EP4690411A1 - Verfahren zur vermeidung eines stromausfalls in einem elektrischen netz - Google Patents

Verfahren zur vermeidung eines stromausfalls in einem elektrischen netz

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Publication number
EP4690411A1
EP4690411A1 EP24717201.8A EP24717201A EP4690411A1 EP 4690411 A1 EP4690411 A1 EP 4690411A1 EP 24717201 A EP24717201 A EP 24717201A EP 4690411 A1 EP4690411 A1 EP 4690411A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
group
consumers
sub
network
electricity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24717201.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Danmayr
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.)
Fronius International GmbH
Original Assignee
Fronius International GmbH
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 Fronius International GmbH filed Critical Fronius International GmbH
Publication of EP4690411A1 publication Critical patent/EP4690411A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H02J3/12—Arrangements for adjusting voltage in AC networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/14—Arrangements for adjusting voltage in AC networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, the networks, e.g. progressively balanced loading
    • 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
    • H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • 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
    • H02J2105/00—Networks for supplying or distributing electric power characterised by their spatial reach or by the load
    • H02J2105/50—Networks for supplying or distributing electric power characterised by their spatial reach or by the load for selectively controlling the operation of the loads

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for preventing a power failure in an electrical network, in particular in a sub-network that is connected to a transmission network.
  • the electrical energy made available to consumers must always be equal to the electrical energy generated or provided.
  • An imbalance results in network instabilities and, in the worst case, can lead to a collapse of the power supply in at least one sub-network.
  • the transmission network and the sub-networks connected to it are therefore usually designed for the maximum possible load that can occur in the relevant sub-networks.
  • This maximum load is taken into account when planning the network infrastructure and the various components, such as cables, are designed accordingly.
  • Overcurrent protection devices are installed to prevent damage to the network infrastructure if the maximum permissible load is exceeded. As soon as the maximum load for which a sub-network is dimensioned is exceeded, the overcurrent protection devices provided automatically disconnect the relevant sub-network from the supply network and thus prevent damage to the network infrastructure.
  • the invention therefore provides a method for preventing a power failure in at least one electrical sub-network (TN) which is connected to a transmission network (ÜN) for supplying power to electrical consumers, v, of the sub-network (TN), wherein the electrical consumers, v, of the sub-network (TN) are divided into a number, N, of different groups (G1, G2,...Gi...GN) with different priorities (p1,p2, ...pi...pN), comprising the steps:
  • the target currents (lsoll-v) of consumers, v, within a classified group (Gi) are derived from the group target current quantity (IsollGi) of the respective group.
  • the following steps are carried out to calculate the target currents (lsoll-v) for the electrical consumers, v, of the divided groups (G1, G2,...Gi...GN) of the sub-network (TN) for each of the divided groups (Gi) of electrical consumers, v, of the sub-network (TN), starting with the group (GN) of electrical consumers with the lowest priority (pN):
  • the method after calculating the target currents (Isoll-v) of the consumers v for each of the divided groups (Gi) of electrical consumers, v, of the sub-network (TN), starting with the group (GN) of electrical consumers with the lowest priority (pN) up to reaching the group (G1) of electrical consumers v with the highest priority (p1), the amount of electricity currently consumed by the consumers, v, of the respective group (Gi) is reduced until the group target current amount, Isoll Gi, calculated for the respective group (Gi) is reached.
  • an overload that is about to occur within the sub-network (TN) is automatically detected as soon as a currently consumed total amount of electricity, lakt-total, of all consumers, v, of all groups (G1 -GN) of the sub-network (TN) exceeds a predetermined maximum permissible amount of electricity, Imax-TN, of the sub-network (TN).
  • the measured currently consumed electrical current quantities, lakt-v, of all consumers, v, of a group (Gi) are summed up to form the group current quantity (I aktGi ) of the group (Gi).
  • the currently consumed electrical group current quantities (laktGi) of all divided groups (G1 to GN) of consumers of the sub-grid (TN) are summed up to calculate the currently consumed total current quantity, lakt-total, of the sub-grid (TN).
  • the required total reduction amount of electricity, Ired-total, with which the total amount of electricity, lakt-total, currently consumed by all consumers, v, of the sub-network (TN) is to be reduced in order to avoid overload in the sub-network (TN) is calculated as the difference between the total amount of electricity, lakt-total, currently consumed by all consumers, v, of the sub-network (TN) and the specified maximum permissible amount of electricity, Imax-TN, of the sub-network (TN).
  • the calculated remaining residual electricity quantity, Iresti after reaching the group (G1) of electrical consumers with the highest priority (p1), is greater than zero (Iresti >0) for each of the divided groups (Gi) of electrical consumers of the sub-network (TN) starting with the group (GN) of electrical consumers with the lowest priority (pN), the following steps (S) are carried out:
  • the currently consumed electricity quantity, lakt-v, of each consumer, v, within the respective group (Gi) is physically reduced step by step in a round robin process by a current reduction quantity (delta-iminus) until the group target current quantity (IsollGi) determined for the relevant group (Gi) is reached.
  • the electricity consumption of a consumer, v, within the marked group (Gi) is reduced to zero as soon as the electricity consumption of the consumer, v, falls below a minimum electricity quantity, lmin-v, stored for this consumer, v.
  • the power consumption of the consumers ,v, of the sub-network (TN) is increased for each of the divided groups (Gi) of electrical consumers ,v, of the sub-network (TN), starting with the group (G1) of electrical consumers with the highest priority (p1) down to the group (GN) with the lowest priority (pN).
  • a currently consumed amount of electricity, lakt-v, of each consumer, v, within the respective group (Gi) is increased by an electricity increase amount (Delta-Iplus) in one or more increase steps, provided that this does not exceed the permissible maximum amount of electricity, lmax-v, of the respective consumer, v.
  • the consumers, v, of the sub-network (TN) have controllable and/or switchable loads and/or loads that can be connected to charging points of the sub-network (TN).
  • the consumers, v, of the sub-grid (TN) comprise permanently installed loads, in particular heat pumps or inverters, and connectable loads, in particular vehicle batteries that can be connected to charging points of the sub-grid (TN).
  • a load is dynamically divided into a group (Gi) upon connection to a charging point of the sub-network (TN) depending on at least one provided classification criterion.
  • At least some of the electrical consumers, v, of a sub-network (TN) each share their respective permitted
  • the invention further provides an electrical sub-network with the features specified in claim 19.
  • the invention accordingly creates an electrical sub-network, TN, in particular a charging network, with several electrical consumers, v, and with a controller for carrying out a method for avoiding a power failure in the sub-network, TN, which is connected to a transmission network (ÜN) for supplying power to electrical consumers, v, of the sub-network (TN), wherein the electrical consumers, v, of the sub-network (TN) are divided into a number, N, of different groups (G1, G2,...Gi...GN) with different priorities (p1,p2, ...pi...pN), with the steps:
  • ÜN transmission network
  • Fig. 1 is a flow chart of a possible embodiment of the method according to the invention.
  • Fig. 2 shows an example of a network with two subnetworks to explain the method according to the invention
  • Fig. 3. a flow chart illustrating a possible implementation of steps of the method according to the invention.
  • Fig. 4. a flow chart illustrating a possible implementation of further steps of the method according to the invention.
  • Fig. 5 to 8 Signal diagrams to explain the method according to the invention.
  • the invention provides a method for preventing a power failure in at least one electrical sub-network (TN).
  • TN electrical sub-network
  • An embodiment of the method is shown schematically as a flow chart in Fig. 1.
  • a sub-network TN is connected to a transmission network (TS) to supply electricity to electrical consumers, v, of the sub-network (TN).
  • the sub-network TN can be, for example, a house network.
  • the sub-network TN can also be a network of an industrial plant.
  • the consumers v include both DC consumers and AC consumers.
  • Fig. 2 shows a simple example with two sub-networks TN-A, TN-B, each of which is connected to a supply network via an electricity meter.
  • Each sub-network TN has a maximum permissible current Imax-TN.
  • the subnetwork TN-A has five consumers v1 A to v5A.
  • the other subnetwork TN-B has eight further consumers v1 B to v8B in the example shown.
  • the electrical consumers, v, of the respective sub-network TN are initially divided into a number, N, of different groups (G1, G2,...Gi...GN) with different priorities (p1,p2, ...pi...pN).
  • the number N of the divided groups G can vary depending on the application.
  • the first sub-network TN-A and the second sub-network TN-B are each divided into three groups with different priorities, as shown in Fig. 2.
  • the consumers v1 A, v3A form the group G1 A with the highest priority p1
  • the consumers v2A,v4A form the group G2A with the highest priority p2
  • the consumer vA5 forms the group G3A with the lowest priority p3.
  • the consumers v1 B,v2B,v3B form the group G1 B with the highest priority p 1
  • the consumer v4B forms the group G2B with the next higher priority p2
  • the consumers v5B,v6B,v7B,v8B the group G3B with the lowest priority p3.
  • the groups G can be divided according to a predefined or selectable classification criterion EK.
  • One possible classification criterion EK is the type of consumer v and/or its importance for the operation of a system.
  • Another classification criterion EK is, for example, the operator or user of the respective consumer v. Consumers v or charging points of people in certain departments within a company, for example field staff, receive a higher priority p than consumers v or charging points of other people or users within a company. The person's expected power consumption can be taken into account. For example, vehicles of field staff usually require more electrical power than vehicles of office staff.
  • the underlying classification criterion EK and thus the group classification of consumers v can therefore vary over time or dynamically.
  • the classification criterion EK can also be an electricity price per kWh that a user is willing to pay for charging or supplying electricity to their consumer v.
  • the classification criterion EK can also be determined by a logical connection of other classification criteria. Based on the applied classification criterion EK, a priority p of the consumer v is determined for each consumer v.
  • the currently consumed current lakt G1 of the group G3B with the lowest priority p3 within the sub-network TN-B is, for example, 30 amps.
  • the minimum permissible current of this group G1 B is, for example, 24 amps.
  • the total current lakt-total consumed within a sub-network TN is the sum of the currently consumed currents of all groups G of consumers v within the sub-network TN.
  • an impending overload that will soon occur within the sub-network (TN) is automatically detected as soon as a currently consumed total amount of electricity, lakt-total, of all consumers, v, of all groups (G1 -GN) of the sub-network (TN) exceeds a predetermined maximum permissible amount of electricity, Imax-TN, of the sub-network (TN) or a predefined threshold value, lakt-total > Imax-TN.
  • the maximum permissible current Imax-TN- B is 30 Amp.
  • the currently consumed total amount of electricity lakt-total of a sub-network TN can be continuously monitored, for example by periodically measuring the amount of electricity currently consumed by all consumers, v, of the sub-network TN and then aggregating the measured consumer electricity quantities I of the sub-network TN to the currently consumed total amount of electricity, lakt-total, of the sub-network TN.
  • the maximum permissible amount of electricity Imax-TN of a sub-network TN is predetermined and depends on the connected components, in particular the power lines and overcurrent protection devices connected there.
  • the current or instantaneous total electricity quantity lakt-total of all consumers v of the sub-network TN is preferably determined by summing up the measured or reported consumption flows of all consumers, v, of the sub-network TN.
  • the currently consumed electrical power quantities, lakt-v, of all consumers, v, of a group (Gi), measured by measuring units and reported to the control unit of the sub-network TN are first added up to give the currently consumed group power quantity (laktGi) of the relevant group (Gi).
  • the currently consumed group power quantities (laktGi) of all divided groups (G1 to GN) of consumers in the sub-network (TN) can then be added up to calculate the currently consumed total power quantity, lakt-total, of the entire sub-network (TN).
  • This currently consumed total power quantity, lakt-total, of the sub-network TN is preferably continuously monitored in step SO to detect an impending overload in the sub-network TN.
  • the consumers are divided into groups Gi according to a predetermined or selectable division criterion EK in step SGi.
  • a calculation of a total required total reduction in electricity, Ired-total is carried out in a first step S1 of the method according to the invention.
  • This total required total reduction in electricity, Ired-total is the amount of electricity by which the total electrical electricity quantity, lakt-total, currently consumed by all consumers, v, of the sub-network (TN) is to be reduced in order to avoid the impending overload in the affected sub-network (TN) identified in step S0.
