EP3881412A1 - Umspannanlage eines energieversorgungsnetzes sowie ein verfahren zum betreiben einer umspannanlage - Google Patents

Umspannanlage eines energieversorgungsnetzes sowie ein verfahren zum betreiben einer umspannanlage

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EP3881412A1
EP3881412A1 EP19789929.7A EP19789929A EP3881412A1 EP 3881412 A1 EP3881412 A1 EP 3881412A1 EP 19789929 A EP19789929 A EP 19789929A EP 3881412 A1 EP3881412 A1 EP 3881412A1
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EP
European Patent Office
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voltage distribution
voltage
switch
substation according
substation
Prior art date
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Pending
Application number
EP19789929.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Bunselmeyer
Mario Jaschke
Laura Modic
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Westnetz GmbH
Original Assignee
Westnetz GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3881412A1 publication Critical patent/EP3881412A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads

Definitions

  • the subject matter relates to a substation of an energy supply network and a method for operating a substation.
  • Network restoration requires a variety of operations to be performed
  • the network operator of the network operator must have information from the substations available.
  • remote access to the switching devices of the substations must be guaranteed by the network-managing body.
  • an uninterruptible power supply must be available for at least the control technology and the
  • the transformer is located downstream
  • a lead-acid battery is generally assigned to each DC voltage level, which guarantees an uninterrupted power supply of twelve hours.
  • the alternating current distribution known from the prior art which is in particular a three-phase current distribution, is objectively modified so that an uninterruptible power supply is possible for a long time.
  • the energy supply via the generator which can be fed in particular from a renewable energy source, and the energy store are guaranteed.
  • the switch be disconnected from the mains.
  • the grid separation means that the AC voltage distribution is disconnected from the power supply network after a power failure.
  • Energy storage is given a frequency in the AC voltage distribution and an island grid is created.
  • the frequency specification ensures that the generator's inverter can continue to feed into the AC voltage distribution.
  • Such consumers which can be dispensed with in the event of a power failure, can be integrated in an upstream voltage distribution. This voltage distribution is followed by the AC voltage distribution to which the consumers are connected, which should continue to be supplied in the event of a power failure. It is proposed to place the switch between these two distributions.
  • the generator and the energy store are preferably connected to the downstream AC voltage distribution.
  • a transformer can be arranged within a substation, which serves to supply the protective, control and message technology.
  • Transformer can be designed as a self-made transformer. On the output side of the transformer is the AC voltage distribution, via which the secondary technology of the substation is supplied. It is proposed to connect the transformer on the primary side to an energy supply network and indirectly or directly on the secondary side to the AC voltage distribution.
  • the switch can be arranged indirectly or directly on the secondary connection of the transformer. It is also possible to arrange the switch on the primary side of the transformer.
  • a secondary switching unit can especially a medium voltage field switch unit or a compact one
  • the secondary switching unit can be regarded as a so-called priority 1 consumer, which must be activated in the event of network restoration.
  • a connection of a battery inverter of an energy store is connected to the AC voltage distribution. At least one secondary switching unit and an energy store are thus connected directly or indirectly via a battery inverter via the AC voltage distribution.
  • a grid-guided inverter of the generator is also connected to the AC voltage distribution.
  • the lower limit can be, in particular for one
  • Power failure can also be 0 V. It is also proposed that the battery inverter have a frequency depending on the switch position of the switch
  • the battery inverter switches to self-controlled operation and can specify a frequency for the AC voltage distribution. If the switch at a
  • Power supply network in particular above an upper limit, closed again, so during or shortly before the switch is closed
  • a grid-guided inverter depending on the frequency impressed by the battery inverter feeds an electrical power of a generator into the AC voltage distribution.
  • a grid-connected inverter is connected to the AC voltage distribution, which is connected on the input side to a generator and can thus feed electrical power into the AC voltage distribution.
  • the switch opens, the substation is disconnected from the power supply network. This is regularly the case if the substation is located in a spatial area of a failed power supply network.
  • the Input frequency below a lower limit can in particular also be 0 volts and / or 0 hertz.
  • the switch opens when the lower limit is detected. Thereupon, in particular triggered by the open switch position, the battery inverter gives a frequency for the
  • This frequency is usually the network frequency, which is 50 Hz in Europe and 60 Hz in the USA.
  • the grid-guided inverter can feed the generator power into the AC voltage distribution and thus feed consumers at the AC voltage distribution, as well as the state of charge of the
  • the generator In the event of a power failure, the generator is able to supply the necessary secondary technical components with energy in order to increase the availability of the substation in the event of a network restoration.
  • the secondary switching unit have at least one protective control module or one field connection unit, in particular comprising one Field unit and / or a protection module.
  • a protective control module can be part of a medium-voltage field connection unit.
  • a field interface unit can provide control and protection technology.
  • Primary technical switching devices can be controlled via a field connection unit.
  • servomotors of the electric coils and transformers can be controlled and supplied with electrical energy.
  • a plurality of secondary switching units can be connected to the AC voltage distribution.
  • protection technology can also be connected to the
  • the station control system combines the data streams from the substation and transmits them to the network control system and receives from it
  • the network control center can check the current status of the substation, e.g. Detect switching positions and load flows and make decisions based on them and, if necessary, trigger appropriate switching actions.
  • a communication technology in particular communications technology components and / or control technology components, be sent to the via a first rectifier
  • a substation generally has a plurality of primary technical switching units and components, each of which is controlled by secondary technical switching units. To maintain the operational readiness of the substation in the event of a power failure, all are decisive
  • components of the protective technology can also be connected to the AC voltage distribution.
  • this protection technology be connected to the AC voltage distribution via a second rectifier. Protection technology protects the equipment installed in the substation against impermissibly high loads, especially in the event of short circuits and earth faults.
  • Protection technology can in particular be line protection, transformer protection and busbar protection. Protection technology is usually operated at a different voltage level than the voltage level of the AC voltage distribution.
  • the protection technology consists in particular of direct current components that are directly connected to the rectifier connected in the alternating voltage distribution
  • the protection technology can be switched off.
  • protective technology is generally not necessary. Since neither a ground fault nor a short circuit can occur in the event of a power failure, and line protection or contact protection is not necessary, since the power supply network is already dead, the protection technology can also be taken out of operation in the event of a power failure. For this reason, it is proposed that the protection technology can be switched off depending on a voltage and / or a frequency in the AC voltage distribution or depending on a state of charge of the energy store. Protection technology can also be used in their
  • the energy store is preferably fully charged in normal operation, that is to say when mains voltage is present. In such a case, the energy store preferably does not discharge in the event of a grid failure, but if the generator does not
  • the energy storage unit feeds the contactor, control and / or communications technology components connected to the AC voltage distribution and discharges.
