WO2014041138A1 - Electrical arrangement for connection to an infrastructure power supply and method - Google Patents

Electrical arrangement for connection to an infrastructure power supply and method Download PDF

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WO2014041138A1
WO2014041138A1 PCT/EP2013/069049 EP2013069049W WO2014041138A1 WO 2014041138 A1 WO2014041138 A1 WO 2014041138A1 EP 2013069049 W EP2013069049 W EP 2013069049W WO 2014041138 A1 WO2014041138 A1 WO 2014041138A1
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power
load
electrical device
infrastructure
control unit
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PCT/EP2013/069049
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German (de)
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Inventor
Robert Faul
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/14Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, network, e.g. progressively balanced loading
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/10The network having a local or delimited stationary reach
    • H02J2310/12The local stationary network supplying a household or a building
    • H02J2310/14The load or loads being home appliances
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
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    • Y02B70/3225Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
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    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20End-user application control systems
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    • Y04S20/20End-user application control systems
    • Y04S20/242Home appliances

Definitions

  • Embodiments of the present invention provide an electrical device for connection to an infrastructure power network.
  • the feed-in locations of EE electricity are not identical to the consumption types.
  • the power transmission networks may be a significant bottleneck in securing the availability of power.
  • a blackout domino effect occurs, where a regional overload leads to a regional fault with shutdown.
  • the remaining electricity in the network seeks a parallel path to the failed regional network. causing further overloads further Austalle.
  • This blackout blackout (blackout) must be avoided in the interest of the common good.
  • the power supply network is provided with an information transmission network in parallel, so that an interaction of the information network with the power generation sources could take place in the sense of a remote control.
  • Smart metering basically does not help in terms of the common good, because essentially only the consumption profiles are measured or only a display or visualization of the current electricity consumption on site is carried out.
  • the investment required to replace existing electricity meters with smart metering electricity meters with data acquisition and data transmission capability is enormous.
  • there are legal concerns because the data collection, transmission, - evaluation and storage lead u.
  • Fig. 9a shows a conventional electric power consumption device in which an electrical consumption is controlled by a switch and the power consumption in the on state is determined only by the consumer's own impedance.
  • Fig. 9b shows an extended electric power consumption device. where the switching function is a combination of switch and network remote control.
  • This scheme is, for example, in a night power consumption device, in which a control unit takes on the electricity meter control information from the mains, which are modulated on the mains voltage.
  • the power consumption of the consumer device in the switched-on state depends on its own load impedance without consideration of the network load.
  • Fig. 9c shows a more complex conventional power consumption device, in which in addition to the power supply line, an information transmission network is present, via which in particular information about the power consumption of the electrical load can be transmitted.
  • Embodiments of the present invention provide an electrical device for connection to an infrastructure power network having a power load and a control unit.
  • the control unit of the electrical device is designed to set a power consumption (or a current consumption) of the power load as a function of at least one parameter of the infrastructure power network.
  • the parameter can provide information about the load status of the infrastructure power grid.
  • Embodiments of the present invention may therefore also be referred to as public interest-oriented power consumption devices, which are characterized by observing the load state of the infrastructure power network and independently adapting to the load condition of the infrastructure power network while reducing or increasing its own energy-related power requirements.
  • an infrastructure power network can also be referred to as a power network.
  • Embodiments of the present invention thus enable power consumption devices that correlate with the electricity supply and take into account the load situation in the power grid to make a self-adapted power consumption control for the benefit of the common good by adjusting the power consumption of the power load.
  • a more efficient power grid or power system can be achieved when electrical equipment connected to that power grid has a public welfare oriented self-regulation.
  • a control unit of an electrical device is designed for connection to such a power network. to set a power consumption of its current load as a function of a parameter (which, for example, gives information about the load of the power grid).
  • a parameter which, for example, gives information about the load of the power grid.
  • a further concept of exemplary embodiments of the present invention consists in the fact that said self-regulation can take place without additional data having to be transmitted to the consumer (for example to the electrical device) via the power network, since the control unit measures the power consumption of the current load as a function of from the parameter of the infrastructure power grid (and, for example, not depending on data modulated on the power grid).
  • a parameter may be, for example, a grid frequency or a grid voltage of an AC voltage provided by the infrastructure power grid.
  • the welfare-orientated self-regulation of the electrical device or power device according to embodiments of the present invention is therefore completely independent of the above-mentioned "grids" and, in contrast to these in the simplest case, does not require an information transmission network and any investments in the power network, for example to transfer data in this power network to the network to transmit electrical equipment, since the control unit can adjust the power consumption of the power load as a function of the parameter of the power grid, without having to resort to additional on the mains AC voltage modulated or otherwise provided via an information transmission network data.
  • the infrastructure power supply can provide an alternating voltage and the control unit can be configured to adjust the power consumption of the power load as a function of a parameter of the alternating voltage provided by this infrastructure power network or of an extract that can be generated locally in the control unit from a plurality of parameters.
  • a parameter may be, for example, a (mains) frequency or a (mains) voltage of the AC voltage or a combination of these two.
  • an extract of a plurality of parameters can still be generated from local data processing capability of the control unit, whereby quasi-local intelligence in the control unit is based on the local collection of network parameter data records as a function of date and time.
  • control unit may be designed to reduce the current consumption of the power load compared to a normal consumption state (for example when the frequency or voltage is above or below the respective cutoff frequency or limit voltage) when exceeding or falling below a cutoff frequency or a limiting voltage of the alternating voltage to increase.
  • an electrical device is connected directly to an existing power grid, without having to change this power grid and this electrical device can regulate itself, for example, when using a plurality of such electrical equipment in a power grid to prevent a threatening blackout or total power failure.
  • the infrastructure power network can be, for example, a public power grid operated by an energy supplier.
  • the infrastructure power network may be a so-called low voltage power network with a rated voltage in the range of> 100V and ⁇ 450V. It should be noted that the local distribution of inter-node between the network levels and the local distribution of grid feed nodes does not directly correlate with the load situation must match at the location of the load current drain. The more decentralized feed-in nodes are integrated into the infrastructure power grid as a result of decentralized renewable energy generation, the more complex a centralized control of electricity generation becomes.
  • embodiments of the present invention are of course not limited to small loads or to the so-called popular 220V low-voltage network, for example.
  • An essential advantage of exemplary embodiments of the present invention is that locally localized public welfare is regulated locally at the location of the power consumption and thus on the basis of the parameters intrinsically present locally in the power grid and possibly the data collection and data evaluation locally present in the control unit of the power consumer can be considered feasible by adapting more or less large power generation plants with power feed-in points far from the power
  • the term "public interest” is used, which differs from the intrinsic behavior without regard to the network load.
  • Self-behavior occurs when an electrical load turns on or off or is turned on or off by people and then the current flowing is determined by the impedance of the consumer.
  • the term of on or off switching is used herein to mean that a switch, by operation of a human or a technical component (e.g., temperature sensor), controls the flow of current.
  • the power consumer thus draws as much power without observing the network load as is just required according to the internal demand of the consumption unit.
  • the power grid are available at all consumption without the need for any additive data transmission signals at least two net Selfene information sizes available, namely the grid frequency and the mains voltage. Both quantities of information vary at the point of consumption in correlation with the grid load.
  • the variation of the mains frequency is relatively low, but can be easily determined with common measuring devices in each consumer device. The same applies to the mains voltage.
  • the invention may first consider the grid frequency as an information source and further may also include the grid voltage at the point of consumption as information to adjust or regulate the power consumption of its current load as a function of one or both parameters.
  • Information processing with self-regulation can take place in a different manner in an electricity consumption device according to the invention.
  • Power consumers can switch off completely from the power consumption or gradually reduce the power consumption when a high network load condition is detected. In this way, the consumer device is subordinate to the common good of a functioning power supply.
  • the characteristic of the control behavior can be based on a classification of the electrical device or its current load.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electrical device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration with an exemplary power network and connected consumers, each of which contains an electrical device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a general block diagram of an exemplary implementation of the electrical device shown in FIG. 1;
  • FIG. 4 is a block diagram of another exemplary implementation of the in
  • FIG. 1 shown electrical device, which sets or varies based on a mains frequency or a mains voltage power consumption of a current load; another exemplary implementation of the electrical device shown in Figure 1, which sets or varies the power consumption of the current load based on a mains frequency and a mains voltage.
  • 1 is a block diagram of another exemplary implementation of the electrical device shown in FIG. 1, which also adjusts power consumption adjustment of the power load based on a current date and / or time; a diagram showing three basic control areas for the public interest oriented regulation of the load current of an electrical device according to an embodiment of the present invention;
  • FIG. 8 is a flowchart of a method according to an embodiment of the present invention; FIG. and
  • FIG. 1 shows a block diagram of an electrical device 100 according to one exemplary embodiment of the present invention for connection to an infrastructure power grid 101.
  • the electrical device 100 has a power load 103 and a control unit 105.
  • the control unit 105 is designed to reduce the power consumption of the power load 103 as a function of at least one parameter (or several parameters) of the infrastructure power grid 101.
  • the electrical device 100 by setting the power consumption of the power load 103 as a function of the parameter of the infrastructure power grid 101 by the electrical device 100, a self-regulation oriented self-regulation of the electrical device 100 is made possible.
  • This public interest-oriented self-regulation makes it possible, especially when using a plurality of such electrical devices 100, which are connected to an infrastructure power grid 101, to avoid imminent power failures or blackouts since, in the event of an imminent power failure, the electrical devices 100 automatically reduce their power consumption (For example, until complete shutdown), so as to relieve the infrastructure power grid 101 can.
  • the infrastructure power grid 101 may provide the AC device 100 with an AC voltage.
  • the control unit 105 can be embodied to adjust the power consumption of the power load 103 as a function of a parameter of the AC voltage provided by the infrastructure power grid 101.
  • a parameter may, for example, be a frequency of the AC voltage provided or a voltage of the AC voltage provided.
  • the control unit 105 makes an adjustment of the power consumption of the power load 103 both based on the frequency and based on the voltage of the provided AC voltage.
  • the control unit 105 may be formed, for example, to reduce the power consumption of the power load compared to the normal consumption state falls below a cutoff frequency or a threshold voltage of the AC voltage.
  • a normal consumption state may be defined such that the power consumption of the power load 103 is not limited. so that it can draw exactly the amount of power from the infrastructure power grid 101 that it needs, for example, to operate at full capacity.
  • the control unit 105 may set the normal consumption state in the power load 103, for example, when the frequency and / or the voltage is above the respective cutoff frequency and / or threshold voltage of the AC voltage provided by the infrastructure power grid 101.
  • the current load 103 is typically in its normal state of consumption, when the In frastruk turstrom net 101 is normal or under load so that there is no threat of total outage of Infrastructure Networks 101.
  • the control unit 105 may, for example, be designed to determine a frequency of the AC voltage provided by the infrastructure power grid 101 and to adjust the power consumption of the power load 103 as a function of this specific frequency of the AC voltage provided by the infrastructure power grid 101.
  • This particular frequency of the AC voltage of the infrastructure power network 101 is therefore not a frequency of a data signal, but rather the line frequency of the AC voltage (and the AC current) provided by the infrastructure power grid 101 for supplying the power load 103.
  • the control unit 105 does not detect a (for example, modulated) frequency of a data signal, but the true network frequency of the AC voltage used to supply the current load 103.
  • This network frequency f may, for example, be in a range of 10 Hz ⁇ f ⁇ 100 Hz, 25 Hz ⁇ f ⁇ 75 Hz or 45 Hz ⁇ f ⁇ 55 Hz or may nominally be 50 Hz for a normal load state of the infrastructure network 101. If the cutoff frequency falls below this line frequency, the control unit 105 can reduce power consumption of the power load 103 (for example stepwise or steplessly), up to the complete shutdown of the power load 103.
  • control unit 105 is designed to adjust or vary the power consumption of the power load 103 as a function of one or more parameters of the infrastructure power grid 101 or whose change intrinsically results or results from a change in the load of the infrastructure power grid 101.
  • FIGS. 9b and 9c This is a clear difference from the conventional examples shown in FIGS. 9b and 9c, in each of which current regulation takes place as a function of data signals (which are modulated, for example, onto the power network or are additionally transmitted externally).
  • the electrical device 100 therefore has an interaction of the current load 103 or the load impedance 103 with the load state of the infrastructure power grid 101.
  • the electrical device 100 or its control unit 105 can also be designed to receive information sent by a data transmitter. in addition to the parameter or parameters) of the infrastructure power grid 101 and to consider this information when adjusting the power consumption of the power load 103.
  • the control unit 105 for extraction of the control operation of the power consumption of the power load 103 in ormationen from one or more communication network (s), such as wireless networks, Internet or the aforementioned smart-metering networks relate, and these with the or the parameters) of the infrastructure power grid 101 to adjust the power consumption of the power load 103.
  • communication network such as wireless networks, Internet or the aforementioned smart-metering networks
  • FIG. 2 shows a possible application example of electrical devices according to embodiments of the present invention (such as the electrical device 100 in FIG. 1).
  • the infrastructure power grid 101 in this case has a high-voltage network 201, a medium-voltage network 203 and a low-voltage network 205.
  • the high voltage grid 201 may be directly connected to a power generator (such as a power plant) and used to transmit the energy generated in the power plant over long distances.
  • This high voltage is typically transformed by means of a first transformer 207 to a mean voltage of the medium-voltage network 203.
  • the average voltage of the medium-voltage network is transformed by a second transformer 209 to a low voltage (such as is typically present in households, for example) of the low-voltage network 205.
  • a low voltage is the common in Europe three-phase current system with a voltage of about 400 V.
  • a phase then typically has a voltage in a range of 230 V to 240 V.
  • Shown schematically in Fig. 2 are a washing machine 21 1 and an electric cooking device 213.
  • the washing machine 21 1 and the electric cooking device 213 form possible examples of the electrical device 100 as shown in Fig. 1.
  • a first power load of the washing machine 21 1 could represent the integrated heater in the washing machine 21 1
  • a second power load could be, for example, the drive for the washing drum
  • a third power load could be, for example, a water pump integrated in the washing machine 21 1.
  • electrical devices according to embodiments of the present invention may include a plurality of power loads 103, wherein the control unit 105 of such electrical device 100 is configured to independently adjust the power consumption of these different power loads 103 depending on the parameter of the infrastructure power grid 101.
  • the washing machine does not initially start the washing process when the power supply is high and shifts the start time of the washing process backwards until the infrastructure power grid 101 is no longer so heavily loaded.
  • the electric cooking device 213, for example, four heating zones, an oven and a GrillMapschlange have, each of which may be own power loads 103 of the electric cooking device 213, which can be controlled by means of a control unit 105 of this electric cooking device 213.
  • every single consumer of such a device draws the power from the power network "on the basis of current demand, which is essentially determined by temperature switches under human specification.”
  • the greatest burden on the power grid arises when all consumers (for example all power loads, such as heating zones, oven and grill) simultaneously draw power from the infrastructure power grid 101.
  • an electric fan heater is named, for example, when a person turns on an electric fan heater, he expresses the need for the heat from the surrounding air.
  • This requirement may not be completely refuted by the electric device (fan heater) if the device detects a high network load, but it may be appropriate for the common good if the amount of current drain (heat output) is reduced. In the reduced case, the heating power would be stretched over a longer heating time and possibly depending on the design of the self-regulation, the amount of heating power reduced occur.
  • classification of the consumer devices takes particular account of safety aspects. For example, a traffic light system can not switch off its power consumption at any network load time, since this can result in considerable safety deficiencies with respect to the task of the traffic light system.
  • the classification of the electrical load device in a scale from expendable loads to indispensable loads can be assigned to each power consumption device become.
  • FIG. 2 further shows an example of a so-called expendable load using a neon sign 215 as an exemplary implementation for an electrical device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • a control device 105 of this neon sign 215 may be formed, for example, if it detects a high load of the infrastructure power network 101, a lighting of the neon sign 215 (by regulating the power consumption of the lighting so the power load 103 of the neon sign 215) to dim or even turn off completely.
  • the individual power loads of the washing machine 21 1 can be classified, for example so that although the heating power of the integrated in the washing machine 21 1 heating coil is lowered to heat the water more slowly, but the water pump of the washing machine 21 1 as indispensable load classifi - Are adorned, so that a power consumption of this water pump is not set in dependence on the parameter of the infrastructure power grid 101.
  • This symbolic differentiation of classifications within an electrical device can be mapped to innumerable other electrical device functions.
  • electrical devices according to exemplary embodiments of the present invention may be designed to be connected to the infrastructure power grid 101 by line (for example by means of a plug and socket).
  • an electrical device according to one embodiment of the present invention (such as the washing machine 21 1) may include a plug 217 for connecting the electrical device to the infrastructure power grid 101.
  • the electric cooking device 213 may have a plug 219 for connection to the infrastructure power grid 101.
  • the illuminated sign 215 may also have a plug 221 for connection to the infrastructure power grid 101.
  • These plugs 217-221 may be different, but may be the same.
  • the plug 217 of the washing machine 21 1 may be a single-phase plug 217 which receives a single-phase signal of a three-phase rotary current.
  • the plug 219 of the electric heater 213 may be a three-phase three-phase plug which receives so-called high current.
  • a plug of an electrical device may be a power plug of one of the following connector types:
  • a plug according to an embodiment of the present invention may conform to a certain national or international standard for connection to an infrastructure power grid 101.
  • An advantageous development of exemplary embodiments consists in the integration of a user interface into the electrical device 100, which contains, for example, unidirectionally from the controller to the user at least one display element which informs the user of the load state of the infrastructure power network and / or the functional state of the electrical device.
  • This refinement is advantageous, in particular, for the user being able to recognize, for example, a self-sufficient control process of the load current to zero (switching off the electrical device 100), whether this state corresponds to a defect or to an operating state of the device.
  • An indirect benefit of an ad could also be that the consumer behavior of public interest oriented users may be supported beyond the operational function of the electrical device 100. This means that in practical terms, especially on the critical, coldest load days in winter, in which no wind and no sun is available, but the max. Electricity demand for heating power is in demand and the infrastructure power network is working closely on the black-out scenario, by which the user can be supported in a well-being-oriented consumer behavior.
  • the electrical device 100 may include a user interface (eg, a display) that is formed. to inform the user about a current load state of the infrastructure power network 101.
  • a user interface eg, a display
  • the functional scope of such a user interface can also be extended beyond a simple display element.
  • control unit 105 of the device 100 also incorporates, for example, messages from information services into the generation of its load control, a dynamization of the load control algorithms could be implemented which corresponds, for example, to a black-out emergency function.
  • a dynamization of the load control algorithms could be implemented which corresponds, for example, to a black-out emergency function.
