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WO2012139657A2 - Energieverteilnetz und verfahren zu dessen betrieb - Google Patents

Energieverteilnetz und verfahren zu dessen betrieb Download PDF

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WO2012139657A2
WO2012139657A2 PCT/EP2011/056019 EP2011056019W WO2012139657A2 WO 2012139657 A2 WO2012139657 A2 WO 2012139657A2 EP 2011056019 W EP2011056019 W EP 2011056019W WO 2012139657 A2 WO2012139657 A2 WO 2012139657A2
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WO
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energy
communication
predetermined minimum
transmission quality
quality value
Prior art date
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PCT/EP2011/056019
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English (en)
French (fr)
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WO2012139657A3 (de
Inventor
Jaroslaw Kussyk
Johann Lichtnekert
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to PCT/EP2011/056019 priority Critical patent/WO2012139657A2/de
Priority to EP11715501.0A priority patent/EP2697889A2/de
Priority to US14/111,220 priority patent/US20140032009A1/en
Publication of WO2012139657A2 publication Critical patent/WO2012139657A2/de
Publication of WO2012139657A3 publication Critical patent/WO2012139657A3/de

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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • H02J13/00007—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using the power network as support for the transmission
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the energy production of at least one energy delivery device connected to an energy distribution network.
  • the type of use of the distribution networks of a centralized power distribution from one or more transformer stations in the direction of energy consumers
  • a decentralized at least temporarily Electricity distribution eg from a household to other households or from several private energy producers in the direction of the transformer station or the medium-voltage grid.
  • Electricity distribution eg from a household to other households or from several private energy producers in the direction of the transformer station or the medium-voltage grid.
  • the respective current load of the individual distribution networks can be identified and, if possible, the switching status of the distribution networks or their topology adjusted accordingly.
  • the invention has for its object to provide a method for controlling a power distribution network, which can ensure ro ⁇ busten and safe operation even in the event of a fault.
  • an associated energy ⁇ dispenser controller communicates with a an energy distribution network monitoring central device in a uni- or bidirectional communication link and is checked regularly or irregularly, whether the communication link is interrupted, or Transmission quality of the communication link below a predetermined minimum quality value, and the energy input of the at least one energy delivery device in the energy distribution network is reduced or stopped by the control device when the communication connection is interrupted or the transmission quality of the communication link below the predetermined minimum quality value.
  • a major advantage of the method is, for example, that an excessive energy ⁇ feed-in can be avoided in the power distribution network in case of failure.
  • energy delivery devices can not be controlled by the higher-level central facility, or at least not sufficiently, the energy distribution network is converted into a "safe" state, in which the energy supply of those energy delivery devices that are supplied by the Central device is not or only poorly accessible, is driven back. This avoids that uncontrolled too much energy is fed into the energy distribution network and this gets into an unstable state.
  • the energy delivery devices may, for example, be energy production devices or energy storage devices. Especially advantageous is considered when the centering ⁇ ral adopted the control device and thus indirectly the energy supply of the energy delivery device, as long as the communication connection is established or the transmission quality of the communication link reaches the predetermined minimum quality value or more. For as long as a sufficiently good communication between the central device and the local control devices is possible, the control of the power distribution network can be immedi ⁇ applicable perceived by the central device.
  • the control means concerned may reduce or throttle for example, the power generation of the associated with them energy generating means.
  • those of a communication fall affected control devices and the energy of their related energy production facilities completely or partially in associated energy storage facilities and caching there.
  • control devices affected by a communication failure can alternatively also connect the energy generating devices connected to them to such switchable energy consumption devices and consume the energy of the energy generating devices wholly or partly with the energy consuming devices.
  • the central device the electric power feed at least one further energy delivery device which is different from that energy delivery means, in terms of the interruption of the communication link or the lowering of the transmission quality under the specified differently surrounded minimum quality value has been detected, increased sheet redu ⁇ or stops and / or throttles, the electric power receiving a distribution network connected to the other energy consuming device on or off.
  • the central ⁇ means the tendency of the local controllers is known to proceed at a communication fault in a safe operating condition. Consequently, in addition, the central device can also perform appropriate measures to positively influence the network stability. This can be done in ⁇ example by targeted modulation of Energyeinspei ⁇ sung another energy delivery device in another distribution area for which no communication failure has been known ER, or by throwing off of electrical loads. However, care must be taken, for example by monitoring a mains voltage and / or a current load of the power supply lines, that this measure themselves took no negative effects on network stability ⁇ formality have.
  • the invention also relates to an arrangement with at least one energy delivery device and one of the at least one energy delivery device associated control device, which is adapted to control the supply of energy of the energy delivery device in a power distribution network.
  • control device communicates with a central device in a uni- or bidirectional communication link and the control device is designed such that it reduces the energy supply to the energy distribution system through the at least one Energyabga ⁇ striking direction, or stops, when the communication ⁇ connection is interrupted or the transmission quality of the communication connection falls below a predetermined minimum quality value.
  • the control device can for example reduce or stop the energy generation of the energy production device if the communication connection is interrupted or the transmission quality of the communication connection falls below the predetermined minimum quality value. If the energy delivery device is an energy production device and the arrangement furthermore has an energy storage device, the control device is preferably used to generate the energy of the energy production device. completely or partially direct supply device in the energy storage device and there caching when the communication connection is interrupted or the transmission quality of the communication link below the predetermined minimum quality value.
  • the controller connects the switchable power consumption device with the at least one energy delivery ⁇ means and the energy of the at least one energy delivery device in whole or in part to the energy consumption means consumed when the communication connection is interrupted or the transmission quality of the communication link is below the predetermined minimum quality value.
