WO2014056531A2 - Verfahren und datenverarbeitungsanordnung für die bestimmung von frequenz, amplitude und dämpfung mindestens einer leistungspendelung in einem elektrischen energieversorgungsnetz - Google Patents

Verfahren und datenverarbeitungsanordnung für die bestimmung von frequenz, amplitude und dämpfung mindestens einer leistungspendelung in einem elektrischen energieversorgungsnetz Download PDF

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Stefan PIEL
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    • H02J3/241—The oscillation concerning frequency
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G—PHYSICS
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R25/00—Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents

Definitions

  • the present invention relates to a method and arrangement for determining the frequency, amplitude and attenuation of at least one power swing in an electrical energy supply network.
  • power swings may occur due to interactions between power generators and consumers. Such power deliveries may increase or decrease in strength or amplitude over time. With decreasing oscillations is often spoken of muted power oscillations. If several power oscillations occur at the same time, these can overlap.
  • Power swings e.g. In electrical high-voltage networks can lead to failure of parts or the totality of the network at a sufficiently large amplitude and thus lead to a serious disruption of the electrical energy supply.
  • the timely initiation of countermeasures is as early as possible
  • the characteristics of a power swing namely frequency, damping and amplitude, can not be determined in principle from the measurement at a single time, but rather require viewing over a finite period of time.
  • the measurement data such as e.g. Pointer information of the voltage and the current at one or more points of the power grid charged with a high temporal resolution.
  • PMUs phasor measurement units
  • the measurement data is recorded over a previously defined time window in order to further process the resulting data set in a targeted manner for determining the parameters describing the respective power oscillation according to various, known methods.
  • the results are updated in correspondingly short intervals.
  • the invention solves this problem by a method for the determination of frequency, amplitude and attenuation at least a power swing in an electric power grid using a time window of predetermined duration, and using instantaneous power values detected within the time window to determine frequency, amplitude and attenuation of the at least one power swing, using at least one additional time window in which all time windows each have different durations;
  • the time window is used in each case in the duration of which a predetermined number of oscillations of the respective power swing occur.
  • the basic idea of the invention is therefore to make a more accurate and faster determination of the characteristics of the one or more power oscillations possible by using a plurality of time windows of different duration than if only a single time window were used.
  • the inventive method is advantageous over the prior art, because it allows, unlike in known methods, by using multiple time windows, the duration of the multiple time windows optimally tuned to a single or even more power oscillations with a given frequency.
  • the accuracy of the specific characteristics decreases, because the number of available power swing periods, which can be characterized in a first approximation by sinusoidal waves, becomes ever smaller. As a result, the relative accuracy of the determination of the characteristics is reduced.
  • a reliable evaluation is basically no longer possible. Since several time windows are used in the method according to the invention, a time window with a sufficient duration can always be used to determine the parameters. On the other hand, at higher frequencies of power swings there is an unusable over-information.
  • the measurement data contained in the time window then includes an increasing number of power swing periods from the past, but which provide no additional information gain.
  • the effect occurs that at a relatively low duration of the time window relative to the high frequencies of the power oscillations and / or as a result of the increasing historical data share as the duration of the time window increases, the current results are increasingly distorted.
  • a time window which is sufficiently small in order to keep the historical data proportion small can advantageously be used here.
  • time window can be selected for the final provision of the parameters whose duration best matches the frequency of the power swing. If several power swings occur simultaneously, several suitable time windows can be selected accordingly.
  • the selected time window (s) do not contain any overinformation and therefore ensure that the determination of the characteristics of the power swings takes place as quickly as possible.
  • the parameters are therefore made available to a control center of the energy supply network very quickly and allow rapid introduction of countermeasures for dangerous power oscillations. The rapid introduction of countermeasures reduces the risk of failures or other disruptions to the power grid, which saves costs and increases customer satisfaction.
  • the method according to the invention also increases the accuracy of the determination of the parameters of the power contributions because, by avoiding over-information, the historical proportion of the measured data remains small during the determination of the parameters.
  • the high degree of up-to-dateness of the determination of the parameters thus ensured that the parameters characterize the power swings particularly accurately.
  • the time windows each have a duration matched to typical frequencies of power swings. This is advantageous because, given knowledge of power oscillations which frequently occur in the respective electrical power supply network, this information can be used to optimally tune the method from the outset, which ensures the greatest possible accuracy and speed in the determination of the characteristics of the power oscillations.
  • the predetermined number is the number of pendulum operations of the respective power swing that is just still sufficient for the determination. This ensures that the time window is used whose duration is just long enough to ensure a reliable determination of the parameters.
  • the time slot used is as small as possible in order to keep the historical part of the acquired instantaneous values small and to ensure fast and accurate determination of the parameters.
