用于利用可調(diào)節(jié)的本地電網(wǎng)變壓器控制本地電網(wǎng)的穩(wěn)定性的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于利用可調(diào)節(jié)的本地電網(wǎng)變壓器控制本地電網(wǎng)的穩(wěn)定性的設(shè) 備。特別地，所述本地電網(wǎng)具有多條引出電路，其中，每條引出電路包括至少一個(gè)消耗器和/ 或至少一個(gè)分散式的能量產(chǎn)生設(shè)施。將本地電網(wǎng)的多條引出電路互相連接的匯流排與可調(diào) 節(jié)的本地電網(wǎng)變壓器相連接，所述本地電網(wǎng)變壓器同樣通過(guò)電氣導(dǎo)線與匯流排相連接。通 過(guò)所述匯流排設(shè)置用于本地電網(wǎng)的電壓測(cè)量器件。利用有載分級(jí)開(kāi)關(guān)能實(shí)施對(duì)本地電網(wǎng)變 壓器的輸出電壓的調(diào)整。
[0002] 此外，本發(fā)明設(shè)及一種用于利用可調(diào)節(jié)的本地電網(wǎng)變壓器控制本地電網(wǎng)的穩(wěn)定性 的方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 能量流動(dòng)的方向在一段時(shí)間W來(lái)已經(jīng)引起專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的關(guān)注，因?yàn)楦鶕?jù)當(dāng)前的 電網(wǎng)情況、天氣情況、瞬時(shí)消耗W及饋電器大小，所述能量流動(dòng)可能會(huì)翻轉(zhuǎn)。在符合電壓或 違反(Verletzung)電壓帶的情況下運(yùn)必然會(huì)導(dǎo)致一些問(wèn)題，按照標(biāo)準(zhǔn)EN 50160必須符合所 述電壓帶。所述新的發(fā)展需要考慮未來(lái)的能源結(jié)構(gòu)并且在必要時(shí)進(jìn)行均衡。然而，過(guò)去所設(shè) 計(jì)的電網(wǎng)沒(méi)有針對(duì)雙向的能量流動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。.
[0004] 根據(jù)于2012年新生效的準(zhǔn)則(VDE-AR-N 4105)，應(yīng)根據(jù)情形(所饋入的有功功率） 提供光伏逆變器的無(wú)功功率。因此，不僅容性而且感性的無(wú)功功率在符合電壓的情況下在 電網(wǎng)中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。到目前為止沒(méi)有任何調(diào)節(jié)算法考慮運(yùn)一點(diǎn)。
[0005] 目前的電力網(wǎng)在其工作模式中按照從發(fā)電站到消耗器的負(fù)載流進(jìn)行參數(shù)選擇。在 電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商處的質(zhì)量管理通常確保，相應(yīng)的電網(wǎng)的所有消耗器連接端上遵守根據(jù)DIN EN 50160對(duì)于電壓質(zhì)量的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
[0006] 德國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)DE 10 2010 018 996 A1公開(kāi)了一種用于測(cè)量供電網(wǎng)的電網(wǎng)阻抗的 設(shè)備和方法。特別是在如下的供電網(wǎng)的情況下，在所述供電網(wǎng)中不存在或沒(méi)有可用的參考 導(dǎo)體。通過(guò)在不同的鏈接的相上提供激勵(lì)信號(hào)，可W測(cè)量到相應(yīng)的響應(yīng)信號(hào)。電網(wǎng)阻抗從不 同的鏈接的相的不同的激勵(lì)信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)中計(jì)算得到。
