Erhöhung des Netzspannungsniveaus in dem Netzabschnitt verändert. H iermit würde angestrebt, die Netzspannung in dem gesamten Netzabschnitt soweit abzusenken oder anzuheben, dass sie überall die vorgegebenen Netzspannungsgrenzen einhält. In dem erfindungsgemäßen Ver- fahrensmodus wird jedoch die typische Ursache der Annäherung einer von der Netzspannung am netzabschnittsseitigen Ausgang der Vorrichtung abweichenden Netzspannung an einer einzelnen Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit a n d en oberen od er u nteren Netzspannungsgrenzwert berücksichtigt, nämlich eine große lokale Wirkleistungsaufnahme bzw. -abgäbe, die nicht durch lokale Leistungsabgabe bzw. Leistungsaufnahme anderer Energieerzeugungs- und/oder -verbrauchseinheiten kompensiert wird. Wenn in einer solchen Situation erfindungsgemäß eine bereits abgefallene Netzspannung durch Reduzieren des Netzspannungsniveaus noch weiter abgesenkt wird, führt dies dazu, dass die lokale Leistungsaufnah me von Energieverbrauchsein heiten kleiner u nd d ie lokale Leistu ngsabgabe von Energieerzeugungseinheiten größer wird , wodurch dem Abfall der Netzspannung ursächlich entgegengewirkt wird. Anders gesagt kann durch ein Absenken des Spannungsniveaus in dem Netzabschnitt ein lokales Ungleichgewicht zwischen zu hoher Leistungsaufnahme und zu geringer Leistungsabgabe reduziert werden, wodurch die Spreizung der Netzspannung in dem Netzabschnitt insgesamt verkleinert wird und damit die Netzspannung in dem gesamten Netzabschnitt leichter in den Netzspannungsgrenzen gehalten werden kann. Wenn umgekehrt die lokale Leistungsabgabe größer ist als die lokale Leistungsaufnahme und entsprechend die Netzspannung lokal in dem Netzabschnitt ansteigt, kann durch erfindungsgemäßes weiteres Erhöhen der Netzspannung mit Hilfe der Spannungsübersetzung der Vorrichtung die lokale Leistungsabgabe erschwert und damit reduziert werden , während die lokale Leistungsaufnahme erleichtert und damit erhöht wird. Auch so wird der lokalen Spannungsüberhöhung ursächlich entgegengewirkt. Demgegenüber kann das herkömmliche Vorgehen des Absenkens des Netzspannungsniveaus im Falle einer lokalen Spannungsüberhöhung dazu führen, dass die lokale Leistungsabgabe noch weiter gesteigert wird und die lokale Leistungsabnahme noch weiter reduziert wird, wodurch das Leistungsgleichgewicht und damit die Spreizung der Netzspannung in dem Netzabschnitt weiter anwächst. Eine solche große Spreizung der Netzspannung macht es grundsätzlich schwer, die Netzspannung in dem gesamten Netzabschnitt innerhalb der vorgegebenen Netzspannungsgrenzen zu halten. In the normal operation of a variable voltage ratio device connecting a network section to a superposed network, the voltage translation in the event of mains voltage convergence at any monitored point would be at an upper or lower mains voltage limit to reverse or increase the line voltage level in the network section changed. Hereby, it would be desirable to lower or raise the mains voltage in the entire network section to such an extent that it complies with the prescribed mains voltage limits everywhere. In the method according to the invention, however, the typical cause of the approach of a line voltage deviating from the mains voltage at the network section-side output of the device at a single energy consumption and / or generation unit and at the upper or lower mains voltage limit value is taken into account, namely a large local active power consumption ., which is not compensated by local power output of other power generation and / or consuming units. If, in such a situation, according to the invention, an already dropped mains voltage is further reduced by reducing the mains voltage level, this results in the local power consumption of energy consumption units becoming smaller and the local power output of power generation units increasing, thereby causing the drop in the grid voltage counteracted. In other words, by lowering the voltage level in the network section, a local imbalance between too high power consumption and too low power output can be reduced, whereby the spread of the network voltage in the network section as a whole is reduced and thus the mains voltage in the whole Mains section easier in the mains voltage limits can be maintained. Conversely, if the local power output is greater than the local power consumption and, accordingly, the grid voltage increases locally in the grid section, by further increasing the grid voltage according to the invention by means of the voltage translation of the device, the local power output can be made more difficult and thus reduced while the local power consumption is facilitated and thus is increased. Even so, the local excess of voltage is causally counteracted. In contrast, the conventional approach of lowering the mains voltage level in the event of a local voltage overshoot may further increase the local power output and further reduce the local power loss, thereby further increasing the power balance and hence the spreading of the mains voltage in the network section. Such a large spread of the mains voltage makes it fundamentally difficult to keep the mains voltage in the entire network section within the specified mains voltage limits.
So geht auch in diesem Verfahrensmodus die grundsätzliche Funktion der Vorrichtung mit der veränderbaren Spannungsübersetzung, nämlich die Netzspannung in dem unterlagerten Netzabschnitt in vorgegebenen Netzspannungsgrenzen zu halten, nicht verloren. Stattdessen wird in dem erfindungsgemäßen Verfahrensmodus nur ein anderer Weg zum Erreichen der schon bislang angestrebten Funktion eingeschlagen. Thus, in this method mode, the basic function of the device with the variable voltage ratio, namely to keep the mains voltage in the subordinate network section within predetermined mains voltage limits, is not lost. Instead, in the method of the invention only another way to achieve the previously desired function is taken.