  • an emergency call information possibly regionalized could be sent out, which stimulates the load-control algorithms in the controls of the electrical devices 100 to "sharpened public interest orientation".
  • control unit 105 may be further configured to receive data such as messages from a data transmitter (eg, via the infrastructure power grid 101 or a communication network) and to take this data into account in controlling the power consumption of the power load 103.
  • a black-out reboot function would be realized in which after a blackout power outage has occurred, electrical devices are re-staggered according to classifications and e.g. telemetric control signals are put back into the power load mode.
  • a building control center which has the control capability for some power consumers in the building.
  • the control unit 105 of such a building control center switches off or on or off the heating or air conditioning system (which in each case form individual power loads which can be controlled independently of one another).
  • a welfare-oriented self-regulation according to exemplary embodiments of the present invention is present when the current drain, for example, as a function of grid frequency and / or mains voltage at the place of consumption (by the building management center 100) is adapted to the network load condition. That is, when detected high network load is automatically switched on by the control unit 105 of the building management less light or made the control of the air conditioner for less power consumption.
  • the electrical device 100 may have an energy store (for example as part of the power load 103).
  • the control unit 105 may be configured to charge the energy storage in response to a detected underload of the infrastructure power network 101 based on a power provided by the infrastructure network.
  • the current consumption of the current load 103 regulated by the control unit 105 then corresponds, for example, to the charging current for the energy store which is regulated by the control unit 105.
  • the electrical device 100 can also have an energy storage function which only receives power from the infrastructure power grid 101 if the parameter (s) of the infrastructure power grid 101 (optionally plus parameter extraction from the data in the control unit 105) underloads the infrastructure power grid 101 signaled / s.
  • the current infratucture power system i.a. z.T. because of the technical controllability of generators (un nowadays from the ecological point of view) feeds of e.g. Wind turbines are rejected because the demand for electricity compared to the electricity supply is too low.
  • this state corresponds to region 1, in which an energy storage device can then be switched on or increased in its current load 103.
  • Examples of energy storage can be battery-powered stations. Electricity-to-gas stations, electricity-to-heat stations or similar be.
  • an electrical device 100 could also be a vehicle charging station for electric vehicles.
  • electrical devices may include a plurality of power loads.
  • a control unit of this electrical device can be configured to set its power consumption (independently of the power consumption of the other power loads of the plurality of power loads) for each of the plurality of power loads depending on the parameter of the infrastructure power grid 101. Examples of such different power loads For example, the different heating zones of the electric cooking device 213 or the heating coil, the water pump and the drive for the spin of the washing machine 21 may be 1.
  • an electrical device according to an exemplary embodiment of the present invention can also have at least one non-settable current load whose power consumption can not be set by means of the control unit of this electrical device. An example of this could be, for example, the water pump of the washing machine 211 or an emergency lighting.
  • power loads can be assigned to different classification types or of different classification types.
  • a first power load of a plurality of power loads may be of a first classification type and at least a second power load of a second classification type.
  • a control unit that controls power consumption of these power loads may be configured to reduce the power consumption of the first power load and the power consumption of the second power load depending on their respective types of classification in response to the same change in the parameter of the infrastructure power network. For example, power consumption of the first power load of the first classification type is allowed to be reduced (in percentage) more than power consumption of the second power load of the second classification type.
  • the time and date can be used as additional reference variable for the self-regulation.
  • a map depicting daytime and seasonal network load characteristics may refine the self-regulatory capability of the electrical device. It also seems feasible. to implement a technical learning capability in the consumer facilities, with the aid of which the network load profiles occurring at the place of power consumption are used for the optimization of the self-regulation according to time and date. If an on-site utility adopts power handling facilities in its day-to-day running for its own purposes and incorporates it into its self-control, there is no conflict with data transmission, evaluation. - storage by a "grid company" in the context of legal systems. remain non-transparent.
  • the operator's consent remains that his electricity consumption facility carries out a self-regulation oriented towards the common good. This consent is made simply by commissioning the electrical device with public interest oriented control, because the buyer of the electrical device will only acquire the public interest oriented control if he wants to use it.
  • a control unit may be configured to adjust the power consumption of one or more power loads as a function of a current date and / or a current time.
  • the current date and / or the current time can be combined with the parameter of the infrastructure power grid 101.
  • the washing machine 211 can postpone a start of a washing process if a sharp increase in the power consumption and thus the load in the infrastructure power grid 101 is to be expected in the next hour.
  • a control unit 105 according to an exemplary embodiment of the present invention can also have a memory for storing statistics about previous fluctuation of the parameter of the infrastructure power grid 101. The control unit 105 may accordingly be designed to further adjust the power consumption in dependence on this stored statistics.
  • control unit 105 may be designed to update the statistics as a function of fluctuations in the parameter of the infrastructure current network 101.
  • Embodiments of the present invention thus also make it possible to adapt to long-term fluctuations of the infrastructure power grid 101.
  • the Regelkreetechnische loop between power grid 101 and consumer appliances 100 with welfare oriented self-regulation will be dimensioned so that a high stability of the control loop is guaranteed.
  • a reciprocal building up of control behavior of the power supply into the power grid 101 and the self-regulation of the consumer instructions 100 is avoided.
  • this statistic serves the statistics within the plurality of devices 101 or, on the other hand, the dynamics of the control behavior of the power generation compared with the dynamics of the control behavior of the consumers and possibly the hysteresis of the respective control behavior.
  • FIGS. 3 to 6 exemplary implementations of the electrical device 100, as shown in FIG. 1, are described in each case.
  • FIG. 3 generally depicts an exemplary implementation of the electrical device 100.
  • an external switching function is present on the one hand, and internal self-control of the load impedance (eg, the power load 103) of the consuming device 100 an interaction with the load state of the supply power network (the infrastructure power grid 101) received. Therefore, FIG. 3 shows the general case that a public welfare oriented self-control of a power load is performed depending on a parameter of the infrastructure power grid 101.
  • the reference variable for the self-control of the load impedance (the current load 103) of the consumption device (the electrical device 100) is effected by, for example, either the line frequency or mains voltage parameter (or also based on both), the extent of self-control of the current consumption or current consumption from the classification of the power load 103 or the entire electrical device 100 depends.
  • the classification is based on considerations regarding the possible or reasonable or safety-compatible change of the load current. Not safety-related It would be useful, for example, if warning signals in traffic, eg at intersections or level crossings, would switch off by self-control depending on the power grid load. It seems unreasonable, if an electric instantaneous water heater for hot water of a shower would completely stop its hot water production in view of a high network load. Reasonable but could be that this water heater regulates its heating capacity in combination with the water flow rate and water temperature so that the showering person is still satisfactorily operated with hot water and at the same time the current drain from the high-voltage power grid 101 is reduced.
  • the classification can also include consumer behavior; i.e. Consumers with a positive awareness of public interest interests can opt for far-reaching reasonableness of control parameters, so that the self-control of the electrical device also minimizes the power consumption at high network load. Analogously applies to consumers with less advocating awareness. that, in addition to the classification, there is a less severe reduction control of the load current at high network load.
  • FIG. 5 shows an exemplary implementation of the electrical device 100 with a public interest-oriented self-control by means of two network-dependent reference variables (network frequency and mains voltage).
  • Fig. 5 schematically indicates that the reference variable for the self-control of the load impedance (the current load 103) of the consumption device (the electrical device 100) by the parameter mains frequency in combination with the parameter mains voltage takes place, the scope of Self-control of the current consumption in turn depends on the classification of the power load 103 (or the electrical device 100 itself).
  • FIG. 7 is a diagram showing, by way of example, operating zones for public interest self-regulation as may be performed in embodiments of the present invention.
  • the diagram in FIG. 7 schematically shows three basic control ranges (1, 2, 3) for the well-being oriented control of the load current of an electrical device according to an embodiment of the present invention or a current load of an electrical device according to an embodiment of the present invention.
  • the area 1 is to be understood as underloaded operating state of the power supply network 101 or I n ira Modellstromnetzes 101.
  • the underload can delineate by a state of mains frequency of 50 Hz + deltal Hz tolerance and / or by a mains voltage of 235 V + delta V.
  • the range 2 is characterized by a mains frequency of 50 Hz +/- delta2 Hz tolerance and by a mains voltage of 235 V +/- delta2 V, so that a (locally at the place of consumption) largely balanced optimal technical condition of supply and demand in the infrastructure power network 101 is present.
  • Area 3 is to be understood as a critical current load range, because there a mains frequency of 50 Hz - delta3 Hz tolerance and / or a mains voltage of 235 V - dclta3 V. signal that an overload of the power grid 101 threatens and the risk of a blackout accident with increasing delta3 deviation from optimal state increases.
  • exemplary embodiments of the present invention may be designed to reduce the power consumption of their current load 103 when a critical cutoff frequency and / or a critical cutoff voltage are undershot. In general, a reduction in power consumption in stages or continuously, for example, up to complete shutdown of the power load. As soon as the critical cutoff frequency and / or critical cutoff frequency is or is exceeded, the control device 105 of an electrical device 100 can increase the power consumption of the current load 103 of the electrical device 100 again, for example, up to a normal consumption state.
  • load-current reductions add up and form a blackout avoidance community without the need for massive structural investment and without the need for data collection, data storage, or data analysis on customers' electricity consumption behavior.
  • delta3 is to be understood as meaning that delta3 is greater than delta2.
  • the specified mains voltage of 235 V and mains frequency of 50 Hz are merely exemplary values for the standard system used in Europe with an effective voltage of 235 V for one phase of a three-phase alternating current with a nominal frequency of 50 Hz. Nevertheless, these values are, of course, dependent on the infra-structural network used in each case and can therefore depend on the infra- A structural power network to which the electrical device is connected in accordance with embodiments of the present invention will vary.
  • Embodiments of the present invention provide a public welfare oriented self-regulation electrical device that receives power from the power grid, characterized in that the electrical device includes a device-level controller that can control the device's own power load, wherein at least one control parameter of the controller is intrinsic current mains or mains voltage existing in the power supply network and the achievement or falling below of classifiable values of the guide parameter leads to a reduction of the current consumption of the electrical device compared to the unregulated operating state.
  • the electrical device may be characterized in that the electrical device comprises a device-oriented control unit with which the device's own current load can be controlled, whereby at least one further control parameter of the controller consists of date or time and the combinatorial processing of values of the guide parameters to one Reduction of the current consumption of the electrical device compared to the unregulated operating state leads.
  • the electrical device may be configured such that the electrical device comprises a device-oriented control unit with which the device-specific current load can be controlled, wherein at least two further control parameters of the controller consist of date and time and the combinatorial processing of values of the guide parameters for a reduction the current consumption of the electrical device compared to the unregulated operating state leads.
  • the electrical device can be configured such that the electrical device comprises a device-oriented control unit with which the device-specific current load can be controlled, wherein at least one further control parameter of the controller consists of date or time and in the device-near control unit one at the location of the device's operation resulting statistics on fluctuations of the guidance parameters is determined and the combinational processing of values of the guidance parameters and the statistics leads to a reduction of the current consumption of the electrical device compared to the uncontrolled operating state, the statistics being based on a master parameter value collection held in at least one local data memory locally close to the device can be generated in the control unit.
  • the electrical device can be designed such that the classifiable values of the guidance parameters follow the general interest needs of maintaining a functioning power supply in graduated measures of the power consumption control, so that a control-technical balance between the reasonable for the user of the device reduction of power consumption and the load situation in the Power supply is made or the safety-related permissibility of reducing the power consumption is taken into account, with the graduated measures of the power consumption control can gradually extend to complete shutdown.
  • the electrical device can be designed so that the classifiable values of the guidance parameters follow the principle of maintaining a functioning power supply in graduated measures of the power consumption control, so that a control-technical balance between that reasonable for the user of the device Reduction of power consumption and the load situation in the power grid is made and the safety - technical admissibility of reducing the Current consumption is taken into account, the graduated measures of power consumption control can gradually extend to the complete shutdown of the electrical device.
  • FIG. 8 shows a flowchart of a method 800 according to an embodiment of the present invention.
  • the method 800 comprises a step 801 of setting a power consumption of a power load as a function of at least one parameter of an infrastructure power network.
  • the method may include a step 803 of receiving an AC voltage provided by the infrastructure power network.
  • the parameter as a function of which the current load is set can, for example, be a parameter whose change results intrinsically (or inherently) from a change in the grid load of the infrastructure power grid.
  • this parameter may be a mains frequency or a mains voltage of the provided AC voltage or else a combination of the mains voltage and the mains frequency of the AC voltage.
  • embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software.
  • the implementation may be performed using a digital storage medium, such as a floppy disk, a DVD, a Blu-ray Disc, a CD.
  • a ROM, a PROM, an EPROM, an E-EPROM or a FLASH memory, a hard disk or other magnetic or optical memory are stored on the electronically readable control signals that can interact with a programmable computer system such or work together to carry out the respective procedure.
  • the digital storage medium can be computer-compatible.
  • some embodiments according to the invention include a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system such that one of the methods described herein is performed.
  • embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product having a program code, wherein the program code is operable to perform one of the methods when the computer program product runs on a computer.
  • the program code can also be stored, for example, on a machine-readable carrier.
  • inventions include the computer program for performing any of the methods described herein, wherein the computer program is stored on a machine-readable medium.
  • an embodiment of the method according to the invention is thus a computer program which has a program code for performing one of the methods described herein when the computer program runs on a computer.
  • a further embodiment of the inventive method is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program is recorded for carrying out one of the methods described herein.
  • a further exemplary embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals which represents or represents the computer program for performing one of the methods described herein.
  • the data stream or the sequence of signals may be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.
  • Another embodiment includes a processing device, such as a computer or a generic logic device, that is configured or adapted to perform one of the methods described herein.
  • a processing device such as a computer or a generic logic device, that is configured or adapted to perform one of the methods described herein.
  • Another embodiment includes a computer on which the computer program is installed to perform one of the methods described herein.
  • a programmable logic device eg, a field programmable gate array, an FPGA
  • a field programmable gate array may cooperate with a microprocessor to perform one of the methods described herein.
  • the methods are performed by any hardware device. This may be a universal hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the process, such as an ASIC.

Abstract

The invention concerns an electrical arrangement, comprising a current load and a control unit, for connection to an infrastructure power supply. The control unit is designed to adjust current consumption of the current load according to a parameter of the infrastructure power supply.

Description

Elektrische Einrichtung zum Anschluss an ein Infrastrukturstromnetz und Verfahren Technisches Gebiet  Electrical device for connection to an infrastructure power network and method Technical Field
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine elektrische Einrichtung zum Anschluss an ein Infrastrukturstromnetz. Embodiments of the present invention provide an electrical device for connection to an infrastructure power network.
Technischer Hintergrund Technical background
Die Reduzierung der Emission von klimaschädlichen Gasen ist herausragende Aufgabe für die kommenden Jahrzehnte. Bereits für den Zeitraum bis 2020 werden umfangreiche In- stallationen von erneuerbare Energie Anlagen (EE- Anlagen) prognostiziert z.B. in den Bereichen Windenergie und Photo voltaik. Beide Anlagentypen sind jedoch stark fluktuierende Stromquellen, denn Wind weht nicht konstant und die Sonnenstrahlung erreicht tagsüber mit stark schwankender Intensität die Erdoberfläche. Der starken Zunahme des fluktuierenden Stromquellen-Anteils an der Gesamtversorgung steht auf der Verbraucherseite keine angemessene bzw. angemessen einfache Maßnahme zur Unterstützung der Balancierung zur Verfügung. Reducing the emission of harmful gases is an outstanding task for the coming decades. Extensive installations of renewable energy systems (RE systems) are already forecast for the period up to 2020. in the fields of wind energy and photovoltaic. However, both types of plants are highly fluctuating power sources, because wind does not blow constantly and the sun's radiation reaches the earth's surface during the day with strongly fluctuating intensity. The strong increase in the proportion of fluctuating sources of electricity in the total supply is not available on the consumer side with an appropriate or reasonably simple measure to support balancing.