[0007] 從德國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)DE 10 2011 108 255 A1能得出一種用于對(duì)本地電網(wǎng)中的供電電 壓進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)的方法，在所述本地電網(wǎng)中能饋入并且由消耗器能提取電能、特別是W 太陽(yáng)能和/或光伏能的形式的電能。為了進(jìn)行調(diào)節(jié)使用至少一個(gè)變壓器，所述變壓器設(shè)置在 中等電壓和低等電壓之間。為了實(shí)施所述調(diào)節(jié)，在相應(yīng)的本地電網(wǎng)內(nèi)對(duì)至少一個(gè)所述饋電 器/消耗器的不同的狀態(tài)量進(jìn)行確定，例如電流、電壓、耗電量、能量輸入、能量損失或者諸 如此類(lèi)的。將運(yùn)些狀態(tài)量按每一相引向給調(diào)節(jié)器、特別是多變量調(diào)節(jié)器。所述相應(yīng)的調(diào)節(jié)器 將運(yùn)些作為輸入值的狀態(tài)量與理論/參考值進(jìn)行比較并且生成至少一個(gè)調(diào)節(jié)量，將所述調(diào) 節(jié)量提供給電子調(diào)節(jié)的變壓器。通過(guò)所述電子調(diào)節(jié)的變壓器對(duì)相應(yīng)的本地電網(wǎng)在預(yù)定的等 級(jí)內(nèi)調(diào)整所述偏離所確定的狀態(tài)量的受調(diào)節(jié)的電網(wǎng)電壓，在本地電網(wǎng)的預(yù)定位置上能測(cè)量 所述電網(wǎng)電壓。
[000引歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)EP 2 592 709 A1公開(kāi)了一種用于控制低壓電網(wǎng)穩(wěn)定性的方法，其 中，低壓電網(wǎng)由本地電網(wǎng)變壓器饋送電流。在所述本地電網(wǎng)變壓器中將中等電壓轉(zhuǎn)換到低 等電壓。所述低壓電網(wǎng)具有一條總電流導(dǎo)線，其中，從總電流導(dǎo)線經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)分支點(diǎn)將電流傳 導(dǎo)到至少一個(gè)支路電流導(dǎo)線中，在所述支路電流導(dǎo)線上連接有至少一個(gè)耗電器（消耗器） 和/或發(fā)電器(饋電器）。所述支路電流導(dǎo)線與其上所連接的消耗器和/或饋電器形成一個(gè)自 給自足的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域。在所述網(wǎng)絡(luò)分支點(diǎn)上設(shè)置至少一個(gè)傳感器，在所述網(wǎng)絡(luò)分支點(diǎn)上，支路 電流導(dǎo)線從總電流導(dǎo)線分岔。利用所述傳感器測(cè)量支路電流導(dǎo)線中的通過(guò)電流和/或支路 電流導(dǎo)線的電壓。消耗器從支路電流導(dǎo)線的電流提取和/或饋電器到支路電流導(dǎo)線中的電 能輸入和/或從總電流導(dǎo)線到支路電流導(dǎo)線中的電流傳輸和/或從本地電網(wǎng)變壓器到所述 低壓電網(wǎng)中的電流饋入，基于由所述傳感器所確定的通過(guò)電流和/或由傳感器所確定的電 壓利用如下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)調(diào)節(jié)，即，避免網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中的支路電流導(dǎo)線的過(guò)載和/或符合網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中 的電壓帶。
[0009] 國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)W0 2011/076887公開(kāi)了一種用于在至少暫時(shí)具有至少一個(gè)電氣儲(chǔ) 能器的交流電壓網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)段中進(jìn)行功率調(diào)節(jié)的方法。所述網(wǎng)絡(luò)段通過(guò)變壓器與交流電壓 網(wǎng)絡(luò)的上級(jí)網(wǎng)絡(luò)層相連接，所述上級(jí)網(wǎng)絡(luò)層W比該網(wǎng)絡(luò)段更高的電壓運(yùn)行。根據(jù)該網(wǎng)絡(luò)段 的運(yùn)行參數(shù)實(shí)現(xiàn)電氣儲(chǔ)能器向網(wǎng)絡(luò)段中的功率饋入和/或電氣儲(chǔ)能器從該網(wǎng)絡(luò)段中的功率 提取。規(guī)定，也根據(jù)電氣儲(chǔ)能器的饋入點(diǎn)上的饋入電壓和在與網(wǎng)絡(luò)段側(cè)的變壓器輸出端相 連接的觸點(diǎn)上的變壓器輸出電壓之間的電壓差實(shí)現(xiàn)所述功率饋入。