Grundsätzlich kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Kennlinie einer Energie- erzeugungseinheit deren Bereitstellung von Blindleistung steuern, weil auch hiermit Einfluss auf die lokale Netzspannung in dem Netzabschnitt genommen werden kann. Es ist jedoch bevorzugt, wenn die Kennlinien der gesteuerten Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungs- einheiten deren Wirkleistungsaufnahme und/oder -abgäbe steuern. In principle, in the method according to the invention, the characteristic curve of a power generation unit can control its provision of reactive power, because here too it is possible to influence the local mains voltage in the network section. However, it is preferred if the characteristics of the controlled energy consumption and / or generation units control their active power input and / or output.
I nsbesondere können die Kennlinien ein Totband aufweisen , in dem keine Reaktion auf Änderungen der an der jeweiligen Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit anliegenden Netzspannung erfolgt und an das sich beiderseits Steigungsbereiche anschließen. Diese Steigungsbereiche liegen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch bereits innerhalb eines Toleranzbands der Netzspannung, um sie innerhalb dieses Toleranzbands für das erfindungsgemäße Stabilisieren der Netzspannung in dem Netzabschnitt nutzen zu können. Der ideale Verlauf der Kennlinie einer an einem bestimmten Punkt des Netzabschnitts angeordneten Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit hängt insbesondere von der an diesem Ort gegebenen Netzimpedanz, d. h. der elektrischen Entfernung dieses Orts von der Vorrichtung mit der veränderbaren Spannungsübersetzung ab. Idealerweise wird die Kennlinie der jeweiligen Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit daher abhängig von ihrem Ort und insbesondere abhängig von der an dem Ort gegebenen Netzimpedanz festgelegt. Dabei kann diese Festlegung einmalig oder auch dynamisch in Abhängigkeit von aktuellen Werten der Netzimpedanz vorgenommen werden. In particular, the characteristic curves can have a deadband, in which there is no reaction to changes in the mains voltage present at the respective energy consumption and / or generation unit and to which gradient ranges follow on both sides. However, in the method according to the invention, these gradient ranges are already within a tolerance band of the mains voltage in order to be able to use them within this tolerance band for stabilizing the mains voltage in the network section according to the invention. The ideal course of the characteristic curve of a power consumption and / or generation unit arranged at a certain point of the network section depends in particular on the network impedance given at this location, ie the electrical removal of this location from the device with the variable voltage ratio. Ideally, the characteristic curve of the respective energy consumption and / or generation unit is therefore determined depending on its location and, in particular, depending on the network impedance given at the location. This determination can be made once or dynamically depending on current values of the network impedance.
Der erfindungsgemäße Verfahrensmodus kann aktiviert werden, wenn ein Wirkleistungsfluss durch die Vorrichtung einen Wirkleistungsgrenzwert überschreitet. Das h ei ßt, bi s zu m Überschreiten dieses Wirkleistungsgrenzwerts kann das Ändern der Spannungsübersetzung der Vorrichtung nach einem herkömmlichen Algorithmus erfolgen, bei dem einem Anstieg der Netzspann ung durch ein Reduzieren des Netzspannungsniveaus begegn et wi rd u n d umgekehrt. Ein höherer Wirkleistungsfluss durch die Vorrichtung ist ein Anzeichen dafür, dass in dem Netzabschnitt mehr elektrische Leistung verbraucht als erzeugt wird oder mehr elektrische Leistung erzeugt als verbraucht wird. Beides sind Bedingungen, unter denen tendenziell die Spreizung der Netzspannung in dem Netzabschnitt zunimmt. Dieser Spreizung wird durch den erfindungsgemäßen Verfahrensmodus begegnet. The method according to the invention can be activated if an active power flow through the device exceeds an active power limit. That is, when this active power limit is exceeded, the voltage translation of the device may be changed according to a conventional algorithm, in which an increase in the network voltage is achieved by reducing the mains voltage level and vice versa. A higher active power flow through the device is an indication that more electrical power is consumed in the network section than is generated or generates more electrical power than is consumed. Both are conditions under which the spreading of the mains voltage in the network section tends to increase. This spreading is counteracted by the method according to the invention.
Um den Wirkleistungsfluss durch die Vorrichtung auf das Überschreiten eines Wirkleistungs- grenzwerts zu überwachen, ist es nicht zwingend erforderlich, dass der Wirkleistungsfluss durch die Vorrichtung an der Vorrichtung tatsächlich gemessen wird, indem dort beispielsweise ein Strom und die zugehörige Spannung gemessen werden. In order to monitor the active power flow through the device to an active limit value being exceeded, it is not absolutely necessary for the active power flow through the device to be actually measured on the device, for example by measuring there a current and the associated voltage.