  • the state of charge of the energy store therefore drops. If such a drop in the state of charge occurs, the protection technology can be switched off, for example, from a certain state of charge of the energy store.
  • the protection technology can be switched off, for example, when the necessary condition that a power failure has occurred is met, in particular that the switch is open and, in addition, the sufficient condition that a voltage and / or a frequency within the AC voltage distribution and / or a state of charge of the energy storage falls below a limit value. If both conditions are met, the protection technology can be switched off. By switching off the protection technology, it does not consume any further electrical energy and the energy storage is thus discharged more slowly. As a result, it is possible to significantly reduce the power requirement of the substation in the network restoration and to increase the bridging time. In particular, direct current consumers of protective technology are switched off under the above-mentioned conditions.
  • the communications technology components are preferably operated at a different DC voltage level than the protection technology. It is therefore proposed that the first rectifier have a first output voltage and / or that the second rectifier have a second output voltage that is different from the first output voltage.
  • the first output voltage is for example in the range between 40 V and 60 V, for example 48 V and the second
  • Output voltage for example in the range between 150 V and 300 V
  • the AC voltage distribution is operated, for example, at a voltage of 400 V.
  • the energy store is a lithium ion
  • a power flow monitor is provided between the AC voltage distribution and the power supply network. With the help of the power flow monitor, it is possible to monitor a power flow between the AC voltage distribution and the energy supply network. In the consumer arrow system, normal power flows from the power supply network into the AC voltage distribution during normal operation. In the event of a voltage drop in the
  • Energy supply network would flow electrical power from the generator via the inverter and the AC voltage distribution into the energy supply network. This is prevented by the power flow monitor. Measures
  • Power flow monitor for example, a negative power flow
  • the power flow monitor can be formed, for example, by a smart meter.
  • Components such as motors are supplied with electrical energy via the AC voltage distribution.
  • the AC voltage distribution be three-phase, and in particular that the
  • Battery inverter feeds the AC voltage distribution in three phases.
  • the AC voltage distribution is then a three-phase distribution. This is
  • motorized control elements for example a transformer actuator or a motor-operated switch.
  • the secondary switching unit is preferably three-phase to the
  • the generator comprise a photovoltaic system. With the help of the photovoltaic system, it is possible to extract electrical energy from solar energy and transfer it into the
  • the photovoltaic system is used to supply consumers to the
  • the substation therefore has a longer availability in the event of a network failure, so that network restoration is possible for a longer period of time.
  • Fig. 1 a transformer station according to an embodiment.
  • FIG. 1 shows an example of a 10 kV substation 2 with a switchgear 4. Only those relevant to the object are considered for further consideration
  • An in-house transformer 6 is on the primary side single-phase or three-phase to the power supply network in the
  • the own-use transformer 6 has a three-phase connection to a first on the secondary side
  • the AC voltage of the first AC voltage distribution can be, for example, 400 V.
  • AC voltage distribution which can be implemented via at least one busbar, can be connected to a wide variety of consumers 8 which are not safety-relevant and therefore do not require an uninterruptible power supply in the event of a power failure.
  • a power flow monitor 10 and a switch 12 are connected with their inputs to the secondary-side output of the own-use transformer 6 and / or the first AC voltage distribution.
  • the output side of the switch 12 and the power flow monitor 10 is one
  • AC voltage distribution 14 for example connected via a busbar, single-phase or three-phase.
  • Secondary switching units 16 are directly connected to the AC voltage distribution 14.
  • the connection of the switching units 16 can be single-phase and / or three-phase.
  • a single switching unit 16 is shown, but a large number of switching units 16 are possible.
  • components of the process level can be controlled directly.
  • Elements of the primary technology, such as e.g. Motors of the transformer tap changer and the E-coils can be controlled.
  • the communications technology components 20 are operated at DC voltage, in particular at a voltage between 30 V DC and 60 V DC, in particular 48 V DC.
  • the telecommunications components 20 enable communication between the
  • Station management level and the field management level in particular via a local one
  • Station control level takes place via optical fibers and / or copper cables. Communication between the station control level and the field control level takes place via optical fibers and / or copper cables.
  • the network control level In the event of a network failure, it is necessary for the network control level to have information about the individual stations and their status. It is therefore necessary for the communications technology components 20 to be connected to an uninterruptible power supply via the AC voltage distribution 14. Furthermore, it is necessary that the network control level and / or the station control level on the
  • Field control level can access and trigger switching operations there. For this retroactive effect from the management level, it is necessary that the
  • telecommunications components 20 have an uninterruptible power supply.
  • the uninterruptible power supply is initially a
  • Battery inverter 22 realized.
  • the battery inverter 22 can be operated bidirectionally. This makes it possible to charge and discharge an energy store 24, in particular a lithium ion store.
  • protection modules are provided, such as a
  • the protection technology 26 is operated with a higher DC voltage than the communications technology components 20, the DC voltage is, for example, between 150 V DC and 300 V DC, in particular at 212 V DC.
  • the TENAB circuit 28 can be activated, for example, as a function of the frequency on the AC voltage distribution 14 and / or the state of charge of the lithium-ion memory 24 and / or the switch position of the switch 12, such that, for example, with an open switch 12 and a lower one State of charge of the energy store 24 and / or a lower frequency
  • AC voltage distribution 14 opens the TENAB circuit 28 and thereby the protection technology 26 connected to it is switched off. This means that in the event of a power failure, the bridging time is increased considerably because the
  • Protection technology 26 receives no further power and the energy storage 24 must provide less power.
  • Inverter 32 connected, which is connected to a generator 34, for example a photovoltaic system in the present case.
  • the inverter 32 feeds electrical power from the generator 34 into the AC voltage distribution 14 at the frequency specified by the battery inverter 22.
  • the switch 12 In normal operation, the switch 12 is closed.
  • the energy store 24 is charged by electrical power from the energy supply network and its state of charge is kept at a certain level, for example 90% or higher. If necessary, the energy store 24 is also charged via the generator 34.
  • AC voltage distribution 14 is conducted via the transformer 6 in the higher-level power supply network.
  • the switch 12 can be opened in order to prevent electrical power from being fed back into the upstream energy supply network.
  • Substation 2 especially the switchgear 4. This voltage drop goes up to 0 V.
