WO2014198285A1 - Planen eines energieverteilungsnetzes - Google Patents

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WO2014198285A1
WO2014198285A1 PCT/EP2013/061893 EP2013061893W WO2014198285A1 WO 2014198285 A1 WO2014198285 A1 WO 2014198285A1 EP 2013061893 W EP2013061893 W EP 2013061893W WO 2014198285 A1 WO2014198285 A1 WO 2014198285A1
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power
network
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energy
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PCT/EP2013/061893
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Jörg HASSEL
Amjad MOHSEN
Johannes Reinschke
Manfred Weiss
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G—PHYSICS
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    • Y04S40/20—Information technology specific aspects, e.g. CAD, simulation, modelling, system security

Definitions

  • the invention relates to a method for planning an energy distribution network for a plant with a plurality of energy consumers.
  • the invention relates to a method for planning an energy distribution network for Ver ⁇ supply of electrically driven transport systems with e- lectric energy.
  • transport systems may include luggage belts (for example at airports), belt conveyors (for example in day or underground mining), roller conveyors, chain conveyors, overhead conveyors and / or passenger transport systems (eg escalators, driveways, railways, monorails, elevators and / or cable cars).
  • the invention relates to a tool for planning a power distribution network for a plant with a plurality of energy consumers.
  • the invention has for its object to provide a method for planning and dimensioning of power distribution networks (especially for buildings), with the over or undersizing of network components can be avoided. Moreover, it is an object of the invention to provide a tool for planning and dimensioning energy distribution networks (in particular for buildings), with which undersizing or oversizing of network components can be avoided.
  • a method for scheduling a power distribution network for a system having a plurality of energy consumers comprising the steps of: establishing zeitab ⁇ -dependent load profiles of the energy consumers, create time-dependent power profiles of the energy consumer, creating a network plan for the power distribution network , Calculating a time-dependent power profile of the system and Dimensio ⁇ renieren of network components of the power distribution network, taking into account the calculated time-dependent power requirements of the network components.
  • Under load profile is understood here a time course of a mechanical load. The mechanical load is a mass to be accelerated, braked or kept in motion, taking friction losses into account.
  • the mass which is to be accelerated, decelerated and / or kept in motion includes moving mechanical parts of the drive, the conveyable and the payloads (conveyed and / or transported persons).
  • the moving mechanical parts of the drive are typically runners of electric motors, gear parts and drive rollers.
  • Conveying goods carriers are, for example, conveyor belts, traction cables or transport containers (such as transport trucks and conveying gondolas).
  • the items to be transported include, for example, flight baggage, parcels, raw materials and / or overburden.
  • 'temporal course of the mass here is meant not a location ⁇ curve of the mass in space, but a temporal change in the value of the physical variable mass in kg. That this is a time profile of the mass is considered, based on the fact that unlike many other mechanical systems in a transport system the specificity should be noted that the to be accelerated to brake ⁇ de or considering frictional losses in moving to halt mass in Depending on a current load and / or unloading of the conveyor belt with luggage or a stepping on or leaving a Fahr ⁇ rising) can change continuously depending on the use of the För- carrier.
  • Power profile is understood here to be a time profile of the electrical power consumed by the electrical consumers (for example drive motors for strip sections). If a recovery (recuperation) of energy, for example, when braking a band section is provided, that of the respective electric drive recorded electrical power also be temporarily negative.
  • the tool according to the invention for planning a power distribution network for a system comprising a
  • a load calculation tool for generating load profiles of energy consumers
  • a power consumption calculation tool for generating time-dependent power profiles of energy consumers and a performance profile of the system
  • a network sizing tool for dimensioning and Austalk ⁇ len network components of the power distribution network.
  • a concept of the present invention may be seen to combine tools together to enable a time- and kos ⁇ ten schoole planning with an error-free and optimized according to design criteria result, several planning steps and / or more planning.
  • Mechanical load profiles and electrical performance profiles can be obtained by combining two simulation models.
  • One of the two simulation models can ⁇ example, a digital model of the supplied device may be, which is usually essential for initial analyzes
  • the other simulation model may be an electromechanical model that considers physical dimensions and electromechanical parameters of the installed network components, such as the type of motors, drivers, transducers and controls.
  • Network components of a (electric) power distribution network are fundamentally ⁇ additionally in each case corresponding to that request (ie
  • a maximum power to be transmitted or a maximum current to be transmitted dimensioned to survive the respective network component in the worst case still non-destructive.
  • a further development provides that the sequence of the first four steps for at least two different scenarios consumption is repeated, and the results for the union among different ⁇ consumption scenarios are considered in the step of sionierens dimension of the network components. This can ensure that the components of the power distribution network have sufficient performance in each of several different consumption scenarios.
  • a further development provides that the sequence of process steps for at least two different network configurations ⁇ is repeated, and then one of these configurations Netzkon- is selected according to a cost criterion.
  • the tool comprises an interface converter for adjusting an interface protocol of the load-calculating tool in a section ⁇ protocol of the power consumption calculating tool.
  • This allows existing load and power consumption calculation tools for an integrated tool (for planning an energy distribution network) without having to adapt their own interfaces.
  • the interface converter is prepared to split load profiles in order to meet input interface requirements of the power consumption calculation tool. This can also be used (for planning a Energyver ⁇ subdivision mesh) an existing power consumption calculating tool for an integrated tool when the Leis ⁇ con- sumption calculation tool is not capable of receiving a signal generated by the existing load calculation tool load profile in one step.
  • FIG. 1 shows schematically a basic structure of a transport system
  • FIG. 2 shows schematically a baggage transport system for an airport; schematically an overview of a tool for planning a power distribution network; schematically a data flow in the construction of a power profile ⁇ profile; schematically a structure of power vectors; schematically a summation of power vectors for a plurality of conveyor belt sections; 7 shows schematically a calculation of power vectors for Maximum performance of the system using the example of adding the power vectors of two band sections;
  • FIG. 9 schematically shows the step of planning an energy distribution network of an overall system optimized according to planning criteria
  • FIG. 10 schematically shows a sequence of a method for planning an energy distribution network.
  • the transport system 20 has a plurality of electric motors Mi.
  • the electric motors Mi taking into account frictional forces and friction losses
  • objects to be moved rotor L of electric motors Mi, transmission components GT, drive rollers AR, conveyable carriers FGT, conveyed items FG and persons to be transported BP
  • the power for accelerating the objects to be moved L, GT, AR, FGT, BP is provided via the electrical energy ⁇ distribution network EVN as electrical power and converted by the electric motors Mi into mechanical power.
  • the mass L, GT, AR, FGT, BP to be accelerated is, inter alia, a particularly important parameter, since (compared to many other mechanical systems) the transport system 20 has to take into account the special feature that the accelerating, zubremsende from ⁇ or (taking into account frictional losses in moving to halt mass L, GT, AR, FGT, BP depending on a payload FGT, BP of the transport system 20 that is a function of a current loading and / or unloading of the conveyed FGT with conveyed goods FG and / or in dependence ⁇ speed of entering or leaving the redesign the redesignukins FGT by persons to be transported BP) can change continuously.
  • the mass to be moved drive parts L, GT, AR and the mass of the winningguttos FGT to be moved usually remain unchanged, while the mass of the conveyed FG or to be transported persons BP changes over time.
  • the baggage handling system 20 shown in FIG 2 comprises several ⁇ re transport belt sections 20i with a plurality of Elect ⁇ romotoren Mi.
  • the index i is a running index, one
  • each conveyor belt section 20i has exactly one electric motor Mi as a consumer.
  • i thus typically also characterizes exactly one conveyor belt section 20i.
  • the electric motor ⁇ ren Mi are started partly simultaneously and partly under ⁇ different points in time, so that high starting currents of the electric motors Mi and partly occur partly at the same time during start-up of the electric motors Mi in different time periods. Since not all electric motors Mi are always operated simultaneously, the currents of the electric motors Mi only partially accumulate during normal operation. In order to take into account the increased power consumption when starting the electric motors Mi, apparent powers are determined in addition to the active power. From an accumulation of mechanical load profiles, a performance profile is calculated.
  • the 3 shows an overview of a tool 10 Di mension Schl ⁇ , planning and optimization of electrical power distribution networks EVN.
  • the tool 10 comprises a load calculation tool LBW for generating mechanical load profiles Li, a power consumption calculation tool PBW for generating power profiles Pi and a mesh dimensioning tool NDW for dimensioning and selecting network components Ki (see FIG. 9).
  • a software bridge SWB angeord- net may be, which serves réelle mechanical load profiles Li share ⁇ to meet requirements of the power consumption calculation ⁇ tool PBW.
  • the first component LBW is a tool for generating mechanical load profiles Li.
  • the load calculation tool is a tool for generating mechanical load profiles Li.
  • the digital model LKM includes manual, semi-manual or automatically created layout and configuration Informa ⁇ tions.
  • the layout and configuration information can be, for example, a geometry of the conveyor belt sections 20i (for example, length and width in meters), baggage turnover data (for example, in kg per hour), baggage density (for example, in kg per strip section length in meters), and mass m to be accelerated. see column over ⁇ font in the table of FIG 4) of the respective band portion 20i and its drive parts (for example, in kg) include.
  • the electromechanical model EMDM the system 20 may include at ⁇ play as information to be used motors, starters, drivers and input-output network components.
  • the load calculation tool LBW determined taking into ⁇ actuation of this input data LKM and a digital electro-mechanical model of the terminal nodes Mi EMDM simulated mechanical load profiles of the end nodes Mi Li (consumers).
  • the mechanical load profiles Li can behave of electric motors Mi reflect, for example, the start-up, that is, for example, each by means of a table TLi each electric motor Mi be ⁇ written, has the following columns: period, Ge ⁇ speed, power and loading of the conveyor belt portion 20i.