  • a pendulum action is to be understood as a complete oscillation, that is, for example, a vibration process of maximum amplitude to maximum amplitude.
  • a pendulum action thus includes two so-called half waves.
  • the parameters can already be estimated from a single pendulum operation with two half-waves. In order to ensure reliable determination of the parameters, however, in practice, for example, between 4 and 10 oscillating processes are evaluated in the respective time window.
  • the acquired instantaneous values are stored in a memory with a memory size which allows the storage of the instantaneous values acquired in the longest time window.
  • a memory size which allows the storage of the instantaneous values acquired in the longest time window.
  • the memory may be formed, for example, as a ring memory.
  • Control Center always up-to-date information about payment of benefits in their energy supply network and can act accordingly.
  • the time interval of the predetermined times is reduced if the recognized at least one power swing has a high frequency. This is advantageous because in the case of power oscillations with high frequencies, ie many oscillations in a short time, the determination of the parameters can also be updated particularly often by means of a time window of short duration. In this way, for example, a control center receives even more up-to-date information about power fluctuations in its energy supply network.
  • the determination of amplitude and attenuation of the at least one power swing for each time window is carried out in each case by means of a separate yers- branch. This is advantageous because it increases the processing speed by means of a parallelization of the arithmetic operations.
  • the data processing branches comprise data processing processes which are carried out on a single data processing device. This is advantageous because the use of data processing processes, for example, individual so-called “threads", is particularly easy to handle in a computer.
  • the data processing branches comprise data processing devices, in particular processor cores of a multi-processor core data processing device.
  • data processing devices in particular processor cores of a multi-processor core data processing device.
  • the invention also relates to a data processing arrangement for determining the frequency, amplitude and attenuation of at least one power swing in an electrical energy supply network with a memory of predetermined memory size, in which detected instantaneous power values for determining frequency, amplitude and attenuation of the at least one power swing can be stored ; and with an evaluation arrangement that is set up to access the memory with a time window of predefined duration and to read out instantaneous values of the power, and instantaneous values of the power recorded within the time window for determining frequency, amplitude and attenuation of the at least one power swing.
  • the invention solves this problem by the fact that the evaluation arrangement is further adapted to use at least one further time window, wherein each time window each have different durations, and to determine the frequency, amplitude and attenuation each to use that time window in its duration a predetermined number of pendulum operations of the respective power swinging falls.
  • FIG. 1 a power swing in an electrical power grid, which is evaluated by means of three time windows of different duration.
  • a power swing 7 in an electrical power grid is shown in a schematic representation. On axis 3 the time in seconds is shown. while axis 2 shows the amplitude of power swings. It is shown how the power swing 7 can be evaluated in three different time windows 4,5,6.
  • the power 20 is represented from a time _i 2 o to a time T 0 .
  • the time duration of the time window 4 thus comprises 120 seconds.
  • the time period is divided into 16 blocks 21 each with 7.5 seconds duration.
  • a power swing 7, which initially begins with a very large amplitude and is strongly attenuated at time T 0 out.
  • the power supply 7 has an amplitude 10.
  • the power swing 7 again has an amplitude 10.
  • the time window 6 the last 7.5 seconds are plotted from the time window 4 or the time window 5, that is to say the period T_ 7; 5 to T 0 .
  • the time window 6 it is also shown how with a high sampling rate, represented by the course of the power swing following box 9 of the time period 8, a very accurate determination of the measured values for the power swing is ensured.
  • the power swing 7 in the time window 4 comprises only the last 15 seconds of the time window, hence 2 of 16 blocks 21. If now the time window 4 is used to calculate characteristics of the power swing 7, then very many measured values flow into it Evaluation of the parameters, although in the period _i 2 o to T_ i5 no power swing is present in the electrical energy grid. The determination of the characteristics of the As a result, power swing 7 takes a relatively long time and is less accurate, since power swivel 7 accounts for only a small proportion of the total data volume of recorded power values 20.
  • the power swing 7 can be determined even faster and more accurately, since only the last 7.5 seconds of the power swing are considered and all detected instantaneous values of the power in relation to the power swing 7 are.
  • the power swinging 7 exemplified here results in the situation that three different time windows capture instantaneous values of the power, and the parameters frequency, amplitude and damping of the power swing are determined with these instantaneous values.
  • the time window 6 is particularly suitable for quickly and with high accuracy to determine the attenuation and current amplitude of the power swing 7. For this reason, the attenuation and amplitude values determined by means of the time window 6 are provided in the method according to the invention.
  • one of the other time windows 4, 5, 4 could also be better suited for determining the characteristics of the power swings.
  • a combination of the various Time window 4,5,6 be adapted to quickly and with high accuracy to determine the attenuation and amplitude of the power swings.
