WO2016131887A1 - Erkennen einer durch einen tapchanger erzeugten elektrischen diskontinuität basierend auf einer netzqualitätscharakteristik - Google Patents

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Urs Hunziker
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Definitions

  • the invention relates to a device and a method for detecting a by a Tapchanger in an electrical path between a
  • An energy supply network has the task of keeping a mains voltage supplied by it constant for its end users in a corridor of typically + 6% to -10% (depending on the standard, sometimes even ⁇ 10%). This is true in a simple way of looking at the typical single-phase
  • An energy supply network accomplishes this through various measures. These measures include as constant a supply voltage as possible from its suppliers, a low impedance in its low voltage network through internal regulation or limiting the maximum consumption in a low voltage reference train. These measures often occur in combination or are supplemented by additional measures.
  • One of these measures is providing a tapchanger. This is a transformer (usually in the medium-voltage network or in large transitions from medium voltage to low voltage), which for a primary coil (or analog for a secondary coil) has multiple winding outlets.
  • a measuring arrangement in combination with a control switches the taps. Tapchangers generate electrical discontinuities during switching, which can be smeared or distorted by other influences in a power supply network.
  • an apparatus for detecting an electrical discontinuity generated by a tap changer in particular, a tap changer with transformer
  • the device comprising a tap changer (in particular, a tap changer with transformer)
  • an indicative sensor signal and having a recognizer configured to detect, for example, the presence of an electrical discontinuity based on the sensed sensor signal and to further detect based on the sensed sensor signal whether (or not) it is an electrical discontinuity created by the Tapchanger (or if the electrical discontinuity has another cause).
  • an end user device comprising (a) a
  • Power generating unit and / or a power consumption unit and / or Energy buffer unit ; and (b) an apparatus as described above for detecting, by a tapchanger, an electrical path between a power supply network and an electrical network
  • an arrangement comprising a power grid, at least one end user electrical device, a tap changer in the electrical path between the power grid and the at least one end user electrical device, and a device having the above described ones
  • Endive user indicative sensor signal is detected and is detected based on the detected sensor signal, whether an electrical discontinuity was generated by the Tapchanger.
  • An exemplary embodiment of the present invention stores a program for recognizing an electrical discontinuity generated by a tapchanger between a power supply network and an electrical end user device, which program, if executed by one or more processors, has the above-described method steps or
  • a software program for example formed by one or more computer program elements, which optionally also distributed locally and / or with communicatively communicating with each other) according to an embodiment of the present invention for recognizing a by a Tapchanger between a power grid and a
  • electrical discontinuity generated comprises or performs the above-described process steps when carried by one or more processors of the device
  • Embodiments of the present invention can be realized both by means of a computer program, that is to say a software, and by means of one or more special electrical circuits, that is to say in hardware, or in any hybrid form, that is to say by means of software components and hardware components.
  • Tapchanger in particular an arrangement of a tap changer and a transformer (in particular a power transformer) understood, wherein the tap changer for setting a transmission ratio of
  • the winding of the transformer at its upper or lower voltage side may for this purpose have a main winding and a tap winding with a plurality of taps, each of which can be guided to the tap changer.
  • a tapchanger can be referred to as electronic component, the outlets on the
  • a Tapchanger can thus in particular one
  • Winding portion has.
  • the transformer function can be adjusted continuously or stepped.
  • Tapchanger typically be designed three-phase, d .h. for all three phases of a distribution network.
  • the term "electrical discontinuity" can in particular mean a sudden change in one between the energy supply network and the at least one
  • End user device adjacent electrical signal (in particular, a sudden change in a supply voltage provided by the power supply network) are understood that for the electrical
  • a corresponding signal can be
  • Voltage signal or a current signal that propagates as energy via a line between power grid and electrical end user device can experience distortions up to the location of the sensor. If a corresponding jump or a corresponding kink is detected over the course of time of this electrical signal
  • the cause of the electrical discontinuity is a different one (for example, a temporary energy reduction of the
  • Discontinuity have a different spectral characteristic (for example, a short-term peak, a wave-like perturbation or a permanent artifact in the signal).
  • network quality characteristic can be understood as a characteristic relating to a quality of the energy supply network which prevailed, currently prevails and / or prevails in the energy supply network in the past Designate signals, that on the power grid to one of the
  • End user device (or when feeding energy into the
  • a high power quality characteristic may be due to a constant or steady state of this signal (for example, a
  • Sensory detection or detection of such a signal can be determined indicative of the power quality characteristic measurement parameters.
  • Sensory detection or detection of such a signal can be determined indicative of the power quality characteristic measurement parameters.
  • End user equipment in particular to the energy supply network
  • the at least one energy consumption unit in particular an electrical load, for example an electric heater
  • the power generation unit which can supply a power unit of an end user device with electric power and / or can feed this power into the power grid , for example, a solar system
  • the power grid for example, a solar system
  • Caching may, for example, a loadable and dischargeable battery) may have.
  • Different end user devices can be arranged in a decentralized manner to one another and to the energy supply network. Examples of end user facilities are building parts (for example, an apartment), a building, a private user, an industrial enterprise, etc.
  • a system is
  • Power supply network can detect sensory and through
  • Signal evaluation can assign whether such a signal artifact is caused by a switching operation of a tapchanger or has another cause.
  • a system can classify which cause has a detected electrical discontinuity on a power supply network or has the highest probability.
  • the control of the power management at the electrical end user device can use this information advantageously, since in particular harmless
  • Power supply network can be distinguished. This ensures that an end user device can access a special, through
  • Signal analysis identified disorder can respond appropriately.
  • the control response of one or more electronic components of the end user device to such electrical discontinuity can be more precisely made.
  • Detection device be configured based on the detected sensor signal to make a distinction between a generated by the Tapchanger electrical discontinuity on the one hand and one by one of a
  • Energy supply network is conditional, allows a precisely associated
  • Control of the components of the energy network For example, a Control device on a harmless tapchanger electrical discontinuity out no adaptation of the control of a
  • a control device can adapt the control of the end user device accordingly: to an overloading of the system leading to the discontinuity
  • Power supply network can be reacted, for example, with a temporary reduction of energy, which is used to supply a
  • Energy consumption unit of the end user device is taken from the power grid.
  • an overload can also be a
  • Intermediate energy storage device for example, a rechargeable battery of the end user device are at least partially discharged to the thus released energy to support the power supply network in the
  • Feed in energy supply network On a leading to the discontinuity under load of the power grid can be reacted, for example, with a temporary increase in energy, which is taken to supply the end user device to the power grid. For example, a temporary energy storage device may then be precautionarily charged to assist the utility grid in reducing overcapacity.
  • the recognition device can be set up to distinguish between an electrical discontinuity generated by the electrical end user device (in particular an electrical load) and an electrical network impedance generated by a varying network impedance.
  • expected and known electrical discontinuities occurring in switching the tapchanger will be considered.
  • the expected and known electrical discontinuities may in particular depend on the ratio of the number of turns which are active before switching or after switching of the tapchanger.
  • Net quality characteristic indicative sensor signal to recognize.
  • the corresponding signals can be subjected to a pattern analysis which (among other things based on empirical data) is between the different ones
  • Recognizing be set up a generated by the Tapchanger electrical discontinuity by means of an analysis of the for the
  • Net quality characteristic indicative sensor signal to detect with methods of artificial intelligence. It is possible, alternatively or in addition to pattern recognition, to use other methods of artificial intelligence for the Signal evaluation and classification, in particular neural networks, fuzzy logic, heuristic forecasts, etc.
  • Recognition device configured to perform the recognition based on at least one analysis from a group consisting of a
  • Recognition device to be set up, the recognition based on a
  • Network quality characteristic should be indicative of what is currently available from the energy supply network and / or affordable in the foreseeable future
  • Power quality characteristic for example, a voltage value or a current value
  • an excess energy supply can lead to increased voltage and / or current values compared to a setpoint value.
  • Power Quality Characteristics an electrical voltage value provided by the energy supply network and / or an electric current value resulting from the power supply and / or a crest factor of the supply provided by the energy supply network and / or at least one particular discontinuous voltage event in the electrical voltage provided by the energy supply network and / or a power provided by the power grid and / or energy and / or flicker events provided by the power grid in the power supply network signal and / or at least one of the harmonics or interharmonics of the electrical or electrical power provided by the power grid and / or a ripple control signal (wherein the so-called ripple control) for remote control of electricity consumers by
  • Impedance value represent the power quality characteristic.
  • the detection of the power quality characteristic by a Measurement of a frequency dependence of the impedance done.
  • Frequency dependency of the impedance allows a determination or estimation of how and what communication is possible over mains supply lines and / or which disturbance (for example, measurement of attenuation of
  • the detection of the power quality characteristic can be carried out by measuring the impedance for determining an internal resistance of the power supply network. This will ensure, for example, that provision is made in the context of the end-user side
  • the detection of the power quality characteristic may also include a measurement of a time characteristic of impedance (in particular source impedance) and nominal voltage. This allows a concrete statement about a local network utilization status.
  • Each of the mentioned forms of network impedance measurement may be used to dynamically estimate the current source voltage, parallel load and internal impedance of the network
  • Recognizing be configured to perform the detection based on at least one time derivative, in particular the first derivative and / or the second derivative, the at least one detected network quality characteristic. It has been found that analysis of the slope and / or curvature behavior of the power quality characteristic (especially a supply voltage) over time enables a particularly sensitive analysis of electrical discontinuities caused by tap changer switching or other disturbances. Also is the Analysis of the first and / or second derivative of the power quality signal for the distinction between an electrical discontinuity based on a tap changer switch and an electrical discontinuity due to another cause (in particular caused by an electrical (in particular foreign, ie beyond the influence of the end user) electrical End user device or another
  • Detection can be improved.
  • Recognizing be configured to detect based on the detected sensor signal generating a voltage jump as an electrical discontinuity.
  • the magnitude of such a voltage jump ie, end voltage minus initial voltage
  • the device may include a controller configured to control power management of the end user device or other electronic component based on a result of the detection.
  • energy management that is the allocation of energy from the
  • Energy management can be carried out in an efficient and effective manner.
  • the energy management of a building or part of a building can be considered End user device based on the identification of the electrical
  • the device may be on a low-voltage side (in particular the secondary side) of a
  • Transformers of Tapchangers be arranged.
  • the transformer can be used in particular as a medium-voltage transformer
  • Power supply network and electrical end user device may be arranged.
  • the primary side of the transformer can then be arranged on the power supply side, the secondary side end user device side.
  • a lower voltage of, for example, between 100 V and 450 V, in particular single-phase 230 V / concatenated 400 V in Europe and correspondingly 110 V (single-phase) / 190 V (concatenated) in the USA
  • a lower voltage can prevail than on the side of the energy supply network .
  • the tap changer may comprise a transformer having a primary coil and a secondary coil, wherein on one of the coils (i.e., on the primary coil or on the secondary coil) means for in particular stepwise changing one for a
  • This transformer can typically be realized in one or three phases.
  • the individual switching stages of the transformer can be equidistant or can
  • Switching distance can then draw a conclusion on the operation of Tapchangers and the cause of an electrical discontinuity.
  • the arrangement may comprise at least one further electrical end user device, which is connected to the power supply network and their electrical properties the device may be unknown.
  • the device can also without detailed knowledge of other details of the coupling of the
  • the detection and detection may be performed in a low voltage area of the power grid, in particular at an end user.
  • Low-voltage range can be understood that area of a power supply network in which a useful signal already to a degree
  • a power transmission between the power grid and an end user based on the result (in particular by means of the above
  • Energy consumption device for example, the electric
  • Endnutzer a floor heating of a building
  • Endnutzers be at least temporarily throttled or reduced to stabilize the heavily loaded power grid or support.
  • an energy generating device for example a solar system or a wind turbine
  • the end user can be fed into the energy supply network in order to relieve the energy supply network.
  • End user at least one energy device and / or at least one power generation device and / or at least one
  • Figure 1 shows an arrangement for detecting an electrical discontinuity generated by a tapchanger in an electrical path between a power supply network and an electrical end user device according to an exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a tapchanger of the arrangement according to FIG. 1.
  • the voltages shown are exemplary.
  • the Tapchanger is shown for simplicity only in single phase.
  • FIG. 3 shows an arrangement for acquiring impedance information as a power quality characteristic in an electric path between one
  • FIG. 4 and FIG. 5 show further circuits for detecting
  • a sensor for identifying signal artifacts generated specifically by a tapchanger in the form of electrical discontinuities.