  • the following two scenarios SW, SNW be considered a first scenario SW for regular business days and a second scenario SNW for non-working days.
  • the second component is an interface converter which is hereinafter referred to as a software bridge SWB and can be realized in Mat- lab ®.
  • the third component is a tool PBW for determining the power consumption Pi of the system components 20i.
  • the output of the third component PBW can be, for example, a table TPi in which, for example, a power value Pi averaged over the respective second per second is assigned.
  • no load and power consumption calculation tool LPBW which can calculate both a mechanical load profile Li of the electrical consumers Mi and its associated performance tungsaufnähme Pi, may include a first calculation ⁇ tool LBW for calculating the mechanical load profiles of the electrical consumers Mi be combined with a second calculation tool PBW for calculating the associated power consumption Pi.
  • the mechanical load profile Li can be divided by means of a software bridge SWB to the requirements of the creetz ⁇ acquisition calculation tool PBW to fulfill.
  • the simulation tool LBW for calculating the mechanical load profile of the electrical consumers Mi is referred to below as the load calculation tool LBW.
  • load calculation tool LBW for example, the work ⁇ convincing 'Plant Simulation' Tecnomatix ® / Siemens ® is suitable.
  • the simulation tool for calculating the PBW Power consump- would take Pi is hereinafter referred to as power consumption calculation ⁇ tool PBW.
  • power consumption calculation tool ⁇ PBW example SIZER ® is suitable.
  • a digital model of the system 20 is first simulated in a load calculation tool LBW in order to calculate the mechanical load profile Li of the plant 20 or its individual electrical consumers Mi.
  • the key variables (defined on the basis of physical concepts) that affect the energy ⁇ consumption, are listed distinguished as a function of time t, to a first mechanical load profile Li to erzeu ⁇ gene. For example, key variables such as speed, loading (mass to be accelerated ) and Accelerati ⁇ laid for each conveyor belt section 20i of an airport as a function of time t recorded.
  • the model of the plant 20 is generated using planning and configuration information which are usually provided by Pla ⁇ planning engineers.
  • the load calculation tool LBW is Erwei ⁇ tert by a new method to represent the variables of interest as a time-dependent func- tions.
  • new facilities 20 are simulated in early design stages to evaluate and optimize throughput and performance. Therefore, a di ⁇ gitales model of the plant 20 is usually available in the used load calculation tool LBW.
  • the mechanical load profiles Li are then analyzed, and the format is converted by a software bridge SWB (which can be realized for example by means Matlab ®). The format conversion is performed to meet the input interface requirements of the power consumption calculation tool PBW.
  • the load calculation tool LBW generates first time-dependent mechanical load profiles Li.
  • the power consumption calculation tool PBW then calculates (based on electromechanical models of the electrical consumers Mi) the time-dependent power consumption Pi, which is connected to the first mechanical load profiles Li.
  • the first step 110 obtained zeitab ⁇ dependent mechanical load profiles Li are prepared and repeated by the software bridge SWB the Power Con- measure calculating tool PBW supplied together with the korrespondie ⁇ ing electromechanical model EMDM of the intended part of the system 20.
  • the electromechanical model is written in a text file, which is then converted into the power con- sumption calculation tool PBW into corresponding Befeh ⁇ le to in a second step 120 (see FIG 10) to generate a model with time-dependent mechanical performance profiles Pi.
  • the conversion of the text file into commands the power consumption calculating PBWs tool by means of a software bridge ⁇ SWB representing an interface converter, which has been developed for this purpose to 100 mat are the process for auto ⁇ .
  • the power-calculating tool PBWs each time the power-calculating tool PBWs continue the software bridge SWB passes two file ⁇ en.
  • the first file contains all relevant DPBW for Leis ⁇ con- sumption calculation tool PBW parameters that are needed (and so motor ⁇ type, starters, drivers, input-output network components) to describe the electromechanical system.
  • the second file is the mechanical load DLBW ⁇ profile Li or a part thereof, which is generated by the load calculation tool LBW.
  • the power consumption calculation tool PBW is repeatedly called when the size of the dynamic load profile Li is larger than the maximum size that the power consumption calculation tool PBW can accommodate. In addition to performance calculations, it determines the influence of vibrations on the supply.
  • the results of the power consumption calculating tool PBW are the software bridge SWB in the form of a Microsoft ® - returned documents file.
  • the power Pi for each mechanical load profile Li determined is then stored by the soft ware ⁇ SWB bridge together with the time period for entspre ⁇ sponding mechanical load profile Pi in power tables TPi overall. These performance tables TPi will then be uses to build the Benö from the network dimensioning tools NDW ⁇ saturated power profiles Pi, as will now be described.
  • the main purpose of the power consumption calculation tool PBW is to measure the power consumption P20 in the system 20 using realistic and proven electromechanical models of the electrical system
  • the added value of the use of the power receiving calculation tool PBW is that those obtained by Simula ⁇ tion of the plant 20 mechanical load profiles Li in the load calculation tool LBW be used together with the above-mentioned electro-mechanical model of the plant 20 in order to obtain realistic assumptions of the power P20 ,
  • a network plan for the energy distribution network EVN is created. This step 130 may also take place partially or completely before the first 110 or before the second 120 steps.
  • the fourth step 140 obtained Leis ⁇ tung TPi tables are used to build up 15-minute suitsige power profiles Pi, which are required by the Netzdimensionie ⁇ approximately tool NDW. These power profiles Pi provide the mean Pi_ and maximum Pimax power consumption in 15-minute increments for one day for the entire plant 20. First, for each electrical consumer Mi of the plant 20, the averaged power profile Pi is prepared in 15-minute increments.
  • the 15-minute suitsigen averaged power profile Pi of the individual electrical consumers Mi are then added to each other to form a single power profile ⁇ P20 for the entire plant 20th
  • the Be ⁇ calculation of the maximum power profile P20max of the entire system in 15-minute increments first requires the calculation of a performance curve PK20 (power consumption as a Function of time t) for the entire system 20.
  • the Leis ⁇ run curve PK20 shows the instantaneous power consumption of the Appendices ⁇ ge 20 as a function of time t. Based on this Leis ⁇ tung profile P20, the maximum power profile is set up in 15-minute steps by means of searching the (current) maximum power consumption value at 15-minute intervals.
  • FIG. 4 shows a data flow between three components of the LBW, PBW, NDW tool 10 for planning an energy distribution network EVN.
  • FIG. 5 shows how aggregated power subprofiles Pr, i are added up to quarter-hourly-averaged aggregated power values P20 n , i for a single band section 20i in each case.
  • the 6 shows, are summed to as averaged over quarter of an hour average Leis ⁇ tung uptake values Pi about quarter of an hour aggregated power values P20 n, i for an overall system 20 comprising a plurality of conveyor belt sections 20i.
  • FIG. 7 shows an example of a power profile Pi of an ith conveyor belt section 20i, which was created by means of the tool 10 according to the invention.
  • the illustrated in FIG 7 in the middle slide ⁇ program showing an example of a power profile Pj of a jth transport belt section 20j that has been created by the Invention ⁇ proper tool 10th
  • the graph shown below in FIG. 7 shows an example of a power profile P20n, max of a system 20 with maximum values of the power averaged over quarter hours.
  • FIG. 8 shows an example of a power profile of the system 20, each with average values and maximum values of the active components. and apparent power in each case on a scenario SW for a day and a scenario SNW for a day off ⁇ s day.
  • FIG. 9 outlines the step 150 of planning a planning criteria (for example, cost minimization goals;
  • the network sizing tool NDW is then used to dimension the power distribution network EVN from destination nodes Mi (such as motors) to the feed-in locations Ei using the simulated power profiles Pi of the destination nodes Mi. Besides the fast and efficient selection and adaptation of network components required Ki the network dimensioning tool NDW calculated many more Informa ⁇ tions II, which are valuable for network planning 140th
  • the power profiles Pi required by the network sizing tool NDW are provided by a simulation tool LBW, PBW for electrical loads Mi and loads Li.
  • the simulation tool LBW, PBW for electrical consumers Mi and loads Li should be able to calculate both the functionality of the respective electrical machine Mi (as throughput) and its associated power consumption Pi.
  • Another interface SPN is provided to enable the network sizing tool NDW to use the above-mentioned performance profiles Pi.
  • the network dimensioning tools NDW then applies the Energyvertei ⁇ lung network EVN corresponding to IEC standards automatically and determines a safe and reliable solution.
  • the output of the network sizing tool NDW is a list of the required network components Ki (typically these are only network components from Siemens ® ) and the associated costs. When using the network sizing tool NDW, it is also possible to perform calculations for different network designs. This allows the design to be determined with the lowest cost.
  • the main advantage is that the Netzdimensionie ⁇ approximately Tool NDW is able to determine a cost-effective, reliable and realistic solution for a Ener ⁇ giever Ecuadorsnetz EVN, which is based on realistic, simulated performance profiles Pi because realistic operating parameters and Design information can be combined with electromechanical models of Appendix 20 to prepare the performance profiles Pi.
  • the planning of the energy distribution network ⁇ EVN is realistic, thereby overdimensioning is avoided. This reduces costs by reducing the size of the required network components Ki and possibly also the number of network components Ki.
  • availability of the entire Energy distribution network EVN increased by the network dimensioning tool NDW is enabled to determine the neces sary ⁇ security surcharges SZi more accurate.
  • the most suitable network components Ki are selected.
  • the conveyor belt system 20 comprises 48 conveyor belt sections (hereinafter only 6
  • the maximum speed Accelerati ⁇ supply, length and shape of each conveyor belt portion 20i predicted in a design and configuration file.
  • Another file 'conveyor.xls' contains the electromechanical description of each conveyor belt section 20i (such as engine type, starter, driver, roller diameter, etc.).
  • This Excel file is 'parameter_file.txt' as a basis for prepara ⁇ processing in a file using Matlab ® ⁇ represent provided.