  • the time window 4 is particularly suitable for power oscillations with a low frequency
  • the time window 5 is particularly suitable for power oscillations with medium frequency
  • the time window 6 is particularly suitable for high frequency power oscillations.

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Abstract

Verfahren für die Bestimmung von Frequenz, Amplitude und Dämpfung mindestens einer Leistungspendelung in einem elektrischen Energieversorgungsnetz, bei dem ein Zeitfenster von vorgegebener Dauer verwendet wird, und innerhalb des Zeitfensters erfasste Momentanwerte der Leistung zur Bestimmung von Frequenz, Amplitude und Dämpfung der mindestens einen Leistungspendelung verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiteres Zeitfenster verwendet wird, wobei alle Zeitfenster jeweils verschiedene Dauern aufweisen, und zur Bestimmung von Frequenz, Amplitude und Dämpfung jeweils dasjenige Zeitfenster benutzt wird, in dessen Dauer eine vorgegebene Anzahl von Pendelvorgängen der jeweiligen Leistungspendelung fällt. Weiterhin ist eine Datenverarbeitungsanordnung Gegenstand der Erfindung.

Description

Beschreibung
Verfahren und Datenverarbeitungsanordnung für die Bestimmung von Frequenz, Amplitude und Dämpfung mindestens einer Leis- tungspendelung in einem elektrischen Energieversorgungsnetz
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren und Anordnung für die Bestimmung von Frequenz, Amplitude und Dämpfung mindestens einer Leistungspendelung in einem elekt- rischen Energieversorgungsnetz .
Innerhalb von elektrischen Energieversorgungsnetzen, beispielsweise in oder zwischen verschiedenen miteinander verbundenen elektrischen Hochspannungsnetzen, können aufgrund von Wechselwirkungen zwischen Energieerzeugern und Verbrauchern Leistungspendelungen auftreten. Solche Leistungspende- lungen können in ihrer Stärke bzw. Amplitude über die Zeit zu- oder abnehmen. Bei abnehmenden Pendelungen wird häufig auch von gedämpften Leistungspendelungen gesprochen. Treten zur gleichen Zeit mehrere Leistungspendelungen auf, so können sich diese überlagern.
Leistungspendelungen z.B. in elektrischen Hochspannungsnetzen können bei hinreichend großer Amplitude zum Ausfall von Tei- len oder der Gesamtheit des Netzes führen und damit zu einer schwerwiegenden Störung der elektrischen Energieversorgung führen. Bei Leistungspendelungen ist für das rechtzeitige Einleiten von Gegenmaßnahmen eine möglichst frühzeitige
Kenntnis der aktuellen Pendelamplituden und ihrer zeitlichen Entwicklung von großer Bedeutung. Insbesondere ist es für ein Einleiten eventueller Gegenmaßnahmen wichtig zu wissen, ob die Leistungspendelung über die Zeit noch zunimmt. Solchenfalls ist von einer besonderen Gefahr für die elektrische Energieversorgung auszugehen.
Die Kenngrößen einer Leistungspendelung, namentlich Frequenz, Dämpfung und Amplitude, können prinzipiell nicht aus der Messung zu einem einzelnen Zeitpunkt ermittelt werden, sondern erfordern vielmehr die Betrachtung über einen endlichen Zeitraum hinweg .
In den gängigen Verfahren des Standes der Technik werden da- her die Messdaten wie z.B. Zeigerinformationen der Spannung und der Stromstärke an einem oder mehreren Punkten des Energieversorgungsnetzes mit einer hohen zeitlichen Auflösung erhoben. Dies kann beispielsweise mittels Phasormesseinrichtun- gen, sogenannten „Phasor Measurement Units (PMUs) " erfolgen. Aus den Messdaten werden die Momentanwerte der Leistung bestimmt .
Die Messdaten werden über ein zuvor festgelegtes Zeitfenster aufgenommen, um den resultierenden Datensatz anschließend zur Bestimmung der die jeweilige Leistungspendelung beschreibenden Kenngrößen nach verschiedenen, bekannten Verfahren gezielt weiterzuverarbeiten . Durch Wiederholung der Auswertung für die jeweils aktuellen Daten mit einer gegenüber dem Zeitfenster kleinen Zykluszeit („Sliding Window" -Technik) werden die Ergebnisse in entsprechend kurzen Abständen aktualisiert.
