EP4497185A1 - Verfahren zur anpassung eines spannungssollwerts für die regelung eines stufentransformators und vorrichtung zur anpassung eines spannungssollwerts für die regelung eines stufentransformators - Google Patents

Verfahren zur anpassung eines spannungssollwerts für die regelung eines stufentransformators und vorrichtung zur anpassung eines spannungssollwerts für die regelung eines stufentransformators

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Publication number
EP4497185A1
EP4497185A1 EP23722264.1A EP23722264A EP4497185A1 EP 4497185 A1 EP4497185 A1 EP 4497185A1 EP 23722264 A EP23722264 A EP 23722264A EP 4497185 A1 EP4497185 A1 EP 4497185A1
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EP
European Patent Office
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voltage
tap
power
current
tap position
Prior art date
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Pending
Application number
EP23722264.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karsten Viereck
Helmut Prölß
Alexander Winterer
Markus Riepl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Reinhausen GmbH, Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Publication of EP4497185A1 publication Critical patent/EP4497185A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P13/00—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P13/06—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output by tap-changing; by rearranging interconnections of windings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/02—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings
    • H01F29/04—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings having provision for tap-changing without interrupting the load current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1878—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using tap changing or phase shifting transformers

Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting a desired voltage value for controlling a step transformer by means of an on-load tap changer.
  • the invention further relates to a device for adjusting a voltage setpoint for controlling a step transformer.
  • the object of the present invention is therefore to create a method for adjusting a voltage setpoint for the control of a tap transformer with an on-load tap changer, through which the voltage at the end user does not slip out of a predetermined voltage band and, in addition, the maximum utilization of the system, which corresponds to the current through the lines, is not exceeded.
  • a method for adjusting a voltage setpoint for voltage regulation of a step transformer using an on-load tap changer comprising the following steps: determining a reverse power flow on a low-voltage side of the step transformer by measuring a current and a voltage; actuating the on-load tap changer from a current tap position to a further tap position and measuring the voltage and current in the further tap position; determining a value m from the performances of the different level positions; using the specific value m as a slope for a first section of a straight line of a voltage setpoint.
  • the method makes it easy to adapt the voltage setpoint, which is used to control the on-load tap changer in the tap transformer, particularly efficiently and quickly in the case of a reverse power flow and thus prevent overvoltages among consumers in the network. Furthermore, the process ensures maximum feed-in power. A fixed voltage setpoint does not make it possible to react to changes in the network on the low-voltage side. The process makes it possible, for example, for a PV system to be easily switched on in the network without this having any negative effects. The process then adapts the voltage setpoint to the new network conditions. For this purpose, after the reverse power flow has been determined, the power (apparent power and/or active power) is determined at different tap positions.
  • the performances are based on measured currents and voltages on the low-voltage side of the tap transformer when the on-load tap changer moves to different tap positions. Once determined, the quotient of the power then represents the value m of the slope of the straight line that represents the voltage setpoint.
  • the power can be determined in any way, for example as apparent power and/or active power.
  • the reverse power flow can be determined in any way, for example by measuring the current and voltage on the low-voltage side of the step transformer. In particular, when reverse power flow is detected, the active current flows from the consumers and the producers, i.e. from the low-voltage side, via the step transformer to the high-voltage side.
  • the on-load tap changer can be designed in any way and can be, for example, an on-load tap changer with a diverter switch and selector or on-load selector. Furthermore, the on-load tap changer can have mechanical switching elements such as contacts and vacuum interrupters or also semiconductor switching elements. The on-load tap changer can be actuated via a motor drive or electronic control of the semiconductor switching elements.
  • the performance can be determined in any way, for example as the product of measured current and measured voltage. Either the apparent power or the real power can be determined.
  • the value m for the slope for the first section of a straight line of a voltage setpoint is determined as a quotient from the outputs of different tap positions of the on-load tap changer.
  • Value m is used after its determination as the slope in the first section of the straight line of the voltage setpoint.
  • the method can be carried out in any way, with the power in the current tap position being determined as the product of the measured current and the measured voltage in the current tap position; the on-load tap changer is actuated and moved from a current tap position to a higher tap position; the power of the higher tap position is determined as the product of the measured current and the measured voltage of the higher tap position; the value m is determined as the quotient of the power of the higher step position and the power of the lower step position.
  • the value m is then used as the slope in the first section of the straight line of the voltage setpoint and thus replaces the previous first section of the straight line.
  • the method can be carried out in any way, with the power in the current tap position being determined as the product of the measured current and the measured voltage in the current tap position.
  • the on-load tap changer is actuated and moved from a current tap position n to a lower tap position becomes; the power of the lower tap position is determined as the product of the measured current and the measured voltage of the lower tap position; the value m is determined as a quotient of the power of the higher step position n and the power of the lower step position n-1.
  • the method can be carried out in any way, with the on-load tap changer being actuated and moved from a current tap position to a higher tap position; - the power of the higher step position as a product of the measured
  • the on-load tap changer is actuated twice and moved from a current tap position to the lower tap position; - the power of the lower tap position is determined as the product of the measured current and the measured voltage of the lower tap position; the value m is determined as the quotient of the power of the higher step position and the power of the lower step position.
  • the method can be carried out in any way, with the on-load tap changer being actuated and moved from a current tap position to a lower tap position; the power of the lower tap position is determined as the product of the measured current and the measured voltage of the lower tap position; the on-load tap changer is actuated twice and moved from a current tap position to the higher tap position; the power of the higher tap position is determined as the product of the measured current and the measured voltage of the higher tap position; the value m is determined as the quotient of the power of the higher step position and the power of the lower step position.
  • the on-load tap changer is always switched from the current tap position to an adjacent tap position. The voltage and current are measured in the respective tap positions.
  • the quotient of the power of the higher tap position and the lower tap position forms the slope of the straight line that represents the voltage setpoint.
  • Higher and lower tap position here means that the numerical value of the higher tap position of the on-load tap changer is higher than the numerical value of the lower tap position. It is also possible to switch from a current tap position to a higher tap position. The system then switches to the lower step position twice. The voltage and current are measured accordingly in the tap positions approached. The value m for the slope of the voltage setpoint thus becomes more precise. The gradient triangle becomes larger and therefore the specific value m becomes more precise.
  • a further object of the present invention is to provide a device for adjusting a voltage setpoint for voltage regulation of a step transformer, comprising: at least one measuring device for measuring a current and a voltage on the low-voltage side of the step transformer; a control device which is connected to the at least one measuring device for receiving the measured current and voltage.
  • the device is set up and designed to carry out the improved method described above for adapting a voltage setpoint for voltage regulation of a tap transformer by means of an on-load tap changer and in particular to record the measured currents and voltages, to determine a reverse power flow, the respective powers to calculate, control the drive of the on-load tap changer so that the on-load tap changer moves to different tap positions, a value for the slope of the
  • the device can be designed in any way, with the step transformer being a series regulator with variable impedance, in particular a
  • Figure 1 a power supply system
  • Figure 2 shows a circuit diagram of an idealized network
  • Figure 3 is a diagram for visualizing a voltage control.
  • Figure 1 shows a power supply system 100 comprising a step transformer 200 with a plurality of primary windings 300 and a plurality of secondary windings 400, which are inductively coupled.