  • the file 'parameter_file.txt' describes in a text format (for example in ASCII) the electromechanical system 20 for the power consumption calculation tool PBW.
  • FIG. 10 shows a sequence of a method 100 for planning an energy distribution network EVN.
  • An embodiment provides that the dimensioning, planning and optimization of a power distribution network by means of the EVN erfindungsge ⁇ MAESSEN method 100 involves the following steps:
  • a first step 110 (generating the first mechanical load profiles), the conveyor belt system 20 by means of
  • Load calculation tool LBW for one day simulated to generate the primary mechanical load profiles Li.
  • the result of the simulation is a mechanical load profile Li for each conveyor belt section 20i.
  • the mechanical load profile Li is stored in an Excel table 'lo-ad_profile.xls', in which the load, speed and acceleration are recorded as a function of time t.
  • the corresponding ⁇ me chanical load profile Li is fed into the power-calculating tool PBW in a predetermined format.
  • the software bridge SWB shares 'load_profile.txt' the file to me ⁇ chanical part-load profiles when the size of the mechanical ⁇ rule load profile Li is greater than the power input can hold calculation tool PBW.
  • SW, SNW normal Ar ⁇ beitstage and days.
  • a second step 120 (determining the power consumption) the power consumption calculation tool PBW is repeatedly called in order of each band portion 20i to determine on the basis of the mechanical load profile Li and an electromechanical model of the corresponding plant section Mi is the power Pi transport ⁇ that in the Transportbandab ⁇ section 20i was fed.
  • the same file 'parame- ter_file.txt' is used. So in the power-Be ⁇ calculation tool PBW the same model is used again without having to build it for that again.
  • Another interface SSP was developed to automate the Kom ⁇ communication and data exchange between the power consumption calculation tool PBW and the software link SWB and simplify.
  • TPi a single table (matrix).
  • a first column of the table contains the TPi determined Leistun- gene Pi for each part power profile, while the entspre ⁇ -reaching time period of each sub-power profile is included in the second column.
  • This table TPi is called a power-time matrix. The same process is repeated for workdays SW and non-work days SNW.
  • a network for the energy distribution network EVN is created.
  • This step 130 may also take place partially or completely before the first 110 or before the second 120 steps.
  • a fourth step 140 (Preparing performance profiles) that over 15 minutes averaged Leis ⁇ tung vectors PVi are first prepared and then combined for each conveyor belt section 20i of the conveyor belt system 20, to recover for the entire conveyor belt system 20 has a single power vector PV20 (ie, an average power profile over 15-minute periods).
  • a power vector PVimax about 15-minute periods for the maximum power P20 of the entire Transportbandsys ⁇ tems 20 is generated. The same process is repeated for a scenario SW for a normal working day and for a scenario SNW for a non-working day.
  • the power vectors LVi, LVimax for average and maximum powers (respectively for active power and apparent power) over 15-minute periods Tj represent the power consumption Pi of the end or target nodes Mi in the power distribution network EVN. They are calculated for two scenarios SW, SWN, for a working day and a day off.
  • a fifth step 150 dimensioning and optimizing the power distribution network EVN
  • the simulated performance profiles Pi ERSET ⁇ zen thus the conventional method of estimating the Las ⁇ th Li in the power distribution network EVN.
  • Pi Netzdimensionierungs- the tool NDW calculated automatically everything a network planners ent ⁇ speaking requires its specifications (for example according to IEC standards). This includes power flow, short-circuit current, energy balance and voltage drops. It also selects the required network components Ki, which include:
  • Switchgear safety devices, cables and rails as well Supply sources (transformers and generators).
  • a process includes the following steps: Creating time - dependent load profiles
  • Energy consumers creating time-dependent power profiles of the energy consumers, creating a network plan for the energy distribution network, calculating a time-dependent power profile of the plant and dimensioning grid components of the power distribution grid, taking into account the calculated time-dependent power requirements to the network components.
  • the tool for planning an energy distribution network comprises the following components: a load calculation tool for generating load profiles of the energy consumers, a power consumption calculation tool for generating zeitabphasen ⁇ gigen power profiles of energy consumers and a power profile of the system and a network sizing tool for dimensioning and selecting of network components of the power distribution network.
  • PVi mean power vector

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Abstract

Zum Planen eines Energieverteilungsnetzes (EVN) für eine Anlage (20) mit einer Vielzahl von Energieverbrauchern (Mi) umfasst ein Verfahren (100) folgende Schritte: Erstellen (110) zeitabhängiger Lastprofile (Li) der Energieverbraucher (Mi), Erstellen (120) zeitabhängiger Leistungsprofile (Pi) der Energieverbraucher (Mi), Erstellen (130) eines Netzplans (NP) für das Energieverteilungsnetz (EVN), Berechnen (140) eines zeitabhängigen Leistungsprofils (P20) der Anlage (20) und Dimensionieren (150) von Netzkomponenten (Ki) des Energieverteilungsnetzes (EVN) unter Berücksichtigung der berechneten zeitabhängigen Leistungsanforderungen (Pi) an die Netzkomponenten (Ki). Entsprechend umfasst ein Werkzeug (10) zum Planen eines Energieverteilungsnetzes (EVN) folgende Komponenten: ein Last-Berechnungswerkzeug (LBW) zum Erzeugen von Lastprofilen (Li) der Energieverbraucher (Mi), ein Leistungsaufnahme-Berechnungswerkzeug (PBW) zum Erzeugen von zeitabhängigen Leistungsprofilen (Pi) der Energieverbraucher (Mi) und eines Leistungsprofils (P20) der Anlage (20) und ein Netzdimensionierungs-Werkzeug (NDW) zum Dimensionieren und Auswählen von Netzkomponenten (Ki) des Energieverteilungsnetzes (EVN).

Description

Beschreibung
Planen eines Energieverteilungsnetzes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Planen eines Energieverteilungsnetzes für eine Anlage mit einer Vielzahl von Energieverbrauchern. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Planen eines Energieverteilungsnetzes zur Ver¬ sorgung von elektrisch antreibbaren Transportanlagen mit e- lektrischer Energie. Beispielsweise werden für Material- und/oder Personentransport Transportanlagen eingesetzt, die eine Vielzahl von Elektromotoren aufweisen. Solche Transportanlagen können Gepäckbänder (beispielsweise auf Flughäfen) , Bandförderer (beispielsweise im Tage-/oder Untertagebau), Rollenförderer, Kettenförderer, Hängeförderer und/oder Perso- nentransportanlagen (beispielsweise Rolltreppen, Fahrwege, Bahnen, Hängebahnen, Fahrstühle und/oder Seilbahnen) umfassen.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Werkzeug zum Planen eines Energieverteilungsnetzes für eine Anlage mit einer Vielzahl von Energieverbrauchern.
Um das Risiko eines Zusammenbruchs des Energieverteilungsnet¬ zes unter Lastbedingungen zu vermeiden, muss eine Unterdimen- sionierung des Energieverteilungsnetzes vermieden werden.
Heutzutage werden Energieverteilungsnetze von Großanlagen (wie Flughäfen und Fabriken) hauptsächlich anhand von Erfahrungswerten ausgelegt, d.h. unter Berücksichtigung von sogenannten Gleichzeitigkeitsfaktoren. Die Gleichzeitigkeitsfak- toren werden durch großzügige Schätzung von Lasten und einen zusätzlichen Sicherheitszuschlag bemessen. Da der Grad der Unsicherheit in der vorhergesagten Last oder in den Gleichzeitigkeitsfaktoren sehr hoch ist, neigen Netzwerkplaner dazu, Sicherheitszuschläge noch weiter zu erhöhen, um einen Zusam- menbruch des Energieverteilungsnetzes unter Spitzenlastbedin- gungen zu vermeiden. Daher werden elektrische Energievertei¬ lungsnetze für Gebäude, insbesondere für Industriegebäude o- der andere geschäftlich genutzte Gebäude, üblicherweise über¬ dimensioniert. Die Tendenz zur Überdimensionierung resultiert hauptsächlich aus einem Mangel an detaillierter Kenntnis der zeitabhängigen Lasten, die an das Energieverteilungsnetz angeschlossen werden. Die Überdimensionierung erhöht die Gesamtkosten für erforderliche Netzkomponenten wie Abgänge, Schutzelemente und Kabel/Schienen. Folglich sind, um Investi- tionskosten von neuen Energieverteilungsnetzen zu verringern, zusätzliche Anstrengungen erforderlich, die eine Überdimensi¬ onierung von solchen Energieverteilungsnetzen vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Planen und Dimensionieren von Energieverteilungsnetzen (insbesondere für Gebäude) bereitzustellen, mit dem eine Überoder Unterdimensionierung von Netzkomponenten vermieden werden kann. Darüberhinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Werkzeug zum Planen und Dimensionieren von Energievertei- lungsnetzen (insbesondere für Gebäude) bereitzustellen, mit dem eine Unter- oder Überdimensionierung von Netzkomponenten vermieden werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Verfahren zum Planen eines Energieverteilungsnetzes für eine Anlage mit einer Vielzahl von Energieverbrauchern bereitgestellt wird, das folgende Schritte umfasst: Erstellen zeitab¬ hängiger Lastprofile der Energieverbraucher, Erstellen zeitabhängiger Leistungsprofile der Energieverbraucher, Erstellen eines Netzplans für das Energieverteilungsnetz, Berechnen eines zeitabhängigen Leistungsprofils der Anlage und Dimensio¬ nieren von Netzkomponenten des Energieverteilungsnetzes unter Berücksichtigung der berechneten zeitabhängigen Leistungsanforderungen an die Netzkomponenten. Unter Lastprofil wird hier ein zeitlicher Verlauf einer mechanischen Last verstanden. Die mechanische Last ist eine zu beschleunigende, abzubremsende oder unter Berücksichtigung von Reibungsverlusten in Bewegung zu haltenden Masse. Die Masse, welche zu beschleunigen, abzubremsen und/oder in Bewegung zu halten ist, umfasst bewegliche mechanische Teile des Antriebs, der Fördergutträger sowie die Nutzlasten (Fördergut und/oder zu befördernde Personen). Die beweglichen mechanischen Teile des Antriebs sind typischerweise Läufer von E- lektromotoren, Getriebeteile und Antriebsrollen. Fördergutträger sind beispielsweise Förderbänder, Zugseile oder Förderbehälter (wie Transportwägen und Fördergondeln) . Zu Fördergut zählt beispielsweise Fluggepäck, Pakete, Rohstoffe und/oder Abraum.