  • the energy distribution network can be, for example, a low-voltage distribution network.
  • Figure 1 shows an embodiment of an inventive arrangement, on the basis of which also the inventive method is exemplified ⁇ tert, and
  • FIGS 2-3 another embodiment of an arrangement according to the invention it ⁇ basis of which a further embodiment of the method according OF INVENTION ⁇ dung will be explained.
  • a distribution network 10 comprises a power transformer 11 with a transformer insurance IIa, a busbar 18 with ge ⁇ closed in the Figure 1 switching devices 12a and 12b as well as distribution strands 13a (between points A and C), 13b (between points b and c) and 13 c (between points c and d).
  • the network strands together with all the associated elements are shown as a line bundle intended to symbolize phase lines LI to L3 and the neutral conductor.
  • Distribution network participants are connected to the distribution network 10 by means of energy meters 14a to 14h.
  • the network strand 13c is connected to the strand 13a by means of a closed switching device 12c.
  • a switching device 12d is opened so that the net strands 13b and 13c are separated from each other.
  • 10 current and / or voltage measuring devices 15a to 15e are installed in the distribution network 10, which narrow the distribution network topology into three network areas.
  • the distribution network subscribers are, for example, energy generating devices 16d, 16g and 16h, energy storage devices 16a, 16e, 16f and energy consuming devices 16b and 16c.
  • local control means tegriert in ⁇ In the energy generating means 16d, 16g and 16h and in the energy storage device 16a, 16e and 16f is a respectively.
  • the local control devices have the task of locally controlling the respectively assigned energy generating device 16d, 16g and 16h or energy storage device 16a, 16e, 16f.
  • control devices in the power generation facilities 16d, 16g and 16h and the Energyspei ⁇ cher wornen 16a, 16e, 16f are here only as an example to understand. Instead, the control devices may also be separate entities, which may be controlled by the one or more Energy generating devices 16d, 16g and 16h and energy storage devices 16a, 16e, 16f are separated. It is also possible that one or more control devices in each case one or more Energyer Wegungseinrichtun- gen 16d, 16g and 16h, one or more energy storage devices 16a, 16e, 16f and / or one or more energy ⁇ appliances are assigned to 16b and 16c.
  • the unidirectional or bidirectional communication connections which are not shown in more detail in FIG. 1 for reasons of clarity, are connected to a central device 17 for network control.
  • the central device 17 is located, for example, in the current and / or voltage measuring device 15c.
  • the communication signals of the communication links can be determined by means of a PLC method
  • PLC Power Line Communication
  • the measurement data of the current and / or voltage measuring devices 15a to 15e reach the central device 17, which contains the
  • the central device 17 controls the local control devices which are associated with the energy generating devices 16d, 16g and 16h and the energy storage devices 16a, 16e, 16f.
  • the control signals are transmitted from the central device 17 via the above communication links. In this way, the central device 17 can control the energy flow in the power lines 13a, 13b and 13c separated from each other by a targeted increase or decrease of power generation in individual network areas and if necessary by a temporary energy storage.
  • the power generation of the power generating means 16d, 16g reduce or stop as soon as the communica ⁇ tion connection is disconnected or the transmission quality of the communication link 16h the below the predetermined minimum quality value.
  • a control device affected by a communication problem is associated with an energy generating device 16d, 16g, 16h and an energy storage device 16a, 16e, 16f
  • the control device can throttle the energy of the energy generating device 16d, 16g, 16h and / or divert it into the energy storage device 16a, 16e, 16f and there caching as soon as the communication connection is interrupted or the transmission quality of the communication link falls below the predetermined minimum quality value.
  • a control device affected by a communication problem is associated with a power generation device 16d, 16g, 16h and a power consumption device 16b, 16c
  • the control device can throttle the power generation of the power generation device 16d, 16g, 16h and / or switch on the power consumption device 16b, 16c and
  • Energy of the power generation device 16 d, 16 g, 16 h completely or partially consume the energy consumption device 16 b, 16 c when the communication link is interrupted or the transmission quality of the communication link falls below the predetermined minimum quality value.
  • a control device affected by a communication problem is assigned to only one or more energy storage devices 16a, 16e, 16f, the control device will preferably keep the energy stored and avoid feeding it into the distribution network.
  • the control of the energy flow in the network can primarily be achieved by locally feeding the excess energy to the network users of individual network areas and retrieving the stored energy in the event of a lack of locally generated energy or by throttling the energy production with a production surplus and no energy transport capacity done in the distribution network.
  • the instantaneous amount of energy stored at the network subscribers is permanently monitored by the central device 17.
  • stabilization of the distribution network 10 is preferably carried out by a locally controlled throttling of the power supply.
  • FIGS. 2 and 3 show a further exemplary embodiment of an arrangement for monitoring and / or regulating the energy distribution in a partial area of a three-phase network with decentralized energy supply and / or storage.
  • a distribution network 20 consists of a power transformer 21 with a transformer fuse 21a, a busbar 22 with branch switching devices 23a and 23b, and distribution network strands, of which only one is shown in more detail in Figure 2 and designated by the reference numeral 24 (between points a and b).
  • the individual Verteilnetzteil choir are connected by means of energy meter 25a to 25c to the network 20, wherein the energy meter 25c is connected upstream of a 3-phase controllable power generator 26.
  • the distribution network subscribers 27a and 27b can be any desired energy generation devices, energy storage devices or energy consumption devices.
  • a current and / or voltage measuring device 28 is installed in the network 20.
  • the network strands, together with all the associated elements, are represented as a line bundle intended to symbolize phase lines LI to L3 and the neutral line.
