DE102011089588A1 - Power monitoring device for determining electric power of medium voltage network, has power generation system for feeding electric power into network, and software program including controller that reduces power injected to network - Google Patents

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Abstract

The device (1) has a digitizer (5) for converting measuring inputs (MI, MU) for current (I) and associated voltage (U) into digital signals. A processing unit (1b) detects associated electrical power as an electric variable by a software program (7) based on the digital signals, where the determined power is generated from a regenerative power generation system (2) i.e. photovoltaic system (2a). The power generation system feeds the electric power into an electrical network (3). The software program includes a controller that reduces the power injected to the electrical network.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung einer elektrischen Größe, insbesondere eines elektrischen Netzes, gemäß dem Patentanspruch 1. The invention relates to a device for determining an electrical variable, in particular an electrical network, according to the patent claim 1.

Einrichtungen zur Ermittlung von elektrischen Größen eines elektrischen Netzes sind als Power Monitoring Devices (PMD) bekannt. Sie verfügen zumindest über zwei Messeingänge, zumindest einen für einen Strom und einen für die zugehörige Spannung. Derartige Einrichtungen digitalisieren die an den Messeingängen anliegenden Signale, welche nachfolgend von einer Prozessoreinheit weiterverarbeitet werden. Zur Weiterverarbeitung dient eine Software, die daraus als elektrische Größe zumindest die elektrische Leistung berechnet. Devices for determining electrical variables of an electrical network are known as Power Monitoring Devices (PMD). They have at least two measuring inputs, at least one for a current and one for the associated voltage. Such devices digitize the signals applied to the measurement inputs, which are subsequently processed by a processor unit. For further processing, a software is used, which calculates at least the electric power as electrical quantity.

Weiter sind Photovoltaikanlagen bekannt, welche elektrische Energie erzeugen und insbesondere in ein elektrisches Netz einspeisen. Bei diesem Netz kann es sich um ein Mittelspannungsnetz handeln. Um Netzüberlastungen auszuschließen, muss für Anlagen ab 100 kW für den Netzbetreiber (den Energieversorger) eine Möglichkeit bestehen, die in das Netz eingespeiste Leistung zu reduzieren. Zu diesem Zweck stehen Steuerungsboxen zur Verfügung, die mit den Solar-Wechselrichtern der Photovoltaikanlagen kommunizieren. Die Steuerungsboxen geben dem Anwender, meist der Betreiber der Photovoltaikanlage, einen Überblick über die eingespeiste Leistung und ermöglichen es ihm, die Leistungsreduzierung durch den Energieversorger zu kontrollieren. Der technische Aufbau einer derartigen Steuerungsbox besteht im Wesentlichen aus einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), einer Messeinrichtung sowie einem oder mehreren Wechselrichtern. Diese Steuerung bildet in einem solchen System die zentrale Einheit (quasi die Steuerzentrale), sie nimmt die Messwerte aus der Messeinrichtung auf und errechnet je nach Netzbetreibervorgabe entsprechende Steuerbefehle für die Wechselrichter. Next photovoltaic systems are known which generate electrical energy and in particular feed into an electrical grid. This network can be a medium voltage network. In order to exclude grid overloads, for systems above 100 kW, the grid operator (utility) must be able to reduce the power fed into the grid. Control boxes are available for this purpose, which communicate with the solar inverters of the photovoltaic systems. The control boxes give the user, usually the operator of the photovoltaic system, an overview of the fed-in power and enable him to control the power reduction by the energy supplier. The technical structure of such a control box consists essentially of a programmable logic controller (PLC), a measuring device and one or more inverters. In such a system, this control forms the central unit (quasi the control center), it picks up the measured values from the measuring device and calculates corresponding control commands for the inverters depending on the network operator specification.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, welche mit relativ geringem technischem Aufwand die Kontrolle und Reduzierung der von einer regenerativen Energieerzeugungsanlage in ein Netz eingespeisten Leistung ermöglicht. The object of the invention is to provide a device which enables the control and reduction of the fed from a regenerative power generation plant in a network performance with relatively little technical effort.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen dar. The object is solved by the features of claim 1; the dependent claims represent advantageous embodiments.

Die Lösung sieht vor, dass die ermittelte Leistung die von einer regenerativen Energieerzeugungsanlage erzeugte Leistung ist, dass die Energieerzeugungsanlage die elektrische Leistung in ein elektrisches Netz einspeist, dass die ins Netz einspeisbare Leistung reduzierbar ist, dass die Software eine Steuerung umfasst und dass die Steuerung bei einer Vorgabe zur Reduzierung der Leistung die Reduzierung der ins Netz eingespeisten Leistung veranlasst. The solution provides that the determined power is the power generated by a regenerative power generation plant, that the power generation plant feeds the electric power into an electric grid, that the power that can be fed into the grid is reducible, the software comprises a controller and the control unit at a reduction of power requirement causes the reduction of power fed into the grid.

