WO2016155707A1 - Energieversorgungssystem, einrichtungsverfahren zu dessen einrichtung und energieversorgungsverfahren - Google Patents

Energieversorgungssystem, einrichtungsverfahren zu dessen einrichtung und energieversorgungsverfahren Download PDF

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WO2016155707A1
WO2016155707A1 PCT/DE2016/100147 DE2016100147W WO2016155707A1 WO 2016155707 A1 WO2016155707 A1 WO 2016155707A1 DE 2016100147 W DE2016100147 W DE 2016100147W WO 2016155707 A1 WO2016155707 A1 WO 2016155707A1
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emergency power
separating element
emergency
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Torsten STIEFENHOFER
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sonnen GmbH
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Definitions

  • the invention relates to a power supply system, a device method for the device thereof, and a power supply method.
  • Energy supply systems for buildings in the commercial or private sector are supplied with electrical power via the public power grid.
  • Power supply network via a network connection, which may be single-phase or multi-phase. Consumers or loads that are in or on the building are connected via the mains connection with the
  • an emergency power unit which at a
  • an emergency power unit is usually not configured to power all consumers in a building with emergency power. This situation can be provided in advance if an emergency power unit with a too low power is installed. However, it can also occur on a case-by-case basis, for example if a battery is used as the emergency power unit, which is temporarily not fully charged, or in the case of wind and solar power systems, if the weather does not permit the envisaged power output.
  • the power supply system may be designed to provide priority power to essential consumers while other, less important consumers are not supplied during the power outage period.
  • Essential consumers can, for example, refrigerators or burglar alarm systems, while washing machines and dryers may be one of the less important consumers who do not necessarily need to be supplied with backup power in the event of a power failure.
  • the process of providing emergency power to certain consumers, and not others, is known as emergency power prioritization.
  • Possibility to implement the emergency power prioritization is to provide an emergency power distribution box in addition to the main distribution box or fuse box, which is responsible for distributing the power provided by the utility grid to the consumers in the building.
  • Emergency power distribution box takes over the task of the main distribution box for the above essential consumers. This means that the power provided by the emergency power unit is only distributed to the essential consumers via the emergency power distribution box.
  • the main distribution box is not directly connected to the emergency power unit, so that the remaining loads are not supplied in the emergency power case.
  • setting up an emergency distribution box and its equipment are
  • the essential consumers can be connected together at one of the three phases, the emergency power phase.
  • the emergency power system can be connected to the emergency power phase, so that in case of emergency power only the essential consumers are supplied with emergency power.
  • this approach has the disadvantage that even with normal operation, all essential consumers are connected to the said phase.
  • the creation of a symmetrical load distribution is made more difficult with this additional boundary condition.
  • a change of the wiring necessary is also here. After all, this is the type of
  • the invention is based on the idea of allocating at least one consumer of the building a separating element which is activated in an emergency in order to separate this consumer from the emergency power unit. Conveniently, this is a consumer who is considered from the outset to be non-essential, or a consumer, in which at the time of installation of the power system is not yet clear whether it is to be regarded as essential or not.
  • a separating element which is activated in an emergency in order to separate this consumer from the emergency power unit.
  • this is a consumer who is considered from the outset to be non-essential, or a consumer, in which at the time of installation of the power system is not yet clear whether it is to be regarded as essential or not.
  • Power supply system comprises at least a first and a second consumer. If there is a drop in power in the power grid that can be measured at the grid connection, then the power supply of the
  • the separating element arranged electrically between the second consumer and the emergency power unit makes it possible to disconnect the second consumer from the emergency power unit while the first consumer continues to draw electric power from the emergency power unit. Because the separating element can be controlled depending on the situation, it is possible to flexibly implement the emergency power prioritization. in the
  • each consumer in the building is assigned a separating element with which the consumer can be separated from the emergency power unit. In this way maximum flexibility is achieved.
  • Separating elements more economical procedure consists of saving separating elements at least with the consumers, which are to be classified in each case as essential and under no circumstances should be separated from the emergency power unit.
  • the energy supply system for the building described here is preferably constructed from the outset with an emergency power unit and one or more separating elements. Subsequent installation or retrofitting of the power supply system is also possible.
  • the emergency power unit with the first and the second
  • a power disconnecting device is provided which ensures that during an emergency power supply provided by the emergency power unit voltage is not applied to the power grid.
  • Net separation device can in this case electrically in front of or behind the
  • Power supply to be arranged.
  • a possibly provided power meter, which monitors the mains voltage, would have to be arranged in this case accordingly on the side of the power supply network of the power disconnecting device in order to observe the mains voltage during emergency power operation.
  • the separating element is a controllable fuse in an electrical installation distributor of the building is, so a fuse that can be activated by a control signal.
  • the electrical installation distributor colloquially known as a fuse box, is usually installed on any building anyway and includes an electrical fuse for each consumer or group of consumers.
  • the fuse for the second load in the fuse box can be replaced by a controllable fuse, which acts as a separator.
  • the partition may be an integral part of a
  • the partition may be arranged as a controllable switch on the power cord of the second consumer, on its power plug or between the power plug and a wall outlet.
  • Separating element is designed remotely activatable.
  • this may be a radio-controlled separating element.
  • the control can be carried out by means of a so-called powerline method. In this case, a control signal is sent to the separating element via a power-carrying line.
  • the control of the separating element by means of a power line method can be carried out via a power line, which supplies the second consumer with power.
  • the separating element far a consumer power meter, which is adapted to measure when disconnected separator from the second consumer recorded electrical power. It is therefore a separating element, which is additionally designed power metering.