Mit 'zeitlichem Verlauf der Masse' ist hier nicht eine Orts¬ kurve der Masse im Raum, sondern eine zeitliche Veränderung des Wertes der physikalischen Größe Masse in kg gemeint. Dass hier ein zeitlicher Verlauf der Masse betrachtet wird, beruht darauf, dass im Gegensatz zu vielen anderen mechanischen Systemen bei einem Transportsystem die Besonderheit zu berücksichtigen ist, dass sich die zu beschleunigende, abzubremsen¬ de oder unter Berücksichtigung von Reibungsverlusten in Bewegung zu haltende Masse in Abhängigkeit einer Nutzung des För- dergutträgers (beispielsweise in Abhängigkeit einer aktuellen Beladung und/oder Entladung des Transportbandes mit Gepäckstücken oder eines Betretens oder Verlassens eines Fahr¬ steigs) laufend verändern kann. Unter Leistungsprofil wird hier ein zeitlicher Verlauf der von den elektrischen Verbrauchern (beispielsweise Antriebsmotoren für Bandabschnitte) aufgenommenen elektrischen Leistung verstanden. Sofern auch eine Rückgewinnung (Rekuperation) von Energie beispielsweise beim Abbremsen eines Bandabschnittes vorgesehen ist, kann die vom jeweiligen elektrischen Antrieb aufgenommene elektrische Leistung auch zeitweise negativ sein.
Entsprechend umfasst das erfindungsgemäße Werkzeug zum Planen eines Energieverteilungsnetzes für eine Anlage mit einer
Vielzahl von Energieverbrauchern folgende Komponenten: ein Last-Berechnungswerkzeug zum Erzeugen von Lastprofilen der Energieverbraucher, ein Leistungsaufnahme-Berechnungswerkzeug zum Erzeugen von zeitabhängigen Leistungsprofilen der Energieverbraucher und eines Leistungsprofils der Anlage und ein Netzdimensionierungs-Werkzeug zum Dimensionieren und Auswäh¬ len von Netzkomponenten des Energieverteilungsnetzes.
Ein Konzept der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, mehrere Planungsschritte und/oder mehrere Planungs- Werkzeuge miteinander zu kombinieren, um eine zeit- und kos¬ teneffiziente Planung mit einem fehlerfreien und nach Entwurfskriterien optimierten Ergebnis zu ermöglichen.
Mechanische Lastprofile und elektrische Leistungsprofile kön- nen durch Kombination von zwei Simulationsmodellen gewonnen werden. Eines der beiden Simulationsmodelle kann beispiels¬ weise ein digitales Modell der zu versorgenden Einrichtung sein, das üblicherweise für erste Analysen grundlegender
Merkmale der zu versorgenden Einrichtung wie Umsatz und Leis- tungsfähigkeit benutzt wird. Das andere Simulationsmodell kann beispielsweise ein elektromechanisches Modell sein, das physikalische Abmessungen und elektromechanische Parameter der installierten Netzkomponenten wie die Art der Motoren, Treiber, Wandler und Steuerungen betrachtet. Netzkomponenten eines (elektrischen) Energieverteilungsnetzes werden grund¬ sätzlich jeweils entsprechend derjenigen Anforderung (d.h.
beispielsweise einer maximal zu übertragenden Leistung oder eines maximal durchzuleitenden Stroms) dimensioniert, die die jeweilig Netzkomponente im ungünstigsten Betriebsfall noch zerstörungsfrei überstehen soll. Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Abfolge der ersten vier Verfahrensschritte für mindestens zwei unterschiedliche Verbrauchsszenarien wiederholt wird und im Schritt des Dimen- sionierens der Netzkomponenten die Ergebnisse für die unter¬ schiedlichen Verbrauchsszenarien berücksichtigt werden. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Komponenten des Energieverteilungsnetzes eine ausreichende Leistungsfähigkeit in jedem von mehreren unterschiedlichen Verbrauchszenarien aufweisen.
Eine weitere Weiterbildung sieht vor, dass die Abfolge der Verfahrensschritte für mindestens zwei unterschiedliche Netz¬ konfigurationen wiederholt wird und dann eine dieser Netzkon- figurationen nach einem Aufwandskriterium ausgewählt wird.
Hierdurch ist Aufwand für Aufbau des Energieverteilungsnetzes minimierbar .
Auch kann es zweckmäßig sein, wenn beim Dimensionieren der Netzkomponenten Sicherheitszuschläge berücksichtigt werden.
Hierdurch kann ein Risiko einer Überlastung und eines folgenden Ausfalls des Energieverteilungsnetzes aufgrund fehlerhaf¬ ter Annahmen verringert werden. Außerdem ist es von Vorteil, wenn die Leistungsprofile mit
Informationen über Leistungen, Kurzschlussstromstärken, Energiebilanzen und/oder Spannungsabfällen ergänzt werden. Hierdurch werden Grundlagen für eine umfassendere Planung des E- nergieverteilungsnetzes geschaffen .
Eine Weiterbildung des Werkzeugs sieht vor, dass das Werkzeug einen Schnittstellenkonverter zum Anpassen eines Schnittstellenprotokolls des Last-Berechnungswerkzeugs in ein Schnitt¬ stellenprotokoll des Leistungsaufnahme-Berechnungswerkzeugs umfasst. Hierdurch können vorhandene Last- und Leistungsauf- nahme-Berechnungswerkzeuge für ein integriertes Werkzeug (zum Planen eines Energieverteilungsnetzes) verwendet werden, ohne deren eigene Schnittstellen aneinander anpassen zu müssen. Eine weitere Weiterbildung des Werkzeugs sieht vor, dass der Schnittstellenkonverter dazu vorbereitet ist, Lastprofile aufzuteilen, um Eingabeschnittstellen-Anforderungen des Leistungsaufnahme-Berechnungswerkzeugs zu erfüllen. Hierdurch kann ein vorhandenes Leistungsaufnahme-Berechnungswerkzeug für ein integriertes Werkzeug (zum Planen eines Energiever¬ teilungsnetzes) auch dann verwendet werden, wenn das Leis¬ tungsaufnahme-Berechnungswerkzeug nicht in Lage ist, ein von dem vorhandenen Last-Berechnungswerkzeug erzeugtes Lastprofil in einem Schritt aufzunehmen.
Die Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
FIG 1 schematisch einen Grundaufbau einer Transportanlage;
FIG 2 schematisch ein Gepäcktransportsystem für einen Flughafen; schematisch eine Gesamtübersicht über ein Werkzeug zum Planen eines Energieverteilungsnetzes; schematisch einen Datenfluss beim Aufbau eines Leis¬ tungsprofils; schematisch einen Aufbau von Leistungsvektoren; schematisch eine Aufsummierung von Leistungsvektoren für mehrere Transportbandabschnitte; FIG 7 schematisch eine Berechnung von Leistungsvektoren für Maximalleistungen der Anlage am Beispiel einer Addition der Leistungsvektoren von zwei Bandabschnitten;
FIG 8 schematisch ein Beispiel für ein Leistungsprofil der
Anlage;
FIG 9 schematisch den Schritt der Planung eines nach Planungskriterien optimierten Energieverteilungsnetzes einer Gesamtanlage;
FIG 10 schematisch einen Ablauf eines Verfahrens zum Planen eines Energieverteilungsnetzes.
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Die FIG 1 zeigt einen Grundaufbau einer Transportanlage 20 für Material- und/oder Personentransport. Die Transportanlage 20 weist eine Vielzahl von Elektromotoren Mi auf. Mit den E- lektromotoren Mi sind (unter Berücksichtigung von Reibungskräften und Reibungsverlusten) zu bewegende Objekte (Läufer L von Elektromotoren Mi, Getriebeteile GT, Antriebsrollen AR, Fördergutträger FGT, Fördergut FG und zu befördernde Personen BP) zu beschleunigen, abzubremsen und/oder in Bewegung zu halten. Die Leistung zum Beschleunigen der zu bewegenden Objekte L, GT, AR, FGT, BP wird über das elektrische Energie¬ verteilungsnetz EVN als elektrische Leistung bereitgestellt und mittels der Elektromotoren Mi in mechanische Leistung ge- wandelt. Durch Beschleunigung der zu bewegenden Objekte L, GT, AR, FGT, BP wird elektrische Energie (die über das Energie¬ verteilungsnetz EVN den Elektromotoren Mi zugeführt wird) in kinetische Energie umgewandelt. Da in Transportanlagen 20 ein möglichst hoher Wirkungsgrad angestrebt wird, werden die zu bewegenden Antriebsteile L, GT, AR und/oder Fördergutträger FGT in der Regel möglichst reibungsfrei gelagert (beispielsweise mittels Wälzlagern WL) .
Dadurch überwiegen die aufzubringenden Kräfte zur Beschleuni- gung der trägen Massen (beziehungsweise Trägheitsmomente) L, GT, AR, FGT, BP die zu überwindenden Reibungskräfte in der Regel deutlich. Hierdurch ist (neben dem Betrag der geforderten Beschleunigung) der Betrag der zu beschleunigenden Massen (in kg) von entscheidender Bedeutung für einen maximalen
Leistungsbedarf der von dem elektrischen Versorgungsnetz EVN mit elektrischer Energie zu versorgenden Transportanlage 20.