Zweckmäßigerweise ist die Vorgabe eine Netzbetreibervorgabe. Conveniently, the default is a network operator default.

Technisch einfach ist es, wenn die Steuerung zur Veranlassung der Reduzierung einen entsprechenden Steuerbefehl erzeugt. It is technically simple if the control generates a corresponding control command to initiate the reduction.

Der technische Aufwand lässt sich reduzieren, wenn die regenerative Energieerzeugungsanlage einen Wechselrichter zur Einspeisung umfasst und die Steuerung zur Reduzierung der eingespeisten Leistung den Steuerbefehl an den Wechselrichter sendet. The technical complexity can be reduced if the regenerative power generation plant includes an inverter for feeding and the controller sends the control command to the inverter to reduce the power fed.

Mit geringem Aufwand lässt sich der Steuerbefehl mittels eines Kommunikationsnetzes übertragen. With little effort, the control command can be transmitted by means of a communication network.

Zweckmäßigerweise weisen die Einrichtung als auch die regenerative Energieerzeugungsanlage eine entsprechende Kommunikationsschnittstelle zur Datenübertragung auf. Expediently, the device and the regenerative power generation system have a corresponding communication interface for data transmission.

Vorteilhafterweise ist die regenerative Energieerzeugungsanlage eine Photovoltaikanlage. Advantageously, the regenerative power generation plant is a photovoltaic system.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben, die als Einrichtung 1 ein PMD 1a (Power Monitoring Device) und als regenerative Energieerzeugungsanlage 2 eine Photovoltaikanlage 2a zeigt. The invention will be described in more detail with reference to a drawing, which as a device 1 a PMD 1a (Power Monitoring Device) and as a regenerative power generation plant 2 a photovoltaic system 2a shows.

Das PMD 1a ist mit einer Prozessoreinheit 1b ausgestattet und kann die bekannten Aufgaben eines Power Monitoring Device bei Bedarf durchführen, insbesondere Energie- und Netzqualitätserfassungs- als auch Energiemanagement-Aufgaben. The PMD 1a is with a processor unit 1b and can perform the known tasks of a power monitoring device as needed, in particular energy and power quality detection as well as energy management tasks.

Es ist über Messeingänge MU, MI mit der Photovoltaikanlage 2a verbunden, und zwar an der Stelle, an der die elektrische Energie der Photovoltaikanlage 2a in ein elektrisches Netz 3 eingespeist wird. It is about measuring inputs MU, MI with the photovoltaic system 2a connected, at the point where the electrical energy of the photovoltaic system 2a into an electrical network 3 is fed.

Das elektrische Netz 3 ist hier schematisch durch die Phasen L, N dargestellt, wobei N der Neutralleiter des Netzes 3 ist. Die Stromerfassung erfolgt mittels eines Sensors 4, der als Spule ausgebildet ist. The electrical network 3 is shown here schematically by the phases L, N, where N is the neutral conductor of the network 3 is. The current is detected by means of a sensor 4 which is designed as a coil.

Die beiden Messeingänge MU, MI sind mit einem Digitalisierer 5 verbunden, der hierzu mehrere AD-Wandler aufweist. Die AD-Wandler wandeln den Strom und die Spannung an den Messeingängen MU, MI jeweils in ein entsprechendes digitales Signal um, das einer Prozessoreinheit 1b zugeführt wird. Die Prozessoreinheit 1b verfügt über eine Software 7, welche als elektrische Größe die zugehörige elektrische Leistung berechnet. The two measuring inputs MU, MI are equipped with a digitizer 5 connected, which for this purpose has a plurality of AD converter. The AD converts the current and the voltage at the measuring inputs MU, MI respectively into a corresponding digital signal, that of a processor unit 1b is supplied. The processor unit 1b has a software 7 , which calculates the electric power as the electrical power.

Über einen Wechselrichter 9 wird die elektrische Leistung der Photovoltaikanlage 2a (Strom I, Spannung U) in das elektrische Netz 3 eingespeist, wobei die Messeingänge MU, MI an die Verbindungsleitungen angeschlossen sind. About an inverter 9 becomes the electrical power of the photovoltaic system 2a (Current I, voltage U) in the electrical network 3 fed, the measuring inputs MU, MI are connected to the connecting lines.

Über einen Rundsteuerempfänger 10 werden Informationen des Betreibers des elektrischen Netzes 3 bzw. des Energieversorgungsunternehmens empfangen. Die Informationen enthalten Vorgaben zur Reduzierung der Leistung, die ins Netz 3 eingespeist wird. Diese Informationen werden ebenfalls über den Digitalisierer 5 an die Prozessoreinheit 1b gegeben, welche die Vorgabe mittels einer speicherprogrammierbaren Steuerung 11c in einen Steuerbefehl 11b für den Wechselrichter 9 umsetzt. Über eine Kommunikationsverbindung 11a wird der Steuerbefehl 11b über ein Kommunikationsnetz 11 an den Wechselrichter 9 übertragen. Dazu sind an der Einrichtung 1 und an der Photovoltaikanlage 2a entsprechende Kommunikationsschnittstellen LAN vorgesehen. Via a ripple control receiver 10 become information of the operator of the electrical network 3 or the utility company. The information includes guidelines for reducing the performance of the network 3 is fed. This information is also available via the digitizer 5 to the processor unit 1b given which the default by means of a programmable logic controller 11c in a control command 11b for the inverter 9 implements. Via a communication connection 11a becomes the control command 11b via a communication network 11 to the inverter 9 transfer. These are on the device 1 and at the photovoltaic system 2a appropriate communication interfaces LAN provided.