Aus der Veröffentlichung „Damping estimation of electric disturbances in distributed power Systems" von Mark Glickmann und Peter O'Shea, erschienen 2005 in Proceedings of the 7th IASTED International Conference on Signal and Image Processing, ist es bekannt, ein Sliding Window Verfahren zur Bestimmung von Frequenz, Amplitude und Dämpfung mindestens einer Leistungspendelung in einem elektrischen Energieversorgungsnetz zu verwenden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes, insbesondere ein genaueres und schnelleres Verfahren für die Bestimmung von Frequenz, Amplitude und Dämpfung mindestens einer Leistungspendelung in einem elektrischen Energieversorgungsnetz bereit zu stellen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren für die Bestimmung von Frequenz, Amplitude und Dämpfung mindestens einer Leistungspendelung in einem elektrischen Energieversorgungsnetz, bei dem ein Zeitfenster von vorgegebener Dauer verwendet wird, und innerhalb des Zeitfensters erfasste Momentanwerte der Leistung zur Bestimmung von Frequenz, Ampli- tude und Dämpfung der mindestens einen Leistungspendelung verwendet werden, dadurch, dass mindestens ein weiteres Zeitfenster verwendet wird, wobei alle Zeitfenster jeweils verschiedene Dauern aufweisen; zur Bestimmung von Frequenz, Amplitude und Dämpfung wird jeweils dasjenige Zeitfenster be- nutzt, in dessen Dauer eine vorgegebene Anzahl von Pendelvorgängen der jeweiligen Leistungspendelung fällt.
Grundidee der Erfindung ist es also, durch die Verwendung mehrerer Zeitfenster unterschiedlicher Dauer eine genauere und schnellere Bestimmung der Kenngrößen der einen oder mehrerer Leistungspendelungen möglich zu machen, als wenn nur ein einzelnes Zeitfenster verwendet würde.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist gegenüber dem Stand der Technik vorteilhaft, weil es gestattet, anders als bei bekannten Verfahren, durch die Verwendung mehrerer Zeitfenster die Dauer der mehreren Zeitfenster auf eine einzelne oder sogar mehrere Leistungspendelungen mit gegebener Frequenz optimal abzustimmen.
So nimmt bei zu niedrigen Frequenzen der Leistungspendelungen die Genauigkeit der bestimmten Kenngrößen ab, da im erfassten Zeitfenster die Anzahl der verfügbaren Leistungspendelungs- Perioden, in erster Näherung durch sinusförmige Wellen cha- rakterisierbar , immer geringer wird. Hierdurch wird die relative Genauigkeit der Bestimmung der Kenngrößen vermindert. Im Grenzfall, in dem weniger als eine einzelne Leistungspende- lungs-Periode in dem Zeitfenster erfasst wird, ist eine verlässliche Auswertung grundsätzlich nicht mehr möglich. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mehrere Zeitfenster eingesetzt werden, kann stets ein Zeitfenster mit einer ausreichenden Dauer zur Bestimmung der Kenngrößen benutzt werden. Auf der anderen Seite liegt bei höheren Frequenzen der Leistungspendelungen eine nicht verwertbare Überinformation vor. Die in dem Zeitfenster enthaltenen Messdaten umfassen dann eine zunehmende Anzahl von Leistungspendelungs-Perioden aus der Vergangenheit, die jedoch keinen zusätzlichen Informationsgewinn bereitstellen. Darüber hinaus tritt der Effekt auf, dass bei einer relativ zu den hohen Frequenzen der Leistungspendelungen geringen Dauer des Zeitfensters und/oder infolge des mit wachsender Dauer des Zeitfensters immer größer werdenden historischen Datenanteils die aktuellen Ergebnisse zunehmend verfälschen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann hier in vorteilhafter Weise ein Zeitfenster benutzt werden, das ausreichend klein ist, um den historischen Datenanteil klein zu halten.
Somit erlaubt die Verwendung mehrerer Zeitfenster, jeweils mehrfach und gleichzeitig die Kenngrößen der Leistungspende- lungen zu bestimmen. Dabei ist es ein Vorteil, dass jeweils dasjenige Zeitfenster zur schlussendlichen Bereitstellung der Kenngrößen ausgewählt werden kann, dessen Dauer am Besten zu der Frequenz der Leistungspendelung passt. Bei mehreren Leistungspendelungen, die gleichzeitig vorkommen, können entsprechend mehrere geeignete Zeitfenster ausgewählt werden. Das bzw. die ausgewählten Zeitfenster enthalten keine Überinformation und gewährleisten daher, dass die Bestimmung der Kenngrößen der Leistungspendelungen schnellstmöglich erfolgt. Die Kenngrößen werden daher besonders schnell einer Leitstelle des Energieversorgungsnetzes zur Verfügung gestellt und er- lauben ein schnelles Einleiten von Gegenmaßnahmen bei gefährlichen Leistungspendelungen. Das schnelle Einleiten von Gegenmaßnahmen verringert die Gefahr von Ausfällen oder anderen Störungen des Energieversorgungsnetzes, was Kosten spart und die Kundenzufriedenheit erhöht.