Zudem sind die Einspeise-Orte von EE-Strom nicht identisch mit den Verbrauchsorten. Die Strom-Übertragungsnetze stellen unter Umständen einen erheblichen Engpass bei der Sicherung der Verfügbarkeit von Strom dar. Im schlimmsten Fall kommt es zum Blackout- Domino-Effekt, bei dem eine regionale Überlastung zu einer regionalen Störung mit Abschaltung führt. Der im Netz verbleibende Strom sucht sich einen Parallelweg zum ausgefallenen Regional-Netz. wodurch weitere Überlastungen weitere Austalle hervorrufen. Dieser Black-out (Black-out - Totalausfall) muss im Interesse des Gemeinwohls vermie- den werden. Neben dem krisenhaften Black-out gibt es weitere Szenarien, in denen die Stromnachfrage steigt oder fällt, ohne dass die technischen Bedingungen der Nachfrage- Deckung in Betracht gezogen werden. Der Handel von Strom an Börsen stellt zwar einen Mechanismus zur finanziellen Anpassung von Angebot und Nachfrage dar, Börsen passen aber nicht ..automalisch" die physikalische Verfügbarkeit von Strom an. Im Gegenteil kann es durch Börsenspekulation sogar zu physikalischen Stromengpässen kommen, die ohne Spekulationseffekten nicht auftreten würden. Es existieren Kapazitätsplanungen und Zu- bzw. Abschalt-Vorgänge von Kraftwerken in Abhängigkeit des Strom-Bedarfs. Beispielhaft seien dazu die Kapazitätsplanungen von Großverbrauchern in der Metall-Erzeugungsindustrie oder die Fernsteuerung von„Nacht- strom"-Verbrauchern genannt. Für die Nachtstromverbraucher legt eine Fernsteuerung per Datenübertragung an eine Steuerungseinheit am Verbrauchszähler den Zeitraum fest, zu dem dem Verbraucher eine Stromentnahme aus dem Stromnetz gestattet ist. Bei Großverbrauchern wie z.B. stromintensiven Industrieanlagen wird durch vorausschauende Lastplanung ebenfalls eine Anpassung der Kraftwerkskapazität vorgenommen. Des Weiteren sind technische Systeme unter den Schlagworten„active grid" (aktives Netz)„ oder„smart me- tering" (intelligentes messen) in der Diskussion. In beiden Fällen wird dem Stromversor- gungsnetz ein Informationsübertragungsnetz parallel gestellt, so dass eine Wechselwirkung des Informationsnetzes mit den Stromerzeugungsquellen im Sinne einer Fernsteuerung erfolgen könnte. Smart metering hilft im Sinne des Gemeinwohls im Kern nicht weiter, weil dabei im Wesentlichen nur die Verbrauchsprofile gemessen werden oder lediglich eine Anzeige bzw. Visualisierung des momentanen Stromverbrauchs vor Ort vorgenom- men wird. Der Investitionsbedarf für den Austausch von bisherigen Stromzählern durch smart metering Stromzähler mit Datenerfassungs- und Datenübertragungsfähigkeit ist enorm. Zudem gibt es rechtliche Bedenken, denn die Datenerfassung, -Übertragung, - auswertung und— speicherung führen u. U. zu fundamentalen Konflikten mit unserem Rechtsordnungssystem, in dem die Privatsphäre der Menschen einen hohen Stellenwert einnimmt und die Ausspionierung von Verbrauchsverhalten der Menschen kritisch zu betrachten ist. Eine Gemeinwohlorientierung ist in den Geschäftsmodellen der„grids" (Netze) nicht erkennbar. Vielmehr geht es um finanzielle Ertragsmöglichkeiten, die in der Zwischenschicht zwischen Stromerzeugung und Stromverbrauch bzw. Stromspeicherung eingeführt werden könnte. Die Dynamisicrung der Strompreise spielt in den entsprechenden Geschäftsmodel len eine wesentliche Rolle, die reale, physikalische Deckung der Momentannachfrage gegenüber der Momentan-Stromerzeugung wird nicht gelöst. Fig. 9a zeigt eine konventionelle elektrische Stromverbrauchseinrichtung, bei der ein elektrischer Verbrauch durch einen Schalter gesteuert wird und der Stromverbrauch im eingeschalteten Zustand nur durch die eigene Impedanz des Verbrauchers bestimmt wird. Fig. 9b zeigt eine erweiterte elektrische Stromverbrauchseinrichtung. bei der die Schaltfunktion eine Kombination aus Schalter und Netzfernsteuerung ist. Dieses Schema liegt z.B. bei einer Nachtstromverbrauchseinrichtung vor, bei der eine Steuereinheit am Stromzähler Steuerinformationen aus dem Stromnetz entnimmt, die auf die Netzspannung aufmoduliert sind. Der Stromverbrauch der Verbrauchseinrichtung richtet sich im eingeschal- teten Zustand jedoch nach der eigenen Lastimpedanz ohne Berücksichtigung der Netzbelastung. In addition, the feed-in locations of EE electricity are not identical to the consumption types. The power transmission networks may be a significant bottleneck in securing the availability of power. In the worst case scenario, a blackout domino effect occurs, where a regional overload leads to a regional fault with shutdown. The remaining electricity in the network seeks a parallel path to the failed regional network. causing further overloads further Austalle. This blackout (blackout) must be avoided in the interest of the common good. In addition to the crisis-ridden black-out, there are other scenarios in which electricity demand rises or falls without considering the technical conditions of demand coverage. Although trading electricity on exchanges is a mechanism for the financial adjustment of supply and demand, stock exchanges fit On the contrary, stock market speculation can even lead to physical power bottlenecks, which would not occur without speculative effects.There are capacity plans and switch-on and switch-off processes of power plants depending on the current electricity supply. Examples include the capacity planning of large consumers in the metal production industry or the remote control of "night stream" consumers. For the night electricity consumers sets a remote control by data transmission to a control unit on the consumption meter, the period at which the consumer is a current drain from the mains is allowed. In the case of large consumers, such as power-intensive industrial plants, an anticipated load planning also makes an adjustment to the power plant capacity. Furthermore, technical systems are being discussed under the slogans "active grid" or "smart mes- tering". In both cases, the power supply network is provided with an information transmission network in parallel, so that an interaction of the information network with the power generation sources could take place in the sense of a remote control. Smart metering basically does not help in terms of the common good, because essentially only the consumption profiles are measured or only a display or visualization of the current electricity consumption on site is carried out. The investment required to replace existing electricity meters with smart metering electricity meters with data acquisition and data transmission capability is enormous. In addition, there are legal concerns, because the data collection, transmission, - evaluation and storage lead u. This may lead to fundamental conflicts with our system of legal systems, in which the privacy of people is given high priority and the spying on consumer behavior is to be viewed critically. A common good orientation is not recognizable in the business models of "grids" (networks), rather it is about financial revenue opportunities that could be introduced in the intermediate layer between power generation and electricity consumption or electricity storage Role, the real, physical coverage of the moment demand over the momentary power generation is not solved. Fig. 9a shows a conventional electric power consumption device in which an electrical consumption is controlled by a switch and the power consumption in the on state is determined only by the consumer's own impedance. Fig. 9b shows an extended electric power consumption device. where the switching function is a combination of switch and network remote control. This scheme is, for example, in a night power consumption device, in which a control unit takes on the electricity meter control information from the mains, which are modulated on the mains voltage. However, the power consumption of the consumer device in the switched-on state depends on its own load impedance without consideration of the network load.
Fig. 9c zeigt eine komplexere konventionelle Stromverbrauchseinrichtung, bei der neben der Stromversorgungsleitung ein Informationsübertragungsnetz vorhanden ist, über das insbesondere Informationen über den Stromverbrauch der elektrischen Last übertragen werden kann. Fig. 9c shows a more complex conventional power consumption device, in which in addition to the power supply line, an information transmission network is present, via which in particular information about the power consumption of the electrical load can be transmitted.
Zusammenfassend besteht eine„egoistische" Nachfrage nach Strom pro Zeiteinheit, die auf die technische Regelbarkeit des Angebots von Strom pro Zeiteinheit keine Rücksicht nimmt. In summary, there is a "selfish" demand for electricity per unit time, which does not take into account the technical controllability of the supply of electricity per unit of time.
Es ist daher eine Aufgabe von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, ein Konzept zu schaffen, welches eine effizientere Rücksichtnahme auf in einem Stromnetz verfügbare Kapazitäten nimmt. It is therefore an object of embodiments of the present invention to provide a concept which takes more efficient account of available capacities in a power grid.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Einrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 17. This object is achieved by an electrical device according to independent claim 1 and a method according to independent claim 17.
Ausführ un gsbe i spi e 1 e der vorliegenden Erfindung schaffen eine elektrische Einrichtung zum Anschluss an ein Infrastrukturstromnetz mit einer Stromlast und einer Steuerungseinheit. Die Steuerungseinheit der elektrischen Einrichtung ist ausgebildet, um einen Stromverbrauch (oder eine Stromaufnahme) der Stromlast in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter des Infrastrukturstromnetzes einzustellen. Der Parameter kann beispielsweise eine Auskunft über den Lastzustand des Infrastruktur- Stromnetzes geben. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung lassen sich daher auch als Gemeinwohl orientierte Stromverbrauchseinrichtungen bezeichnen, die sich dadurch definieren, dass sie den Lastzustand des Infrastrukturstromnetzes beachten und sich selbstständig unter gewisser Reduzierung oder Erhöhung des eigenen ..egoistischen" Strombedarfs an den Lastzustand des Infrastrukturstromnetzes anzupassen. Embodiments of the present invention provide an electrical device for connection to an infrastructure power network having a power load and a control unit. The control unit of the electrical device is designed to set a power consumption (or a current consumption) of the power load as a function of at least one parameter of the infrastructure power network. For example, the parameter can provide information about the load status of the infrastructure power grid. Embodiments of the present invention may therefore also be referred to as public interest-oriented power consumption devices, which are characterized by observing the load state of the infrastructure power network and independently adapting to the load condition of the infrastructure power network while reducing or increasing its own energy-related power requirements.
Ein Infrastrukturstromnetz kann im Folgenden auch verkürzt als Stromnetz bezeichnet werden. In the following, an infrastructure power network can also be referred to as a power network.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen damit Stromverbrauchseinrichtungen, die eine Korrelation mit dem Stromangebot eingehen und die Lastsituation im Stromnetz berücksichtigen, um zum Nutzen des Gemeinwohls eine selbstangepasste Stromverbrauchsregelung durch die Einstellung des Stromverbrauchs der Stromlast vorzunehmen. Embodiments of the present invention thus enable power consumption devices that correlate with the electricity supply and take into account the load situation in the power grid to make a self-adapted power consumption control for the benefit of the common good by adjusting the power consumption of the power load.
Es ist ein Kerngedanke von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, dass ein effizienteres Stromnetz oder Stromsystem erreicht werden kann, wenn elektrische Einrich- tungen, welche an dieses Stromnetz angebunden sind, über eine Gemeinwohl orientierte Selbstregelung verfügen. Dies wird gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, dass eine Steuerungseinheit einer elektrischen Einrichtung zum Anschluss an ein solches Stromnetz ausgebildet ist. um einen Stromverbrauch seiner Stromlast in Abhängigkeit von einem Parameter (welcher beispielsweise Auskunft über die Last des Stromnetzes gibt) einzustellen. So wird beispielsweise ermöglicht, dass bei einer hohen aktuellen Belastung des Stromnetzes die Steuerungseinheit einen Stromverbrauch oder eine Stromaufnahme ihrer Stromlast verringert (beispielsweise bis zu einem vollständigen Abschalten der Stromlast), um somit die Belastung des Stromnetzes zu reduzieren. So lässt sich beispielsweise erreichen, dass die sogenannten ..Blackouts" (Totalausfälle) eines Stromnetzes vermieden werden, da sich Verbraucher selbstständig abschalten können bzw. ihren Stromverbrauch reduzieren können, noch bevor das Stromnetz vollständig zusammenbricht. Eine solche vollständige Abschaltung oder Reduzierung des Stromverbrauchs eines Verbrauchers kann dabei besonders sinnvoll erscheinen bei nicht sicher- heitskriti sehen Systemen, wie beispielsweise Beleuchtungen von Sehenswürdigkeiten oder Brunnen oder auch Reklametafeln. It is a central idea of embodiments of the present invention that a more efficient power grid or power system can be achieved when electrical equipment connected to that power grid has a public welfare oriented self-regulation. This is achieved according to exemplary embodiments of the present invention in that a control unit of an electrical device is designed for connection to such a power network. to set a power consumption of its current load as a function of a parameter (which, for example, gives information about the load of the power grid). Thus, for example, allows for a high current load of the power grid, the control unit reduces power consumption or a power consumption of their power load (for example, to a complete shutdown of the power load), thus reducing the load on the power grid. For example, it is possible to avoid the so-called "blackouts" of a power grid, as consumers can switch themselves off or reduce their power consumption even before the power grid completely collapses, such as completely switching off or reducing the power consumption of a household Consumers may appear to make special sense if they are not sure health systems, such as lighting of sights or wells or even billboards.
Ein weiterer Gedanke von Ausfuhrungsbeispielen der vorliegenden Erfindung besteht da- rin, dass die genannte Selbstregelung erfolgen kann, ohne dass zusätzliche Daten über das Stromnetz an den Verbraucher (beispielsweise an die elektrische Einrichtung) übertragen werden müssen, da die Steuerungseinheit den Stromverbrauch der Stromlast in Abhängigkeit von dem Parameter des Infrastrukturstromnetzes einstellt (und beispielsweise nicht in Abhängigkeit von auf das Stromnetz aufmodulierten Daten). Solch ein Parameter kann beispielsweise eine Netzfrequenz oder eine Netzspannung einer von dem Infrastrukturstromnetz bereitgestellten Wechselspannung sein. A further concept of exemplary embodiments of the present invention consists in the fact that said self-regulation can take place without additional data having to be transmitted to the consumer (for example to the electrical device) via the power network, since the control unit measures the power consumption of the current load as a function of from the parameter of the infrastructure power grid (and, for example, not depending on data modulated on the power grid). Such a parameter may be, for example, a grid frequency or a grid voltage of an AC voltage provided by the infrastructure power grid.
Die Gemeinwohl orientierte Selbstregulierung der elektrischen Einrichtung oder Stromverbrauchseinrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung steht daher den oben genannten„grids" völlig unabhängig gegenüber und erfordert im Gegensatz zu diesen im einfachsten Ausführungsfall kein Informationsübertragungsnetz und keinerlei Investitionen im Stromnetz, um beispielsweise Daten in diesem Stromnetz an die elektrische Einrichtung zu übertragen, da die Steuerungseinheit den Stromverbrauch der Stromlast in Abhängigkeit von dem Parameter des Stromnetzes einstellen kann, ohne dabei auf zusätzliche auf die Netzwechselspannung aufmodulierte oder sonstig über ein Informationsübertragungsnetz bereitgestellte Daten zurückgreifen zu müssen. The welfare-orientated self-regulation of the electrical device or power device according to embodiments of the present invention is therefore completely independent of the above-mentioned "grids" and, in contrast to these in the simplest case, does not require an information transmission network and any investments in the power network, for example to transfer data in this power network to the network to transmit electrical equipment, since the control unit can adjust the power consumption of the power load as a function of the parameter of the power grid, without having to resort to additional on the mains AC voltage modulated or otherwise provided via an information transmission network data.
Wie bereits oben beschrieben, kann das Infrastrukturstromnelz eine Wechselspannung bereitstellen und die Steuerungseinheit ausgebildet sein, um den Stromverbrauch der Strom- last in Abhängigkeit von einem Parameter der von diesem Infrastrukturstromnetz bereitgestellten Wechselspannung oder einem lokal in der Steuerungseinheit erzeugbaren Extrakt aus mehreren Parametern einzustellen. Solch ein Parameter kann beispielsweise eine (Netz-) Frequenz oder eine (Netz-) Spannung der Wechselspannung oder eine Kombination aus dieser beiden sein. Ein Extrakt aus mehreren Parametern kann darüber hinaus noch aus lokaler Datenverarbeitungslahigkeit der Steuerungseinheit erzeugt werden, wobei quasi lokale Intelligenz in der Steuerungseinheit auf der lokalen Sammlung von Netzparameter-Datensätzen in Abhängigkeit von Datum und Uhrzeit beruht. So kann beispielsweise die Steuerungseinheit ausgebildet sein, um bei Über- oder Unter- schreitung einer Grenzfrequenz oder einer Grenzspannung der Wechselspannung den Stromverbrauch der Stromlast gegenüber einem Normalvcrbrauchzustand (beispielsweise wenn die Frequenz oder Spannung über oder unter der jeweiligen Grenzfrequenz oder Grenzspannung liegt) zu reduzieren oder zu erhöhen. As already described above, the infrastructure power supply can provide an alternating voltage and the control unit can be configured to adjust the power consumption of the power load as a function of a parameter of the alternating voltage provided by this infrastructure power network or of an extract that can be generated locally in the control unit from a plurality of parameters. Such a parameter may be, for example, a (mains) frequency or a (mains) voltage of the AC voltage or a combination of these two. In addition, an extract of a plurality of parameters can still be generated from local data processing capability of the control unit, whereby quasi-local intelligence in the control unit is based on the local collection of network parameter data records as a function of date and time. Thus, for example, the control unit may be designed to reduce the current consumption of the power load compared to a normal consumption state (for example when the frequency or voltage is above or below the respective cutoff frequency or limit voltage) when exceeding or falling below a cutoff frequency or a limiting voltage of the alternating voltage to increase.
Durch Beobachtung von intrinsisch vorhandener Frequenz und/oder Spannung der von dem Infrastrukturstromnetz bereitgestellten Wechselspannung direkt am Ort des Verbrauchs durch die Steuerungseinheit der elektrischen Einrichtung und der Einstellung des Stromverbrauchs der Stromlast basierend auf dieser Frequenz und dieser Spannung kann eine Selbstregelung der elektrischen Einrichtung erfolgen, ohne dass zusätzliche Informationen über das Infrastrukturstromnetz an die elektrische Einrichtung bereitgestellt werden müssen. Es wird daher ermöglicht, dass eine elektrische Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung direkt an ein bestehendes Stromnetz angeschlos- sen wird, ohne dieses Stromnetz verändern zu müssen und sich diese elektrische Einrichtung selbst regeln kann, um zum Beispiel bei einer Verwendung einer Mehrzahl von solchen elektrischen Einrichtungen in einem Stromnetz einem drohenden Blackout oder Totalnetzausfall vorbeugen zu können. Das Infrastrukturstromnetz kann beispielsweise ein öffentliches Stromnetz sein, welches von einem Energieversorger betrieben wird. Beispielsweise kann das Infrastrukturstromnetz ein sogenanntes Niederspannungsstromnetz sein mit einer Nennspannung in einem Bereich von > 100 V und < 450 V. Es ist zu beachten, dass die örtliche Verteilung von Netzübergangsknoten zwischen den Netzebenen und die örtliche Verteilung von Netzeinspeiseknoten nicht naheliegender Weise unmittelbar mit der Lastsituation am Ort der Laststromentnahme übereinstimmen muss. Je mehr dezentrale Einspeisungsknoten infolge dezentraler Erneuerbare-Energie- Erzeugung in das Infrastrukturstromnetz eingebunden werden, um so komplexer wird eine weiterhin zentrale Steuerung der Stromerzeugung. By observing intrinsically present frequency and / or voltage of the AC voltage provided by the infrastructure power network directly at the point of consumption by the control unit of the electrical device and the adjustment of the power consumption of the power load based on this frequency and this voltage can be a self-regulation of the electrical device, without that additional information about the infrastructure power network must be provided to the electrical device. It is therefore possible that an electrical device according to an embodiment of the present invention is connected directly to an existing power grid, without having to change this power grid and this electrical device can regulate itself, for example, when using a plurality of such electrical equipment in a power grid to prevent a threatening blackout or total power failure. The infrastructure power network can be, for example, a public power grid operated by an energy supplier. For example, the infrastructure power network may be a so-called low voltage power network with a rated voltage in the range of> 100V and <450V. It should be noted that the local distribution of inter-node between the network levels and the local distribution of grid feed nodes does not directly correlate with the load situation must match at the location of the load current drain. The more decentralized feed-in nodes are integrated into the infrastructure power grid as a result of decentralized renewable energy generation, the more complex a centralized control of electricity generation becomes.