  • one (or more in time sequence) power quality measurement (s) or an extended impedance measurement (also here preferably several in time sequence) is or will be performed. From these measurements there are enough
  • the sub-mechanisms that can be used for the sensor system may include one or more of the following measures:
  • Source impedance of the low voltage network results.
  • Source impedance analog it is possible according to a further exemplary embodiment of the invention to convert a voltage jump measured at the end user terminal to the equivalent voltage jump at the feed point (in particular harnesszurechen).
  • Supply network are the voltage jumps generated by different Windungsab Beatles different, even if their similarity
  • Switching characteristics over time can be high. Through a learning process of the sensor (for example, collecting historical data and interpreting it), it is possible to do those in the real system To characterize voltage jumps in their height and type and to feed back this result for optimization into the decision process.
  • the Tapchanger switch with a known and mostly predictable parallel (with symmetrical end user load) switching all three phases. This switching symmetry can be recognized and used as input in the multi-factor decision model.
  • the method for recognizing tapchanger jumps may be part of a
  • Energy control device that controls the purchase and / or the return of energy at the end user. This controller can be additional
  • the result of the sensor can according to an exemplary
  • End users in the same geographical low-voltage distribution segment for example, all participants of a virtual power plant, which on the same low-voltage supply segment are arranged.
  • Different forms of communication can be used (for example, electronic wireline
  • Bus systems such as Ethernet, LON, EIB / KNX, etc., or even wireless communication (for example, Bluetooth, WIFI, WLAN, etc.) or forms of wired transmission via supply lines (for
  • Example Powerline technologies according to ISO / IEC 14908, or private protocols, as from SMA).
  • a device according to an exemplary
  • the device can be designed so that a mutual influence takes place to the further advantage of the power supply network.
  • a device may also be integrated (eg, not local) or implemented as a sub-component in an intelligent control system.
  • a device for detecting voltage jumps generated by tapchangers is on the secondary side of a correspondingly controlled transformer
  • the device may be installed in a low voltage network or at the end user.
  • the device can be used for (for example, directly) autonomous and / or autonomous control of end consumers and / or decentralized feed devices.
  • such a device may have various processing and / or controlling
  • the device can be installed in parallel to other consumers whose connection values are unknown.
  • the device may be designed for both single-phase and multi-phase operation. The present For the sake of simplicity, description primarily focuses on single-phase systems.
  • FIG. 1 shows an arrangement 150 for identifying or identifying one by a tapchanger 102 in an electrical path between one
  • Power grid 104 and electrical end user devices 106, 120 generate voltage discontinuity as an electrical discontinuity according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the assembly 150 is formed by the power supply network 104 for supplying electrical energy to connected loads, a plurality of electrical end user devices 106, 120 connected thereto, the tap changer 102 (ie, a step-up transformer switch, see FIG. 2) between the power grid 104 and the electrical end user devices 106, 120 and devices 100 for detecting an electrical discontinuity generated by the tap changer 102.
  • the tap changer 102 ie, a step-up transformer switch, see FIG. 2
  • End user device 106, 120 associated with its own device 100.
  • a device 100 it is possible for a device 100 to be shared with a plurality of end user devices 106, 120. According to Figure 1 are the
  • the detection and detection is carried out in both devices 100 in each case in a low-voltage region of the power supply network 104, i. E. at the position of the respective end user device 106, 120.
  • the device 100 has a sensor device 108, which is set up for a power quality characteristic between the
  • the Power supply network 104 and the electrical end user device 106 to detect indicative sensor signal.
  • the sensor device 108 may be designed, for example, as a voltmeter according to FIG. 1, which detects a time characteristic of the supply voltage on a power line 190. The measured supply voltage is therefore in the embodiment shown, the addressed power quality characteristic.
  • the apparatus 100 includes a recognizer 110 (eg, a processor or a portion of a processor) that is remote from the
  • Detector 110 evaluates the sensor signal. This evaluation may also include the one-time and / or two-time derivative of the sensor signal after the time in order to include the temporal slope and / or curvature behavior of the supply voltage for further refinement in the evaluation can. As a result, certain signal characteristics can be made more visible than in the sole evaluation of the recorded
  • the recognizer 110 Based on the sensed sensor signal, the recognizer 110 identifies, using pattern recognition and / or artificial intelligence methods, and if necessary incorporating empirical data, whether the detected voltage jump was generated by a tapchanger 102 switching operation or has other causes. It is also possible for impedance analysis to be included in this classification analysis to clarify the cause of the electrical discontinuity, which can also be detected as a network quality characteristic
  • Primary coil 202 can be switched on or off, resulting in
  • Analysis criteria preferably a combination of several of the mentioned analysis criteria, can be decided with high reliability as to whether a detected electrical discontinuity is due to the tap changer 102 or has another cause.
  • Power grid 104 which may be due to a current bottleneck in the power supply, for example.
  • the Power supply network 104 is powered by a connected wind turbine and currently calm, so the low supply of energy can lead to such a bottleneck in the power supply, which can also be expressed by a reduced supply voltage amplitude.
  • the recognizer 110 may indicate to the recognizer 110
  • Controller 112 (eg, a processor or a portion of a processor) directs control of end user devices 106 and 120, respectively
  • the detected voltage jump is caused merely by a switching operation of the tapchanger 102, then it is at most one for the
  • Control device 112 negligible interference, for example, does not make it necessary to adjust the control of the associated end user device 106 and 120, respectively. If, on the other hand, the detected voltage jump is triggered by a temporarily reduced energy supply capacity of the energy supply network 104, then it may be necessary for the respective ones to be triggered
  • End-user device 106 or 120 associated control device 112 adapts its control characteristics, as will be described below:
  • control device 112 assigned to the left-hand device 100 according to FIG. 1 is responsible for a
  • the controller 112 may reduce the amount of energy that the end user device 106 designed as a power consumption unit (for example, underfloor heating of a building) extracts from the energy supply network 104. For example, while the scarce power supply capacity of the utility grid 104 is halted, the controller 112 may reduce the amount of energy that the end user device 106 designed as a power consumption unit (for example, underfloor heating of a building) extracts from the energy supply network 104. For example, while the scarce power supply capacity of the utility grid 104 is halted, the controller 112 may reduce the amount of energy that the
  • End user device 106 can refer to the power grid 104.
  • the power supply network 104 is stabilized and also for the benefit of the end user devices 106, 120 a collapse of
  • the controller 112 shown on the left according to FIG. 1 can supply the end user device 106 again with a normal, again increased amount of energy.
  • control device 112 assigned to the device 100 according to FIG. 1 is responsible for controlling an amount of energy which the end user device 120 designed as a power generation unit (for example a solar system) or energy buffer device (for example a rechargeable battery) has
  • Power supply network 104 feeds. For example, while the scarce power supply capacity of the utility grid 104 is halted, the controller 112 may increase the amount of energy that the
  • End user device 120 feeds into the power grid 104.
  • the energy supply network 104 is stabilized and also for the benefit of the end user devices 106, 120 a collapse of the energy supply is avoided.
  • the arrangement 150 at least one power generating unit and / or at least one energy consumption unit and / or at least one
  • FIG. 1 shows an arrangement 150 in which the tap changer 102 is arranged between the energy supply network 104 on the one hand and a plurality of electrical consumers in the form of the end user devices 106, 120 on the other hand.
  • Each of the electrical end user devices 106, 120 is autonomously controlled by an associated device 100, without the respective devices 100 having to know each other's respective electrical properties.
  • the respective sensor device 108 measures the power quality characteristic near the associated electrical
  • Control means 112 which controls the power management of the electric end user equipment 106, 120 in accordance with the result of the Erkennanalysis.
  • FIG. 2 shows a tapchanger 102 as it can be used in the arrangement 150 according to FIG.
  • Tapchanger 102 includes a transformer 200 having a
  • the Low-voltage or secondary side of Tapchangers 102 can be arranged or interconnected on the power supply side.
  • the Low-voltage or secondary side of Tapchangers 102 can be arranged or interconnected on the power supply side.
  • Endnereiner Koreans press be arranged or interconnected.
  • Voltage jumps are determined when switching the Tapchangers 102 by the size of the steps on the device 206.
  • Detecting device 110 be known and used in determining the origin of a voltage jump as electrical discontinuity advantageous as a reliable allocation criterion of a voltage jump to the Tapchanger 102.
  • the drawn Tapchanger 102 is exemplary - in other possible embodiments, Tapchanger with 7 to 20
  • Embodiments of the invention described which refers to the implementation of an impedance measurement and an analysis of the temporal variance in
  • Measurement of Impedance as a Function of Frequency This makes it possible to estimate how and what communication via the mains supply lines is possible or what disturbances (for example, measuring the attenuation of harmonic harmonics) of the spectrum) in the local system.
  • Source impedance and rated voltage in their temporal change are determined and recorded, and the impedance with different measuring loads (R measurement) is determined.
  • R measurement the impedance with different measuring loads
  • FIG. 3 shows an arrangement for acquiring impedance information as a power quality characteristic in an electrical path between
  • Power supply network 104 and one (or more) electrical
  • End user device (s) 106, 120 according to an exemplary
  • Embodiment of the invention The manner in which further consumers can be switched on is shown in a diagram 310, to which a simplified equivalent circuit 320 is assigned.
  • circuit block 330 With reference to circuit block 330, it should also be mentioned that only one of, for example, three phases is shown there, so that, if appropriate, a plurality of circuit blocks 330 would have to be arranged in parallel.
  • Transformer 200 which accomplishes the transition from medium voltage grid 302 to low voltage grid 304, becomes ideal
  • FIG. 4 thus shows a supply circuit 400 with ideal source Uo, internal resistance Z s and end-user device 106, 120 (but still without parallel load resistors).
  • the measuring resistor Z m shown here can be exemplified by the locally existing
  • End consumer resistors 106, 120 are formed.
  • a separate measuring device can be used for impedance measurement.
  • a measuring device with variable measuring resistors is suitable
  • Figure 5 shows an alternative to Figure 4 circuit 500. In this case
  • Measuring method is not the power supply network loaded with the measuring resistor Zm, but fed back via an energy supply system (eg photovoltaic system, battery or storage capacitor) power into the power grid and due to known (ideally variable)
  • an energy supply system eg photovoltaic system, battery or storage capacitor
  • a m Self-impedance
  • FIG. 6 shows a diagram 600, in which a voltage-current characteristic 606 is shown. Along an abscissa 602 the current I is plotted, whereas along an ordinate 604 the voltage U is plotted.
  • Ui_ corresponds to the voltage of the ideal source.
  • Ik corresponds to one
  • Measuring resistor can interpolate the curved curve 700 in its important segments and so the voltage at the transformer 200 (Uo, has been simplified with an ideal source as Us in Figure 3), Z s and the sum of the parallel load impedances Zi, Z2 and Z2 ' (Simplified as a Zander)
  • the measuring voltage Um shown in FIG. 7 may be equal to the nominal voltage of the network.
  • FIG. 5 illustrates a measuring variant in which energy is not fed back with a measuring resistor, but energy is fed back by means of a foreign source with known internal resistance.
  • T and T 2 are each an average time between two changes in resistance).
  • End user device or a subset of the end user devices refers understood. In particular, this can also be understood to mean only an amount of energy relevant to a local load on the distribution structure.
  • transmitted energy can either generate an amount of energy generated (for example, by the power grid or a power supply) Power generation unit of an end user device) or a consumed power amount (for example, from a power consumption unit of a power unit)
  • the energy transmitted may be the result of a generated energy in using the distribution structure and in terms of the energy consumed.

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Abstract

Vorrichtung (100) zum Erkennen einer durch einen Tapchanger (102) in einem elektrischen Pfad zwischen einem Energieversorgungsnetz (104) und einer elektrischen Endnutzereinrichtung (106, 120) erzeugten elektrischen Diskontinuität, wobei die Vorrichtung (100) eine Sensoreinrichtung (108), die eingerichtet ist, ein für eine Netzqualitätscharakteristik in dem elektrischen Pfad zwischen dem Energieversorgungsnetz (104) und der elektrischen Endnutzereinrichtung (106, 120) indikatives Sensorsignal zu erfassen, und eine Erkenneinrichtung (110) aufweist, die eingerichtet ist, basierend auf dem erfassten Sensorsignal zu erkennen, ob eine durch den Tapchanger (102) erzeugte elektrische Diskontinuität vorliegt.

Description

Erkennen einer durch einen Tapchanger erzeugten elektrischen Diskontinuität basierend auf einer Netzqualitätscharakteristik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erkennen einer durch einen Tapchanger in einem elektrischen Pfad zwischen einem
Energieversorgungsnetz und einer elektrischen Endnutzereinrichtung erzeugten elektrischen Diskontinuität, eine Anordnung, ein computerlesbares
Speichermedium und ein Software-Programm.