Bei Transportanlagen 20 ist die zu beschleunigende Masse L, GT, AR, FGT, BP unter anderem auch deshalb ein besonders be- deutender Parameter, da (gegenüber vielen anderen mechanischen Systemen) bei einer Transportanlage 20 die Besonderheit zu berücksichtigen ist, dass sich die zu beschleunigende, ab¬ zubremsende oder unter Berücksichtigung von Reibungsverlusten in Bewegung zu haltende Masse L, GT, AR, FGT, BP in Abhängig- keit einer Nutzlast FGT, BP der Transportanlage 20 (d.h. in Abhängigkeit einer aktuellen Beladung und/oder Entladung des Fördergutträgers FGT mit Fördergut FG und/oder in Abhängig¬ keit eines Betretens oder Verlassens des Fördergutträgers FGT durch zu befördernde Personen BP) laufend verändern kann.
Hierbei bleiben die Masse zu bewegenden Antriebsteile L, GT, AR und die Masse des zu bewegenden Fördergutträgers FGT in der Regel unverändert, während sich die Masse des Förderguts FG beziehungsweise der zu befördernden Personen BP über die Zeit ändert.
Die in FIG 2 gezeigte Gepäcktransportanlage 20 umfasst mehre¬ re Transportbandabschnitte 20i mit einer Vielzahl von Elekt¬ romotoren Mi. Der Index i ist ein Laufindex, der einen
Verbraucher kennzeichnet. Typischerweise hat jeder Transport- bandabschnitt 20i genau einen Elektromotor Mi als Verbraucher. Im vorliegenden Beispiel kennzeichnet i somit typischerweise auch genau einen Transportbandabschnitt 20i. Die Elektromoto¬ ren Mi werden teilweise gleichzeitig und teilweise zu unter¬ schiedlichen Zeitpunkten gestartet, so dass hohe Anlaufströme der Elektromotoren Mi bei Inbetriebnahme der Elektromotoren Mi teilweise gleichzeitig und teilweise in unterschiedlichen Zeiträumen auftreten. Da nicht immer alle Elektromotoren Mi gleichzeitig betrieben werden, summieren sich auch im Normalbetrieb die Ströme der Elektromotoren Mi nur teilweise. Um die erhöhte Stromaufnahme beim Anlaufen der Elektromotoren Mi zu berücksichtigen, werden neben den Wirkleistungen auch Scheinleistungen ermittelt. Aus einer Kumulation von mechanischen Lastprofilen wird ein Leistungsprofil berechnet. Die FIG 3 zeigt eine Übersicht über ein Werkzeug 10 zum Di¬ mensionieren, Planen und Optimieren von elektrischen Energieverteilungsnetzen EVN. Das Werkzeug 10 umfasst ein Last- Berechnungswerkzeug LBW zum Erzeugen von mechanischen Lastprofilen Li, ein Leistungsaufnahme-Berechnungswerkzeug PBW zum Erzeugen von Leistungsprofilen Pi und ein Netzdimensio- nierungs-Werkzeug NDW zum Dimensionieren und Auswählen von Netzkomponenten Ki (siehe FIG 9) . Zwischen dem Last- Berechnungswerkzeug LBW und dem Leistungsaufnahme- Berechnungswerkzeug PBW kann eine Softwarebrücke SWB angeord- net sein, die dazu dient, mechanische Lastprofile Li aufzu¬ teilen, um Anforderungen des Leistungsaufnahme-Berechnungs¬ werkzeugs PBW zu erfüllen.
Die erste Komponente LBW ist ein Werkzeug zum Erzeugen von mechanischen Lastprofilen Li. Dem Last-Berechnungswerkzeug
LBW werden als Eingangsdaten ein digitales Modell LKM der Anlage 20 und ein elektromechanisches Modell EMDM der Anlage 20 zugeführt . Das digitale Modell LKM umfasst manuell, halbmanuell oder vollautomatisch erstellte Layout- und Konfigurationsinforma¬ tionen. Im vorliegenden Anwendungsbeispiel können die Layout- und Konfigurationsinformationen beispielsweise eine Geometrie der Transportbandabschnitte 20i (beispielsweise Länge und Breite in m) , Gepäckumsatzdaten (beispielsweise in kg pro h) , Gepäckdichte (beispielsweise in kg pro Bandabschnittslänge in m) sowie eine zu beschleunigende Masse m (siehe Spaltenüber¬ schrift in Tabelle der FIG 4) des jeweiligen Bandabschnitts 20i und seiner Antriebsteile (beispielsweise in kg) umfassen.
Das elektromechanische Modell EMDM der Anlage 20 kann bei¬ spielsweise Angaben der zu verwendenden Motoren, Starter, Treiber sowie Ein-Ausgabe-Netzkomponenten umfassen. Das Last-Berechnungswerkzeug LBW ermittelt unter Berücksich¬ tigung dieser Eingangsdaten LKM und einem digitalen elektro- mechanischen Modell EMDM der Endknoten Mi simulierte mechanische Lastprofile Li der Endknoten Mi (Verbrauchern) . Die mechanischen Lastprofile Li können beispielsweise das Anlauf- verhalten von Elektromotoren Mi wiedergeben, das beispielsweise mittels je einer Tabelle TLi je Elektromotor Mi be¬ schrieben wird, die folgende Spalten aufweist: Zeit, Ge¬ schwindigkeit, Kraft und Beladung des Transportbandabschnitts 20i.
Um dem Netzwerkplaner zusätzliche Details über den Leistungs¬ bedarf Pi als Funktion von Zeit t und Last Li bereitzustellen, werden folgende zwei Szenarios SW, SNW betrachtet: ein erstes Szenario SW für normale Arbeitstage und ein zweites Szenario SNW für arbeitsfreie Tage.
Die zweite Komponente ist ein Schnittstellenkonverter, der im Folgenden als Softwarebrücke SWB bezeichnet wird und in Mat- lab® realisiert werden kann. Die dritte Komponente ist ein Werkzeug PBW zur Bestimmung der Leistungsaufnahme Pi der Anlagenkomponenten 20i. Die Ausgabe der dritten Komponente PBW kann beispielsweise eine Tabelle TPi sein, in der beispielsweise je Sekunde ein über die je- weilige Sekunde gemittelter Leistungswert Pi zugeordnet ist.
Wenn kein Last-und-Leistungsaufnahme-Berechnungswerkzeug LPBW verfügbar ist, das sowohl ein mechanisches Lastprofil Li der elektrischen Verbraucher Mi als auch deren zugehörige Leis- tungsaufnähme Pi berechnen kann, kann ein erstes Berechnungs¬ werkzeug LBW zum Berechnen der mechanischen Lastprofile der elektrischen Verbraucher Mi mit einem zweiten Berechnungswerkzeug PBW zum Berechnen der zugehörigen Leistungsaufnahmen Pi kombiniert werden.
Wenn das Leistungsaufnahme-Berechnungswerkzeug PBW keine aus¬ reichend großen dynamischen Lastprofile Li aufnehmen kann, wie sie vom Last-Berechnungswerkzeug LBW erzeugt werden, kann das mechanische Lastprofil Li mittels einer Softwarebrücke SWB aufgeteilt werden, um die Anforderungen des Leistungsauf¬ nahme-Berechnungswerkzeugs PBW zu erfüllen.
Das Simulationswerkzeug LBW zum Berechnen des mechanischen Lastprofils der elektrischen Verbraucher Mi wird im Folgenden als Last-Berechnungswerkzeug LBW bezeichnet. Als Last- Berechnungswerkzeug LBW eignet sich beispielsweise das Werk¬ zeug 'Plant Simulation' von Tecnomatix®/Siemens®.
Das Simulationswerkzeug PBW zum Berechnen der Leistungsauf- nähme Pi wird im Folgenden als Leistungsaufnahme-Berechnungs¬ werkzeug PBW bezeichnet. Als Leistungsaufnahme-Berechnungs¬ werkzeug PBW eignet sich beispielsweise SIZER®.
Ein digitales Model der Anlage 20 wird zuerst in einem Last- Berechnungswerkzeug LBW simuliert, um die mechanischen Last- profile Li der Anlage 20 oder ihrer einzelnen elektrischen Verbraucher Mi zu erhalten. Die Schlüsselvariablen (definiert auf der Grundlage physikalischer Konzepte) , die den Energie¬ verbrauch beeinflussen, werden als Funktion der Zeit t aufge- zeichnet, um ein erstes mechanisches Lastprofil Li zu erzeu¬ gen. Beispielsweise werden Schlüsselvariablen wie Geschwindigkeit, Beladung (zu beschleunigende Masse) und Beschleuni¬ gung für jeden Transportbandabschnitt 20i eines Flughafens als eine Funktion über die Zeit t aufgezeichnet. Das Modell der Anlage 20 wird unter Verwendung von Planungs- und Konfigurationsinformationen erzeugt, die üblicherweise von Pla¬ nungsingenieuren bereitgestellt werden. Das Last- Berechnungswerkzeug LBW wird durch ein neues Verfahren erwei¬ tert, um die Variablen von Interesse als zeitabhängige Funk- tionen darzustellen. Üblicherweise werden neue Anlagen 20 in frühen Entwurfsstadien simuliert, um Durchsatz und Leistungsfähigkeit zu bewerten und zu optimieren. Deshalb ist ein di¬ gitales Model der Anlage 20 üblicherweise in dem verwendeten Last-Berechnungswerkzeug LBW verfügbar. Die mechanischen Lastprofile Li werden dann analysiert, und das Format wird durch eine Softwarebrücke SWB umgewandelt (die beispielsweise mittels Matlab® realisierbar ist) . Die Formatumwandlung wird durchgeführt, um die Eingabeschnittstellenanforderungen des Leistungsaufnahme-Berechnungswerkzeugs PBW zu erfüllen.