  • the power flow monitor 10 » for example at least one
  • Trigger criterion of the switch 12 since the power flow described above occurs even in the event of a power failure.
  • the AC voltage distribution 14 is initially operated via the energy store 24.
  • the energy store 24 feeds electrical power into the AC voltage distribution 14 by means of the battery inverter 22 and thus operates the components 16, 20, 26, 28.
  • the generator 34 can also feed electrical power into the AC voltage distribution 14 via the network-controlled inverter 32.
  • the power of the generator 34 is greater than is required by the components 16, 20, 26, 28.
  • the energy store 24 is charged by the generator 34, so that the energy store 24 can maintain the uninterruptible power supply of the AC voltage distribution 14 for a longer time.
  • the switch 12 If there is a power failure, that is to say when the switch 12 is open, that the state of charge of the energy store 24 falls below a lower limit value, this can be evaluated as a trigger signal for the TENAB circuit 28.
  • the components of the protection technology 26 can then be separated from the AC voltage distribution 14 by the TENAB circuit 28, so that the power consumption at the AC voltage distribution 14 is reduced. This also increases the time of the uninterruptible power supply since, on the one hand, less power is drawn from the energy store 24 and, on the other hand, more of the electrical one Power that is provided by the generator 34 can be used to charge the energy store 24.
  • the states of the 'compact field connection unit 16 are the
  • the network control level enables switching states to be queried and switching operations to be carried out.
  • communications components 20 receive switching commands, which are executed via the compact field connection unit 16 in the field. This makes it possible to control the substation 2 in the event of a network restoration and thus to enable a regulated network restoration. This regulated network restoration is possible over a longer period of time thanks to the described uninterruptible power supply. A substation 2 operated in this way can also be switched after a power failure of more than 12 or 24 hours and thus contributes to a regulated network restoration.

Abstract

Umspannanlage mit einem Transformator mit einem primärseitigen Anschluss an ein Energieversorgungsnetz und einem sekundärseitigen Anschluss an eine Wechselspannungsverteilung, einem die Wechselspannungsverteilung von dem Energieversorgungsnetz trennenden Schalter, einem Anschluss einer sekundärtechnischen Schalteinheit an die Wechselspannungsverteilung, einem Anschluss eines ersten Gleichrichters einer Kommunikationseinheit an die Wechselspannungsverteilung, und einem Anschluss eines Batteriewechselrichters eines Energiespeichers an die Wechselspannungsverteilung. Ein geregelter Netzwiederaufbau wird dadurch unterstützt, dass der Schalter bei einem Abfall einer eingangsseitigen Spannung unter einen unteren Grenzwert öffnet, dass der Batteriewechselrichter abhängig von der Schalterstellung des Schalters eine Frequenz in die Wechselspannungsverteilung einprägt und dass ein netzgeführter Wechselrichter abhängig von der eingeprägten Frequenz eine elektrische Leistung eines Generators in die Wechselspannungsverteilung einspeist.

Description

Umspannanlage eines Energieversorgungsnetzes sowie ein Verfahren zum
Betreiben einer Umspannanlage
Der Gegenstand betrifft eine Umspannanlage eines Energieversorgungsnetzes sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Umspannanlage.
Durch die zunehmende Digitalisierung der Stromnetze und dem steigenden Anteil volatiler, erneuerbarer Energieerzeuger ist das Risiko eines großflächigen, überregionalen Netzausfalls in den letzten Jahren stark gestiegen. Um das Stromnetz auch in Zukunft nach einem Ausfall wieder systematisch aufbauen zu können, müssen neue Strategien entwickelt werden.
Der N etzwiederaufbau erfordert die Durchführung einer Vielzahl von
Schalthandlungen. Hierfür müssen der netzführenden Stelle des Netzbetreibers Informationen aus den Umspannanlagen zur Verfügung stehen. Gleichzeitig muss der Fernzugriff auf die Schaltgeräte der Umspannanlagen durch die netzführende Stelle gewährleistet sein. Für die Aufrechterhaltung dieser Schnittstelle muss eine unterbrechungsfreie Stromversorgung zumindest der Leittechnik und der
Nachri chtentechnik, vorzugsweise auch der Schutztechnik sichergestellt sein.
Innerhalb einer Umspannanlage wird die Versorgung der Schutz-, Leit- und
N achri chtentechnik im N ormalbetriebszustand häufig durch einen Transformator sichergestellt. Dem Transformator nachgelagert befindet sich die
Drehstromverteilung der Umspannanlage. In der Drehstromverteilung befinden sich neben Drehstromverbrauchern in der Regel zwei Gleichstromrichter mit
unterschiedlicher Ausgangsspannung, welche die Schutz- und Leittechnik sowie die Nachrichtentechnik jeweils mit der entsprechend erforderlichen Gleichspannung versorgen. Jeder Gleichspannungsebene ist in der Regel eine Bleibatterie zugeordnet, welche eine unterbrechungsfreie Stromversorgung von zwölf Stunden gewährleistet.
Nach aktuellen anerkannten Regeln der Technik ist eine unterbrechungsfreie
Stromversorgung in Umspannanlagen von zwölf Stunden vorgeschrieben. Unter Berücksichtigung der oben genannten veränderten Rahmenbedingungen ist davon auszugehen, dass das Stromnetz nach einem überregionalen Ausfall nicht innerhalb dieser Zeit wiederaufgebaut werden kann.
Daher lag dem Gegenstand die Aufgabe zu Grunde, die unterbrechungsfreie
Stromversorgung in Umspannanlagen im Netzwiederaufbaufall zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird gegenständlich durch eine Umspannanlage nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 17 gelöst.
Die aus dem Stand der Technik bekannte Wechselstromverteilung, die insbesondere eine Drehstromverteilung ist, wird gegenständlich modifiziert, so dass eine längere Zeit eine unterbrechungsfreie Stromversorgung möglich ist.