  • An on-load tap changer 10 which is coupled to the primary windings.
  • the primary windings 300 have several taps.
  • the on-load tap changer 10 is connected to the primary windings 300 via the taps.
  • the on-load tap changer 10 is designed to connect the taps and thus to regulate the tap transformer 200.
  • a motor drive 11 actuates the on-load tap changer 10, whereby the taps for controlling the tap transformer 200 are connected.
  • a device 20 is provided for voltage regulation.
  • the device 20 has a control device 21 which is connected to the motor drive 11 and a measuring device 15.
  • the control device 21 is designed and set up to control the motor drive 11 and thus the actuation of the on-load tap changer 10, whereby the tap transformer 200 is controlled.
  • the step transformer 200 is connected to the high-voltage network on its first side 30, the high-voltage side. Furthermore, the step transformer 200 is connected to the low-voltage network on its second side 40, the low-voltage side. For example, there is 110kV on the high voltage side and 20kV on the low voltage side.
  • the networks are preferably three-phase networks. Typically, the voltage of the first network is converted into a lower voltage of the second network using the step transformer 200.
  • the step transformer 200 is preferably as a series regulator with variable impedance or high-voltage transformer educated.
  • the control device 21 of the device 20 on the step transformer 200 is intended for voltage regulation.
  • This control device 21 can be arranged directly on the transformer housing or separately in a control room.
  • At least one measuring device 15 is arranged on the low-voltage side, which measures these voltage and current changes. Specifically, it involves at least one current and at least one voltage sensor, which is arranged on at least one line 16 of the second network (low-voltage network). This measuring device 15 transmits the measured voltage and the measured current to the control device 21. Furthermore, the measuring device 15 can also be arranged on the high-voltage side, i.e. the first side 30.
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of an idealized network 41 with the power supply system 100.
  • the step transformer 200 is connected to the network.
  • a line with a line impedance 45, a consumer with a consumer impedance 46, a high-voltage network with a network impedance 43 and a generator 47 are also shown.
  • the generator 47 represents old elements (producers) that supply the power to the network feed in and not take out. These can be, for example, photovoltaic systems, wind turbines and therefore, more generally, renewable energy producers.
  • the line impedance 45 represents the impedance of all lines (or high-voltage lines or cables).
  • the network impedance 43 represents the impedance of the higher-level network (high-voltage network) at the connection point of the step transformer.
  • the step transformer 200 represents an adjustable series impedance.
  • a voltage U20 is measured between points A and B of the network.
  • Point A is located between the step transformer 200 and the line impedance 45, the consumer impedance 46 and the generator 47.
  • Point B is after the line impedance 45, the consumer impedance 46 and the generator 47.
  • a current I20 is measured directly at point A . All measurements and in particular the measurements at point A are carried out using measuring device 15.
  • the current I20 active current
  • the current I20 active current
  • the current I20 flows from the high-voltage network via the step transformer 200 and the lines to the consumers.
  • RPF the current (active current) flows 120 from the combination of consumers and generators via lines into the high-voltage network via the step transformer 200.
  • the sign of the measured power is negative.
  • the sign of the measured power is positive. This means that the sign can be used to determine whether there is a reverse power flow or a forward power flow.
  • Figure 3 shows a diagram for visualizing the voltage control on a step transformer 200.
  • the power (active power) P which is taken from or fed into or supplied to the step transformer 200, is plotted on the X-axis.
  • FPF Forward Power Flow
  • a reference voltage Uref is plotted on the Y axis.
  • a reference voltage of 100 V is specified, although this can deviate by 10% between 90 V and 110 V.
  • any voltage value can be entered here.
  • the reference voltage Uref forms the measured voltage on the second side 40 in the low-voltage network directly or indirectly.
  • a straight line 50 is shown in the diagram, which serves as a setpoint for the device 20 for voltage regulation; This straight line 50 represents the voltage setpoint Usoll.
  • the voltage Uact of the step transformer 200 on the second side 40 is permanently monitored using at least one measuring device 15. These measured values of the voltages Uact are plotted in the diagram.
  • the on-load tap changer 10 is actuated via the motor drive 11 until the measured actual value of the voltage Uact is at or immediately close to the voltage setpoint Usoll, represented by the straight line 50. finds.
  • a voltage band or a tolerance range is specified around the voltage setpoint Usoll, i.e. also around the straight line 50, in which the actual value of the voltage Uactual can be located without any actuation having to take place.
  • the straight line 50 of the voltage setpoint Usoll is divided into a first section and a second section and can have a different slope in each of the sections.
  • the voltage on the consumer side always remains within a specified band despite increasing load.
  • the voltage is between 360V and 440V.
  • the straight line 50 in the first section 50.1 of the voltage setpoint Usoll has a different slope in this section of the control, which, however, differs from the slope in the area of FPF differs.
  • This slope too can be determined based on the network parameters before commissioning. To do this, however, the parameters for the transmission line and the generators must be known. However, these parameters are often not available or can change over time.
  • the method according to the invention makes it possible to dynamically adapt the slope of the straight line of the voltage setpoint Usoll. This should be symbolized by the double arrow 50.3.
  • the network parameters do not have to be specified here.
  • the first step is to determine the power flow. Specifically, it is determined whether there is a reverse power flow or a forward power flow. For this purpose, the direction of the current I20 or the sign of the active current and the voltage U20 are determined and it is derived from this whether a reverse power flow or a forward power flow is present.
  • the current 120 and the voltage U20 measured at point A of a network are recorded via the measuring device 15 and determined in the device 20.
  • the power L20 is determined as the product of the measured voltage U20 and I20. The power can be apparent power or real power.
  • Current I20 derived active power is negative (has a negative sign), that is, the active current in point A flows from the generator into the network via the transformer 200.
  • a forward power flow occurs when the active power derived from the voltage and current is positive, i.e. the active current flows at point A from the network to the consumer via the transformer 200.
  • the on-load tap changer 10 is switched to the original tap position n.
  • a value m is determined from the measured powers in the tap position approached and the current tap position.
  • the value m is always formed as a quotient of the power of the higher step position and the lower step position.
  • Higher and lower tap position here means that the numerical value of the higher tap position of the on-load tap changer is higher than the numerical value of the lower tap position.
  • the value m is the quotient of the power L21 of the higher tap position n+1 and the power L20 of the current tap position n or, when downshifting or moving to a lower tap position or tap switch position, the quotient of the power L20 of the current tap position n and the power L19 of the lower tap position n-1.
  • the determined value m is used as the slope for the straight line 50 of the voltage setpoint Usoll in the first section 50.1 of the RPF.
  • This new straight line section forms the voltage setpoint Usoll and is used to control the on-load tap changer 10.
  • This voltage setpoint Usoll is determined using the device 20 for voltage regulation and in particular a control device 21.
  • the device 20 thus not only serves to regulate the voltage of the step transformer 200 but is also able to adapt the voltage setpoint Usoll. This adjustment can be carried out as often as required, especially when weather conditions change. For example, when clouds over large PV systems pull; switched on or off with changing feed-in power, ie reverse power flow with a high gradient, or network configurations.
  • a further exemplary process sequence for adapting a voltage setpoint Usoll for voltage regulation of a tap transformer 200 by means of an on-load tap changer 10 is described below.