  • a group target current quantity (IsollGi) is determined for each of the divided groups (Gi) of consumers, v, on the basis of the total required total reduction current quantity, Ired-total, calculated in step S1 and on the basis of a respective amount of electricity (Ispari) that can be saved by the groups (Gi).
  • target currents (lsoll-v) for the different electrical consumers, v, of the various divided groups (G1, G2,...Gi...GN) of the sub-network (TN) are calculated depending on the group target current quantity (IsollGi) determined in step S2 for the groups Gi.
  • the target currents (lsoll-v) of consumers, v, within a divided group (Gi) can be derived from the group target current quantity (IsollGi) of the respective group (Gi) determined in step S2.
  • step S3 to calculate the target currents (lsoll-v) for the electrical consumers, v, of the divided groups (G1, G2,...Gi...GN) of the sub-network (TN), the following two sub-steps S3A, S3B are carried out for each of the divided groups (Gi) of electrical consumers, v, of the sub-network (TN), starting with the group (GN) of electrical consumers with the lowest priority (pN).
  • the group G3B with the lowest priority p3 within the subnetwork TN-B includes the consumers v5B to v8B. These have a minimum group current quantity lminG3B of 24 amps in total. The current amount of electricity consumed by group G3B laktG3B is 30 amps.
  • the calculated remaining residual current Iresti is therefore 50 Amp minus 6 Amp equal to 44 Amp.
  • step S4 of the method according to the invention the current amount of electricity consumed by the consumers, v, of the respective group (Gi) is reduced until the group target current amount (Isoll Gi) determined for the respective group (Gi) in step S2 is reached.
  • the reduction in the current amount in step S4 can initially be carried out mathematically, i.e. not yet physically.
  • step S4 After the calculation of the target currents (Isoll-v) of the consumers v for each of the divided groups (Gi) of electrical consumers, v, of the sub-network (TN) in the two sub-steps S3A, S3B of step S3, in step S4, starting with the group (GN) of electrical consumers, v, with the lowest priority (pN) up to reaching the group (G1) of electrical consumers, v, with the highest priority (p1), the current amount of electricity laktGi consumed by the consumers, v, of the respective group (Gi) is mathematically reduced until the group target current amount, Isoll Gi, calculated for the respective group (Gi) in step S2 is reached.
  • step SR2 initiates the start of the second round (RU 2), starting with group (GN) with the lowest priority (pN):
  • step S5 Mark in step S5 the respective group (Gi) as a switchable group (Allow to Shut Down),
  • step S6 Calculating in step S6 for each consumer, v, of the marked group (Gi), a saveable amount of electricity, Isparv, that can be saved by switching off (ShutDown) the respective consumer, v;
  • step S7 Reduce (computationally) in step S7 the remaining residual current quantity, Iresti, by the amount of electricity that can be saved by switching off the consumer, v, in each case, lspar-v.
  • Iresti the remaining residual current quantity
  • Fig.3 shows a flow chart of a possible implementation of steps S1 to S7 with the two calculation rounds (RU1, RU 2) for calculating the setting currents or target currents Isollv for the consumers v of a sub-network TN.
  • the currently consumed or provided amount of electricity, lakt-v, of each consumer, v, within the respective group (Gi) is physically or actually reduced step by step in a round-robin process by a current reduction amount (delta-iminus) until the group target current amount (IsollGi) determined for the relevant group (Gi) is reached, as shown in Fig.4.
  • Fig.4 shows a flow chart of a possible implementation of the physical setting of the consumers v of a sub-network TN in step S8 according to the target currents Isollv of the consumers v of the sub-network TN calculated in the process according to Fig.3.
  • the group GN with the lowest priority PN is started in step S8-2.
  • the consumer current target point group is first initialized in step S8-3 and started with any consumer v in group G in step S8-4.
  • step S8-5 a new target point ISP-new is calculated for the consumer v.
  • step S8-12 a check is made to see whether the reduced current is greater than the current to be reduced (IsollGi). If this is the case, a check is made in step S8-13 to see whether there are any other groups G in the sub-network TN. If there are any other groups, the loop goes back to step S8-4, as shown in Fig.4. However, if there are no other groups G, the process ends. If the check in step S8-12 shows that the reduced current is not greater than the current to be reduced (IsollGi), a check is made in step S8-14 to see whether there are no other consumers v in the group G in question. If there are no other consumers v in the group G, the process goes to step S8-13. However, if there are still other consumers v in the group G, the process goes back to step S8-5 in a loop, as shown in Fig.4. This continues until the current to be reduced for this group G (IsollGi) is reached.
  • a group (Gi) of consumers, v has been marked as a switchable group (Allow to Shutdown) in step S5
  • step S8 if after the physical reduction of the power consumption of the consumers ,v, of all groups G of the sub-network (TN) in step S8 there is no longer any risk of an overload occurring in the sub-network (TN), the power consumption of the consumers ,v, of the sub-network (TN) is increased again for each of the divided groups (Gi) of electrical consumers ,v, of the sub-network (TN), starting with the group (G1) of electrical consumers v with the highest priority (p 1 ) up to the group (GN) with the lowest priority (pN) in a step S9.
  • step S9 a currently consumed amount of electricity, lakt-v, of each consumer, v, within the respective group (Gi) is increased by a current increase amount (Delta-I plus) in one or more increase steps, provided that this does not exceed a permissible maximum amount of electricity, lmax-v, of the respective consumer, v.
  • the consumers, v, of the sub-network (TN) have controllable and/or switchable loads.
  • the consumers, v, of the sub-network (TN) can have permanently installed loads, in particular heat pumps or inverters, and connectable loads, in particular vehicle batteries that can be connected to charging points of the sub-network (TN).
  • the subnetwork TN is a charging network with charging points or charging columns for charging electric vehicles that can be connected to it as consumers.
  • This subnetwork TN can, for example, be provided in a company car park for charging employee vehicles.
  • the electric vehicles usually do not have any wireless communication option with the control of the subnetwork TN.
  • the e-vehicles normally only communicate with the charging station (wall box) via a charging cable.
  • This charging station has a wired and/or wireless communication interface with the control of the subnetwork TN.
  • the electric vehicles each have their own control unit that can communicate directly with the control of the subnetwork TN via a wireless interface.
  • the control unit of the electric vehicle reports the current state of charge SoC of its vehicle battery directly or indirectly via the charging station to the control of the subnetwork TN.
  • One possible classification criterion EK for classifying the consumers or vehicle batteries to be charged is the state of charge SoC.
  • EK1 an electric vehicle battery of a high-ranking employee (EK1) of the company receives a high priority p if the state of charge SoC of the electric vehicle battery is below a defined threshold (EK2).
  • the priority p for charging a consumer v can therefore change over time.
  • the group classification of the consumers v can, for example, be periodically renewed. If a consumer v is assigned to a group G with a lower priority p during the charging process, the charging process can be extended.
  • the additional charging time required is preferably communicated to the user of the electric vehicle concerned by the control of the subnetwork TN via the wireless interface, for example on a display in the vehicle or on a display on the user's mobile phone.
  • a load is dynamically divided into a group (Gi) upon connection to a charging point of the sub-network (TN) depending on at least one provided classification criterion.
  • the current increase amount (Delta-Iplus) used in step S9 and the current reduction amount (Delta-Iminus) used in step S8 depend on the type of consumer, v. At least some of the electrical consumers, v, of a sub-network (TN) can each report or communicate its associated permitted current increase amount (Delta-Iplus) and/or its permitted current reduction amount (Delta-Iminus) to the controller of the sub-network TN or to a server, for example via a wireless interface.
  • the method according to the invention can be carried out on a processor of a local controller or a local control unit of a subnetwork TN. Alternatively, the method can also be carried out on a server in a cloud. The method is preferably carried out in real time.
  • the invention provides an electrical sub-network, TN, with a plurality of electrical consumers, v, and with a controller for carrying out a method for avoiding a power failure in the sub-network TN.
  • the sub-network TN is used to supply power to or to charge a plurality of electrical consumers v.
  • the various electrical consumers, v, of the sub-network (TN) are divided into a number, N, of different groups (G1, G2,...Gi...GN) with different priorities (p1,p2, ...pi...pN).
  • the division can be automatic or manual.
  • the local control of the sub-network TN can have several calculation units:
  • a first calculation unit of the control unit is intended to calculate a total required total reduction current quantity, Ired-total, with which the total electrical current quantity, lakt-total, currently consumed by all consumers, v, of the sub-network (TN) is to be reduced in order to avoid a detected overload in the sub-network (TN).
  • a second calculation unit of the control unit is provided for determining a group target electricity quantity (IsollGi ) for each classified group (Gi) of consumers, v, on the basis of the total required total reduction electricity quantity, Ired-total, and an electricity quantity that can be saved by the respective group (Gi).
  • a third calculation unit of the control unit is provided for calculating target currents (lsoll-v) for the electrical consumers, v, of the divided groups (G1, G2,...Gi...GN) of the sub-network (TN) depending on the determined group target current quantity (IsollGi).
  • the various calculation units are preferably integrated or implemented in a processor of the controller or in a server.
  • the method can be implemented as a program or as an application.
  • the grouping of the consumers v of the sub-network TN can be carried out automatically or semi-automatically or interactively by a user or operator of the sub-network TN, for example using a user interface GUI on a computer of the sub-network TN.
  • Selectable classification criteria EK can also be displayed to the user.
  • the classified groups Gi with their consumers v and associated people or drivers as well as power parameters (e.g. SoC) can also be displayed to the user or operator of the sub-network TN in real time, for example schematically as shown in Fig.2.
  • the method according to the invention and the corresponding control device thus intelligently prevent unwanted shutdowns or black-outs of sub-networks TN by actively influencing the power consumption of controllable loads and consumers v of the sub-network TN.
  • the method makes it possible to regulate the power consumption of consumers v in such a way that there is no overload in a defined sub-network TN and thus no unwanted shutdown (black-out) of a sub-network TN.
  • the method makes it possible to take into account the properties of the respective consumers/producers v of the sub-network TN. For example, it can be taken into account that no arbitrarily small electrical currents can be regulated or that certain consumers v require a minimum current in order to function properly.
  • the method according to the invention makes it possible to prioritize the down-regulation of consumers v so that in a typical application, consumers v of certain departments (for example vehicle batteries of office employees of a company) are limited in their power consumption first.
  • the method also takes into account a worst case, namely the occurrence of a large overload in the sub-network TN.
  • the procedure can be used to specifically shed certain loads or consumers v (ie to switch them off completely), so that these loads or consumers v are separated from the sub-network TN, but the stability of the rest of the network is ensured and thus a total Failure of the sub-network TN is prevented.
  • the method also includes the process of gradually increasing the electrical power of the controllable loads or consumers v after the overload has decreased or been prevented until the loads that were previously limited in power or dropped are reached.
  • the method essentially comprises two main functions, namely an increase function and a decrease function.
  • the "reduction" function of the method calculates new target currents Ivsoll for the controllable loads or controllable consumers v in steps S1 -S7 and then physically reduces the electrical currents of these controllable loads or consumers to these calculated target currents Ivsoll in step S8.
  • the "increase" function becomes active and begins to increase the electrical current of the consumers v again in step S9.
  • increase rounds can be calculated for each group Gi, with the group Gi with the highest priority p receiving the most increase rounds.
  • the group GN with the lowest priority pN has exactly one increase round.
  • the current increase step is, for example, 1 amp. For consumers v that have been switched off, this current increase step is equal to the stored hysteresis current. If the current laktv of consumer v plus the increase current does not exceed the permissible maximum current lmax-v of consumer v, the current of consumer v is increased by the increase current in this step. This is repeated with all consumers v within a group G. The number of increase rounds within a group G is defined by the priority p of the respective group G. The process then continues in the same way with the next group G.
  • This increase algorithm ensures that each consumer v, regardless of the priority p, receives at least the hysteresis current or the minimum current, provided the current situation in the grid infrastructure allows it.
  • Fig. 5 to 8 show diagrams to explain the functioning of the method according to the invention.