Das Last-Berechnungswerkzeug LBW erzeugt erste zeitabhängige mechanische Lastprofile Li. Das Leistungsaufnahme- Berechnungswerkzeug PBW berechnet danach (ausgehend von e- lektromechanischen Modellen der elektrischen Verbraucher Mi) die zeitabhängige Leistungsaufnahme Pi, die mit den ersten mechanischen Lastprofilen Li verbunden ist.
Die im ersten Schritt 110 (siehe FIG 10) erhaltenen zeitab¬ hängigen mechanischen Lastprofile Li werden vorbereitet und wiederholt mittels der Softwarebrücke SWB dem Leistungsauf- nahme-Berechnungswerkzeug PBW zusammen mit dem korrespondie¬ renden elektromechanischen Modell EMDM des beabsichtigten Teils der Anlage 20 zugeführt. Das elektromechanische Modell wird in eine Textdatei geschrieben, die dann in dem Leis- tungsaufnahme-Berechnungswerkzeug PBW in entsprechende Befeh¬ le umgewandelt wird, um in einem zweiten Schritt 120 (siehe FIG 10) ein Modell mit zeitabhängigen mechanischen Leistungsprofilen Pi zu erzeugen. Die Umwandlung der Textdatei in Befehle des Leistungsaufnahme-Berechnungswerkzeugs PBWs erfolgt mittels einer Software¬ brücke SWB, die einen Schnittstellenwandler darstellt, der zu diesem Zweck entwickelt wurde, um das Verfahren 100 zu auto¬ matisieren. Bei jedem Aufruf des Leistungsaufnahme-Berech- nungswerkzeugs PBWs leitet die Softwarebrücke SWB zwei Datei¬ en weiter. Die erste Datei DPBW enthält alle für das Leis¬ tungsaufnahme-Berechnungswerkzeug PBW relevanten Parameter, die benötigt werden, um das elektromechanische System (Motor¬ typ, Starter, Treiber, Ein-Ausgabe-Netzkomponenten usw.) zu beschreiben. Die zweite Datei DLBW ist das mechanische Last¬ profil Li oder ein Teil davon, welches durch das Last- Berechnungswerkzeug LBW erzeugt wird. Das Leistungsaufnahme- Berechnungswerkzeug PBW wird wiederholt aufgerufen, wenn die Größe des dynamischen Lastprofils Li größer ist als die maxi- male Größe, die das Leistungsaufnahme-Berechnungswerkzeug PBW aufnehmen kann. Neben Leistungsermittlungen ermittelt es den Einfluss von Schwingungen auf die Versorgung.
Die Ergebnisse des Leistungsaufnahme-Berechnungswerkzeugs PBW werden an die Softwarebrücke SWB in Gestalt einer Microsoft®- Dokumenten-Datei zurückgegeben. Die ermittelte Leistung Pi für jedes mechanische Lastprofil Li wird dann durch die Soft¬ warebrücke SWB gemeinsam mit der Zeitspanne für das entspre¬ chende mechanische Lastprofil Pi in Leistungstabellen TPi ge- speichert. Diese Leistungstabellen TPi werden dann dazu be- nutzt, um die von dem Netzdimensionierungs-Werkzeug NDW benö¬ tigten Leistungsprofile Pi aufzubauen, wie nun beschrieben wird. Der Hauptzweck des Leistungsaufnahme- Berechnungswerkzeugs PBW besteht darin, die Leistungsaufnahme P20 in der Anlage 20 unter Verwendung von realistischen und erprobten elektromechanischen Modellen der elektrischen
Verbraucher Mi (wie verwendete Motoren, Transportbandtypen, Antriebssystemen und elektrische Wandlern) zu ermitteln. Der Mehrwert der Nutzung des Leistungsaufnahme- Berechnungswerkzeug PBW besteht darin, dass die durch Simula¬ tion der Anlage 20 erhaltenen mechanischen Lastprofile Li im Last-Berechnungswerkzeugs LBW zusammen mit dem obengenannten elektromechanischen Modell der Anlage 20 verwendet werden, um realistische Annahmen der Leistungsaufnahme P20 zu erhalten.
In einem dritten Schritt 130 (siehe FIG 10) wird ein Netzplan für das Energieverteilungsnetz EVN erstellt. Dieser Schritt 130 kann auch teilweise oder ganz vor dem ersten 110 oder vor dem zweiten 120 Schritt erfolgen.
Die im vierten Schritt 140 (siehe FIG 10) erhaltenen Leis¬ tungstabellen TPi werden benutzt, um 15-Minuten-schrittige Leistungsprofile Pi aufzubauen, die von dem Netzdimensionie¬ rungs-Werkzeug NDW benötigt werden. Diese Leistungsprofile Pi liefern die mittlere Pi_ und maximale Pimax Leistungsaufnahme in 15-Minuten-Schritten für einen Tag für die gesamte Anlage 20. Zuerst wird für jeden elektrischen Verbraucher Mi der Anlage 20 das gemittelte Leistungsprofil Pi in 15-Minuten- Schritten vorbereitet. Die 15-Minuten-schrittigen gemittelten Leistungsprofile Pi der einzelnen elektrischen Verbraucher Mi werden dann zueinander aufaddiert, um ein einziges Leistungs¬ profil P20 für die gesamte Anlage 20 herzustellen. Die Be¬ rechnung des maximalen Leistungsprofils P20max der gesamten Anlage in 15-Minuten-Schritten erfordert zuerst die Berech- nung einer Leistungskurve PK20 (Leistungsaufnahme als eine Funktion der Zeit t) für die gesamte Anlage 20. Die Leis¬ tungskurve PK20 zeigt die Momentanleistungsaufnahme der Anla¬ ge 20 als Funktion der Zeit t. Auf der Grundlage dieses Leis¬ tungsprofils P20 wird das maximale Leistungsprofil in 15- Minuten-Schritten mittels Suchens des (momentanen) maximalen Leistungsaufnahmewerts in 15-Minuten-Intervallen aufgebaut.
Die FIG 4 zeigt einen Datenfluss zwischen drei Komponenten des LBW, PBW, NDW Werkzeugs 10 zum Planen eines Energiever- teilungsnetzes EVN.
Die FIG 5 zeigt, wie über gemittelte Leistungsunterprofile Pr, i zu über Viertelstunden gemittelten aggregierten Leistungswerten P20n, i für jeweils einen einzelnen Bandabschnitt 20i aufsummiert werden.
Die FIG 6 zeigt, wie über Viertelstunden gemittelte Leis¬ tungsaufnahmewerte Pi zu über Viertelstunden gemittelten aggregierten Leistungswerten P20n, i für eine Gesamtanlage 20 aufsummiert werden, die mehrere Transportbandabschnitte 20i umfasst .
Das in FIG 7 oben dargestellte Diagramm zeigt ein Beispiel für ein Leistungsprofil Pi eines i-ten Transportbandab- Schnitts 20i, das mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs 10 erstellt wurde. Das in FIG 7 in der Mitte dargestellte Dia¬ gramm zeigt ein Beispiel für ein Leistungsprofil Pj eines j- ten Transportbandabschnitts 20j, das mittels des erfindungs¬ gemäßen Werkzeugs 10 erstellt wurde. Das in FIG 7 unten dar- gestellte Diagramm zeigt ein Beispiel für ein Leistungsprofil P20n,max einer Anlage 20 mit über Viertelstunden gemittelten Maximalwerten der Leistung.
Die FIG 8 zeigt ein Beispiel für ein Leistungsprofil der An- läge 20 jeweils mit Mittelwerten und Maximalwerten der Wirk- und der Scheinleistung und zwar jeweils für ein Szenario SW für einen Werktag und ein Szenario SNW für einen arbeitsfrei¬ en Tag. Die FIG 9 skizziert den Schritt 150 der Planung eines nach Planungskriterien (beispielsweise Kostenminierungszielen;
Qualitätszielen, Verfügbarkeitszielen) optimierten elektrischen Netzwerks EVN einer Gesamtanlage 20. Ausgehend von je¬ dem der beiden Szenarien SN, SNW wird ein einzelnes Leis- tungsprofil P20 für die gesamte Anlage 20 erstellt. Die Leis¬ tungsprofile P20 helfen dem Netzwerkplaner, über Viertelstunden gemittelte Leistungswerte P20m_und Obergrenzen P20max des Leistungsbedarfs P20 zu definieren. Die simulierten Leis¬ tungsprofile P20 und die nachfolgend definierten Sicherheits- zuschlage SZi werden an ein Netzdimensionierungs-Werkzeug NDW zur Planung von Energieverteilungsnetzen EVN (beispielsweise an SIMARIS®) übergeben.
Das Netzdimensionierungs-Werkzeug NDW wird dann dazu verwen- det, das Energieverteilungsnetz EVN ausgehend von Zielknoten Mi (wie Motoren) bis zu den Einspeiseorten Ei unter Verwendung der simulierten Leistungsprofile Pi der Zielknoten Mi zu dimensionieren. Außer der schnellen und effizienten Auswahl und Anpassung der erforderlichen Netzkomponenten Ki berechnet das Netzdimensionierungs-Werkzeug NDW viele weitere Informa¬ tionen Ii, die für die Netzwerkplanung 140 wertvoll sind.