  • the first step is to determine the power flow. Specifically, it is determined whether there is a reverse power flow or a forward power flow. For this purpose, the direction of the current (active current) I20 and the voltage U20 are determined and it is derived from this whether there is a reverse power flow or a forward power flow.
  • the current 120 and the voltage U20 measured at point A of a network are recorded via the measuring device 15 and determined in the device 20.
  • a reverse power flow occurs when the active power derived from the voltage U20 and the current I20 is negative (or has a negative sign), that is, the current at point A flows from the generator into the network via the transformer 200.
  • a forward power flow occurs when the power derived from the voltage and current is positive, i.e. the current flows at point A from the network to the consumer via the transformer 200.
  • the on-load tap changer 10 is in the tap transformer
  • the 200 is actuated in such a way that it is moved from the current output stage position n to a next higher stage position n+1.
  • the first current 121 and a first voltage U21 are determined, and the resulting power L21.
  • the power can be apparent power or real power.
  • the on-load tap changer 10 in the tap transformer 200 is actuated in such a way that it is moved down from the current output tap position n+1 to a lower tap position n-1.
  • the second current 119 and a second voltage U19 are determined, and the resulting power L19.
  • the power can be apparent power or real power.
  • the on-load tap changer 10 is switched to the original tap position n.
  • a value m is determined from the measured power L21 in the tap positions n+1 approached and the measured power L19 in the second tap positions n-1 approached.
  • the value m is always formed as a quotient of the power of the higher step position and the lower step position.
  • Higher and lower tap position here means that the numerical value of the higher tap position of the on-load tap changer is higher than the numerical value of the lower tap position.
  • the value m is the quotient of the power L21 of the higher tap position n+1 and the power L19 of the tap position n-1.
  • the determined value m is used as the slope for the straight line 50 of the voltage setpoint Usoll in the first section 50.1 of the RPF.
  • This new straight line forms the voltage setpoint Usoll.
  • This voltage setpoint U-should is determined by means of the device 20 for voltage regulation and in particular a control device 21.
  • the device 20 is therefore not only used to regulate the voltage of the step transformer 200 but is also able to adapt, change and save the voltage setpoint Usoll. This adjustment can be carried out as often as required.
  • the device 20 with the control device 21 has means or is designed and set up to carry out the methods described above.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

Verfahren zur Anpassung eines Spannungssollwertes (Usoll) zur Spannungsregelung eines Stufentransformators (200) mittels eines Laststufenschalters (10), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: bestimmen eines Reverse Power Flows auf einer Unterspannungsseite () des Stufentransformators (200) durch eine Messung eines Stroms (I20) und einer Spannung (U20); betätigen des Laststufenschalters (10) aus einer aktuellen Stufenstellung n in eine weitere Stufenstellung (n-1, n+1) und Messung der Spannung (U21, U19) des Stromes (121, 119) in der weiteren Stufenstellung (n-1, n+1); bestimmen eins Wertes m aus Leistungen (L19, L20, L21) der unterschiedlichen Stufenstellung (n, n-1, n+1); nutzen des bestimmten Wertes m als Steigung für einen ersten Abschnitt einer Gerade des Spannungssollwertes (Usoll).

Description

VERFAHREN ZUR ANPASSUNG EINES SPANNUNGSSOLLWERTS FÜR DIE REGELUNG EINES STUFENTRANSFORMATORS UND VORRICHTUNG ZUR ANPASSUNG EINES SPANNUNGSSOLLWERTS FÜR DIE REGELUNG EINES STUFENTRANSFORMATORS Die Erfindung betriffteinVerfahren zurAnpassung einesSpannungssollwertesfür die Regelung eines StufentransformatorsmittelseinesLaststufenschalters.
Fernerbetrifftdie Erfindung eineVorrichtungzurAnpassungeinesSpannungssoll- wertesfürdie Regelung einesStufentransformators.
Üblicherweisewird aufderUnterspannungsseite einesStufentransformatorsinei- nem NetzWirkleistungvonVerbrauchernverbraucht.Um die Spannung beistei- gendem oderSinkendem Verbrauchkonstantzu halten,erfolgtdie Spannungsre- gelung miteinem Laststufenschalter.Dajedoch immermehrErzeugeraufderUn- terspannungsseitezufindensind,kanneszueinem negativenWirkleistungsfluss kommen. Hierbedarfeseinesneuen Regelkonzeptes. Aufgabe dervorliegenden Erfindung istessomit,einVerfahrenzurAnpassungei- nesSpannungssollwertesfürdie RegelungeinesStufentransformatorsmiteinem Laststufenschalterzuschaffen,durchdasdie Spannung am Endverbrauchernicht auseinem vorgegebenenSpannungsband rutschtundzusätzlichdie maximale Auslastung desSystems,wasdem Strom durchdie Leitungenentspricht,nicht überschritenwird.
DieseAufgabewird durch einVerfahrenzurAnpassung einesSpannungssollwer- teszurSpannungsregelungeinesStufentransformatorsmitelseines Laststufen- schaltersgelöst,wobeidasVerfahrenfolgende Schritte umfasst: bestimmeneinesReverse PowerFlowsaufeinerUnterspannungsseite des Stufentransformatorsdurcheine Messung einesStromsund einerSpannung; betätigendesLaststufenschaltersauseineraktuellen Stufenstellung ineine weitere Stufenstellung und Messung derSpannung unddesStromesinder weiterenStufenstellung; bestimmeneinesWertesm ausden Leistungen derunterschiedlichenStufen- Stellungen; nutzen des bestimmten Wertes m als Steigung für einen ersten Abschnit ei- ner Gerade eines Spannungssollwertes.
Das Verfahren ermöglicht es auf einfache Art und Weise den Spannungssollwert, welcher der Regelung des Laststufenschalters im Stufentransformator dient, im Fall eines Reverse Power Flows besonders effizient und schnell anzupassen und damit Überspannungen bei Verbrauchern im Netz zu verhindern. Weiterhin ge- währleisten das Verfahren eine maximale Einspeiseleistung. Ein fest eingestellter Spannungssollwert ermöglicht es nicht, auf Änderungen im Netz auf der Unter- spannungsseite zu reagieren. Das Verfahren ermöglicht es, dass beispielsweise eine PV Anlage im Netz einfach zugeschaltet werden können, ohne dass sich dies nachteilig auswirkt. Durch das Verfahren wird dann der Spannungssollwert auf die neuen Gegebenheiten des Netzes entsprechend angepasst. Hierfür werden nach festgestelltem Reverse Power Flow die Leistungen (Schein leistung und/oder Wirkleistung) an unterschiedlichen Stufenstellungen ermittelt. Die Leistungen ba- sieren dabei auf gemessenen Strömen und Spannungen auf der Unterspannungs- seite des Stufentransformators, wenn der Laststufenschalter unterschiedliche Stu- fenstellungen anfährt. Der Quotient aus den Leistungen bildet nach seiner Bestim- mung dann den Wert m der Steigung der Gerade ab, die den Spannungssollwert darstellt.