Vielfach ist es für das erfindungsgemäße Verfahren ausreichend, wenn der Wirkleistungsfluss durch die Vorrichtung nur irgendwie auf das Überschreiten eines Wirkleistungsgrenzwerts überwacht werden kann . H ierbei muss es sich auch nicht um einen Grenzwert für die momentane Wirkleistung handeln. Vielmehr kann beispielsweise die Einhaltung eines mittleren Wirkleistungsgrenzwerts auch durch eine Temperaturmessung an der Vorrichtung überwacht werden, da eine höhere übertragene Wirkleistung in aller Regel mit einer entsprechend höheren Verlustleistung und in der Folge mit einer Temperatursteigerung verbunden ist. Wenn der Wirkleistungsfluss durch die Vorrichtung an der Vorrichtung gemessen wird, kann die Veränderung der Spannungsübersetzung derart mit den Kennlinien der einzelnen Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheiten in dem Netzabschnitt abgestimmt werden, dass neben der Stabilisierung der Netzspannung der Wirkleistungsfluss durch die Vorrichtung in vorgegebenen Wirkleistungsflussgrenzen gehalten wird. Beispielsweise kann das Ziel verfolgt werden , den Wi rkleistu ngsfl uss ü ber d ie Vorrichtu ng möglichst klei n zu halten , um das überlagerte Netz durch die gesamte Leistungsaufnahme und Leistungsabgabe des Netzabschnitts möglichst wenig zu belasten. Dazu kann bei zunehmender Wirkleistung, die von dem Netzabschnitt in das überlagerte Netz fließt, das Netzspannungsniveau durch Verändern der Spannungsübersetzung soweit erhöht werden , dass die Energieerzeugungseinheiten weniger Leistung abgeben und die Energieverbrauchseinheiten in dem Netzabschnitt mehr Leistung aufnehmen. Hierdurch wird der Wirkleistungsfluss in der angegebenen Richtung effektiv reduziert. Die genaue Abstimmung zwischen der Veränderung der Spannungsübersetzung und den Kennlinien kann dabei auf Basis einer Kenntnis der Kennlinien im Sinne einer Steuerung erfolgen . U mgekehrt kan n d ie Spann ungsübersetzung im Sinne einer Regelu ng solange verändert werden , bis sich der gewünschte Einfluss auf den Wirkleistu ngsfl uss auch bei zunächst unbekannten Kennlinien einstellt. Auch Zwischenformen sind möglich , wobei die Kennlinien insbesondere im Falle einer Regelungsstruktur alternativ zur direkten Einflussnahme im Sinne eines funktionalen Zusammenhanges zwischen Spannung und abgegebener bzw. aufgenommener Wirkleistung der Energieerzeugungs- bzw. -verbrauchseinheiten auch indirekt wirkend ausgestaltet sein können. Beispielsweise können anhand der Kennlinien Vergütungsbzw. Bezugstarife für abgegebene bzw. aufgenommene Wirkleistung von der Netzspannung abhängig sein, so dass die Energieerzeugungs- bzw. -verbrauchseinheiten bei einer Beeinflussung der N etzspan nung in dem Netzabsch nitt ih re abgegebene bzw. aufgenommene Wirkleistung zur Erzielung eines ökonomischen Optimums modifizieren. In many cases, it is sufficient for the method according to the invention if the active power flow through the device can only be monitored somehow for the exceeding of an active power limit value. It also does not have to be a limit value for the instantaneous active power. Rather, for example, compliance with an average active power limit can also be monitored by a temperature measurement on the device, since a higher transmitted active power is usually associated with a correspondingly higher power loss and in consequence with an increase in temperature. When the active power flow through the device is measured at the device, the change in the voltage ratio can be tuned with the characteristics of the individual power and / or generation units in the network section such that, in addition to the stabilization of the line voltage, the active power flow through the device within given active power flow limits is held. For example, the goal can be pursued of keeping the power output via the device as small as possible in order to minimize the burden on the superimposed network through the total power consumption and power output of the network section. For this purpose, with increasing active power flowing from the network section into the superposed network, the mains voltage level can be increased by varying the voltage translation so far that the power generation units deliver less power and the energy consumption units in the network section receive more power. As a result, the active power flow is effectively reduced in the specified direction. The exact coordination between the change of the voltage ratio and the characteristics can be done on the basis of a knowledge of the characteristics in the sense of a control. On the other hand, the voltage translation can be changed in the sense of a regulation until the desired influence on the active power flow occurs, even if the characteristics are initially unknown. Intermediate forms are also possible, with the characteristic curves, in particular in the case of a control structure, being able to also be configured to act indirectly as an alternative to direct influence in the sense of a functional relationship between voltage and delivered or absorbed active power of the energy generating or consuming units. For example, based on the characteristics remuneration or. Reference tariffs for delivered or absorbed active power of the mains voltage to be dependent, so that the power generation or consumption units in an influence of N etzspan voltage in the Netzabsch nitt ih re delivered or absorbed active power to achieve an economic optimum modify.
Um das originäre Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens in seinem speziellen Verfahrensmodus zu erreichen, kann die Spannungsübersetzung in Abhängigkeit von dem Wirkleistungsfluss durch die Vorrichtung und dem aktuellen Netzspannungsniveau auf der Netzabschnittsseite der Vorrichtung verändert werden. Dabei kann das aktuelle Netzspannungsniveau in Form einer Netzspannung an einem der Vorrichtung nahen Punkt auf deren Netzabschnittsseite gemessen werden . Auf d iese Weise entfäl lt die Notwend igkeit, die lokalen Netzspannungen an den Ort der Vorrichtung mit der veränderbaren Spannungsübersetzung zu kommunizieren. Allerdings sind aus dem Wirkleistungsfluss durch die Vorrichtung und dem Momentanwert des Netzspannungsniveaus nur gewisse Rückschlüsse auf die Spreizung der lokalen Netzspannung zu ziehen. Daher ist es bevorzugt, wenn die Spannungsübersetzung in dem erfindungsgemäßen Verfahrensmodus unmittelbar in Abhängigkeit von der an den Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheiten gemessenen Netzspannung verändert wird. Wie bereits eingangs angedeutet wu rde, kan n es sich bei der Vorrichtung mit der veränderbaren Spannungsübersetzung insbesondere um einen regelbaren Ortsnetztransformator oder um einen sogenannten Längsregler handeln. Bei einem Längsregler kann auch aus der absoluten Spannung an seinem Ort auf die Spreizung der lokalen Netzspannungen in dem unterlagerten Netzabschnitt rückgeschlossen werden. Eine hohe Spannung weist auf einen Leistungsfluss zu dem übergeordneten Netz und damit auf erhöhte lokale Netzspannungen in dem unterlagerten Netzabschnitt hin, eine niedrige Spannung auf einen Wirkleistungsfluss in den unterlagerten Netzabschnitt und dort erniedrigte lokale Netzspannungen. In order to achieve the original objective of the method according to the invention in its special mode of operation, the voltage translation can be varied as a function of the active power flow through the device and the current mains voltage level on the network section side of the device. In this case, the current mains voltage level can be measured in the form of a mains voltage at a point near the device on its network section side. In this way, the necessity for communicating the local mains voltages to the location of the device with the variable voltage ratio is eliminated. However, from the active power flow through the device and the Instantaneous value of the mains voltage level to draw only certain conclusions about the spreading of the local mains voltage. Therefore, it is preferred if the voltage ratio in the method according to the invention is changed directly in dependence on the mains voltage measured at the power consumption and / or generation units. As already indicated at the outset, the device with the variable voltage transmission can in particular be a controllable local power transformer or a so-called longitudinal regulator. In the case of a series regulator, it is also possible to deduce the spread of the local network voltages in the subordinate network section from the absolute voltage at its location. A high voltage points to a power flow to the higher-level network and thus to increased local grid voltages in the subordinate network section, a low voltage to an active power flow in the subordinate network section and there reduced local grid voltages.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zudem kaskadiert für den ganzen Netzabschnitt, beispielsweise mit Hilfe eines Ortsnetztransformators, und zusätzlich extra für einen Netzunter- abschnitt dieses Netzabschnitts, beispielsweise mit Hilfe eines Längsreglers, durchgeführt werden . Dabei kommt es zu keiner negativen Überlagerung der Effekte in den einzelnen Kaskadenstufen. Vielmehr tritt allenfalls eine sich gegenseitig stützende Überlagerung auf. The method according to the invention can also be performed cascaded for the entire network section, for example with the aid of a local network transformer, and additionally for a network subsection of this network section, for example with the aid of a series regulator. There is no negative overlay of the effects in the individual cascade stages. Rather, at most occurs on a mutually supporting superposition.