Dies können beispielsweise Kurzschlussströme, Leistungsflüsse, Spannungsabfälle und Hüllkurven für Bewertungen zur Auswahl von Netzkomponenten Ki oder für Sensitivitätsanalysen sein. Alle diese weiteren Informationen Ii werden ausgehend von den simulierten mechanischen Lastprofilen Li berechnet (anstatt in konventioneller Weise grobe Schätzungen von Gleichzeitigkeitsfaktoren in Verbindung mit großzügig bemessenen Sicherheitszuschlägen zu nutzen) . Die von dem Netzdimensionierungs-Werkzeug NDW benötigten Leistungsprofile Pi werden durch ein Simulationswerkzeug LBW, PBW für elektrische Verbraucher Mi und Lasten Li bereitgestellt. Das Simulationswerkzeug LBW, PBW für elektrische Ver- braucher Mi und Lasten Li sollte sowohl die Funktionalität der jeweiligen elektrischen Maschine Mi (wie Durchsatz) als auch deren zugehörige Leistungsaufnahme Pi berechnen können.
Hier ist eine weitere Schnittstelle SPN vorgesehen, um das Netzdimensionierungs-Werkzeug NDW in die Lage zu versetzen, die obengenannten Leistungsprofile Pi zu benutzen. Das Netz- dimensionierungs-Werkzeug NDW legt dann das Energievertei¬ lungsnetz EVN entsprechend IEC-Standards selbsttätig aus und ermittelt eine sichere und verlässliche Lösung. Die Ausgabe des Netzdimensionierungs-Werkzeugs NDW ist eine Aufstellung der erforderlichen Netzkomponenten Ki (typischerweise sind dies nur Netzkomponenten von Siemens®) und der zugehörigen Kosten. Beim Benutzen des Netzdimensionierungs-Werkzeugs NDW ist es auch möglich, Berechnungen für unterschiedliche Netz- werkentwürfe durchzuführen. Damit kann der Entwurf mit den niedrigsten Kosten ermittelt werden.
Der Hauptvorteil besteht darin, dass das Netzdimensionie¬ rungs-Werkzeug NDW in die Lage versetzt wird, eine kosten- günstige, verlässliche und realistische Lösung für ein Ener¬ gieverteilungsnetz EVN zu ermitteln, das auf realistischen, simulierten Leistungsprofilen Pi basiert, weil realistische Betriebsparameter und Entwurfsinformationen mit elektromecha- nischen Modellen der Anlage 20 kombiniert werden, um die Leistungsprofile Pi vorzubereiten. Die Planung des Energie¬ verteilungsnetzes EVN wird dadurch realistisch, wodurch eine Überdimensionierung vermieden wird. Dies verringert die Kosten durch Verringern der Größe der erforderlichen Netzkomponenten Ki und möglicherweise auch die Anzahl der Netzkompo- nenten Ki . Außerdem wird eine Verfügbarkeit des gesamten E- nergieverteilungsnetzes EVN erhöht, indem das Netzdimensio- nierungs-Werkzeug NDW in die Lage versetzt wird, die erfor¬ derlichen Sicherheitszuschläge SZi genauer zu ermitteln. Darüberhinaus werden die am besten geeigneten Netzkomponenten Ki ausgewählt. Ein anderer Vorteil, der durch Verketten unterschiedlicher Modelle und Werkzeuge LBW, PBW, NDW erreicht wird, die für unterschiedliche Zwecke entwickelt wurden, um eine einzelne Werkzeugumgebung 10 bereitzustellen, in welcher das Energieverteilungsnetz EVN dimensioniert wird, elektrome- chanische Netzkomponenten Ki ausgewählt werden und ein effi¬ zientes, energieökonomisches Führungs- oder Steuerungsschema ausgewählt wird, während der gegenseitige Einfluss der unter¬ schiedlichen Entscheidungen und Auswahlentscheidungen, die in der Planungsphase unterschiedlichen Sichten dienen, verfolgt werden.
Im Folgenden wird das vorgeschlagene Konzept mittels eines praxisnahen Beispiels für ein Transportbandsystem 20 für einen Flughafen dargestellt. Das Transportbandsystem 20 umfasst 48 Transportbandabschnitte (im Folgenden werden davon nur 6
Bänder betrachtet) . Die maximale Geschwindigkeit, Beschleuni¬ gung, Länge und Form jedes Transportbandabschnitts 20i wird in einer Entwurfs- und Konfigurationsdatei vorausbestimmt. In einer weiteren Datei 'conveyer.xls', ist die elektromechani- sehe Beschreibung eines jeden Transportbandabschnitts 20i (wie Motortyp, Anlasser, Treiber, Walzendurchmesser usw.) enthalten. Diese Excel-Datei wird als Grundlage zur Vorberei¬ tung in einer Datei 'parameter_file.txt' mittels Matlab® dar¬ gestellt. Die Datei 'parameter_file.txt' beschreibt in einem Textformat (beispielsweise in ASCII) das elektromechanische System 20 für das Leistungsaufnahme-Berechnungswerkzeug PBW. Die Softwarebrücke SWB wurde entwickelt, um die Beschreibung des elektromechanischen Systems 20 in Befehle des Leistungs¬ aufnahme-Berechnungswerkzeugs PBW darzustellen, um das Modell aufzubauen. Die FIG 10 zeigt einen Ablauf eines Verfahrens 100 zum Planen eines Energieverteilungsnetzes EVN. Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Dimensionierung, Planung und Optimierung eines Energieverteilungsnetzes EVN mittels des erfindungsge¬ mäßen Verfahrens 100 in folgenden Schritten erfolgt:
In einem ersten Schritt 110 (Erzeugen der ersten mechanischen Lastprofile) wird das Transportbandsystem 20 mittels des
Last-Berechnungswerkzeugs LBW für einen Tag (also über 86400 Sekunden) simuliert, um die primären mechanischen Lastprofile Li zu erzeugen. Das Ergebnis der Simulation ist ein mechanisches Lastprofil Li für jeden Transportbandabschnitt 20i. Das mechanische Lastprofil Li wird in einer Excel-Tabelle ' lo- ad_profile.xls' gespeichert, in der die Last, Geschwindigkeit und Beschleunigung als eine Funktion der Zeit t aufgezeichnet werden. Um die Leistungsaufnahme eines bestimmten Transport¬ bandabschnitts 20i zu ermitteln, wird das entsprechende me¬ chanische Lastprofil Li in das Leistungsaufnahme-Berechnungs- Werkzeug PBW in einem vorbestimmten Format eingespeist. Die Softwarebrücke SWB teilt die Datei 'load_profile.txt' in me¬ chanische Teil-Lastprofile auf, wenn die Größe des mechani¬ schen Lastprofils Li größer ist, als das Leistungsaufnahme- Berechnungswerkzeug PBW aufnehmen kann. Derselbe Vorgang wird für folgende zwei Szenarien SW, SNW wiederholt: normale Ar¬ beitstage und arbeitsfreie Tage.
In einem zweiten Schritt 120 (Ermitteln der Leistungsaufnahme) wird das Leistungsaufnahme-Berechnungswerkzeug PBW wiederholt aufgerufen, um auf der Basis des mechanischen Lastprofils Li und eines elektromechanischen Modells des entsprechenden Anlagenteils Mi die Leistungsaufnahme Pi eines jeden Transport¬ bandabschnitts 20i zu ermitteln, die in den Transportbandab¬ schnitt 20i eingespeist wurde. Wenn viele Aufrufe für densel- ben Transportbandabschnitt 20i durchgeführt werden (wenn das Leistungsprofil groß ist), wird dieselbe Datei 'parame- ter_file.txt' benutzt. Also wird in dem Leistungsaufnahme-Be¬ rechnungswerkzeug PBW dasselbe Modell wiederbenutzt, ohne es dafür erneut aufzubauen zu müssen. Jedoch wird in diesem Fall bei jedem Aufruf eine neue Datei 'subload_profile.txt' be¬ reitgestellt, bis die gesamte Datei 'load_profile.txt' des entsprechenden Transportbandabschnitts 20i mittels des Leis¬ tungsaufnahme-Berechnungswerkzeugs PBW vollständig abgearbei¬ tet wurde. Nach jedem Aufruf erzeugt das Leistungsaufnahme- Berechnungswerkzeug PBW eine Ausgabedatei 'subload_pow.doc', die neben anderen Informationen die Leistungsaufnahme enthält. Die ermittelte Leistungsaufnahme Pi wird dann mittels der Softwarebrücke SWB in Excel-Dateien 'load_pow.xls' gespei¬ chert, um die Leistungsprofile Pi für das Netzdimensionie- rungs-Werkzeug NDW vorzubereiten. Der Vorgang wird für alle Transportbandabschnitte 20i wiederholt.
Eine weitere Schnittstelle SSP wurde entwickelt, um die Kom¬ munikation und den Datenaustausch zwischen dem Leistungsauf- nahme-Berechnungswerkzeug PBW und der Softwarebrücke SWB zu automatisieren und zu vereinfachen. Zum Ende dieses Schrittes 120 wird in der Softwarebrücke SWB für jeden Transportbandab¬ schnitt 20i eine einzelne Tabelle TPi (Matrix) erzeugt. Eine erste Spalte der Tabelle TPi enthält die ermittelten Leistun- gen Pi für jedes Teilleistungsprofil, während die entspre¬ chende Zeitspanne jedes Teil-Leistungsprofils in der zweiten Spalte enthalten ist. Diese Tabelle TPi wird als Leistungs- Zeit-Matrix bezeichnet. Derselbe Vorgang wird für Arbeitstage SW und für arbeitsfreie Tage SNW wiederholt.
In einem dritten Schritt 130 (Erstellen eines Netzplans) wird ein Netzplan für das Energieverteilungsnetz EVN erstellt.