  • Fig.5 shows currently consumed currents lakt for three different groups G1, G2, G3 with different priorities p1, p2, p3.
  • the current current laktG 1 of the group G1 of consumers v with the highest priority p1 is greater than the current current laktG2 of the group G2 of consumers v with the second highest priority p2, which in turn is greater as the current current la ktG3 of the group G3 of consumers v with the lowest priority p3.
  • Fig. 6 shows a simulation of the current power consumption of group G1 of consumers v with the highest priority p1.
  • Fig. 7 shows a simulation of the current power consumption of group G2 of consumers v with the second highest priority p2.
  • Fig. 8 shows a simulation of the current power consumption of group G1 of consumers v with the lowest priority p3.
  • the power consumption of the consumers v of group G1 with the highest priority p1 is reduced or shut down compared to the power consumption of the other two groups G2 and G3.
  • the entire group G3 of consumers v with the lowest priority p3 is switched off at a certain point in time.
  • the signal diagrams according to Figures 5-8 are displayed to a user via a graphical user interface of a computer of the subnetwork TN or via a graphical user interface of a remote control center connected to it via a data network.
  • the computer-implemented method according to the invention is suitable for a large number of applications.
  • the method can run in the background in a charging network of a company's car park.
  • Another application for example in the field of logistics, is the charging of a fleet of electrically operated forklifts or other transport vehicles as consumers v.
  • the consumers v can also include household appliances in a home network or machines in an automation system. It can also be a mixture of these devices/loads, for example.
  • a manufacturing company there can be a heterogeneous composition of these loads or consumers v, in particular company cars, logistics fleet, machines, systems, etc.

Landscapes

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

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Vermeidung eines Stromausfalls in mindestens einem elektrischen Teilnetz (TN), das zur Stromversorgung von elektrischen Verbrauchern, v, des Teilnetzes (TN) an ein Übertragungsnetz (ÜN) angeschlossen ist. Die elektrischen Verbraucher, v, des Teilnetzes (TN) sind in eine Anzahl, N, verschiedener Gruppen (G1, G2,...Gi...GN) mit unterschiedlicher Prioritäten (p1, p2,...pi...pN) eingeteilt. Das auf einer Steuerung des Teilnetzes (TN) ausführbare Verfahren umfasst die Schritte: Berechnen (S1) einer insgesamt erforderliche Gesamtreduktions-Strommenge, Ired-gesamt, mit welcher die durch alle Verbraucher, v, des Teilnetzes (TN) aktuell verbrauchte elektrische Gesamt-Strommenge, Iakt-gesamt, zur Vermeidung einer erkannten Überlast in dem Teilnetz (TN) zu reduzieren ist; Ermitteln (S2) einer Gruppen-Sollstrommenge (IsollGi) für jede eingeteilte Gruppe (Gi) von Verbrauchern, v, auf Basis der insgesamt erforderlichen Gesamtreduktions-Strommenge, Ired-gesamt, und einer durch die jeweilige Gruppe (Gi) einsparbaren Strommenge; Berechnen (S3) von Sollströmen (Isoll-v) für die elektrischen Verbraucher, v, der eingeteilten Gruppen (G1, G2,...Gi...GN) des Teilnetzes (TN) in Abhängigkeit der ermittelten Gruppen-Sollstrommenge (IsollGi) und Reduzieren (S4) der aktuell durch die Verbraucher, v, der jeweiligen Gruppe (Gi) verbrauchte Strommenge rechnerisch solange bis die für die jeweilige Gruppe (Gi) ermittelte Gruppen-Sollstrommenge (IsollGi) erreicht wird.

Description

Verfahren zur Vermeidung eines Stromausfalls in einem elektrischen Netz
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermeidung eines Stromausfalls in einem elektrischen Netz, insbesondere in einem Teilnetz, das mit einem Übertragungsnetz verbunden ist.
In einem elektrischen Verteilnetz muss zu jedem Zeitpunkt die den Verbrauchern zur Verfügung gestellte elektrische Energie gleich der erzeugten bzw. bereitgestellten elektrischen Energie sein. Ein Ungleichgewicht hat Netzinstabilitäten zur Folge und kann im schlimmsten Fall zu einem Zusammenbruch der Stromversorgung in mindesten einem Teilnetz führen
Das Übertragungsnetz und die daran angeschlossenen Teilnetze werden daher herkömmlicherweise auf eine maximal mögliche Last, die in den betreffenden Teilnetzen jeweils auftreten kann, ausgelegt. Bei der Planung der Netzinfrastruktur wird diese Maximallast berücksichtigt und die unterschiedlichen Komponenten, beispielsweise Kabel, werden entsprechend ausgelegt. Überstromschutzeinrichtungen werden verbaut, um bei einer Überschreitung der zulässigen Maximallast einer Beschädigung der Infrastruktur des Netzes vorzubeugen. Sobald die Maximallast für die ein Teilnetz dimensioniert ist überschritten wird, trennen die vorgesehenen Überstromschutzeinrichtungen das betreffende Teilnetz automatisch von dem Versorgungsnetz und verhindern so eine Beschädigung der Netzinfrastruktur.
In Szenarien mit Verbrauchern, deren Stromverbrauch relativ konstant ist, und bei relativ kontinuierlicher Stromerzeugung ist eine Auslegung der Netze und Teilnetze verhältnismäßig einfach. Durch den zunehmenden Einsatz von erneuerbaren Energiequellen und den flexiblen Betrieb von Verbrauchern und Speichern werden jedoch sowohl die Stromerzeugung als auch der Stromverbrauch deutlich volatiler. Konkret erzeugen zum Beispiel Solar- und Windkraftanlagen nur bei Vorherrschen entsprechender Umweltbedingungen ausreichend elektrische Energie. Die erzeugte Energiemenge kann darüber hinaus tageszeitabhängig stark schwanken. Gleiches gilt für Verbraucher, insbesondere Elektroautos, die als sehr große Lasten im Netz auftreten. Zudem sind bei derartigen Verbrauchern sowohl der Zeitpunkt als auch die Menge an verbrauchter elektrischer Energie nur schwer vorhersehbar, da sie vom jeweiligen Nutzerverhalten der Nutzer, beispielsweise der Fahrzeughalter abhängen. In Bezug auf die Elektromobilität sind herkömmliche Teilnetze für diese neuen Anforderungen nicht ausgelegt. Die durch die volatilen Erzeuger und Verbraucher verursachten hohen Leistungsspitzen können somit zu beträchtlichen Beeinträchtigungen beim Betrieb von elektrischen Netzen führen. Im schlimmsten Fall kann es bei Auftreten unvorhergesehener Leistungsspitzen aufgrund der nicht dafür ausgelegten Netzinfrastruktur zu Abschaltungen von Teilnetzen kommen. Es besteht daher eine Aufgabe der Erfindung darin ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermeidung eines Stromausfalls in einem elektrischen Netz bei Auftreten unvorhergesehener Leistungsspitzen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die Erfindung schafft demnach ein Verfahren zur Vermeidung eines Stromausfalls in mindestens einem elektrischen Teilnetz (TN), das zur Stromversorgung von elektrischen Verbrauchern, v, des Teilnetzes (TN) an ein Übertragungsnetz (ÜN) angeschlossen ist, wobei die elektrischen Verbraucher, v, des Teilnetzes (TN) in eine Anzahl, N, verschiedener Gruppen (G1, G2,...Gi...GN) mit unterschiedlicher Prioritäten (p1,p2, ...pi...pN) eingeteilt sind, mit den Schritten:
Berechnen einer insgesamt erforderlichen Gesamtreduktions-Strommenge, Ired-gesamt, mit welcher die durch alle Verbraucher, v, des Teilnetzes (TN) aktuell verbrauchte elektrische Gesamt-Strommenge, lakt-gesamt, zur Vermeidung einer erkannten Überlast in dem Teilnetz (TN) zu reduzieren ist;
Ermitteln einer Gruppen-Sollstrommenge (IsollGi) für jede eingeteilte Gruppe (Gi) von Verbrauchern, v, auf Basis der insgesamt erforderlichen Gesamtreduktions-Strommenge, Ired-gesamt, und einer durch die jeweilige Gruppe (Gi) einsparbaren Strommenge (DeltaGi= laktGi - IminGi) ;
Berechnen von Sollströmen (lsoll-v) für die elektrischen Verbraucher, v, der eingeteilten Gruppen (G1, G2,...Gi...GN) des Teilnetzes (TN) in Abhängigkeit der ermittelten Gruppen- Sollstrommenge (IsollGi) und
Reduzieren der aktuell durch die Verbraucher, v, der jeweiligen Gruppe (Gi) verbrauchten Strommenge solange bis die für die jeweilige Gruppe (Gi) ermittelte Gruppen- Sollstrommenge (Isoll Gi) erreicht wird.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens werden die Sollströme (lsoll-v) von Verbrauchern, v, innerhalb einer eingeteilten Gruppe (Gi) aus der Gruppen-Sollstrommenge (IsollGi) der jeweiligen Gruppe abgeleitet.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens werden zur Berechnung der Sollströme (lsoll-v) für die elektrischen Verbraucher, v, der eingeteilten Gruppen (G1, G2,...Gi...GN) des Teilnetzes (TN) für jede der eingeteilten Gruppen (Gi) von elektrischen Verbrauchern, v, des Teilnetzes (TN) beginnend mit der Gruppe (GN) von elektrischen Verbrauchern mit der niedrigsten Priorität (pN) die folgenden Schritte ausgeführt werden:
Berechnen der durch jede eingeteilte Gruppe (Gi) jeweils einsparbaren Strommenge (IsparGi) als Differenz zwischen einer durch alle Verbraucher, v, der jeweiligen Gruppe (Gi) aktuell verbrauchten elektrischen Gruppen-Strommenge, laktGi, der Gruppe (Gi) und einer für die Stromversorgung aller Verbraucher der jeweiligen Gruppe (Gi) zumindest erforderlichen Minimal-Gruppen-Strommenge, IminGi der Gruppe (Gi); und Berechnen für jede eingeteilte Gruppe (Gi) ausgehend von der insgesamt erforderlichen Gesamtreduktions-Strom menge einer verbleibenden Reststrom menge, indem von der für die vorherige Gruppe (Gi+ 1) berechneten Reststrommenge die berechnete einsparbare Strommenge der jeweiligen Gruppe (Gi) subtrahiert wird.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens werden die Teilschritte zur Berechnung der Soll-Ströme (lsoll-v) der Verbraucher, v, solange wiederholt werden bis die berechnete verbleibende Reststrom menge, Iresti, kleiner gleich null ist (Iresti < =0) oder bis die Gruppe (G1) von Verbrauchern, v, mit der höchsten Priorität (G1) erreicht wird.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird nach der Berechnung der Sollströme (lsoll-v) der Verbraucher v für jede der eingeteilten Gruppen (Gi) von elektrischen Verbrauchern, v, des Teilnetzes (TN) beginnend mit der Gruppe (GN) von elektrischen Verbrauchern mit der niedrigsten Priorität (pN) bis hin zum Erreichen der Gruppe (G1) von elektrischen Verbrauchern v mit der höchsten Priorität (p1) die aktuell durch die Verbraucher, v, der jeweiligen Gruppe (Gi) verbrauchte Strommenge solange reduziert bis die für die jeweilige Gruppe (Gi) berechnete Gruppen-Sollstrommenge , Isoll Gi, erreicht wird.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird eine innerhalb des Teilnetzes (TN) demnächst auftretenden Überlast, automatisch erkannt, sobald eine aktuell verbrauchte Gesamtstrommenge, lakt-gesamt, aller Verbraucher, v, aller Gruppen (G1 -GN) des Teilnetzes (TN) eine vorgegebene maximal zulässige Strommenge, Imax-TN, des Teilnetzes (TN) übertrifft.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens werden die gemessenen aktuell verbrauchten elektrischen Strommengen, lakt-v, aller Verbraucher, v, einer Gruppe (Gi) zu der Gruppen-Strommenge (I aktGi ) der Gruppe (Gi) aufsummiert.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens werden die aktuell verbrauchten elektrischen Gruppen-Strommengen (laktGi) aller eingeteilten Gruppen (G1 bis GN) von Verbrauchern des Teilnetzes (TN) zur Berechnung der aktuell verbrauchten Gesamtstrommenge, lakt-gesamt, des Teilnetzes (TN) aufsummiert.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird die erforderliche Gesamtreduktions-Strommenge, Ired-gesamt, mit welcher die durch alle Verbraucher, v, des Teilnetzes (TN) aktuell verbrauchte Gesamt-Strommenge, lakt-gesamt, zur Vermeidung der Überlast in dem Teilnetz (TN) zu reduzieren ist, als Differenz zwischen der aktuell verbrauchten Gesamtstrommenge, lakt-gesamt, aller Verbraucher, v, des Teilnetzes (TN) und der vorgegebenen maximal zulässigen Strommenge, Imax-TN, des Teilnetzes (TN) berechnet. Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens werden, falls die berechnete verbleibende Reststrom menge, Iresti, nach Erreichen der Gruppe (G1) von elektrischen Verbrauchern mit der höchsten Priorität (p1), größer als null ist (Iresti >0) für jede der eingeteilten Gruppen (Gi) von elektrischen Verbrauchern des Teilnetzes (TN) beginnend mit der Gruppe (GN) von elektrischen Verbrauchern mit der niedrigsten Priorität (pN) die folgenden Schritte (S) ausgeführt werden:
Markieren der jeweiligen Gruppe (Gi) als eine abschaltbare Gruppe (Allow to Shut Down), Berechnen für jeden Verbraucher, v, der markierten Gruppe (Gi) einer einsparbaren Strommenge, Iv, die durch ein Abschalten (Shut Down) des betreffenden Verbrauchers, v, eingespart werden kann; und
Reduzieren der verbleibenden Reststrom menge, Iresti, um die durch Abschalten des Verbrauchers, v, einsparbare Strommenge, Iv; wobei die obigen Schritte solange wiederholt werden bis die berechnete verbleibende Reststrom menge, Iresti, kleiner gleich null ist (Iresti < =0) oder die Gruppe (G1) von Verbrauchern, v, mit der höchsten Priorität (G1) erreicht wird.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird im Anschluss an die Berechnung der Sollströme (lsoll-v) der Verbraucher des Teilnetzes (TN) für jede Gruppe (Gi) die aktuell verbrauchte Strom menge, lakt-v, eines jeden Verbrauchers, v, innerhalb der jeweiligen Gruppe (Gi) schrittweise in einem Round-Robin-Prozess solange um eine Stromverminderungsmenge (Delta-Iminus) physikalisch reduziert wird, bis die für die betreffende Gruppe (Gi) ermittelte Gruppen-Sollstrommenge ( IsollGi) erreicht wird. Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird, falls eine Gruppe (Gi) von Verbrauchern, v, als eine abschaltbare Gruppe (Allow to Shut down) markiert worden ist, der Stromverbrauch eines Verbrauchers, v, innerhalb der markierten Gruppe (Gi) auf null reduziert, sobald der Stromverbrauch des Verbrauchers, v, eine für diesen Verbraucher, v, hinterlegte Minimalstrommenge, lmin-v, unterschreitet.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird, falls nach der Reduzierung des Stromverbrauchs der Verbraucher ,v, aller Gruppen des Teilnetzes (TN) keine Gefahr eines Auftretens einer Überlast in dem Teilnetz (TN) mehr besteht, der Stromverbrauch der Verbraucher, v, des Teilnetzes (TN) für jede der eingeteilten Gruppen (Gi) von elektrischen Verbrauchern ,v, des Teilnetzes (TN) beginnend mit der Gruppe (G1) von elektrischen Verbrauchern mit der höchsten Priorität (p1) bis hin zu der Gruppe (GN) mit der niedrigsten Priorität (pN) erhöht.
Dabei wird eine aktuell verbrauchte Strommenge, lakt-v, eines jeden Verbrauchers, v, innerhalb der jeweiligen Gruppe (Gi) um eine Stromerhöhungsmenge (Delta-Iplus) in einem oder mehreren Erhöhungsschritten erhöht, sofern hierdurch keine zulässige Maximalstrommenge, lmax-v, des betreffenden Verbrauchers, v, überschritten wird.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens hängt eine Anzahl, ki, der vorgenommenen Erhöhungsschritte zur Erhöhung der aktuell verbrauchten Strommenge, lakt-v, eines Verbrauchers, v, innerhalb einer Gruppe (Gi) von der Priorität (pi) der jeweiligen Gruppe (Gi) und der Anzahl, N, der eingeteilten Gruppen, G, ab (ki = N-pi). Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens weisen die Verbraucher, v, des Teilnetzes (TN) regelbare und/oder abschaltbare Lasten und/oder an Ladepunkten des Teilnetzes (TN) anschließbare Lasten auf.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens weisen die Verbraucher, v, des Teilnetzes (TN) fest installierte Lasten, insbesondere Wärmepumpen oder Inverter, und anschließbaren Lasten, insbesondere an Ladepunkten des Teilnetzes (TN) anschließbare Fahrzeugbatterien, auf.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird eine Last beim Anschluss an einen Ladepunkt des Teilnetzes (TN) dynamisch in eine Gruppe (Gi) in Anhängigkeit mindestens eines bereitgestellten Einteilungskriteriums eingeteilt.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens hängt die Stromerhöhungsmenge und die Stromreduzierungsmenge vom Typ des Verbrauchers, v, ab.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens teilt zumindest ein Teil der elektrischen Verbraucher, v, eines Teilnetzes (TN) jeweils seine zugehörige erlaubte
Stromerhöhungsmenge und/oder seine erlaubte Stromreduzierungsmenge, mit.
Die Erfindung schafft ferner ein elektrisches Teilnetz mit den im Patentanspruch 19 angegebenen Merkmalen.
Die Erfindung schafft demnach ein elektrisches Teilnetz, TN, insbesondere ein Lade-Netz, mit mehreren elektrischen Verbrauchern, v, und mit einer Steuerung zur Durchführung eines Verfahren zur Vermeidung eines Stromausfalls in dem Teilnetz, TN, das zur Stromversorgung von elektrischen Verbrauchern, v, des Teilnetzes (TN) an ein Übertragungsnetz (ÜN) angeschlossen ist, wobei die elektrischen Verbraucher, v, des Teilnetzes (TN) in eine Anzahl, N, verschiedener Gruppen (G1, G2,...Gi...GN) mit unterschiedlicher Prioritäten (p1,p2, ...pi...pN) eingeteilt sind, mit den Schritten:
Berechnen einer insgesamt erforderlichen Gesamtreduktions-Strommenge, Ired-gesamt, mit welcher die durch alle Verbraucher, v, des Teilnetzes (TN) aktuell verbrauchte elektrische Gesamt-Strommenge, lakt-gesamt, zur Vermeidung einer erkannten Überlast in dem Teilnetz (TN) zu reduzieren ist;
Ermitteln einer Gruppen-Sollstrommenge (IsollGi ) für jede eingeteilte Gruppe (Gi) von Verbrauchern, v, auf Basis der insgesamt erforderlichen Gesamtreduktions-Strommenge, Ired-gesamt, und einer durch die jeweilige Gruppe (Gi) einsparbaren Strommenge (IsparGi); Berechnen von Sollströmen (lsoll-v) für die elektrischen Verbraucher, v, der eingeteilten Gruppen (G1, G2,...Gi...GN) des Teilnetzes (TN) in Abhängigkeit der ermittelten Gruppen- Sollstrommenge (IsollGi) und
Reduzieren der aktuell durch die Verbraucher, v, der jeweiligen Gruppe (Gi) verbrauchte Strommenge solange bis die für die jeweilige Gruppe (Gi) ermittelte Gruppen- Sollstrommenge (Isoll Gi) erreicht wird. Mögliche Ausführungsformen des erfindungsmäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Netzes werden unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Ablaufdiagramm einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 ein Beispiel eines Netzes mit zwei Teilnetzen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 3. ein Ablaufdiagramm zur Darstellung einer möglichen Implementierung von Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 4. ein Ablaufdiagramm zur Darstellung einer möglichen Implementierung von weiteren Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 5 bis 8 Signaldiagramme zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Erfindung schafft gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Vermeidung eines Stromausfalls in mindestens einem elektrischen Teilnetz (TN). Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist als Ablaufdiagramm schematisch in Fig.1 dargestellt.
Ein Teilnetz TN ist zur Stromversorgung von elektrischen Verbrauchern, v, des Teilnetzes (TN) an ein Übertragungsnetz (ÜN) angeschlossen. Das Teilnetz TN kann beispielsweise ein Haus- Netz sein. Weiterhin kann es sich bei dem Teilnetz TN auch um ein Netz einer industriellen Anlage handeln. Die Verbraucher v umfassen sowohl DC-Verbraucher als auch AC- Verbraucher.
Fig. 2 zeigt ein einfaches Beispiel mit zwei Teilnetzen TN-A, TN-B die jeweils über einen Stromzähler an ein Versorgungsnetz angeschlossen sind. Jedes Teilnetz TN hat eine zulässige maximale erlaubte Stromstärke Imax-TN. In dem dargestellten Beispiel hat das erste Teilnetz TN-A eine maximal erlaubte Stromstärke Imax-TNA = 50 Amp und das zweite Teilnetz TN-B eine maximal erlaubte Stromstärke Imax-TNB = 30 Amp.
Das Teilnetz TN-A hat in dem dargestellten Beispiel von Fig. 2 fünf Verbraucher v1 A bis v5A. Das andere Teilnetz TN-B besitzt in dem dargestellten Beispiel acht weitere Verbraucher v1 B bis v8B.
Die elektrischen Verbraucher, v, des jeweiligen Teilnetzes TN werden zunächst in eine Anzahl, N, verschiedener Gruppen (G1, G2,...Gi...GN) mit unterschiedlicher Prioritäten (p1,p2, ...pi...pN) eingeteilt. Die Anzahl N der eingeteilten Gruppen G kann je nach Anwendungsfall variieren. Beispielsweise wird das erste Teilnetz TN-A und das zweite Teilnetz TN-B jeweils in drei Gruppen mit unterschiedlichen Prioritäten eingeteilt, wie in Fig. 2 dargestellt. In Teilnetz TN-A bilden die Verbraucher v1 A, v3A die Gruppe G1 A mit der höchsten Priorität p1, die Verbraucher v2A,v4A die Gruppe G2A mit der zeithöchsten Priorität p2 und der Verbraucher vA5 die Gruppe G3A mit der niedrigsten Priorität p3.ln Teilnetz TN-B bilden die Verbraucher v1 B,v2B,v3B die Gruppe G1 B mit der höchsten Priorität p 1 , der Verbraucher v4B die Gruppe G2B mit der nächst höheren Priorität p2 und die Verbraucher v5B,v6B,v7B,v8B die Gruppe G3B mit der niedrigsten Priorität p3.
Die Einteilung der Gruppen G kann nach einem vorgegebenen oder selektierbaren Einteilungskriterium EK erfolgen. Ein mögliches Einteilungskriterium EK ist der Typ der Verbraucher v und/oder deren Bedeutung für den Betrieb einer Anlage. Ein weiteres Einteilungskriterium EK ist beispielsweise der Betreiber oder Nutzer desjeweiligen Verbrauchers v. Verbraucher v oder Ladepunkte von Personen bestimmter Abteilungen innerhalb eines Unternehmens , beispielsweise Außendienstmitarbeiter, erhalten eine höhere Priorität p als Verbraucher v oder Ladepunkte von anderen Personen bzw. Nutzern innerhalb eines Unternehmens. Dabei kann der erwartete Leistungsverbrauch der Person berücksichtigt werden. Beispielsweise benötigen Fahrzeuge von Außendienstmitarbeitern in der Regel mehr elektrische Leistung als Fahrzeuge von Innendienstmitarbeiter. Das zu Grunde gelegte Einteilungskriterium EK und somit die Gruppeneinteilung der Verbraucher v kann somit zeitlich bzw. dynamisch variieren. Das Einteilungskriterium EK kann auch ein Strompreis pro kWh sein, den ein Nutzer gewillt ist, für das Laden oder die Stromversorgung seines Verbrauchers v zu entrichten. Das Einteilungskriterium EK kann auch durch eine logische Verknüpfung von anderen Einteilungskriterien ermittelt werden. Anhand des angewandten Einteilungskriterium EK wird für jeden Verbraucher v eine Priorität p des Verbrauchers v bestimmt.