Gleichzeitig erhöht das erfindungsgemäße Verfahren auch die Genauigkeit der Bestimmung der Kenngrößen der Leistungspende- lungen, weil durch das Vermeiden von ÜberInformationen der historische Anteil der Messdaten bei der Bestimmung der Kenngrößen klein bleibt. Durch die so herbeigeführte hohe Aktualität der Bestimmung der Kenngrößen ist sichergestellt, dass die Kenngrößen die Leistungspendelungen besonders genau cha- rakterisieren .
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen die Zeitfenster jeweils eine auf typische Frequenzen von Leistungspendelungen abgestimmte Dauer auf. Dies ist vorteilhaft, weil bei Kenntnis von in dem jeweiligen elektrischen Energieversorgungsnetz häufig vorkommenden Leistungspendelungen diese Information genutzt werden kann, um das Verfahren von vorneherein optimal abzustimmen, was eine größtmögliche Genauigkeit und Schnelligkeit bei der Bestim- mung der Kenngrößen der Leistungspendelungen sicherstellt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die vorgegebene Anzahl die jeweils zur Bestimmung gerade noch ausreichende Anzahl von Pendelvorgängen der jeweiligen Leistungspendelung. Hierdurch wird es erreicht, dass dasjenige Zeitfenster benutzt wird, dessen Dauer gerade lang genug ist, um eine zuverlässige Bestimmung der Kenngrößen zu gewährleisten.
Gleichzeitig ist sichergestellt, dass das benutzte Zeitfens- ter so klein wie möglich ist, um den historischen Teil der erfassten Momentanwerte klein zu halten und eine schnelle und genaue Bestimmung der Kenngrößen sicher zu stellen. Unter einem Pendelvorgang ist dabei eine vollständige Schwingung, also z.B. ein Schwingungsvorgang von maximaler Amplitude zu ma- ximaler Amplitude, zu verstehen. Ein Pendelvorgang schließt folglich zwei sogenannte Halbwellen ein. Theoretisch können die Kenngrößen bereits aus einem einzigen Pendelvorgang mit zwei Halbwellen abgeschätzt werden. Um eine zuverlässige Bestimmung der Kenngrößen zu gewährleisten, werden in der Pra- xis aber beispielsweise zwischen 4 und 10 Pendelvorgängen in dem jeweiligen Zeitfenster ausgewertet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die erfassten Momentanwerte in einem Speicher mit einer Speicherplatzgröße gespeichert, die das Speichern der im längsten Zeitfenster erfassten Momentan- werte gestattet. Diese Ausführungsform ist von Vorteil, weil nur ein Speicher bereit gehalten wird, dessen Speicherplatzgröße gerade ausreichen muss, um die im längsten Zeitfenster erfassten Momentanwerte zu sichern. Da alle Zeitfenster, auch die Zeitfenster mit kürzerer Dauer als das längste Zeitfens- ter, auf den gleichen Speicher zugreifen, ist nur ein Speicher nötig. Der Speicher kann beispielsweise als ein Ringspeicher ausgebildet sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Verfahrens wird die Bestimmung von Amplitude und
Dämpfung regelmäßig zu vorgegebenen Zeitpunkten wiederholt. Dies ist vorteilhaft, weil die Bestimmung ständig aktualisiert wird und stets aktuelle Kenngrößen der Leistungspende- lungen in dem elektrischen Energieversorgungsnetz bereit ge- stellt werden. Auf diese Weise erhält beispielsweise eine
Leitstelle stets aktuelle Informationen über Leistungspende- lungen in ihrem Energieversorgungsnetz und kann dementsprechend handeln. In einer bevorzugten Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, wenn bereits mindestens eine Leistungspendelung erkannt wurde, der zeitliche Abstand der vorgegebenen Zeitpunkte verringert wird, wenn die erkannte mindestens eine Leistungspendelung eine hohe Frequenz aufweist. Dies ist von Vorteil, weil so bei Leistungspendelungen mit hohen Frequenzen, also vielen Pendelvorgängen in kurzer Zeit, die Bestimmung der Kenngrößen mittels eines Zeitfensters von geringer Dauer auch besonders oft aktualisiert werden kann. Auf diese Weise bekommt beispielswei- se eine Leitstelle noch aktuellere Informationen über Leistungspendelungen in ihrem Energieversorgungsnetz . In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Bestimmung von Amplitude und Dämpfung der mindestens einen Leistungspendelung für jedes Zeitfenster jeweils mittels eines eigenen Datenverarbeitungs- zweigs. Dies ist vorteilhaft, weil hierdurch die Verarbeitungsgeschwindigkeit mittels einer Parallelisierung der Rechenvorgänge gesteigert wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Verfahren umfassen die Datenverarbeitungszweige Datenverarbeitungsprozesse, die auf einer einzelnen Datenverarbeitungseinrichtung durchgeführt werden. Dies ist von Vorteil, weil die Verwendung von Datenverarbeitungsprozessen, beispielsweise einzelnen sogenannten „Threads", besonders einfach in einem Computer zu handhaben ist.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren umfassen die Datenverarbeitungszweige Datenverarbeitungseinrichtungen, insbesondere Prozessorkerne einer Multi-Prozessorkern-Datenverarbeitungsanordnung . Diese Variante ist dadurch vorteilhaft, dass Multi-Prozessorkern- Datenverarbeitungsanordnungen heute standardmäßig in üblichen Bürocomputern zur Verfügung stehen und sich eine Ausnutzung dieser Rechnerarchitektur zur Steigerung der Geschwindigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens anbietet.