Während im Niederspannungsstromnetz naheliegend eher an Kleinlasten in der Größenordnung von <10kW zu denken ist, deren selbstregelnde Stromlast multipliziert mit der u.U. millionenfachen Anzahl solcher Kleinlastcn zu einem essentiellen Anpassungseffekt führen, sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung selbstverständlich nicht auf Kleinlasten bzw. auf das z.B. volkstümlich sog. 220V-Niederspannungsnetz begrenzt. Ein wesentlicher Vorteil der von Ausfuhrungsbeispielen der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass lokal am Ort des Stromverbrauchs und somit auf der Basis der lokal intrinsisch im Stromnetz vorhandenen Parameter sowie evtl. der lokal in der Steuerungseinheit des Stromverbrauchers vorhandenen Datensammlung und Datenauswertung wesentlich ortsspezifischer Gemeinwohl orientiert geregelt werden kann, als das über die An- passung von mehr oder minder großen Stromerzeugungsanlagen mit weiträumig vom Strom- Verbrauchsort entfernten Stromeinspeisungspunkten machbar erscheint. While in the low-voltage power grid, small loads of the order of magnitude of <10 kW are more likely to be considered, whose self-regulating current load multiplies by Of course, millions of such small loads lead to an essential adaptation effect, embodiments of the present invention are of course not limited to small loads or to the so-called popular 220V low-voltage network, for example. An essential advantage of exemplary embodiments of the present invention is that locally localized public welfare is regulated locally at the location of the power consumption and thus on the basis of the parameters intrinsically present locally in the power grid and possibly the data collection and data evaluation locally present in the control unit of the power consumer can be considered feasible by adapting more or less large power generation plants with power feed-in points far from the power
Zur Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird der Begriff „Gemeinwohl" herangezogen, der sich vom Eigenverhalten ohne Beachtung der Netzbelas- tung unterscheidet. To describe embodiments of the present invention, the term "public interest" is used, which differs from the intrinsic behavior without regard to the network load.
Eigenverhalten liegt vor, wenn ein elektrischer Verbraucher sich ein- oder ausschaltet bzw. vom Menschen ein- oder ausgeschaltet wird und der dann fließende Strom von der Impedanz des Verbrauchers bestimmt wird. Der Begriff des Ein- oder -ausgeschaltetwerdens wird hier so verwendet, dass ein Schalter durch Betätigung eines Menschen oder eine technische Komponente (z.B. Temperatursensor) den Stromfluss steuert. In diesem Definitionskontext entnimmt der Stromverbraucher also ohne Beachtung der Netzbelastung so viel Strom wie eben nach innerem Bedarf der Verbrauchseinheit gerade gefordert wird. Im Stromnetz stehen an allen Verbrauchsorten ohne dass es irgendwelcher additiver Datenübertragungssignale bedürfte zumindest zwei netzeigene Informationsgrößen zur Verfügung, nämlich die Netzfrequenz und die Netzspannung. Beide Informationsgrößen variieren am Ort des Verbrauchs in Korrelation mit der Stromnetz-Belastung. Die Variation der Netzfrequenz ist relativ gering, kann aber mit gängigen Messeinrichtungen leicht in jeder Verbrauchseinrichtung festgestellt werden. Ähnliches gilt für die Netzspannung. Self-behavior occurs when an electrical load turns on or off or is turned on or off by people and then the current flowing is determined by the impedance of the consumer. The term of on or off switching is used herein to mean that a switch, by operation of a human or a technical component (e.g., temperature sensor), controls the flow of current. In this definition context, the power consumer thus draws as much power without observing the network load as is just required according to the internal demand of the consumption unit. In the power grid are available at all consumption without the need for any additive data transmission signals at least two netzeigene information sizes available, namely the grid frequency and the mains voltage. Both quantities of information vary at the point of consumption in correlation with the grid load. The variation of the mains frequency is relatively low, but can be easily determined with common measuring devices in each consumer device. The same applies to the mains voltage.
Eine Gemeinwohl orientierte Selbstregelung der elektrischen Belastung des Stromnetzes durch eine elektrische Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise zunächst die Netzfrequenz als Informationsquelle berücksichtigen und kann zudem ferner auch die Netzspannung am Ort des Verbrauchs als Information aufnehmen, um in Abhängigkeit eines oder beider Parameter den Stromverbrauch ihrer Stromlast einzustellen bzw. zu regulieren. A welfare oriented self-regulation of the electrical load of the power grid by an electrical device according to an embodiment of the present invention For example, the invention may first consider the grid frequency as an information source and further may also include the grid voltage at the point of consumption as information to adjust or regulate the power consumption of its current load as a function of one or both parameters.
Eine Informationsverarbeitung mit Selbstregelung kann in einer erfindungsgemäßen Stromverbrauchseinrichtung in verschiedenartiger Weise stattfinden. Stromverbraucher können sich komplett von der Stromaufnahme abschalten oder abgestuft die Stromaufnahme reduzieren, wenn ein hoher Netzbelastungszustand erkannt wird. Auf diese Weise un- terordnet sich die Verbrauchseinrichtung dem Gemeinwohl einer funktionierenden Stromversorgung. Die Charakteristik des Regelverhaltens kann auf einer Klassifikation der elektrischen Einrichtung bzw. deren Stromlast beruhen. Information processing with self-regulation can take place in a different manner in an electricity consumption device according to the invention. Power consumers can switch off completely from the power consumption or gradually reduce the power consumption when a high network load condition is detected. In this way, the consumer device is subordinate to the common good of a functioning power supply. The characteristic of the control behavior can be based on a classification of the electrical device or its current load.
Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen: Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer elektrischen Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 is a block diagram of an electrical device according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 eine schematische Darstellung mit einem beispielhaften Stromnetz und angeschlossenen Verbrauchern, welche jeweils eine elektrische Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhalten; FIG. 2 shows a schematic illustration with an exemplary power network and connected consumers, each of which contains an electrical device according to an exemplary embodiment of the present invention; FIG.
Fig. 3 ein allgemeines Blockschaltbild einer exemplarischen Implementierung der in Fig. 1 gezeigten elektrischen Einrichtung; Fig. 4 ein Blockschaltbild einer weiteren exemplarischen Implementierung der in FIG. 3 is a general block diagram of an exemplary implementation of the electrical device shown in FIG. 1; FIG. 4 is a block diagram of another exemplary implementation of the in
Fig. 1 gezeigten elektrischen Einrichtung, welche basierend auf einer Netzfrequenz oder einer Netzspannung einen Stromverbrauch einer Strom last einstellt bzw. variiert; eine weitere exemplarische Implementierung der in Fig. 1 gezeigten elektrischen Einrichtung, welche basierend auf einer Netzfrequenz und einer Netzspannung den Stromverbrauch der Stromlast einstellt bzw. variiert; ein Blockschaltbild einer weiteren exemplarischen Implementierung der i Fig. 1 gezeigten elektrischen Einrichtung, welche ferner eine Einstellung des Stromverbrauchs der Stromlast basierend auf einem aktuellen Datum und/oder einer aktuellen Uhrzeit einstellt; ein Diagramm zur Darstellung drei grundlegender Steuerungsbereiche für die Gemeinwohl orientierte Regelung des Laststroms einer elektrischen Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 8 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und Fig. 1 shown electrical device, which sets or varies based on a mains frequency or a mains voltage power consumption of a current load; another exemplary implementation of the electrical device shown in Figure 1, which sets or varies the power consumption of the current load based on a mains frequency and a mains voltage. 1 is a block diagram of another exemplary implementation of the electrical device shown in FIG. 1, which also adjusts power consumption adjustment of the power load based on a current date and / or time; a diagram showing three basic control areas for the public interest oriented regulation of the load current of an electrical device according to an embodiment of the present invention; FIG. 8 is a flowchart of a method according to an embodiment of the present invention; FIG. and
Fig.9a-Fig.9a-
Fig. 9c schematische Darstellungen von konventionellen Stromverbrauchseinrich tungen Fig. 9c schematic representations of conventional Stromverbrauchseinrich lines
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung Detailed description of embodiments of the present invention
Bevor im Folgenden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beilie- genden Figuren detailliert beschrieben werden, sei darauf hingewiesen, dass in den Figuren dieselben Elemente oder Elemente selbst Funktionen mit selben Bezugszeichen versehen sind und dass auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente, welche mit denselben Bezugszeichen versehen sind, verzichtet wird. Before the following exemplary embodiments of the present invention are described in detail with reference to the enclosed figures, it should be pointed out that the same elements or elements themselves functions are given the same reference symbols in the figures and that a repeated description of the elements is provided with the same reference symbols are waived.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer elektrischen Einrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Anschluss an ein Infrastrukturstromnetz 101. Die elektrische Einrichtung 100 weist eine Stromlast 103 und eine Steuerungseinheit 105 auf. Die Steuerungseinheit 105 ist ausgebildet, um einen Stromverbrauch der Strom- last 103 in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter (oder auch mehreren Parametern) des Infrastrukturstromnetzes 101 einzustellen. 1 shows a block diagram of an electrical device 100 according to one exemplary embodiment of the present invention for connection to an infrastructure power grid 101. The electrical device 100 has a power load 103 and a control unit 105. The control unit 105 is designed to reduce the power consumption of the power load 103 as a function of at least one parameter (or several parameters) of the infrastructure power grid 101.
Wie bereits eingangs erwähnt, wird durch die Einstellung des Stromverbrauchs der Strom - last 103 in Abhängigkeit von dem Parameter des Infrastrukturstromnetzes 101 durch die elektrische Einrichtung 100 eine Gemeinwohl orientierte Selbstregelung der elektrischen Einrichtung 100 ermöglicht. Diese Gemeinwohl orientierte Selbstregelung ermöglicht insbesondere bei der Nutzung einer Mehrzahl solcher elektrischen Einrichtungen 100, die mit einem Infrastrukturstromnetz 101 verbunden sind, dass drohende Netzausfälle oder Black- outs vermieden werden können, da bei Anzeichen für einen drohenden Netzausfall die elektrischen Einrichtungen 100 ihren Stromverbrauch automatisch senken (beispielsweise bis zur vollständigen Abschaltung), um somit das Infrastrukturstromnetz 101 entlasten zu können. Wie bereits erwähnt, kann das Infrastrukturstromnetz 101 der elektrischen Einrichtung 100 eine Wechselspannung bereitstellen. Die Steuerungseinheit 105 kann ausge- bildet sein, um den Stromverbrauch der Stromlast 103 in Abhängigkeit von einem Parameter der von dem Infrastrukturstromnetz 101 bereitgestellten Wechselspannung einzustellen. Ein solcher Parameter kann beispielsweise eine Frequenz der bereitgestellten Wechselspannung oder eine Spannung der bereitgestellten Wechselspannung sein. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ist es auch möglich, dass die Steuerungseinheit 105 sowohl basie- rend auf der Frequenz als auch basierend auf der Spannung der bereitgestellten Wechselspannung eine Einstellung des Stromverbrauchs der Stromlast 103 vornimmt. As already mentioned, by setting the power consumption of the power load 103 as a function of the parameter of the infrastructure power grid 101 by the electrical device 100, a self-regulation oriented self-regulation of the electrical device 100 is made possible. This public interest-oriented self-regulation makes it possible, especially when using a plurality of such electrical devices 100, which are connected to an infrastructure power grid 101, to avoid imminent power failures or blackouts since, in the event of an imminent power failure, the electrical devices 100 automatically reduce their power consumption (For example, until complete shutdown), so as to relieve the infrastructure power grid 101 can. As already mentioned, the infrastructure power grid 101 may provide the AC device 100 with an AC voltage. The control unit 105 can be embodied to adjust the power consumption of the power load 103 as a function of a parameter of the AC voltage provided by the infrastructure power grid 101. Such a parameter may, for example, be a frequency of the AC voltage provided or a voltage of the AC voltage provided. According to further embodiments, it is also possible that the control unit 105 makes an adjustment of the power consumption of the power load 103 both based on the frequency and based on the voltage of the provided AC voltage.
So kann die Steuerungseinheit 105 beispielsweise ausgebildet sein, um bei Unterschreitung einer Grenzfrequenz oder einer Grenzspannung der Wechselspannung den Stromverbrauch der Stromlast gegenüber dem Normalverbrauchszustand zu reduzieren. Ein Normalverbrauchszustand kann beispielsweise derart definiert sein, dass der Stromverbrauch der Stromlast 103 nicht beschränkt ist. so dass diese genau die Menge an Strom aus dem Infrastrukturstromnetz 101 ziehen kann, welche sie benötigt, um beispielsweise mit voller Leistungsfähigkeit zu arbeiten. Die Steuerungseinheit 105 kann den Normalverbrauchszustand bei der Stromlast 103 beispielsweise einstellen, wenn die Frequenz und/oder die Spannung über der jeweiligen Grenzfrequenz und/oder Grenzspannung der W echselspannung die von dem Infrastrukturstromnetz 101 bereitgestellt wird, liegt oder liegen. Die Stromlast 103 ist dabei typischerweise in ihrem Normalverbrauchszustand, wenn das In frastruk turstrom netz 101 normal oder unterbelastet ist, so dass kein Total aus lall des In fr astrukt urstrom netze s 101 droht. Thus, the control unit 105 may be formed, for example, to reduce the power consumption of the power load compared to the normal consumption state falls below a cutoff frequency or a threshold voltage of the AC voltage. For example, a normal consumption state may be defined such that the power consumption of the power load 103 is not limited. so that it can draw exactly the amount of power from the infrastructure power grid 101 that it needs, for example, to operate at full capacity. The control unit 105 may set the normal consumption state in the power load 103, for example, when the frequency and / or the voltage is above the respective cutoff frequency and / or threshold voltage of the AC voltage provided by the infrastructure power grid 101. The current load 103 is typically in its normal state of consumption, when the In frastruk turstrom net 101 is normal or under load so that there is no threat of total outage of Infrastructure Networks 101.
Die Steuerungseinheit 105 kann beispielsweise ausgebildet sein, um eine Frequenz der von dem Infrastrukturstromnetz 101 bereitgestellten Wechselspannung zu bestimmen und in Abhängigkeit von dieser bestimmten Frequenz der von dem Infrastrukturstromnetz 101 bereitgestellten Wechselspannung den Stromverbrauch der Stromlast 103 einzustellen. Diese bestimmte Frequenz der Wechselspannung des Infrastrukturstromnetzes 101 ist daher keine Frequenz eines Datensignals, sondern die Netzfrequenz der Wechselspannung (und des Wechselstroms), die von dem Infrastrukturstromnetz 101 zur Versorgung der Stromlast 103 bereitgestellt werden. Mit anderen Worten detektiert die Steuerungseinheit 105 nicht eine (beispielsweise aufmodulierte) Frequenz eines Datensignals, sondern die echte Netzfrequenz der zur Versorgung der Stromlast 103 genutzten Wechselspannung. Diese Netzfrequenz f kann beispielsweise in einem Bereich 10 Hz < f < 100 Hz, 25 Hz < f < 75 Hz oder 45 Hz < f < 55 Hz liegen oder kann nominal 50Hz für einen Normalbelas- tungszustand des Infrastrukturnetzes 101 betragen. Bei einer Unterschreitung einer Grenzfrequenz dieser Netzfrequenz kann die Steuerungseinheit 105 einen Stromverbrauch der Stromlast 103 reduzieren (beispielsweise stufenweise oder stufenlos), bis hin zur vollständigen Abschaltung der Stromlast 103. The control unit 105 may, for example, be designed to determine a frequency of the AC voltage provided by the infrastructure power grid 101 and to adjust the power consumption of the power load 103 as a function of this specific frequency of the AC voltage provided by the infrastructure power grid 101. This particular frequency of the AC voltage of the infrastructure power network 101 is therefore not a frequency of a data signal, but rather the line frequency of the AC voltage (and the AC current) provided by the infrastructure power grid 101 for supplying the power load 103. In other words, the control unit 105 does not detect a (for example, modulated) frequency of a data signal, but the true network frequency of the AC voltage used to supply the current load 103. This network frequency f may, for example, be in a range of 10 Hz <f <100 Hz, 25 Hz <f <75 Hz or 45 Hz <f <55 Hz or may nominally be 50 Hz for a normal load state of the infrastructure network 101. If the cutoff frequency falls below this line frequency, the control unit 105 can reduce power consumption of the power load 103 (for example stepwise or steplessly), up to the complete shutdown of the power load 103.
Mit anderen Worten ist die Steuerungseinheit 105 ausgebildet, um den Stromverbrauch der Stromlast 103 in Abhängigkeit von einem oder mehreren Parametern des Infrastrukturstromnetzes 101 einzustellen oder zu variieren dessen oder deren Veränderung intrinsisch aus einer Veränderung der Belastung des Infrastrukturstromnetzes 101 resultiert oder resul- tieren. Dies ist ein deutlicher Unterschied zu den in den Figuren 9b und 9c gezeigten konventionellen Beispielen, bei denen jeweils eine Stromregelung in Abhängigkeit von Datcn- signalen erfolgt (die beispielsweise auf das Stromnetz aufmoduliert sind oder zusätzlich extern übertragen werden). Im Gegensatz zu dem in Fig. 9c gezeigten System ist daher bei der elektrischen Einrichtung 100 eine Wechselwirkung der Stromlast 103 oder der Lastim- pedanz 103 mit dem Belastungszustand des Infrastrukturstromnetzes 101 vorhanden. In other words, the control unit 105 is designed to adjust or vary the power consumption of the power load 103 as a function of one or more parameters of the infrastructure power grid 101 or whose change intrinsically results or results from a change in the load of the infrastructure power grid 101. This is a clear difference from the conventional examples shown in FIGS. 9b and 9c, in each of which current regulation takes place as a function of data signals (which are modulated, for example, onto the power network or are additionally transmitted externally). In contrast to the system shown in FIG. 9 c, the electrical device 100 therefore has an interaction of the current load 103 or the load impedance 103 with the load state of the infrastructure power grid 101.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die elektrische Einrichtung 100 oder deren Steuerungseinheit 105 auch ausgebildet sein, um von einem Datensender gesendete Infor- mationen zusätzlich zu dem oder den Parametern) des Infrastrukturstromnetzes 101 zu empfangen und diese Informationen bei der Einstellung des Stromverbrauchs der Stromlast 103 zu berücksichtigen. Beispielsweise kann die Steuerungseinheit 105 zur Extraktion des Steuervorgangs des Stromverbrauchs der Stromlast 103 auch In ormationen aus einem oder mehreren Kommunikationsnetz(en), wie z.B. Funknetzen, Internet oder den eingangs erwähnten smart-metering-Netzen, beziehen und diese mit dem oder den Parametern ) des Infrastrukturstromnetzes 101 kombinieren, um den Stromverbrauch der Stromlast 103 einzustellen. Im Folgenden werden einige möglichen Implementierungen der in Fig. 1 allgemein dargestellten elektrischen Einrichtung 100 beschrieben, wobei die elektrische Einrichtung 100 jeweils um eines oder mehrere Merkmale der im Folgenden beschriebenen beispielhaften Implementierungen erweitert werden kann. Fig. 2 zeigt ein mögliches Anwendungsbeispiel für elektrische Einrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung (wie beispielsweise die elektrische Einrichtung 100 in Fig. 1). According to further embodiments, the electrical device 100 or its control unit 105 can also be designed to receive information sent by a data transmitter. in addition to the parameter or parameters) of the infrastructure power grid 101 and to consider this information when adjusting the power consumption of the power load 103. For example, the control unit 105 for extraction of the control operation of the power consumption of the power load 103 in ormationen from one or more communication network (s), such as wireless networks, Internet or the aforementioned smart-metering networks relate, and these with the or the parameters) of the infrastructure power grid 101 to adjust the power consumption of the power load 103. In the following, some possible implementations of the electrical device 100 generally illustrated in FIG. 1 will be described, wherein the electrical device 100 may each be extended by one or more features of the exemplary implementations described below. FIG. 2 shows a possible application example of electrical devices according to embodiments of the present invention (such as the electrical device 100 in FIG. 1).