[0010] 借助于從仿真中所獲取的知識(shí)，在全年中生成所述用于量化評(píng)估所需的信息如導(dǎo) 線中的電壓波動(dòng)、電流和損耗W及有載分級(jí)開(kāi)關(guān)(化-Load化p-化anger)的調(diào)節(jié)需求(切換 強(qiáng)度和切換數(shù)量）。運(yùn)些信息對(duì)于未來(lái)的調(diào)節(jié)策略將帶來(lái)明確的附加值，因此例如能明顯更 有效地符合所述由能量供應(yīng)企業(yè)所預(yù)定的極限值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種設(shè)備，利用所述設(shè)備能明顯更有效地、更可靠地 且成本更有利地符合本地電網(wǎng)系統(tǒng)在預(yù)定的極限值內(nèi)的整體穩(wěn)定性。
[0012] 運(yùn)些任務(wù)通過(guò)一種用于控制本地電網(wǎng)的穩(wěn)定性的設(shè)備得到解決，所述設(shè)備包括權(quán) 利要求1所述的特征。
[0013] 此外，本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種方法，利用所述方法能明顯更有效地、更可靠地 且成本更有利地符合本地電網(wǎng)系統(tǒng)在預(yù)定的極限值內(nèi)的整體穩(wěn)定性。
[0014] 運(yùn)些任務(wù)通過(guò)一種用于控制本地電網(wǎng)的穩(wěn)定性的方法得到解決，所述方法包括權(quán) 利要求5所述的特征。
[0015] 按照本發(fā)明的設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于，與所述多條引出電路的至少一條引出電路相連接 的用于電流測(cè)量的裝置W及與匯流排相連接的用于電壓測(cè)量的裝置與本地電網(wǎng)變壓器的 變壓器外殼一同構(gòu)建。所述用于電流測(cè)量的裝置和用于電壓測(cè)量的裝置優(yōu)選形成一個(gè)結(jié)構(gòu) 單元。
[0016] 在所述多條引出電路中只有關(guān)鍵的引出電路與用于電流測(cè)量的裝置相連接。對(duì)于 如下情況，即，關(guān)鍵的引出電路的數(shù)量隨著時(shí)間變化，則必須重新配置用于電流測(cè)量的裝 置。運(yùn)可w在如下位置，即在變壓器外殼中或者在本地電站中進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。此外檢驗(yàn)裝置與用 于電流測(cè)量的裝置和用于電壓測(cè)量的裝置同樣地構(gòu)建在變壓器外殼中。利用所述檢驗(yàn)裝置 能檢驗(yàn)或者調(diào)整本地電網(wǎng)中對(duì)帶上限和帶下限的符合。用于電流測(cè)量的裝置、用于電壓測(cè) 量的裝置W及檢驗(yàn)裝置組成電壓調(diào)節(jié)器，所述電壓調(diào)節(jié)器為了調(diào)整本地電網(wǎng)變壓器的分級(jí) 與所述本地電網(wǎng)變壓器的有載分級(jí)開(kāi)關(guān)相連接。
[0017] 所述按照本發(fā)明的用于控制本地電網(wǎng)穩(wěn)定性的方法，其特征在于W下步驟：
[0018] -確定本地電網(wǎng)的關(guān)鍵的引出電路；
[0019] -在出現(xiàn)的情景中節(jié)點(diǎn)電壓最小的情況下，確定每條關(guān)鍵的引出電路的等效阻抗；
[0020] -在出現(xiàn)的情景中節(jié)點(diǎn)電壓最大的情況下，確定每條關(guān)鍵的引出電路的等效阻抗；
[0021] -計(jì)算當(dāng)前的復(fù)電流，其中，對(duì)本地電網(wǎng)的每條關(guān)鍵的引出電路實(shí)施所述計(jì)算；
[0022] -計(jì)算測(cè)試電壓；
[0023] -根據(jù)能量數(shù)值矢量系（Verbraucherzahip化nsystem )中視在功率的方向 檢驗(yàn)帶上限和帶下限；W及
[0024] -改變本地電網(wǎng)中的電壓，其方式為，有載分級(jí)開(kāi)關(guān)使分級(jí)位置匹配于本地電網(wǎng)變 壓器，W便電壓保持在帶上限和帶下限內(nèi)。
