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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum dezentralen Regeln einer Spannung in einem Verteilnetz, das Knoten über Spannungsversorgungsleitungen bzw. Netzleitungen mit Spannung versorgt, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum dezentralen Regeln einer Spannung in einem Niederspannungs- bzw. Ortsnetz.
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Bei Verteilnetzen erfolgt zunehmend eine dezentrale Energieerzeugung und Energieeinspeisung in das Verteilnetz an Knoten, die sowohl Energie verbrauchen als auch erzeugen. Die Verbraucher verfügen zunehmend über Photovoltaikanlagen zur dezentralen Erzeugung und Einkopplung von Energie in ein Verteilnetz. Aufgrund der dezentralen Einkopplung von Energie kann es zu Schwierigkeiten bei der Einhaltung eines zulässigen Netzspannungsbereichs innerhalb des Verteilnetzes kommen. Neben einem Ausbau des betroffenen Verteilnetzes kann durch gezielten Bezug oder Einspeisung von Blindleistung und/oder durch Reduktion der Wirkleistung eine Abweichung von einem zulässigen Netzspannungsbereich vermieden werden. Die Veränderung der durch die Knoten bezogenen Wirk- oder Blindleistung ist im Vergleich zu einem Ausbau des betroffenen Verteilnetzes mit deutlich weniger Aufwand verbunden und zudem schneller realisierbar.
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Ein pauschaler Bezug von Blind- oder Wirkleistung durch Knoten kann jedoch nicht erfolgen, da beide Maßnahmen direkt oder indirekt zu einem Verlust von Wirkleistung innerhalb des Verteilnetzes führen. Im Fall eines Blindleistungsbezugs wird zudem noch die angespannte Blindleistungsbilanz im Verteilnetz belastet. Aus diesem Grunde dürfen diese Maßnahmen nur dann zum Einsatz kommen, wenn sie zur Einhaltung eines zulässigen Netzspannungsbereiches innerhalb des Verteilnetzes tatsächlich notwendig sind. Allerdings gibt es bei herkömmlichen Verteilnetzen keine zentrale Stelle, welche die verschiedenen Spannungsniveaus, die in dem Verteilnetz herrschen, kennt. Somit ist eine zentrale Bestimmung entsprechender Spannungssollwerte, beispielsweise für Blindleistungsbezug bzw. Wirkleistungsreduktion, nicht möglich. Eine dezentrale Berechnung von Spannungssollwerten an den verschiedenen Knoten bzw. Wechselrichtern ist insofern kritisch, da jeder Knoten nur seine lokale Spannung kennt und daher nicht sicher abschätzen kann, ob eine lokale Regelung in dem Verteilnetz an anderer Stelle zu einem Spannungsproblem bzw. einem Abweichen von dem zulässigen Spannungsbereich führt.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum dezentralen Regeln einer Spannung in einem Verteilnetz zu schaffen, mit der die Einhaltung eines zulässigen Netzspannungsbereichs an den Knoten des Verteilnetzes sichergestellt wird, ohne dass zwischen dem Knoten eine Kommunikationsinfrastruktur bereitgestellt werden muss.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Die Erfindung schafft demnach ein Verfahren zum dezentralen Regeln einer Spannung in einem Verteilnetz, das Knoten über Spannungsversorgungsleitungen mit Spannung versorgt, die jeweils einen Integralspannungsregler aufweisen, welcher eine von dem Knoten bezogene Blindleistung verringert, falls eine an dem Knoten lokal vorhandene Spannung des Verteilnetzes unterhalb einer in Abhängigkeit von der Netzwerktopologie des Verteilnetzes vorkonfigurierte Sollspannung des jeweiligen Knotens liegt, und welcher eine von dem Knoten bezogene Blindleistung erhöht, falls die an dem Knoten lokal vorhandene Spannung des Verteilnetzes oberhalb der vorkonfigurierten Sollspannung des jeweiligen Knotens liegt.