  • the distribution network area with the network strand 24 is shown in more detail in FIG. It was for the sake of
  • the current and / or voltage measuring device 28 consists of a device 30 for detecting and processing currents and / or voltages and a communication device 31 which is connected to and communicates with phase conductors LI, L2 and L3 and / or the neutral conductor N.
  • the energy meters 25a and 25c (energy counter 25b is not shown, as mentioned) each include a device 32, which also performs a detection and processing of currents and / or voltages of individual power lines LI, L2, L3 in addition to the actual energy metering, and one each Communication device 33.
  • the energy meters 25a and 25c communicate with the current and / or voltage measuring device 28, in particular with a central device 34, which is contained in the current and / or voltage measuring device 28 and monitors, inter alia, the network strands 24.
  • the energy meter 25c additionally contains a switch-off device 35 and a control unit 37 connected to a control unit 37. ne control interface 36 to the power generator 26, which is 3-phase connected via the power meter 25c to the network.
  • the central control unit 34 sends in the power and / or
  • the central device itself can also take measures for network stabilization. In doing so, it can either increase, reduce or stop the energy feed into the distribution network or throw off controllable loads from the distribution network.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich u. a. auf ein Verfahren zum Steuern der Energieerzeugung mindestens einer Energieabgabeeinrichtung (16a, 16d-16h). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine der Energieabgabeeinrichtung (16a, 16d-16h) zugeordnete Steuereinrichtung mit einer ein Energieverteilnetz (10) überwachenden Zentraleinrichtung (17) in einer uni- oder bidirektionalen Kommunikationsverbindung steht und regelmäßig oder unregelmäßig geprüft wird, ob die Kommunikationsverbindung unterbrochen ist oder die Übertragungsqualität der Kommunikationsverbindung einen vorgegebenen Mindestqualitätswert unterschreitet, und die Energieeinspeisung der mindestens einen Energieabgabeeinrichtung (16a, 16d-16h) in das Energieverteilnetz (10) durch die Steuereinrichtung reduziert oder gestoppt wird, wenn die Kommunikationsverbindung unterbrochen ist oder die Übertragungsqualität der Kommunikationsverbindung den vorgegebenen Mindestqualitätswert unterschreitet.

Description

Beschreibung
Energieverteilnetz und Verfahren zu dessen Betrieb Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern der Energieerzeugung mindestens einer an ein Energieverteilnetz angeschlossenen Energieabgabeeinrichtung .
Mit einer zunehmenden Dezentralisierung der Energieerzeugung (beispielsweise durch Photovoltaikanlagen oder kleine Kraft- Wärme-Kopplungsanlagen insbesondere in privaten Haushalten) verändert sich die Art der Nutzung der Verteilnetze von einer zentralisierten Stromverteilung (von einer oder mehreren Transformatorstationen in Richtung zum Energieverbraucher) in eine zumindest zeitweise dezentrale Stromverteilung (z. B. von einem Haushalt zu anderen Haushalten oder von mehreren privaten Energieerzeugern in Richtung Transformatorstation bzw. ins Mittelspannungsnetz) . Künftig wird es auch möglich sein, die überschüssige Energie bei einzelnen Netzteilnehmern zu speichern, beispielsweise in nicht vollständig geladenen Batterien von Elektroautos.
Durch eine Überwachung der Stromverteilung sowie der Spannungsqualität in den Energieverteilnetzen lässt sich die je- weilige Strombelastung der einzelnen Verteilnetzleitungen erkennen und, wenn möglich, der Schaltzustand der Verteilnetze bzw. deren Topologie entsprechend anpassen.
Die Planung und der Ausbau der meisten Niederspannungsver- teilnetze fanden oft vor Jahren oder sogar Jahrzehnten statt. Während der nachfolgenden Zeit erfolgte eine weitere evoluti¬ onäre Entwicklung der Verteilnetze, welche die Topologie der Netze durch einen Zu-, Um- und Ausbau veränderte. Die Doku¬ mentation über die Topologie der Netze wurde oft nicht voll- ständig aktualisiert. Dazu kommt noch die Tatsache, dass in¬ nerhalb von Niederspannungsnetzen üblicherweise schaltbare Trennstellen (Schalteinrichtungen) vorgesehen sind, beispielsweise zur Netzumschaltung bei Servicearbeiten, die oft nicht den Anforderungen der dezentralen Energieerzeugung gewachsen sind.
Obwohl der Anteil der dezentral erzeugten Energie stetig wächst, ist er vielerorts noch relativ gering. Dadurch wird in der Praxis vorerst die Dimensionierungsreserve der Ver¬ teilnetze ausgenutzt bzw. stichprobenartig die Spannungsqua¬ lität insbesondere in Niederspannungsverteilnetzen überwacht. Zusätzlich wird davon ausgegangen, dass die insbesondere in einem Niederspannungsnetz erzeugte Energie anteilsmäßig ge¬ ringer ist als der gleichzeitige Stromverbrauch anderer Netzteilnehmer .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern eines Energieverteilnetzes anzugeben, das einen ro¬ busten und sicheren Betrieb auch im Falle einer Störung gewährleisten kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß ein Verfahren zum Steuern eines Energieverteilnetzes vorgesehen, bei dem eine einer Energie¬ abgabeeinrichtung zugeordnete Steuereinrichtung mit einer ein Energieverteilnetz überwachenden Zentraleinrichtung in einer uni- oder bidirektionalen Kommunikationsverbindung steht und regelmäßig oder unregelmäßig geprüft wird, ob die Kommunika- tionsverbindung unterbrochen ist oder die Übertragungsqualität der Kommunikationsverbindung einen vorgegebenen Mindest- qualitätswert unterschreitet, und die Energieeinspeisung der mindestens einen Energieabgabeeinrichtung in das Energieverteilnetz durch die Steuereinrichtung reduziert oder gestoppt wird, wenn die Kommunikationsverbindung unterbrochen ist oder die Übertragungsqualität der Kommunikationsverbindung den vorgegebenen Mindestqualitätswert unterschreitet. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht beispielsweise darin, dass sich eine überhöhte Energie¬ einspeisung in das Energieverteilnetz im Falle einer Störung vermeiden lässt. Kommt es zum Beispiel aufgrund einer Störung von Kommunikationsverbindungen dazu, dass Energieabgabeeinrichtungen gar nicht oder zumindest nicht mehr ausreichend von der übergeordneten Zentraleinrichtung gesteuert werden können, so wird das Energieverteilnetz in einen "sicheren" Zustand überführt, in dem die Energieeinspeisung derjenigen Energieabgabeeinrichtungen, die von der Zentraleinrichtung nicht oder nur noch schlecht erreichbar sind, zurückgefahren wird. Dadurch wird vermieden, dass unkontrolliert zu viel Energie in das Energieverteilnetz eingespeist wird und dieses in einen instabilen Zustand gerät.