Für jede einteilte Gruppe Gi von Verbrauchern v wird deren aktuell verbrauchter Strom laktGi berechnet und der minimal zulässige Strom IminGi der Gruppe Gi ermittelt, wie in dem Beispiel gemäß Fig. 2 dargestellt. Der aktuell verbrauchte Strom lakt G1 der Gruppe G3B mit der niedrigsten Priorität p3 innerhalb des Teilnetzes TN-B beträgt beispielsweise 30Amp. Der minimal zulässige Strom dieser Gruppe G1 B beträgt beispielsweise 24 Amp- Der insgesamt innerhalb eines Teilnetzes TN verbrauchte Strom lakt-gesamt ergibt sich als Summe der aktuell verbrauchten Ströme aller Gruppen G von Verbrauchern v innerhalb des Teilnetzes TN.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird in einem Schritt SO eine innerhalb des Teilnetzes (TN) demnächst auftretenden drohende Überlast, automatisch erkannt, sobald eine aktuell verbrauchte Gesamtstrommenge, lakt-gesamt, aller Verbraucher, v, aller Gruppen (G1 -GN) des Teilnetzes (TN) eine vorgegebene maximal zulässige Strommenge, Imax-TN, des Teilnetzes (TN) bzw. einen vordefinierten Schwellenwert überschreitet, lakt-gesamt > Imax-TN.
Die erforderliche Gesamtreduktions-Strommenge, Ired-gesamt, mit welcher die ermittelte bzw. überwachte durch alle Verbraucher, v, des Teilnetzes (TN) aktuell verbrauchte Gesamt- Strommenge, lakt-gesamt, zur Vermeidung der drohenden Überlast in dem Teilnetz (TN) zu reduzieren ist, kann als Differenz zwischen der ermittelten aktuell verbrauchten Gesamtstrommenge, lakt-gesamt, aller Verbraucher, v, des Teilnetzes (TN) und einer vorgegebenen maximal zulässigen Strommenge, Imax-TN, des Teilnetzes (TN) berechnet werden: lred-gesamt= lakt-gesamt - Imax-TN
In dem in Fig.2 dargestellten Beispiel beträgt der insgesamt verbrauchte aktuelle Strom lakt- gesamt aller Verbraucher v innerhalb des Teilnetzes TN-B : lakt-gesamt-TN-B = 40 Amp (Gruppe G1 B) plus 10 Amp (Gruppe G2B) plus 30 Amp (Gruppe G3B) = 80 Amp
In dem dargestellten Beispiel von Fig.2 beträgt die maximal zulässige Strommenge Imax-TN- B 30 Amp.
Der zu reduzierende Stromüberschuss Ired-gesamt TN-B innerhalb des Teilnetzes TN-B beträgt demnach 80 Amp (lakt-gesamt-TN-B) minus 30 Amp (Imax-TN-B). Ired-gesamt-TN-B = 80Amp -30Amp. = 50 Amp
Die aktuell verbrauchte Gesamtstrommenge lakt-gesamt eines Teilnetzes TN kann fortlaufend überwacht werden, beispielsweise durch periodische Messung der durch alle Verbraucher, v, des Teilnetzes TN jeweils momentan verbrauchten Strommenge und anschließender Aggregation der gemessenen Verbraucher-Strommengen I des Teilnetzes. TN zu der aktuell verbrauchten Gesamtstrommenge, lakt-gesamt, des Teilnetzes TN. Die maximal zulässige Strommenge Imax-TN eines Teilnetzes TN ist vorgegeben und hängt von den verschalteten Komponenten, insbesondere den dort verschalteten Stromleitungen und Überstromschutzeinrichtungen ab.
Die aktuell bzw. momentan verbrauchte-Gesamt-Strommenge lakt-gesamt, aller Verbraucher v des Teilnetzes TN wird vorzugsweise durch Aufsummieren gemessener oder gemeldeter Verbrauchsströme aller Verbraucher, v, des Teilnetzes TN ermittelt.
Bei einer möglichen Implementierung werden zunächst die durch Messeinheiten gemessenen und der Steuereinheit des Teilnetzes TN gemeldeten aktuell verbrauchten elektrischen Strommengen, lakt-v, aller Verbraucher, v, einer Gruppe (Gi) zu der aktuell verbrauchten Gruppen-Strommenge (laktGi ) der betreffenden Gruppe (Gi) aufsummiert. Anschließend können die aktuell verbrauchten elektrischen Gruppen-Strommengen (laktGi) aller eingeteilten Gruppen (G1 bis GN) von Verbrauchern des Teilnetzes (TN) ihrerseits zur Berechnung der aktuell verbrauchten Gesamtstrommenge, lakt-gesamt, des gesamten Teilnetzes (TN) aufsummiert werden. Diese aktuell verbrauchte Gesamtstrommenge, lakt- gesamt, des Teilnetzes TN wird zur Erkennung einer drohenden Überlast in dem Teilnetz TN im Schritt SO vorzugsweise fortlaufend überwacht. Die Einteilung der Verbraucher in Gruppen Gi, nach einem vorgegebenen oder selektierbaren Einteilungskriterium EK, erfolgt im Schritt SGi. Zur Vermeidung eines drohenden Stromausfalls in dem betroffenen Teilnetz TN wird in einem ersten Schritt S1 des erfindungsgemäßen Verfahrens zunächst eine Berechnung einer insgesamt erforderlichen Gesamtreduktions-Strommenge, Ired-gesamt, ausgeführt. Diese insgesamt erforderliche Gesamtreduktions-Strommenge, Ired-gesamt, ist die Strommenge mit welcher die durch alle Verbraucher, v, des Teilnetzes (TN) aktuell verbrauchte elektrische Gesamt-Strommenge, lakt-gesamt, zu reduzieren ist, um die in Schritt SO erkannte drohende Überlast in dem betroffenen Teilnetz (TN) zu vermeiden.
Anschließend wird in einem Schritt S2 des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Gruppen- Sollstrommenge (IsollGi) für jede der eingeteilten Gruppen (Gi) von Verbrauchern, v, auf Basis der im Schritt S1 berechneten insgesamt erforderlichen Gesamtreduktions-Strommenge, Ired-gesamt, und auf Basis einer durch die Gruppen (Gi) jeweils einsparbaren Strommenge (Ispari) ermittelt.
Im Schritt SR1 startet die erste Runde (RU1), beginnend mit Gruppe (GN) mit der niedrigsten Priorität (pN).
In einem weiteren Schritt S3 des erfindungsgemäßen Verfahrens werden jeweils Sollströme (lsoll-v) für die unterschiedlichen elektrischen Verbraucher, v, der verschiedenen eingeteilten Gruppen (G1, G2,...Gi...GN) des Teilnetzes (TN) in Abhängigkeit der in Schritt S2 für die Gruppen Gi jeweils ermittelten Gruppen-Sollstrommenge (IsollGi) berechnet. Dabei können die Sollströme (lsoll-v) von Verbrauchern, v, innerhalb einer eingeteilten Gruppe (Gi) aus der in Schritt S2 ermittelten Gruppen-Sollstrommenge (IsollGi) der jeweiligen Gruppe (Gi) abgeleitet werden.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens werden im Schritt S3 zur Berechnung der Sollströme (lsoll-v) für die elektrischen Verbraucher, v, der eingeteilten Gruppen (G1, G2,...Gi...GN) des Teilnetzes (TN) für jede der eingeteilten Gruppen (Gi) von elektrischen Verbrauchern, v, des Teilnetzes (TN) beginnend mit der Gruppe (GN) von elektrischen Verbrauchern mit der niedrigsten Priorität (pN) die folgenden beiden Teilschritte S3A, S3B ausgeführt.
In einem ersten Teilschritt S3A wird die durch jede eingeteilte Gruppe (Gi) an Verbrauchern, v, jeweils einsparbare Strommenge (IsparGi) als Differenz zwischen einer durch alle Verbraucher, v, der jeweiligen Gruppe (Gi) aktuell verbrauchten elektrischen Gruppen-Strommenge, laktGi, der Gruppe (Gi) und einer für die Stromversorgung aller Verbraucher, v, der jeweiligen Gruppe (Gi) zumindest erforderlichen Minimal-Gruppen-Strommenge, IminGi der Gruppe (Gi) berechnet: lsparGi= laktGi -IminGi
Beispielsweise umfasst die Gruppe G3B mit der niedrigsten Priorität p3 innerhalb des Teilnetzes TN-B die Verbraucher v5B bis v8B. Diese haben eine Minimal-Gruppenstrommenge lminG3B von zusammen 24 Amp. Die aktuell verbrauchte Strommenge der Gruppe G3B laktG3B beträgt demgegenüber 30 Amp.
Somit beträgt die einsparbare Strommenge Ispar G3B der Gruppe G3B der niedrigsten Priorität p3 innerhalb des Teilnetzes TN-B: lsparG3B=laktG3B- lminG3B= 30Amp -24 Amp = 6Amp
In einem zweiten Teilschritt S3B wird für jede eingeteilte Gruppe (Gi) ausgehend von der im Schritt S1 berechneten insgesamt erforderlichen Gesamtreduktions-Strommenge, (Ired- gesamt = lrestN + 1), eine verbleibenden Reststrommenge Iresti berechnet, indem von der für die vorherige Gruppe (Gi+ 1) berechneten Reststrommenge (Irest i+ 1) die im Schritt S3A berechnete einsparbare Strommenge (IsparGi) der jeweiligen Gruppe (Gi) subtrahiert wird.
Irest i= Irest i+ 1 - IsparGi
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel beträgt die insgesamt erforderlichen Gesamtreduktions-Strommenge, (lred-gesamt= lirestO) für das Teilnetz TN-B 50 Amp. Davon wird die durch die Gruppe G3B mit der niedrigsten Priorität p3 einsparbare Strommenge lsparG3B =6Amp zur Berechnung einer Reststrom menge IrestO abgezogen.
Die berechnete verbleibende Reststrom menge Iresti ist somit 50 Amp minus 6Amp gleich 44 Amp.
Iresti = IrestO (=50Amp)-lpsarG3B (=6 Amp)= 44 Amp
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird der Teilschritt S3A in der ersten Runde (RU 1 ) zur Berechnung der Soll-Ströme (lsoll-v) der Verbraucher, v, in einer ersten Runde (RU 1) solange wiederholt bis die berechnete verbleibende Reststrom menge, Iresti, kleiner gleich null wird (Iresti < = 0) oder bis die Gruppe (G1) von Verbrauchern, v, mit der höchsten Priorität (G1) berücksichtigt worden wird.
In dem dargestellten Beispiel von Fig. 2 beträgt die für das Teilnetz TN-B berechnete Reststrom menge Irest3 nach Berücksichtigung der Gruppe G1 B mit der höchsten Priorität p1 noch 24 Amp, d.h. die in der ersten Runde (RU 1) durchgeführte rechnerische Reduktion der verbrauchten Strommenge ist noch nicht ausreichend. Daher wird in weiteren Schritten vorzugsweise geprüft, ob die noch fehlende Stromreduzierungsmenge von 24 Amp durch Abwurf von Verbrauchern v des Teilnetzes TN-B in einer zweiten Runde (RU 2) erreicht werden kann.
In dem dargestellten Beispiel von Fig.2 beträgt bereits die für das andere Teilnetz TN-A berechnete Reststrom menge Irest2 nach Berücksichtigung der Gruppe G2A mir der zweithöchsten Priorität p2 nach der ersten Runde null Amp, d.h. die berechnete erzielbare Stromreduzierungsmenge ist bereits nach der ersten Runde (RU 1) ausreichend und ein Abwurf von Verbrauchern v im Teilnetz TN-A kann vermieden werden.