Eine Vorrichtung mit veränderbarer Spannungsübersetzung zum Anschluss eines Netzabschnitts an ein überlagertes Netz, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen ist und einen Controller aufweist, der die Span nungsübersetzung einstellt, u m ein Netzspannungsniveau in dem Netzabschnitt einzustellen, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Controller zumindest in einem Betriebsmodus das Netzspannungsniveau erhöht, um einem Anstieg der Netzspannung an der Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit entgegenzuwirken, und/oder das Netzspannungsniveau absenkt, um einem Abfall der Netzspannung an der Energieverbrauchsund/oder -erzeugungseinheit entgegenzuwirken. A variable voltage translation device for connecting a network section to a superposed network, the device being provided for carrying out the method according to one of the preceding claims and having a controller which adjusts the voltage translation in order to set a mains voltage level in the network section, is according to the invention characterized in that the controller increases the mains voltage level in at least one operating mode in order to counteract an increase in the mains voltage at the energy consumption and / or generating unit, and / or lowers the mains voltage level in order to counteract a drop in the mains voltage at the energy consuming and / or generating unit.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann Einrichtungen zum Erfassen des Wirkleistungsflusses durch die Vorrichtung den Wirkleistungsfluss durch die Vorrichtung auf das Überschreiten eines Wirkleistungsgrenzwerts überwachen, wobei ihr Controller bei einem Wirkleistungsfluss ober- halb des Wirkleistungsgrenzwerts in den Verfahrensmodus übergeht. Das Erfassen des Wirk- leistungsflusses kann darauf beschränkt sein, dass die Einrichtungen überwachen, ob der Wirkleistungsfluss durch die Vorrichtung den Wirkleistungsgrenzwert überschreitet. Die Einrichtungen können den Wirkleistungsfluss an der Vorrichtung aber auch direkt messen. The device according to the invention can monitor devices for detecting the active power flow through the device, the active power flow through the device to an active power limit value being exceeded, and its controller transitions into the process mode at an active power flow above the active power limit value. The recording of the Power flow may be limited to the devices monitoring whether the active power flow through the device exceeds the active power limit. However, the devices can also measure the active power flow at the device directly.
Weiterhin können Einrichtungen vorgesehen sein, die das Netzspannungsniveau auf der Netzabschnittsseite der Vorrichtung erfassen, indem Sie eine Netzspannung an einem der Vorrichtung nahen Punkt auf deren Netzabschnittsseite messen. Insbesondere liegt dieser Punkt am netzabschnittsseitigen Ausgang der Vorrichtung. Solche Einrichtungen sind bei Vorrichtungen mit veränderbarer Spannungsübersetzung zum Anschluss eines Netzabschnitts an ein überlagertes Netz aber sowieso regelmäßig vorhanden. Für die insbesondere bei großem Wirkleistungsfluss durch die Vorrichtung gegenüber dem Üblichen umgekehrte Reaktion der Spannungsübersetzung auf lokale Abfälle oder Ü berhöhungen der Netzspannung kann der Controller der Vorrichtung Eingänge für an einzelnen Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheiten oder sonstigen Punkten in dem Netzabschnitt gemessene lokale Netzspannungen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der Controller der Vorrichtung Eingänge für aus den gemessenen lokalen Netzspannungen hergeleitete Daten, beispielsweise Meldungen für das Verlassen von Spannungsgrenzen, und/oder für Vorgaben für die Spannungsübersetzung aufweisen. Further, means may be provided for detecting the power voltage level on the power section side of the device by measuring a power voltage at a point near the device on the power section side thereof. In particular, this point is at the network section output of the device. However, such devices are regularly present in variable voltage translation devices for connecting a network section to a superposed network. For the reaction of the voltage translation to local wastes or excesses of the mains voltage, which is inversely reversed in particular with a large active power flow through the device, the controller of the device can have inputs for local network voltages measured at individual energy consumption and / or generation units or other points in the network section , Alternatively or additionally, the controller of the device inputs for data derived from the measured local mains voltages, for example, messages for leaving voltage limits, and / or specifications for the voltage ratio have.
Ganz insbesondere ist die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Ortsnetztransformator oder ein sogenannter Längsregler. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird , gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen . Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Aus- führungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen. In particular, the device according to the invention is a local power transformer or a so-called longitudinal regulator. Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the description are merely exemplary and can take effect alternatively or cumulatively, without the advantages having to be achieved by embodiments according to the invention. Without thereby altering the subject matter of the appended claims, as regards the disclosure of the original application documents and the patent, further features can be found in the drawings, in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components and their relative arrangement and operative connection. The combination of features of different embodiments of the invention or features of different claims is also deviating from the chosen relationships of the claims possible and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims. Likewise, in the claims listed features for further embodiments of the invention can be omitted.
Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht. The features mentioned in the patent claims and the description are to be understood in terms of their number that exactly this number or a greater number than the said number is present, without requiring an explicit use of the adverb "at least". For example, when talking about an element, it should be understood that there is exactly one element, two elements or more elements. These features may be supplemented by other features or be the only characteristics that make up the product in question.
Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Um- fangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen. The reference signs contained in the patent claims do not limit the scope of the objects protected by the claims. They are for the sole purpose of making the claims easier to understand.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von konkreten Ausführungsbeispielen u nter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. The invention will be explained in more detail below with reference to concrete embodiments with reference to the accompanying drawings.
Fig. 1 zeigt einen über einen Ortsnetztransformator an ein überlagertes Netz angeschlossenen Netzabschnitt in schematischer Darstellung. Fig. 1 shows a connected via a local power transformer to a superposed network network section in a schematic representation.
Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Änderung AUNs einer von dem Ortsnetztransformator gemäß Fig. 1 auf seiner Netzabschnittsseite bereitgestellten Netzspannung in Abhängigkeit von einer über den Ortsnetztransformator aus dem überlagerten Netz bezogenen Wirkleistung PMs; und zeigt eine beispielhafte Kennlinie für die Änderung der Wirkleistung ΔΡ einer Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit in Abhängigkeit von der an ihrem Netzanschluss anliegenden Netzspannung. 2 shows an exemplary change AU N s of a network voltage provided by the local network transformer according to FIG. 1 on its network section side as a function of an active power P M s obtained via the local network transformer from the superimposed network; and shows an exemplary characteristic for the change of the active power ΔΡ a power consumption and / or generating unit in dependence on the voltage applied to its mains supply voltage.
FIGURENBESCHREIBUNG Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Netzabschnitt 1 ist über einen Ortsnetztransformator 2 an ein überlagertes Netz 3 angeschlossen . Der Ortsnetztransformator 2 weist eine veränderbare Spannungsübersetzung zwischen dem überlagerten Netz 3 und einer Netzspannung an einer Sammelschiene 4 auf, die ein Netzspannungsniveau in dem Netzabschnitt 1 vorgibt. Von der Sammelschiene 4 gehen verschiedene Stränge 5 bis 7 des Netzabschnitts 1 ab. An jeden der Stränge 5 bis 7 sind verschiedene Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungs- einheiten 8 bis 1 1 angeschlossen. Die Energieerzeugungseinheiten 8 sind hier beispielhaft als Photovoltaikanlagen mit Wechselrichtern und Photovoltaikgeneratoren dargestellt; alternativ oder zusätzl ich kön nen die Energieerzeugu ngsein heiten 8 auch andere regenerative Energiequellen nutzen wie Wind nutzen oder als herkömmliche Kraftwerke, insbesondere als Blockheizkraftwerte ausgebildet sein. Die Energieverbrauchseinheiten 9 sind allgemeine Lasten. Die Energieverbrauchseinheiten 10 sind Lasten mit über eine Kennlinie gesteuerter Leistungsaufnahme. Die Energiespeichereinheiten 1 1 weisen eine Batterie auf, die über einen Batterieinverter an den jeweiligen Strang angeschlossen ist. In dem Strang 6 ist weiterhin ein sogenannter Längsregler 12 vorgesehen, der eine Spannungsstufe hervorrufen kann, um die Netzspannung in dem dem Netz 3 abgekehrten Teil des Strangs 6 auf einem gewünschten Spannungsniveau zu halten. Mit dem Ortsnetztransformator 2 kann die Netzspannung auf der Sammelschiene 4 in gewissen Grenzen eingestellt werden, d ie auch als Toleranzband bezeichnet werden. Dies geschieht herkömmlich zu dem Zweck, die Netzspannung mit gegebener Spreizung in dem Netzabschnitt 1 so zu verschieben, dass sie überall in dem Netzabschnitt 1 in vorgegebenen Netzspannungsgrenzen bleibt, also auch dort, wo sie weiter entfernt von der Sammelschiene 4 durch hohe lokale Leistungsaufnahme und/oder -abgäbe gegenüber der Netzspannung auf der Sammelschiene 4 verschoben ist. DETAILED DESCRIPTION The network section 1 shown schematically in FIG. 1 is connected via a local network transformer 2 to a superposed network 3. The local power transformer 2 has a variable voltage ratio between the superposed network 3 and a mains voltage at a busbar 4, which predetermines a mains voltage level in the network section 1. From the busbar 4 go different strands 5 to 7 of the network section 1 from. To each of the strands 5 to 7 different energy consumption and / or generating units 8 to 1 1 are connected. The power generation units 8 are shown here by way of example as photovoltaic systems with inverters and photovoltaic generators; alternatively or additionally, the power generating units 8 may also use other regenerative energy sources, such as wind, or be designed as conventional power plants, in particular as cogeneration heat values. The energy consumption units 9 are general loads. The energy consumption units 10 are loads with power consumption controlled by a characteristic. The energy storage units 1 1 have a battery which is connected via a battery inverter to the respective strand. In the strand 6 a so-called longitudinal regulator 12 is further provided, which can cause a voltage level in order to keep the mains voltage in the web 3 remote from the part of the strand 6 at a desired voltage level. With the local power transformer 2, the mains voltage can be adjusted on the busbar 4 within certain limits, ie he also referred to as tolerance band. This is done conventionally for the purpose of shifting the mains voltage with given spread in the network section 1 so that it remains in the network section 1 in predetermined mains voltage limits, ie also where it is further away from the busbar 4 by high local power consumption and / or -abgäbe is shifted from the mains voltage on the busbar 4.