Fig. 2 zeigt dazu schematisch eine Illustrierung eines Infrastrukturstromnetzes 101. Das Infrastrukturstromnetz 101 weist dabei ein Hochspannungsnetz 201 , ein Mittelspannungsnetz 203 und ein Niederspannungsnetz 205 auf. Das Hochspannungsnetz 201 kann beispielsweise direkt an einen Stromerzeuger (wie beispielsweise ein Kraftwerk) angeschlossen sein und genutzt werden, um die in dem Kraftwerk erzeugte Energie über weite Strecken zu übertragen. Diese Hochspannung wird typischerweise mittels eines ersten Trans- formators 207 auf eine mittlere Spannung des Mittelspannungsnetzes 203 transformiert. Die mittlere Spannung des Mittelspannungsnetzes wird mit einem zweiten Transformator 209 auf eine Niederspannung (wie sie beispielsweise typischerweise in Haushalten vorhanden ist) des Niederspannungsnetzes 205 transformiert. Ein Beispiel für solch eine Niederspannung ist das in Europa gängige Dreiphasendrehstromsystem mit einer Spannung von ca. 400 V. Eine Phase hat dann typischerweise eine Spannung in einem Bereich von 230 V bis 240 V. In Fig. 2 schematisch dargestellt sind eine Waschmaschine 21 1 und eine elektrische Kocheinrichtung 213. Die Waschmaschine 21 1 und die elektrische Kocheinrichtung 213 bilden mögliche Beispiele für die elektrische Einrichtung 100 wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. So könnte beispiel sweise eine erste Strom last der Waschmaschine 21 1 die integrierte Heizung in der Waschmaschine 21 1 darstellen, eine zweite Stromlast könnte beispielsweise der Antrieb für die Waschtrommel sein, und eine dritte Stromlast könnte beispielsweise eine in der Waschmaschine 21 1 integrierte Wasserpumpe sein. Mit anderen Worten können elektrische Einrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung mehrere Stromlasten 103 aufweisen, wobei die Steuerungseinheit 105 einer solchen elektrischen Einrichtung 100 jeweils ausgebildet ist, um die Stromverbräuche dieser verschiedenen Stromlasten 103 unabhängig voneinander in Abhängigkeit von dem Parameter des Infrastrukturstromnetzes 101 einzustellen. So könnte beispielsweise möglich werden, dass die Waschmaschine zunächst bei hoher Stromnetzbelastung den Waschvorgang nicht beginnt und den Startzeitpunkt des Waschvorgangs nach hinten verschiebt, bis das Infra- Strukturstromnetz 101 nicht mehr so stark belastet ist. Ist der Waschvorgang jedoch bereits im Gange während die Indizien für eine kritische Stromnetzbelastung auftreten (beispielsweise wenn die Grenzfrequenz der von dem Infrastrukturstromnetz 101 bereitgestellten Wechselspannung unterschritten wird und/oder die Grenzspannung der Wechselspannung unterschritten wird), kann der Stromverbrauch der Waschmaschine 211 durch die Steue- rungseinheit 105 selbstregelnd reduziert werden, indem z.B. die Heizleistung für die Wassererwärmung reduziert wird oder indem beispielsweise eine Schleudergeschwindigkeit reduziert wird. 2 shows schematically an illustration of an infrastructure power network 101. The infrastructure power grid 101 in this case has a high-voltage network 201, a medium-voltage network 203 and a low-voltage network 205. For example, the high voltage grid 201 may be directly connected to a power generator (such as a power plant) and used to transmit the energy generated in the power plant over long distances. This high voltage is typically transformed by means of a first transformer 207 to a mean voltage of the medium-voltage network 203. The average voltage of the medium-voltage network is transformed by a second transformer 209 to a low voltage (such as is typically present in households, for example) of the low-voltage network 205. An example of such a low voltage is the common in Europe three-phase current system with a voltage of about 400 V. A phase then typically has a voltage in a range of 230 V to 240 V. Shown schematically in Fig. 2 are a washing machine 21 1 and an electric cooking device 213. The washing machine 21 1 and the electric cooking device 213 form possible examples of the electrical device 100 as shown in Fig. 1. For example, a first power load of the washing machine 21 1 could represent the integrated heater in the washing machine 21 1, a second power load could be, for example, the drive for the washing drum, and a third power load could be, for example, a water pump integrated in the washing machine 21 1. In other words, electrical devices according to embodiments of the present invention may include a plurality of power loads 103, wherein the control unit 105 of such electrical device 100 is configured to independently adjust the power consumption of these different power loads 103 depending on the parameter of the infrastructure power grid 101. Thus, for example, it could be possible that the washing machine does not initially start the washing process when the power supply is high and shifts the start time of the washing process backwards until the infrastructure power grid 101 is no longer so heavily loaded. However, if the washing process is already in progress while the indications for a critical power grid load occur (for example, if the cutoff frequency of the AC power supply 101 is not reached and / or the threshold voltage of the AC voltage is exceeded), the power consumption of the washing machine 211 by the Steer- Rule 105 are reduced selbstregelnd by, for example, the heating power for water heating is reduced or by, for example, a spin speed is reduced.
Ferner kann die elektrische Kocheinrichtung 213 beispielsweise vier Heizzonen, einen Backofen und eine Grillheizschlange aufweisen, welche jeweils eigene Stromlasten 103 der elektrischen Kocheinrichtung 213 sein können, die mittels einer Steuerungseinheit 105 dieser elektrischen Kocheinrichtung 213 gesteuert werden können. Wie bereits beschrieben, ist es bei konventionellen elektrischen Einrichtungen so. dass jeder einzelne Verbraucher einer solchen Einrichtung den Strom aus dem Stromnetz ..egoistisch" nach momenta- nem Bedarf entnimmt, der im Wesentlichen durch Temperaturschalter unter Vorgabe des Menschen bestimmt wird. Die stärkste Belastung für das Stromnetz ergibt sich, wenn alle Verbraucher (also beispielsweise alle Stromlasten. wie Heizzonen, Backofen und Grill) gleichzeitig Strom aus dem Infrastrukturstromnetz 101 entnehmen. Bei der Gemeinwohl orientierten Selbstregelung, wie sie von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung implementiert wird, kann jedoch eine zeitliche Staffelung der Stromentnahme bei der elektrischen Kocheinrichtung 213 so erfolgen, dass die zeitlich punktuelle Spitzenlast vermieden und in eine niedrigere, zeitlich gleichmäßiger verteilte Last angepasst wird. Die Klassifikation der einzelnen Verbraucher oder Geräte beinhaltet also, welche zeitliche Verschiebung und welcher Betrag von Stromentnahme in Abhängigkeit der vorliegenden Netzbelastung geregelt werden kann. Als weiteres Beispiel sei ein elektrischer Heizlüfter benannt, wenn beispielsweise ein Mensch also einen elektrischen Heizlüfter einschaltet, bekundet er damit den Bedarf für die Wärme von umgebender Luft. Further, the electric cooking device 213, for example, four heating zones, an oven and a Grillheizschlange have, each of which may be own power loads 103 of the electric cooking device 213, which can be controlled by means of a control unit 105 of this electric cooking device 213. As already described, it is the case with conventional electrical devices. that every single consumer of such a device draws the power from the power network "on the basis of current demand, which is essentially determined by temperature switches under human specification." The greatest burden on the power grid arises when all consumers (for example all power loads, such as heating zones, oven and grill) simultaneously draw power from the infrastructure power grid 101. In the public interest self-regulation as implemented by embodiments of the present invention, however, a staggering of the current drain in the electric cooking device 213 may be effected so as to avoid the punctiform peak load and to adapt it to a lower, evenly distributed, distributed load. The classification of the individual consumers or devices thus includes what temporal shift and which amount of current drain can be regulated depending on the existing network load. As another example, an electric fan heater is named, for example, when a person turns on an electric fan heater, he expresses the need for the heat from the surrounding air.
Diesen Bedarf kami die elektrische Einrichtung (Heizlüfter) vermutlich nicht komplett verweigern, wenn die Einrichtung eine hohe Netzbelastung ermittelt, es kann aber Gemeinwohl orientiert angemessen sein, wenn der Betrag der Stromentnahme (Heizleistung) reduziert wird. Im reduzierten Fall würde die Heizleistung gestreckt über eine längere Heizzeit und eventuell in Abhängigkeit der Auslegung der Selbstregulierung die Höhe der Heizleistung reduziert auftreten. This requirement may not be completely refuted by the electric device (fan heater) if the device detects a high network load, but it may be appropriate for the common good if the amount of current drain (heat output) is reduced. In the reduced case, the heating power would be stretched over a longer heating time and possibly depending on the design of the self-regulation, the amount of heating power reduced occur.
Die als Klassifikation der Verbrauchsgeräte genannte Charakteristik berücksichtigt insbesondere Sicherheitsaspekte. So kann eine Ampelanlage nicht„Gemeinwohl orientiert" sei- nen Stromverbrauch zu einem beliebigen Netzbelastungszeitpunkt selbst abschalten, da dadurch erhebliche Sicherheitsmängel hinsichtlich der Aufgabe der Ampelanlage auftreten können. Die Klassifikation der elektrischen Lasteinrichtung in einer Skala von verzichtbaren Lasten bis unverzichtbaren Lasten kann jeder Stromverbrauchseinrichtung zugeordnet werden. The characteristic referred to as classification of the consumer devices takes particular account of safety aspects. For example, a traffic light system can not switch off its power consumption at any network load time, since this can result in considerable safety deficiencies with respect to the task of the traffic light system.The classification of the electrical load device in a scale from expendable loads to indispensable loads can be assigned to each power consumption device become.
Fig. 2 zeigt ferner noch ein Beispiel für eine sogenannte verzichtbare Last anhand einer Leuchtreklame 215 als beispielhafte Implementierung für eine elektrische Einrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Eine Steuerungseinrichtung 105 dieser Leuchtreklame 215 kann beispielsweise ausgebildet sein, um falls es eine hohe Belastung des Infrastrukturstromnetzes 101 erkennt, eine Beleuchtung der Leuchtreklame 215 (durch Regelung des Stromverbrauchs der Beleuchtung also der Stromlast 103 der Leuchtreklame 215) zu dimmen oder sogar vollständig abzuschalten. Ferner können beispielsweise auch die einzelnen Stromlasten der Waschmaschine 21 1 klassifiziert werden, beispielsweise so, dass zwar die Heizleistung der in der Waschmaschine 21 1 integrierten Heizspule gesenkt wird, um das Wasser langsamer aufzuheizen, jedoch kann die Wasserpumpe der Waschmaschine 21 1 als unverzichtbare Last klassifi- ziert werden, so dass ein Stromverbrauch dieser Wasserpumpe nicht in Abhängigkeit von dem Parameter des Infrastrukturstromnetzes 101 eingestellt wird. Diese symbolhafte Differenzierung von Klassifikationen innerhalb einer elektrischen Einrichtung (Heizung versus Wasserpumpe) kann auf unzählige andere elektrische Einrichtungsfunktionen abgebildet werden. FIG. 2 further shows an example of a so-called expendable load using a neon sign 215 as an exemplary implementation for an electrical device 100 according to an embodiment of the present invention. A control device 105 of this neon sign 215 may be formed, for example, if it detects a high load of the infrastructure power network 101, a lighting of the neon sign 215 (by regulating the power consumption of the lighting so the power load 103 of the neon sign 215) to dim or even turn off completely. Further, for example, the individual power loads of the washing machine 21 1 can be classified, for example so that although the heating power of the integrated in the washing machine 21 1 heating coil is lowered to heat the water more slowly, but the water pump of the washing machine 21 1 as indispensable load classifi - Are adorned, so that a power consumption of this water pump is not set in dependence on the parameter of the infrastructure power grid 101. This symbolic differentiation of classifications within an electrical device (heating versus water pump) can be mapped to innumerable other electrical device functions.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, können elektrische Einrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ausgebildet sein, um leitungsgebunden (beispielsweise mittels Stecker und Steckdose) mit dem Infrastrukturstromnetz 101 verbunden zu werden. So kann beispielsweise eine elektrische Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung (wie beispielsweise die Waschmaschine 21 1) einen Stecker 217 zum Anschließen der elektrischen Einrichtung an das Infrastrukturstromnetz 101 aufweisen. Ferner kann auch die elektrische Kocheinrichtung 213 einen Stecker 219 zum Anschließen an das Infrastrukturstromnetz 101 aufweisen. Ferner kann auch die Leuchtrekla- me 215 einen Stecker 221 zum Anschließen an das Infrastrukturstromnetz 101 aufweisen. Diese Stecker 217-221 können verschieden sein, können aber auch gleich sein. So kann beispielsweise der Stecker 217 der Waschmaschine 21 1 ein Einphasen-Stecker 217 sein, welcher ein Einphasensignal eines Dreiphasen-Drehstroms empfängt. Im Gegensatz dazu kann beispielsweise der Stecker 219 der elektrischen Heizeinrichtung 213 ein Dreiphasen- Drehstromstecker sein, welcher sogenannten Starkstrom empfängt. As can be seen in FIG. 2, electrical devices according to exemplary embodiments of the present invention may be designed to be connected to the infrastructure power grid 101 by line (for example by means of a plug and socket). For example, an electrical device according to one embodiment of the present invention (such as the washing machine 21 1) may include a plug 217 for connecting the electrical device to the infrastructure power grid 101. Furthermore, the electric cooking device 213 may have a plug 219 for connection to the infrastructure power grid 101. Furthermore, the illuminated sign 215 may also have a plug 221 for connection to the infrastructure power grid 101. These plugs 217-221 may be different, but may be the same. For example, the plug 217 of the washing machine 21 1 may be a single-phase plug 217 which receives a single-phase signal of a three-phase rotary current. In contrast, for example, the plug 219 of the electric heater 213 may be a three-phase three-phase plug which receives so-called high current.
Im Allgemeinen kann ein Stecker einer elektrischen Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Netzstecker aus einem der folgenden Steckertypen sein: In general, a plug of an electrical device according to an embodiment of the present invention may be a power plug of one of the following connector types:
A, B. C, D, E, F, E+F, G, H, I, J, L, M, IEC 60906-1. Mit anderen Worten kann ein Stecker gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einer gewissen nationalen oder internationalen Norm zum Anschluss an ein Infrastrukturstromnetz 101 entsprechen. Eine vorteilhafte Weiterbildung von Ausführungsbeispielen besteht in der Integration eines Benutzerinterfaccs in die elektrische Einrichtung 100, das beispielsweise unidirektional von der Steuerung zum Benutzer wenigstens ein Anzeigeelement beinhaltet, das den Benutzer über den Lastzustand des Infrastrukturstromnetzes und/oder über den Funktionszustand der elektrischen Einrichtung informiert. Vorteilhaft ist diese Weiterbildung insbe- sondere dafür, dass der Benutzer bei z.B. einem autarken Regelvorgang des Laststroms auf Null (Ausschalten der elektrischen Einrichtung 100) erkennen kann, ob dieser Zustand einem Defekt oder einem Betriebszustand des Geräts entspricht. Indirekter Vorteil einer Anzeige könnte auch sein, dass das Konsumverhalten von Gemeinwohl orientierten Benutzern über die Betriebsfunktion der elektrischen Einrichtung 100 hinaus unterstützt werden kann. D.h. praxisnah formuliert, dass insbesondere an den kritischen, kältesten Lasttagen im Winter, in denen kein Wind und keine Sonne zur Verfügung steht, aber der max. Strombedarf für Heizleistung nachgefragt wird und das Infrastrukturstromnetz knapp am Black-out-Szenarium arbeitet, durch die Anzeige beim Benutzer ein Gemeinwohl orientiertes Konsumverhalten unterstützt werden kann. Anstelle der Inbetriebnahme zusätzlicher elektrischer Heizgeräte könnte z.B. die Bekleidung des Gemeinwohl orientierten Menschen angepasst werden und die Sauna-Heizung muss nicht unbedingt genau dann auf Maximallast eingeschaltet werden, wenn sich das Stromnetz ohnehin in Überlastung befindet. Mit anderen Worten, kann die elektrische Einrichtung 100 eine Benutzerschnittstelle (beispielsweise eine Anzeige) aufweisen, die ausgebildet ist. um den Nutzer über einen aktuel- len Lastzustand des Infrastrukturstromnetzes 101 zu informieren. Der Funktionsumfang einer solchen Benutzerschnittstelle kann ferner über ein einfaches Anzeigeelement hinaus erweitert werden. A, B. C, D, E, F, E + F, G, H, I, J, L, M, IEC 60906-1. In other words, a plug according to an embodiment of the present invention may conform to a certain national or international standard for connection to an infrastructure power grid 101. An advantageous development of exemplary embodiments consists in the integration of a user interface into the electrical device 100, which contains, for example, unidirectionally from the controller to the user at least one display element which informs the user of the load state of the infrastructure power network and / or the functional state of the electrical device. This refinement is advantageous, in particular, for the user being able to recognize, for example, a self-sufficient control process of the load current to zero (switching off the electrical device 100), whether this state corresponds to a defect or to an operating state of the device. An indirect benefit of an ad could also be that the consumer behavior of public interest oriented users may be supported beyond the operational function of the electrical device 100. This means that in practical terms, especially on the critical, coldest load days in winter, in which no wind and no sun is available, but the max. Electricity demand for heating power is in demand and the infrastructure power network is working closely on the black-out scenario, by which the user can be supported in a well-being-oriented consumer behavior. Instead of commissioning additional electrical heaters, for example, the clothing of the welfare oriented people could be adjusted and the sauna heater does not necessarily have to be switched to maximum load just when the power grid is already in overload. In other words, the electrical device 100 may include a user interface (eg, a display) that is formed. to inform the user about a current load state of the infrastructure power network 101. The functional scope of such a user interface can also be extended beyond a simple display element.