Um die Versorgung der für den Netzwiederaufbau notwendigen Verbraucher bei einem Netzausfall zu gewährleisten, wird die Energieversorgung über den Generator, der insbesondere aus einer erneuerbaren Energiequelle gespeist werden kann, und den Energiespeicher gewährleistet. Hierfür wird vorgeschlagen, eine Netztrennung mit dem Schalter durchzuführen. Die Netztrennung führt dazu, dass nach einem Netzausfall die Wechselspannungsverteilung von dem Energieversorgungsnetz getrennt ist. In diesem Fall wird über den Batteriewechselrichter des
Energiespeichers eine Frequenz in der Wechselspannungsverteilung vorgegeben und es entsteht ein Inselnetz. Durch die Frequenzvorgabe wird sichergestellt, dass der Wechselrichter des Generators weiter in die Wechselspannungsverteilung einspeisen kann. Auch wird vorgeschlagen, die Wechselspannungsverteilung zu unterteilen. In einer vorgelagerten Spannungsverteilung können solche Verbraucher, auf die bei einem Netzausfall verzichtet werden kann, integriert werden. Dieser Spannungsverteilung ist die gegenständliche Wechselspannungsverteilung nachgelagert, an welche die Verbraucher angeschlossen sind, die bei einem Netzausfall weiterhin versorgt werden sollten. Es wird vorgeschlagen, zwischen diesen beiden Verteilungen den Schalter anzuordnen. Der Generator als auch der Energiespeicher werden bevorzugt an die nachgelagerte Wechselspannungsverteilung angeschlossen.
Innerhalb einer Umspannanlage kann ein Transformator angeordnet sein, der zur Versorgung der Schutz-, Leit- und N achrichtentechnik dient. Ein solcher
Transformator kann als Eigenbedarfstransformator gebildet sein. Ausgangsseitig des Transformators befindet sich die Wechselspannungsverteilung, über welche die Sekundärtechnik der Umspannanlage versorgt wird. Es wird vorgeschlagen, den Transformator primärseitig an ein Energieversorgungsnetz anzuschließen und sekundärseitig mittelbar oder unmittelbar an die Wechselspannungsverteilung.
Über die Wechselspannungsverteilung werden schütz-, leit- und
nachrichtentechnische Komponenten der Umspannanlage mit elektrischer Energie versorgt.
Um sicher zu stellen, dass im Falle des Netzausfalls diese sekundärtechnischen Komponenten unabhängig vom Netz mit elektrischer Energie versorgt werden können, wird vorgeschlagen, dass mit einem Schalter die
Wechselspannungsverteilung von dem Energieversorgungsnetz getrennt werden kann. Der Schalter kann dabei mittelbar oder unmittelbar an dem sekundärseitigen Anschluss des Transformators angeordnet sein. Auch ist es möglich, den Schalter primärseitig an dem Transformator anzuordnen.
An der Wechselspannungsverteilung ist zumindest eine sekundärtechnische
Schalteinheit angeschlossen. Eine sekundärtechnische Schalteinheit kann dabei insbesondere eine Mittelspannungsfeldanschalteinheit oder eine kompakte
Feldanschalteinheit sein. Über die sekundärtechnische Schalteinheit kann
Primärtechnik, insbesondere ein Trafosteller und/oder ein Motorantrieb betrieben werden. Die sekundärtechnische Schalteinheit kann als sogenannter Verbraucher der Priorität 1 angesehen werden, welcher im Falle des N etzwiederaufbaus angesteuert werden muss.
An der Wechselspannungsverteilung ist ein Anschluss eines Batteriewechselrichters eines Energiespeichers angeschlossen. Über die Wechselspannungsverteilung sind somit zumindest eine sekundärtechnische Schalteinheit sowie ein Energiespeicher über einen Batteriewechselrichter unmittelbar oder mittelbar angeschlossen. Zur Einhaltung einer unterbrechungsfreien Stromversorgung über einen Zeitraum von mehr als zwölf Stunden ist darüber hinaus ein netzgeführter Wechselrichter des Generators an die Wechselspannungsverteilung angeschlossen.
Zur Sicherstellung der Funktion der Umspannanlage wird vorgeschlagen, dass der Schalter bei einem Abfall einer eingangsseitigen Spannung unter einem unteren Grenzwert öffnet. Der untere Grenzwert kann dabei, insbesondere bei einem
Netzausfall auch 0 V sein. Auch wird vorgeschlagen, dass der Batteriewechselrichter abhängig von der Schalterstellung des Schalters eine Frequenz in die
Wechselspannungsverteilung einprägt. Wird der Schalter geöffnet, schaltet der Batteriewechselrichter in einen selbstgeführten Betrieb und kann eine Frequenz für die Wechselspannungsverteilung vorgeben. Wird der Schalter bei einer
wiederkehrenden Spannung des Energieversorgungsnetzes, insbesondere über einen oberen Grenzwert oder bei einer wiederkehrenden Frequenz des
Energieversorgungsnetzes, insbesondere über einen oberen Grenzwert, wieder geschlossen, so wird während oder kurz vor dem Schließen des Schalters der
Batteriewechselrichter abgeschaltet und von einem selbstgeführten Betrieb in einen netzgeführten Betrieb umgeschaltet. Dadurch kann die Wechselspannungsverteilung von dem Inselbetrieb in den Netzbetrieb wechseln und es findet eine
Frequenzsynchronisation statt. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass ein netzgeführter Wechselrichter abhängig von der durch den Batteriewechselrichter eingeprägten Frequenz eine elektrische Leistung eines Generators in die Wechselspannungsverteilung einspeist. An der Wechselspannungsverteilung ist ein netzgeführter Wechselrichter angeschlossen, der eingangsseitig mit einem Generator verbunden ist und somit elektrische Leistung in die Wechselspannungsverteilung einspeisen kann.
Öffnet der Schalter, so ist die Umspannanlage von dem Energieversorgungsnetz getrennt. Dies ist regelmäßig der Fall, wenn die Umspannanlage in einem räumlichen Bereich eines ausgefallenen Energieversorgungsnetzes liegt. In einem solchen
Netzbereich fällt am Umspannwerk die Eingangsspannung und/oder die
Eingangsfrequenz unter einen unteren Grenzwert. Der untere Grenzwert kann dabei insbesondere auch 0 Volt und/oder 0 Hertz sein. Der Schalter wird bei Detektion des unteren Grenzwertes geöffnet. Daraufhin, insbesondere ausgelöst durch die geöffnete Schalterstellung, gibt der Batteriewechselrichter eine Frequenz für die
Wechselspannungsverteilung vor. Diese Frequenz ist in der Regel die Netzffequenz, welche in Europa 50 Hz, in den USA 60 Hz beträgt.
Durch die vorgegebene Netzffequenz kann der netzgeführte Wechselrichter Leistung des Generators in die Wechselspannungsverteilung einspeisen und somit Verbraucher an der Wechselspannungsverteilung speisen, als auch den Ladezustand des
Energiespeichers verändern, insbesondere den Energiespeicher laden.