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der Leistungsfluss durch den Ortsnetztransformator 2 gemäß Fig. 1 und der Momentanwert der Netzspannung auf der Sammelschiene 4 gemessen. Basierend hierauf wird die Netzspannung auf der Sammelschiene 4 durch Ändern des Übersetzungsverhältnisses des Ortsnetztransformator 2 um einen Wert AUNs verschoben, wie dies in Fig. 2 illustriert ist. Hier entspricht die dargestellte Richtung von PMs einem Wirkleistungsfluss von dem Netz 3 in den Netzabschnitt 1 gemäß Fig. 1. Entsprechend bedeuten negative Werte von PMs einen Wirkleistungsfluss, d. h. eine Einspeisung in das Netz 3. Bei hohem Wirkleistungsfluss in den Netzabschnitt 1 wird die Netzspannung auf der Sam melsch iene 4 u nd da mit das Netzspannungsniveau in dem Netzabschnitt 1 abgesenkt, bei hohem Wirkleistungsfluss aus dem Netzabschnitt 1 hingegen erhöht. Dies hat zur Folge, dass der Wirkleistungsfluss nivelliert wird, weil ein niedrigeres Netzspannungsniveau tendenziell für eine niedrigere Leistungsaufnahme und eine höhere Leistungsabgabe der entsprechenden Energieverbrauchs- und -erzeugungseinheiten in dem Netzabschnitt 1 führt und umgekehrt. Zudem kann damit der Wirkleistungsfluss absolut gesehen minimiert werden, um das Netz 3 durch die Leistungsaufnahme und/oder -abgäbe des gesamten Netzabschnitts 1 nur minimal zu belasten. In one embodiment of the method according to the invention, the power flow through the local power transformer 2 according to FIG. 1 and the instantaneous value of the mains voltage on the busbar 4 are measured. Based on this, the line voltage on the bus bar 4 is changed by changing the gear ratio of the local power transformer 2 shifted a value AU N s, as illustrated in Fig. 2. In this case, the illustrated direction of P M s corresponds to an active power flow from the network 3 into the network section 1 according to FIG. 1. Correspondingly, negative values of P M s mean an active power flow, ie an injection into the network 3. With a high active power flow into the network section 1 the mains voltage is lowered on the Sam melsch iene 4 and da with the mains voltage level in the network section 1, however, increased at high active power flow from the network section 1. As a result, the active power flow is leveled out because a lower mains voltage level tends to result in lower power consumption and power output of the corresponding power and generation units in the network section 1, and vice versa. In addition, the active power flow can thus be minimized in absolute terms in order to only minimally burden the network 3 by the power consumption and / or output of the entire network section 1.
Fig. 3 illustriert eine Kennlinie einer Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit 8, 10, 1 1 mit steuerbarer Leistungsaufnahme und/oder -abgäbe in Abhängigkeit von der an der einzelnen Einheit anliegenden Netzspannung UNS- Aufgetragen ist dabei die Wirkleistungsänderung ΔΡ, bei der positive Werte eine Erhöhung der Leistungsabgabe bzw. eine Verringerung der Leistungsaufnahme bedeuten. Zusätzlich ist ein Bereich Un0rm eingezeichnet, der normale Netzspannungen umfasst. Ein darüber hinausgehender Bereich Uzui. bezeichnet zwar noch zulässige Netzspannungen, die sich aber bereits den Netzspannungsgrenzen nähern. Über die Netzspannungsbereiche, die von Uzui., aber nicht von Un0rm abgedeckt werden, wird durch Änderung von UNS mit Hilfe des Ortsnetztransformators 2 gemäß Fig. 1 die Leistungsaufnahme bzw. -abgäbe ΔΡ modelliert. So wird konkret mit einer Netzspannung UNs in dem mit U. bezeichneten Teilbereich, d. h. mit einem sehr hohen Netzspannungsniveau, dafür gesorgt, dass die Leistungsabgabe der Energieerzeugungseinheiten 8 gemäß Fig. 1 reduziert wird und die Leistungsaufnahme der Energieverbrauchseinheiten 1 0 erhöht wird bzw. die Energiespeichereinheiten 1 1 von Leistungsabgabe auf Leistungsaufnahme umstellen. Dies führt alles dazu, dass die lokale Netzspannung in dem Bereich der jeweiligen Einheiten absinkt. Das heißt, trotz einer Verschiebung des Netzspannungsniveaus nach oben kommt es zu einer Absenkung der Spitzen und damit einer Reduktion der Spreizung der Netzspannung in dem Netzabschnitt 1 . Diese Maßnahmen bieten sich insbesondere dann an, wenn der Wirkleistungsfluss über den Ortsnetztransformator 2 in das Netz anzeigt, dass insgesamt sehr viel mehr elektrische Energie in dem Netzabschnitt 1 erzeugt wird, als sie dort abgenommen wird. Dies ist ein deutlicher Hinweis darauf, dass es zu lokalen Spannungsüberhöhungen kommt. Umgekehrt kann im Fall eines Wirkleistungsflusses in den Netzabschnitt davon ausgegangen werden, dass lokal mehr elektrische Energie verbraucht als erzeugt wird. In diesem Fall wird mit einer Netzspannung UNS im Bereich U+, d . h. mit einer Erhöhung des Netzspannungsniveaus über die Kennlinie gemäß Fig. 3 dafür gesorgt, dass die Leistungsaufnahme der Energie- verbrauchseinheiten 10 reduziert wird und die Leistungsabgabe der Energieerzeugungseinheiten 8 erhöht wird bzw. die Energiespeichereinheiten 1 1 von Leistungsaufnahme auf Leistungsabgabe umschalten. 3 illustrates a characteristic of an energy consumption and / or generation unit 8, 10, 11 with controllable power consumption and / or output as a function of the mains voltage applied to the individual unit. The active power change .DELTA Values mean an increase in power output or a reduction in power consumption. In addition, a range U n0 rm is plotted , which includes normal mains voltages. A further area U to i. Although still permissible mains voltages, but they are already approaching the mains voltage limits. By way of the mains voltage ranges which are covered by U to i, but not by U n0 rm, the power consumption or discharge ΔΡ is modeled by changing US using the local network transformer 2 according to FIG. Thus, concrete with a system voltage U N s in the area designated by U. portion, ie with a very high supply voltage level, ensuring that the power output of the power generation units 8 according to Fig. 1 is reduced and the power consumption of power-consuming units is 1 0 increases or change the energy storage units 1 1 from power output to power consumption. This all leads to the local mains voltage dropping in the range of the respective units. That is, despite a shift of the mains voltage level up, there is a lowering of the peaks and thus a reduction of the spread of the mains voltage in the network section. 1 These measures are particularly useful when the active power flow through the local power transformer 2 in the network indicates that a total of much more electrical energy is generated in the network section 1, as it is removed there. This is a clear indication that there is local stress overshoots. Conversely, in the case of an active power flow into the network section, it can be assumed that more electrical energy is consumed locally than is generated. In this case, with a mains voltage UNS in the range U +, d. H. 3 ensures that the power consumption of the energy consumption units 10 is reduced and the power output of the energy generating units 8 is increased or the energy storage units 1 1 switch over from power consumption to power output with an increase of the mains voltage level via the characteristic line according to FIG.