Ein Energieversorgungsnetz hat die Aufgabe, eine von ihm gelieferte Netzspannung bei seinen Endverbrauchern in einem Korridor von typischerweise +6% bis -10% konstant zu halten (je nach Norm, manchmal auch ± 10%). Dies gilt in einer einfachen Betrachtungsweise für die typische einphasige
Nennspannung von 230 V, aber auch für verkettete Drehstromspannungen von typischerweise 400 V (dies sind lediglich typische Spannungen, wobei andere Spannungswerte möglich sind). Ein Energieversorgungsnetz bewerkstelligt dies durch verschiedene Maßnahmen. Diese Maßnahmen umfassen eine möglichst konstante Versorgungsspannung durch seine Zulieferer, eine tiefe Impedanz in seinem Niederspannungsnetz durch interne Regulierungen oder die Begrenzung des maximalen Verbrauches in einem Niederspannungsbezugsstrang . Häufig kommen diese Maßnahmen in Kombination vor bzw. werden noch durch zusätzliche Maßnahmen ergänzt. Eine dieser Maßnahmen ist das Bereitstellen eines Tapchangers. Dies ist ein Transformator (meist im Mittelspannungsnetz oder bei großen Übergängen von Mittelspannung zu Niederspannung), welcher für eine Primärspule (oder analog für eine Sekundärspule) mehrere Wicklungsabgänge hat. Eine Messanordnung in Kombination mit einer Steuerung schaltet die Anzapfungen um. Tapchanger erzeugen beim Schalten elektrische Diskontinuitäten, die durch andere Einflüsse in einem Energieversorgungsnetz ausgeschmiert oder verzerrt werden können.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein effektives Übertragen von Energie zwischen einem Energieversorgungsnetz und einer elektrischen Endnutzereinrichtung zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Erkennen einer durch einen Tapchanger (insbesondere ein Stufenschalter mit Transformator) in einem elektrischen Pfad zwischen einem Energieversorgungsnetz und einer elektrischen Endnutzereinrichtung erzeugten elektrischen Diskontinuität geschaffen, wobei die Vorrichtung eine
Sensoreinrichtung, die eingerichtet ist, ein für eine Netzqualitätscharakteristik in dem elektrischen Pfad zwischen dem Energieversorgungsnetz und der
elektrischen Endnutzereinrichtung indikatives Sensorsignal zu erfassen, und eine Erkenneinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, zum Beispiel basierend auf dem erfassten Sensorsignal das Vorliegen einer elektrischen Diskontinuität zu erkennen und basierend auf dem erfassten Sensorsignal ferner zu erkennen, ob (oder ob nicht) es sich hierbei um eine durch den Tapchanger erzeugte elektrische Diskontinuität handelt (oder ob die elektrische Diskontinuität eine andere Ursache hat).
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Endnutzereinrichtung geschaffen, welche aufweist (a) eine
Energieerzeugeinheit und/oder eine Energieverbraucheinheit und/oder Energiezwischenspeichereinheit und (b) eine vorstehend beschriebene Vorrichtung zum Erkennen einer durch einen Tapchanger in einem elektrischen Pfad zwischen einem Energieversorgungsnetz und einer elektrischen
Endnutzereinrichtung erzeugten elektrischen Diskontinuität. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Anordnung geschaffen, die ein Energieversorgungsnetz, mindestens eine elektrische Endnutzereinrichtung, einen Tapchanger in dem elektrischen Pfad zwischen dem Energieversorgungsnetz und der mindestens einen elektrischen Endnutzereinrichtung und eine Vorrichtung mit den oben beschriebenen
Merkmalen zum Erkennen aufweist, ob eine elektrische Diskontinuität durch den Tapchanger erzeugt wurde.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Erkennen einer durch einen Tapchanger in einem elektrischen Pfad zwischen einem Energieversorgungsnetz und einer elektrischen
Endnutzereinrichtung erzeugten elektrischen Diskontinuität bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren ein für eine Netzqualitätscharakteristik in dem elektrischen Pfad zwischen dem Energieversorgungsnetz und der elektrischen
Endnutzereinrichtung indikatives Sensorsignal erfasst wird und basierend auf dem erfassten Sensorsignal erkannt wird, ob eine elektrische Diskontinuität durch den Tapchanger erzeugt wurde.
In einem computerlesbaren Speichermedium gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Programm zum Erkennen einer durch einen Tapchanger zwischen einem Energieversorgungsnetz und einer elektrischen Endnutzereinrichtung erzeugten elektrischen Diskontinuität gespeichert, welches Programm, wenn es von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt wird, die oben beschriebenen Verfahrensschritte aufweist bzw.
durchführt.
Ein Software-Programm (zum Beispiel gebildet durch ein oder mehrere Computerprogramm-Elemente, welche optional auch örtlich verteilt und/oder mit kommunikativem Datenaustausch untereinander verbunden sein können) gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Erkennen einer durch einen Tapchanger zwischen einem Energieversorgungsnetz und einer
elektrischen Endnutzereinrichtung erzeugten elektrischen Diskontinuität weist die oben beschriebenen Verfahrensschritte auf (bzw. führt diese durch oder steuert diese), wenn es von einem oder mehreren Prozessoren der Vorrichtung
ausgeführt wird .
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können sowohl mittels eines Computerprogramms, das heißt einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektrischer Schaltungen, das heißt in Hardware, oder in beliebig hybrider Form, das heißt mittels Software-Komponenten und Hardware- Komponenten, realisiert werden.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff
„Tapchanger" insbesondere eine Anordnung aus einem Stufenschalter und einem Transformator (insbesondere einem Leistungstransformator) verstanden, wobei der Stufenschalter zur Einstellung eines Übersetzungsverhältnisses des
Transformators geschaltet werden kann. Die Wicklung des Transformators an seiner Ober- oder Unterspannungsseite kann hierfür eine Stammwicklung und eine Stufenwicklung mit mehreren Anzapfungen aufweisen, von denen jede an den Stufenschalter geführt werden kann. Insbesondere kann ein Tapchanger als elektronische Komponente bezeichnet werden, die Abgänge an dem
Transformator mit dem Ziel umschaltet, ausgangsseitig eine bestimmte
Spannung einzustellen. Ein Tapchanger kann somit insbesondere ein
Transformator sein, bei dem eine der beiden Spulen (das heißt Primärspule oder Sekundärspule) einen stufenlos oder inkrementell zu- oder abschaltbaren
Windungsanteil aufweist. Durch das Zu- oder Abschalten von einem oder mehreren optionalen Windungsanteilen auf der Primärseite und/oder auf der Sekundärseite des Transformators kann die Transformatorfunktion stufenlos oder gestuft eingestellt werden. In einem Energieversorgungsnetz können solche Tapchanger typischerweise dreiphasig ausgelegt werden, d .h. für alle drei Phasen eines Verteilnetzes.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „elektrische Diskontinuität" insbesondere eine sprunghafte Veränderung eines zwischen dem Energieversorgungsnetz und der mindestens einen
Endnutzereinrichtung anliegenden elektrischen Signals (insbesondere eine sprunghafte Änderung in einer von dem Energieversorgungsnetz bereitgestellten Versorgungsspannung) verstanden werden, der für den elektrischen
Energietransport zwischen dem Energieversorgungsnetz und der elektrischen Endnutzereinrichtung indikativ ist. Ein entsprechendes Signal kann ein
Spannungssignal oder ein Stromsignal sein, das als Energieträger über eine Leitung zwischen Energieversorgungsnetz und elektrischer Endnutzereinrichtung propagiert. Dieses Signal kann je nach Art des Verteilnetzes Verzerrungen bis zum Ort des Sensors erleben . Wird ein entsprechender Sprung oder eine entsprechende Knickstelle im Zeitverlauf dieses elektrischen Signals erkannt
(beziehungsweise deren verzerrte, aber immer noch signaltypische, Signatur), so kann dieses darauf beruhen, dass an dem zugehörigen Tapchanger ein
Schaltvorgang stattgefunden hat. Ist die Ursache der elektrischen Diskontinuität dagegen eine andere (zum Beispiel eine zeitweilige Energiereduktion des
Energieversorgungsnetzes, ein Fehler am Ort einer an das
Energieversorgungsnetz angeschlossenen Endnutzereinrichtung, Zuschalten oder Abschalten einer Endnutzereinrichtung, etc.), so kann die elektrische
Diskontinuität eine andere spektrale Charakteristik haben (zum Beispiel ein kurzzeitiger Peak, eine wellenartige Störung oder ein dauerhaftes Artefakt in dem Signal).
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Netzqualitätscharakteristik" eine auf eine Qualität des Energieversorgungsnetzes bezogene Charakteristik verstanden werden, die in dem Energieversorgungsnetz in der Vergangenheit herrschte, gegenwärtig herrscht und/oder in der Zukunft herrschen wird . Die Netzqualität kann also die Güte eines Signals bezeichnen, das auf dem Energieversorgungsnetz hin zu einer von dem
Energieversorgungsnetz mit elektrischer Energie versorgten elektrischen
Endnutzereinrichtung (oder beim Einspeisen von Energie in das
Energieversorgungsnetz mittels der Endnutzereinrichtung in umgekehrter
Richtung) propagiert. Eine hohe Netzqualitätscharakteristik kann durch einen konstanten oder stetigen Verlauf dieses Signals (zum Beispiel ein
Spannungssignal oder ein Stromsignal) gekennzeichnet sein . Durch das
sensorische Erfassen oder Detektieren eines solchen Signals kann der für die Netzqualitätscharakteristik indikative Messparameter ermittelt werden. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung werden unter dem Begriff
„Endnutzereinrichtungen" insbesondere an das Energieversorgungsnetz
angeschlossene oder anschließbare Nutzereinheiten verstanden, die mindestens eine Energieverbraucheinheit (insbesondere eine elektrische Last, zum Beispiel eine elektrische Heizung), und/oder mindestens eine Energieerzeugungseinheit (die eine Energieverbraucheinheit einer Endnutzereinrichtung mit elektrischem Strom versorgen kann und/oder diesen Strom in das Energieversorgungsnetz einspeisen kann, zum Beispiel eine Solaranlage) und/oder mindestens eine Energiezwischenspeichereinheit (die elektrische Energie aus dem
Energieversorgungsnetz und/oder von einer Energieerzeugeinheit
Zwischenspeichern kann, zum Beispiel eine beladbare und entladbare Batterie) aufweisen kann. Unterschiedliche Endnutzereinrichtungen können dezentral zueinander und zu dem Energieversorgungsnetz angeordnet sein. Beispiele für Endnutzereinrichtungen sind Gebäudeteile (zum Beispiel eine Wohnung), ein Gebäude, ein privater Nutzer, ein Industrieunternehmen, etc. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein System
geschaffen, das das Auftreten von Signalartefakten auf einem
Energieversorgungsnetz sensorisch detektieren kann und durch
Signalauswertung zuordnen kann, ob ein solches Signalartefakt durch einen Umschaltvorgang eines Tapchangers veranlasst ist oder eine andere Ursache hat. Anders ausgedrückt kann ein solches System eine Klassifizierung vornehmen, welche Ursache eine detektierte elektrische Diskontinuität an einem Energieversorgungsnetz hat bzw. mit höchster Wahrscheinlichkeit hat. Die Steuerung der Energieverwaltung an der elektrischen Endnutzereinrichtung kann diese Information vorteilhaft verwenden, da insbesondere harmlose
vorübergehende Störungen aufgrund eines Schaltvorgangs eines Tapchangers von kritischen längerfristigen Störungen (zum Beispiel verursacht durch eine vorübergehend verringerte Energieversorgungskapazität des
Energieversorgungsnetzes) unterschieden werden können. Dadurch ist sichergestellt, dass eine Endnutzereinrichtung auf eine spezielle, durch
Signalanalyse identifizierte Störung angemessen reagieren kann. Anders ausgedrückt kann durch die Kenntnis der Ursache einer solchen elektrischen Diskontinuität die steuerungstechnische Reaktion von einer oder mehreren elektronischen Komponenten der Endnutzereinrichtung auf eine solche elektrische Diskontinuität präziser vorgenommen werden.