Bei den Energieabgabeeinrichtungen kann es sich beispielsweise um Energieerzeugungseinrichtungen oder um Energiespeichereinrichtungen handeln. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Zent¬ raleinrichtung die Steuereinrichtung und damit mittelbar die Energieeinspeisung der Energieabgabeeinrichtung steuert, solange die Kommunikationsverbindung besteht oder die Übertragungsqualität der Kommunikationsverbindung den vorgegebenen Mindestqualitätswert erreicht oder überschreitet. So lange nämlich eine ausreichend gute Kommunikation zwischen der Zentraleinrichtung und den lokalen Steuereinrichtungen möglich ist, kann die Steuerung des Energieverteilnetzes unmit¬ telbar von der Zentraleinrichtung wahrgenommen werden.
Wenn die Kommunikationsverbindung zwischen der Zentraleinrichtung und einer oder mehreren der Steuereinrichtungen unterbrochen ist oder die Übertragungsqualität der Kommunikati¬ onsverbindungen den vorgegebenen Mindestqualitätswert unter- schreitet, können die betroffenen Steuereinrichtungen beispielsweise die Energieerzeugung der mit ihnen in Verbindung stehenden Energieerzeugungseinrichtungen reduzieren oder drosseln. Alternativ können die von einem Kommunikationsaus- fall betroffenen Steuereinrichtungen auch die Energie der mit ihnen in Verbindung stehenden Energieerzeugungseinrichtungen ganz oder zum Teil in zugeordnete Energiespeichereinrichtungen umlenken und dort Zwischenspeichern.
Sind zuschaltbare Energieverbrauchseinrichtungen verfügbar, so können die von einem Kommunikationsausfall betroffenen Steuereinrichtungen alternativ auch die mit ihnen in Verbindung stehenden Energieerzeugungseinrichtungen mit solchen zu- schaltbaren Energieverbrauchseinrichtungen verbinden und die Energie der Energieerzeugungseinrichtungen ganz oder zum Teil mit den Energieverbrauchseinrichtungen verbrauchen.
Außerdem kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungs- form des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass die Zentraleinrichtung die elektrische Energieeinspeisung mindestens einer weiteren Energieabgabeeinrichtung, die von derjenigen Energieabgabeeinrichtung verschieden ist, hinsichtlich der die Unterbrechung der Kommunikationsverbindung oder das Absinken der Übertragungsqualität unter den vorgege¬ benen Mindestqualitätswert erkannt worden ist, erhöht, redu¬ ziert oder stoppt und/oder die elektrische Energieaufnahme einer mit dem anderen Verteilnetzbereich verbundenen Energieverbrauchseinrichtung drosselt oder abschaltet.
In diesem Fall wird vorteilhaft ausgenutzt, dass der Zentral¬ einrichtung das Bestreben der lokalen Steuereinrichtungen bekannt ist, bei einer Kommunikationsstörung in einen sicheren Betriebszustand überzugehen. Folglich kann zusätzlich auch die Zentraleinrichtung geeignete Maßnahmen durchführen, um die Netzstabilität positiv zu beeinflussen. Dies kann bei¬ spielsweise durch gezielte Beeinflussung der Energieeinspei¬ sung einer weiteren Energieabgabeeinrichtung in einem anderen Verteilnetzbereich, für die keine Kommunikationsstörung er- kannt worden ist, oder durch Abwerfen von elektrischen Lasten erfolgen. Dabei muss jedoch - z.B. durch Überwachung einer Netzspannung und/oder einer Stromauslastung der Energieversorgungsleitungen - darauf geachtet werden, dass diese Maß- nahmen selbst keine negativen Auswirkungen auf die Netzstabi¬ lität haben.
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Anordnung mit mindestens einer Energieabgabeeinrichtung und einer der mindestens einen Energieabgabeeinrichtung zugeordneten Steuereinrichtung, die geeignet ist, die Einspeisung von Energie der Energieabgabeeinrichtung in ein Energieverteilnetz zu steuern .
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung mit einer Zentraleinrichtung in einer uni- oder bidirektionalen Kommunikationsverbindung steht und die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie die Energieeinspeisung in das Energieverteilnetz durch die mindestens eine Energieabga¬ beeinrichtung reduziert oder stoppt, wenn die Kommunikations¬ verbindung unterbrochen ist oder die Übertragungsqualität der Kommunikationsverbindung einen vorgegebenen Mindestqualitäts- wert unterschreitet.