Durch das Trennen der Wechselspannungsverteilung von dem
Energieversorgungsnetz und dem gleichzeitigen Einprägen der Frequenz in die Wechselspannungsverteilung ist der Generator im Falle eines Netzausfalls in der Lage, die notwendigen sekundärtechnischen Komponenten mit Energie zu versorgen, um somit die Verfügbarkeit der Umspannanlage im Netzwiederaufbaufall zu erhöhen.
Auch wird vorgeschlagen, dass die sekundärtechnische Schalteinheit zumindest ein Schutzleitmodul oder eine Feldanschalteinheit, insbesondere umfassend eine Feldeinheit und/oder ein Schutzmodul, umfasst. Ein Schutzleitmodul kann Teil einer Mittelspannungsfeldanschalteinheit sein. Eine Feldanschalteinheit kann Leittechnik und Schutztechnik Vorhalten.
Über eine Feldanschalteinheit können primärtechnische Schaltgeräte angesteuert werden. Hierbei können insbesondere Stellmotoren der E-Spulen und Trafos angesteuert und mit elektrischer Energie versorgt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine Mehrzahl von sekundärtechnischen Schalteinheiten an die Wechselspannungsverteilung angeschlossen sein. Hierbei kann neben der Feldanschalteinheit auch Schutztechnik an die
Wechselspannungsverteilung angeschlossen sein.
Um zu gewährleisten, dass die Umspannstation aus der Ferne bedienbar ist, wird neben den sekundärtechnischen Schalteinheiten auch Kommunikationstechnik benötigt. Die Stationsleittechnik fasst die Datenströme der Umspannstation zusammen und überträgt diese an das Netzleitsystem und empfängt von dem
Netzleitsystem Schaltbefehle. Hierdurch kann die Netzleitstelle den Ist-Zustand der Umspannanlage, z.B. Schaltstellungen und Lastflüsse erfassen und darauf basierend Entscheidungen treffen und gegebenenfalls entsprechende Schalthandlungen auslösen. Zur Sicherstellung der Kommunikation wird vorgeschlagen, dass eine Kommunikationstechnik, insbesondere nachrichtentechnische Komponenten und/oder leittechnische Komponenten über einen ersten Gleichrichter an die
Wechselspannungsverteilung angeschlossen ist.
In einer Umspannanlage sind in der Regel eine Mehrzahl an primärtechnischen Schalteinheiten und Komponenten vorgesehen, die jeweils über sekundärtechnische Schalteinheiten angesteuert werden. Zur Erhaltung der Betriebsbereitschaft der Umspannanlage im Falle des Netzausfalls sind alle maßgeblichen
sekundärtechnischen Schalteinheiten an die Wechselspannungsverteilung
angeschlossen. Neben den sekundärtechnischen Schalteinheiten können ebenfalls Komponenten der Schutztechnik an die Wechselspannungsverteilung angeschlossen sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass diese Schutztechnik über einen zweiten Gleichrichter an die Wechselspannungsverteilung angeschlossen ist. Schutztechnik schützt die in der Umspannanlage verbauten Betriebsmittel vor unzulässig hohen Belastungen, insbesondere im Fall von Kurzschlüssen und Erdschlüssen.
Schutztechnik kann insbesondere ein Leitungsschutz, ein Transformatorschutz und ein Sammelschienenschutz sein. Schutztechnik wird in der Regel auf einer anderen Spannungsebene betrieben als die Spannungsebene der Wechselspannungsverteilung. Die Schutztechnik besteht insbesondere aus Gleichstromkomponenten, die über den in der Wechselspannungsverteilung angeschlossenen Gleichrichter direkt mit
Gleichspannung versorgt werden.
Um die Verfügbarkeit der Umspannanlage weiter zu erhöhen, ist die Schutztechnik abschaltbar. Im Falle des Netzausfalls ist Schutztechnik in der Regel nicht notwendig. Da im Falle des Netzausfalls weder ein Erdschluss noch ein Kurzschluss auftreten kann, und auch ein Leitungsschutz oder ein Berührschutz nicht notwendig ist, da das Energieversorgungsnetz ohnehin spannungslos ist, kann die Schutztechnik im Falle des Netzausfalls auch außer Betrieb genommen werden. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, dass die Schutztechnik abhängig von einer Spannung und/oder einer Frequenz in der Wechselspannungsverteilung oder abhängig von einem Ladezustand des Energiespeichers abschaltbar ist. Auch kann die Schutztechnik in ihrer
Spannungsebene eine eigene Spannungsversorgung haben. Das Abschalten der Schutztechnik kann auch abhängig von einem Ladezustand eines solchen
Energiespeichers sein.
Der Energiespeicher ist im Normalbetriebsfall, also wenn Netzspannung anliegt, bevorzugt vollständig geladen. Der Energiespeicher entlädt sich in einem solchen Fall bevorzugt nicht im Falle des Netzausfalis aber, sofern vom Generator nicht
ausreichend elektrische Leistung in die Wechselspannungsverteilung eingespeist wird, speist der Energiespeicher die an die Wechselspannungsverteilung angeschlossenen schütz-, leit- und/oder nachrichtentechnischen Komponenten und entlädt sich. Der Ladezustand des Energiespeichers sinkt daher ab. Tritt ein solches Absinken des Ladezustands ein, kann die Schutztechnik beispielsweise ab einem bestimmten Ladezustand des Energiespeichers abgeschaltet werden.
Die Schutztechnik kann beispielsweise abschaltbar sein, wenn zunächst die notwendige Bedingung erfüllt ist, dass ein Netzausfall eingetreten ist, insbesondere dass der Schalter geöffnet ist und darüber hinaus die hinreichende Bedingung, dass eine Spannung und/oder eine Frequenz innerhalb der Wechselspannungsverteilung und/oder ein Ladezustand des Energiespeichers unterhalb eines Grenzwertes fällt. Sind beide Bedingungen erfüllt, kann die Schutztechnik abgeschaltet werden. Durch das Abschalten der Schutztechnik verbraucht diese keine weitere elektrische Energie und der Energiespeicher wird somit langsamer entladen. Dadurch gelingt es, den Leistungsbedarf der Umspannanlage im N etzwiederaufbau signifikant zu verringern und die Überbrückungszeit zu erhöhen. Insbesondere werden bei den oben genannten Bedingungen Gleichstromverbraucher der Schutztechnik abgeschaltet.