Die Erfindung betrifft auch eine Datenverarbeitungsanordnung für die Bestimmung von Frequenz, Amplitude und Dämpfung mindestens einer Leistungspendelung in einem elektrischen Ener- gieversorgungsnetz mit einem Speicher vorgegebener Speicherplatzgröße, in dem erfasste Momentanwerte der Leistung zur Bestimmung von Frequenz, Amplitude und Dämpfung der mindestens einen Leistungspendelung speicherbar sind; und mit einer Auswerteanordnung, die dazu eingerichtet ist, mit einem Zeit- fenster von vorgegebener Dauer auf den Speicher zuzugreifen und Momentanwerte der Leistung auszulesen, und innerhalb des Zeitfensters erfasste Momentanwerte der Leistung zur Bestim- mung von Frequenz, Amplitude und Dämpfung der mindestens einen Leistungspendelung zu verwenden.
Eine derartige Datenverarbeitungsanordnung ergibt sich aus dem oben genannten Stand der Technik.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Datenverarbeitungsanordnung bereit zu stellen, die insbesondere eine genauere und schnellere Be- Stimmung von Frequenz, Amplitude und Dämpfung mindestens einer Leistungspendelung in einem elektrischen Energieversorgungsnetz ermöglicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die Auswerte- anordnung weiterhin dazu eingerichtet ist, mindestens ein weiteres Zeitfenster zu verwenden, wobei alle Zeitfenster jeweils verschiedene Dauern aufweisen, und zur Bestimmung von Frequenz, Amplitude und Dämpfung jeweils dasjenige Zeitfenster zu benutzen, in dessen Dauer eine vorgegebene Anzahl von Pendelvorgängen der jeweiligen Leistungspendelung fällt.
Es ergeben sich für die erfindungsgemäße Datenverarbeitungsa- nordung sowie für die in den Unteransprüchen 11 bis 15 beanspruchten Ausführungsformen der Datenverarbeitungsanordnung sinngemäß die gleichen Vorteile wie eingangs für das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben.
Zur Erläuterung der Erfindung zeigt in schematischer Darstellung die
Figur eine Leistungspendelung in einem elektrischen Energieversorgungsnetz, die mittels dreier Zeitfenster unterschiedlicher Dauer ausgewertet wird. In der Figur ist eine Leistungspendelung 7 in einem elektrischen Energieversorgungsnetz in einer schematischen Darstellung gezeigt. Auf der Achse 3 ist die Zeit in Sekunden darge- stellt, während auf der Achse 2 die Amplitude von Leistungspendelungen dargestellt ist. Es wird gezeigt, wie die Leistungspendelung 7 in drei unterschiedlichen Zeitfenstern 4,5,6 ausgewertet werden kann.
In dem obersten Zeitfenster 4 ist die Leistung 20 von einem Zeitpunkt _i2o bis zu einem Zeitpunkt T0 dargestellt. Die Zeitdauer des Zeitfensters 4 umfasst also 120 Sekunden. Zur besseren Illustration ist die Zeitdauer in 16 Blöcke 21 mit je 7,5 Sekunden Dauer aufgeteilt. In den letzten beiden Blöcken 23,24 tritt eine Leistungspendelung 7 auf, die zunächst mit einer sehr großen Amplitude beginnt und zum Zeitpunkt T0 hin stark gedämpft wird. Zum Zeitpunkt T_7;5, also 7,5 Sekunden vor dem Ende des Zeitfensters, weist die Leistungspende- lung 7 eine Amplitude 10 auf.
In dem zweiten Zeitfenster 5 sind nur die letzten 30 Sekunden, also der Zeitraum T_30 bis T0 des Zeitfensters 4 dargestellt. Die Blöcke 21 haben die gleiche Dauer wie beim Zeit- fenster 4. Zum Zeitpunkt T_7;5 weist die Leistungspendelung 7 wiederum eine Amplitude 10 auf.
