用于控制发电机的电气设备和方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于对与供电网(10)连接的发电机(12)进行控制的电气设备(13、13a、13b)，具有控制装置(21、30)，经由所述控制装置能够针对所述发电机(12)的运行状态，对所述发电机进行控制。为了扩展这种电气设备(13、13a、13b)，使得能够相对简单地对发电机(12)进行控制，提出了将所述电气设备布置在所述供电网(10)和所述发电机(12)之间的连接点的区域中；此外所述控制装置(21、30)被构造为监视电压和/或频率，并且当所监视的电压和/或频率低于下限阈值时，生成接通信号，而当所监视的电压和/或频率超过上限阈值时，生成断开信号；在存在接通信号的情况下，接通所述发电机(12)或者增加从所述发电机(12)输出的电力，而在存在断开信号的情况下，断开所述发电机(12)或者减少从所述发电机(12)输出的电力。本发明还涉及一种用于控制发电机(12)的方法。
【专利说明】用于控制发电机的电气设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于控制与中压或低压供电网连接的发电机的电气设备，所述电气设备具有控制装置，经由所述控制装置能够针对发电机的运行状态，对发电机进行控制。本发明还涉及一种用于运行具有至少一个与中压或低压供电网连接的发电机的中压或低压供电网的方法，所述发电机被构造为向所述中压或低压供电网提供电力。
【背景技术】
[0002]已有供电网主要被构造为从几个集中发电厂、例如火电厂向终端用户提供电能。这种能源分配系统的传输方向基本是恒定的；此外，发电适配于终端用户的(预测和/或实际)能源需求。近来的努力和政策方针已经使得电能市场自由化。这使得近几年越来越多地向中压或低压电网供应从分散发电厂、例如风力发电设备、小型集中供热发电站(Blockheizkraftwerk)、生物气体发电设备和光伏发电设备提供的电能,这导致先前通常的传输方向发生了剧变。从诸如风力或者太阳能的可再生源提供电能的分散发电厂还具有如下特征:由其提供的电能表现出了极大的波动，例如风力发电设备在风力强的情况下可以向供电网输出相对大量的电力，而在风力弱或者甚至没有风的情况下输出的电力可能下降到零。
[0003]过去例如通过提供所谓的尖峰负载发电站来应对该问题，在分散供应低或者用电设备的能源消耗特别高时将该尖峰负载发电站投入运行。然而这种相对很少需要的尖峰负载发电站的提供和运行与高成本相关联。另一种用于均衡由于动荡不定的能源供应而由供电网不规则地提供的电能的可能性在于运行能源存储器，其中，特别地使用所谓的泵送存储站。在供电网中的电能过剩的情况下，例如通过在泵送期间运行泵送存储站对存储电容充电，而在供电网中的电能不足的情况下，能源存储器的电容例如通过泵送存储站作为水力发电站运行而放电。然而，由于特殊的环境要求(两个相邻的不同高度水平)，这种泵送存储站无法到处使用；其他能源存储器、例如电池仍然比较贵。
[0004]因此，越来越多地使用分散能量源用于供电使得需要关于不仅在高压和中压水平、而且在低压水平向电能的终端用户分配电能的新的控制概念。近来，经常将这种控制概念以名称“智能电网”进行表述。这种智能电网概念的一个目的是根据供应和需求对供电网中的电能进行有效的控制，使得例如不必提供很多尖峰负载发电站。
[0005]在这种情境下，从国际专利申请WO 2008/148417A1已知一种方法，其中，为了控制发电机，经由通信连接向多个与供电网连接的发电机传输来自中心电网控制设备的控制信号。这种方法需要与实际供电网并行的通信手段，以使得能够在电网控制设备和发电机之间传输控制信号。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是，开发在开头给出的类型的一种电气设备和一种方法，使得能够相对简单地对发电机进行控制。
[0007]根据本发明，上述技术问题通过开头给出的类型的电气设备来解决，电气设备布置在中压或低压供电网和发电机之间的连接点的区域中；电气设备的控制装置包括监视装置，后者被构造为监视在电网侧对电气设备施加的电压和/或频率，并且当所监视的电压和/或频率低于下限阈值时，生成接通信号，而当所监视的电压和/或频率超过上限阈值时，生成断开信号；以及控制装置还被构造为在存在接通信号的情况下，接通发电机或者增加从发电机向中压或低压供电网输出的电力，而在存在断开信号的情况下，断开发电机或者减少从发电机向中压或低压供电网输出的电力。
[0008]本发明利用如下知识:根据电网负载和能源供应，供电网的电压和/或频率(下面也单独或者一起称为“电网参数”)围绕标称值波动。在电能过剩的情况下，识别出高于标称值的电压或频率，而在电能不足的情况下，与标称值相比电压或频率下降。以这种方式，电气设备可以单独基于发电机的区域中的局部测量，对发电机进行控制。