  • a consumer power meter can be arranged separately from the separating element between the second consumer and the emergency power unit.
  • Separator be activated in response to a determined by means of the consumer power meter consumer power consumption.
  • the separating element can only be activated when the power consumption of the second consumer exceeds a predetermined threshold.
  • the consumer power measurement determined by the consumer power meter may be incorporated into a control algorithm that then controls multiple separators.
  • the measured value of the consumer power meter and / or the signal for activating the separating element can be transmitted via power connection via a power connection.
  • the separating element is arranged and configured between two or more second consumers and the emergency power unit, when activated
  • Separator responsible for separating two or more consumers. It is also possible that the separating element has an entire phase of a
  • multi-phase power supply system can disconnect from the emergency power unit.
  • the emergency power unit may include an electrical energy storage and / or an energy source.
  • the energy source can be a regenerative energy source such as a photovoltaic system or a solar module or a wind power plant.
  • a regenerative energy source such as a photovoltaic system or a solar module or a wind power plant.
  • Emergency generator can be used, for example, from a
  • Notstromicaen be provided independently to a
  • a power source and a battery may be provided, which power source may serve to enhance battery capacity during emergency power operation.
  • the separating element is preferably a circuit breaker, in particular a single-phase, two-phase or multi-phase
  • the circuit breaker can be designed as a contactor
  • the separating element may be a non-deactivatable element, which must be manually reset or replaced after being activated, in order to restore an electrical current
  • the energy supply method which ensures that the separating element is activated and as a result of a power consumption from the
  • Emergency power unit interrupts by the second consumer, while the first consumer is still supplied by the emergency power unit with electrical power is preferably implemented by means of a control unit. In this way it is possible to make a change or
  • a control unit is provided, which is connected via a separating signal connection with the separating element and formed during Occurrence of a power loss of the power grid the
  • Signal connection can be realized by means of an electrical signal line, or as a wireless connection, for example as a radio link.
  • the signal connection can be realized by means of a power line method via a power line.
  • control unit is designed to activate the separating element as a function of an emergency power level and / or a state of charge (SOC) of the emergency power unit. If the power level or the state of charge of the emergency power unit is too low, more separator must be activated to separate consumers with lower priority from the emergency power unit, so that consumers with higher priority can continue to operate safely. In this way, an emergency power system with graded prioritization can be produced.
  • SOC state of charge
  • Emergency power unit is useful if the emergency power unit includes an electrical energy storage, such as a battery.
  • the inclusion of the power level may be useful if the emergency power unit comprises a regenerative energy source such as a photovoltaic system or a solar module or a wind power plant.
  • the separator In a preferred embodiment, it is provided to equip the separator with a power meter to measure or monitor the power consumed by the second consumer or the plurality of second consumers.
  • the measurement result of the power meter can be transmitted to the controller via a signal line, via Powerline via the mains or via radio. Due to this additional information, the load control in emergency power operation can be made even smarter. This is then done either by connecting a generator in emergency operation, such as a photovoltaic system or a power generator, to which certain loads are necessary to use the generator can. Or it takes place in order to turn off loads more precisely, because behind one Separator does not stand the entire power. In this way, the system can also make a shutdown depending on the size of the consumer or by load profile recognition and not only in dependence on a predetermined priority of the consumer.
  • the control unit To determine a power level or a state of charge of the emergency power unit, the control unit via a signal line with a
  • Voltage measuring device connected to the output of the emergency power unit.
  • control unit is connected via a control / measuring signal connection with the emergency power unit.
  • the control / measurement signal connection can likewise be realized either in the form of a signal line, a radio link or by means of powerline.
  • control unit is connected via a measuring signal connection with a power meter, which is designed to monitor the power supply network provided at the mains connection, wherein the control unit is designed, the separating element in dependence on one by means of
  • Power meter determined network power level to activate In the simplest embodiment, the control unit recognizes due to a
  • Fig. 1 is a block diagram of a power supply system for a
  • Fig. 2 is a block diagram of a power supply system for a
  • the Power supply system comprises a power supply 2, via which it is connected to a power supply network (EVN, not shown).
  • the electrical power reaches via the network connection 2 a building electricity network 15 of the building 1 and is passed through this to consumers 11, 12, 13 in the building 1.
  • An emergency power unit 3 is also with the
  • the emergency power unit 3 is connected to the control unit 5 by means of a control / measuring signal connection 53.
  • the control / measuring signal connection 53 serves to transmit information about the status of the emergency power unit 3, for example, about the state of charge of a battery contained in the emergency power unit 3, to the control unit 5 and vice versa to transmit control signals from the control unit 5 to the emergency power unit 3.
  • a separator 4 is arranged between the second consumer 12 and the emergency power unit 3.
  • another consumer 13 is connected via a further separating element 43 to the emergency power unit 3.
  • Separator 4 and the further separator 43 are connected via a separating signal connection 54 with the control unit 5, so that the
  • Control unit 5 the dividers 4, 43 activate as needed and
  • a power meter 6 located at the power connector 2, a power meter 6, the power level and the voltage level of the EVN at
  • Power connection 2 provided power monitored. The ones from
  • Power meter 6 measured values are measured via a
  • Measuring signal connection 52 passed to the control unit 5. If there is a fault in the EVN that affects the building electricity network 15, then the power meter 6 detects a power loss at the grid connection 2 and reports this to the control unit 5. Then the emergency power unit 3 is activated to provide the consumers 11, 12, 13 with emergency power , Because the control unit 5 It is known that the emergency power unit 3 is not designed to be all
  • the first consumer 11 is configured as an essential consumer, which can not be separated from the emergency power unit 3.