Bezüglich der Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen, da die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung denen des erfindungsgemäßen Verfahrens im Wesentlichen entsprechen.
Handelt es sich bei der Energieabgabeeinrichtung um eine Energieerzeugungseinrichtung, so kann die Steuereinrichtung beispielsweise die Energieerzeugung der Energieerzeugungsein- richtung reduzieren oder stoppen, wenn die Kommunikationsverbindung unterbrochen ist oder die Übertragungsqualität der Kommunikationsverbindung den vorgegebenen Mindestqualitäts- wert unterschreitet. Falls es sich bei der Energieabgabeeinrichtung um eine Energieerzeugungseinrichtung handelt und die Anordnung darüber hinaus eine Energiespeichereinrichtung aufweist, wird die Steuereinrichtung vorzugsweise die Energie der Energieerzeu- gungseinrichtung ganz oder zum Teil in die Energiespeichereinrichtung lenken und dort Zwischenspeichern, wenn die Kommunikationsverbindung unterbrochen ist oder die Übertragungsqualität der Kommunikationsverbindung den vorgegebenen Mindestqualitätswert unterschreitet.
Wenn die Anordnung eine oder mehrere zuschaltbare Energie¬ verbrauchseinrichtungen aufweist, wird es als vorteilhaft an¬ gesehen, wenn die Steuereinrichtung die zuschaltbare Energie- verbrauchseinrichtung mit der mindestens einen Energieabgabe¬ einrichtung verbindet und die Energie der mindestens einen Energieabgabeeinrichtung ganz oder zum Teil mit der Energieverbrauchseinrichtung verbraucht, wenn die Kommunikationsverbindung unterbrochen ist oder die Übertragungsqualität der Kommunikationsverbindung den vorgegebenen Mindestqualitätswert unterschreitet.
Bei dem Energieverteilnetz kann es sich beispielsweise um ein Niederspannungsverteilnetz handeln .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie¬ len näher erläutert, dabei zeigen beispielhaft
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungs- gemäße Anordnung, anhand derer auch das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft erläu¬ tert wird, und
Figuren 2-3 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine er¬ findungsgemäße Anordnung, anhand derer ein weiteres Ausführungsbeispiel für das erfin¬ dungsgemäße Verfahren erläutert wird.
Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung zur Überwachung und/oder Regelung der Energieverteilung in einem Teilbereich eines Drehstromnetzes mit dezentraler Energieeinspeisung und/oder -speicherung. Ein Verteilnetz 10 um- fasst einen Netztransformator 11 mit einer Transformatorsi- cherung IIa, eine Sammelschiene 18 mit in der Figur 1 ge¬ schlossenen Schalteinrichtungen 12a und 12b sowie Verteilnetzsträngen 13a (zwischen Punkten a und c) , 13b (zwischen Punkten b und c) und 13c (zwischen Punkten c und d) . In der Übersichtsdarstellung in der Figur 1 sind die Netzstränge samt allen dazugehörigen Elementen als ein Leitungsbündel dargestellt, das Phasenleitungen LI bis L3 und den Nullleiter symbolisieren soll. Verteilnetzteilnehmer sind mittels Energiezähler 14a bis 14h an das Verteilnetz 10 angeschlossen. In der in Figur 1 dargestellten Netztopologie ist der Netzstrang 13c mittels einer geschlossenen Schalteinrichtung 12c mit dem Strang 13a verbunden. Eine Schalteinrichtung 12d ist geöffnet, so dass die Netzstränge 13b und 13c voneinander getrennt sind.
Zur Überwachung der Netzstränge 13a-13c sind im Verteilnetz 10 Strom- und/oder Spannungsmesseinrichtungen 15a bis 15e installiert, welche die Verteilnetztopologie in drei Netzberei- che eingrenzen.
Bei den Verteilnetzteilnehmern handelt es sich beispielsweise um Energieerzeugungseinrichtungen 16d, 16g und 16h, um Energiespeichereinrichtungen 16a, 16e, 16f und um Energie- verbrauchseinrichtungen 16b und 16c. In den Energieerzeugungseinrichtungen 16d, 16g und 16h und in den Energiespeichereinrichtung 16a, 16e und 16f ist jeweils eine - in Figur 1 nicht explizit dargestellte - lokale Steuereinrichtung in¬ tegriert. Die lokalen Steuereinrichtungen haben die Aufgabe, die jeweils zugeordnete Energieerzeugungseinrichtung 16d, 16g und 16h bzw. Energiespeichereinrichtung 16a, 16e, 16f lokal zu steuern.
Eine Integration der Steuereinrichtungen in die Energieerzeu- gungseinrichtungen 16d, 16g und 16h bzw. in die Energiespei¬ chereinrichtungen 16a, 16e, 16f ist hier nur beispielhaft zu verstehen. Stattdessen können die Steuereinrichtungen auch separate Einrichtungen bilden, die von der oder den zu steu- ernden Energieerzeugungseinrichtungen 16d, 16g und 16h bzw. Energiespeichereinrichtungen 16a, 16e, 16f getrennt sind. Auch ist es möglich, dass einer oder mehreren Steuereinrichtungen jeweils eine oder mehrere Energieerzeugungseinrichtun- gen 16d, 16g und 16h, eine oder mehrere Energiespeichereinrichtungen 16a, 16e, 16f und/oder eine oder mehrere Energie¬ verbrauchseinrichtungen 16b und 16c zugeordnet sind.