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Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Bestimmung der vorkonfigurierten Sollspannungen für die verschiedenen Knoten des Verteilnetzes. Diese Sollspannungen werden vorab für jeden Knoten bzw. jeden Wechselrichter des Verteilnetzes spezifisch ermittelt. Die Sollspannungen werden dabei derart berechnet, dass bei einem Überschreiten der zulässigen Spannung an irgendeinem Knoten des Verteilnetzes die Spannungen an allen anderen Knoten bzw. Wechselrichtern in der Umgebung des jeweiligen Knotens über deren jeweiligen Sollspannungen liegen, sodass die Knoten bzw. die Wechselrichter in der Umgebung des jeweils betroffenen Problemknotens so lange Blindleistung beziehen bzw. ihre Wirkleistung reduzieren, bis sie ihren spezifischen Spannungssollwert erreicht haben. Hierdurch unterstützen die Wechselrichter bzw. Knoten in der Umgebung des betroffenen Problemknotens diesen Problemknoten bei der Einhaltung der zulässigen Spannung, ohne dass hierfür eine externe, insbesondere echtzeitfähige, Kommunikationsinfrastruktur notwendig ist.
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Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die vorkonfigurierte Sollspannung des Knotens derart vorkonfiguriert, dass ein Überschreiten einer Spannungsobergrenze eines zulässigen Netzspannungsbereichs innerhalb des Verteilnetzes an irgendeinem anderen Knoten des Verteilnetzes ein Überschreiten der vorkonfigurierten Sollspannung durch die lokal vorhandene Spannung des Verteilnetzes an dem jeweiligen Knoten hervorruft.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verringert der Integralregler zusätzlich eine durch den Knoten eingespeiste Wirkleistung, sofern die Erhöhung der durch den Knoten bezogenen Blindleistung nicht ausreichend ist, um den zulässigen Netzspannungsbereich innerhalb des Verteilnetzes zu erreichen.
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Bei einer möglichen Ausführungsform erhöht der Integralregler zusätzlich eine durch den Knoten bezogene Wirkleistung, sofern die Erhöhung der durch den Knoten bezogenen Blindleistung nicht ausreichend ist, um den zulässigen Netzspannungsbereich innerhalb des Verteilnetzes zu erreichen.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Verringerung der durch den Knoten bezogenen Blindleistung durch den Integralspannungsregler des Knotens unterbunden, sobald die durch den Knoten bezogene Blindleistung den Wert null erreicht.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens berechnet der Integralspannungsregler eines Knotens als Stellgröße die durch den Knoten bezogene Blindleistung wie folgt:
wobei K
i ein Verstärkungsfaktor,
U
i die gemessene lokale Spannung des jeweiligen Knotens und
U soll / i die vorkonfigurierte Sollspannung des jeweiligen Knotens ist.
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Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die vorkonfigurierte Sollspannung eines Knotens in einem lokalen Datenspeicher des jeweiligen Knotens gespeichert.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die vorkonfigurierte Sollspannung für jeden Knoten des Verteilnetzes zentral auf Basis der Netzwerktopologie des Verteilnetzes berechnet und an den Knoten über eine drahtlose oder drahtgebundene Schnittstelle übertragen.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens steuert der Integralspannungsregler einen DC/AC-Wechselrichter des Knotens zur Verringerung oder Erhöhung der durch den Knoten bezogenen Blindleistung und der von dem Knoten eingespeisten Wirkleistung.
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Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Verteilnetz durch ein Niederspannungsnetz gebildet, welches Knoten über Spannungsversorgungsleitungen mit Spannung versorgt, die als Verbraucher Strom aus dem Verteilnetz beziehen und/oder als Erzeuger Strom in das Verteilnetz einspeisen.
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Die Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung für einen Knoten zur dezentralen Regelung einer Spannung eines Verteilnetzes mit den in Patentanspruch 8 angegebenen Merkmalen.
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Die Erfindung schafft demnach eine Vorrichtung für einen Knoten zur dezentralen Regelung einer Spannung eines Verteilnetzes, das Knoten über Spannungsversorgungsleitungen mit Spannung versorgt, mit einem Integralspannungsregler, der eine von dem Knoten bezogene Blindleistung verringert, falls eine an dem Knoten lokal vorhandene Spannung des Verteilnetzes unterhalb einer in Abhängigkeit von der Netzwerktopologie des Verteilnetzes vorkonfigurierten Sollspannung des jeweiligen Knotens liegt, und welcher eine von dem Knoten bezogene Blindleistung erhöht, falls die an dem Knoten lokal vorhandene Spannung des Verteilnetzes oberhalb der vorkonfigurierten Sollspannung des jeweiligen Knotens liegt.