Nimmt die Steuerungseinheit 105 der erfindungsgemäßen Einrichtung 100 z.B. auch Nach- richten von Informationsdiensten in die Generierung seiner Last-Regelung auf, könnte eine Dynamisierung der Lastregelalgorithmen implementiert werden, die z.B. einer Black-out- Notr f-Funktion entspricht. Erkennen die Netzbetreiber, dass sich das Stromangebot nicht mehr der Nachfrage sachgerecht anpassen lässt und dass das Black-out-Risiko zunimmt, könnte im öffentlichen Interesse eine Notruf-Information (evtl. regionalisiert) ausgesendet werden, die die Lastregel-Algorithmen in den Steuerungen der elektrischen Einrichtungen 100 zu "verschärfter Gemeinwohl-Orientierung" anregt. Der lokale Parametersatz und somit die spezifische Berücksichtigung der Netzbelastung am Ort des Betriebs der Stromlast 103 bliebe dabei wirksam und ein massenhaft mit der Aussendung des Black-out-Notru fs einsetzender gleichzeitiger Ausschaltvorgang von Stromlasten wäre zu vermeiden. Mit anderen Worten kann die Steuerungseinheit 105 ferner ausgebildet sein, um Daten wie beispielsweise Nachrichten von einem Datensender zu empfangen (beispielsweise über das Infrastrukturstromnetz 101 oder ein Kommunikationsnetz) und um diese Daten bei der Regelung des Stromverbrauchs der Stromlast 103 zu berücksichtigen. If the control unit 105 of the device 100 according to the invention also incorporates, for example, messages from information services into the generation of its load control, a dynamization of the load control algorithms could be implemented which corresponds, for example, to a black-out emergency function. Do network operators recognize that the supply of electricity can no longer be adequately adapted to demand and that the risk of blackout increases, In the public interest, an emergency call information (possibly regionalized) could be sent out, which stimulates the load-control algorithms in the controls of the electrical devices 100 to "sharpened public interest orientation". The local parameter set and thus the specific consideration of the network load at the location of the operation of the power load 103 would remain effective, and a simultaneous switch-off process of power loads, which would start in bulk with the transmission of the black-out alarm, would have to be avoided. In other words, the control unit 105 may be further configured to receive data such as messages from a data transmitter (eg, via the infrastructure power grid 101 or a communication network) and to take this data into account in controlling the power consumption of the power load 103.
Mit noch höherer Komplexität wäre eine Black-out-Reboot-Funktion (Reboot-Neustart) zu realisieren, bei der nach einem stattgefundenen Black-out-Stromausfall elektrische Einrichtungen wieder gestaffelt nach Klassifikationen und z.B. telemetrischen Leitsignalen wieder in den Stromlast-Betrieb gesetzt werden. With even greater complexity, a black-out reboot function would be realized in which after a blackout power outage has occurred, electrical devices are re-staggered according to classifications and e.g. telemetric control signals are put back into the power load mode.
Als weiteres Beispiel für eine elektrische Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sei eine Gebäudeleitstelle genannt, die die Regelungsfähigkeit für einige Stromverbraucher in dem Gebäude hat. Die Steuerungseinheit 105 einer solchen Gebäudeleitstelle schaltet zum Beispiel Licht aus oder ein oder die Heizung bzw. Klimaanlage aus oder ein (welche jeweils einzelne Stromlasten bilden, die unabhängig voneinander steuerbar sind). Eine Gemeinwohl orientierte Selbstregelung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt dann vor, wenn die Stromentnahme beispielsweise in Abhängigkeit von Netzfrequenz und/oder Netzspannung am Ort des Verbrauchs (durch die Gebäudeleitstelle 100) an den Netzbelastungszustand angepasst wird. Das heißt, bei erkannter hoher Netzbelastung wird selbstständig von der Steuerungseinheit 105 der Gebäu- deleitstelle weniger Licht eingeschaltet oder die Steuerung der Klimaanlage für weniger Stromverbrauch vorgenommen. Sinngemäße weitere Beispiele ergeben sich für Flutlichtanlagen (z.B. für Nacht-Skipisten, deren Strombedarf diametral den kritischen Netzbelastungssituationen im Winter gegenüber stehen), Beschneiungsanlagen, Konzertveranstaltungen mit Lautsprecheranlagen bis in den l OOkW-Bereich und darüber hinaus, Sauna-Heizungen, sog. el. Heizstrahler-Pilze, Warmluft-Eingangsschleusen- Anlagen von Kaufhäusern und Gebäuden, usw.. Über die Klassifikation der Einrichtungen (Zumutbarkeit der Lastregelung) kann insbesondere in Krisen-Betriebsstunden des Infrastrukturstromnetzes 101 eine Reduzierung des Black-out- Risikos durch elektrische Einrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen gefördert werden. As a further example of an electrical device according to an embodiment of the present invention, a building control center is called, which has the control capability for some power consumers in the building. For example, the control unit 105 of such a building control center switches off or on or off the heating or air conditioning system (which in each case form individual power loads which can be controlled independently of one another). A welfare-oriented self-regulation according to exemplary embodiments of the present invention is present when the current drain, for example, as a function of grid frequency and / or mains voltage at the place of consumption (by the building management center 100) is adapted to the network load condition. That is, when detected high network load is automatically switched on by the control unit 105 of the building management less light or made the control of the air conditioner for less power consumption. Corresponding further examples emerge for floodlights (eg for night-ski slopes, whose power requirements are diametrically opposed to the critical network load situations in winter), snow-making systems, concert events with public address systems up to the l OOkW range and beyond, sauna heaters, so-called el. heater mushrooms, Warm air entrance lock systems of department stores and buildings, etc .. The classification of facilities (reasonableness of the load control) can be promoted by electrical devices according to embodiments, especially in crisis hours of operation of the infrastructure power grid 101, a reduction of the risk.
Gemäß weiteren Ausfuhrungsbeispielen kann die elektrische Einrichtung 100 einen Energiespeicher (beispielsweise als Teil der Stromlast 103) aufweisen. Die Steuerungseinheit 105 kann ausgebildet sein, um den Energiespeicher ansprechend auf eine detektierte Unterbelastung des Infrastrukturstromnetzes 101 basierend auf einem von dem Infrastruktur- netz bereitgestellten Strom aufzuladen. Der von der Steuerungseinheit 105 geregelte Stromverbrauch der Stromlast 103 entspricht dann beispielsweise dem Ladestrom für den Energiespeicher der von der Steuerungseinheit 105 geregelt wird. According to further exemplary embodiments, the electrical device 100 may have an energy store (for example as part of the power load 103). The control unit 105 may be configured to charge the energy storage in response to a detected underload of the infrastructure power network 101 based on a power provided by the infrastructure network. The current consumption of the current load 103 regulated by the control unit 105 then corresponds, for example, to the charging current for the energy store which is regulated by the control unit 105.
Mit anderen Worten kann die elektrische Einrichtung 100 auch eine Energiespeicherfunk- tion aufweisen, die nur dann Strom aus dem Infrastrukturstromnetz 101 aufnimmt, wenn der/die Parameter des Infrastrukturstromnetzes 101 (optional zuzüglich Parameterextraktion aus dem Datenbestand in der Steuerungseinheit 105) eine Unterbelastung des Infrastrukturstromnetzes 101 signalisiert/en. Im derzeitigen Infratruktur Stromnetz- System müssen u.a. z.T. wegen der technischen Regelbarkeit von Stromerzeugern (aus ökologischer Sicht leider) Einspeisungen aus z.B. Windenergieanlagen abgewiesen werden, weil die Strom-Nachfrage gegenüber dem Strom-Angebot zu gering ist. In dem im Folgenden noch beschrieben Diagramm vom Fig.7 entspricht dieser Zustand dem Bereich 1, in dem dann eine Energiespeichereinrichtung eingeschaltet oder in ihrer Stromlast 103 erhöht werden kann. Beispiele für Energiespeicher können Akku-Stationen. Strom-zu-Gas-Stationen, Strom-to- Wärme-Stationen o.ä. sein. Beispielweise könnte eine elektrische Einrichtung 100 auch eine Fahrzeug-Ladestation für Elektro-Mobile sein. In other words, the electrical device 100 can also have an energy storage function which only receives power from the infrastructure power grid 101 if the parameter (s) of the infrastructure power grid 101 (optionally plus parameter extraction from the data in the control unit 105) underloads the infrastructure power grid 101 signaled / s. In the current infratucture power system, i.a. z.T. because of the technical controllability of generators (unfortunately from the ecological point of view) feeds of e.g. Wind turbines are rejected because the demand for electricity compared to the electricity supply is too low. In the diagram of FIG. 7 which is described below, this state corresponds to region 1, in which an energy storage device can then be switched on or increased in its current load 103. Examples of energy storage can be battery-powered stations. Electricity-to-gas stations, electricity-to-heat stations or similar be. For example, an electrical device 100 could also be a vehicle charging station for electric vehicles.
Zusammen fassend können elektrische Einrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Stromlasten aufweisen. Eine Steuerungseinheit dieser elektrischen Einrichtung kann dabei ausgebildet sein, um für jede der Mehrzahl der Stromlasten deren Stromverbrauch (unabhängig von dem Stromverbrauch der anderen Stromlasten der Mehrzahl von Stromlasten) in Abhängigkeit von dem Parameter des Infrastrukturstromnetzes 101 einzustellen. Beispiele für solche unterschiedlichen Stromlasten können beispielsweise die unterschiedlichen Heizzonen der elektrischen Kocheinrichtung 213 oder die Heizspirale, die Wasserpumpe und der Antrieb für die Schleuder der Waschmaschine 21 1 sein. Ferner kann eine elektrische Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auch mindestens eine nichteinstellbare Stromlast aufweisen, deren Stromverbrauch nicht mittels der Steuerungseinheit dieser elektrischen Einrichtung einstellbar ist. Ein Beispiel dafür könnte beispielsweise die Wasserpumpe der Waschmaschine 211 sein oder auch eine Notbeleuchtung. In summary, electrical devices according to embodiments of the present invention may include a plurality of power loads. A control unit of this electrical device can be configured to set its power consumption (independently of the power consumption of the other power loads of the plurality of power loads) for each of the plurality of power loads depending on the parameter of the infrastructure power grid 101. Examples of such different power loads For example, the different heating zones of the electric cooking device 213 or the heating coil, the water pump and the drive for the spin of the washing machine 21 may be 1. Furthermore, an electrical device according to an exemplary embodiment of the present invention can also have at least one non-settable current load whose power consumption can not be set by means of the control unit of this electrical device. An example of this could be, for example, the water pump of the washing machine 211 or an emergency lighting.
Ferner können Stromlasten unterschiedlichen Klassifizierungstypen zugeordnet werden bzw. von unterschiedlichen Klassifizierungstypen sein. So kann beispielsweise eine erste Stromlast einer Mehrzahl von Stromlasten von einem ersten Klassifizierungstyp sein und zumindest eine zweite Stromlast von einem zweiten Klassifizierungstyp sein. Eine Steue- rungseinheit, die Stromverbräuche dieser Stromlasten steuert, kann ausgebildet sein um ansprechend auf dieselbe Veränderung des Parameters des Infrastrukturstromnetzes, den Stromverbrauch der ersten Stromlast und den Stromverbrauch der zweiten Stromlast in Abhängigkeit von ihrem jeweiligen Klassifizierungstypen zu reduzieren. So wird beispielsweise ermöglicht, dass ein Stromverbrauch der ersten Stromlast von dem ersten Klas- sifizierungstyp (prozentual) stärker reduziert wird als ein Stromverbrauch der zweiten Stromlast von dem zweiten Klassifizierungstyp. Furthermore, power loads can be assigned to different classification types or of different classification types. For example, a first power load of a plurality of power loads may be of a first classification type and at least a second power load of a second classification type. A control unit that controls power consumption of these power loads may be configured to reduce the power consumption of the first power load and the power consumption of the second power load depending on their respective types of classification in response to the same change in the parameter of the infrastructure power network. For example, power consumption of the first power load of the first classification type is allowed to be reduced (in percentage) more than power consumption of the second power load of the second classification type.
Als zusätzliche Führungsgröße für die Selbstregelung können Uhrzeit und Datum hinzugezogen werden. Ein Kennfeld mit Hinterlegung von tageszeitlichen und jahreszeitlichen Netzbelastungsmerkmalen kann die Selbstregelungsfähigkeit der elektrischen Einrichtung verfeinern. Ebenfalls machbar erscheint es. eine technische Lernfähigkeit in die Verbrauchseinrichtungen zu implementieren, mit deren Hilfe die am Ort des Stromverbrauchs auftretenden Netzbelastungsprofile nach Zeit und Datum für die Optimierung der Selbstregelung herangezogen wird. Wenn eine Verbrauchseinrichtung vor Ort für seine eigenen Zwecke Strom be 1 astungs p ro fi 1 e im tageszeitlichen V erlauf aufnimmt und in seine Selbststeuerung einbezieht, entsteht kein Konflikt mit Datenübertragung, -auswertung. - speicherung durch ein„Grid-Unternehmen" im Kontext von Rechtsordnungen. Die Selbststeuerungsparameter können dem Betreiber der Gemeinwohl orientierten Stromver- brauchsei nrichtung intransparent bleiben. Als einzige Führungsgröße bleibt die Einwilligung des Betreibers, dass seine Strom verbrauchseinrichtung eine Gemeinwohl orientierte Selbstregelung durchführt. Diese Einwilligung erfolgt simpel durch die Inbetriebnahme der elektrischen Einrichtung mit Gemeinwohl orientierter Steuerung, denn der Käufer der elektrischen Einrichtung wird die Gemeinwohl orientiert Steuerung nur erwerben, wenn er sie auch benutzen will. The time and date can be used as additional reference variable for the self-regulation. A map depicting daytime and seasonal network load characteristics may refine the self-regulatory capability of the electrical device. It also seems feasible. to implement a technical learning capability in the consumer facilities, with the aid of which the network load profiles occurring at the place of power consumption are used for the optimization of the self-regulation according to time and date. If an on-site utility adopts power handling facilities in its day-to-day running for its own purposes and incorporates it into its self-control, there is no conflict with data transmission, evaluation. - storage by a "grid company" in the context of legal systems. remain non-transparent. As the sole reference variable, the operator's consent remains that his electricity consumption facility carries out a self-regulation oriented towards the common good. This consent is made simply by commissioning the electrical device with public interest oriented control, because the buyer of the electrical device will only acquire the public interest oriented control if he wants to use it.
Mit anderen Worten kann bei weiteren Ausfuhrungsbeispielen eine Steuerungseinheit ausgebildet sein, um den Stromverbrauch einer oder mehrerer Stromlasten in Abhängigkeit von einem aktuellen Datum und/oder einer aktuellen Uhrzeit einzustellen. Das aktuelle Datum und/oder die aktuelle Uhrzeit können dabei mit dem Parameter des Infrastrukturstromnetzes 101 kombiniert werden. So kann beispielsweise die Waschmaschine 211 einen Start eines Waschvorgangs verschieben, wenn in der nächsten Stunde ein starker Anstieg des Stromverbrauchs und damit der Belastung in dem Infrastrukturstromnetz 101 zu erwar- ten ist. Ferner kann eine Steuerungseinheit 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auch einen Speicher zur Speicherung einer Statistik über vorhergehende Schwankung des Parameters des Infrastrukturstromnetzes 101 aufweisen. Die Steuerungseinheit 105 kann dementsprechend ausgebildet sein, um den Stromverbrauch ferner in Abhängigkeit von dieser gespeicherten Statistik einzustellen. So wird beispielsweise ermöglicht, dass Stromverbraucher oder Stromlasten 103 gar nicht erst eingeschaltet werden, wenn eine hohe Belastung des Infrastrukturstromnetzes 101 zu erwarten ist. In other words, in further exemplary embodiments, a control unit may be configured to adjust the power consumption of one or more power loads as a function of a current date and / or a current time. The current date and / or the current time can be combined with the parameter of the infrastructure power grid 101. Thus, for example, the washing machine 211 can postpone a start of a washing process if a sharp increase in the power consumption and thus the load in the infrastructure power grid 101 is to be expected in the next hour. Furthermore, a control unit 105 according to an exemplary embodiment of the present invention can also have a memory for storing statistics about previous fluctuation of the parameter of the infrastructure power grid 101. The control unit 105 may accordingly be designed to further adjust the power consumption in dependence on this stored statistics. Thus, for example, it is made possible that power consumers or power loads 103 are not switched on at all when a high load of the infrastructure power grid 101 is to be expected.
Ferner kann eine solche Steuerungseinheit 105 ausgebildet sein, um die Statistik in Abhängigkeit von Schwankungen des Parameters des In Irastrukturstromnetzes 101 zu aktualisie- ren. Furthermore, such a control unit 105 may be designed to update the statistics as a function of fluctuations in the parameter of the infrastructure current network 101.
Dies ist beispielsweise sinnvoll, wenn das Infrastrukturstromnetz 101 weiter ausgebaut wird oder wenn Kapazitäten in dem Infrastrukturstromnetz 101 für eine längere Zeit ausfallen, so dass Engpässe in dem Infrastrukturstromnetz 101 entstehen oder verschwinden. This makes sense, for example, if the infrastructure power grid 101 is further expanded or if capacities in the infrastructure power grid 101 fail for a long time, so that bottlenecks in the infrastructure power grid 101 arise or disappear.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen damit auch eine Anpassung an Langzeitschwankungen des Infrastrukturstromnetzes 101. Die regelkreistechnische Schleife zwischen Stromnetz 101 und Verbrauchseinrichtungen 100 mit Gemeinwohl orientierter Selbstregelung wird so dimensioniert werden, dass eine hohe Stabilität des Regelkreises gewährleistet ist. Ein gegenseitiges Aufschaukeln von Regelverhalten der Stromeinspeisung in das Stromnetz 101 und der Selbstregelung der Verbrauc h sei nri chtungen 100 wird vermieden. Dieser Stabilität dient einerseits die Statistik innerhalb der Vielzahl der Einrichtungen 101 , oder andererseits die Dynamik des Regelverhaltens der Stromerzeugung gegenüber der Dynamik des Regelverhaltens der Verbraucher und evtl. die Hysterese des jeweiligen Regel Verhaltens. In den folgenden Fig. 3 bis 6 werden jeweils exemplarische Implementierungen der elektrischen Einrichtung 100, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, beschrieben. Embodiments of the present invention thus also make it possible to adapt to long-term fluctuations of the infrastructure power grid 101. The Regelkreetechnische loop between power grid 101 and consumer appliances 100 with welfare oriented self-regulation will be dimensioned so that a high stability of the control loop is guaranteed. A reciprocal building up of control behavior of the power supply into the power grid 101 and the self-regulation of the consumer instructions 100 is avoided. On the one hand, this statistic serves the statistics within the plurality of devices 101 or, on the other hand, the dynamics of the control behavior of the power generation compared with the dynamics of the control behavior of the consumers and possibly the hysteresis of the respective control behavior. In the following FIGS. 3 to 6, exemplary implementations of the electrical device 100, as shown in FIG. 1, are described in each case.