In einem Schritt S4 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die aktuell durch die Verbraucher, v, der jeweiligen Gruppe (Gi) verbrauchte Strom menge solange reduziert bis die für die jeweilige Gruppe (Gi) im Schritt S2 ermittelte Gruppen-Sollstrommenge (Isoll Gi) erreicht wird. Die Reduzierung der Strommenge in Schritt S4 kann zunächst rechnerisch, d.h. noch nicht physikalisch erfolgen.
Nach der in den beiden Teilschritten S3A,S3B des Schrittes S3 erfolgten Berechnung der Sollströme (lsoll-v) der Verbraucher v für jede der eingeteilten Gruppen (Gi) von elektrischen Verbrauchern, v, des Teilnetzes (TN) wird in dem Schritt S4 beginnend mit der Gruppe (GN) von elektrischen Verbrauchern ,v, mit der niedrigsten Priorität (pN) bis hin zum Erreichen der Gruppe (G1) von elektrischen Verbrauchern ,v, mit der höchsten Priorität (p1) die aktuell durch die Verbraucher, v, der jeweiligen Gruppe (Gi) verbrauchte Strom menge laktGi solange rechnerisch reduziert bis die für die jeweilige Gruppe (Gi) im Schritt S2 berechnete Gruppen- Sollstrommenge , Isoll Gi, erreicht wird.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens werden, falls die berechnete verbleibende Reststrom menge, Iresti, nach Berücksichtigung der Gruppe (G1) von elektrischen Verbrauchern mit der höchsten Priorität (p1), immer noch größer als null ist (Iresti >0) , beispielsweise 24 Amp für Teilnetz TN-B in Fig.2, für jede der eingeteilten Gruppen (Gi) von elektrischen Verbrauchern des Teilnetzes (TN) beginnend mit der Gruppe (GN=G3B)) von elektrischen Verbrauchern v mit der niedrigsten Priorität (pN = p3) in einer zweiten Runde (RU 2) die folgenden weiteren Schritte (S5, S6, S7) ausgeführt, wobei der Schritt SR2 den Start der zweiten Runde (RU 2), beginnend mit Gruppe (GN) mit der niedrigsten Priorität (pN), einleitet:
Markieren im Schritt S5 der jeweiligen Gruppe (Gi) als eine abschaltbare Gruppe (Allow to Shut Down),
Berechnen im Schritt S6 für jeden Verbraucher, v, der markierten Gruppe (Gi) einer einsparbaren Strommenge, Isparv, die durch ein Abschalten (ShutDown) des betreffenden Verbrauchers, v, eingespart werden kann; und
Reduzieren (rechnerisch) im Schritt S7 der verbleibenden Reststrommenge, Iresti, um die durch Abschalten des Verbrauchers, v, jeweils einsparbare Strommenge, lspar-v. Beispielsweise wird durch rechnerisches Abschalten der Verbraucher v5B bis v8B der Gruppe G3B mit der niedrigsten Priorität p3 innerhalb des Teilnetzes TN-B in Runde 2 eine verbleibende Reststrom menge von null Amp erreicht, wie in Fig.2 dargestellt.
Die obigen Schritte S5, S6, S7 der zweiten Runde (RU 2) werden solange wiederholt bis die berechnete verbleibende Reststrom menge, Iresti, kleiner gleich null ist (Iresti < =0) oder die Gruppe (G1) von Verbrauchern, v, mit der höchsten Priorität (p1) berücksichtigt worden ist. Fig.3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer möglichen Implementierung der Schritte S1 bis S7 mit dem beiden Berechnungsrunden (RU1, RU 2) zur Berechnung der Einstellströme bzw. Sollströme Isollv für die Verbraucher v eines Teilnetzes TN. Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird im Anschluss an die Berechnung der Sollströme lsoll-v der Verbraucher v des Teilnetzes (TN) in den Schritten S1 bis S7 in einem weiteren Schritt S8 für jede Gruppe (Gi) die aktuell verbrauchte bzw. bereitgestellte Strommenge, lakt-v, eines jeden Verbrauchers, v, innerhalb der jeweiligen Gruppe (Gi) schrittweise in einem Round-Robin-Prozess solange um eine Stromverminderungsmenge (Delta-Iminus) physikalisch bzw. tatsächlich reduziert, bis die für die betreffende Gruppe (Gi) ermittelte Gruppen-Sollstrommenge (IsollGi) erreicht wird, wie in Fig.4 dargestellt.
Fig.4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer möglichen Implementierung der physikalischen Einstellung der Verbraucher v eines Teilnetzes TN im Schritt S8 entsprechend der im Ablauf gemäß Fig.3 berechneten Sollströme Isollv der Verbraucher v des Teilnetzes TN. Nach der Einteilung der Verbraucher v in Gruppen Gi im Schritt S8-1 wird mit der Gruppe GN mit der niedrigsten Priorität PN in Schritt S8-2 gestartet. Hierzu wird im Schritt S8-3 zunächst die Verbraucher Strom-Sollpunkt-Gruppe initialisiert und im Schritt S8-4 mit einem beliebigen Verbraucher v in der Gruppe G gestartet. Im Schritt S8-5 erfolgt für den Verbraucher v die Berechnung eines neuen Sollpunktes ISP-neu. Dann wird im Schritt S8-6 geprüft, ob der im Schritt S8-5 berechnete neue Sollpunkt ISPneu geringer ist als der zulässige minimale Strom Ivmin des Verbrauchers v. Ist dies der Fall wird in einem weiteren Schritt S8-7 geprüft, ob die Gruppe G als abschaltbar markiert ist oder nicht. Falls die Gruppe G als nicht abschaltbar markiert ist, wird der neue Sollpunkt ISP-neu im Schritt S8-8 auf den minimalen Strom Ivmin eingestellt (ISPneu := Ivmin). Falls umgekehrt die Gruppe G als abschaltbar markiert ist, wird der neue Sollpunkt ISP neu im Schritt S8-9 auf null eingestellt (ISPneu := 0). Anschließend wird im Schritt S8-10 die Summe des reduzierten Stromes in der Gruppe G ermittelt. Im Schritt S8-11 wird der neue Sollpunkt ISPneu an den betreffenden Verbraucher v zur physikalischen Einstellung gesendet.
In dem nächsten Schritt S8-12 wird geprüft, ob der reduzierte Strom größer ist als der zu reduzierende Strom (IsollGi). Falls dies der Fall ist wird im Schritt S8-13 geprüft, ob noch weitere Gruppen G in dem Teilnetz TN vorhanden sind. Falls noch weitere Gruppen vorhanden sind, geht man in der Schleife zurück zu Schritt S8-4, wie in Fig.4 dargestellt. Falls jedoch keine weiteren Gruppen G vorhanden sind endet der Prozess. Falls die Prüfung in Schritt S8-12 ergibt, dass der reduzierte Strom nicht größer ist als der zu reduzierende Strom (IsollGi) wird im Schritt S8-14 geprüft, ob es keine weiteren Verbraucher v in der betreffenden Gruppe G gibt. Falls es keine weiteren Verbraucher v in der Gruppe G mehr gibt gelangt man zu Schritt S8-13. Falls jedoch noch weitere Verbraucher v in der Gruppe G vorhanden sind geht man in einer Schleife zurück zu Schritt S8-5, wie in Fig.4 dargestellt. Dies erfolgt so lange bis der für diese Gruppe G zu reduzierende Strom (IsollGi) erreicht wird.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird, falls eine Gruppe (Gi) von Verbrauchern, v, im Schritt S5 als eine abschaltbare Gruppe (Allow to Shutdown) markiert worden ist, der Stromverbrauch Ispneu eines Verbrauchers, v, innerhalb der markierten Gruppe (Gi) auf null reduziert (lspneu=0), sobald der Stromverbrauch des Verbrauchers, v, eine für diesen Verbraucher, v, hinterlegte Minimalstrommenge, lmin-v, unterschreitet (lspneu<lvmin).
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird, falls nach der physikalischen Reduzierung des Stromverbrauchs der Verbraucher ,v, aller Gruppen G des Teilnetzes (TN) im Schritt S8 keine Gefahr eines Auftretens einer Überlast in dem Teilnetz (TN) mehr besteht, der Stromverbrauch der Verbraucher, v, des Teilnetzes (TN) für jede der eingeteilten Gruppen (Gi) von elektrischen Verbrauchern ,v, des Teilnetzes (TN) beginnend mit der Gruppe (G1) von elektrischen Verbrauchern v mit der höchsten Priorität (p 1 ) bis hin zu der Gruppe (GN) mit der niedrigsten Priorität (pN) in einem Schritt S9 wieder erhöht.
Hierzu wird im Schritt S9 eine aktuell verbrauchte Strommenge, lakt-v, eines jeden Verbrauchers, v, innerhalb der jeweiligen Gruppe (Gi) um eine Stromerhöhungsmenge (Delta- I plus) in einem oder mehreren Erhöhungsschritten erhöht, sofern hierdurch keine zulässige Maximalstrommenge, lmax-v, des betreffenden Verbrauchers, v, überschritten wird.
Die Anzahl, ki, der vorgenommenen Erhöhungsschritte zur Erhöhung der aktuell verbrauchten Strommenge, lakt-v, eines Verbrauchers, v, innerhalb einer Gruppe (Gi) im Schritt S9 hängt von der Priorität (pi) der jeweiligen Gruppe (Gi) und der Anzahl, N, der eingeteilten Gruppen, G, ab: ki= N-pi
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens weisen die Verbraucher, v, des Teilnetzes (TN) regelbare und/oder abschaltbare Lasten auf. Die Verbraucher, v, des Teilnetzes (TN) können fest installierte Lasten, insbesondere Wärmepumpen oder Inverter, und anschließbare Lasten, insbesondere an Ladepunkten des Teilnetzes (TN) anschließbare Fahrzeugbatterien, aufweisen.
Das Teilnetz TN ist in einer möglichen Ausführungsform ein Lade-Netz mit Ladepunkten bzw. Ladesäulen zum Laden daran anschließbarer Elektrofahrzeuge als Verbraucher v. Dieses Teilnetz TN kann beispielsweise an einem Firmenparkplatz eines Unternehmens zum Aufladen von Fahrzeugen der Mitarbeiter vorgesehen sein. Die Elektrofahrzeuge verfügen in der Regel über keine drahtlose Kommunikationsmöglichkeit mit der Steuerung des Teilnetzes TN. Die E-Fahrzeuge kommunizieren normalerweise ausschließlich über ein Ladekabel mit der Ladestation (Wallbox). Diese Ladestation verfügt über eine drahtgebundene und/oder drahtlose Kommunikationsschnittstelle mit der Steuerung des Teilnetzes TN. Bei einer alternativen Implementierung verfügen die die Elektrofahrzeuge jeweils über eine eigene Steuereinheit, die über eine drahtlose Schnittstelle direkt mit der Steuerung des Teilnetzes TN kommunizieren kann. Beispielsweise meldet die Steuereinheit des Elektrofahrzeugs den momentanen Ladezustand SoC seiner Fahrzeugbatterie direkt oder indirekt über die Ladestation an die Steuerung des Teilnetzes TN. Ein mögliches Einteilungskriterium EK zur Einteilung der aufzuladenden Verbraucher bzw. Fahrzeugbatterien ist dabei der Ladezustand SoC. Beispielsweise erhält eine Elektrofahrzeugbatterie eines hochrangigen Mitarbeiters (EK1) des Unternehmens eine hohe Priorität p wenn der Ladezustand SoC der Elektrofahrzeugbatterie unter einem definierten Schwellenwert liegt (EK2). Die Priorität p zum Laden eines Verbrauchers v kann sich somit im Zeitverlauf ändern. Die Gruppeneinteilung der Verbraucher v kann beispielsweise periodisch erneuert werden. Wird ein Verbraucher v z.B. während des Ladevorganges in eine Gruppe G mit niedrigerer Priorität p eingeteilt kann sich der Ladevorgang verlängern. Die zusätzlich benötigte Ladezeit wird dem Nutzer des betroffenen Elektrofahrzeuges vorzugsweise durch die Steuerung des Teilnetzes TN über die drahtlose Schnittstelle mitgeteilt, beispielsweise auf einer Anzeige des Fahrzeugs oder auf einer Anzeige des Mobiltelefons des Nutzers.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird eine Last beim Anschluss an einen Ladepunkt des Teilnetzes (TN) dynamisch in eine Gruppe (Gi) in Anhängigkeit mindestens eines bereitgestellten Einteilungskriteriums eingeteilt.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens hängt die im Schritt S9 verwendete Stromerhöhungsmenge (Delta-Iplus) und die im Schritt S8 verwendete Stromreduzierungsmenge (Delta-Iminus) vom Typ des Verbrauchers, v, ab. Zumindest ein Teil der elektrischen Verbraucher, v, eines Teilnetzes (TN) kann jeweils seine zugehörige erlaubte Stromerhöhungsmenge (Delta-Iplus) und/oder seine erlaubte Stromreduzierungsmenge (Delta-Iminus) der Steuerung des Teilnetzes TN bzw. einem Server melden bzw. mitteilen, beispielsweise über eine drahtlose Schnittstelle.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf einem Prozessor eines lokalen Controllers bzw. einer lokalen Steuereinheit eines Teilnetzes TN ausgeführt werden. Alternativ kann das Verfahren auch auf einem Server einer Cloud ausgeführt werden. Die Ausführung des Verfahrens erfolgt vorzugsweise in Echtzeit.