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Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vorrichtung einen Konfigurationsdatenspeicher auf, in welchem die vorkonfigurierte Sollspannung des jeweiligen Knotens gespeichert ist.
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Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vorrichtung zudem eine Schnittstelle zum Empfang der für den jeweiligen Knoten vorkonfigurierten Sollspannung auf.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vorrichtung zudem einen DC/AC-Wechselrichter auf, der durch den Integralspannungsregler der Vorrichtung angesteuert wird.
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Die Erfindung schafft zudem ein Verteilnetz mit den in Patentanspruch 14 angegebenen Merkmalen.
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Die Erfindung schafft demnach ein Verteilnetz, welches Knoten über Spannungsversorgungsleitungen mit Spannung versorgt, wobei die Knoten jeweils einen Knoten zur dezentralen Regelung einer Spannung des Verteilnetzes aufweisen, wobei die Vorrichtung jeweils einen Integralspannungsregler enthält, der eine von dem Knoten bezogene Blindleistung verringert, falls eine an dem Knoten lokal vorhandene Spannung des Verteilnetzes unterhalb einer in Abhängigkeit von der Netzwerktopologie des Verteilnetzes vorkonfigurierten Sollspannung des jeweiligen Knotens liegt, und welcher eine von dem Knoten bezogene Blindleistung erhöht, falls die an dem Knoten lokal vorhandene Spannung des Verteilnetzes oberhalb der vorkonfigurierten Sollspannung des jeweiligen Knotens liegt.
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Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verteilnetzes handelt es sich bei dem Verteilnetz um ein Niederspannungsnetz.
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Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verteilnetzes handelt es sich bei dem Verteilnetz um ein Mittelspannungsnetz.
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Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur dezentralen Regelung einer Spannung in einem Verteilnetz unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert:
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Es zeigen:
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1 ein Beispiel für ein Verteilnetz mit mehreren Knoten, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zur dezentralen Regelung einer Spannung in dem Verteilnetz eingesetzt werden kann;
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2 ein Blockschaltbild zur Darstellung eines Knotens eines Verteilnetzes, in dem eine Vorrichtung zur dezentralen Regelung einer Spannung des Verteilnetzes gemäß der Erfindung vorgesehen ist.
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Wie man aus dem in 1 dargestellten Beispiel eines Verteilnetzes VN erkennen kann, besteht das Verteilnetz VN aus einer Vielzahl von Knoten KN, die über Spannungsversorgungsleitungen mit Spannung versorgt werden. Bei dem Verteilnetz VN kann es sich beispielsweise um ein Niederspannungsnetz bzw. Ortsnetz handeln. Verschiedene Knoten KN können dabei als Verbraucher Strom bzw. Energie aus dem Verteilnetz VN beziehen und/oder als Erzeuger Strom bzw. Energie in das Verteilnetz VN einspeisen. In jedem Knoten KNi herrscht eine lokale Spannung Ui, wie in 1 dargestellt. Darüber hinaus zeigen die Größen Pi und Qi die durch einen Knoten KNi bezogene Wirk- bzw. Blindleistung.