Im Weiteren werden zusätzliche exemplarische Ausführungsbeispiele der Vorrichtung, der Anordnung, des Verfahrens, des computerlesbaren
Speichermediums und des Software-Programms beschrieben.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die
Erkenneinrichtung eingerichtet sein, basierend auf dem erfassten Sensorsignal eine Unterscheidung zu treffen zwischen einer durch den Tapchanger erzeugten elektrischen Diskontinuität einerseits und einer durch eine von einer
Normalbelastung abweichende Fehlbelastung (d .h . Überlast oder Unterlast) des Energieversorgungsnetzes erzeugten elektrischen Diskontinuität andererseits. Die Unterscheidung zwischen einer elektrischen Diskontinuität, die auf einen Schaltvorgang des Tapchangers zurückzuführen ist (insbesondere ein
Spannungssprung um einen durch den vorbekannten Tapchanger definierten Wert), und einer elektrischen Diskontinuität, die durch Lastprobleme des
Energieversorgungsnetzes bedingt ist, erlaubt eine präzise zugehörige
Ansteuerung der Komponenten des Energienetzwerks. Zum Beispiel kann eine Steuereinrichtung auf eine harmlose tapchangerbedingte elektrische Diskontinuität hin gar keine Anpassung der Steuerung einer
Endnutzereinrichtung vornehmen. Wird dagegen eine eintretende oder beendende Fehlbelastung des Energieversorgungsnetzes erkannt, kann eine Steuereinrichtung die Steuerung der Endnutzereinrichtung entsprechend anpassen : Auf eine zu der Diskontinuität führende Überbelastung des
Energieversorgungsnetzes kann zum Beispiel mit einer zeitweisen Verringerung der Energie reagiert werden, welche zur Versorgung einer
Energieverbraucheinheit der Endnutzereinrichtung dem Energieversorgungsnetz entnommen wird . Bei einer solchen Überbelastung kann ebenfalls eine
Energiezwischenspeichereinrichtung (zum Beispiel ein wiederaufladbarer Akku) der Endnutzereinrichtung zumindest teilweise entladen werden, um die dadurch frei werdende Energie zur Stützung des Energieversorgungsnetzes in das
Energieversorgungsnetz einzuspeisen. Auf eine zu der Diskontinuität führende Unterbelastung des Energieversorgungsnetzes kann zum Beispiel mit einer zeitweisen Erhöhung der Energie reagiert werden, welche zur Versorgung der Endnutzereinrichtung dem Energieversorgungsnetz entnommen wird. Zum Beispiel kann dann eine Energiezwischenspeichereinrichtung vorsorglich geladen werden, um das Energieversorgungsnetz beim Abbau der Überkapazitäten zu unterstützen.
Besonders vorteilhaft kann die Erkenneinrichtung eingerichtet sein, auch zwischen einer durch die elektrische Endnutzereinrichtung (insbesondere eine elektrische Last) und einer durch eine variierende Netzimpedanz erzeugten elektrischen Diskontinuität zu unterscheiden. Durch weitere Verfeinerung der Erkennung der unterschiedlichen Ursachen einer elektrischen Diskontinuität kann die Steuerung der Energieversorgung der Endnutzereinrichtung noch präziser durchgeführt werden
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die
Erkenneinrichtung eingerichtet sein, die Schaltungen eines Tapchangers zu erkennen und zu ignorieren, das heißt die vom Tapchanger verursachten Spannungssprünge nicht als Über- oder Unterversorgung des
Energieversorgungsnetzes zu interpretieren (und somit keine falsche
Energiesteueranweisungen auszulösen).
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel werden bei dem Treffen der Unterscheidung erwartete und bekannte beim Schalten des Tapchangers auftretende elektrische Diskontinuitäten berücksichtigt werden. Die erwarteten und bekannten elektrischen Diskontinuitäten können in ihrer Höhe bzw. Stärke insbesondere von dem Verhältnis der Anzahl an Windungen abhängen, welche vor dem Schalten bzw. nach dem Schalten des Tapchangers aktiv sind . Durch das Einbeziehen einer solchen vorbekannten Information kann eine besonders hohe Erkennungssicherheit für eine von dem Tapchanger verursachten
elektrischen Diskontinuität gewährleistet werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die
Erkenneinrichtung eingerichtet sein, eine durch den Tapchanger erzeugte elektrische Diskontinuität mittels einer Musteranalyse des für die
Netzqualitätscharakteristik indikativen Sensorsignals zu erkennen. Wenn der Zeitverlauf der Netzqualitätscharakteristik erfasst worden ist, können die entsprechenden Signale einer Musteranalyse unterzogen werden, die (zum Beispiel auf Basis empirischer Daten) zwischen den unterschiedlichen
Signalmustern von elektrischen Diskontinuitäten unterscheiden kann, die auf die genannten unterschiedlichen Ursachen zurückgehen. Dadurch ist eine
objektivierte Einordnung bzw. Klassifizierung einer detektierten elektrischen Diskontinuität möglich.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die
Erkenneinrichtung eingerichtet sein, eine durch den Tapchanger erzeugte elektrische Diskontinuität mittels einer Analyse des für die
Netzqualitätscharakteristik indikativen Sensorsignals mit Methoden der künstlichen Intelligenz zu erkennen. Es ist möglich, alternativ oder ergänzend zu einer Mustererkennung andere Methoden der künstlichen Intelligenz für die Signalauswertung und Klassifizierung heranzuziehen, insbesondere neuronale Netzwerke, Fuzzylogik, heuristische Prognosen etc.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die
Erkenneinrichtung eingerichtet sein, das Erkennen basierend auf mindestens einer Analyse aus einer Gruppe durchzuführen, die besteht aus einer
Abschätzung einer Innenimpedanz des Energieversorgungsnetzes, einer
Abschätzung einer Anzahl von parallel an dem Energieversorgungsnetz parallel angeschlossenen elektrischen Endnutzereinrichtungen, und einer Abschätzung eines Verhältnisses zwischen schnell wechselnden und langsam wechselnden Innenimpedanzen. Somit kann durch eine Impedanzanalyse eine zuverlässige Klassifizierung einer detektierten elektrischen Diskontinuität erfolgen.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die
Erkenneinrichtung eingerichtet sein, das Erkennen basierend auf einem
Zeitverlauf der Netzqualitätscharakteristik durchzuführen. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Netzqualitätscharakteristik über einen bestimmten Zeitraum hin zu analysieren, um zu einer zuverlässigen
Klassifizierung einer Ursache einer elektrischen Diskontinuität zu kommen. Somit kann über die unmittelbare Diskontinuität hinaus der Zeitverlauf aufgezeichnet werden, um Ereignisse des Zeitverlaufs zuverlässig identifizieren und
klassifizieren zu können.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die
Netzqualitätscharakteristik indikativ sein für die von dem Energieversorgungsnetz gegenwärtig und/oder in absehbarer Zukunft leistbare
Energieversorgungskapazität, insbesondere eine Energieknappheit oder ein Energieüberangebot. Besteht gegenwärtig eine Energieknappheit in dem
Energieversorgungsnetz, so kann zum Beispiel auch ein Absolutwert der
Netzqualitätscharakteristik (zum Beispiel ein Spannungswert oder ein Stromwert) gegenüber einem Sollwert absinken. Ein Energieüberangebot kann dagegen zu gegenüber einem Sollwert erhöhten Spannungs- und/oder Stromwerten führen. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die
Netzqualitätscharakteristik ein von dem Energieversorgungsnetz bereitgestellter elektrischer Spannungswert und/oder ein von dem Energieversorgungsnetz sich durch Verbrauch ergebender elektrischer Stromwert und/oder ein Crest Faktor der von dem Energieversorgungsnetz bereitgestellten Versorgung und/oder mindestens ein insbesondere diskontinuierliches Spannungsereignis in der von dem Energieversorgungsnetz gestellten elektrischen Spannung und/oder eine von dem Energieversorgungsnetz bereitgestellte Leistung und/oder eine von dem Energieversorgungsnetz bereitgestellte Energie und/oder Flicker-Ereignisse in dem von dem Energieversorgungsnetz bereitgestellten Signal und/oder mindestens eine Harmonische oder Zwischenharmonische der oder des von dem Energieversorgungsnetz bereitgestellten elektrischen Spannung oder elektrischen Stroms und/oder ein Rundsteuersignal (wobei die sogenannte Rundsteuertechnik (ripple control) zur Fernsteuerung von Stromverbrauchern durch
Energieversorgungsunternehmen eingesetzt wird) und/oder eine Asymmetrie in der oder dem von dem Energieversorgungsnetz bereitgestellten elektrischen Spannung oder elektrischen Strom und/oder eine Frequenz der oder des von dem Energieversorgungsnetz bereitgestellten elektrischen Spannung oder elektrischen Strom sein. Diese oder andere Netzqualitätscharakteristika können durch eine Analyse des Energieversorgungsnetzes oder von Teilen davon ermittelt werden und in die Klassifizierung einer elektrischen Diskontinuität eingehen. Dadurch kann in der Folge eine Steuerung einer Endnutzereinrichtung aufgrund objektiver, physikalischer Parameter des Energieversorgungsnetzes und somit in präziser Weise erfolgen. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die
Netzqualitätscharakteristik anhand von Informationen hinsichtlich einer
Impedanz von zumindest einem Teil des Energieversorgungsnetzes
charakterisiert werden. Anders ausgedrückt kann ein entsprechender
Impedanzwert die Netzqualitätscharakteristik darstellen. Gemäß einer ersten Ausgestaltung kann die Erfassung der Netzqualitätscharakteristik durch eine Messung einer Frequenzabhängigkeit der Impedanz erfolgen. Die
Frequenzabhängigkeit der Impedanz erlaubt eine Bestimmung oder Abschätzung, wie und welche Kommunikation über Netzversorgungsleitungen möglich ist und/oder welche Störung (zum Beispiel Messung einer Dämpfung von
harmonischen Oberwellen) im lokalen System vorhanden ist. Gemäß einer zweiten Ausgestaltung kann die Erfassung der Netzqualitätscharakteristik durch eine Messung der Impedanz zur Bestimmung eines Innenwiderstandes des Energieversorgungsnetzes erfolgen. Dadurch kann zum Beispiel sichergestellt werden, dass auf der Endverbraucherseite im Rahmen vorgesehener
Energiebezugsmengen keine Unterspannung (zum Beispiel weniger als
Nennspannung minus 10 %) bzw. bei Energieeinspeisung keine Überspannung (d.h. mehr als Nennspannung plus 6 %, insbesondere plus 10 %) auftritt. Gemäß einer dritten, besonders bevorzugten Ausgestaltung kann die Erfassung der Netzqualitätscharakteristik auch eine Messung eines Zeitverlaufs von Impedanz (insbesondere Quellenimpedanz) und Nennspannung beinhalten. Dies erlaubt eine konkrete Aussage über einen lokalen Netzauslastungszustand .