Damit ein Controller des Ortsnetztransformators 2 gezielt gegen lokale Spitzen der Netzspannung in dem Netzabschnitt 1 vorgehen kann, ist dem Controller die an den einzelnen gesteuerten Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit 8 , 1 0 u n d 1 1 gemessene Netzspannung zu übermitteln. Hierfür ist aber eine einfache, auch nur unidirektionale Kommunikationsstruktur ausreichend, die optional auch nur die Übermittlung eines Überschreitens von Grenzwerten für die Netzspannung, beispielsweise einen Eintritt in die Bereiche U+ oder U. umfasst. Der Längsregler 12 übernimmt für den von dem Ortsnetztransformator 2 abgeteilten Teil des Strangs 6 die Funktion des Ortsnetztransformators bei der Steuerung der Leistungsaufnahme der an diesem Teil des Strangs 6 angeschlossenen Energieerzeugungseinheiten 8. In order for a controller of the local network transformer 2 to be able to proceed selectively against local peaks of the grid voltage in the grid section 1, the controller is to transmit the grid voltage measured at the individual controlled power consumption and / or generation unit 8, 10 and 11. For this purpose, however, a simple, even unidirectional communication structure is sufficient, which optionally also includes only the transmission of an exceeding of limit values for the mains voltage, for example an entry into the areas U + or U. The series regulator 12 assumes the function of the local power transformer for the part of the string 6 divided by the local power transformer 2 in the control of the power consumption of the power generation units 8 connected to this part of the string 6.
BEZUGSZEICHENLISTE Netzabschnitt REFERENCE LIST Network section
Ortsnetztransformator Local power transformer
Netz network
Sammelschiene bus
Strang strand
Strang strand
Strang strand
Energieerzeugungseinheit Power generation unit
Energieverbrauchseinheit Energy consumption unit
Energieverbrauchseinheit Energy consumption unit
Energiespeicher energy storage
Längsregler linear regulators

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Verfahren zum Stabilisieren der Netzspannung in einem Netzabschnitt (1 ), 1 . Method for stabilizing the mains voltage in a network section (1),
- der über eine Vorrichtung mit veränderbarer Spannungsübersetzung an ein überlagertes Netz (3) angeschlossen ist und - Is connected via a device with variable voltage ratio to a superposed network (3) and
- der mindestens eine Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit (8, 10, 1 1 ) um- fasst, - which comprises at least one energy consumption and / or production unit (8, 10, 11),
- deren Leistungsaufnahme und/oder -abgäbe über eine Kennlinie von der an ihr anliegenden Netzspannung gesteuert wird,  - whose power consumption and / or output is controlled by a characteristic curve from the voltage applied to it,
- wobei die Kennlinie die Leistungsaufnahme der Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit (8, 10, 1 1 ) mit ansteigender Netzspannung erhöht und/oder die Leistungsabgabe der Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit (8, 10, 1 1 ) mit ansteigender Netzspannung absenkt,  - Wherein the characteristic increases the power consumption of the energy consumption and / or generation unit (8, 10, 1 1) with increasing mains voltage and / or the power output of the energy consumption and / or generation unit (8, 10, 1 1) with increasing mains voltage lowers
wobei die Spannungsübersetzung verändert wird, u m e i n Netzspannungsniveau in dem Netzabschnitt (1 ) zu verändern, wherein the voltage translation is changed to change to the mains voltage level in the network section (1),
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Verfahrensmodus characterized in that at least in one process mode
- das Netzspannungsniveau erhöht wird, um einem Anstieg der Netzspannung an der Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit (8, 10, 1 1 ) entgegenzuwirken, und/oder - das Netzspannungsniveau abgesenkt wird, um einem Abfall der Netzspannung an der Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit (8, 10, 1 1 ) entgegenzuwirken. the mains voltage level is increased in order to counteract an increase in the mains voltage at the energy consumption and / or production unit (8, 10, 11) and / or the mains voltage level is lowered in order to reduce the mains voltage in the energy consumption and / or or generating unit (8, 10, 1 1) counteract.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinie jeder gesteuerten Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit (8, 10, 1 1 ) deren Wirkleistungs- aufnähme und/oder -abgäbe steuert. 2. The method according to claim 1, characterized in that the characteristic of each controlled energy consumption and / or generating unit (8, 10, 1 1) whose active power recording and / or -abgäbe controls.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinie ein Totband mit sich beiderseits anschließenden Steigungsbereichen innerhalb eines Toleranz- bands der Netzspannung aufweist. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the characteristic has a dead band with mutually adjoining slope areas within a tolerance band of the mains voltage.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinie in Abhängigkeit einer am Ort der Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit (8, 10, 1 1 ) gegebenen Netzimpedanz festgelegt wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the characteristic is determined in dependence on a given at the location of the energy consumption and / or -erzeugzeugseinheit (8, 10, 1 1) network impedance.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wirkleistungsfluss durch die Vorrichtung auf das Überschreiten eines Wirkleistungsgrenzwerts überwacht wird und dass bei einem Wirkleistungsfluss oberhalb des Wirkleistungsgrenzwerts der Verfahrensmodus aktiviert wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that an active power flow is monitored by the device to the exceeding of an active power limit and that is activated at an active power flow above the active power limit of the process mode.