[0025] 由匯流排上的電壓W及電壓升高或電壓下降確定所述關(guān)鍵的引出電路的關(guān)鍵節(jié) 點(diǎn)上的電壓值。匯流排上的電壓測(cè)量W及每條關(guān)鍵的引出電路上的電流測(cè)量在變壓器外殼 中的用于電流測(cè)量的裝置和用于電壓測(cè)量的裝置中進(jìn)行。
[0026] 從測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算相應(yīng)關(guān)鍵的引出電路的視在功率。所述測(cè)量數(shù)據(jù)傳送到檢驗(yàn)裝置 上，利用所述檢驗(yàn)裝置檢驗(yàn)帶上限和帶下限的符合。在超過(guò)帶上限的情況下或在低于帶下 限的情況下檢驗(yàn)裝置促使本地電網(wǎng)變壓器的分級(jí)的調(diào)整。
[0027] 如果功率饋入或提取、相應(yīng)的引出電路的導(dǎo)線或電纜的長(zhǎng)度或者相應(yīng)的引出電路 中的導(dǎo)線或電纜的大的阻抗超過(guò)預(yù)定義的闊值，則引出電路的一種類(lèi)別由此稱(chēng)為本地電網(wǎng) 的關(guān)鍵引出電路。
【附圖說(shuō)明】
[0028] W下參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)。圖中：
[0029] 圖1A示出用于分析電壓下降的示意圖；
[0030] 圖1B示出用于分析電壓上升的示意圖；
[0031] 圖2示出阻抗與帶上限和帶下限中的電壓之間的關(guān)系的圖表；
[0032] 圖3示出用于控制本地電網(wǎng)的穩(wěn)定性的設(shè)備的示意圖；
[0033] 圖4示出用于控制本地電網(wǎng)的穩(wěn)定性的方法的流程圖；W及
[0034] 圖5示出根據(jù)當(dāng)前視在功率(消耗器數(shù)值矢量系)對(duì)Bo和Bu的檢驗(yàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 對(duì)于本發(fā)明的相同或者相同作用的元件使用相同的附圖標(biāo)記。此外為了清楚起 見(jiàn)，僅在各個(gè)附圖中示出如下附圖標(biāo)記，所述附圖標(biāo)記對(duì)于相應(yīng)的附圖描述是必需的。所描 述的實(shí)施形式僅描述如下示例，如何可W構(gòu)造按照本發(fā)明所述的設(shè)備和按照本發(fā)明所述的 方法。
[0036] 圖ΙΑ示出用于分析電壓下降的示意圖W及圖IB示出用于分析電壓上升的示意圖。 所提出的調(diào)節(jié)算法設(shè)及一種如下的方法，所述方法不僅考慮無(wú)功功率而且考慮有功功率。 在此，電壓上升和電壓下降的等效電網(wǎng)阻抗有差別并且分別對(duì)于兩種理論上可能的情況 (參見(jiàn)圖1A或圖1B)進(jìn)行確定。
[0037] 在圖1A和圖1B中所示出的例子中，在匯流排8上在第一節(jié)點(diǎn)221上附有消耗器5。在 的第二節(jié)點(diǎn)222上同樣附有消耗器5W及分散式的能量產(chǎn)生設(shè)施6。匯流排8與可調(diào)節(jié)的本地 電網(wǎng)變壓器10相連接。
[0038] 根據(jù)電壓下降的情況（圖1A)W及電壓上升的情況（圖1B)可W更準(zhǔn)確地闡述該過(guò) 程。借助于基爾霍夫定理W及來(lái)自所設(shè)及的節(jié)點(diǎn)221和222的附加的信息可W確定在電壓下 降最小的情況下的等效阻抗茲及在電壓上升最大的情況下的等效阻抗妥Γ。根據(jù)所計(jì)算 的電網(wǎng)阻抗器'或ITW及引出電路4上所確定的復(fù)電流確定在匯流排8和第二關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)222 之間的電壓下降或者電壓上升Δ^。如果存在大的功率饋入或者提取、長(zhǎng)的導(dǎo)線或電纜 形成引出電路4或者在相應(yīng)的引出電路4中存在導(dǎo)線或電纜的高的阻抗，則引出電路4稱(chēng)為 是關(guān)鍵的。
[0039] 所述電壓下降或者電壓上升Au由等式(1)計(jì)算得到：
[0040]
[0041] 其中:liss是變電站中的測(cè)量值。
[0042] 對(duì)于電壓下降適用如下等式(2)和(3):
[0046] 對(duì)于電壓上升適用如下等式(4)和(5):
[0050] 對(duì)于電壓下降，從P和卵角定引出電路4上的電流心+甘并且同樣地在變電站中測(cè)量 ^s。對(duì)于第二節(jié)點(diǎn)222上的正常電壓適用如下等式(6)。
[0054] 對(duì)于最小的電