Die Bestimmung der Leistung kann auf beliebige Art und Weise erfolgen, bei- spielsweise als Scheinleistung und/oder Wirkleistung. Der Reverse Power Flow kann auf beliebige Art und Weise bestimmt werden, bei- spielsweise durch Messung des Stromes und der Spannung auf der Unterspan- nungsseite des Stufentransformators. Insbesondere fließt bei erkannten Reverse Power Flow der Wirkstrom von den Verbrauchern und den Erzeugern, also von Niederspannungsseite, über den Stufentransformator zur Hochspannungsseite.
Der Laststufenschalter kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und bei- spielweise ein Laststufenschalter mit Lastumschalter und Wähler oder Lastwähler sein. Weiterhin kann der Laststufenschalter sowohl mechanische Schaltelemente wie Kontakte und Vakuumschaltröhren oder auch Halbleiterschaltelemente aufwei- sen. Die Betätigung des Laststufenschalters kann über einen Motorantrieb oder eine elektronische Ansteuerung der Halbleiterschaltelemente erfolgen.
Die Leistung kann auf beliebige Art und Weise bestimmt werden, beispielsweise als Produkt aus gemessenem Strom und gemessener Spannung. Hierbei kann entweder die Scheinleistung oder die Wirkleistung bestimmt werden.
Der Wert m für die Steigung für den ersten Abschnit einer Gerade eines Span- nungssollwertes wird als Quotient aus den Leistungen unterschiedlicher Stufen- stellungen des Laststufenschalter ermittelt.
Das Verfahren kann auf beliebige Art und Weise durchgeführt werden, wobei der
Wert m nach seiner Bestimmung als Steigung irn ersten Abschnitt der Gerade des Spannungssollwertes verwendet wird.
Das Verfahren kann auf beliebige Art und Weise durchgeführt werden, wobei die Leistung in der aktuellen Stufenstellung als Produkt aus dem gemessenen Strom und der gemessenen Spannung in der aktuellen Stufenstellung be- stimmt wird; der Laststufenschalter betätigt und von einer aktuellen Stufenstellung in eine höhere Stufenstellung gefahren wird; die Leistung der höheren Stufenstellung als Produkt aus dem gemessenen Strom und der gemessenen Spannung der höheren Stufenstellung bestimmt wird; der Wert m als Quotient aus der Leistung der höheren Stufenstellung und der Leistung der tieferen Stufenstellung bestimmt wird.
Der Wert m wird nach seiner Bestimmung dann als Steigung im ersten Abschnit der Gerade des Spannungssollwertes verwendet und ersetzt damit den vorherigen ersten Abschnitt der Gerade.
Das Verfahren kann auf beliebige Art und Weise durchgeführt werden, wobei die Leistung in der aktuellen Stufenstellung als Produkt aus dem gemessenen Strom und der gemessenen Spannung in der aktuellen Stufenstellung be- stimmt wird der Laststufenschalter betätigt und von einer aktuellen Stufenstellung n in eine tiefere Stufenstellung gefahren wird; die Leistung der tieferen Stufenstellung als Produkt aus dem gemessenen Strom und der gemessenen Spannung der tiefere Stufenstellung bestimmt wird; der Wert m als Quotient aus der Leistung der höheren Stufenstellung n und der Leistung der tieferen Stufenstellung n-1 bestimmt wird. Das Verfahren kann auf beliebige Art und Weise durchgeführt werden, wobei der Laststufenschalter betätigt und von einer aktuellen Stufenstellung in eine höhere Stufenstellung gefahren wird; - die Leistung der höheren Stufenstellung als Produkt aus dem gemessenen
Strom und der gemessenen Spannung der höheren Stufenstellung bestimmt wird; der Laststufenschalter zweimal betätigt und von einer aktuellen Stufenstel- lung in die tiefere Stufenstellung gefahren wird; - die Leistung der tieferen Stufenstellung als Produkt aus dem gemessenen Strom und der gemessenen Spannung der tieferen Stufenstellung bestimmt wird; der Wert m als Quotient aus der Leistung der höheren Stufenstellung und der Leistung der tieferen Stufenstellung bestimmt wird.
Das Verfahren kann auf beliebige Art und Weise durchgeführt werden, wobei der Laststufenschalter betätigt und von einer aktuellen Stufenstellung in eine tiefer Stufenstellung gefahren wird; die Leistung der tieferen Stufenstellung als Produkt aus dem gemessenen Strom und der gemessenen Spannung der tieferen Stufenstellung bestimmt wird; der Laststufenschalter zweimal betätigt und von einer aktuellen Stufenstel- lung in die höhere Stufenstellung gefahren wird; die Leistung der höheren Stufenstellung als Produkt aus dem gemessenen Strom und der gemessenen Spannung der höheren Stufenstellung bestimmt wird; der Wert m als Quotient aus der Leistung der höheren Stufenstellung und der Leistung der tieferen Stufenstellung bestimmt wird. Bei der Ermittlung des Spannungssollwertes wird der Laststufenschalter stets aus der aktuellen Stufenstellung in eine benachbarte Stufenstellung geschaltet. In den jeweiligen Stufenstellungen werden die Spannung und der Strom gemessen. Der Quotient aus den Leistungen der höheren Stufenstellung und tieferen Stufenstel- lung bildet die Steigung der Gerade, die den Spannungssollwert abbildet. Höhere und tiefere Stufenstellung heißt hier, dass der numerische Wert der höheren Stu- fenstellung des Laststufenschalters höher ist als der numerische Wert der tieferen Stufenstellung. Weiterhin kann aus einer aktuellen Stufenstellung in eine höher Stufenstellung ge- schaltet werden. Im Anschluss wird zweimal in die tiefere Stufenstellung geschal- tet. In den angefahrenen Stufenstellungen werden entsprechend Spannung und der Strom gemessen. Der Wert m für die Steigung des Spannungssollwertes wird damit genauer. Das Steigungsdreieck wird größer und damit der bestimmte Wert m genauer.
Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Anpas- sung eines Spannungssollwertes zur Spannungsregelung eines Stufentransforma- tors bereitzustellen, umfassend: mindestens eine Messvorrichtung zum Messen eines Stromes und einer Spannung auf der Unterspannungsseite des Stufentransformators; eine Regelungsvorrichtung, die mit der mindestens einen Messvorrichtung zum Empfang des gemessenen Stromes und Spannung verbunden ist.
Die Messvorrichtung kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispiels- weise kann diese einen Stromsensor und einen Spannungssensor aufweisen.
Diese Sensoren sind mit der Regelungsvorrichtung über Kabel oder kabellos ver- bunden. Die Vorrichtung ist dazu eingerichtet und ausgebildet das vorab beschrie- bene verbesserte Verfahren zur Anpassung eines Spannungssollwertes zur Span- nungsregelung eines Stufentransformators mittels eines Laststufenschalters durchzuführen und insbesondere die gemessenen Ströme und Spannungen zu er- fassen, einen Reverse Power Flow zu bestimmen, die jeweiligen Leistungen zu berechnen, den Antrieb des Laststufenschalters zu steuern, damit der Laststufen- Schalter unterschiedliche Stufenstellungen anfährt, einen Wert für die Steigung der
Gerade des Spannungssollwertes zu bestimmen und die Gerade des Spannungs- solwertes entsprechend zu ändern und diese zu speichern.