Jede der genannten Formen der Netzimpedanzmessung (und insbesondere die Kombination der verschiedenen Formen) kann zur dynamischen Abschätzung der aktuellen Quellenspannung, Parallellast und Innenimpedanz des
Niederspannungsnetzes sowie der (Zukunfts-)Projektion dieser Werte verwendet werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die
Erkenneinrichtung eingerichtet sein, das Erkennen basierend auf mindestens einer zeitlichen Ableitung, insbesondere der ersten Ableitung und/oder der zweiten Ableitung, der mindestens einen erfassten Netzqualitätscharakteristik durchzuführen. Es hat sich herausgestellt, dass die Analyse des Steigungsund/oder Krümmungsverhaltens der Netzqualitätscharakteristik (insbesondere einer Versorgungsspannung) über die Zeit eine besonders empfindliche Analyse von elektrischen Diskontinuitäten ermöglicht, die durch einen Umschaltvorgang eines Tapchangers oder durch andere Störungen verursacht werden. Auch ist die Analyse der ersten und/oder zweiten Ableitung des Netzqualitätssignals für die Unterscheidung zwischen einer auf einem Umschalten eines Tapchangers basierenden elektrischen Diskontinuität und einer elektrischen Diskontinuität aufgrund einer anderen Ursache (insbesondere verursacht durch eine (weiter insbesondere fremde, d.h. außerhalb des Einflussbereiches des Endnutzers liegende) elektrische Endnutzereinrichtung oder eine andere
Netzimpedanzänderung) möglich. Dadurch kann die Zuverlässigkeit der
Erkennung verbessert werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die
Erkenneinrichtung eingerichtet sein, basierend auf dem erfassten Sensorsignal ein Erzeugen eines Spannungssprungs als elektrische Diskontinuität zu erkennen. Die Größe bzw. der Wert eines solchen Spannungssprungs (d.h. Endspannung minus Anfangsspannung) kann mit einer stufenweisen Änderung der Spannung an dem Tapchanger skalieren, so dass eine quantitative Auswertung der Höhe eines Spannungssprungs die Zuverlässigkeit der korrekten Erkennung einer auf einem Umschalten eines Tapchangers beruhenden elektrischen Diskontinuität weiter erhöht.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung eine Steuereinrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, ein Energiemanagement der Endnutzereinrichtung oder einer anderen elektronischen Komponente basierend auf einem Ergebnis des Erkennens zu steuern. Insbesondere kann die Energieverwaltung, das heißt die Zuteilung von Energie aus dem
Energieversorgungsnetz auf elektronische Komponenten und/oder eine
Rückspeisung von elektrischer Energie von einer elektronischen Komponente in das Energieversorgungsnetz unter Berücksichtigung der elektrischen
Diskontinuität eingestellt werden. Indem das Verständnis des Zustandekommens von artifiziellen elektrischen Diskontinuitäten im Zeitverlauf eines in einem
Energieversorgungsnetz propagierenden Signals verbessert wird, kann die
Energieverwaltung in effizienter und wirksamer Weise durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das Energiemanagement eines Gebäudes oder Gebäudeteils als Endnutzereinrichtung basierend auf der Identifizierung der elektrischen
Diskontinuität durchgeführt werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung auf einer Niederspannungsseite (insbesondere der Sekundärseite) eines
Transformators des Tapchangers angeordnet sein. Der Transformator kann insbesondere als Mittelspannungstransformator zwischen
Energieversorgungsnetz und elektrischer Endnutzereinrichtung angeordnet sein. Die Primärseite des Transformators kann dann energieversorgungsnetzseitig, die Sekundärseite endnutzereinrichtungsseitig angeordnet sein. Auf Seiten der Endnutzereinrichtung kann eine niedrigere Spannung (von zum Beispiel zwischen 100 V und 450 V, insbesondere einphasig 230 V/verkettet 400V in Europa und entsprechend 110V (einphasig)/190V (verkettet) in den USA) herrschen als auf der Seite des Energieversorgungsnetzes. Mit anderen Worten kann durch Analyse des Signals auf der Niederspannungsseite des Tapchangers Rückschluss auf die Verhältnisse des Energieversorgungsnetzes auf der Niederspannungsseite des Tapchangers gezogen werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann der Tapchanger einen Transformator mit einer Primärspule und einer Sekundärspule aufweisen, wobei an einer der Spulen (d .h. an der Primärspule oder an der Sekundärspule) eine Einrichtung zum insbesondere stufenweisen Verändern eines für ein
Spannungstransformieren des Transformators wirksamen Teilabschnitts dieser Spule (d .h. der Primärspule bzw. der Sekundärspule) vorgesehen ist. Dieser Transformator kann typischerweise 1- oder 3-phasig realisiert sein. Die einzelnen Schaltstufen des Transformators können äquidistant sein oder können
unterschiedlich große Schaltabstände aufweisen . Durch eine Analyse des
Schaltabstands kann dann ein Rückschluss auf den Betrieb des Tapchangers und auf die Ursache einer elektrischen Diskontinuität gezogen werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Anordnung mindestens eine weitere elektrische Endnutzereinrichtung aufweisen, die an das Energieversorgungsnetz angeschlossen ist und deren elektrischen Eigenschaften der Vorrichtung unbekannt sein können. Somit kann die Vorrichtung auch ohne detaillierte Kenntnisse anderer Details der Ankopplung des
Energieversorgungsnetzes an elektrische Verbraucher die lokale Steuerung des direkt angeschlossenen Verbrauchers effizient vornehmen . Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Erfassen und das Erkennen in einem Niederspannungsbereich des Energieversorgungsnetzes durchgeführt werden, insbesondere bei einem Endnutzer. Unter
Niederspannungsbereich kann derjenige Bereich eines Energieversorgungsnetzes verstanden werden, in dem ein Nutzsignal bereits auf ein Maß
heruntertransformiert ist, auf dem das Signal direkt zur Energieversorgung des elektrischen Verbrauchers verwendet werden kann.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine Energieübertragung zwischen dem Energieversorgungsnetz und einem Endnutzer basierend auf dem Ergebnis (insbesondere mittels der oben
beschriebenen Steuereinrichtung) gesteuert werden, ob oder ob nicht die elektrische Diskontinuität durch den Tapchanger erzeugt wurde. Ergibt die Analyse, dass die elektrische Diskontinuität auf einen Schaltvorgang des
Tapchangers zurückgeht, liegt keine fundamentale Störung der
Energieversorgung (sondern nur ein kurzfristiges Artefakt in der
Versorgungsspannung oder dem Versorgungsstrom) vor, sodass insbesondere keine Anpassung der Energieübertragung zwischen Energieversorgungsnetz und Endbenutzer erforderlich ist. Ergibt die Analyse dagegen, dass die elektrische Diskontinuität nicht auf einen Schaltvorgang des Tapchangers zurückgeht, sondern auf eine Störung des Energieversorgungsnetzes (zum Beispiel eine Energieknappheit, durch welche die Versorgung oder Versorgungssicherheit des Endnutzers beeinträchtigt wird), so kann die Steuerung der Energieübertragung zwischen Energieversorgungsnetz und dem Endnutzer entsprechend angepasst werden. Zum Beispiel kann dann die Energiezufuhr zu einer
Energieverbraucheinrichtung (zum Beispiel der elektrischen
Endnutzereinrichtung, zum Beispiel eine Fußbodenheizung eines Gebäudes) des Endnutzers zumindest zeitweise gedrosselt bzw. reduziert werden, um das stark belastete Energieversorgungsnetz zu stabilisieren bzw. zu stützen. Alternativ oder ergänzend kann in dem beschriebenen Szenario sogar eine Einspeisung von Energie von einer Energieerzeugeinrichtung (zum Beispiel eine Solaranlage oder eine Windkraftanlage) des Endnutzers in das Energieversorgungsnetz eingespeist werden, um das Energieversorgungsnetz zu entlasten. Somit kann dem
Endnutzer mindestens eine Energieverbraucheinrichtung und/oder mindestens eine Energieerzeugeinrichtung und/oder mindestens eine
Energiezwischenspeichereinrichtung zugeordnet sein, dessen oder deren
Energiemanagement in Bezug auf das Energieversorgungsnetz basierend auf dem Ergebnis der Analyse des Ursprungs der elektrischen Diskontinuität
(verursacht durch den Tapchanger oder durch eine zeitweise Schwächung der Energiebereitstellungskapazität durch das Energieversorgungsnetz) angepasst werden kann. Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die folgenden Figuren detailliert beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Anordnung zum Erkennen einer durch einen Tapchanger in einem elektrischen Pfad zwischen einem Energieversorgungsnetz und einer elektrischen Endnutzereinrichtung erzeugten elektrischen Diskontinuität gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 2 zeigt einen Tapchanger der Anordnung gemäß Figur 1. Die dargestellten Spannungen sind exemplarisch. Der Tapchanger ist der Einfachheit halber nur einphasig dargestellt.
Figur 3 zeigt eine Anordnung zum Erfassen von Impedanzinformation als Netzqualitätscharakteristik in einem elektrischen Pfad zwischen einem
Energieversorgungsnetz und einer elektrischen Endnutzereinrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figur 4 und Figur 5 zeigen weitere Schaltungen zum Erfassen von
Impedanzinformation.
Figur 6 und Figur 7 zeigen Spannungs-Strom-Kennlinien zu den
Schaltungen gemäß Figur 3 bis Figur 5.
Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Bevor bezugnehmend auf die Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben werden, sollen noch einige allgemeine Aspekte der Erfindung erläutert werden :
Gemäß einem exemplarischen Ausgangsbeispiel der Erfindung ist ein Sensor zum Identifizieren von speziell von einem Tapchanger generierten Signalartefakten in Form elektrischer Diskontinuitäten geschaffen.
In zunehmendem Maße werden auf Seite des Endverbrauchers Systeme installiert, welche für ein Energieversorgungsnetz eine Optimierung seiner
Infrastruktur (zum Beispiel Verteilnetz) und/oder der Beschaffung (insbesondere ausgeglichener Verbrauch, angebotsoptimierter Verbrauch) ermöglicht. Solche Systeme können direkt ferngesteuert werden (mit dem Problem des
Steuerungsverlustes bei Kommunikationsverlust) oder stellen autonome
Regelungen dar, welche autark den optimalen Bezugs- oder Einspeisezeitpunkt und/oder die optimale Bezugs- oder Einspeisemenge bestimmen. Eine einfache Regelung basiert auf der Messung der Spannung beim Hausanschlusspunkt, d .h. an der Endnutzereinrichtung . Ein Absinken dieser Spannung wird dabei als hoch belastetes Netz interpretiert und umgekehrt. Solche Systeme leiden unter dem im Rahmen von Ausführungsbeispielen dieser Erfindung adressierten Problem, dass eingangs erwähnte Tapchanger zu Spannungssprüngen führen können, welche diese (und auch erweiterte Formen der Versorgungsnetzdiagnostik) fehlleiten bzw. stören können : Ein durch den Tapchanger erzeugter Spannungssprung nach unten wird von einem solchen System als belastetes Netz interpretiert, dabei kann dies lediglich ein Ausgleich von Versorgungsdetails im Mittelspannungsnetz darstellen. Ein dadurch bedingter Lastabfall bzw. eine Ergänzungseinspeisung sind mit der Aufgabenstellung eines optimal eingesetzten Verteilnetzes fehlleitend und kontraproduktiv.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird oder werden eine (oder mehrere in zeitlicher Abfolge) Netzqualitätsmessung(en) bzw. eine erweiterte Impedanzmessung (auch hier vorzugsweise mehrere in zeitlicher Abfolge) durchgeführt. Aus diesen Messungen ergeben sich genügend
Entscheidungskriterien, welche erlauben, einen Sprung von einem Tapchanger von einem direkten lastbedingten Spannungssprung zu unterscheiden.
Die durch einen Tapchanger hervorgerufenen diskreten und definierten Spannungssprünge können durch die Variabilität der
Niederspannungsleitungsnetzimpedanz und der am Niederspannungsnetz angeschlossenen Verbraucher (bzw. deren asynchrones Ein- und Ausschalten) signaltechnisch derart verwaschen werden, dass sie nicht mehr ohne weiteres erkannt werden. Solche Ausschmiermechanismen können gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung (zum Beispiel theoretisch und/oder empirisch) modelliert und in die Auswertung miteinbezogen werden. Die für die Sensorik anwendbaren Teilmechanismen können dabei eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen umfassen :
- Abschätzung der Innenimpedanz des Niederspannungsnetzes
- Abschätzung des Maßes der parallelen Verbraucher
- Analysieren des Verhältnisses von schnell wechselnden und langsam wechselnden Innenimpedanzkomponenten, woraus sich eine Zuordnung zu entweder den parallelen Lastimpedanzen (schnelle Wechsel) oder zur
Quellenimpedanz des Niederspannungsnetzes (seltene Wechsel) ergibt. - Abschätzung der Aussagegenauigkeit durch heuristische Auswertungen der gewonnenen Messdaten über die Zeit
- Durchführung von wiederholten Messungen und entsprechende
Filterungen und Interpolationen zur Erhöhung der Aussagequalität - Berücksichtigung des Nyquist-Theorems für gesampelte Messverfahren zum Steuern der Frequenzsensibilität und der Sensitivität auf Veränderungen der Impedanzmessfaktoren
Die sich so mit genügend hoher Aussagequalität ergebenden Werte für idealisierte Quellenspannung, Quellenimpedanz und Netzlast erlauben die
Zuordnung eines bei der Hausanschlusstelle gemessenen Spannungssprungs zur Unterscheidung zwischen einem steuerungstechnisch bedeutenden
Spannungssprung durch Last- und/oder Energieangebotswechsel und einem in steuerungstechnischer Hinsicht unbedeutenden Spannungssprung (zum Beispiel wegen netzinternen Anpassungen im einem Tapchanger). Dadurch, dass bei der Ergebnisfeststellung der Netzimpedanz das beschriebene Mulitfaktormodell bzw. die beschriebene Multifaktoranalyse eingesetzt wird, kann mit größeren Messwiderständen bzw. Messimpedanzen gearbeitet werden, was wiederum die durch die Messung bedingte
Verlustleistung reduziert. Durch die Ermittlung der Quellenimpedanz bzw. eines
Quellenimpedanzanalogons wird es gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung möglich, einen beim Endverbraucheranschluss gemessenen Spannungssprung auf den äquivalenten Spannungssprung beim Einspeisepunkt umzurechnen (insbesondere hochzurechen). Je nach
Versorgungsnetz sind die durch unterschiedliche Wicklungsabgänge erzeugten Spannungssprünge unterschiedlich, auch wenn ihre Ähnlichkeit
(Schaltcharakteristika über die Zeit betrachtet) hoch sein kann. Durch einen Lernprozess des Sensors (zum Beispiel durch Sammeln von historischen Daten und deren Interpretation) ist es möglich, die im realen System erfolgenden Spannungssprünge in ihrer Höhe und Art zu charakterisieren und dieses Ergebnis zur Optimierung in den Entscheidungsprozess rückfließen zu lassen.