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Die in 1 in den Knoten KN angegebenen Größen P s / i, Q s / i geben die zwischen den Knoten KN übertragenen Wirk- bzw. Blindleistungen an. Jeder in 1 dargestellte Knoten KN kann einen Wechselrichter aufweisen, an dem beispielsweise eine Photovoltaikanlage angeschlossen sein kann. Darüber hinaus verfügt vorzugsweise jeder Knoten KN über einen Integralspannungsregler. Der in dem Knoten KN vorhandene Integralspannungsregler verringert eine von dem jeweiligen Knoten KN bezogene Blindleistung Q, falls eine an dem Knoten KN lokal vorhandene Spannung U des Verteilnetzes VN unterhalb einer in Abhängigkeit von der Netzwerktopologie des Verteilnetzes VN vorkonfigurierte Sollspannung U soll / i des jeweiligen Knotens KN abfällt bzw. liegt. Darüber hinaus erhöht der in dem Knoten KN vorhandene Integralspannungsregler eine von dem Knoten KN aus dem Verteilnetz VN bezogene Blindleistung Q, falls die an dem Knoten KN lokal vorhandene Spannung Ui des Verteilnetzes VN oberhalb der vorkonfigurierten Sollspannung U i / soll des jeweiligen Knotens KN liegt. Die vorkonfigurierte Sollspannung U soll / i des jeweiligen Knotens KN kann beispielsweise in einem lokalen Datenspeicher des Knotens KN abgespeichert sein. Die vorkonfigurierte Sollspannung U soll / i des Knotens KN wird dabei vorzugsweise derart vorkonfiguriert, dass ein Überschreiten einer Spannungsobergrenze Umax eines zulässigen Netzspannungsbereichs innerhalb des Verteilnetzes VN an irgendeinem anderen Knoten KN des Verteilnetzes VN ein Überschreiten der vorkonfigurierten Sollspannung U i / soll durch die lokal vorhandene Spannung des Verteilnetzes VN an dem jeweiligen Knoten KN bewirkt. Die Sollspannungen U i / soll der Knoten KN werden vorab für jeden Knoten KN berechnet. Die Sollspannungen U i / soll der verschiedenen Knoten werden dabei derart konfiguriert, dass bei einem Überschreiten der zulässigen Spannung an dem jeweiligen Knoten KN des Verteilnetzes VN Spannungen Uj an allen Knoten KNj in der Umgebung des betroffenen Knotens KNi über deren jeweiligen Sollspannungen U j / soll liegen. Als Folge beziehen die Knoten KNj in der Umgebung des betroffenen Problemknotens KNi so lange Blindleistung Qi bzw. reduzieren so lange ihre Wirkleistung Pj, bis sie ihren spezifischen vorkonfigurierten Spannungssollwert U j / soll erreicht haben. Dadurch unterstützen die Knoten KNj in der Umgebung des betroffenen Knotens KNi diesen bei der Einhaltung des zulässigen Netzspannungsbereichs, ohne dass hierfür eine externe, echtzeitfähige Kommunikation zwischen den Knoten KN notwendig ist. Dementsprechend muss bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch keine separate Kommunikationsinfrastruktur zwischen den verschiedenen Knoten KN des Verteilnetzes VN geschaffen werden. Über die Vorgabe der lokalen vorkonfigurierten Sollspannungen U i / soll wird eine Koordination zwischen den dezentralen Reglern der Knoten KN erreicht. Somit wird jeder Knoten des Verteilnetzes VN nicht nur für die Einhaltung des zulässigen Netzspannungsbereichs bzw. Spannungsbandes an den jeweiligen Knoten KN eingesetzt, sondern auch für die Einhaltung des zulässigen Spannungsbandes an den von dem jeweiligen Knoten KNi beeinflussten benachbarten Knoten KNj.
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Die Berechnung der vorkonfigurierten Sollspannungen U i / soll der verschiedenen Knoten KN des Verteilnetzes VN erfolgt im Vorfeld an zentraler Stelle auf Basis der bekannten Netzwerktopologie des Verteilnetzes VN. Dabei können zusätzlich Einspeiseprofile bzw. deren Erwartungswerte berücksichtigt werden. Auf Basis dieser Daten kann die Bestimmung der Sollspannungen U i / soll derart erfolgen, dass diese ein möglichst günstiges Verhalten des Knotens KNi im Hinblick auf Blindleistungsbezug und Leistungsverluste sowie Fairness zwischen den einspeisenden Knoten ergibt. Durch wiederholtes Berechnen der vorkonfigurierten Sollspannungen U i / soll für die verschiedenen Knoten des Verteilnetzes, beispielsweise in regelmäßigen Zeitabständen, unter Einbindung von zusätzlichen zeitveränderlichen Informationen, beispielsweise hinsichtlich der Einspeiseprofile der verschiedenen Knoten bei unterschiedlichen Wetterlagen, kann das Verhalten des Verteilnetzes VN unter Zuhilfenahme des erfindungsgemäßen Regelungsverfahrens weiter verbessert werden.