Die nachrichtentechnischen Komponenten werden bevorzugt auf einem anderen Gleichspannungsniveau betrieben als die Schutztechnik. Daher wird vorgeschlagen, dass der erste Gleichrichter eine erste Ausgangsspannung hat und/oder dass der zweite Gleichrichter eine zweite von der ersten Ausgangsspannung verschiedene Ausgangsspannung hat. Dabei ist die erste Ausgangsspannung beispielsweise im Bereich zwischen 40 V und 60 V, beispielsweise 48 V und die zweite
Ausgangsspannung beispielsweise im Bereich zwischen 150 V und 300 V,
beispielsweise 212 V. Die Wechselspannungsverteilung wird beispielsweise bei einer Spannung von 400 V betrieben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Energiespeicher ein Lithium-Ionen
Speicher. Da im Falle eines Netzausfalls eine Vielzahl an Ladezyklen durch den Generator durchlaufen wird, ist ein solcher Energiespeicher besser geeignet, als beispielsweise ein Bleisäure-Akkumulator.
Um zu verhindern, dass im Normalbetriebsfall, also wenn kein Netzausfall vorliegt, elektrische Leistung vom Generator in das Energieversorgungsnetz fließt, wird zwischen der Wechselspannungsverteilung und dem Energieversorgungsnetz ein Leistungsflusswächter vorgesehen. Mit Hilfe des Leistungsflusswächters ist es möglich, einen Leistungsfluss zwischen der Wechselspannungsverteilung und dem Energieversorgungsnetz zu überwachen. Im Verbraucherzählpfeilsystem fließt im Normalbetriebsfall elektrische Leistung aus dem Energieversorgungsnetz in die Wechselspannungsverteilung. Im Falle eines Spannungsabfalls im
Energieversorgungsnetz würde elektrische Leistung vom Generator über den Wechselrichter und die Wechselspannungsverteilung in das Energieversorgungsnetz fließen. Dies wird mittels des Leistungsflusswächters verhindert. Misst der
Leistungsflusswächter beispielsweise einen negativen Leistungsfluss, kann er den Schalter öffnen. Der Leistungsflusswächter kann beispielsweise durch ein Smart Meter gebildet sein.
Über die Wechselspannungsverteilung werden Komponenten wie Motoren mit elektrischer Energie versorgt. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, dass die Wechselspannungsverteilung dreiphasig ist und insbesondere, dass der
Batteriewechselrichter die Wechselspannungsverteilung dreiphasig speist. Die Wechselspannungsverteilung ist dann eine Drehstromverteilung. Dies ist
insbesondere für motorische Stellelemente, beispielsweise eines Trafostellers oder eines motorisch betriebenen Schalters sinnvoll.
Die sekundärtechnische Schalteinheit ist bevorzugt dreiphasig an die
Wechselspannungsverteilung angeschlossen. Hierdurch sind dreiphasig betriebene Motoren der sekundärtechnischen Schalteinheiten über die
Wechselspannungsverteilung betreibbar. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Generator eine Photovoltaikanlage umfasst. Mit Hilfe der Photovoltaikanlage ist es möglich, elektrische Energie aus Sonnenenergie zu gewinnen und diese in die
Wechselspannungsverteilung einzuspeisen. Im Falle des Netzausfalls wird über die Photovoltaikanlage eine Speisung der Verbraucher an der
Wechselspannungsverteilung bewirkt. Hierdurch wird der Energiespeicher, der während der Überbrückungszeit im des Netzausfalls die Wechselspannungsverteilung elektrisch speist, entlastet. Die Umspannanlage verfügt daher über eine längere Verfügbarkeit im des Netzausfalls, so dass der N etzwiederaufbau für eine längere Zeit möglich ist.
Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine Umspannanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 zeigt beispielhaft eine 10 kV Umspannanlage 2 mit einer Schaltanlage 4. Für die weitere Betrachtung werden lediglich die für den Gegenstand relevanten
Komponenten der Umspannanlage 2 gezeigt. Ein Eigenbedarfstransformator 6 ist primärseitig einphasig oder dreiphasig an das Energieversorgungsnetz in der
Schaltanlage 4 angeschlossen.
Der Eigenbedarfstransformators 6 ist sekundärseitig dreiphasig an eine erste
Wechselspannungsverteilung angeschlossen. Die Wechselspannung der ersten Wechselspannungsverteilung kann bei beispielsweise 400 V liegen. An der
Wechselspannungsverteilung, die über zumindest eine Sammelschiene realisiert sein kann, können verschiedenste Verbraucher 8 angeschlossen sein, welche nicht sicherheitsrelevant sind und somit keine unterbrechungsfreie Stromversorgung im Fall des Netzausfalls benötigen. Darüber hinaus sind ein Leistungsflusswächter 10 sowie ein Schalter 12 mit ihren Eingängen an den sekundärseitigen Ausgang des Eigenbedarfstransformators 6 und/oder die erste Wechselspannungsverteilung angeschlossen.
Ausgangsseitig des Schalters 12 und des Leistungsflusswächters 10 ist eine
Wechselspannungsverteilung 14, beispielsweise über eine Sammelschiene, einphasig oder dreiphasig angeschlossen. An der Wechselspannungsverteilung 14 sind sekundärtechnische Schalteinheiten 16 unmittelbar angeschlossen. Der Anschluss der Schalteinheiten 16 kann einphasig und/oder dreiphasig sein. Gezeigt ist eine einzige Schalteinheit 16, es ist jedoch eine Vielzahl an Schalteinheiten 16 möglich. Mit Hilfe der Schalteinheiten 16 können Komponenten der Prozessebene unmittelbar angesteuert werden. Über die Schalteinheiten 16 können Elemente der Primärtechnik, wie z.B. Motoren der T ransformatorstufenschalter und der E-Spulen angesteuert werden.
Darüber hinaus ist über einen ersten Gleichrichter 18 ein Anschluss von
nachrichtentechnischen Komponenten 20 realisiert. Die nachrichtentechnischen Komponenten 20 werden bei Gleichspannung, insbesondere bei einer Spannung zwischen 30 V DC und 60 V DC , insbesondere 48 V DC betrieben.