Über in der Figur 1 aus Gründen der Übersicht nicht näher ge- zeigte uni- oder bidirektionale Kommunikationsverbindungen stehen die Steuereinrichtungen mit einer Zentraleinrichtung 17 zur Netzführung in Verbindung. Die Zentraleinrichtung 17 befindet sich beispielsweise in der Strom- und/oder Spannungsmesseinrichtung 15c. Die Kommunikationssignale der Kom- munikationsverbindungen können mittels eines PLC-Verfahrens
(PLC = Power Line Communication) über das Verteilnetz 10 oder über ein separates Kommunikationsnetz übertragen werden.
Die Messdaten der Strom- und/oder Spannungsmesseinrichtungen 15a bis 15e gelangen zu der Zentraleinrichtung 17, die die
Messdaten auswertet und zentral die Steuerung der Energieerzeugungseinrichtungen 16d, 16g und 16h sowie der Energiespei¬ chereinrichtungen 16a, 16e, 16f vornimmt. Hierzu steuert die Zentraleinrichtung 17 die lokalen Steuereinrichtungen an, die den Energieerzeugungseinrichtungen 16d, 16g und 16h sowie den Energiespeichereinrichtungen 16a, 16e, 16f zugeordnet sind. Die Steuersignale werden von der Zentraleinrichtung 17 über die oben genannten Kommunikationsverbindungen übertragen. In dieser Weise kann die Zentraleinrichtung 17 den Energiefluss in den Netzsträngen 13a, 13b und 13c getrennt voneinander durch eine gezielte Steigerung oder Drosselung der Energieerzeugung in einzelnen Netzbereichen und bei Bedarf durch eine vorübergehende Energiespeicherung steuern. Eine solche Steue¬ rung ist jedoch nur möglich, solange die Kommunikationsver- bindungen bestehen oder die Übertragungsqualität der Kommunikationsverbindungen einen vorgegebenen Mindestqualitätswert erreicht oder überschreitet. Wenn eine oder mehrere Kommunikationsverbindungen unterbrochen sind oder die Übertragungsqualität der Kommunikations¬ verbindungen einen vorgegebenen Mindestqualitätswert unterschreitet, werden die lokalen Steuereinrichtungen die Ansteu- erung der zugeordneten Energieerzeugungseinrichtungen 16d, 16g und 16h und der Energiespeichereinrichtungen 16a, 16e, 16f selbst übernehmen, und zwar in der Weise, dass das Ver¬ teilnetz 10 in einen stabilen, sicheren Zustand überführt wird .
Ist eine von einem Kommunikationsproblem betroffene Steuereinrichtung einer Energieerzeugungseinrichtung 16d, 16g, 16h zugeordnet, so wird die betroffene Steuereinrichtung vorzugs¬ weise die Energieerzeugung der Energieerzeugungseinrichtung 16d, 16g, 16h reduzieren oder stoppen, sobald die Kommunika¬ tionsverbindung unterbrochen ist oder die Übertragungsqualität der Kommunikationsverbindung den vorgegebenen Mindestqualitätswert unterschreitet. Ist eine von einem Kommunikationsproblem betroffene Steuereinrichtung einer Energieerzeugungseinrichtung 16d, 16g, 16h und einer Energiespeichereinrichtung 16a, 16e, 16f zugeordnet, so kann die Steuereinrichtung die Energie der Energieerzeugungseinrichtung 16d, 16g, 16h drosseln und/oder in die Energiespeichereinrichtung 16a, 16e, 16f lenken und dort Zwischenspeichern, sobald die Kommunikationsverbindung unterbrochen ist oder die Übertragungsqualität der Kommunikationsverbindung den vorgegebenen Mindestqualitätswert unterschreitet. Ist eine von einem Kommunikationsproblem betroffene Steuereinrichtung einer Energieerzeugungseinrichtung 16d, 16g, 16h und einer Energieverbrauchseinrichtung 16b, 16c zugeordnet, so kann die Steuereinrichtung die Energieerzeugung der Energieerzeugungseinrichtung 16d, 16g, 16h drosseln und/oder die Energieverbrauchseinrichtung 16b, 16c zuschalten und die
Energie der Energieerzeugungseinrichtung 16d, 16g, 16h ganz oder zum Teil mit der Energieverbrauchseinrichtung 16b, 16c verbrauchen, wenn die Kommunikationsverbindung unterbrochen ist oder die Übertragungsqualität der Kommunikationsverbindung den vorgegebenen Mindestqualitätswert unterschreitet.
Ist eine von einem Kommunikationsproblem betroffene Steuer- einrichtung nur einer oder mehreren Energiespeichereinrichtungen 16a, 16e, 16f zugeordnet, so wird die Steuereinrich¬ tung die Energie vorzugsweise gespeichert halten und eine Einspeisung in das Verteilnetz vermeiden. Zusammengefasst erlaubt die Anordnung gemäß der Figur 1 die Steuerung der Energieverteilung für einzelne Verteilnetzbe- reiche/-abschnitte, die durch die Strom- und/oder Spannungs¬ messeinrichtungen 15a bis 15e abgegrenzt sind. Die Steuerung des Energieflusses im Netz kann primär durch das lokale Spei- ehern der überschüssigen Energie bei den Netzteilnehmern einzelner Netzbereiche und das Abrufen der gespeicherten Energie bei einem Mangel der lokal erzeugten Energie oder durch ein Drosseln der Energieproduktion bei einem Produktionsüber- schuss und nicht vorhandener Energietransportkapazität im Verteilnetz erfolgen. Dabei wird die momentane Menge der bei den Netzteilnehmern gespeicherten Energie permanent von der Zentraleinrichtung 17 überwacht. Im Falle eines Ausfalls von Kommunikationsverbindungen erfolgt eine Stabilisierung des Verteilnetzes 10 vorzugsweise durch eine lokal gesteuerte Drosselung der Energieeinspeisung.