  • the control unit 5 can request a charge state (SOC) of the battery via the control / measuring signal connection 53.
  • the emergency power unit 3 may include a solar module. In this case, the
  • Control unit 5 learn about the control / measurement signal connection 53 an emergency power level of the emergency power unit 3. If the control unit 5 determines that the state of charge or the power level of the emergency power unit 3 is insufficient even when the separating element 4 is activated, the additional separating element 43 can additionally be activated in order to also supply the further connector
  • the power meter 6 may further observe the power level at the power terminal 2. When this power level rises again and a
  • control unit 5 deactivates the emergency power unit 3 and also the separating elements 4, 43.
  • the consumers 11, 12, 13 are then supplied with power again via the mains connection 2 from the energy supply network.
  • FIG. 1 A power grid according to another embodiment is shown in FIG. This differs from that shown in FIG.
  • Embodiment is that the second consumer 12 and the further consumer 13 are connected together via the separating element 4 with the emergency power unit 3.
  • the activation of the separating element 4 thus leads to the fact that both consumers 12, 13 are separated from the emergency power unit 3.

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  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem, ein Einrichtungsverfahren zu dessen Einrichtung und ein Energieversorgungsverfahren. Das Energieversorgungssystem weist einen ersten Verbraucher (11) und einen zweiten Verbraucher (12), einen Netzanschluss (2), über den der erste Verbraucher (11) und der zweite Verbraucher (12) mit einem Energieversorgungsnetz verbunden sind, eine Notstromeinheit (3), welche mit dem ersten Verbraucher (11) und dem zweiten Verbraucher (12) verbunden und ausgebildet ist, bei einem am Netzanschluss (2) auftretenden Leistungsabfall des Energieversorgungsnetzes den ersten Verbraucher (11) und den zweiten Verbraucher (12) mit elektrischer Leistung zu versorgen, und einen zwischen dem zweiten Verbraucher (12) und der Notstromeinheit (3) angeordneten Trennelement (4) auf. Das Trennelement (4) ist ausgebildet, bei seiner Aktivierung eine Leistungsaufnahme aus der Notstromeinheit (3) durch den zweiten Verbraucher (12) zu unterbrechen, während der erste Verbraucher (11) weiterhin mittels der Notstromeinheit (3) mit elektrischer Leistung versorgt wird.

Description

Titel:
Energieversorgungssystem, Einrichtungsverfahren zu dessen Einrichtung und Energieversorgungsverfahren
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem, ein Einrichtungsverfahren zu dessen Einrichtung und ein Energieversorgungsverfahren.
Energieversorgungssysteme für Gebäude im gewerblichen oder privaten Bereich werden über das öffentliche Energieversorgungsnetz mit elektrischer Leistung versorgt. Die Verbindung des Energieversorgungssystems mit dem
Energieversorgungsnetz erfolgt über einen Netzanschluss, der einphasig oder mehrphasig ausgebildet sein kann. Verbraucher bzw. Lasten, die sich in oder an dem Gebäude befinden, sind über den Netzanschluss mit dem
Energieversorgungsnetz verbunden. Damit bei einem Stromausfall die
Verbraucher weiterhin mit elektrischer Leistung versorgt werden, ist
üblicherweise eine Notstromeinheit vorgesehen, welche sich bei einem
Leistungsabfall an dem Netzanschluss einschaltet und die Verbraucher anstelle des Energieversorgungsnetzes versorgt.
Eine Notstromeinheit ist jedoch üblicherweise nicht dazu eingerichtet, alle Verbraucher in einem Gebäude mit Notstrom zu versorgen. Diese Situation kann von vornherein vorgesehen sein, wenn eine Notstromeinheit mit einer zu geringen Leistung installiert ist. Sie kann aber auch von Fall zu Fall auftreten, beispielsweise wenn als Notstromeinheit eine Batterie verwendet wird, welche zeitweise nicht vollständig geladen ist, oder bei Wind- und Solarstromanlagen, wenn das Wetter nicht die vorgesehene Leistungsausbeute zulässt. Das
Energieversorgungssystem kann in diesen Fällen ausgebildet sein, essenzielle Verbraucher vorrangig mit Strom zu versorgen, während andere, weniger wichtige Verbraucher während der Dauer der Stromunterbrechung nicht beliefert werden. Essenzielle Verbraucher können beispielsweise Kühlschränke oder Einbruchssicherungsanlagen sein, während Waschmaschinen und Trockner möglicherweise eher zu den weniger wichtigen Verbrauchern zählen, die bei einem Stromausfall nicht unbedingt mit Notstrom beliefert werden müssen. Der Prozess, bestimmte Verbraucher mit Notstrom zu versorgen, und andere nicht, wird unter dem Begriff der Notstrom -Priorisierung geführt. Eine
Möglichkeit, die Notstrom -Priorisierung umzusetzen besteht darin, neben dem Haupt- Verteilerkasten bzw. Sicherungskasten, der dafür zuständig ist, die vom Energieversorgungsnetz bereitgestellte Leistung auf die Verbraucher in dem Gebäude zu verteilen, einen Notstrom -Verteilerkasten vorzusehen. Der
Notstrom-Verteilerkasten übernimmt die Aufgabe des Haupt-Verteilerkastens für die oben genannten essenziellen Verbraucher. Das bedeutet, über den Notstrom-Verteilerkasten wird die von der Notstromeinheit bereitgestellte Leistung nur an die essenziellen Verbraucher verteilt. Der Haupt- Verteilerkasten ist nicht direkt an die Notstromeinheit angeschlossen, sodass die übrigen Verbraucher im Notstromfall nicht versorgt werden. Das Aufstellen eines Notstrom-Verteilerkastens und seine Einrichtung sind jedoch
zeitaufwendig und teuer. Der Notstrom-Verteilerkasten nimmt zudem Platz ein, was im Normalbetrieb unnötig erscheint, da die Leistungsverteilung für die essenziellen Verbraucher doppelt vorliegt. Schließlich wird ein
Neukonfigurieren des Notstrom -Verteilerkastens notwendig, wenn die
Notstrom -Priorisierung aktualisiert werden soll.