Über die nachrichtentechnische Komponenten 20 ist es möglich, eine
Datenübertragung zwischen der Netzleitebene und der Stationsleitebene,
insbesondere über ein Weitverkehrsnetz zu realisieren. Ferner ermöglichen die nachrichtentechnische Komponenten 20 eine Kommunikation zwischen der
Stationsleitebene und der Feldleitebene, insbesondere über ein lokales
Kommunikationsnetz. Die Kommunikation zwischen Netzleitebene und
Stationsleitebene erfolgt über Lichtwellenleiter und/oder über Kupferkabel. Die Kommunikation zwischen der Stationsleitebene und der Feldleitebene erfolgt über Lichtwellenleiter und/oder Kupferkabel. Im Falle eines Netzausfalls ist es notwendig, dass die Netzleitebene Informationen über die einzelnen Stationen und deren Zustände hat. Daher ist es notwendig, dass die nachrichtentechnischen Komponenten 20 über die Wechselspannungsverteilung 14 mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung verbunden sind. Ferner ist es notwendig, dass die Netzleitebene und/oder die Stationsleitebene auf die
Feldleitebene zugreifen kann und dort Schalthandlungen auslösen können. Auch für diese Rückwirkung aus der Leitebene ist es notwendig, dass die
nachrichtentechnischen Komponenten 20 eine unterbrechungsfreie Stromversorgung aufweisen.
Die unterbrechungsfreie Stromversorgung wird zunächst über einen
Batteriewechselrichter 22 realisiert. Der Batteriewechselrichter 22 ist bidirektional betreibbar. Dies ermöglicht es, einen Energiespeicher 24, insbesondere einen Lithium Ionen Speicher zu laden und zu entladen.
Darüber hinaus sind Schutzmodule vorgesehen, wie beispielsweise ein
Erdschlussdetektor, ein Kurzschlussdetektor, ein Leiterschutz und/oder dergleichen. Diese Schutztechnik ist jedoch nur notwendig, wenn in dem jeweils zu schützenden Feld der Umspannanlage 2 tatsächlich elektrische Spannung anliegt. Aus diesem Grunde sind schutztechnische Komponenten 26 über eine sogenannten TENAB Schaltung 28 und einen zweiten Gleichrichter 30 an die Wechselspannungsverteilung 14 angeschlossen.
Die Schutztechnik 26 wird mit einer höheren Gleichspannung betrieben als die nachrichtentechnische Komponenten 20, die Gleichspannung liegt beispielsweise zwischen 150 V DC und 300 V DC, insbesondere bei 212 V DC.
Die TENAB Schaltung 28 kann beispielsweise abhängig von der Frequenz auf der Wechselspannungsverteilung 14 und/oder dem Ladezustand des Lithium-Ionen- Speichers 24 und/oder der Schalterstellung des Schalters 12 aktiviert sein, derart, dass beispielsweise bei einem geöffneten Schalter 12 und einem unterem Ladezustand des Energiespeichers 24 und/oder einer unteren Frequenz der
Wechselspannungsverteilung 14 die TENAB Schaltung 28 öffnet und dadurch die daran angeschlossene Schutztechnik 26 abgeschaltet wird. Dies führt dazu, dass im Falle eines Netzausfalls die Überbrückungszeit erheblich erhöht wird, da die
Schutztechnik 26 keine weitere Leistung bezieht und der Energiespeicher 24 weniger Leistung zur Verfügung stellen muss.
Schließlich ist an der Wechselspannungsverteilung 14 ein netzgeführter
Wechselrichter 32 angeschlossen, der mit einem Generator 34, beispielsweise vorliegend einer Photovoltaikanlage verbunden ist. Der Wechselrichter 32 speist elektrische Leistung des Generators 34 in die Wechselspannungsverteilung 14 mit der durch den Batteriewechselrichter 22 vorgegebenen Frequenz ein.
Im Normalbetriebsfall ist der Schalter 12 geschlossen. Der Energiespeicher 24 wird durch elektrische Leistung von dem Energieversorgungsnetz geladen und sein Ladezustand wird auf einem bestimmten Niveau, beispielsweise 90% oder höher gehalten. Das Laden des Energiespeichers 24 erfolgt bedarfsweise auch über den Generator 34.
Mittels des Leistungsflusswächters 10 ist feststellbar, wenn ein negativer
Leistungsfluss (im Verbraucherzählpfeilsystem) zwischen der Schaltanlage 4 und der Wechselspannungsverteilung 14 anliegt, das heißt, dass Strom bzw. elektrische Leistung, die durch den Generator 34 und/oder den Energiespeicher 24 in die
Wechselspannungsverteilung 14 eingespeist wurde, von der
Wechselspannungsverteilung 14 über den Transformator 6 in das übergelagerte Energieversorgungsnetz geleitet wird. In einem solchen Fall kann der Schalter 12 geöffnet werden, um ein Rückspeisen von elektrischer Leistung in das vorgelagerte Energieversorgungsnetz zu verhindern.
Im Falle eines Netzausfalls kommt es zu einem Spannungseinbruch in der
Umspannanlage 2, insbesondere der Schaltanlage 4. Dieser Spannungseinbruch geht bis zu 0 V. Über den Leistungsflusswächter 10» der beispielsweise zumindest ein
Smart Meter aufweisen kann, lässt sich dieser Spannungsabfall messen und daraus schließen» dass ein Netzausfall eingetreten ist. Der Schalter 12 wird daraufhin geöffnet. Auch ein negativer Leistungsfluss, wie oben beschrieben, kann das
Auslösekriterium des Schalters 12 sein, da auch im Falle eines Netzausfalls ein oben beschriebener Leistungsfluss eintritt.
Bei geöffnetem Schalter 12 wird die Wechselspannungsverteilung 14 zunächst über den Energiespeicher 24 betrieben. Der Energiespeicher 24 speist elektrische Leistung mittels des Batteriewechselrichters 22 in die Wechselspannungsverteilung 14 ein und betreibt somit die Komponenten 16, 20, 26, 28.
Da der Batteriewechselrichter 22 eine Frequenz in der Wechselspannungsverteilung 14 vorgibt, kann auch der Generator 34 über den netzgeführten Wechselrichter 32 elektrische Leistung in die Wechselspannungsverteilung 14 einspeisen.
Es kann dazu kommen, dass die Leistung des Generators 34 größer ist, als von den Komponenten 16, 20, 26, 28 benötigt wird. In diesem Fall wird der Energiespeicher 24 durch den Generator 34 geladen, so dass der Energiespeicher 24 eine längere Zeit die unterbrechungsfreie Stromversorgung der Wechselspannungsverteilung 14 auffechterhalten kann.
Kommt es zum Netzausfall, das heißt bei geöffnetem Schalter 12, dazu, dass der Ladezustand des Energiespeicher 24 einen unteren Grenzwert unterschreitet, kann dies als Auslösesignal für die TENAB Schaltung 28 gewertet werden. Daraufhin können die Komponenten der Schutztechnik 26 durch die TENAB Schaltung 28 von der Wechselspannungsverteilung 14 getrennt werden, so dass die Leistungsaufnahme an der Wechselspannungsverteilung 14 reduziert wird. Auch hierdurch wird die Zeit der unterbrechungsfreien Stromversorgung erhöht, da einerseits weniger Leistung vom Energiespeicher 24 abgerufen wird und andererseits mehr der elektrischen Leistung, welche von dem Generator 34 zur Verfügung gestellt wird, zum Laden des Energiespeichers 24 genutzt werden kann.