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Jeder Knoten KN des Verteilnetzes VN verfügt über einen lokalen Integrationsregler I-R zur Einhaltung eines vorgegebenen Spannungsbandes innerhalb des Verteilnetzes VN. Der in dem Knoten KN jeweils vorgesehene Integrationsregler I-R bewirkt, dass der Knoten KN unterhalb der Sollspannung U i / soll keine Blindleistung Q bezieht bzw. eine maximal mögliche Wirkleistung P einspeist. Wird jedoch eine Sollspannung U i / soll überschritten, ergreifen die lokalen Integrationsregler I-R alle notwendigen Maßnahmen zur Einhaltung der Spannungsgrenze innerhalb des Verteilnetzes VN. Die Koordination der dezentralen Integrationsregler I-R, die jeweils in den Knoten KN des Verteilnetzes VN vorgesehen sind, über eine geeignete Vorgabe der Sollspannungen U i / soll bietet den Vorteil, dass keine zusätzliche Kommunikation zwischen den Knoten KN benötigt wird und somit auch keine entsprechende Kommunikationsinfrastruktur bereitgestellt werden muss. Darüber hinaus stellt die Spannung U in dem Verteilnetz VN eine physikalische Größe dar, die schnell und zuverlässig zwischen den Knoten KN des Verteilnetzes ausgetauscht bzw. gemessen werden kann.
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Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verringert der Integralregler I-R eines Knotens zusätzlich eine durch den Knoten eingespeiste Wirkleistung P, sofern die Erhöhung der durch den Knoten KN bezogenen Blindleistung Q nicht ausreichend ist, den zulässigen Netzspannungsbereich [Umin, Umax] innerhalb des Verteilnetzes VN zu erreichen. Darüber hinaus kann der Integralrechner I-R des Knotens KN eine durch den Knoten KN bezogene Wirkleistung P erhöhen, sofern die Erhöhung der durch den Knoten KN bezogenen Blindleistung Q nicht ausreichend ist, um den zulässigen Netzspannungsbereich [Umin, Umax] innerhalb des Verteilnetzes VN zu erreichen.
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Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Verringerung der durch den Knoten KN bezogenen Blindleistung Q durch den Integralspannungsregler I-R des Knotens KN unterbunden, sobald die durch den Knoten KN bezogene Blindleistung Q den Wert null erreicht.
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Falls die Spannung U
i am Knoten KN
i unterhalb der Sollspannung
U soll / i liegt, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die bezogene Blindleistung verringert:
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Die Verringerung der Blindleistung hört auf, sobald die Blindleistung Qi = 0 erreicht ist.
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Falls die Spannung U
i am Knoten KN
i oberhalb der Sollspannung
U soll / i liegt, wird bei dem erfindungsgemäßen Regelungsverfahren die bezogene Blindleistung erhöht:
wobei K
i ein Verstärkungsfaktor,
U
i die gemessene lokale Spannung des jeweiligen Knotens KN
i und
U soll / i die vorkonfigurierte Sollspannung des jeweiligen Knotens KN
i ist.
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Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst die vorkonfigurierte Sollspannung U i / soll für jeden Knoten KN des Verteilnetzes VN zentral auf Basis der Netzwerktopologie des Verteilnetzes VN berechnet und anschließend an die Knoten KN des Verteilnetzes VN jeweils über eine drahtlose oder drahtgebundene Schnittstelle übertragen.