Bei einer anderen Art der Notstrom -Priorisierung können bei einem
dreiphasigen Netzanschluss die essenziellen Verbraucher gemeinsam an einem der drei Phasen, der Notstrom -Phase, angeschlossen sein. In diesem Fall kann die Notstromanlage an der Notstrom -Phase angeschlossen sein, so dass im Notstromfall nur die essenziellen Verbraucher mit Notstrom versorgt werden. Dieses Vorgehen hat jedoch den Nachteil, dass auch bei Normalbetrieb alle essenziellen Verbraucher an der genannten Phase angeschlossen sind. Das Herstellen einer symmetrischen Lastenverteilung wird mit dieser zusätzlichen Randbedingung erschwert. Zudem wird, wie im Falle eines Notstrom- Verteilerkastens, bei einer Aktualisierung der Notstrom -Priorisierung auch hier eine Änderung der Verkabelung notwendig. Schließlich ist diese Art der
Notstrom -Priorisierung immer dann gar nicht möglich, wenn nur eine Phase dem Gebäude zur Verfügung steht. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Energieversorgungssystem, ein
Einrichtungsverfahren zu dessen Einrichtung und ein
Energieversorgungsverfahren bereitzustellen, mit denen eine Notstrom- Priorisierung kostengünstig und effizient umzusetzbar ist. Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Energieversorgungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , durch ein Einrichtungsverfahren zur
Einrichtung eines Energieversorgungssystems mit den Merkmalen des Anspruchs
9 und durch ein Energieversorgungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen aufgeführt.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, zumindest einem Verbraucher des Gebäudes ein Trennelement zuzuordnen, das im Notfall aktiviert wird, um diesen Verbraucher von der Notstromeinheit zu trennen. Zweckmäßigerweise handelt es sich hierbei um einen Verbraucher, der von vornherein als nicht essenziell angesehen wird, oder um einen Verbraucher, bei dem zum Zeitpunkt der Installation des Energieversorgungssystems noch nicht eindeutig klar ist, ob es als essentiell anzusehen ist oder nicht. Das vorliegend beschriebene
Energieversorgungssystem umfasst zumindest einen ersten und einen zweiten Verbraucher. Wenn im Energieversorgungsnetz ein Leistungsabfall auftritt, der am Netzanschluss messbar ist, dann wird die Leistungsversorgung der
Verbraucher durch die Notstromeinheit übernommen. Das elektrisch zwischen dem zweiten Verbraucher und der Notstromeinheit angeordnete Trennelement erlaubt es, den zweiten Verbraucher von der Notstromeinheit zu trennen, während der erste Verbraucher weiterhin aus der Notstromeinheit elektrische Leistung bezieht. Dadurch, dass das Trennelement situationsabhängig gesteuert werden kann, ist es möglich, die Notstrom -Priorisierung flexibel zu implementieren. Im
Gegensatz zu einer fest verdrahteten Notstrom -Priorisierung lässt sich eine Aktualisierung schnell und mit geringem Aufwand vornehmen. Idealerweise wird jedem Verbraucher in dem Gebäude ein Trennelement zugeordnet, mit dem sich der Verbraucher von der Notstromeinheit trennen lässt. Auf diese Weise wird eine maximale Flexibilität erreicht. Eine jedenfalls an
Trennelementen sparsamere Vorgehensweise besteht darin, Trennelemente zumindest bei den Verbrauchern einzusparen, die auf jeden Fall als essentiell einzustufen sind und unter keinen Umständen von der Notstromeinheit getrennt werden sollten.
Das hier beschriebene Energieversorgungssystem für das Gebäude wird vorzugsweise von vornherein mit einer Notstromeinheit und einem oder mehreren Trennelementen aufgebaut. Eine nachträgliche Einrichtung bzw. Nachrüstung des Energieversorgungssystems ist jedoch ebenfalls möglich. In diesem Fall wird die Notstromeinheit mit dem ersten und dem zweiten
Verbraucher verbunden und eingerichtet, die Verbraucher mit elektrischer Leistung zu versorgen. Anschließend wird das Trennelement zwischen dem zweiten Verbraucher und der Notstromeinheit angeordnet.