Fig. 3 zeigt allgemein eine exemplarische Implementierung der elektrischen Einrichtung 100. Bei der in Fig. 3 gezeigten Gemeinwohl orientierten elektrischen Verbrauchseinrich- tung 100 ist einerseits eine äußere Schaltfunktion vorhanden und andererseits eine innere Selbststeuerung der Lastimpedanz (beispielsweise der Stromlast 103) der Verbrauchseinrichtung 100 die eine Wechselwirkung mit dem Belastungszustand des Versorgungsstromnetzes (des Infrastrukturstromnetzes 101) eingeht. Fig. 3 zeigt daher den allgemeinen Fall, dass eine Gemeinwohl orientierte Selbststeuerung einer Stromlast in Abhängigkeit von einem Parameter des Infrastrukturstromnetzes 101 durchgeführt wird. FIG. 3 generally depicts an exemplary implementation of the electrical device 100. In the common good electrical utility device 100 shown in FIG. 3, an external switching function is present on the one hand, and internal self-control of the load impedance (eg, the power load 103) of the consuming device 100 an interaction with the load state of the supply power network (the infrastructure power grid 101) received. Therefore, FIG. 3 shows the general case that a public welfare oriented self-control of a power load is performed depending on a parameter of the infrastructure power grid 101.
Fig. 4 zeigt eine weitere exemplarische Implementierung der elektrischen Einrichtung 100, bei der schematisch dargestellt ist. dass die Führungsgröße für die Selbststeuerung der Lastimpedanz (der Strom last 103 ) der Verbrauchseinrichtung (der elektrischen Einrichtung 100) durch beispielsweise entweder den Parameter Netzfrequenz oder Netzspannung erfolgt (oder auch basierend auf beiden), wobei der Umfang der Selbststeuerung der Stromaufnahme bzw. des Stromverbrauchs von der Klassifikation der Stromlast 103 oder der gesamten elektrischen Einrichtung 100 abhängt. 4 shows a further exemplary implementation of the electrical device 100, in which is shown schematically. in that the reference variable for the self-control of the load impedance (the current load 103) of the consumption device (the electrical device 100) is effected by, for example, either the line frequency or mains voltage parameter (or also based on both), the extent of self-control of the current consumption or current consumption from the classification of the power load 103 or the entire electrical device 100 depends.
Die Klassifikation basiert auf Überlegungen zur möglichen bzw. zumutbaren oder sicherheitstechnisch verträglichen Veränderung des Laststroms. Sicherheitstechnisch nicht ver- träglich wäre beispielsweise, wenn Warnsignale im Straßenverkehr z.B. an Verkehrskreuzungen oder Bahnübergängen sich per Selbststeuerung in Abhängigkeit der Stromnetzbelastung ausschalten würden. Nicht zumutbar erscheint, wenn ein elektrischer Durchlauferhitzer für Warmwasser einer Dusche seine Warmwassererzeugung komplett einstellen würde in Anbetracht einer hohen Netzbelastung. Zumutbar könnte aber sein, dass dieser Durchlauferhitzer seine Heizleistung in Kombination mit der Wasser-Durchflussmenge und Wassertemperatur so regelt, dass die duschende Person noch zufriedenstellend mit Warmwasser bedient wird und gleichzeitig die Stromentnahme aus dem hoch belasteten Stromnetz 101 reduziert ist. The classification is based on considerations regarding the possible or reasonable or safety-compatible change of the load current. Not safety-related It would be useful, for example, if warning signals in traffic, eg at intersections or level crossings, would switch off by self-control depending on the power grid load. It seems unreasonable, if an electric instantaneous water heater for hot water of a shower would completely stop its hot water production in view of a high network load. Reasonable but could be that this water heater regulates its heating capacity in combination with the water flow rate and water temperature so that the showering person is still satisfactorily operated with hot water and at the same time the current drain from the high-voltage power grid 101 is reduced.
Möglich und zumutbar erscheint, wenn die nächtlichen Flutlichter zum Beleuchten eines z.B. historischen Gebäudes in einer Stadt selbstregelnd von einer Gemeinwohl orientierten Einrichtung ausgeschaltet werden, sobald eine hohe Strombelastung des Stromversorgungsnetzes (des Infrastrukturstromnetzes 101) erkannt wird. In ähnlicher Weise erscheint möglich und zumutbar, wenn die Schaufensterbeleuchtung eines Warenhauses im Stromverbrauch minimiert oder abgeschaltet wird von einer Gemeinwohl orientierten Steuereinheit in Abhängigkeit der Stromnetzbelastung. Possible and reasonable appears when the nighttime floodlights for illuminating a e.g. in a city self-regulating be turned off by a public interest oriented institution as soon as a high current load of the power grid (the infrastructure power grid 101) is detected. Similarly, it appears possible and reasonable if the shop-window lighting of a department store is minimized in power consumption or switched off by a public interest-oriented control unit as a function of the power grid load.
In die Klassifikation kann auch das Verbraucherverhalten eingehen; d.h. Verbraucher mit befürwortendem Bewusstsein für Gemeinwohlinteressen können sich für weitreichende Zumutbarkeit von Regelparametern entscheiden, so dass die Selbststeuerung der elektrischen Einrichtung ebenso weitreichend eine Minimierung der Stromaufnahme bei hoher Netzbelastung vornimmt. Sinngemäß gilt entsprechend für Verbraucher mit weniger befürwortendem Bewusstsein. dass flankierend zur Klassifizierung eine weniger starke Re- duzierungssteuerung des Laststroms bei hoher Netzbelastung erfolgt. The classification can also include consumer behavior; i.e. Consumers with a positive awareness of public interest interests can opt for far-reaching reasonableness of control parameters, so that the self-control of the electrical device also minimizes the power consumption at high network load. Analogously applies to consumers with less advocating awareness. that, in addition to the classification, there is a less severe reduction control of the load current at high network load.
Fig. 5 zeigt eine exemplarische Implementierung der elektrischen Einrichtung 100 mit einer Gemeinwohl orientierten Selbststeuerung durch zwei netzabhängige Führungsgrößen (Netzfrequenz und Netzspannung). Mit anderen Worten schlüsselt Fig. 5 schematisch auf, dass die Führungsgröße für die Selbststeuerung der Lastimpedanz (der Stromlast 103) der Verbrauchseinrichtung (der elektrischen Einrichtung 100) durch den Parameter Netzfrequenz in Kombination mit dem Parameter Netzspannung erfolgt, wobei der Umfang der Selbststeuerung der Stromaufnahme wiederum von der Klassifikation der Stromlast 103 (oder der elektrischen Einrichtung 100 selbst) abhängt. 5 shows an exemplary implementation of the electrical device 100 with a public interest-oriented self-control by means of two network-dependent reference variables (network frequency and mains voltage). In other words, Fig. 5 schematically indicates that the reference variable for the self-control of the load impedance (the current load 103) of the consumption device (the electrical device 100) by the parameter mains frequency in combination with the parameter mains voltage takes place, the scope of Self-control of the current consumption in turn depends on the classification of the power load 103 (or the electrical device 100 itself).
Fig. 6 zeigt eine exemplarische Implementierung der elektrischen Einrichtung 100 mit ei- ner Gemeinwohl orientierten Selbststeuerung durch vielfache Führungsgrößen. Fig. 6 zeigt daher schematisch, dass die Führungsgröße (der Parameter= für die Selbststeuerung der Lastimpedanz (der Stromlast 103) der Verbrauchseinrichtung (der elektrischen Einrichtung 100) durch entweder den Parameter Netzfrequenz in Kombination mit dem Parameter Netzspannung und weiteren Parametern, wie Datum oder Uhrzeit oder in einer Kombinati- on aus Datum und Uhrzeit erfolgt, wobei der Umfang der Selbststeuerung der Lastimpedanz (der Stromlast 103) von der Klassifikation der Stromlast 103 (oder der elektrischen Einrichtung 100 selbst) abhängt. FIG. 6 shows an exemplary implementation of the electrical device 100 with a public interest-oriented self-control by means of multiple reference variables. 6 therefore shows schematically that the reference variable (the parameter = for the self-control of the load impedance (the current load 103) of the consumption device (the electrical device 100) by either the parameter mains frequency in combination with the parameter mains voltage and other parameters such as date or Time or in a combination of date and time, wherein the extent of self-control of the load impedance (the power load 103) on the classification of the power load 103 (or the electrical device 100 itself) depends.
Fig. 7 zeigt in einem Diagramm beispielhaft Betriebszonen für die Gemeinwohl orientierte Selbstregelung, wie sie bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden kann. FIG. 7 is a diagram showing, by way of example, operating zones for public interest self-regulation as may be performed in embodiments of the present invention.
An dem in Fig. 7 gezeigten Diagramm ist an der Abszisse (x-Achse) die Netzspannung in Volt angetragen und an der Ordinate (y-Achse) die Netzfrequenz in Hertz angetragen. Das Diagramm in Fig. 7 zeigt schematisch drei grundlegende Steuerungsbereiche (1 , 2, 3) für die Gemeinwohl orientierte Regelung des Laststroms einer elektrischen Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung oder einer Stromlast einer elektrischen Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Bereich 1 ist als unterbelasteter Betriebszustand des Stromversorgungsnetzes 101 oder I n irastrukturstromnetzes 101 zu verstehen. So kann die Unterbelastung durch einen Zustand der Netzfrequenz von 50 Hz + deltal Hz Toleranz und/oder durch eine Netzspannung mit 235 V + deltal V delinieren. Der Bereich 2 ist gekennzeichnet durch eine Netzfrequenz von 50 Hz +/- delta2 Hz Toleranz und durch eine Netzspannung mit 235 V +/- delta2 V, so dass ein (lokal am Ort der Verbrauchseinrichtung) weitgehend ausgeglichener technischer Optimalzustand von Angebot und Nachfrage im Infrastrukturstromnetz 101 vorliegt. Der Bereich 3 ist als kritischer Strombelastungsbereich zu verstehen, denn dort signalisiert eine Netzfrequenz von 50 Hz - delta3 Hz Toleranz und/oder einer Netzspannung von 235 V - dclta3 V. dass eine Überbelastung des Stromnetzes 101 droht und das Risiko eines Blackout-Störfalls mit wachsender delta3 Abweichung vom Optimalzustand zunimmt. Speziell im Betriebsbereich 3 setzt die Gemeinwohl orientierte Selbstregelung des Laststroms einer entsprechenden elektrischen Einrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein. Mit anderen Worten können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausgebildet sein, um bei Unterschreiten einer kritischen Grenzfrequenz und/oder einer kritischen Grenzspannung den Stromverbrauch ihrer Stromlast 103 zu reduzieren. Im Allgemeinen kann eine Reduktion des Stromverbrauchs in Stufen oder kontinuierlich erfolgen, beispielsweise bis hin zu vollständigen Abschaltung der Stromlast. Sobald die kritische Grenzfrequenz und/oder kritische Grenzfrequenz überschritten ist bzw. ist, kann die Steuerungseinrichtung 105 einer elektrischen Einrichtung 100 den Stromverbrauch der Stromlast 103 der elektrischen Einrichtung 100 wieder erhö- hen, beispielsweise bis zu einem Normalverbrauchszustand. On the diagram shown in FIG. 7, the line voltage in volts is plotted on the abscissa (x-axis) and the line frequency in hertz is plotted on the ordinate (y-axis). The diagram in FIG. 7 schematically shows three basic control ranges (1, 2, 3) for the well-being oriented control of the load current of an electrical device according to an embodiment of the present invention or a current load of an electrical device according to an embodiment of the present invention. The area 1 is to be understood as underloaded operating state of the power supply network 101 or I n irastrukturstromnetzes 101. Thus, the underload can delineate by a state of mains frequency of 50 Hz + deltal Hz tolerance and / or by a mains voltage of 235 V + delta V. The range 2 is characterized by a mains frequency of 50 Hz +/- delta2 Hz tolerance and by a mains voltage of 235 V +/- delta2 V, so that a (locally at the place of consumption) largely balanced optimal technical condition of supply and demand in the infrastructure power network 101 is present. Area 3 is to be understood as a critical current load range, because there a mains frequency of 50 Hz - delta3 Hz tolerance and / or a mains voltage of 235 V - dclta3 V. signal that an overload of the power grid 101 threatens and the risk of a blackout accident with increasing delta3 deviation from optimal state increases. Especially in the operating area 3, the public interest oriented self-regulation of the load current of a corresponding electrical device 100 according to an embodiment of the present invention. In other words, exemplary embodiments of the present invention may be designed to reduce the power consumption of their current load 103 when a critical cutoff frequency and / or a critical cutoff voltage are undershot. In general, a reduction in power consumption in stages or continuously, for example, up to complete shutdown of the power load. As soon as the critical cutoff frequency and / or critical cutoff frequency is or is exceeded, the control device 105 of an electrical device 100 can increase the power consumption of the current load 103 of the electrical device 100 again, for example, up to a normal consumption state.
Bei hinreichend vielen Verbrauchern mit Gemeinwohl orientierter Selbstregelung summieren sich die Laststromreduzierungen auf und bilden eine Blackout- Vermeidungsgemeinschaft, ohne dass es gewaltigen strukturellen Investitionen bedürfte und ohne dass Datenerhebungen, Datenspeicherung oder Datenauswertungen über das Stromkonsumverhalten von Kunden notwendig sind. For a sufficient number of consumers with welfare-oriented self-regulation, load-current reductions add up and form a blackout avoidance community without the need for massive structural investment and without the need for data collection, data storage, or data analysis on customers' electricity consumption behavior.
Die Relationen der deltax Toleranzen ergeben sich aus dem Diagramm in Fig. 7, so dass der delta2 Absolutwert kleiner ist als deltal , wobei deltal für steigende Netzfrequenzen und steigende Netzspannung offen ist. Die Relation von delta3 gegenüber delta2 Absolutwert ist so zu verstehen, dass delta3 größer als delta2 ist. The relations of the deltax tolerances result from the diagram in FIG. 7, so that the delta2 absolute value is smaller than deltal, whereby deltal is open for increasing mains frequencies and increasing mains voltage. The relation of delta3 to delta2 absolute value is to be understood as meaning that delta3 is greater than delta2.
Die angegebene Netzspannung von 235 V und Netzfrequenz von 50 Hz sollen lediglich beispielhafte Werte bilden, für das in Europa verwendete Standardsystem mit einer Effek- tivspannung von 235 V für eine Phase eines Dreiphasendrehstroms mit einer Nominalfrequenz von 50 Hz. Nichtsdestotrotz sind diese Werte natürlich abhängig von dem jeweilig verwendeten Infrastrakturstromnetz und können daher in Abhängigkeit von dem Infra- Strukturstromnetz, mit dem die elektrische Einrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verbunden wird, variieren. The specified mains voltage of 235 V and mains frequency of 50 Hz are merely exemplary values for the standard system used in Europe with an effective voltage of 235 V for one phase of a three-phase alternating current with a nominal frequency of 50 Hz. Nevertheless, these values are, of course, dependent on the infra-structural network used in each case and can therefore depend on the infra- A structural power network to which the electrical device is connected in accordance with embodiments of the present invention will vary.
Im Folgenden sollen noch einige Aspekte von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zusammengefasst werden. In the following, some aspects of embodiments of the present invention will be summarized.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine elektrische Einrichtung mit Gemeinwohl orientierter Selbstregelung, die Strom aus dem Stromversorgungsnetz aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Einrichtung eine einrichtungsnahe Steuerungseinheit umfasst, mit der die einrichtungseigene Stromlast gesteuert werden kann, wobei wenigstens ein Führungsparameter der Steuerung aus den intrinsisch im Stromversorgungsnetz vorhandenen Größen Netzfrequenz oder Netzspannung besteht und das Erreichen oder Unterschreiten von klassifizierbaren Werten des Führungsparameters zu einer Reduzierung der Stromaufnahme der elektrischen Einrichtung im Vergleich zum ungeregelten Betriebszustand führt. Embodiments of the present invention provide a public welfare oriented self-regulation electrical device that receives power from the power grid, characterized in that the electrical device includes a device-level controller that can control the device's own power load, wherein at least one control parameter of the controller is intrinsic current mains or mains voltage existing in the power supply network and the achievement or falling below of classifiable values of the guide parameter leads to a reduction of the current consumption of the electrical device compared to the unregulated operating state.
Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine elektrische Einrichtung mit Gemeinwohl orientierter Selbstregelung, die Strom aus dem Stromversorgungsnetz aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Einrichtung eine ein- richtungsnahe Steuerungseinheit umfasst, mit der die einrichtungseigene Stromlast gesteuert werden kann, wobei wenigstens zwei Führungsparametern der Steuerung aus den intrinsisch im Stromversorgungsnetz vorhandenen Größen Netzfrequenz und Netzspannung besteht und das Erreichen oder Unterschreiten von klassifizierbaren Werten der Führungsparameter in kombinatorischer Verarbeitung zu einer Reduzierung der Stromaufnah- rae der elektrischen Einrichtung im Vergleich zum ungeregelten Betriebszustand führt. Further embodiments of the present invention provide a public-welfare oriented self-regulating electrical device that receives power from the power grid, characterized in that the electrical device includes an on-board control unit that can control the on-board power load, with at least two control parameters of the controller From the intrinsically present in the power grid sizes mains frequency and mains voltage and the achievement or falling below of classifiable values of the management parameters in combinatorial processing leads to a reduction of Stromaufnah- rae of the electrical device compared to the unregulated operating condition leads.
Ferner kann die elektrische Einrichtung dadurch gekennzeichnet sein, dass die elektrische Einrichtung eine einrichtungsnahe Steuerungseinheit umfasst, mit der die einrichtungseigene Strom last gesteuert werden kann, wobei wenigstens ein weiterer Führungsparameter der Steuerung aus Datum oder Uhrzeit besteht und die kombinatorische Verarbeitung von Werten der Führungsparameter zu einer Reduzierung der Stromaufnahme der elektrischen Einrichtung im Vergleich zum ungeregelten Betriebszustand führt. Femer kann die elektrische Einrichtung kann ausgebildet sein, dass die elektrische Einrichtung eine einrichtungsnahe Steuerungseinheit umfasst, mit der die einrichtungscigene Stromlast gesteuert werden kann, wobei wenigstens 2 weitere Führungsparameter der Steuerung aus Datum und Uhrzeit bestehen und die kombinatorische Verarbeitung von Werten der Führungsparaineter zu einer Reduzierung der Stromaufnahme der elektrischen Einrichtung im Vergleich zum ungeregelten Betriebszustand führt. Furthermore, the electrical device may be characterized in that the electrical device comprises a device-oriented control unit with which the device's own current load can be controlled, whereby at least one further control parameter of the controller consists of date or time and the combinatorial processing of values of the guide parameters to one Reduction of the current consumption of the electrical device compared to the unregulated operating state leads. Furthermore, the electrical device may be configured such that the electrical device comprises a device-oriented control unit with which the device-specific current load can be controlled, wherein at least two further control parameters of the controller consist of date and time and the combinatorial processing of values of the guide parameters for a reduction the current consumption of the electrical device compared to the unregulated operating state leads.