In den Figuren 2 und 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anordnung zur Überwachung und/oder Regelung der Energieverteilung in einem Teilbereich eines Drehstromnetzes mit dezentraler Energieeinspeisung und/oder -speicherung dargestellt. Ein Verteilnetz 20 besteht aus einem Netztransformator 21 mit einer Transformatorsicherung 21a, einer Sammelschiene 22 mit Abzweigschalteinrichtungen 23a und 23b, und Verteilnetzsträngen, von denen in der Figur 2 nur einer näher dargestellt und mit dem Bezugszeichen 24 (zwischen Punkten a und b) gekennzeichnet ist. Die einzelnen Verteilnetzteilnehmer sind mittels Energiezähler 25a bis 25c an das Netz 20 angeschlossen, wobei der Energiezähler 25c einem 3-phasigen steuerbaren Stromerzeuger 26 vorgeschaltet ist. Bei den Verteilnetzteilnehmern 27a und 27b kann es sich um beliebige Energieerzeugungseinrichtungen, Energiespeichereinrichtungen oder Energieverbrauchseinrichtungen handeln. Zusätzlich zur Überwachung des Netzstranges 24 ist im Netz 20 eine Strom- und/oder Spannungsmesseinrichtung 28 installiert. Auf der Übersichtsdarstellung in der Fi- gur 2 sind die Netzstränge samt allen dazugehörigen Elementen als ein Leitungsbündel dargestellt, das Phasenleitungen LI bis L3 und den Nullleiter symbolisieren soll.
Der Verteilnetzbereich mit dem Netzstrang 24 ist in der Figur 3 detaillierter dargestellt. Dabei wurde aus Gründen der
Übersichtlichkeit auf die Darstellung des Netzteilnehmers 27b und des Energiezählers 25b verzichtet. Die Strom- und/oder Spannungsmesseinrichtung 28 besteht aus einer Vorrichtung 30 zur Erfassung und Bearbeitung von Strömen und/oder Spannungen und einer Kommunikationsvorrichtung 31, die mit Phasenleitern LI, L2 und L3 und/oder dem Nullleiter N verbunden ist und über diese kommuniziert.
Die Energiezähler 25a und 25c (Energiezähler 25b ist wie er- wähnt nicht dargestellt) beinhalten jeweils eine Vorrichtung 32, die neben der eigentlichen Energiezählung auch eine Erfassung und Bearbeitung von Strömen und/oder Spannungen einzelner Netzleitungen LI, L2, L3 durchführt, und jeweils eine Kommunikationsvorrichtung 33.
Die Energiezähler 25a und 25c kommunizieren mit der Strom- und/oder Spannungsmesseinrichtung 28, insbesondere mit einer Zentraleinrichtung 34, die in der Strom- und/oder Spannungsmesseinrichtung 28 enthalten ist und unter anderem den Netz- sträng 24 überwacht.
Der Energiezähler 25c enthält zusätzlich eine Abschalteinrichtung 35 und eine mit einer Steuerungseinheit 37 verbünde- ne Steuerungsschnittstelle 36 zum Energieerzeuger 26, der 3- phasig über den Energiezähler 25c ans Netz angeschlossen ist.
Gemäß dem in der Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sendet die zentrale Steuerungseinheit 34 in der Strom- und/oder
Spannungsmesseinrichtung 28 über die Kommunikationsvorrichtung 31 zur Steuerungseinheit 37 im Energiezähler 25c perio¬ disch Steuerungstelegramme aus, die Soll-Vorgabewerte für den Energieerzeuger 26 enthalten. Ausgehend von den Werten steu- ert die Steuerungseinheit 37 über die Steuerungsschnittstelle 36 die Energieerzeugung im Stromerzeuger 26 und überwacht über dieselbe Steuerungsschnittstelle 36 den Betriebszustand des Energieerzeugers 26. Fällt die Kommunikationsverbindung zwischen der Zentraleinrichtung 34 und der Steuerungseinheit 37 dauerhaft aus, steu¬ ert die Steuerungseinheit 37 den Energieerzeuger 26 in einen sicheren Modus. Wenn die Steuerungsschnittstelle 36 zwischen der Steuerungs¬ einheit 37 und dem Energieerzeuger 26 ausfällt, wird die Netzverbindung des Energieerzeugers 26 mittels der Abschalt¬ einrichtung 35 getrennt, um einen möglicherweise größeren Schaden beim Energieerzeuger 26 oder einen möglichen Netz- kurzschluss abzuwenden.
Zusätzlich zu den in den Figuren 1 bis 3 erläuterten Vorgehensweisen kann bei einer erkannten Kommunikationsstörung auch die Zentraleinrichtung selbst Maßnahmen zur Netzstabili- sierung ergreifen. Dabei kann sie entweder die Energieeinspeisung in das Verteilnetz erhöhen, verringern oder stoppen oder steuerbare Lasten aus dem Verteilnetz abwerfen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern der Energieerzeugung mindestens einer Energieabgabeeinrichtung (16a, 16d-16h)
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- eine der Energieabgabeeinrichtung (16a, 16d-16h) zugeordnete Steuereinrichtung mit einer ein Energieverteilnetz (10) überwachenden Zentraleinrichtung (17) in einer uni- oder bidirektionalen Kommunikationsverbindung steht und regelmä- ßig oder unregelmäßig geprüft wird, ob die Kommunikations¬ verbindung unterbrochen ist oder die Übertragungsqualität der Kommunikationsverbindung einen vorgegebenen Mindestqua- litätswert unterschreitet, und
- die Energieeinspeisung der mindestens einen Energieabgabe- einrichtung (16a, 16d-16h) in das Energieverteilnetz (10) durch die Steuereinrichtung reduziert oder gestoppt wird, wenn die Kommunikationsverbindung unterbrochen ist oder die Übertragungsqualität der Kommunikationsverbindung den vorgegebenen Mindestqualitätswert unterschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Energieabgabeeinrichtung eine Energieerzeugungseinrichtung (16d, 16g, 16h) oder eine Energiespeichereinrichtung (16a, 16e, 16f) ist.