Vorzugsweise ist eine Netztrennvorrichtung vorgesehen, die dafür sorgt, dass während eines Notstrombetriebes die von der Notstromeinheit bereitgestellte Spannung nicht auf dem Energieversorgungsnetz anliegt. Die
Netztrennvorrichtung kann hierbei elektrisch vor oder hinter dem
Netzanschluss angeordnet sein. Ein eventuell vorgesehenes Leistungsmessgerät, welches die Netzspannung überwacht, müsste in diesem Fall entsprechend auf der Seite des Energieversorgungsnetzes der Netztrennvorrichtung angeordnet sein, um auch während des Notstrombetriebes die Netzspannung beobachten zu können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Trennelement eine steuerbare Sicherung in einem Elektroinstallations-Verteiler des Gebäudes ist, also eine Sicherung, die durch ein Steuersignal aktiviert werden kann. Der Elektroinstallations-Verteiler, umgangssprachlich auch als Sicherungskasten bekannt, ist üblicherweise ohnehin an jedem Gebäude installiert und enthält für jeden Verbraucher oder für jede Gruppe von Verbrauchern eine elektrische Sicherung. Beim Nachkonfigurieren des Energieversorgungssystems mit einer Notstromeinheit kann die Sicherung für den zweiten Verbraucher in dem Sicherungskasten durch eine steuerbare Sicherung ersetzt werden, welche als Trennelement fungiert. Alternativ kann das Trennelement als integraler Teil einer
Gebäudeautomatisierungsanlage ausgebildet sein. Auf diese Weise kann auf eine zusätzliche Installation eines Trennelementes gänzlich verzichtet werden. Es ist auch möglich, dass das Trennelement bereits integraler Bestandteil des zweiten Verbrauchers ist, wenn es sich hierbei um ein intelligentes Gerät handelt. Schließlich kann das Trennelement als ein steuerbarer Schalter am Netzkabel des zweiten Verbrauchers, an seinem Netzstecker oder zwischen dem Netzstecker und einer Wandsteckdose angeordnet sein.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das
Trennelement ferngesteuert aktivierbar ausgebildet ist. Insbesondere kann es sich hierbei um ein funkgesteuertes Trennelement handeln. Hierdurch wird eine zusätzliche Verdrahtung überflüssig und die Installation somit erleichtert. Alternativ kann die Steuerung mittels eines sogenannten Powerline-Verfahrens erfolgen. Hierbei wird über eine Leistung tragende Leitung ein Steuersignal an das Trennelement geleitet. Dies hat den Vorteil, dass keine weitere
Signalleitung notwendig ist. Alternativ kann die Steuerung des Trennelementes mittels eines Powerline- Verfahrens über eine Stromleitung erfolgen, welche den zweiten Verbraucher mit Leistung versorgt. Vorzugsweise weit das Trennelement ein Verbraucher- Leistungsmessgerät auf, welches ausgebildet ist die bei deaktiviertem Trennelement von dem zweiten Verbraucher aufgenommene elektrische Leistung zu messen. Es handelt sich also um ein Trennelement, welches zusätzlich leistungsmessend ausgeführt ist. Alternativ kann ein solches Verbraucher- Leistungsmessgerät getrennt vom Trennelement zwischen dem zweiten Verbraucher und der Notstromeinheit angeordnet sein. Bei dem Energieversorgungsverfahren, insbesondere mittels einer nachfolgend beschriebenen Steuereinheit durchgeführt, kann das
Trennelement in Abhängigkeit von einer mittels des Verbraucher- Leistungsmessgerätes ermittelten Verbraucher- Leistungsaufnahme aktiviert werden. Beispielsweise kann das Trennelement erst dann aktiviert werden, wenn die Leistungsaufnahme des zweiten Verbrauchers einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Bei komplexeren Systemen kann die mittels des Verbraucher-Leistungsmessgerätes ermittelte Verbraucher-Leistungsaufnahme in einen Steueralgorithmus einfließen, der dann mehrere Trennelemente steuert. Der Messwert des Verbraucher-Leistungsmessgerätes und/oder das Signal zur Aktivierung des Trennelementes können mittels Powerline über eine Stromverbindung übertragen werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Trennelement zwischen zwei oder mehreren zweiten Verbrauchern und der Notstromeinheit angeordneten und ausgebildet ist, bei seiner Aktivierung eine
Leistungsaufnahme aus der Notstromeinheit durch die zwei oder mehreren zweiten Verbraucher zu unterbrechen. Mit anderen Worten, ist das
Trennelement für das Trennen von zwei oder mehr Verbrauchern zuständig. Es ist auch möglich, dass das Trennelement eine gesamte Phase eines
mehrphasigen Energieversorgungssystems von der Notstromeinheit trennen kann.
Insbesondere ist es üblich, dass das Gebäude mittels eines dreiphasigen
Netzanschlusses an das Energieversorgungsnetz angeschlossen ist, wobei jede Phase einem Teilbereich des Gebäudes zugeordnet ist. Beispielsweise kann eine erste Phase den Keller, eine zweite Phase den Erdgeschoss und eine dritte Phase das Dachgeschoss versorgen. In diesen Fällen kann das Trennelement ausgebildet sein, alle Verbraucher in dem genannten Teilbereich von der Notstromeinheit zu trennen. Die Notstromeinheit kann einen elektrischen Energiespeicher und/oder eine Energiequelle umfassen. Als Energiespeicher kommt insbesondere eine Batterie infrage. Bei der Energiequelle kann es sich insbesondere um eine regenerative Energiequelle wie beispielsweise eine Photovoltaikanlage bzw. ein Solarmodul oder ein Windkraftwerk handeln. Alternativ oder zusätzlich kann ein
Notstromgenerator eingesetzt werden, der beispielsweise von einer
Verbrennungskraftmaschine betrieben wird. Es können zudem mehrere
Notstromeinheiten vorgesehen sein, die unabhängig voneinander an ein
Gebäudestromnetz angeschlossen sind, über das die Verbraucher wiederum mit Leistung versorgt werden. Beispielsweise können eine Energiequelle und eine Batterie vorgesehen sein, wobei die Energiequelle dazu dienen kann, während des Notstrombetriebs die Batteriekapazität zu schönen.