Die Vorrichtung kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, wobei der Stu- fentransformator ein Längsregler mit variabler Impedanz ist, insbesondere ein
Hochspannungstransformator. ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezug auf die Zeichnungen im Detail erklärt. Komponenten, die identisch oder funktionell identisch sind oder einen identischen Effekt haben, können mit identi- schen Bezugszeichen versehen sein. Identische Komponenten oder Komponenten mit identischer Funktion sind unter Umständen nur bezüglich der Fi- gur erklärt, in der sie zuerst erscheinen. Die Erklärung wird nicht notwendiger- weise in den darauffolgenden Figuren wiederholt.
Es zeigen: Figur 1 ein Stromversorgungssystem;
Figur 2 einen Schaltplan eines idealisierten Netzes;
Figur 3 ein Diagramm zur Visualisierung einer Spannungsregelung.
Figur 1 zeigt ein Stromversorgungssystem 100 umfassend einen Stufentransfor- mator 200 mit mehreren Primärwicklungen 300 und mehreren Sekundärwicklun- gen 400, die induktiv gekoppelt sind. Einen Laststufenschalter 10 der mit den Pri- märwicklungen gekoppelt ist Die Primärwicklungen 300 weisen mehrere Anzap- fungen auf. Der Laststufenschalter 10 ist über die Anzapfungen mit den Pri- märwicklungen 300 verbunden. Der Laststufenschalter 10 ist zum Beschälten der Anzapfungen und damit zum Regeln des Stufentransformators 200 ausgestaltet. Ein Motorantrieb 11 betätigt den Laststufenschalter 10, wodurch die Anzapfungen zum Regeln des Stufentransformators 200 beschältet werden. Weiterhin ist eine Vorrichtung 20 zur Spannungsregelung vorgesehen. Die Vorrichtung 20 weist eine Regelungsvorrichtung 21 die mit dem Motorantrieb 11 und einer Messvorrichtung 15 verbunden ist. Die Regelungsvorrichtung 21 ist dazu ausgebildet und eingerich- tet den Motorantrieb 11 und damit die Betätigung des Laststufenschalters 10 zu steuern, wodurch der Stufentransformator 200 geregelt wird.
Der Stufentransformator 200 ist auf seiner ersten Seite 30, der Oberspannungs- seite, mit dem Oberspannungsnetz verbunden. Weiterhin ist der Stufentransforma- tor 200 auf seiner zweiten Seite 40, der Niederspannungsseite, mit dem Nieder- spannungsnetz verbunden. Beispielsweise liegen an der Oberspannungsseite 110kV und auf der Niederspannungsseite 20kV an. Bei den Netzen handelt es sich dabei vorzugsweise um dreiphasige Netze. Üblicherweise wird mit dem Stu- fentransformator 200 die Spannung des ersten Netzes in eine niedrigere Span- nung des zweiten Netzes umgewandelt. Der Stufentransformator 200 ist vorzugs- weise als Längsregler mit variabler Impedanz bzw. Hochspannungstransformator ausgebildet.
Die Regelungsvorrichtung 21 der Vorrichtung 20 am Stufentransformator 200 ist zur Spannungsregelung vorgesehen. Diese Regelvorrichtung 21 kann dabei un- mitelbar am Transformatorgehäuse oder separat in einer Leitwarte angeordnet sein.
Auf der zweiten Seite 40, also auf der Unterspannungsseite, können neben den Verbrauchern auch Erzeuger angeschlossen sein, deshalb kann die Spannung auf dieser Seite bzw. in diesem Netz schwanken. Durch Betätigung des Laststufen- schalters 10 auf der ersten Seite 30 des ersten Netzes (Oberspannungsnetzes) können diese Spannungsschwankungen auf der zweiten Seite 40 ausgeglichen werden. Hierfür ist mindestens eine Messvorrichtung 15 auf der Unterspannungs- seite angeordnet, die diese Spannungs- und Stromänderungen misst. Konkret handelt es sich um mindestens einen Strom- und mindestens einen Spannungs- sensor, der an mindestens einer Leitung 16 des zweiten Netzes (Niederspan- nungsnetzes) angeordnet ist. Diese Messvorrichtung 15 übermittelt die gemes- sene Spannung und den gemessenen Strom and die Regelungsvorrichtung 21 . Weiterhin kann die Messvorrichtung 15 auch auf der Oberspannungsseite, also der ersten Seite 30, angeordnet sein.
Basierend auf diesen übermittelten Strömen und Spannungen erfolgt Spannungs- regelung und damit insbesondere die Betätigung des Laststufenschalters 10 über den Motorantrieb 11 gemäß einem Verfahren zur Spannungsregelung.
Die Vorrichtung 20 mit der Regelungsvorrichtung 21 weist Mittel auf bzw. ist dazu ausgebildet und eingerichtet zusätzlich das erfindungsgemäße Verfahren auszu- führen.
Figur 2 zeigt einen Schaltplan eins idealisierten Netzes 41 mit dem Stromversor- gungssystem 100. Der Stufentransformator 200 ist im Netz angebunden. Im Schaltplan des Netzes 41 sind weiterhin eine Leitung mit einer Leitungsimpedanz 45, ein Verbraucher mit einer Verbraucherimpedanz 46, ein Hochspannungsnetz mit einer Netzimpedanz 43 sowie einem Generator 47 eingezeichnet. Der Genera- tor 47 repräsentiert hierbei alte Elemente (Erzeuger) die Leistung in das Netz einspeisen und nicht entnehmen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Photo- voltaikanlagen, Windenergieanlagen und damit ganz allgemein um regenerative Energieerzeuger handeln.
Die Leitungsimpedanz 45 repräsentiert die Impedanz sämtlicher Leitungen (bzw. Hochspannungsleitungen oder Kabel).
Die Netzimpedanz 43 repräsentiert die Impedanz des übergeordneten Netzes (Hochspannungsnetzes) am Anschlusspunkt des Stufentransformators.
Der Stufentransformator 200 repräsentiert eine regelbare Längsimpedanz.
Da am Netz 41 sowohl Verbraucher aus als auch Erzeuger angeschlossen sind, kann es dazu kommen, dass aus dem Hochspannungsnetz nicht nur Energie durch die Verbraucher entnommen wird, sondern auch durch Erzeuger einge- speist wird. Entnommen heißt hier, dass auf der zweiten Seite 40 - also der Unter- spannungsseite - hautsächlich Leistung (Wirkleistung) durch die Verbraucher ver- braucht wird. Hierbei handelt es sich um den sog. Forward Power Flow (FPF). Beim Einspeisen wird auf der zweiten Seite 40 Leistung (Wirkleistung) durch PV- Anlagen oder Ähnlichem dem Netz 41 aus einer Quelle (47) zugeführt. Mit ande- ren Worten fließt hier die Wirkleistung von der Verbraucherseite also der zweiten Seite 40 zum übergeordneten Netz bzw. Leistung wird von der Niederspannungs- seite zur Hochspannungsseite transportiert. Hierbei handelt es sich um den sog. Reverse Power Flow (RPF).