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2 zeigt ein Blockschaltbild eines Knotens KN innerhalb eines Verteilnetzes VN, der über eine Spannungsregelungsvorrichtung UR zur dezentralen Regelung einer Spannung U innerhalb des Verteilnetzes VN verfügt. Der Knoten KN ist, wie in 2 dargestellt, mit einem Netzanschluss NA an das Verteilnetz VN angeschlossen. Bei dem Verteilnetz VN handelt es sich beispielsweise um ein Niederspannungsnetz bzw. Ortsnetz. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt der Knoten KN über eine Photovoltaikanlage PV, die einen Gleichstrom an einen DC/AC-Wechselrichter anlegt, der mit dem Netzanschluss NA durch Knoten KN verbunden ist. Der DC/AC-Wechselrichter des Knotens KN ist an die Spannungsregelungsvorrichtung UR angeschlossen, wie in 2 dargestellt. Die Spannungsregelungsvorrichtung UR verfügt über einen Integralspannungsregler I-R. Der Integralspannungsregler I-R verringert eine von dem Knoten KN bezogene Blindleistung Q, falls eine an dem Knoten KN lokal vorhandene Spannung U des Verteilnetzes VN unterhalb einer vorkonfigurierten Sollspannung U i / soll des jeweiligen Knotens KNi liegt. Diese vorkonfigurierte Sollspannung U i / soll des jeweiligen Knotens KNi wird in Abhängigkeit von der Netzwerktopologie des Verteilnetzes VN berechnet und in einem Konfigurationsdatenspeicher KDS der Spannungsregelungsvorrichtung UR abgelegt. Darüber hinaus erhöht der Spannungsregler UR des Knotens KN die von dem Knoten KN bezogene Blindleistung Q, falls die an dem Knoten KN lokal vorhandene Spannung U des Verteilnetzes VN oberhalb der vorkonfigurierten Sollspannung U i / soll des jeweiligen Knotens KN liegt. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt die Spannungsregelungsvorrichtung UR des Knotens KNi neben dem Konfigurationsdatenspeicher KDS, in welchem die vorkonfigurierte Sollspannung U i / soll des jeweiligen Knotens KNi gespeichert ist, zusätzlich über eine Schnittstelle INT zum Empfang der für den jeweiligen Knoten KNi berechneten vorkonfigurierten Sollspannung U i / soll von einer zentralen Stelle. Bei dieser Schnittstelle INT kann es sich um eine drahtlose oder drahtgebundene Schnittstelle handeln. Der Knoten KN verfügt über einen DC/AC-Wechselrichter, der in der Lage ist, die Spannung U an dem Knoten KN zu erfassen bzw. zu messen. Darüber hinaus ist der DC/AC-Wechselrichter in der Lage eine steuerbare Menge an Blindleistung Q aus dem Verteilnetz VN zu beziehen bzw. eine eingespeiste Wirkleistung P zu reduzieren. Zur Ermittlung der Sollspannungen U i / soll für die verschiedenen Knoten des Verteilnetzes VN wird zunächst für jeden Knoten KN eine maximale Spannungsdifferenz ermittelt.
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Falls die Spannung an dem Knoten KNi unterhalb des Wertes Umax – ΔUij* bleibt, kann die Spannung an dem Knoten J nicht größer als Umax werden. Daher wird der Wert Umax – ΔUij* als Sollspannung Usoll für die jeweiligen Knoten KN gewählt.
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Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der I-Regler eine Eingangsgröße auf, nämlich die Spannung an dem Knoten KNi und zwei Ausgangsgrößen, nämlich einerseits die zu beziehende Blindleistung Q und andererseits die eingespeiste Wirkleistung P. Der Integrationsregler I-R ist derart ausgelegt, dass ein Überschreiten oder Unterschreiten einer vorgegebenen Spannung U vermieden wird. Um dies zu erreichen, führt der Integrationsregler I-R zyklisch folgende Schritte durch:
- 1. Einlesen der aktuellen Spannung Ui(t).
- 2. Einlesen der aktuell eingespeisten Wirkleistung p AC / i(t), welche vom Wechselrichter auf der AC-Seite in das Netz abgegeben wird.
- 3. Ausführen der Integration: Alternativ wäre auch eine Integration mit der Mittelpunktsregel (entspricht der Tustin Transformation im Laplace-Bereich) denkbar (bzw. bei großen Zeitschritten interessant):
- 4. Entfernen von negativen Werten:
- 5. Umrechnung von z(t) auf die Stellgrößen. Hierfür existieren vier Fälle:
Falls z kleiner (oder gleich) wie die aktuell mögliche Blindleistung qmaxi(t): ist, wird die volle Wirkleistung eingespeist und Blindleistung entsprechend z(t) bezogen. Hierfür werden die Ausgänge auf gesetzt.
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Falls z größer als
q max / i ist, und
p AC / i(t) < p min / i , wird zusätzlich die eingespeiste Wirkleistung um Δp reduziert. In diesem Fall sind die folgenden Gleichungen zu erfüllen:
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Die Lösung dieser Gleichungen lautet:
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum dezentralen Regeln einer Spannung in einem Verteilnetz VN ist besonders robust und bedarf keiner zusätzlichen Kommunikationsinfrastruktur zwischen den verschiedenen Knoten KN des Verteilnetzes VN, um die Spannung U innerhalb des Verteilnetzes VN innerhalb eines zulässigen Netzspannungsbereichs zu halten.