Bei dem Trennelement handelt es sich vorzugsweise um einen Trennschalter, insbesondere einen einphasigen, zweiphasigen oder mehrphasigen
Trennschalter. Der Trennschalter kann als Schütz ausgebildet sein,
beispielsweise wenn er eine ganze Phase in einem Gebäudestromnetz von der Notstromeinheit trennt. Alternativ kann es sich bei dem Trennelement um ein nicht deaktivierbares Element handeln, das nach dem Aktivieren manuell zurückgesetzt oder ersetzt werden muss, um wieder eine elektrische
Verbindung zwischen dem zweiten Verbraucher und der Notstromeinheit oder zwischen dem zweiten Verbraucher und dem Netzanschluss zu bilden.
Das Energieversorgungsverfahren, welches dafür sorgt, dass das Trennelement aktiviert wird und infolge dessen eine Leistungsaufnahme aus der
Notstromeinheit durch den zweiten Verbraucher unterbricht, während der erste Verbraucher mittels der Notstromeinheit weiterhin mit elektrischer Leistung versorgt wird, wird vorzugsweise mittels einer Steuereinheit implementiert. Auf diese Weise ist es möglich, eine Änderung bzw.
Aktualisierung in der Notstrom-Priorisierung softwaremäßig zu implementieren.
Bevorzugterweise ist eine Steuereinheit vorgesehen, welche über eine Trenn- Signalverbindung mit dem Trennelement verbunden und ausgebildet ist, beim Auftreten eines Leistungsabfalls des Energieversorgungsnetzes das
Trennelement zu aktivieren. Wie vorangehenden angedeutet, kann die
Signalverbindung mittels einer elektrischen Signalleitung realisiert sein, oder aber auch als drahtlose Verbindung, beispielsweise als eine Funkverbindung. Alternativ kann die Signalverbindung mittels eine Powerline-Verfahrens über eine Stromleitung realisiert sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuereinheit ausgebildet ist, das Trennelement in Abhängigkeit von einem Notstrom- Leistungspegel und/oder einem Ladezustand (SOC - State of Charge) der Notstromeinheit zu aktivieren. Wenn der Leistungspegel bzw. der Ladezustand der Notstromeinheit zu gering ist, so müssen mehr Trennelement aktiviert werden um Verbraucher mit geringerer Priorität von der Notstromeinheit zu trennen, damit Verbraucher mit höherer Priorität sicher weiter betrieben werden können. Auf diese Weise lässt sich ein Notstromsystem mit abgestufter Priorisierung herstellen. Das Einbeziehen des Ladezustandes der
Notstromeinheit ist dann sinnvoll, wenn die Notstromeinheit einen elektrischen Energiespeicher umfasst, beispielsweise eine Batterie. Das Einbeziehen des Leistungspegels kann sinnvoll sein, wenn die Notstromeinheit eine regenerative Energiequelle wie beispielsweise eine Photovoltaikanlage bzw. ein Solarmodul oder ein Windkraftwerk umfasst.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, das Trennelement mit einem Leistungsmessgerät auszustatten, um die vom dem zweiten Verbraucher oder den mehreren zweiten Verbrauchern aufgenommen Leistung zu messen bzw. zu beobachten. Das Messergebnis des Leistungsmessgerätes kann über eine Signalleitung, mittels Powerline über das Stromnetz oder per Funk an die Steuerung übertragen werden. Durch diese zusätzliche Information kann die Laststeuerung im Notstrombetrieb noch intelligenter erfolgen. Dies erfolgt dann entweder mittels Zuschalten eines Erzeugers im Notstrombetrieb, beispielsweise eine Photovoltaikanlage oder ein Stromgenerator, zu welchem gewisse Lasten notwendig sind um den Erzeuger nutzen zu können. Oder es erfolgt, um Lasten präziser abschalten zu können, da hinter einem Trennelement nicht die gesamte Leistung steht. Auf diese Weise kann das System auch in Abhängigkeit von der Größe der Verbraucher oder mittels Lastprofilerkennung eine Abschaltung vornehmen und nicht nur in Abhängigkeit einer vorbestimmten Priorität der Verbraucher.
Um einen Leistungspegel oder einen Ladezustand der Notstromeinheit zu ermitteln, kann die Steuereinheit über eine Signalleitung mit einem
Spannungsmessgerät am Ausgang der Notstromeinheit verbunden sein.
Alternativ ist die Steuereinheit über eine Steuer/Messsignalverbindung mit der Notstromeinheit verbunden. Die Steuer/Messsignalverbindung kann ebenfalls entweder in Form einer Signalleitung, einer Funkverbindung oder mittels Powerline realisiert sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit über eine Messsignalverbindung mit einem Leistungsmessgerät verbunden ist, welches ausgebildet ist, die am Netzanschluss bereitgestellte Leistung des Energieversorgungsnetzes zu überwachen, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, das Trennelement in Abhängigkeit von einem mittels des
Leistungsmessgerätes ermittelten Netz-Leistungspegel zu aktivieren. In der einfachsten Ausführungsform erkennt die Steuereinheit aufgrund eines
Leistungsabfalls am Netzanschluss, dass ein Stromausfall vorliegt und setzt die Notstrom -Priorisierung um.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltdiagramm eines Energieversorgungssystems für ein
Gebäude gemäße einer bevorzugten Ausführungsform; und
Fig. 2 ein Blockschaltdiagramm eines Energieversorgungssystems für ein
Gebäude gemäße einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.