Das PMD nimmt hier also direkt die Vorgaben des Netzbetreibers über den Rundsteuerempfänger 10 entgegen. Andere geeignete Kommunikationswege wären z.B. binäre Eingänge am PMD 1a und eine Feldbus- und Ethernet-Kommunikation. The PMD takes here directly the specifications of the network operator via the ripple control receiver 10 opposite. Other suitable communication paths would be eg binary inputs at the PMD 1a and a fieldbus and Ethernet communication.

Die Wechselrichter-Vorgaben werden mittels parametrierbarer Algorithmen der Software 7 bestimmt, welche wiederum über alle denkbaren Kommunikationsverbindungen 11a (Kommunikationswege) an die Wechselrichter 9 übertragen werden. The inverter specifications are made by means of parameterizable algorithms of the software 7 which in turn determines all conceivable communication links 11a (Communication paths) to the inverters 9 be transmitted.

Die Photovoltaik-Kontrolllogik ist hier lediglich als Addon zur Grundfunktionalität des PMD 1a ausgebildet. The photovoltaic control logic is here merely as an add-on to the basic functionality of the PMD 1a educated.

Claims (7)

Einrichtung (1) zur Ermittelung einer elektrischen Größe, insbesondere eines elektrischen Netzes, mit Messeingängen (MU, MI) für einen Strom (I) und eine zugehörige Spannung (U), welche ein nachgeschalteter Digitalisierer (5) in digitale Signale umwandelt, anhand derer eine Prozessoreinheit (1b) mittels einer Software (7) zumindest die zugehörige elektrische Leistung als elektrischen Größe ermittelt, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Leistung die von einer regenerativen Energieerzeugungsanlage (2) erzeugte Leistung ist, dass die Energieerzeugungsanlage (2) die elektrische Leistung in ein elektrisches Netz (3) einspeist, dass die ins Netz (3) einspeisbare Leistung reduzierbar ist, dass die Software (7) eine Steuerung umfasst und dass die Steuerung bei einer Vorgabe zur Reduzierung der Leistung die Reduzierung der ins Netz (3) eingespeisten Leistung veranlasst. Facility ( 1 ) for determining an electrical variable, in particular an electrical network, with measuring inputs (MU, MI) for a current (I) and an associated voltage (U), which is a downstream digitizer ( 5 ) converts into digital signals, by means of which a processor unit ( 1b ) by means of software ( 7 ) determines at least the associated electrical power as an electrical variable, characterized in that the determined power from a regenerative power generation plant ( 2 ) is that the power plant ( 2 ) the electrical power in an electrical network ( 3 ) feeds into the network ( 3 ) feedable power is reducible, that the software ( 7 ) comprises a controller, and that the controller, in the case of a default for reducing the power, reduces the network ( 3 ) fed power. Einrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabe eine Netzbetreibervorgabe ist. Facility ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the default is a network operator specification. Einrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (11c) zur Veranlassung der Reduzierung einen Steuerbefehl (11b) erzeugt. Facility ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the controller ( 11c ) to initiate the reduction, a control command ( 11b ) generated. Einrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die regenerative Energieerzeugungsanlage (2) einen Wechselrichter (9) zur Einspeisung umfasst und die Steuerung (11c) zur Reduzierung der eingespeisten Leistung den Steuerbefehl (11b) an den Wechselrichter (9) sendet. Facility ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the regenerative power plant ( 2 ) an inverter ( 9 ) for feeding in and the control ( 11c ) to reduce the power fed in the control command ( 11b ) to the inverter ( 9 ) sends. Einrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerbefehl (11b) mittels eines Kommunikationsnetzes (11) übertragen wird. Facility ( 1 ) according to claim 3 or 4, characterized in that the control command ( 11b ) by means of a communication network ( 11 ) is transmitted. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (1) und die regenerative Energieerzeugungsanlage (2) eine entsprechende Kommunikationsschnittstelle (LAN) zur Datenübertragung aufweist. Facility ( 1 ) according to any one of claims 1-5, characterized in that the device ( 1 ) and the regenerative power plant ( 2 ) has a corresponding communication interface (LAN) for data transmission. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die regenerative Energieerzeugungsanlage (2) eine Photovoltaikanlage (2a) ist. Facility ( 1 ) according to any one of claims 1-6, characterized in that the regenerative power plant ( 2 ) a photovoltaic system ( 2a ).
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