Bei der Bestimmung, ob ein RPF oder ein FPF voriiegt wird eine Spannung U20 zwischen den Punkten A und B des Netzes gemessen. Punkt A befindet zwischen dem Stufentransformator 200 sowie der Leitungsimpedanz 45, der Verbraucherim- pedanz 46 und dem Generator 47. Punk B ist nach der Leitungsimpedanz 45, der Verbraucherimpedanz 46 und dem Generator 47. Weiterhin wird ein Strom I20 un- mitelbar am Punkt A gemessen. Sämtliche Messungen und insbesondere die Messungen an Punkt A erfolgen mitels Messvorrichtung 15. Bei einem FPF fließt der Strom I20 (Wirkstrom) vom Hochspannungsnetz über den Stufentransformator 200 und die Leitungen zu den Verbrauchern. Bei RPF fließt der Strom (Wirkstrom) 120 von der Kombination aus den Verbrauchern und Erzeugern über Leitungen in das Hochspannungsnetz über den Stufentransformator 200. Beim Messen eines RPF an den Punkten A und B ist das Vorzeichen der gemessenen Leistung (Wirkleistung) negativ. Beim Messen eines FPF an den Punkten A und B ist das Vorzeichen der gemessenen Leistung (Wirkleistung) positiv. Somit lässt sich an- hand des Vorzeichens feststeilen ob ein Reverse Power Flow oder ein Forward Power Flow vorliegt.
Figur 3 zeigt ein Diagramm zur Visualisierung der Spannungsregelung an einem Stufentransformator 200. Auf der X-Achse wird die Leistung (Wirkleistung) P auf- getragen, die dem Stufentransformator 200 entnommen oder eingespeist bzw. zu- geführt wird. Entnommen heißt hier, dass auf der zweiten Seite 40 also der Unter- spannungsseite hautsächlich Leistung (Wirkleistung) durch die Verbraucher ver- braucht wird. Hierbei handelt es sich um den sog. Forward Power Flow (FPF).
Beim Einspeisen wird auf der zweiten Seite 40 Leistung (Wirkleistung) durch PV- Anlagen oder Ähnlichem dem Stromversorgungssystem 100 zugeführt. Mit ande- ren Worten fließt hier Leistung (Wirkleistung) von der Verbraucherseite also der zweiten Seite 40 zum Netz bzw. Leistung wird von der Niederspannungsseite zur Hochspannungsseite transportiert. Hierbei handelt es sich um den sog. Reverse Power Flow (RPF). Der Nullpunkt der X-Achse ist mittig im Diagramm eingetragen, damit ein entspre- chender Leistungszustand des Netzes, also eine FPF oder RPF abgebildet wer- den kann. Damit kann das Diagramm in einen ersten Bereich in dem FFP vorliegt und in einen zweiten Bereich in dem RPF vorliegt aufgeteilt werden. Bei einem FPF ist die gemessene Leistung auf der Niederspannungsseite positiv aufgetra- gen. Beim einem RPF ist die gemessene Leistung mit einem negativen Vorzei- chen versehen.
Auf der Y-Achse ist eine Referenzspannung Uref aufgetragen. Hier wird beispiels- weise eine Referenzspannung von 100 V vorgeben, wobei diese um 10% also zwischen 90 V und 110 V abweichen kann. Alternativ kann hier ein beliebiger Spannungswert aufgetragen werden. Grundsätzlich bildet die Referenzspannung Uref die gemessene Spannung auf der zweiten Seite 40 in Niederspannungsnetz direkt oder indirekt ab.
Im Diagramm ist eine Gerade 50 eingezeichnet, die der Vorrichtung 20 zur Span- nungsreglung als Sollwert dient; diese Gerade 50 bildet den Spannungssollwert Usoll ab. Während des Betriebes wird also die Spannung Uist des Stufentransfor- mators 200 auf der zweiten Seite 40 permanent mitels mindestens einer Messvor- richtung 15 überwacht. Diese gemessenen Werte der Spannungen Uist werden in das Diagramm eingezeichnet. Je nachdem wo sich die gemessenen Werte im Dia- gramm befinden, wird der Laststufenschalter 10 über den Motorantrieb 11 so lange betätig, bis der gemessene Istwert der Spannung Uist auf oder unmittelbar in der Nähe des Spannungssollwertes Usoll, dargestellt durch die Gerade 50, be- findet. Dabei ist um den Spannungssollwert Usoll, also auch um die Gerade 50 ein Spannungsband bzw. ein Toleranzbereich vorgegeben, in dem sich der Istwert der Spannung Uist befinden darf, ohne dass eine Betätigung erfolgen muss.
Die Gerade 50 des Spannungssollwertes Usoll ist in einen ersten Abschnitt und ei- nen zweiten Abschnitt aufgeteilt und kann in jedem der Abschnitte eine andere Steigung aufweisen.
Im Bereich des FPF, also wenn Leistung durch die Verbraucher entnommen wird, weist die Gerad 50 im zweiten Abschnitt 50.2 des Spannungssollwertes Usoll der Regelung eine definierte vorgegebene Steigung auf. Diese Steigung hängt von be- stimmte Netzparametern ab. Diese Parameter werden durch die Übertragungslei- tungen (Rline, Lline) und die Verbraucher (Rload, Lload) vorgegeben. Diese Para- meter lassen sich leicht bestimmen und damit vor der Inbetriebnahme in der Vor- richtung 20 speichern.
Hierdurch wird erreicht, dass auf Seiten der Verbraucher trotz steigender Last die Spannung stets in einem vorgegebenen Band bleibt. Üblicherweise liegt die Span- nung zwischen 360V und 440V.
Im Bereich der RPF, also wenn Leistung auf der Niederspannungsseite einge- speist wird, weist die Gerade 50 im ersten Abschnitt 50.1 des Spannungssollwer- tes Usoll in diesem Abschnitt der Regelung eine andere Steigung auf, die sich je- doch von der Steigung im Bereich des FPF unterscheidet. Auch diese Steigung lässt sich anhand der Netzparameter vor der Inbetriebnahme festlegen. Hierfür müssen jedoch die Parameter für die Übertragungsleitung und die Erzeuger be- kannt sein. Diese Parameter liegen jedoch oft nicht vor bzw. können sich im Laufe der Zeit ändern. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es jedoch die Steigung der Gerade des Spannungssollwertes Usoll dynamisch anzupassen. Dies soll durch den Dop- pelpfeil 50.3 symbolisiert werden. Die Netzparameter müssen hier nicht vorgege- ben werden.
Im Weiteren wird in einem beispielhaften Verfahrensablauf zur Anpassung eines Spannungssollwerts Usoll zur Spannungsregelung eines Stufentransformators 200 mittels eines Laststufenschalters 10 beschrieben.
In einem ersten Schritt erfolgt die Bestimmung des Power Flows. Konkret wird be- stimmt, ob ein Reverse Power Flow oder ein Forward Power Flow vorliegt. Hierfür werden die Richtung des Stromes I20 bzw. das Vorzeichen des Wirkstromes und die Spannung U20 bestimmt und daraus abgeleitet, ob ein Reverse Power Flow oder ein Forward Power Flow vorliegt. Der in Punkt A eines Netztes gemessene Strom 120 und die Spannung U20 werden über die Messvorrichtung 15 erfasst und in der Vorrichtung 20 bestimmt. Weiterhin wird die Leistung L20 als Produkt aus der gemessenen Spannung U20 und I20 bestimmt. Bei der Leistung kann es sich um Scheinleistung oder Wirkleistung handeln.