In dem Zeitfenster 6 sind schließlich die letzten 7,5 Sekunden aus dem Zeitfenster 4 bzw. dem Zeitfenster 5 aufgetragen, also der Zeitraum T_7;5 bis T0. In dem Zeitfenster 6 ist außerdem dargestellt, wie mit einer hohen Sampling-Rate , dargestellt durch den Verlauf der Leistungspendelung folgenden Kästchen 9 der Zeitdauer 8, eine sehr genaue Bestimmung der Messwerte für die Leistungspendelung gewährleistet ist.
Wie deutlich zu erkennen ist, umfasst die Leistungspendelung 7 in dem Zeitfenster 4 nur die letzten 15 Sekunden des Zeitfensters, mithin 2 von 16 Blöcken 21. Wird nun das Zeitfenster 4 zur Berechnung von Kenngrößen der Leistungspendelung 7 verwendet, so fließen sehr viele Messwerte in diese Auswertung der Kenngrößen ein, obwohl in dem Zeitraum _i2o bis T_i5 keine Leistungspendelung in dem elektrischen Energieversorgungsnetz vorliegt. Die Bestimmung der Kenngrößen der Leis- tungspendelung 7 dauert folglich relativ lang und ist weniger genau, da die Leistungspendlung 7 nur zu einem geringen Anteil in die Gesamtdatenmenge der erfassten Leistungswerte 20 eingeht .
In dem Zeitfenster 5 wird nur ein Viertel der Dauer des Zeitfensters 4 betrachtet, woraus sich ergibt, dass die gleiche Leistungspendelung 7 nun zu der Hälfte der Leistungswerte, die innerhalb des Zeitfensters 5 erfasst werden, beiträgt. Die Bestimmung der Kenngrößen der Leistungspendelung 7 erfolgt daher um ein Vielfaches schneller und ist außerdem präziser als in dem Zeitfenster 4.
In dem Zeitfenster 6 kann die Leistungspendelung 7 noch schneller und noch genauer bestimmt werden, da hier nur die letzten 7,5 Sekunden der Leistungspendelung betrachtet werden und alle erfassten Momentanwerte der Leistung in Bezug zur Leistungspendelung 7 stehen. Mit der hier beispielhaft dargestellten Leistungspendelung 7 ergibt sich bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens also die Situation, dass drei unterschiedliche Zeitfenster Momentanwerte der Leistung erfassen und mit diesen Momentanwerten die Kenngrößen Frequenz, Amplitude und Dämpfung der Leistungspendelung bestimmt werden. Das Zeitfenster 6 ist besonders geeignet, um schnell und mit hoher Genauigkeit die Dämpfung und aktuelle Amplitude der Leistungspendelung 7 zu bestimmen. Deswegen werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die mittels des Zeitfensters 6 bestimmten Dämpfungs- und Amplitudenwerte bereitgestellt.
In einem anderen Beispiel als dem hier gezeigten mit der Leistungspendelung 7, bei dem zum Beispiel eine Leistungspen- delung besonders kleiner Frequenz vorkommt, könnte auch eines der anderen Zeitfenster 4,5 besser geeignet sein, um die Kenngrößen der Leistungspendelungen zu bestimmen. In dem Fall, dass mehrere sich überlagernde Leistungspendelungen vorliegen, könnte auch eine Kombination der verschiedenen Zeitfenster 4,5,6 geeignet sein, um schnell und mit hoher Genauigkeit die Dämpfung und Amplitude der Leistungspendelungen zu bestimmen. Dabei ist das Zeitfenster 4 besonders für Leistungspendelungen mit kleiner Frequenz geeignet, während das Zeitfenster 5 besonders für Leistungspendelungen mit mittelgroßer Frequenz geeignet ist; das Zeitfenster 6 schließlich ist besonders für Leistungspendelungen mit hoher Frequenz geeignet .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren für die Bestimmung von Frequenz, Amplitude (10) und Dämpfung mindestens einer Leistungspendelung (7) in einem elektrischen Energieversorgungsnetz, bei dem
- ein Zeitfenster (4) von vorgegebener Dauer verwendet wird, und
- innerhalb des Zeitfensters erfasste Momentanwerte der
Leistung (20) zur Bestimmung von Frequenz, Amplitude (10) und Dämpfung der mindestens einen Leistungspendelung (7) verwendet werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
- mindestens ein weiteres Zeitfenster (5,6) verwendet wird, wobei alle Zeitfenster (4,5,6) jeweils verschiedene Dauern aufweisen, und zur Bestimmung von Frequenz, Amplitude (10) und Dämpfung jeweils dasjenige Zeitfenster (6) benutzt wird, in dessen Dauer eine vorgegebene Anzahl von Pendelvorgängen der jeweiligen Leistungspendelung fällt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Zeitfenster jeweils eine auf häufig vorkommende Frequenzen von Leistungspende- lungen (7) abgestimmte Dauer aufweisen.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die vorgegebene Anzahl die jeweils zur Bestimmung gerade noch ausreichende Anzahl von Pendelvorgängen der jeweiligen Leistungspendelung (7) ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erfassten Momentanwerte (20) in einem Speicher mit einer Speicherplatzgröße gespeichert werden, die das Speichern der im längsten Zeitfenster (4) erfassten Momentanwerte (20) gestattet.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bestimmung von Amplitude und Dämpfung regelmäßig zu vorgegebenen Zeitpunkten wiederholt wird.
. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem, wenn bereits mindestens eine Leistungspendelung (7) erkannt wurde, der zeitliche Abstand der vorgegebenen Zeitpunkte verringert wird, wenn die erkannte mindestens eine Leistungspendelung (7) eine hohe Frequenz aufweist.
. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bestimmung von Amplitude und Dämpfung der mindestens einen Leistungspendelung (7) für jedes Zeitfenster (4,5,6) jeweils mittels eines eigenen Datenverarbeitungszweigs erfolgt.
. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Datenverarbeitungszweige Datenverarbeitungsprozesse, die auf einer einzelnen Datenverarbeitungseinrichtung durchgeführt werden, umfassen .
. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Datenverarbeitungszweige Datenverarbeitungseinrichtungen, insbesondere Prozessorkerne einer Multi-Prozessorkern- Datenverarbeitungsanordnung, umfassen .
0. Datenverarbeitungsanordnung für die Bestimmung von Frequenz , Amplitude und Dämpfung mindestens einer Leistungspendelung in einem elektrischen Energieversorgungsnetz, mit
einem Speicher vorgegebener Speicherplatzgröße, in dem er- fasste Momentanwerte der Leistung zur Bestimmung von Frequenz, Amplitude und Dämpfung der mindestens einen Leistungspendelung speicherbar sind, und
einer Auswerteanordnung, die dazu eingerichtet ist, mit einem Zeitfenster von vorgegebener Dauer auf den Speicher zuzugreifen und Momentanwerte der Leistung auszulesen, und innerhalb des Zeitfensters erfasste Momentanwerte der Leistung zur Bestimmung von Frequenz, Amplitude und Dämpfung der mindestens einen Leistungspendelung zu verwenden, dadurch gekennzeichnet, dass - die Auswerteanordnung weiterhin dazu eingerichtet ist, mindestens ein weiteres Zeitfenster zu verwenden, wobei alle Zeitfenster jeweils verschiedene Dauern aufweisen, und zur Bestimmung von Frequenz, Amplitude und Dämpfung jeweils dasjenige Zeitfenster zu benutzen, in dessen Dauer eine vorgegebene Anzahl von Pendelvorgängen der jeweiligen Leistungspendelung fällt.
11. Datenverarbeitungsanordnung nach Anspruch 10, bei der die Auswerteanordnung derart ausgebildet ist, dass die
Dauern der weiteren Zeitfenster jeweils auf häufig vorkommende Frequenzen von Leistungspendelungen abstimmbar sind.
12. Datenverarbeitungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei der die Auswerteanordnung derart ausgebildet ist, dass die vorgegebene Anzahl die jeweils zur Bestimmung gerade noch ausreichende Anzahl von Pendelvorgängen der jeweiligen Leistungspendelung ist.
13. Datenverarbeitungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem die Speicherplatzgröße das Speichern der im längsten Zeitfenster erfassten Momentanwerte gestattet.
14. Datenverarbeitungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei der die Auswerteanordnung dazu eingerichtet ist, die Bestimmung von Amplitude und Leistung regelmäßig zu vorgegebenen Zeitpunkten zu wiederholen und, wenn bereits mindestens eine Leistungspendelung erkannt wurde, den zeitlichen Abstand der vorgegebenen Zeitpunkte zu ver- ringern, wenn die erkannte mindestens eine Leistungspendelung eine hohe Frequenz aufweist.
15. Datenverarbeitungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 14 mit mehreren Datenverarbeitungszweigen, insbesonde- re mehreren Prozessorkernen einer Multi-Prozessorkern-
Datenverarbeitungsanordnung, wobei für die Bestimmung von Amplitude und Dämpfung der mindestens einen Leistungspen- delung für jedes Zeitfenster jeweils ein eigener Datenverarbeitungszweig vorgesehen ist.
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