Die Erfindung schafft gemäß einem weiteren Aspekt ein elektrisches Teilnetz, TN, mit mehreren elektrischen Verbrauchern, v, und mit einer Steuerung zur Durchführung eines Verfahren zur Vermeidung eines Stromausfalls in dem Teilnetz TN. Das Teilnetz TN dient zur Stromversorgung oder zum Aufladen von mehreren elektrischen Verbrauchern v.
Das Teilnetz TN ist an einem Übergabepunkt an ein Übertragungsnetz (ÜN), beispielsweise an ein öffentliches Stromversorgungsnetz, angeschlossen. Mehrere Teilnetze TN können an ein gemeinsames Übertragungsnetz ÜN angeschlossen sein.
Die verschiedenen elektrischen Verbraucher, v, des Teilnetzes (TN) sind in eine Anzahl, N, verschiedener Gruppen (G1, G2,...Gi...GN) mit unterschiedlicher Prioritäten (p1,p2, ...pi...pN) eingeteilt .Die Einteilung kann automatisch oder manuell erfolgen. Die lokale Steuerung des Teilnetzes TN kann mehrere Berechnungseinheiten aufweisen.:
Eine erste Berechnungseinheit der Steuereinheit ist zur Berechnung einer insgesamt erforderlichen Gesamtreduktions-Strommenge, Ired-gesamt, mit welcher die durch alle Verbraucher, v, des Teilnetzes (TN) aktuell verbrauchte elektrische Gesamt-Strommenge, lakt- gesamt, zur Vermeidung einer erkannten Überlast in dem Teilnetz (TN) zu reduzieren vorgesehen Eine zweite Berechnungseinheit der Steuereinheit ist zur Ermittlung einer Gruppen- Sollstrommenge (IsollGi ) für jede eingeteilte Gruppe (Gi) von Verbrauchern, v, auf Basis der insgesamt erforderlichen Gesamtreduktions-Strommenge, Ired-gesamt, und einer durch die jeweilige Gruppe (Gi) einsparbaren Strommenge vorgesehen.
Eine dritte Berechnungseinheit der Steuereinheit ist zur Berechnung von Sollströmen (lsoll-v) für die elektrischen Verbraucher, v, der eingeteilten Gruppen (G1, G2,...Gi...GN) des Teilnetzes (TN) in Abhängigkeit der ermittelten Gruppen-Sollstrommenge (IsollGi) vorgesehen.
Eine vierte Berechnungseinheit der Steuereinheit ist zur Reduzierung der aktuell durch die Verbraucher, v, der jeweiligen Gruppe (Gi) verbrauchten Strommenge vorgesehen. Die Reduzierung kann rechnerisch solange erfolgen bis die für die jeweilige Gruppe (Gi) ermittelte Gruppen-Sollstrommenge (Isoll Gi) erreicht wird.
Die verschiedenen Berechnungseinheiten sind vorzugsweise in einem Prozessor der Steuerung oder in einem Server integriert bzw. implementiert.
Das Verfahren kann als Programm bzw. als Applikation implementiert werden. Dabei kann die Gruppeneinteilung der Verbraucher v des Teilnetzes TN automatisch oder semi-automatisch bzw. interaktiv durch einen Nutzer bzw. Betreiber des Teilnetzes TN beispielsweise mit Hilfe einer Nutzerschnittstelle GUI an einem Rechner des Teilnetzes TN erfolgen. Dem Nutzer können auch selektierbare Einteilungskriterien EK angezeigt werden. Die eingeteilten Gruppen Gi mit ihren Verbrauchern v und zugehörigen Personen bzw. Fahrern sowie Strom parametern (z.B. SoC) können dem Nutzer bzw. Betreiber des Teilnetzes TN ebenfalls in Echtzeit angezeigt werden, beispielsweise schematisch wie in Fig.2 dargestellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechende Steuerungsvorrichtung verhindern somit auf intelligente Weise ungewollte Abschaltungen bzw. Black-Outs von Teilnetzen TN, indem sie den Stromverbrauch von steuerbare Lasten und Verbrauchern v des Teilnetzes TN aktiv beeinflussen. Das Verfahren ermöglicht die Stromaufnahme von Verbrauchern v derart zu regeln, dass es in einem definierten Teilnetz TN zu keiner Überlastung und somit zu keiner ungewollten Abschaltung (Black-Outs) eines Teilnetzes TN kommt. Das Verfahren erlaubt es die Eigenschaften der jeweiligen Verbraucher/Erzeuger v des Teilnetzes TN zu berücksichtigen. Beispielsweise kann berücksichtigt werden, dass keine beliebig kleinen elektrischen Ströme geregelt werden können oder dass gewisse Verbraucher v einen Mindeststrom benötigten, um noch fehlerfrei zu funktionieren. Das weiteren erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Rückregelung der Verbraucher v zu priorisieren, sodass in einer typischen Anwendung zuerst Verbraucher v bestimmter Abteilungen(beispielsweise Fahrzeugbatterien von Innendienst- Mitarbeitern eines Unternehmens) in deren Leistungsaufnahme beschränkt werden. Das Verfahren berücksichtigt auch einen Worst Case, nämlich das Auftreten einer großen Überlastung des Teilnetzes TN. In diesem Falle können durch das Verfahren gezielt bestimmte Lasten bzw. Verbraucher v abgeworfen (d.h. komplett abgeschaltet) werden, sodass zwar diese Lasten bzw. Verbraucher v vom Teilnetz TN getrennt werden jedoch die Stabilität des restlichen Netzes gewährleistet wird und somit ein totaler Ausfall des Teilnetzes TN verhindert wird. Das weiteren umfasst das Verfahren auch den Vorgang eine elektrische Leistung der regelbaren Lasten bzw. Verbraucher v nach dem Rückgang bzw. nach der Verhinderung der Überlast wieder schrittweise zu erhöhen bis die zuvor in der Leistung begrenzten oder abgeworfen Lasten erreicht werden.
Das Verfahren umfasst im Wesentlichen zwei Haupt-Funktionen nämlich einerseits eine Erhöhungsfunktion und andererseits eine Verringerungsfunktion.
Die Funktion "Verringerung" des Verfahrens berechnet im Falle einer im Schritt SO erkannten drohenden Überlast des Teilversorgungsnetzes TN in den Schritten S1 -S7 neue Sollströme Ivsoll für die regelbaren Lasten bzw. steuerbaren Verbraucher v und reduziert im Anschluss in Schritt S8 die elektrischen Ströme dieser steuerbaren Lasten bzw. Verbraucher auf diese berechneten Sollströme Ivsoll auch physisch.
Liegt in dem Teilnetz TN keine Überlast mehr vor, so wird die Funktion „Erhöhung" aktiv und beginnt im Schritt S9 den elektrischen Strom der Verbraucher v wieder zu erhöhen. Hierzu können für jede Gruppe Gi Erhöhungsrunden berechnet werden, wobei die Gruppe Gi mit der höchsten Priorität p die meisten Erhöhungsrunden erhält. Die Anzahl ki der Erhöhungsrunden bei einer Gruppe Gi mit einer Priorität pi hängt vorzugsweise von der Kardinalität N der eingeteilten Gruppen G ab (ki= N-pi). Die Gruppe GN mit der niedrigsten Priorität pN hat genau eine Erhöhungsrunde.
Es wird mit der Gruppe G1 mit der höchsten Priorität p1 gestartet. Der Stromerhöhungsschritt beträgt beispielsweise 1 Amp. Für Verbraucher v, die abgeschaltet wurden beträgt dieser Stromerhöhungsschritt dem hinterlegtem Hysterese-Strom. Falls der aktuelle Strom laktv des Verbrauchers v zuzüglich des Erhöhungsstromes nicht den zulässigen Maximalstrom lmax-v des Verbrauchers v überschreitet, wird der Strom des Verbrauchers v in diesem Schritt um den Erhöhungsstrom erhöht. Dies wird mit allen Verbrauchern v innerhalb einer Gruppe G wiederholt. Die Anzahl der Erhöhungsrunden innerhalb einer Gruppe G ist durch die Priorität p der jeweiligen Gruppe G definiert. Dann wird mit der nächsten Gruppe G in gleicher Weise fortgefahren.
Durch diesen Erhöhungsalgorithmus wird sichergestellt, dass jeder Verbraucher v unabhängig von der Priorität p zumindest den Hysterese-Strom bzw. den Mindeststrom wiedererhält, sofern es die aktuelle Situation in der Netzinfrastruktur zulässt.
Fig. 5 bis 8 zeigen Diagramme zur Erläuterung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig.5 zeigt aktuell verbrauchte Ströme lakt für drei verschiedene Gruppen G1, G2, G3 unterschiedlicher Prioritäten p1, p2, p3. Der aktuelle Strom laktG 1 der Gruppe G1 von Verbrauchern v mit der höchsten Priorität p1 ist größer als der aktuelle Strom laktG2 der Gruppe G2 von Verbrauchern v mit der zweithöchsten Priorität p2, der wiederum größer ist als der aktuelle Strom la ktG3 der Gruppe G3 von Verbrauchern v mit der niedrigsten Priorität p3.( laktGI >laktG2>laktG3)
Fig. 6 zeigt eine Simulation des aktuellen Stromverbrauchs der Gruppe G1 von Verbrauchern v mit der höchsten Priorität p1.
Fig. 7 zeigt eine Simulation des aktuellen Stromverbrauchs der Gruppe G2 von Verbrauchern v mit der zweithöchsten Priorität p2.
Fig. 8 zeigt eine Simulation des aktuellen Stromverbrauchs der Gruppe G1 von Verbrauchern v mit der niedrigsten Priorität p3.
Wie man in den Fig.6 bis 8 erkennen kann wird bei Bedarf der Stromverbrauch der Verbraucher v der Gruppe G1 mit der höchsten Priorität p1 im Vergleich zu dem Stromverbrauch der beiden übrigen Gruppen G2, G3 als letzter reduziert bzw. runtergefahren. Wie man in Fig.8 erkennen kann wird in dem dargestellten Beispiel zu einem gewissen Zeitpunkt die ganze Gruppe G3 an Verbrauchern v mit der niedrigsten Priorität p3 abgeschaltet.
Die Signaldiagramme gemäß Figuren 5-8 werden einem Nutzer bei einer möglichen Implementierung über eine grafische Nutzerschnittstelle eines Rechners des Teilnetzes TN oder über eine grafische Nutzerschnittstelle einer entfernten über ein Datennetzwerk damit verbundenen Steuerzentrale angezeigt.