Dieser Schritt 130 kann auch teilweise oder ganz vor dem ersten 110 oder vor dem zweiten 120 Schritt erfolgen. In einem vierten Schritt 140 (Vorbereiten von Leistungsprofilen) werden zuerst für jeden Transportbandabschnitt 20i des Transportbandsystems 20 die über 15 Minuten gemittelten Leis¬ tungsvektoren PVi vorbereitet und dann kombiniert, um für das gesamte Transportbandsystem 20 einen einzelnen Leistungsvektor PV20 zu gewinnen (d.h. ein gemitteltes Leistungsprofil über 15-minütige Zeitabschnitte) . Neben den gemittelten Leis¬ tungsvektoren PVi über 15-minütige Zeitabschnitte, wird auch ein Leistungsvektor PVimax über 15-minütige Zeitabschnitte für die maximale Leistung P20 des gesamten Transportbandsys¬ tems 20 erzeugt. Derselbe Vorgang wird für ein Szenario SW für einen normalen Arbeitstag und für ein Szenario SNW für einen arbeitsfreien Tag wiederholt. Die Leistungsvektoren LVi, LVimax für durchschnittliche und maximale Leistungen (jeweils für Wirk- und Scheinleistung) über 15-minütige Zeitabschnitte Tj stellen die Leistungsaufnahme Pi der End- oder Zielknoten Mi in dem Energieverteilungsnetz EVN dar. Sie werden für zwei Szenarien SW, SWN berechnet, und zwar für einen Arbeitstag und einen arbeitsfreien Tag.
In einem fünften Schritt 150 (Dimensionieren und Optimieren des Energieverteilungsnetzes EVN) werden die 15-Minuten- schrittigen Leistungsprofile Pi in das Netzdimensionierungs- Werkzeug NDW eingespeist, um für das beabsichtigte Energie- verteilungsnetz EVN eine kostengünstige und verlässliche Lö¬ sung zu erstellen. Die simulierten Leistungsprofile Pi erset¬ zen damit das konventionelle Verfahren des Schätzens der Las¬ ten Li in dem Energieverteilungsnetz EVN. Auf der Basis dieser Leistungsprofile Pi berechnet das Netzdimensionierungs- Werkzeug NDW selbsttätig alles, was ein Netzwerkplaner ent¬ sprechend seiner Vorgaben (beispielsweise gemäß IEC-Normen) benötigt. Dies schließt Leistungsfluss , Kurzschlussstrom, E- nergiebilanz und Spannungsabfälle mit ein. Es wählt auch die erforderlichen Netzkomponenten Ki aus, welche umfassen:
Schaltgeräte, Sicherheitsgeräte, Kabel und Schienen sowie Einspeisequellen (Transformatoren und Generatoren) .
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt. Andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . Mit der Erfindung werden folgendes Verfahren und folgendes Werkzeug bereitgestellt.
Zum Planen eines Energieverteilungsnetzes für eine Anlage mit einer Vielzahl von Energieverbrauchern umfasst ein Verfahren folgende Schritte: Erstellen zeitabhängiger Lastprofile der
Energieverbraucher, Erstellen zeitabhängiger Leistungsprofile der Energieverbraucher, Erstellen eines Netzplans für das E- nergieverteilungsnetz , Berechnen eines zeitabhängigen Leistungsprofils der Anlage und Dimensionieren von Netzkomponen- ten des Energieverteilungsnetzes unter Berücksichtigung der berechneten zeitabhängigen Leistungsanforderungen an die Netzkomponenten .
Das Werkzeug zum Planen eines Energieverteilungsnetzes um- fasst folgende Komponenten: ein Last-Berechnungswerkzeug zum Erzeugen von Lastprofilen der Energieverbraucher, ein Leistungsaufnahme-Berechnungswerkzeug zum Erzeugen von zeitabhän¬ gigen Leistungsprofilen der Energieverbraucher und eines Leistungsprofils der Anlage und ein Netzdimensionierungs- Werkzeug zum Dimensionieren und Auswählen von Netzkomponenten des Energieverteilungsnetzes. Bezugs zeichenliste
10 Werkzeug
20 Anlage; Transportanlage
20i Anlagenteil; i-tes Transportband
20j Anlagenteil; j-tes Transportband
100 Verfahren
110 Ermitteln zeitabhängiger mechanischer Lastprofile
120 Ermitteln zeitabhängiger Leistungsprofile
130 Erstellen eines Netzplans
140 Berechnen eines zeitabhängigen Leistungsprofils der
Anlage
150 Dimensionieren und Optimieren von Netzkomponenten des Energieverteilungsnetzes
AK Aufwandskriterium
AR Antriebsrolle
BP zu befördernde Personen
DFBW Eingabedatei für Leistungsaufnahme- BerechnungsWerkzeug
DLBW Eingabedatei für Last-Berechnungswerkzeug
DPBW Eingabedatei für Leistungsberechnungswerkzeug
Ei Einspeiseort
EMDM elektromechanisches digitales Modell
EVN Energieverteilungsnetz
FG Fördergut
FGT Fördergutträger
GT Getriebeteil
Ki Netzkomponente
LBW Last-Berechnungswerkzeug
L Läufer
Li mechanisches Lastprofil LKD digitales Modell der Anlage
LPBW Last-und-Leistungsaufnähme-BerechnungsWerkzeug
Mi elektrischer Verbraucher; Elektromotor
NDW Netzdimensionierungs-Werkzeug NDW
PBW Leistungsaufnahme-Berechnungswerkzeug
Ki Netzkomponenten
i Index eines Bandabschnitts
Ii weitere Information
Pi Leistungsprofil eines i-ten Bandabschnitts 20i Pj Leistungsprofil eines j-ten Bandabschnitts 20j
Pimin untere Grenze des Leistungsbedarfs
Pimax obere Grenze des Leistungsbedarfs
PK20 Leistungskurve der Anlage
P20 Leistungsprofil der Anlage
P20m gemitteltes Leistungsprofil der Anlage
P20max maximales Leistungsprofil der Anlage
PK20 Verlauf der Leistungsaufnahme der Anlage über der
Zeit
PVi gemittelter Leistungsvektor
PVimax Leistungsvektor für maximale Leistung
PV20 Leistungsvektor für Transportband
r Unterprofil-Index für Leistungs-Unterprofil eines
Bandabschnitts i
R Obergrenze eines Unterprofil-Index r für Leistungs- Unterprofile eines Bandabschnitts i
S Obergrenze des Bandabschnittindex
NKj Netzkonfiguration
NP Netzplan
N Obergrenze des Viertelstundentaktindex
SNW Verbrauchsszenario für arbeitsfreien Tag SSP Schnittstelle zwischen Softwarebrücke und Leistungs¬ berechnungs-Werkzeug
SPN Schnittstelle zwischen Leistungsberechnungs-Werkzeug und Netzwerk
SW Verbrauchsszenario für Arbeitstag
SWB Softwarebrücke
SZi Sicherheitszuschlag
Tj 15-minütige Zeitintervall
TPi Leistungstabelle

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren (100) zum Planen eines Energieverteilungsnetzes (EVN) für eine Anlage (20) mit einer Vielzahl von Energie- Verbrauchern (Mi) ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren (100) folgende Schritte umfasst:
- Erstellen (110) zeitabhängiger Lastprofile (Li) der Energieverbraucher (Mi) ;
- Erstellen (120) zeitabhängiger Leistungsprofile (Pi) der Energieverbraucher (Mi) ;
- Erstellen (130) eines Netzplans (NP) für das Energieverteilungsnetz (EVN) ;
- Berechnen (140) eines zeitabhängigen Leistungsprofils (P20) der Anlage (20); und
- Dimensionieren (150) von Netzkomponenten (Ki) des Energieverteilungsnetzes (EVN) unter Berücksichtigung der berechneten zeitabhängigen Leistungsanforderungen (Pi) an die Netzkomponenten (Ki) .
2. Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfolge der ersten vier Verfahrensschritte (110, 120, 130, 140) für mindestens zwei unterschiedliche Verbrauchssze¬ narien (SW, SNW) wiederholt wird und im Schritt (150) des Di- mensionierens der Netzkomponenten (Ki) die Ergebnisse für die unterschiedlichen Verbrauchsszenarien (SW, SNW) berücksichtigt werden.
3. Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Abfolge der Verfahrensschritte (110, 120,
120, 130, 140, 150) für mindestens zwei unterschiedliche
Netzkonfigurationen (NKj ) wiederholt wird und dann eine dieser Netzkonfigurationen (NKj) nach einem Aufwandskriterium (AK) ausgewählt wird.
4. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Dimensionieren der Netzkomponenten (140) Sicherheitszuschläge (SZ) berücksichtigt werden.
5. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsprofile Pi (Pi) mit Infor¬ mationen über Leistungen, Kurzschlussstromstärken, Energiebilanzen und/oder Spannungsabfälle ergänzt werden.
6. Werkzeug (10) zum Planen eines Energieverteilungsnetzes (EVN) für eine Anlage (20) mit einer Vielzahl von Energie¬ verbrauchern (Mi) ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Werkzeug (10) folgende Komponenten umfasst:
- ein Last-Berechnungswerkzeug (LBW) zum Erzeugen von Last¬ profilen (Li) der Energieverbraucher (Mi) ;
- ein Leistungsaufnahme-Berechnungswerkzeug (PBW) zum Erzeu¬ gen von zeitabhängigen Leistungsprofilen (Pi) der Energieverbraucher (Mi) und eines Leistungsprofils (P20) der An¬ lage (20) ; und
- ein Netzdimensionierungs-Werkzeug (NDW) zum Dimensionieren und Auswählen von Netzkomponenten (Ki) des Energieverteilungsnetzes (EVN) .
7. Werkzeug (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (10) einen Schnittstellenkonverter (SWB) zum Anpassen eines Schnittstellenprotokolls des Last- Berechnungswerkzeugs (LBW) in ein Schnittstellenprotokoll des Leistungsaufnahme-Berechnungswerkzeug (PBW) umfasst.
8. Werkzeug (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittstellenkonverter (SWB) dazu vorbereitet ist, Lastprofile (Li) aufzuteilen, um Eingabeschnittstellen- Anforderungen des Leistungsaufnahme-Berechnungswerkzeugs (PBW) zu erfüllen.
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