3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Zentraleinrichtung (17) die Steuereinrichtung und damit mittelbar die Energieeinspeisung der Energieabgabeeinrichtung (16a, 16d-16h) steuert, solange die Kommunikationsverbindung besteht oder die Übertragungsqualität der Kommunikationsver¬ bindung den vorgegebenen Mindestqualitätswert erreicht oder überschreitet .
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuereinrichtung die Energieerzeugung mindestens einer Energieerzeugungseinrichtung (16d, 16g, 16h) reduziert oder stoppt, wenn die Kommunikationsverbindung unterbrochen ist oder die Übertragungsqualität der Kommunikationsverbindung den vorgegebenen Mindestqualitätswert unterschreitet.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Steuereinrichtung die Energie mindestens einer Energieer- zeugungseinrichtung (16d, 16g, 16h) ganz oder zum Teil in eine Energiespeichereinrichtung (16a, 16e, 16f) lenkt und dort zwischenspeichert, wenn die Kommunikationsverbindung unterbrochen ist oder die Übertragungsqualität der Kommunikations¬ verbindung den vorgegebenen Mindestqualitätswert unterschrei- tet.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- eine zuschaltbare Energieverbrauchseinrichtung (16b, 16c) mit mindestens einer Energieerzeugungseinrichtung (16d,
16g, 16h) verbunden ist und
- die Steuereinrichtung die zuschaltbare Energie¬ verbrauchseinrichtung (16b, 16c) zuschaltet und die Energie der Energieerzeugungseinrichtung (16d, 16g, 16h) ganz oder zum Teil mit der Energieverbrauchseinrichtung (16b, 16c) verbraucht, wenn die Kommunikationsverbindung unterbrochen ist oder die Übertragungsqualität der Kommunikationsverbindung den vorgegebenen Mindestqualitätswert unterschreitet.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Zentraleinrichtung die elektrische Energieeinspeisung mindestens einer weiteren Energieabgabeeinrichtung, die von derjenigen Energieabgabeeinrichtung verschieden ist, hin- sichtlich der die Unterbrechung der Kommunikationsverbindung oder das Absinken der Übertragungsqualität unter den vorgege¬ benen Mindestqualitätswert erkannt worden ist, erhöht, redu¬ ziert oder stoppt und/oder die elektrische Energieaufnahme einer mit dem anderen Verteilnetzbereich verbundenen Energieverbrauchseinrichtung drosselt oder abschaltet.
8. Anordnung mit mindestens einer Energieabgabeeinrichtung (16a, 16d-16h) und einer der mindestens einen Energieabgabe¬ einrichtung (16a, 16d-16h) zugeordneten Steuereinrichtung, die geeignet ist, die Einspeisung von Energie der Energieab¬ gabeeinrichtung (16a, 16d-16h) in ein Energieverteilnetz (10) zu steuern,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die Steuereinrichtung mit einer Zentraleinrichtung (17) in einer uni- oder bidirektionalen Kommunikationsverbindung steht und
- die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie die Energieeinspeisung in das Energieverteilnetz (10) durch die mindestens eine Energieabgabeeinrichtung (16a, 16d-16h) reduziert oder stoppt, wenn die Kommunikationsverbindung unterbrochen ist oder die Übertragungsqualität der Kommunika¬ tionsverbindung einen vorgegebenen Mindestqualitätswert un- terschreitet .
9. Anordnung nach Anspruch 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die Energieabgabeeinrichtung eine Energieerzeugungseinrich- tung (16d, 16g, 16h) ist und
- die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie die Energieerzeugung der Energieerzeugungseinrichtung (16d, 16g, 16h) reduziert oder stoppt, wenn die Kommunikations¬ verbindung unterbrochen ist oder die Übertragungsqualität der Kommunikationsverbindung den vorgegebenen Mindestqualitätswert unterschreitet.
10. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche 8-9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die Energieabgabeeinrichtung eine Energieerzeugungseinrichtung (16d, 16g, 16h) ist,
- die Anordnung eine Energiespeichereinrichtung (16a, 16e, 16f) aufweist und - die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie die Energie der Energieerzeugungseinrichtung (16d, 16g, 16h) ganz oder zum Teil in die Energiespeichereinrichtung (16a, 16e, 16f) lenkt und dort zwischenspeichert, wenn die Kommu- nikationsverbindung unterbrochen ist oder die Übertragungsqualität der Kommunikationsverbindung den vorgegebenen Min- destqualitätswert unterschreitet .
11. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche 8-10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die Anordnung eine zuschaltbare Energieverbrauchseinrichtung (16b, 16c) aufweist und
- die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie die zuschaltbare Energieverbrauchseinrichtung (16b, 16c) mit der mindestens einen Energieabgabeeinrichtung (16a, 16d-
16h) verbindet und die Energie der mindestens einen Ener¬ gieabgabeeinrichtung (16a, 16d-16h) ganz oder zum Teil mit der Energieverbrauchseinrichtung (16b, 16c) verbraucht, wenn die Kommunikationsverbindung unterbrochen ist oder die Übertragungsqualität der Kommunikationsverbindung den vorgegebenen Mindestqualitätswert unterschreitet.
12. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche 8-11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Energieverteilnetz ein Niederspannungsverteilnetz (10) ist .
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