In bekannten Dreiphasensystemen schalten die Tapchanger mit einer bekannten und mehrheitlich voraussagbaren parallelen (bei symmetrischer Endverbraucherlast) Umschaltung aller drei Phasen. Diese Umschaltsymmetrie ist erkennbar und als Input im Multifaktorentscheidungsmodell verwendbar.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Verfahren zur Erkennung von Tapchangersprüngen Teil eines
Energiesteuergerätes sein, das beim Endverbraucher den Bezug und/oder die Rückspeisung von Energie steuert. Dieses Steuergerät kann zusätzliche
Eigenschaften beinhalten, welche einen vollständig autonomen und autarken Betrieb (bezogen auf Steuerungsentscheide) erlaubt.
Ein solches System kann ergänzend mit Informationen zur
Entscheidungsfindung von außen angereichert sein : Dies können im asynchronen Fall (d .h . im nicht echtzeitübertragungsbezogenen Fall) zum Beispiel
Tarifinformationen, Wettervorhersagen und/oder Tagespräferenzen sein. Im synchronen Fall (d .h. bei vorhandener Echzeitkommunikation) kann auch ergänzend Information zur aktuellen Versorgungssituation und den aktuellen Bedürfnissen des Energieversorgungsnetzes übertragen und in die
Entscheidungsprozesse mitintegriert werden.
Das Ergebnis der Sensorik kann gemäß einem exemplarischen
Ausführungsbeispiel der Erfindung auch im Sinne einer Zulieferdienstleistung an andere Geräte und Entscheidungssysteme am geografischen Ort des
Endverbrauchers verteilt oder anderswie zugänglich gemacht werden. Gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das
Ergebnis der beschriebenen Sensorik aber auch an verschiedenen
Endverbrauchern im gleichen geografischen Niederspannungsverteilsegment zugänglich gemacht werden (zum Beispiel allen Teilnehmern eines Virtuellen Kraftwerkes, welche am gleichen Niederspannungsversorgungssegment angeordnet sind). Dabei können unterschiedliche Formen der Kommunikation zur Anwendung kommen (zum Beispiel elektronische drahtgebundene
Kommunikation, d.h. Bus-Systeme wie Ethernet, LON, EIB/KNX, etc., oder auch drahtlose Kommunikation (zum Beispiel Bluetooth, WIFI, WLAN, etc.) oder Formen der drahtgebunden Übertragung über Versorgungsleitungen (zum
Beispiel Powerline Technologien gemäß ISO/IEC 14908, oder private Protokolle, wie von SMA). Eine Vorrichtung gemäß einem exemplarischen
Ausführungsbeispiel der Erfindung kann im selben Haushalt mehrfach zur
Anwendung kommen und kann so ausgebildet sein, dass sich eine
Schwarmverträglichkeit ergibt. Dies bedeutet, dass die Vorrichtung so konzipiert werden kann, dass eine gegenseitige Beeinflussung zum weiteren Vorteil des Energieversorgungsnetzes stattfindet.
Eine Vorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann auch als Unterkomponente in einem intelligenten Steuersystem integriert (zum Beispiel auch nicht lokal) oder implementiert sein.
Die Aussagequalität, ob Tapchanger-initiierte Spannungssprünge
vorliegen, kann mit Methoden der künstlichen Intelligenz erhöht werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Erkennung von durch Tapchanger erzeugten Spannungssprüngen auf der Sekundärseite eines entsprechend gesteuerten Transformators
geschaffen. Vorzugsweise kann die Vorrichtung in einem Niederspannungsnetz oder beim Endverbraucher installiert sein. Die Vorrichtung kann zur (zum Beispiel direkten) autonomen und/oder autarken Steuerung von Endverbrauchern und/oder dezentralen Einspeisevorrichtungen verwendet werden. Vorzugsweise kann eine solche Vorrichtung verschiedene verarbeitende und/oder steuernde
Systeme mit den entsprechenden Daten versorgen. Die Vorrichtung kann parallel zu anderen Verbrauchern installiert sein, deren Anschlusswerte nicht bekannt sind . Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung sowohl für einphasigen als auch für mehrphasigen Betrieb ausgelegt sein. Die vorliegende Beschreibung nimmt der Einfachheit halber vor allem einen Fokus auf einphasige Systeme.
Figur 1 zeigt eine Anordnung 150 zum Erkennen bzw. Identifizieren eines durch einen Tapchanger 102 in einem elektrischen Pfad zwischen einem
Energieversorgungsnetz 104 und elektrischen Endnutzereinrichtungen 106, 120 erzeugten Spannungssprungs als elektrische Diskontinuität gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung .
Die Anordnung 150 ist gebildet durch das Energieversorgungsnetz 104 zum Versorgen angeschlossener Lasten mit elektrischer Energie, mehrere daran angeschlossene elektrische Endnutzereinrichtungen 106, 120, den Tapchanger 102 (d.h. einen Stufenschalter mit Transformator, vergleiche Figur 2) zwischen dem Energieversorgungsnetz 104 und den elektrischen Endnutzereinrichtungen 106, 120 und Vorrichtungen 100 zum Erkennen einer durch den Tapchanger 102 erzeugten elektrischen Diskontinuität. Gemäß Figur 1 ist jeder
Endnutzereinrichtung 106, 120 eine eigene Vorrichtung 100 zugeordnet.
Alternativ ist es möglich, dass eine Vorrichtung 100 gemeinsam für mehrere Endnutzereinrichtungen 106, 120 vorgesehen ist. Gemäß Figur 1 sind die
Vorrichtungen 100 auf einer Niederspannungsseite bzw. Sekundärseite eines Transformators 200 (vergleiche Figur 2) des Tapchangers 102 angeordnet. Das Erfassen und das Erkennen wird bei beiden Vorrichtungen 100 jeweils in einem Niederspannungsbereich des Energieversorgungsnetzes 104 durchgeführt, d .h. an der Position der jeweiligen Endnutzereinrichtung 106, 120.
Die Vorrichtung 100 weist eine Sensoreinrichtung 108 auf, die eingerichtet ist, ein für eine Netzqualitätscharakteristik zwischen dem
Energieversorgungsnetz 104 und der elektrischen Endnutzereinrichtung 106 indikatives Sensorsignal zu erfassen. Die Sensoreinrichtung 108 kann gemäß Figur 1 zum Beispiel als Voltmeter ausgebildet sein, das einen Zeitverlauf der Versorgungsspannung auf einer Stromleitung 190 erfasst. Die gemessene Versorgungsspannung ist daher in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die angesprochene Netzqualitätscharakteristik. Ferner enthält die Vorrichtung 100 eine Erkenneinrichtung 110 (zum Beispiel ein Prozessor oder ein Teil eines Prozessors), der von der
Sensoreinrichtung 108 das erfasste Sensorsignal zugeführt wird. Die
Erkenneinrichtung 110 wertet das Sensorsignal aus. Zu dieser Auswertung kann auch die einmalige und/oder zweimalige Ableitung des Sensorsignals nach der Zeit gehören, um das zeitliche Steigungs- und/oder Krümmungsverhalten der Versorgungsspannung zur weiteren Verfeinerung in die Auswertung einbeziehen zu können. Dadurch können bestimmte Signalmerkmale besser sichtbar gemacht werden als bei der alleinigen Auswertung der aufgenommenen
Versorgungsspannung selbst. Basierend auf dem erfassten Sensorsignal identifiziert die Erkenneinrichtung 110 unter Anwendung von Methoden der Mustererkennung und/oder der künstlichen Intelligenz sowie erforderlichenfalls unter Miteinbeziehung empirischer Daten, ob der detektierte Spannungssprung durch einen Schaltvorgang des Tapchangers 102 erzeugt wurde oder andere Ursachen hat. Es ist ebenfalls möglich, dass in diese Klassifizierungsanalyse zur Klärung der Ursache der elektrischen Diskontinuität Impedanzinformation eingeht, die ebenfalls als Netzqualitätscharakteristik erfasst werden kann
(vergleiche hierzu auch die Beschreibung von Figur 3 bis Figur 7). Ferner ist es möglich, dass die Größe eines Spannungssprungs mit der Größe von definierten Schaltsprüngen des Tapchangers 102 verglichen wird (vergleiche Figur 2, wo zwischen benachbarten Schaltstufen jeweils 2,5 % der Windungen der
Primärspule 202 zugeschaltet oder abgeschaltet werden können, was zu
Spannungssprüngen definierter Höhe führt). Durch eine der genannten
Analysekriterien, vorzugsweise eine Kombination von mehreren der genannten Analysekriterien, kann mit hoher Zuverlässigkeit entschieden werden, ob eine erkannte elektrische Diskontinuität auf den Tapchanger 102 zurückgeht oder eine andere Ursache hat.
Eine mögliche andere Ursache ist ein Spannungsabfall an dem
Energieversorgungsnetz 104, der zum Beispiel durch einen gegenwärtigen Engpass in der Energieversorgung bedingt sein kann. Wird zum Beispiel das Energieversorgungsnetz 104 durch eine angeschlossene Windkraftanlage mit Energie versorgt und herrscht gegenwärtig Windstille, so kann der geringe Nachschub an Energie zu einem solchen Engpass in der Energieversorgung führen, der sich ebenfalls durch eine reduzierte Versorgungsspannungsamplitude äußern kann. Indem die Erkenneinrichtung 110 basierend auf dem Erfasssignal eine Unterscheidung trifft, ob der gegenwärtig detektierte Spannungssprung eine durch den Tapchanger 102 erzeugte elektrische Diskontinuität oder eine durch eine Versorgungsknappheit des Energieversorgungsnetzes 104 bedingte elektrische Diskontinuität ist, kann eine an die Erkenneinrichtung 110
angeschlossene und mit dem Ergebnis der Auswertung versorgte
Steuereinrichtung 112 (zum Beispiel ein Prozessor oder ein Teil eines Prozessors) eine Steuerung der Endnutzereinrichtung 106 bzw. 120 zielgerichteter
durchführen.
Ist der erkannte Spannungssprung bloß durch einen Schaltvorgang des Tapchangers 102 bedingt, so handelt es sich allenfalls um eine für die
Steuereinrichtung 112 vernachlässigbare Störung, die es zum Beispiel nicht erforderlich macht, die Steuerung der zugeordneten Endnutzereinrichtung 106 bzw. 120 anzupassen. Ist dagegen der erkannte Spannungssprung durch eine zeitweise reduzierte Energieversorgungskapazität des Energieversorgungsnetzes 104 ausgelöst, so kann es erforderlich werden, dass die der jeweiligen
Endnutzereinrichtung 106 bzw. 120 zugeordnete Steuereinrichtung 112 ihre Steuercharakteristik anpasst, wie im Weiteren beschrieben wird :
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die der gemäß Figur 1 linken Vorrichtung 100 zugeordnete Steuereinrichtung 112 dafür zuständig, eine
Energiemenge zu steuern, welche die als Energieverbraucheinheit (zum Beispiel Fußbodenheizung eines Gebäudes) ausgebildete Endnutzereinrichtung 106 dem Energieversorgungsnetz 104 entnimmt. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung 112 während des Anhaltens der knappen Energieversorgungskapazität des Energieversorgungsnetzes 104 die Energiemenge reduzieren, welche die
Endnutzereinrichtung 106 dem Energieversorgungsnetz 104 entnehmen kann. Dadurch wird das Energieversorgungsnetz 104 stabilisiert und auch zum Vorteil der Endnutzereinrichtungen 106, 120 ein Zusammenbruch der
Energieversorgung vermieden. Sobald das Energieversorgungsnetz 104 wieder eine normale Energieversorgungskapazität erreicht hat, angezeigt durch eine Rückführung der Versorgungsspannung auf einen Soll-Wert, kann die gemäß Figur 1 links dargestellte Steuereinrichtung 112 die Endnutzereinrichtung 106 wieder mit einer normalen, wieder erhöhten Menge an Energie versorgen.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die der gemäß Figur 1 rechten Vorrichtung 100 zugeordnete Steuereinrichtung 112 dafür zuständig, eine Energiemenge zu steuern, welche die als Energieerzeugeinheit (zum Beispiel eine Solaranlage) oder Energiezwischenspeichereinrichtung (zum Beispiel eine wiederaufladbare Batterie) ausgebildete Endnutzereinrichtung 120 in das
Energieversorgungsnetz 104 einspeist. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung 112 während des Anhaltens der knappen Energieversorgungskapazität des Energieversorgungsnetzes 104 die Energiemenge erhöhen, welche die
Endnutzereinrichtung 120 in das Energieversorgungsnetz 104 einspeist. Dadurch wird das Energieversorgungsnetz 104 stabilisiert und auch zum Vorteil der Endnutzereinrichtungen 106, 120 ein Zusammenbruch der Energieversorgung vermieden. Sobald das Energieversorgungsnetz 104 wieder eine normale
Energieversorgungskapazität hat, angezeigt durch eine Rückführung der
Versorgungsspannung auf einen Soll-Wert, kann die gemäß Figur 1 rechts dargestellte Steuereinrichtung 112 die Endnutzereinrichtung 120 wieder so ansteuern, dass die einspeise Menge an Energie wieder auf den vorherigen, normalen Wert zurückgeführt wird. Es sollte angemerkt werden, dass jede der Endnutzereinrichtungen 106,
120,... der Anordnung 150 mindestens eine Energieerzeugeinheit und/oder mindestens eine Energieverbraucheinheit und/oder mindestens eine
Energiezwischenspeichereinheit enthalten kann. Es soll weiter angemerkt werden, dass an dem Energieversorgungsnetz 104 auch Endnutzereinrichtungen (wie 106 oder 120) betrieben werden können, welche nicht über die beschriebene Steuerung der Vorrichtung 100 verfügen.