Ferner kann die elektrische Einrichtung ausgebildet sein, dass die elektrische Einrichtung eine einrichtungsnahe Steuerungseinheit umfasst, mit der die einrichtungseigene Stromlast gesteuert werden kann, wobei wenigstens ein weiterer Führungsparameter der Steuerung aus Datum oder Uhrzeit besteht und in der einrichtungsnahen Steuerungseinheit eine am Ort des Betriebs der Einrichtung auftretende Statistik zu Schwankungen der Führungsparameter ermittelt wird und die kombinatorische Verarbeitung von Werten der Führungsparameter und der Statistik zu einer Reduzierung der Stromaufnahme der elektrischen Ein- richtung im Vergleich zum ungeregelten Betriebszustand fuhrt, wobei die Statistik aufgrund einer in wenigstens einem lokalen Datenspeicher gehaltenen Führungsparameter- Wertsammlung lokal einrichtungsnah in der Steuereinheit generiert werden kann. Furthermore, the electrical device can be configured such that the electrical device comprises a device-oriented control unit with which the device-specific current load can be controlled, wherein at least one further control parameter of the controller consists of date or time and in the device-near control unit one at the location of the device's operation resulting statistics on fluctuations of the guidance parameters is determined and the combinational processing of values of the guidance parameters and the statistics leads to a reduction of the current consumption of the electrical device compared to the uncontrolled operating state, the statistics being based on a master parameter value collection held in at least one local data memory locally close to the device can be generated in the control unit.
Ferner kann die elektrische Einrichtung ausgebildet sein, dass die klassifizierbaren Werte der Führungsparameter dem Gemeinwohlbedarf der Aufrechterhaltung einer funktionierenden Stromversorgung in abgestuften Maßnahmen der Stromaufnahme-Steuerung folgt, so dass eine steuerungstechnische Abwägung zwischen der für den Benutzer der Einrichtung zumutbaren Reduzierung der Stromaufnahme und der Belastungssituation im Stromnetz vorgenommen wird oder die sicherheitstechnische Zulässigkeit der Reduzierung der Stromaufnahme berücksichtigt wird, wobei die abgestuften Maßnahmen der Stromaufnahme-Steuerung schrittweise bis zur vollständigen Abschaltung reichen können. Furthermore, the electrical device can be designed such that the classifiable values of the guidance parameters follow the general interest needs of maintaining a functioning power supply in graduated measures of the power consumption control, so that a control-technical balance between the reasonable for the user of the device reduction of power consumption and the load situation in the Power supply is made or the safety-related permissibility of reducing the power consumption is taken into account, with the graduated measures of the power consumption control can gradually extend to complete shutdown.
Ferner kann die elektrische Einrichtung ausgebildet sein, dass die klassifizierbaren Werte der Führungsparameter dem Gemei n woh 1 bed arf der Aufrechterhaltung einer funktionie- renden Stromversorgung in abgestuften Maßnahmen der Stromaufnahme-Steuerung folgt, so dass eine steuerungstechnische Abwägung zwischen der für den Benutzer der Einrichtung zumutbaren Reduzierung der Stromaufnahme und der Belastungssituation im Stromnetz vorgenommen wird und die sicherheitstechnische Zulässigkeit der Reduzierung der Stromaufnahme berücksichtigt wird, wobei die abgestuften Maßnahmen der Stromaufnahme-Steuerung schrittweise bis zur vollständigen Abschaltung der elektrischen Einrichtung reichen können. Fig. 8 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Furthermore, the electrical device can be designed so that the classifiable values of the guidance parameters follow the principle of maintaining a functioning power supply in graduated measures of the power consumption control, so that a control-technical balance between that reasonable for the user of the device Reduction of power consumption and the load situation in the power grid is made and the safety - technical admissibility of reducing the Current consumption is taken into account, the graduated measures of power consumption control can gradually extend to the complete shutdown of the electrical device. FIG. 8 shows a flowchart of a method 800 according to an embodiment of the present invention.
Das Verfahren 800 umfasst einen Schritt 801 des Einstellens eines Stromverbrauchs einer Stromlast in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter eines Infrastrukturstromnet- zes. The method 800 comprises a step 801 of setting a power consumption of a power load as a function of at least one parameter of an infrastructure power network.
Ferner kann das Verfahren einen Schritt 803 des Empfangens einer von dem Infrastrukturstromnetz bereitgestellten Wechselspannung aufweisen. Der Parameter in Abhängigkeit von dem die Stromlast eingestellt wird, kann beispielsweise ein Parameter sein dessen Veränderung intrinsisch (oder inhärent) aus einer Veränderung der Netzbelastung des Infrastrukturstromnetzes resultiert. Beispielsweise kann dieser Parameter eine Netzfrequenz oder eine Netzspannung der bereitgestellten Wechselspannung oder auch eine Kombination aus der Netzspannung und der Netzfrequenz der Wechselspannung sein. Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfah- rensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Further, the method may include a step 803 of receiving an AC voltage provided by the infrastructure power network. The parameter as a function of which the current load is set can, for example, be a parameter whose change results intrinsically (or inherently) from a change in the grid load of the infrastructure power grid. For example, this parameter may be a mains frequency or a mains voltage of the provided AC voltage or else a combination of the mains voltage and the mains frequency of the AC voltage. Although some aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispielc der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD. eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines E EPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammen wir- ken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Des- halb kann das digitale Speiehermedium computcrlcsbar sein. Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Depending on particular implementation requirements, embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software. The implementation may be performed using a digital storage medium, such as a floppy disk, a DVD, a Blu-ray Disc, a CD. a ROM, a PROM, an EPROM, an E-EPROM or a FLASH memory, a hard disk or other magnetic or optical memory are stored on the electronically readable control signals that can interact with a programmable computer system such or work together to carry out the respective procedure. Of- In some cases, the digital storage medium can be computer-compatible. Thus, some embodiments according to the invention include a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system such that one of the methods described herein is performed.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft. Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein. In general, embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product having a program code, wherein the program code is operable to perform one of the methods when the computer program product runs on a computer. The program code can also be stored, for example, on a machine-readable carrier.
Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist. Other embodiments include the computer program for performing any of the methods described herein, wherein the computer program is stored on a machine-readable medium.
Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichennedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist. In other words, an embodiment of the method according to the invention is thus a computer program which has a program code for performing one of the methods described herein when the computer program runs on a computer. A further embodiment of the inventive method is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program is recorded for carrying out one of the methods described herein.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Daten- ström oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden. A further exemplary embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals which represents or represents the computer program for performing one of the methods described herein. The data stream or the sequence of signals may be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein pro gr am m i e rb ar c s Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausrührungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC. Another embodiment includes a processing device, such as a computer or a generic logic device, that is configured or adapted to perform one of the methods described herein. Another embodiment includes a computer on which the computer program is installed to perform one of the methods described herein. In some embodiments, a programmable logic device (eg, a field programmable gate array, an FPGA) may be used to perform some or all of the functionality of the methods described herein. In some embodiments, a field programmable gate array may cooperate with a microprocessor to perform one of the methods described herein. Generally, in some embodiments, the methods are performed by any hardware device. This may be a universal hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the process, such as an ASIC.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei. The embodiments described above are merely illustrative of the principles of the present invention. It will be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to others of ordinary skill in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the appended claims and not by the specific details presented in the description and explanation of the embodiments herein.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrische Einrichtung (100, 21 1 , 213. 215) zum Anschluss an ein Infrastrukturstromnetz (101) mit folgenden Merkmalen: einer Stromlast (103); und einer Steuerangseinheit (105); wobei die Steuerungseinheit (105) ausgebildet ist, um einen Stromverbrauch der Stromlast (103) in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter des Infrastrukturstromnetzes (101) einzustellen. An electrical device (100, 21 1, 213. 215) for connection to an infrastructure power network (101), comprising: a power load (103); and a control unit (105); wherein the control unit (105) is adapted to adjust a power consumption of the power load (103) in dependence on at least one parameter of the infrastructure power network (101).
2. Elektrische Einrichtung ( 100, 21 1. 213. 215) gemäß Anspruch 1, wobei das Infrastrukturstromnetz (101) eine Wechselspannung bereitstellt und die Steuerungseinheit (105) ausgebildet ist, um den Stromverbrauch der Stromlast (103) in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter der von dem Infrastrukturstromnetz (101) bereitgestellten Wechselspannung einzustellen. An electrical device (100, 21, 213, 215) according to claim 1, wherein the infrastructure power network (101) provides an AC voltage, and the control unit (105) is adapted to use the current load (103) as a function of at least one parameter to adjust the AC voltage provided by the infrastructure power network (101).
3. Elektrische Einrichtung (100, 21 1, 213, 215) gemäß Anspruch 2, wobei der Parameter der Wechselspannung eine Frequenz oder eine Spannung der Wechselspannung ist. 3. Electrical device (100, 21 1, 213, 215) according to claim 2, wherein the parameter of the AC voltage is a frequency or a voltage of the AC voltage.
4. Elektrische Einrichtung ( 100. 21 1 , 213, 215) gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3 , wobei die Steuerangseinheit ( 105) ausgebildet ist, um bei Unterschreitung einer Grenzfrequenz oder einer Grenzspannung der bereitgestellten Wechselspannung den Stromverbrauch der Strom last (103) gegenüber einem ormalverbrauchszu- stand zu reduzieren. 4. Electrical device (100 21 1, 213, 215) according to any one of claims 2 or 3, wherein the Steuerangseinheit (105) is adapted to the power consumption of the current load when falling below a cutoff frequency or a threshold voltage of the supplied AC voltage (103). to be reduced compared to a normal consumption state.
5. Elektrische Einrichtung (100. 21 1 , 213. 215) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerungseinheit (105) ausgebildet ist, um den Stromverbrauch der Stromlast (103) unabhängig von einem auf eine von dem Infrastrukturstromnetz (101) bereitgestellte Versorgungsspannung aufmodulierten Datensignal einzustellen. 5. Electrical device (100 211 213 215) according to one of claims 1 to 4, wherein the control unit (105) is adapted to adjust the power consumption of the power load (103) independently of a data signal modulated onto a supply voltage provided by the infrastructure power network (101).
Elektrische Einrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Veränderung des Parameters in Abhängigkeit dessen die Steuerungseinheit (105) den Stromverbrauch der Stromlast (103) einstellt intrinsisch aus einer Veränderung einer Belastung des Infrastrukturstromnetzes (101) resultiert. Electrical device (100) according to one of claims 1 to 5, wherein a change in the parameter in dependence on the control unit (105) adjusts the power consumption of the power load (103) results intrinsically from a change in a load of the infrastructure power network (101).
Elektrische Einrichtung (100, 21 1 , 213, 215) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die elektrische Einrichtung (100. 21 1 , 213, 215) ausgebildet ist, um leitungsgebunden mit dem Infrastrukturstromnetz (101) verbunden zu werden. Electrical device (100, 21 1, 213, 215) according to one of claims 1 to 6, wherein the electrical device (100, 21 1, 213, 215) is designed to be connected in a wired manner to the infrastructure power network (101).
Elektrische Einrichtung (100, 211, 213, 215) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend: einen Stecker (217. 219, 221) zum Anschließen der elektrischen Einrichtung (100, 21 1. 213. 215) an das I n frastrukturstromnctz (101). An electrical device (100, 211, 213, 215) according to any one of claims 1 to 7, further comprising: a plug (217, 219, 221) for connecting the electrical device (100, 21, 213, 215) to the I n frastructural current (101).
Elektrische Einrichtung (100, 21 1 , 213, 215) gemäß Anspruch 8, wobei der Stecker (217, 219, 221) ein Netzstecker eines der folgenden Steckertypen ist: An electrical device (100, 21 1, 213, 215) according to claim 8, wherein the plug (217, 219, 221) is a power plug of one of the following connector types:
A, B, C. D. E, F. E+F, G. H. I. J. L. M, IEC 60906-1 . A, B, C.D. E, F.E. + F, G.H.I. J.L.M., IEC 60906-1.
10. Elektrische Einrichtung ( 100. 21 1. 213, 215) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9. wobei die Steuerungseinheit (105) ausgebildet ist. um den Stromverbrauch der Strom last (103) ferner in Abhängigkeit von einem aktuellen Datum oder einer aktuellen Uhrzeit einzustellen. 10. Electrical device (100 21 21 213, 215) according to one of claims 1 to 9. wherein the control unit (105) is formed. in order to further adjust the power consumption of the power load (103) depending on a current date or time.
11. Elektrische Einrichtung ( 100. 21 1 , 213 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die elektrische Einrichtung (100, 21 1, 213, 215) eine Mehrzahl von Stromlasten (103) aufweist; und wobei die Steuerungseinheit (105) ausgebildet ist, um für jede der Mehrzahl von Stromlasten (103) deren Stromverbrauch unabhängig von dem Stromverbrauch der anderen Stromlasten (103) der Mehrzahl von Stromlasten (103) aber in Abhängigkeit von dem Parameter des Infrastrukturstromnetzes (101) einzustellen. 11. The electrical device (100, 21 1, 213) according to one of claims 1 to 10, wherein the electrical device (100, 21 1, 213, 215) has a plurality of current loads (103); and wherein the control unit (105) is designed to determine, for each of the plurality of power loads (103), their power consumption independently of the power consumption of the other power loads (103) of the plurality of power loads (103), but depending on the parameter of the infrastructure power grid (101). adjust.
12. Elektrische Einrichtung (100, 211) gemäß Anspruch 1 1 , wobei zumindest eine erste Stromlast der Mehrzahl von Stromlasten von einem ersten Klassifizierungstyp ist und zumindest eine zweite Stromlast der Mehrzahl von Stromlasten von einem zweiten Klassifizierungstyp ist; und wobei die Steuerungseinheit (105) ausgebildet ist, um ansprechend auf dieselbe Veränderung des Parameters des Infrastrukturstromnetzes ( 101 ) den Stromverbrauch der ersten Stromlast und den Stromverbrauch der zweiten Stromlast in Abhängigkeit von ihrem jeweiligen Klassifizierungstyp einzustellen. 12. The electrical device (100, 211) of claim 1 1, wherein at least a first power load of the plurality of power loads is of a first classification type and at least a second power load of the plurality of power loads is of a second classification type; and wherein the control unit (105) is adapted to adjust the power consumption of the first power load and the power consumption of the second power load depending on their respective classification type in response to the same change in the parameter of the infrastructure power network (101).
13. Elektrische Einrichtung ( 100, 21 1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die elektrische Einrichtung (100, 21 1) ferner mindestens eine nichtcinstellba- re Strom last aufweist, deren Stromverbrauch nicht mittels der Steuerungseinheit (105) einstellbar ist. 13. Electrical device (100, 21 1) according to one of claims 1 to 12, wherein the electrical device (100, 21 1) further comprises at least one nichtcinstellba- re current load whose power consumption is not adjustable by means of the control unit (105).
14. Elektrische Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Steuerungseinheit (105) einen Speicher zur Speicherung einer Statistik über vorhergehende Schwankungen des Parameters des Infrastrukturstromnetzes (101) aufweist; und wobei die Steuerungseinheit (105) ausgebildet ist. um den Stromverbrauch der Stromlast (103) ferner in Abhängigkeit von der gespeicherten Statistik einzustellen. 14. Electrical device according to one of claims 1 to 13, wherein the control unit (105) has a memory for storing statistics about previous variations in the parameter of the infrastructure power network (101); and wherein the control unit (105) is formed. to further adjust the power consumption of the load (103) depending on the stored statistics.
15. Elektrische Einrichtung (100) gemäß Anspruch 14, wobei die Steuerungseinheit (105) ausgebildet ist, um die Statistik in Abhängigkeit von aktuellen Schwankungen des Parameters des Infrastrukturstromnetzes (101) zu aktualisieren. The electrical device (100) of claim 14, wherein the control unit (105) is adapted to update the statistics in response to current variations in the parameter of the infrastructure power network (101).
16. Elektrische Einrichtung (100, 211, 213, 215) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Steuerungseinheit (105) ausgebildet ist, um den Stromverbrauch der Stromlast (103) in Abhängigkeit von dem Parameter des Infrastrukturstromnetzes (101) stufenweise oder kontinuierlich zu reduzieren, bis hin zu einer vollständigen Abschaltung der Stromlast (103). 16. Electrical device (100, 211, 213, 215) according to one of claims 1 to 15, wherein the control unit (105) is adapted to the power consumption of the power load (103) in dependence on the parameter of the infrastructure power network (101) stepwise or continuously reduce, up to a complete shutdown of the load (103).
17. Elektrische Einrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Stromlast (103) einen Energiespeicher aufweist; und wobei die Steuerungseinheit ( 105) ausgebildet ist, um einen Ladestrom des Energiespeichers in Abhängigkeit von dem Parameter des Infrastrukturstromnetzes (101) einzustellen. 17. Electrical device (100) according to one of claims 1 to 16, wherein the current load (103) has an energy store; and wherein the control unit (105) is designed to set a charging current of the energy store in dependence on the parameter of the infrastructure power grid (101).
18. Verfahren (800) mit: 18. Method (800) with:
Einstellen (801) eines Stromverbrauchs einer Strom last (103) in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter eines Infrastrukturstromnetzes (101). Verfahren (800) gemäß Anspruch 18 ferner aufweisend: Adjusting (801) a power consumption of a power load (103) in dependence on at least one parameter of an infrastructure power network (101). The method (800) of claim 18, further comprising:
Empfangen (803) einer von dem Infrastrukturstromnetz (101) bereitgestellten Wechselspannung; und wobei eine Veränderung des Parameters in Abhängigkeit dessen der Stromverbrauch der Stromlast (103) eingestellt wird intrinsisch aus einer Veränderung einer Belastung des Infrastrukturstromnetzes (101) resultiert. 20. Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung, wenn das Programm auf einem Computer läuft, eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 18 oder 19. Receiving (803) an AC voltage provided by the infrastructure power network (101); and wherein a change in the parameter in dependence on which the power consumption of the power load (103) is adjusted results intrinsically from a change of a load of the infrastructure power grid (101). A computer program having program code for execution when the program is run on a computer, a method according to any one of claims 18 or 19.
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