Ein Reverse Power Flow liegt vor, wenn die aus der Spannung U20 und dem
Strom I20 abgeleitete Wirkleistung negativ ist (ein negatives Vorzeichen hat), das heißt der Wirkstrom in Punkt A vom Erzeuger in das Netz über den Transformator 200 fließt. Ein Forward Power Flow liegt vor, wenn die aus der Spannung und dem Strom ab- geleitete Wirkleistung positiv ist, das heißt der Wirkstrom in Punkt A vom Netz zum Verbraucher über den Transformator 200 fließt.
In einem weiteren Schritt wird der Laststufenschalter 10 im Stufentransformator 200 derart betätigt, dass dieser von der aktuellen Ausgangsstufenstellung n auf eine nächst höhere Stufenstellung n+1 gefahren wird oder alternativ auf eine nächst tiefere Stufenstellung n-1 gefahren wird. Hier erfolgt eine Bestimmung des ersten Stromes 121 und einer ersten Spannung U21 , und der daraus ergebenden Leistung L21, wenn auf eine höhere Stufenstellung geschaltet wurde. Wurde je- doch auf eine nächst tiefere Stufenstellung n-1 geschaltet, wird ein zweiter Strom II 9 und eine zweite Spannung Ul 9 und die daraus resultierende Leistung L19 be- stimmt.
In einem darauffolgenden Schritt wird der Laststufenschalter 10 in die ursprünglich Stufenstellung n geschaltet. In einem nächsten Schritt wird ein Wert m aus den gemessenen Leistungen in der angefahrenen Stufenstellung und der aktuellen Stufenstellung bestimmt. Der Wert m wird stets als Quotient aus der Leistung der höheren Stufenstellung und der niedrigeren Stufenstellung gebildet. Höhere und tiefere Stufenstellung heißt hier, dass der numerische Wert der höheren Stufensteliung des Laststufenschalters hö- her ist als der numerische Wert der tieferen Stufenstellung. Im Fall des vorherigen Hochschaltens ist der Wert m also der Quotient aus der Leistung L21 der höheren Stufenstellung n+1 und der Leistung L20 der aktuellen Stufenstellung n bzw. beim Runterschalten bzw. Anfahren einer niedrigeren Stufenstellung bzw. Stufenschalt- erposition der Quotient aus der Leistung L20 der aktuellen Stufenstellung n und der Leistung L19 der tieferen Stufenstellung n-1 .
In einem nächsten Schritt wird der ermittelte Wert m als Steigung für die Gerade 50 des Spannungssollwertes Usoll im ersten Abschnit 50.1 des RPF verwendet. Diese neue Geradenabschnitt bildet den Spannungssolwert Usoll und dient der Regelung des Laststufenschalters 10. Die Gleichung für die Gerade des Spannungssollwertes Usoll laute dann y=m * x. Dieser Spannungssollwert Usoll wird mitels der Vorrichtung 20 zur Spannungsre- gelung und insbesondere einer Regelungsvorrichtung 21 bestimmt. Damit dient die Vorrichtung 20 nicht nur zur Spannungsregelung des Stufentransformators 200 sondern ist auch in der Lage den Spannungssollwert Usoll anzupassen. Diese An- passung kann beliebig oft durchgeführt werden, insbesondere bei Änderung der Witterungsbedingungen. Beispielsweise wenn Wolken über große PV Anlagen ziehen; bei wechselnder Einspeiseleistung, d. h. Reverse Power Flow mit hohem Gradienten, oder Netzkonfigurationen zu- oder abgeschaltet werden.
Im Weiteren wird ein weiterer beispielhafter Verfahrensablauf zur Anpassung eines Spannungssollwerts Usoll zur Spannungsregelung eines Stufentransformators 200 mittels eines Laststufenschalters 10 beschrieben.
Auch hier erfolgt in einem ersten Schritt die Bestimmung des Power Flows. Konk- ret wird bestimmt, ob ein Reverse Power Flow oder ein Forward Power Flow vor- liegt. Hierfür werden die Richtung des Stromes (Wirkstromes) I20 und die Span- nung U20 bestimmt und daraus abgeleitet, ob ein Reverse Power Flow oder ein Forward Power Flow vorliegt. Der in Punkt A eines Netztes gemessene Strom 120 und die Spannung U20 werden über die Messvorrichtung 15 erfasst und in der Vorrichtung 20 bestimmt.
Ein Reverse Power Flow liegt vor, wenn die aus der Spannung U20 und dem Strom I20 abgeleitete Wirkleistung negativ ist (bzw. ein negatives Vorzeichen hat), das heißt der Strom in Punkt A vom Erzeuger in das Netz über den Transformator 200 fließt.
Ein Forward Power Flow liegt vor, wenn die aus der Spannung und dem Strom ab- geleitete Leistung positiv ist, das heißt der Strom in Punkt A vom Netz zum Ver- braucher über den Transformator 200 fließt In einem weiteren Schritt wird der Laststufenschalter 10 im Stufentransformator
200 derart betätigt, dass dieser von der aktuellen Ausgangsstufenstellung n auf ein nächst höhere Stufenstellung n+1 gefahren wird. Hier erfolgt eine Bestimmung des ersten Stromes 121 und einer ersten Spannung U21 , und der daraus ergeben- den Leistung L21. Bei der Leistung kann es sich um Scheinleistung oder Wirkleis- tung handeln.
In einem weiteren Schrit wird der Laststufenschalter 10 im Stufentransformator 200 derart betätigt, dass dieser von der aktuellen Ausgangsstufenstellung n+1 zwei Mai nach unten auf eine tiefere Stufenstellung n-1 gefahren wird. Hier erfolgt eine Bestimmung des zweiten Stromes 119 und einer zweiten Spannung U19, und der daraus ergebenden Leistung L19. Bei der Leistung kann es sich um Schein- leistung oder Wirkleistung handeln.
In einem darauffolgenden Schritt wird der Laststufenschalter 10 in die ursprünglich Stufenstellung n geschaltet.
In einem nächsten Schritt wird ein Wert m aus den gemessenen Leistungen L21 in der angefahrenen Stufenstellungen n+1 und der gemessenen Leistung L19 der zweiten angefahrenen Stufenstellungen n-1 bestimmt. Der Wert m wird stets als Quotient aus der Leistung der höheren Stufenstellung und der niedrigeren Stufen- stellung gebildet. Höhere und tiefere Stufenstellung heißt hier, dass der numeri- sche Wert der höheren Stufenstellung des Laststufenschalters höher ist als der numerische Wert der tieferen Stufenstellung. In diesem Fall ist der Wert m also der Quotient aus der Leistung L21 der höheren Stufenstellung n+1 und der Leis- tung L19 der Stufenstellung n-1.