Figur 1 zeigt also eine Anordnung 150, bei der der Tapchanger 102 zwischen dem Energieversorgungsnetz 104 einerseits und mehreren elektrischen Verbrauchern in Form der Endnutzereinrichtungen 106, 120 andererseits angeordnet ist. Jede der elektrischen Endnutzereinrichtungen 106, 120 wird durch eine zugehörige Vorrichtung 100 autonom bzw. autark gesteuert, ohne dass die jeweiligen Vorrichtungen 100 gegenseitig deren jeweilige elektrische Eigenschaften kennen müssen. Die jeweilige Sensoreinrichtung 108 misst die Netzqualitätscharakteristik nahe der zugehörigen elektrischen
Endnutzereinrichtung 106, 120. Die jeweilige Erkenneinrichtung 110, der die jeweils sensorisch erfasste Netzqualitätscharakteristik zugeführt wird, ermittelt im Falle des Auftretens einer elektrischen Diskontinuität, ob diese auf einen Umschaltvorgang des Tapchangers 102 zurückzuführen ist oder nicht. Ein entsprechendes Ergebnis dieser Erkennanalyse wird der jeweiligen
Steuereinrichtung 112 zugeführt, welche die Energieverwaltung der elektrischen Endnutzereinrichtung 106, 120 in Gemäßheit des Ergebnisses der Erkennanalyse steuert. Indem zwischen unterschiedlichen Ursachen für eine elektrische
Diskontinuität unterschieden werden kann, ist ein besonders präzises
Energiemanagement ermöglicht.
Figur 2 zeigt einen Tapchanger 102, wie er in der Anordnung 150 gemäß Figur 1 zum Einsatz kommen kann.
Der Tapchanger 102 umfasst einen Transformator 200 mit einer
Primärspule 202 und einer Sekundärspule 204 mit unterschiedlicher
Windungszahl. An der Primärspule 202, die energieversorgungsnetzseitig angeordnet bzw. verschaltet werden kann, ist eine Einrichtung 206 zum stufenweisen (im gezeigten Beispiel 2,5 % der Primärwindungen pro Stufe) Verändern eines für ein Spannungstransformieren des Transformators 200 wirksamen Teilabschnitts der Primärspule 202 vorgesehen. Die Niederspannungs- oder Sekundärseite des Tapchangers 102 kann
endnutzereinrichtungsseitig angeordnet bzw. verschaltet sein.
Anhand von Figur 2 ist zu erkennen, dass die Größe der
Spannungssprünge beim Umschalten des Tapchangers 102 durch die Größe der Stufen an der Einrichtung 206 festgelegt sind . Die Größe der erwarteten
Spannungssprünge beim Schalten des Tapchangers 102 können der
Erfasseinrichtung 110 bekannt sein und bei der Ermittlung des Ursprungs eines Spannungssprungs als elektrische Diskontinuität vorteilhaft als zuverlässiges Zuordnungskriterium eines Spannungssprungs zu dem Tapchanger 102 verwendet werden. Der gezeichnete Tapchanger 102 ist exemplarisch - in anderen möglichen Ausführungsformen werden Tapchanger mit 7 bis 20
Anzapfpunkten verwendet.
Im Weiteren wird ein zusätzlicher Aspekt gemäß exemplarischen
Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben, der sich auf die Durchführung einer Impedanzmessung und einer Analyse der zeitlichen Varianz im
Zusammenhang mit der Erfassung eines Netzqualitätsparameters bzw. der Netzqualitätscharakteristik befasst.
Zunächst können die beiden folgenden Aspekte der Impedanzmessung und deren Datenverwendung erfindungsgemäß implementiert werden : 1. Messung der Impedanz als Funktion der Frequenz: Dadurch wird abschätzbar, wie und welche Kommunikation über die Netzversorgungsleitungen möglich ist oder welche Störungen (zum Beispiel Messung der Dämpfung von harmonischen Oberwellen des Spektrums) im lokalen System vorhanden sind .
2. Messung der Impedanz (insbesondere bei Netzfrequenz 50/60 Hz oder 16.666/400 Hz in Sondernetzen) zur Bestimmung des in Figur 3 gezeigten Innenwiderstandes Zs des Energieversorgungsnetzes 104: Dadurch kann zum Beispiel sichergestellt werden, dass auf der Endverbraucherseite im Rahmen vorgesehener Energiebezugsmengen keine Unterspannung (d .h. insbesondere weniger als Nennspannung minus 10%) und bei Energieeinspeisung (Fotovoltaikanlagen, Windkraftanlage, Blockheizkraftwerk, etc.) keine Überspannung (das heißt insbesondere mehr als Nennspannung +6% oder + 10%, je nach angewandter Norm) auftreten.
Gemäß einer weiteren, im Rahmen bevorzugter exemplarischer
Ausführungsbeispiele der Erfindung vorteilhaft implementierbaren Art der Impedanzmessung ist die 2. obige Form dahingehend erweitert, dass die
Quellenimpedanz und Nennspannung in ihrer zeitlichen Veränderung ermittelt und aufgezeichnet werden, sowie die Impedanz mit unterschiedlichen Messlasten ( Rmess) ermittelt wird . Dadurch ergibt sich für eine einzelne Versorgungsquelle vom Energieversorgungsnetz 104 her nur eine Messstation beim Verbraucher (siehe Bezugszeichen 300 in Figur 3).
Figur 3 zeigt eine Anordnung zum Erfassen von Impedanzinformation als Netzqualitätscharakteristik in einem elektrischen Pfad zwischen
Energieversorgungsnetz 104 und einer (oder mehreren) elektrischen
Endnutzereinrichtung(en) 106, 120 gemäß einem exemplarischen
Ausführungsbeispiel der Erfindung. Auf welche Weise weitere Verbraucher zugeschaltet werden können, ist in einem Schema 310 gezeigt, dem noch ein vereinfachtes Ersatzschaltbild 320 zugeordnet ist.
Bezugnehmend auf Schaltungsblock 330 ist noch zu erwähnen, dass dort nur eine von zum Beispiel drei Phasen dargestellt ist, sodass gegebenenfalls mehrere Schaltungsblöcke 330 parallel anzuordnen wären.
Es werden für die folgende Betrachtung folgende Vereinfachungen gemacht: Transformator 200, welcher den Übergang von Mittelspannungsnetz 302 auf Niederspannungsnetz 304 bewerkstelligt, wird durch eine ideale
Spannungsquelle Us ersetzt. Die Impedanzen des Leitungsnetzes werden durch Zs repräsentiert. Die Veränderungen der Impedanz dieses Netzes ist mit Ti als mittlere Veränderungszeit definiert. Die Veränderung der Impedanz dieses Netzes ist langsam und selten (d .h. Ti ist groß). Diese schon vereinfachte Darstellung des Niederspannungsnetzes wird nun noch in Relation zur Impedanzdarstellung einer klassischen Versorgung mit Quellenimpedanz gebracht: In Figur 4 ist somit eine Versorgungsschaltung 400 mit idealer Quelle Uo, Innenwiderstand Zs und Endnutzereinrichtung 106, 120 (aber noch ohne parallele Lastwiderstände) dargestellt. Der hier dargestellte Messwiderstand Zm kann exemplarisch durch die lokal vorhandenen
Endverbraucherwiderstände 106, 120 gebildet werden. Alternativ kann eine separate Messeinrichtung zur Impedanzmessung verwendet werden.
Insbesondere eignet sich eine Messeinrichtung mit variablen Messwiderständen
Zm.
Figur 5 zeigt eine zu Figur 4 alternative Schaltung 500. Bei diesem
Messverfahren wird nicht das Energieversorgungsnetz mit dem Messwiderstand Zm belastet, sonder über eine Energieeinspeiseanlage (z. B. Photovoltaikanlage, Batterie oder Speicherkondensator) Leistung ins Energieversorgungsnetz zurückgespeist und aufgrund von bekannten (idealerweise variablen)
Eigenimpedanzen (Am) die Impedanz Zs ermittelt.
Ein wichtiger Schaltungsunterschied zwischen den Skizzen Figur 5/Figur 4 und Figur 3 sind die Impedanzen Zi, Z2, Z2', usw. (zusammenfassbar als Zandere). Diese anderen Verbrauchern parallel geschalteten Verbraucher an derselben Linie verzerren die Linearität der U-I Kennlinie. Eine U-I Kennlinie ohne Verzerrung ist eine Gerade mit konstanter Steigung unabhängig von Messpunkt (siehe Figur 6).
Figur 6 zeigt ein Diagramm 600, in dem eine Spannungs-Strom-Kennlinie 606 dargestellt ist. Entlang einer Abszisse 602 ist der Strom I aufgetragen, wohingegen entlang einer Ordinate 604 die Spannung U aufgetragen ist. In Figur 6 entspricht Ui_ der Spannung der idealen Quelle. Ik entspricht einem
Kurzschlussstrom bei einem Messwiderstand von 0 Ohm.
Nun wiederum bezugnehmend auf Figur 3 ist angrenzend an einen
Hausanschluss des Endverbrauchers (dargestellt durch Endnutzereinrichtung 106, 120) eine Messeinheit angeordnet, welche Um aufzeichnet. Durch einen (zum Beispiel elektronisch) zuschaltbaren (siehe Schalter 350) Lastwiderstand Rmess (oder eine Lastimpedanz Zmess) (was auch die gesteuerte Last selbst sein kann, in diesem Fall wäre das Ri_) lässt sich der Strom Im (siehe Ii und I2 in Figur 6) und die dadurch veränderte Messspannung Um (siehe U i und U2 in Figur 6) aufzeichnen. Aus dem Bezug von U i zu U2 bei I2 lassen sich Zs und Us errechnen. Durch unterschiedliche Impedanzen bzw. Werte von Rmess können verschiedene Messpunkte auf der Impedanzkennlinie ermittelt werden. Idealerweise wird also die Messung mit unterschiedlichen Messwiderständen Rmess ausgeführt. Dass hierfür verschiedene Messpunkte gemessen werden, lässt sich folgendermaßen erklären : Im Gegensatz zu einer normalen Impedanzkennlinie (ohne parallele Verbraucher Zandere) sieht die des vereinfachten Netzes (mit den parallelen Verbrauchern Zandere) nun aus, wie in Figur 7 dargestellt. Die dort dargestellte Kurve 700 ist nun keine Gerade mehr:
Je größer der Messwiderstand ( Um) ist, desto flacher wird die Kurve 700 und erreicht bei Um->oo in einer fast horizontalen Linie den Wert der
Netzspannung am Endverbraucheranschluss.
Je kleiner der Messwiderstand, desto größer wird die Steigung und erreicht bei 0 Ohm den Kurzschlussstrom und dadurch die Steigung der idealen U-I- Kennlinie ohne Zi, Z2, Z2', usw. Durch viele Messpunkte mit verschiedenen Werten des Messstroms bzw.