In der Fig. 1 wird eine Ausführungsform eines Energieversorgungssystems eines Gebäudes 1 anhand eines Blockschaltdiagramms schematisch dargestellt. Das Energieversorgungssystem umfasst einen Netzanschluss 2, über den es mit einem Energieversorgungsnetz (EVN, nicht dargestellt) verbunden ist. Die elektrische Leistung erreicht über den Netzanschluss 2 ein Gebäudestromnetz 15 des Gebäudes 1 und wird über dieses zu Verbrauchern 11 , 12, 13 in dem Gebäude 1 geleitet. Eine Notstromeinheit 3 ist ebenfalls mit dem
Gebäudestromnetz 15 verbunden. Beim Vorliegen einer Störung im EVN, können die Verbraucher 11 , 12, 13 über das Gebäudestromnetz 15 mittels der Notstromeinheit 3 mit elektrischer Leistung versorgt werden. Die Notstromeinheit 3 ist mittels einer Steuer/Messsignalverbindung 53 mit der Steuereinheit 5 verbunden. Die Steuer/Messsignalverbindung 53 dient dazu, Informationen über den Status der Notstromeinheit 3, beispielsweise über den Ladezustand einer in der Notstromeinheit 3 enthaltenen Batterie, an die Steuereinheit 5 zu senden und umgekehrt Steuersignale von der Steuereinheit 5 an die Notstromeinheit 3 zu übertragen. Während ein erster Verbraucher 11 ununterbrochen Leistung aus der Notstromeinheit 3 ziehen kann, ist zwischen dem zweiten Verbraucher 12 und der Notstromeinheit 3 ein Trennelement 4 eingeordnet. In ähnlicher Weise ist ein weiterer Verbraucher 13 über ein weiteres Trennelement 43 mit der Notstromeinheit 3 verbunden. Das
Trennelement 4 und das weitere Trennelement 43 sind über eine Trenn- Signalverbindung 54 mit der Steuereinheit 5 verbunden, sodass die
Steuereinheit 5 die Trennelemente 4, 43 bei Bedarf aktivieren und
gegebenenfalls auch deaktivieren kann. Schließlich befindet sich an dem Netzanschluss 2 ein Leistungsmessgerät 6, das den Leistungspegel bzw. den Spannungspegel der von dem EVN am
Netzanschluss 2 bereitgestellten Leistung überwacht. Die vom
Leistungsmessgerät 6 ermittelten Messwerte werden über eine
Messsignalverbindung 52 an die Steuereinheit 5 geleitet. Wenn im EVN eine Störung vorliegt, die das Gebäudestromnetz 15 beeinflusst, dann erkennt das Leistungsmessgerät 6 einen Leistungsabfall am Netzanschluss 2 und meldet dies an die Steuereinheit 5. Daraufhin wird die Notstromeinheit 3 aktiviert, um die Verbraucher 11 , 12, 13 mit Notstrom zu versorgen. Weil der Steuereinheit 5 bekannt ist, dass die Notstromeinheit 3 nicht dazu ausgelegt ist, alle
Verbraucher 11 , 12, 13 zu versorgen, wird sie mittels eines entsprechenden Signals über die Trenn-Signalverbindung 54 das Trennelement 4 aktivieren. Daraufhin wird die elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Verbraucher
12 und der Notstromeinheit 3 getrennt. Hier ist also der erste Verbraucher 11 als essenzieller Verbraucher konfiguriert, der von der Notstromeinheit 3 nicht getrennt werden kann. Wenn die Notstromeinheit 3 eine Batterie enthält, dann kann die Steuereinheit 5 über die Steuer/Messsignalverbindung 53 einen Ladezustand (SOC) der Batterie erfragen. Alternativ oder zusätzlich kann die Notstromeinheit 3 ein Solarmodul enthalten. In diesem Fall kann die
Steuereinheit 5 über die Steuer/Messsignalverbindung 53 einen Notstrom- Leistungspegel der Notstromeinheit 3 erfahren. Wenn die Steuereinheit 5 feststellt, dass der Ladezustand bzw. der Leistungspegel der Notstromeinheit 3 auch bei aktiviertem Trennelement 4 nicht ausreicht, kann zusätzlich das weitere Trennelement 43 aktiviert werden, um auch den weiteren Verbinder
13 von der Notstromeinheit 3 zu trennen.
Das Leistungsmessgerät 6 kann weiterhin den Leistungspegel am Netzanschluss 2 beobachten. Wenn dieser Leistungspegel wieder ansteigt und einen
Normalwert erreicht, wird dies ebenfalls der Steuereinheit 5 mitgeteilt.
Daraufhin deaktiviert die Steuereinheit 5 die Notstromeinheit 3 und auch die Trennelemente 4, 43. Die Verbraucher 11 , 12, 13 werden dann wieder über den Netzanschluss 2 von dem Energieversorgungsnetz mit Leistung versorgt.
In der Fig. 1 sind lediglich drei Verbraucher 11 , 12, 13 angedeutet. Die hier gezeigten Verbraucher 11 , 12, 13 können jedoch auch jeweils stellvertretend für eine Gruppe von Verbrauchern eingesehen werden, die zusammen in einem Bereich des Gebäudes angeordnet sind. Beispielsweise kann der Verbraucher 11 sämtliche Verbraucher in einem bestimmten Stockwerk des Gebäudes 1 repräsentieren. Ein Energieversorgungsnetz gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in der Fig. 2 dargestellt. Diese unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten
Ausführungsform darin, dass der zweite Verbraucher 12 und der weitere Verbraucher 13 gemeinsam über das Trennelement 4 mit der Notstromeinheit 3 verbunden sind. Das Aktivieren des Trennelementes 4 führt also dazu, dass beide Verbraucher 12, 13 von der Notstromeinheit 3 getrennt werden.