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkleistungsfluss durch die Vorrichtung an der Vorrichtung gemessen wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the active power flow is measured by the device on the device.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Spannungsübersetzung derart mit den Kennlinien abgestimmt wird, dass der Wirkleistungsfluss durch die Vorrichtung in vorgegebenen Wirkleistungsflussgrenzen gehalten wird. 7. The method according to claim 6, characterized in that the change in the voltage ratio is tuned with the characteristics such that the active power flow is maintained by the device in predetermined active power flow limits.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Span- nungsübersetzung in dem Verfahrensmodus in Abhängigkeit von dem Wirkleistungsfluss durch die Vorrichtu ng und dem Momentanwert ei n er N etzspan n u ng , d ie als Maß fü r das Netzspannungsniveau an einem der Vorrichtung nahen Punkt auf deren Netzabschnittsseite gemessen wird, verändert wird. 8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the voltage translation in the process mode as a function of the active power flow through the Vorrichtu ng and the instantaneous ei n er Nzspan ng ng, ie as a measure of the mains voltage level at a the device near point is measured on the network section side is changed.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsübersetzung in dem Verfahrensmodus in Abhängigkeit von der an der mindestens einen Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheiten (8, 10, 1 1 ) gemessenen Netz- Spannung verändert wird. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the voltage ratio is changed in the process mode in dependence on the measured at the at least one power consumption and / or power generation units (8, 10, 1 1) mains voltage.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in dem Verfahrensmodus kaskadiert in dem Netzabschnitt (1 ) und mit mindestens einer weiteren Vorrichtung mit veränderbarer Spannungsübersetzung auch in einem Netzunter- abschnitt durchgeführt wird. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that it is carried out in the process mode cascaded in the network section (1) and with at least one further device with variable voltage ratio also in a network sub-section.
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorrichtung ein regelbarer Ortsnetztransformator (2) oder ein Längsregler (12) verwendet wird. 1 1. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a controllable local power transformer (2) or a series regulator (12) is used as the device.
12. Vorrichtung mit veränderbarer Spannungsübersetzung zum Anschluss eines Netz- abschnitts (1 ) an ein überlagertes Netz (3), wobei die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen ist und einen Controller aufweist, der die Spannungsübersetzung einstellt, um ein Netzspannungsniveau in dem Netzabschnitt (1 ) einzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller zumindest in einem Betriebsmodus 12. Device with variable voltage ratio for connecting a network section (1) to a superposed network (3), wherein the device for carrying out the Method according to one of the preceding claims and comprising a controller which adjusts the voltage translation to set a mains voltage level in the network section (1), characterized in that the controller is in at least one operating mode
- das Netzspannungsniveau erhöht, um ei nem Anstieg der Netzspan n ung an der Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit (8, 10, 1 1 ) entgegenzuwirken, und/oder - das Netzspannungsniveau absenkt, um einem Abfall der Netzspan nu ng an der Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit (8, 10, 1 1 ) entgegenzuwirken. the grid voltage level is increased to counteract an increase in the grid voltage at the power-consuming and / or generating unit (8, 10, 11), and / or - lowers the grid voltage level so as to reduce grid voltage consumption - and / or generating unit (8, 10, 1 1) counteract.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen zum Erfassen des Wirkleistungsflusses durch die Vorrichtung den Wirkleistungsfluss durch die Vorrichtung auf das Überschreiten eines Wirkleistungsgrenzwerts überwachen und dass der Controller bei einem Wirkleistungsfluss oberhalb des Wirkleistungsgrenzwerts in den Ver- fahrensmodus übergeht. 13. The device according to claim 12, characterized in that means for detecting the active power flow through the device to monitor the active power flow through the device to the exceeding of an active power limit and that the controller passes in an active power flow above the active power limit in the procedural mode.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass an den Controller angeschlossene Einrichtungen zum Messen des Wirkleistungsflusses durch die Vorrichtung vorgesehen sind. 14. The apparatus of claim 12 or 13, characterized in that devices connected to the controller for measuring the active power flow are provided by the device.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass an den Controller angeschlossene Einrichtungen zum Messen des Netzspannungsniveaus in Form einer Netzspannung an einem der Vorrichtung nahen Punkt auf deren Netzabschnittsseite vorgesehen sind. 15. Device according to one of claims 12 to 14, characterized in that means connected to the controller are provided for measuring the mains voltage level in the form of a mains voltage at a point close to the device on its network section side.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller Eingänge für an einzelnen Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheiten (8, 10, 1 1 ) in dem Netzabschnitt (1 ) gemessene lokale Netzspannungen aufweist. 16. Device according to one of claims 12 to 15, characterized in that the controller has inputs for at individual power consumption and / or -erzeugerzeugseinheiten (8, 10, 1 1) in the network section (1) measured local grid voltages.
17. Ortsnetztransformator (2) oder Längsregler (12) nach einem der Ansprüche 12 bis 16. 17. Local power transformer (2) or series regulator (12) according to one of claims 12 to 16.
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