In einem nächsten Schritt wird der ermittelte Wert m als Steigung für die Gerade 50 des Spannungssollwertes Usoll im ersten Abschnitt 50.1 des RPF eingesetzt. Diese neue Gerade bildet den Spannungssollwert Usoll. Die Gleichung für die Ge- rade des Spannungssollwertes laute dann y=m * x. Dieser Spannungssollwert U- soll wird mittels der Vorrichtung 20 zur Spannungsregelung und insbesondere ei- ner Regelungseinrichtung 21 bestimmt. Damit dient die Vorrichtung 20 nicht nur zur Spannungsregelung des Stufentransformators 200 sondern ist auch in der Lage den Spannungssollwert Usoll anzupassen, zu verändern und abzuspeichern. Diese Anpassung kann beliebig oft durchgeführt werden.
Alternativ kann zunächst einmal nach unten auf die Stufenstellung n-1 und zwei Mal nach oben auf die Stufenstellung n+1 geschaltet werden. Im Vergleich zum vorher beschriebenen Verfahren ist der Quotient aus den Leistungen der Stufen- stellungen die weiter auseinander liegen genauer als der Quotient aus den Leis- tungen der Stufenstellungen die näher zusammenliegen.
Die Vorrichtung 20 mit der Regelungsvorrichtung 21 weist Mittel auf bzw. ist dazu ausgebildet und eingerichtet die oben beschriebenen Verfahren auszuführen. BEZUGSZEICHEN
10 Laststufenschalter
11 Motorantrieb
15 Messvorrichtung 16 Leitung
20 Vorrichtung
21 Regelungsvorrichtung
30 erste Seite von 200
40 zweite Seite von 200 41 Netz
43 Netzimpedanz des Hochspannungsnetzes
45 Leitungsimpedanz
46 Verbraucherimpedanz
47 Generator 50 Spannungssollwert Usoll
50.1 erster Abschnitt von 50
50.2 zweiter Abschnitt von 50
50.3 Doppelpfeil
100 Stromversorgungssystem 200 Stufentransformator
300 Primärwicklung
400 Sekundärwicklung

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Anpassung eines Spannungssollwertes (Usoll) zur Spannungs- regelung eines Stufentransformators (200) mittels eines Laststufenschalters
(10), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: bestimmen eines Reverse Power Flows auf einer Unterspannungsseite des Stufentransformators (200) durch eine .Messung eines Stromes (I20) und ei- ner Spannung (U20); - betätigen des Laststufenschalters (10) aus einer aktuellen Stufenstellung n in eine weitere Stufenstellung (n-1 , n+1) und Messung der Spannung (U21 , U19) des Stromes (121 , 119) in der weiteren Stufenstellung (n-1 , n+1); bestimmen eines Wertes m aus Leistungen (L19, L20, L21) der unterschiedli- chen Stufenstellung (n, n-1 , n+1); - nutzen des bestimmten Wertes m als Steigung für einen ersten Abschnitt ei- ner Gerade (50) des Spannungssollwertes (Usoll).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Wert m nach seiner Bestimmung als Steigung der Gerade (50) im ersten Abschnitt (50.1) des Spannungssollwertes (Usoll) festgelegt wird und die be- stehende Gerade (50) im ersten Abschnitt (50.1) ersetzt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, wobei die Leistung (L20) in der aktuellen Stufenstellung (n) als Produkt aus dem ge- messenen Strom (I20) und der gemessenen Spannung (I20) in der aktuellen
Stufenstellung (n) bestimmt wird; der Laststufenschalter (10) betätigt und von einer aktuellen Stufenstellung (n) in eine höhere Stufenstellung (n+1) gefahren wird; die Leistung (L21) der höheren Stufenstellung (n+1) als Produkt aus dem ge- messenen Strom (121) und der gemessenen Spannung (U21) der höheren
Stufenstellung (n+1) bestimmt wird; der Wert m als Quotient aus der Leistung (L21) der höheren Stufenstellung (n+1) und der Leistung (L20) der tieferen Stufenstellung (n) bestimmt wird. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, wobei die Leistung (L20) in der aktuellen Stufenstellung (n) als Produkt aus dem ge- messenen Strom (I20) und der gemessenen Spannung (I20) in der aktuellen Stufenstellung (n) bestimmt wird, der Laststufenschalter (10) betätigt und von einer aktuellen Stufenstellung (n) in eine tiefere Stufenstellung (n-1 ) gefahren wird; die Leistung (L19) der tieferen Stufenstellung (n-1) als Produkt aus dem ge- messenen Strom (119) und der gemessenen Spannung (LJ19) der tiefere Stu- fenstellung (n-1) bestimmt wird; der Wert m als Quotient aus der Leistung (L20) der höheren Stufenstellung n und der Leistung (L19) der tieferen Stufenstellung (n-1) bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, wobei - der Laststufenschalter (10) betätigt und von einer aktuellen Stufenstellung (n) in eine höhere Stufenstellung (n+1) gefahren wird; die Leistung (L21) der höheren Stufenstellung (n+1) als Produkt aus dem ge- messenen Strom (121) und der gemessenen Spannung (U21) der höheren Stufenstellung (n+1) bestimmt wird; - der Laststufenschalter (10) zweimal betätigt und von einer aktuellen Stufen- stellung (n+1) in die tiefere Stufenstellung n-1 gefahren wird; die Leistung (L19) der tieferen Stufenstellung (n-1) als Produkt aus dem ge- messenen Strom (119) und der gemessenen Spannung (U19) der tieferen Stufenstellung (n-1) bestimmt wird; - der Wert m als Quotient aus der Leistung (L21) der höheren Stufenstellung n+1 und der Leistung (L19) der tieferen Stufenstellung (n-1) bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, wobei der Laststufenschalter (10) betätigt und von einer aktuellen Stufenstellung (n) in eine tiefer Stufenstellung (n-1) gefahren wird; die Leistung (L19) der tieferen Stufenstellung (n-1) als Produkt aus dem ge- messenen Strom (119) und der gemessenen Spannung (U19) der tieferen Stufenstellung (n-1) bestimmt wird; der Laststufenschalter (10) zweimal betätigt und von einer aktuellen Stufen- Stellung (n-1) in die höhere Stufenstellung (n+1) gefahren wird; die Leistung (L21) der höheren Stufenstellung (n+1) als Produkt aus dem ge- messenen Strom (121) und der gemessenen Spannung (U21) der höheren Stufenstellung (n+1) bestimmt wird; der Wert m als Quotient aus der Leistung (L21) der höheren Stufenstellung (n+1) und der Leistung (L19) der tieferen Stufenstellung (n-1) bestimmt wird. . Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Leistung entweder eine Scheinleistung und/oder eine Wirkleistung ist. Vorrichtung (20) zur Anpassung eines Spannungssollwertes (Usoll) zur Span- nungsregelung eines Stufentransformators (200), umfassend: mindestens eine Messvorrichtung (15) zum Messen eines Stromes (119, 120, 121) und einer Spannung (U19, U20, U21) auf der Unterspannungsseite des Stufentransformators (200); eine Regelungsvorrichtung (21), die mit der mindestens einen Messvorrich- tung (15) zum Empfang des gemessenen Stromes (119, 120, 121) und Span- nung (U19, U20, U21) verbunden ist; die Regelungsvorrichtung (21) dazu ausgebildet ist ein Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen. Vorrichtung (20) zur Anpassung eines Spannungssollwertes (Usoll) zur Span- nungsregelung eines Stufentransformators (200) nach Anspruch 8, wobei der Stufentransformator (200) ein Spartrafo ist.
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