Messwiderstands kann die gebogene Kurve 700 in ihren wichtigen Segmenten interpoliert und so die Spannung am dem Transformator 200 (Uo, wurde mit einer idealen Quelle als Us in Figur 3 vereinfacht dargestellt), Zs und die Summe der parallelen Lastimpedanzen Zi, Z2 und Z2' (als Zandere vereinfachbar)
abgeschätzt werden. Diese so gewonnenen Abschätzungen lassen eine
konkretere Aussage über den Netzauslastzustand zu. Die in Figur 7 dargestellte Messspannung Um kann gleich der Nennspannung des Netzes sein. Figur 5 veranschaulicht, wie bereits erwähnt, eine Messvariante, bei welcher nicht mit einem Messwiderstand gemessen wird, sondern mittels einer Fremdquelle mit bekanntem Innenwiderstand Energie zurückgespeist wird .
Weitere Aspekte der beschriebenen Messtechnik gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die Veränderung der Messwerte, da weder Zs noch Zi, Z2, Z2' (und damit Zandere) konstant sind . Dabei sollen noch die beiden folgenden Aspekte erwähnt werden :
Zum einen verändert sich der Wert von Zs viel weniger häufig als die Last der Verbraucher (Zandere) . So lässt sich dadurch, dass T2 kleiner als Ti (oder sogar T2 sehr viel kleiner als Ti) ist, eine zusätzliche Aussage über die
Netzqualitätscharakteristik erreichen. (Ti und T2 ist jeweils eine Durchschnittszeit zwischen zwei Veränderungen der Widerstände).
Zum anderen kann es sein, da für verschiedene Messpunkte Messungen gemacht werden, dass sich aufgrund von Ti und T2 die Werte bereits wieder verändert haben. Durch Mittelwertbildung einer größeren Anzahl Messungen lässt sich aber dennoch ein sinnvoller Aussagewert ermitteln. Vorteilhaft kann dabei das Nyquist-Theorem (Nyquist-Shannon-Abtasttheorem) betreffend den
Übergang einer Messung bei der Grenzmessfrequenz zu einer Mittelwertmessung berücksichtigt werden. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff
„übertragene Energie", je nach Kontext, insbesondere eine gesamte zwischen dem Energieversorgungsnetz und Endnutzereinrichtungen übertragene
Energiemenge oder nur ein Teil der insgesamt über das Energieversorgungsnetz übertragenen Energiemenge, welcher Teil sich auf eine bestimmte
Endnutzereinrichtung oder eine Teilgruppe der Endnutzereinrichtungen bezieht, verstanden werden. Insbesondere kann darunter auch nur eine für eine lokale Belastung der Verteilstruktur relevante Energiemenge verstanden werden. Ferner kann der Begriff„übertragene Energie" entweder eine erzeugte Energiemenge (zum Beispiel erzeugt durch das Energieversorgungsnetz oder eine Energieerzeugungseinheit einer Endbenutzereinrichtung) oder eine verbrauchte Energiemenge (zum Beispiel von einer Energieverbraucheinheit einer
Endnutzereinrichtung verbraucht oder eine am Energieversorgungsnetz ankommende eingespeiste Energie) bezeichnen. Insbesondere kann die übertragene Energie das Resultat einer erzeugten Energie in Verwendung der Verteil struktur und in Bezug auf die verbrauchte Energie sein.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass„aufweisend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung (100) zum Erkennen einer durch einen Tapchanger (102) in einem elektrischen Pfad zwischen einem Energieversorgungsnetz (104) und einer elektrischen Endnutzereinrichtung (106, 120) erzeugten elektrischen
Diskontinuität, wobei die Vorrichtung (100) aufweist:
eine Sensoreinrichtung (108), die eingerichtet ist, ein für eine
Netzqualitätscharakteristik in dem elektrischen Pfad zwischen dem
Energieversorgungsnetz (104) und der elektrischen Endnutzereinrichtung (106, 120) indikatives Sensorsignal zu erfassen;
eine Erkenneinrichtung (110), die eingerichtet ist, basierend auf dem erfassten Sensorsignal zu erkennen, ob eine durch den Tapchanger (102) erzeugte elektrische Diskontinuität vorliegt.
2. Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Erkenneinrichtung (110) eingerichtet ist,
basierend auf dem erfassten Sensorsignal eine Unterscheidung zu treffen zwischen einer durch den Tapchanger (102) erzeugten elektrischen
Diskontinuität einerseits und einer elektrischen Diskontinuität andererseits, die durch eine von einer Normalbelastung abweichenden Fehlbelastung des
Energieversorgungsnetzes (104) erzeugt ist.
3. Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 2, wobei
bei dem Treffen der Unterscheidung erwartete und bekannte beim Schalten des Tapchangers (102) auftretende elektrische Diskontinuitäten berücksichtigt werden.
4. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Erkenneinrichtung (110) eingerichtet ist,
eine durch den Tapchanger (102) erzeugte elektrische Diskontinuität mittels einer Musteranalyse des für die Netzqualitätscharakteristik indikativen Sensorsignals zu erkennen, insbesondere von anderen Ursachen für eine elektrische Diskontinuität zu unterscheiden.
5. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Erkenneinrichtung (110) eingerichtet ist,
eine durch den Tapchanger (102) erzeugte elektrische Diskontinuität mittels einer Analyse des für die Netzqualitätscharakteristik indikativen Sensorsignals mit Methoden der künstlichen Intelligenz und/oder heuristischen Interpretationen zu erkennen.
6. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Erkenneinrichtung (110) eingerichtet ist,
das Erkennen basierend auf mindestens einer Analyse aus einer Gruppe durchzuführen, die besteht aus einer Abschätzung einer Innenimpedanz des Energieversorgungsnetzes (104), einer Abschätzung einer Anzahl von parallel an dem Energieversorgungsnetz (104) parallel angeschlossenen elektrischen
Endnutzereinrichtungen (106, 120), und einer Abschätzung eines Verhältnisses zwischen schnell wechselnden und langsam wechselnden Impedanzen der in einem Energieversorgungsystem (104) beteiligten Komponenten.
7. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Erkenneinrichtung (110) eingerichtet ist,
das Erkennen basierend auf einem Zeitverlauf der Netzqualitätscharakteristik durchzuführen.
8. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Netzqualitätscharakteristik indikativ ist für die von dem
Energieversorgungsnetz (104) gegenwärtig und/oder in absehbarer Zukunft leistbare Energieversorgungskapazität, insbesondere eine Energieknappheit oder ein Energieüberangebot.
9. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Netzqualitätscharakteristik zumindest eine aus der Gruppe aufweist, die besteht aus
einer Impedanz von zumindest einem Teil des Energieversorgungsnetzes (104), einem von dem Energieversorgungsnetz (104) bereitgestellten elektrischen Spannungswert,
einem von dem Energieversorgungsnetz (104) sich durch Verbrauch ergebenden elektrischen Stromwert,
einem Crest Faktor der von dem Energieversorgungsnetz (104) bereitgestellten Versorgung, mindestens einem insbesondere diskontinuierlichen
Spannungsereignis in der von dem Energieversorgungsnetz (104)
bereitgestellten elektrischen Spannung,
einer von dem Energieversorgungsnetz (104) bereitgestellten Leistung, einer von dem Energieversorgungsnetz (104) bereitgestellten Energie,
Flicker-Ereignissen in dem von dem Energieversorgungsnetz (104)
bereitgestellten Signal,
mindestens einer Harmonischen oder Zwischenharmonischen der oder des von dem Energieversorgungsnetz (104) bereitgestellten elektrischen Spannung oder elektrischen Stroms,
einem Rundsteuersignal,
einer Asymmetrie in der oder dem von dem Energieversorgungsnetz (104) bereitgestellten elektrischen Spannung oder elektrischen Strom, und
einer Frequenz der oder des von dem Energieversorgungsnetz (104)
bereitgestellten elektrischen Spannung oder elektrischen Stroms.
10. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Erkenneinrichtung (110) eingerichtet ist,
das Erkennen basierend auf mindestens einer zeitlichen Ableitung, insbesondere der ersten Ableitung und/oder der zweiten Ableitung, der erfassten
Netzqualitätscharakteristik durchzuführen.
11. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Erkenneinrichtung (110) eingerichtet ist,
basierend auf dem erfassten Sensorsignal ein Erzeugen eines Spannungssprungs als elektrische Diskontinuität zu erkennen.
12. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche,
aufweisend
eine Steuereinrichtung (112), die eingerichtet ist, ein Energiemanagement der Endnutzereinrichtung (106, 120) basierend auf einem Ergebnis des
Erkennens zu steuern.
13. Vorrichtung (100) gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei
die Endnutzereinrichtung (106, 120) mindestens eine aus einer Gruppe aufweist, die besteht aus einer mittels des Energieversorgungsnetzes (104) mit Energie versorgten elektrischen Last (106) und einer Energieeinspeiseeinrichtung (120) zum Einspeisen von Energie in das Energieversorgungsnetz (104).
14. Endnutzereinrichtung (100, 106, 120) aufweisend
eine Energieerzeugeinheit (120) und/oder eine Energieverbraucheinheit (120) und/oder Energiezwischenspeichereinheit (120) und
eine Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
15. Anordnung (150), aufweisend :
ein Energieversorgungsnetz (104);
eine elektrische Endnutzereinrichtung (106, 120);
einen Tapchanger (102) in einem elektrischen Pfad zwischen dem
Energieversorgungsnetz (104) und der elektrischen Endnutzereinrichtung (106, 120);
eine Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 zum
Erkennen, ob eine elektrische Diskontinuität durch den Tapchanger (102) erzeugt wurde.
16. Anordnung (150) gemäß Anspruch 15, wobei
die Vorrichtung (100) auf einer Niederspannungsseite eines Transformators (200) des Tapchangers (102) angeordnet ist.
17. Anordnung (150) gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei
der Tapchanger (102) einen Transformator (200) mit einer Primärspule (202) und einer Sekundärspule (204) aufweist, wobei an der Primärspule (202) oder an der Sekundärspule (204) eine Einrichtung (206) zum insbesondere stufenweisen Verändern eines für ein Spannungstransformieren des Transformators (200) wirksamen Teilabschnitts der Primärspule (202) oder der Sekundärspule (204) vorgesehen ist.
18. Anordnung (150) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, aufweisend
mindestens eine weitere elektrische Endnutzereinrichtung (106, 120), die an das Energieversorgungsnetz (104) angeschlossen ist und deren elektrische Eigenschaften der Vorrichtung (100) unbekannt sind.
19. Verfahren zum Erkennen einer durch einen Tapchanger (102) in einem elektrischen Pfad zwischen einem Energieversorgungsnetz (104) und einer elektrischen Endnutzereinrichtung (106, 120) erzeugten elektrischen
Diskontinuität, wobei das Verfahren aufweist:
Erfassen eines für eine Netzqualitätscharakteristik in dem elektrischen Pfad zwischen dem Energieversorgungsnetz (104) und der elektrischen
Endnutzereinrichtung (106, 120) indikativen Sensorsignals;
Erkennen, basierend auf dem erfassten Sensorsignal, ob eine elektrische Diskontinuität durch den Tapchanger (102) erzeugt wurde.
20. Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei das Erfassen und das Erkennen in einem Niederspannungsbereich des Energieversorgungsnetzes (104)
durchgeführt wird, insbesondere bei der Endnutzereinrichtung (106, 120).
21. Verfahren gemäß Anspruch 19 oder 20, ferner aufweisend
Steuern einer Energieübertragung zwischen dem Energieversorgungsnetz (104) und der Endnutzereinrichtung (106, 120) basierend auf dem Ergebnis, ob die elektrische Diskontinuität durch den Tapchanger (102) erzeugt wurde.
22. Computerlesbares Speichermedium, in dem ein Programm zum Erkennen einer durch einen Tapchanger (102) in einem elektrischen Pfad zwischen einem Energieversorgungsnetz (104) und einer elektrischen Endnutzereinrichtung (106, 120) erzeugten elektrischen Diskontinuität gespeichert ist, welches Programm, wenn es von einem Prozessor (104) ausgeführt oder gesteuert wird, das
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 21 ausführt oder steuert.
23. Software-Programm zum Erkennen einer durch einen Tapchanger (102) in einem elektrischen Pfad zwischen einem Energieversorgungsnetz (104) und einer elektrischen Endnutzereinrichtung (106, 120) erzeugten elektrischen
Diskontinuität, welches Software-Programm, wenn es von einem Prozessor (104) ausgeführt oder gesteuert wird, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 21 ausführt oder steuert.
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