Bezugszeichen liste:
1 Gebäude
1 1 erster Verbraucher
12 zweite Verbraucher
13 weitere Verbraucher
15 Gebäudestromnetz
2 Netzanschluss
3 Notstromeinheit
4 Trennelement
43 weiteres Trennelement
5 Steuereinheit
52 Messsignalverbindung
53 Steuer/Messsignalverbindung
54 Trenn-Signalverbindung
6 Leistungsmessgerät

Claims

Patentansprüche:
1 . Energieversorgungssystem für ein Gebäude (1 ) mit mindestens einem
ersten Verbraucher (1 1 ) und mindestens einem zweiten Verbraucher (12), einem Netzanschluss (2), über den der erste Verbraucher (1 1 ) und der zweite Verbraucher (12) mit einem Energieversorgungsnetz verbunden sind, einer Notstromeinheit (3), welche mit dem ersten Verbraucher (1 1 ) und dem zweiten Verbraucher (12) verbunden und ausgebildet ist, bei einem am Netzanschluss (2) auftretenden Leistungsabfall des
Energieversorgungsnetzes den ersten Verbraucher (1 1 ) und den zweiten Verbraucher (12) mit elektrischer Leistung zu versorgen, und einem zwischen dem zweiten Verbraucher (12) und der Notstromeinheit (3) angeordneten Trennelement (4), welches ausgebildet ist, bei seiner Aktivierung eine Leistungsaufnahme aus der Notstromeinheit (3) durch den zweiten Verbraucher (12) zu unterbrechen, während der erste
Verbraucher (1 1 ) weiterhin mittels der Notstromeinheit (3) mit
elektrischer Leistung versorgt wird.
2. Energieversorgungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (4) eine steuerbare Sicherung in einem
Elektroinstallations-Verteiler des Gebäudes (1 ) ist.
3. Energieversorgungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (4) als integraler Teil einer
Gebäudeautomatisierungsanlage ausgebildet ist.
4. Energieversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (4) ferngesteuert aktivierbar ausgebildet ist.
5. Energieversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (4) ein Verbraucher- Leistungsmessgerät aufweist, welches ausgebildet ist die bei deaktiviertem Trennelement (4) von dem zweiten Verbraucher
aufgenommene elektrische Leistung zu messen.
6. Energieversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (4) zwischen zwei oder mehreren zweiten Verbrauchern (12, 13) und der Notstromeinheit (3) angeordneten und ausgebildet ist, bei seiner Aktivierung eine
Leistungsaufnahme aus der Notstromeinheit (3) durch die zwei oder mehreren zweiten Verbrauchern (12, 13) zu unterbrechen.
7. Energieversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (5), welche über eine Trenn- Signalverbindung (54) mit dem Trennelement (4) verbunden und
ausgebildet ist, beim Auftreten eines Leistungsabfalls des
Energieversorgungsnetzes das Trennelement (4) zu aktivieren.
8. Energieversorgungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) ausgebildet ist, das Trennelement (4) in
Abhängigkeit von einem Notstrom -Leistungspegel und/oder einem
Ladezustand der Notstromeinheit (3) zu aktivieren.
9. Energieversorgungssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) über eine
Messsignalverbindung (52) mit einem Leistungsmessgerät (6) verbunden ist, welche ausgebildet ist, die am Netzanschluss (2) bereitgestellte Leistung des Energieversorgungsnetzes zu überwachen, wobei die
Steuereinheit (5) ausgebildet ist, das Trennelement (4) in Abhängigkeit von einem mittels des Leistungsmessgerätes (6) ermittelten Netz- Leistungspegel zu aktivieren.
10. Einrichtungsverfahren zur Einrichtung eines Energieversorgungssystems für ein Gebäude (1 ) mit mindestens einem ersten Verbraucher (1 1 ) und mindestens einem zweiten Verbraucher (12), und einem Netzanschluss (2), über den der erste Verbraucher (1 1 ) und der zweite Verbraucher (12) mit einem Energieversorgungsnetz verbunden ist, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
- Verbinden einer Notstromeinheit (3) mit dem ersten Verbraucher (1 1 ) und dem zweiten Verbraucher (12) und Konfigurieren der
Notstromeinheit (3) derart, dass bei einem am Netzanschluss (2) auftretenden Leistungsabfall des Energieversorgungsnetzes die
Notstromeinheit (3) den ersten Verbraucher (1 1 ) und den zweiten Verbraucher (12) mit elektrischer Leistung versorgt; und
- Anordnen eines Trennelementes (4) zwischen dem zweiten Verbraucher (12) und der Notstromeinheit (3) derart, dass bei Aktivierung des Trennelementes (4) eine Leistungsaufnahme aus der Notstromeinheit (3) durch den zweiten Verbraucher (12) unterbrochen wird, während der erste Verbraucher (1 1 ) weiterhin mittels der Notstromeinheit (3) mit elektrischer Leistung versorgt wird. Energieversorgungsverfahren für ein Gebäude (1 ), bei dem mindestens ein erster Verbraucher (1 1 ) und mindestens ein zweiter Verbraucher (12) über einen Netzanschluss (2) mittels eines Energieversorgungsnetz mit elektrischer Leistung versorgt werden, wobei bei einem am Netzanschluss (2) auftretenden Leistungsabfall des Energieversorgungsnetzes ein zwischen dem zweiten Verbraucher (12) und einer Notstromeinheit (3) angeordnetes Trennelement (4) aktiviert wird und infolge dessen eine Leistungsaufnahme aus der Notstromeinheit (3) durch den zweiten
Verbraucher (12) unterbricht, während der erste Verbraucher (1 1 ) mittels der Notstromeinheit (3) mit elektrischer Leistung versorgt wird.
PCT/DE2016/100147 2015-03-30 2016-03-29 Energieversorgungssystem, einrichtungsverfahren zu dessen einrichtung und energieversorgungsverfahren WO2016155707A1 (de)

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