Das erfindungsgemäße computerimplementierte Verfahren eignet sich für eine große Anzahl an Anwendungsfällen. Beispielsweise kann das Verfahren im Hintergrund bei einem Lade- Netz eines Firmenparkplatzes eines Unternehmens laufen. Eine weitere Anwendung ist beispielsweise im Bereich der Logistik das Aufladen einer Flotte von elektrisch betriebenen Gabelstaplern oder sonstigen Transportfahrzeugen als Verbraucher v. Die Verbraucher v können auch Haushaltsgeräte eines Hausnetzes oder Maschinen einer Automatisierungsanlage umfassen. Es kann sich beispielsweise auch um eine Mischung dieser Geräte/Lasten handeln. Beispielsweise kann es sich bei einem produzierenden Betrieb um eine heterogene Zusammensetzung dieser Lasten bzw. Verbraucher v handeln, insbesondere Firmen-PKW, Logistikflotte, Maschinen, Anlagen usw.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Vermeidung eines Stromausfalls in mindestens einem elektrischen Teilnetz (TN), das zur Stromversorgung von elektrischen Verbrauchern (v) des Teilnetzes (TN) an ein Übertragungsnetz (ÜN) angeschlossen ist, wobei die elektrischen Verbraucher (v) des Teilnetzes (TN) in eine Anzahl (N) verschiedener Gruppen (G1, G2,...Gi...GN) mit unterschiedlicher Prioritäten (p1 ,p2, ...pi, ..., pN) eingeteilt sind, mit den Schritten:
Berechnen (S1) einer insgesamt erforderlichen Gesamtreduktions-Strommenge (Ired-gesamt), mit welcher die durch alle Verbraucher (v) des Teilnetzes (TN) aktuell verbrauchte elektrische Gesamt-Strommenge (lakt-gesamt) zur Vermeidung einer erkannten Überlast in dem Teilnetz (TN) zu reduzieren ist;
Ermitteln (S2) einer Gruppen-Sollstrommenge (IsollGi) für jede eingeteilte Gruppe (Gi) von Verbrauchern (v) auf Basis der insgesamt erforderlichen Gesamtreduktions-Strommenge (Ired-gesamt) und einer durch die jeweilige Gruppe (Gi) einsparbaren Strommenge (IsparGi); Berechnen (S3) von Sollströmen (lsoll-v) für die elektrischen Verbraucher (v) der eingeteilten Gruppen (G1, G2,...Gi...GN) des Teilnetzes (TN) in Abhängigkeit der ermittelten Gruppen- Sollstrommenge (IsollGi); und
Reduzieren (S4) der aktuell durch die Verbraucher (v) der jeweiligen Gruppe (Gi) verbrauchten Strommenge so lange, bis die für die jeweilige Gruppe (Gi) ermittelte Gruppen- Sollstrommenge (Isoll Gi) erreicht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Sollströme (lsoll-v) von Verbrauchern (v) innerhalb einer eingeteilten Gruppe Gruppe (Gi) aus der Gruppen-Sollstrommenge (IsollGi) der jeweiligen Gruppe abgeleitet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei zur Berechnung (S3) der Sollströme (lsoll-v) für die elektrischen Verbraucher (v) der eingeteilten Gruppen (G1, G2,...Gi...GN) des Teilnetzes (TN) für jede der eingeteilten Gruppen (Gi) von elektrischen Verbrauchern (v) des Teilnetzes (TN) beginnend mit der Gruppe (GN) von elektrischen Verbrauchern mit der niedrigsten Priorität (pN) die folgenden Schritte (S2A, S2B) ausgeführt werden:
Berechnen (S3A) der durch jede eingeteilte Gruppe (Gi) jeweils einsparbaren Strommenge (IsparGi) als Differenz zwischen einer durch alle Verbraucher (v) der jeweiligen Gruppe (Gi) aktuell verbrauchten elektrischen Gruppen-Strommenge (laktGi) der Gruppe (Gi) und einer für die Stromversorgung aller Verbraucher der jeweiligen Gruppe (Gi) zumindest erforderlichen Minimal-Gruppen-Strommenge (IminGi) der Gruppe (Gi);
Berechnen (S3B) für jede eingeteilte Gruppe (Gi) ausgehend von der insgesamt erforderlichen Gesamtreduktions-Strommenge (Ired-gesamt) einer verbleibenden Reststrommenge (Iresti) , indem von der für die vorherige Gruppe (Gi+ 1) berechneten Reststrommenge (Irest i+ 1) die berechnete einsparbare Strommenge der jeweiligen Gruppe (Gi) subtrahiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Teilschritte (S3A, S3B) zur Berechnung der Soll-Ströme (lsoll-v) der Verbraucher (v) so lange wiederholt werden, bis die berechnete verbleibende Reststrom menge (Iresti) kleiner gleich null ist (Iresti < =0) oder bis die Gruppe (G1) von Verbrauchern (v) mit der höchsten Priorität (G1) erreicht wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei nach Berechnung der Sollströme (lsoll-v) der Verbraucher (v) für jede der eingeteilten Gruppen (Gi) von elektrischen Verbrauchern (v) des Teilnetzes (TN) beginnend mit der Gruppe (GN) von elektrischen Verbrauchern mit der niedrigsten Priorität (pN) bis hin zum Erreichen der Gruppe (G1) von elektrischen Verbrauchern mit der höchsten Priorität (p1) die aktuell durch die Verbraucher (v) der jeweiligen Gruppe (Gi) verbrauchte Strom menge (laktGi) rechnerisch solange reduziert wird (S4) bis für die jeweilige Gruppe (Gi) berechnete (S2) Gruppen-Sollstrommenge (Isoll Gi) erreicht wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei eine innerhalb des Teilnetzes (TN) demnächst auftretenden Überlast, automatisch erkannt (SO) wird, sobald eine aktuell verbrauchte Gesamtstrommenge (lakt-gesamt) aller Verbraucher (v) aller Gruppen (G1 -GN) des Teilnetzes (TN) eine vorgegebene maximal zulässige Strommenge (Imax-TN) des Teilnetzes (TN) übertrifft.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei gemessene oder gemeldete aktuell verbrauchte elektrischen Strommengen (lakt-v) aller Verbraucher (v) einer eingeteilten Gruppe (Gi) zu einer aktuell verbrauchten Strommenge (laktGi) der Gruppe (Gi) aufsummiert werden, und wobei die aktuell verbrauchten elektrischen Strommengen (laktGi) aller eingeteilten Gruppen (G1 bis GN) von Verbrauchern (v) des Teilnetzes (TN) zur Berechnung der aktuell verbrauchten Gesamtstrommenge (lakt-gesamt) des Teilnetzes (TN) aufsummiert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die erforderliche Gesamtreduktions-Strommenge (Ired-gesamt) mit welcher die durch alle Verbraucher (v) des Teilnetzes (TN) aktuell verbrauchte Gesamt-Strommenge (lakt- gesamt) zur Vermeidung der Überlast in dem Teilnetz (TN) zu reduzieren ist, als Differenz zwischen der aktuell verbrauchten Gesamtstrommenge (lakt-gesamt) aller Verbraucher (v) des Teilnetzes (TN) und der vorgegebenen maximal zulässigen Strommenge (Imax-TN) des Teilnetzes (TN) berechnet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei, falls die berechnete verbleibende Reststrommenge (Iresti) nach Erreichen der Gruppe (G1) von elektrischen Verbrauchern mit der höchsten Priorität (p1), größer als null ist (Iresti >0) für jede der eingeteilten Gruppen (Gi) von elektrischen Verbrauchern des Teilnetzes (TN) beginnend mit der Gruppe (GN) von elektrischen Verbrauchern mit der niedrigsten Priorität (pN) die folgenden Schritte (S) ausgeführt werden:
Markieren (S5) der jeweiligen Gruppe (Gi) als eine abschaltbare Gruppe (Allow to Shut Down), und
Berechnen (S6) für jeden Verbraucher (v) der markierten Gruppe (Gi) einer einsparbaren Strommenge (Iv) die durch ein Abschalten (Shut Down) des betreffenden Verbrauchers (v) eingespart werden kann;
Reduzieren (S7) der verbleibenden Reststrom menge (Iresti) rechnerisch, um die durch Abschalten des Verbrauchers (v) einsparbare Strommenge (Iv);
Wiederholen der obigen Schritte (S5, S6, S7) solange die berechnete verbleibende Reststrommenge (Iresti) größer null ist (Iresti >0) oder solange bis die Gruppe (G1) von Verbrauchern (v) mit der höchsten Priorität (G1) berücksichtigt worden ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei im Anschluss an die Berechnung der Sollströme (lsoll-v) der Verbraucher (v) des Teilnetzes (TN) (S1 -S7) für jede Gruppe (Gi) die aktuell verbrauchte Strom menge (lakt-v) eines jeden Verbrauchers (v) innerhalb der jeweiligen Gruppe (Gi) schrittweise in einem Round- Robin-Prozess solange um eine Stromverminderungsmenge (Delta-Iminus) physikalisch reduziert (S8) wird, bis die für die betreffende Gruppe (Gi) ermittelte (S2) Gruppen- Sollstrommenge (IsollGi) erreicht wird.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 10, wobei, falls eine Gruppe (Gi) von Verbrauchern, v, als eine abschaltbare Gruppe (Allow to Shutdown) markiert worden ist (S5), der Stromverbrauch eines Verbrauchers, v, innerhalb der markierten Gruppe (Gi) auf null reduziert wird, wenn der Stromverbrauch des Verbrauchers, v, eine für diesen Verbraucher, v, hinterlegte Minimalstrommenge, lmin-v, unterschreitet.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 11, wobei, falls nach der Reduzierung (S8) des Stromverbrauchs der Verbraucher aller Gruppen (G1 -GN) des Teilnetzes (TN) keine Gefahr eines Auftretens einer Überlast in dem Teilnetz (TN) mehr besteht, für jede der eingeteilten Gruppen (Gi) von elektrischen Verbrauchern des Teilnetzes (TN) der Stromverbrauch der Verbraucher (v) beginnend mit der Gruppe (G1) von elektrischen Verbrauchern mit der höchsten Priorität (p1) bis hin zu der Gruppe (GN) mit der niedrigsten Priorität (pN) erhöht (S9) wird, indem eine aktuell verbrauchte Strommenge (lakt- v) eines jeden Verbrauchers (v) innerhalb der jeweiligen Gruppe (Gi) um eine Stromerhöhungsmenge (Delta-Iplus) in einem oder mehreren Erhöhungsschritten erhöht wird, solange hierdurch keine zulässige Maximalstrommenge (lmax-v) des betreffenden Verbrauchers (v) überschritten wird.
13. Verfahren nach Anspruchs, wobei eine Anzahl (ki) der vorgenommenen Erhöhungsschritte zur Erhöhung der aktuell verbrauchten Strommenge (lakt-v) eines Verbrauchers (v) innerhalb einer Gruppe (Gi) von der Priorität (pi) der jeweiligen Gruppe (Gi) und der Anzahl (N) der eingeteilten Gruppen (Gi) abhängt (ki= N-pi).
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 13, wobei die Verbraucher (v) des Teilnetzes (TN) regelbare und/oder abschaltbare Lasten und/oder an Ladepunkten des Teilnetzes (TN) anschließbare Lasten aufweisen
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Verbraucher (v) des Teilnetzes (TN) fest installierte Lasten, insbesondere Wärmepumpen oder Inverter, und anschließbaren Lasten, insbesondere an Ladepunkten des Teilnetzes (TN) anschließbare Fahrzeugbatterien von Elektrofahrzeugen aufweisen.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei eine Last beim Anschluss an einen Ladepunkt des Teilnetzes (TN) dynamisch in eine Gruppe (Gi) in Anhängigkeit mindestens eines bereitgestellten Einteilungskriteriums eingeteilt wird.
17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 12 bis 16, wobei die Stromerhöhungsmenge (Delta-Iplus) und die Stromreduzierungsmenge (Delta- Iminus) von einem Typ des Verbrauchers (v) abhängt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei zumindest ein Teil der elektrischen Verbraucher (v) eines Teilnetzes (TN) jeweils seine zugehörige erlaubte Stromerhöhungsmenge (Delta-Iplus) und/oder seine erlaubte Stromreduzierungsmenge (Delta-Iminus) einer Steuerung des Teilnetzes (TN) mitteilt.
19. Elektrisches Teilnetz (TN) insbesondere Lade-Netz, mit mehreren elektrischen Verbrauchern (v) und mit einer Steuerung zur Durchführung eines Verfahrens zur Vermeidung eines Stromausfalls in dem Teilnetz (TN) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 18.
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