Die Zustände der 'kompakten Feldanschalteinheit 16 werden über die
nachrichtentechnischen Komponenten 20 an die Stationsleitebene und/oder die Netzleitebene übermittelt. Die Netzleitebene ermöglicht es, Schaltzustände abzufragen und Schaltvorgänge durchzuführen. Hierbei werden über die
nachrichtentechnische Komponenten 20 Schaltbefehle empfangen, welche über die kompakten Feldanschalteinheit 16 im Feld ausgeführt werden. Dies ermöglicht es, die Umspannanlage 2 im Netzwiederaufbaufall anzusteuern und somit einen geregelten Netzwiederaufbau zu ermöglichen. Dieser geregelte N etzwiederaufbau ist durch die beschriebene unterbrechungsfreie Stromversorgung über einen längeren Zeitraum möglich. Eine gegenständlich betriebene Umspannanlage 2 kann auch nach einem Netzausfall von mehr als 12 oder 24 Stunden geschaltet werden und trägt somit zu einem geregelten N etzwiederaufbau bei.
Bezugszeichenliste
2 Umschaltanlage
4 Schaltanlage
6 Eigenbedarfstransformator
8 Verbraucher
10 Leistungsflusswächter
12 Schalter
14 Wechselspannungsverteilung
16 Schalteinheiten
18 Gleichrichter
20 nachrichtentechnische Komponente
22 Batteriewechselrichter
24 Energiespeicher
26 Schutztechnik
28 TENAB Schaltung
30 Gleichrichter
32 Wechselrichter
34 Generator

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Umspannanlage mit
einem eine Wechselspannungsverteilung von einem Energieversorgungsnetz trennenden Schalter,
einem Anschluss einer sekundärtechnischen Schalteinheit an die
Wechselspannungsverteilung,
einem Anschluss eines Batteriewechselrichters eines Energiespeichers an die Wechselspannungsverteilung,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schalter bei einem Abfall einer eingangsseitigen Spannung unter einen unteren Grenzwert öffnet,
dass der Batteriewechselrichter abhängig von der Schalterstellung des Schalters eine Frequenz der Wechselspannungsverteilung vorgibt und
dass ein netzgeführter Wechselrichter abhängig von der Frequenz der
Wechselspannungsverteilung eine elektrische Leistung eines Generators in die Wechselspannungsverteilung einspeist.
2. Umspannanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
ein Transformator primärseitig an ein Energi e ver s orgungsnetz und
sekundärseitigen an den Schalter angeschlossen ist, wobei der Transformator insbesondere ein Eigenbedarfstransformator ist.
3. Umspannanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wechselspannungsverteilung eine zumindest dreiphasige
Drehstromverteilung ist.
4. Umspannanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die sekundärtechnische Schalteinheit zumindest ein Schutzleitmodul oder eine F eldanschalteinheit, insbesondere umfassend eine Feldeinheit und/oder ein Schutzmodul, umfasst.
5. Umspannanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die sekundärtechnische Schalteinheit Schaltgeräte umfasst, mit denen primärtechnische Schaltanlagen angesteuert werden.
6. Umspannanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Mehrzahl von sekundärtechnischen Schalteinheiten an die
Wechselspannungsverteilung angeschlossen ist.
7. Umspannanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Kommunikationstechnik, insbesondere nachrichtentechnische
Komponenten und/oder leittechnische Komponenten über einen ersten
Gleichrichter an die Wechselspannungsverteilung angeschlossen ist.
8. Umspannanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Schutztechnik über einen zweiten Gleichrichter an die
Wechselspannungsverteilung angeschlossen ist.
9. Umspannanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schutztechnik und/oder Leittechnik in der Feldebene abhängig von einer Spannung und/oder einer Frequenz In der Wechselspannungsverteilung oder abhängig von einem Ladezustand des Energiespeichers und/oder abhängig von einem Ladezustand eines unmittelbar an der Schutztechnik und/oder
Leittechnik angeordneten Energiespeichers abschaltbar ist.
10. Umspannanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Gleichrichter eine erste Ausgangsspannung hat und/oder dass der zweite Gleichrichter eine zweite, von der ersten Ausgangsspannung verschiedene Ausgangsspannung hat, insbesondere dass die erste Ausgangsspannung eine erste Spannung ist und dass die zweite Ausgangsspannung eine höhere als die erste Spannung ist.
11. Umspannanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Energiespeicher ein Lithium-Ionen Speicher ist.
12. Umspannanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Wechselspannungsverteilung und dem
Energieversorgungsnetz ein Leistungsflusswächter angeordnet ist.
13. Umspannanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wechselspannungsverteilung Komponenten der Feldleitebene versorgt.
14. Umspannanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Batteriewechselrichter dreiphasig an die Wechselspannungsverteilung angeschlossen ist.
15. Umspannanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine sekundärtechnische Schalteinheit dreiphasig an die Wechselspannungsverteilung angeschlossen ist.
16. Umspannanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Generator eine Photovoltaikanlage umfasst.
17. Verfahren zum Betreiben einer Umspannanlage bei dem
eine Wechselspannungsverteilung von einem Energieversorgungsnetz durch einen Schalter getrennt wird,
die Wechselspannungsverteilung durch einen Batteriewechselrichter eines Energiespeichers, der an die Wechselspannungsverteilung angeschlossen ist, gespeist wird und
eine sekundärtechnischen Schalteinheit über die Wechselspannungsverteilung gespeist wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schalter bei einem Abfall einer eingangsseitigen Spannung unter einen unteren Grenzwert geöffnet wird,
eine Frequenz durch den Batteriewechselrichter abhängig von der
Schalterstellung des Schalters in der Wechselspannungsverteilung vorgegeben wird, und
elektrische Leistung eines Generators durch einen netzgeführten Wechselrichter abhängig von der vorgegebenen Frequenz in die Wechselspannungsverteilung eingespeist wird.
EP19789929.7A 2018-11-15 2019-10-15 Umspannanlage eines energieversorgungsnetzes sowie ein verfahren zum betreiben einer umspannanlage Pending EP3881412A1 (de)

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