[0009]此外，根据本发明的电气设备的特别的优点在于，在供电网中不需要与上级控制器、例如能源管理系统的通信连接，以对发电机进行控制，因为控制行为直接从所监视的发电机的区域中的电网参数得出。因此,通过本发明,给出一种电气设备,其分散地并且独立地识别在供电网中何时存在电能过剩以及何时存在电能不足，并且通过发电机相应地调整电能供应。通过弃用通信连接，电气设备还更不易受到所谓的网络攻击(Cyber-Angriff)，在网络攻击中，黑客侵入通信系统，以操控与其连接发电机的运行，例如使得在电能不足的情况下，将所有发电机断开，由此使得供电网不稳定。作为发电机，在本发明的意义上，特别地考虑分散布置的小功率和中功率发电机，例如光伏发电设备、小型水力发电设备、迷你和微型集中供暖发电设备、风力发电设备、生物气体发电设备和燃料电池发电设备。
[0010]根据本发明的电气设备的一个有利扩展，控制装置还被构造为在发电机具有电能存储器的情况下，在存在断开信号的情况下，通过将由发电机发出的电能或者发电机用来产生电能的初级能源全部或部分转移到能源存储器中，来减少从发电机向中压或低压供电网输出的电力。
[0011]由此能够实现不必以高昂的成本将发电机断开或者关小，从而能够尽可能平衡并且由此高效地继续发电机的运行。特别地以这种方式，在可再生发电机运行时，能够独立于供电网的各个状态地使用通过可再生能源提供的能量。具有用于初级能源的固有能源存储器的发电机例如是水力发电设备或者生物气体发电设备；此外，可以在每个发电机中设置例如电池形式的单独的能源存储器，其中临时存储发出的电能。
[0012]根据一个有利实施方式，在这种情境下还可以被设置为，控制装置还被构造为在存在接通信号的情况下，通过将存储在能源存储器中的电能向中压或低压供电网全部或部分输出，或者将存储在能源存储器中的初级能源全部或部分用来产生电能，来增加从发电机向中压或低压供电网输出的电力。
[0013]该实施方式具有如下优点:在电能过剩期间在供电网中产生的电能在稍后的时间点又可以向供电网供应，或者可以将存储的初级能源在稍后的时间点用于产生电能。此外，发电机的运营者可以使其供应报酬最大化，因为不必将发电机断开，并且除了当前产生的电能之外，还可以供应先前存储的电能。
[0014]根据本发明的电气设备的另一个有利实施方式，控制装置具有延迟构件，延迟构件被构造为在存在接通信号的情况下，将发电机的接通或者从发电机输出的电力的增加延迟借助随机数生成器给定的延迟时间；以及在存在断开信号的情况下，将发电机的断开或者从发电机输出的电力的减少延迟借助随机数生成器给定的延迟时间。
[0015]由此实现了当在电压或频率升高到超过上限阈值的情况下，以及在电压或频率下降到低于下限阈值的情况下，接入或者断开多个发电机时，也不会出现不希望的功率尖峰或者下降，其本身又可能导致供电网中的电压或频率偏移。为此，延迟构件具有随机数生成器，其响应于接通信号或断开信号确定将发电机的控制延迟的随机延迟时间。由此保证由相同类型的电气设备控制的多个发电机不同时、而是逐渐改变其供应，从而供电网的运行状态不突然、而是渐渐改变。
[0016]在这种情境下，具体可以设置为，随机数生成器被构造为直接输出延迟时间。
[0017]在此，利用随机数生成器直接确定延迟时间的值，延迟构件将发电机的控制延迟该值。
[0018]在这种情境下，还可以设置为，随机数生成器被构造为以如下方式确定延迟时间:所监视的电压和/或频率的值超过上限阈值或者低于下限阈值越大，延迟时间越短。
[0019]通过随机数生成器的工作方式与所监视的电网参数的值的这种匹配,有利的是可以实现，超过或者低于阈值越大，越快地对各个发电机进行控制。因此这是有利的，因为例如越高的所监视的电网参数的值指示了在供电网中保持的过剩电能的量相应地越高,必须越快地对发电机进行控制，以对过剩进行补偿。
[0020]作为直接给出延迟时间的替代还可以设置为，随机数生成器还被构造为输出具有至少两个状态的随机信号，其中，在存在选择的随机信号的状态的情况下，延迟时间的经过结束，而在不存在所选择的状态的情况下，延迟时间的经过继续，并且重新生成随机信号(在暂停时间结束之后)。
[0021]由此，随机数生成器可以相对简单地构造，因为其在最简单的情况下必须生成仅具有两个状态的随机信号。
[0022]在这种情境下具体可以设置为，随机数生成器还被构造为，所监视的电压和/或频率的值超过上限阈值或者低于下限阈值越大时，越增加随机信号采取所选择的状态的概率。
[0023]为此，根据另一个有利实施方式，例如可以设置为，随机数生成器还被构造为，所监视的电压和/或频率的值超过上限阈值或者低于下限阈值越大，处于两个连续的随机信号的输出之间的暂停时间越短。
[0024]根据本发明的电气设备的另一个有利实施方式提供，延迟构件还被构造为，当在延迟时间期间，所监视的电压和/或频率低于上限阈值或者超过下限阈值时，终止延迟时间的经过。
[0025]以这种方式，当在供电网中不再存在电能过剩或者不足时，可以终止对由于针对其设置的延迟时间的持续而尚未被控制的其它发电机的控制。因此，对其它发电机的控制仅当相应的电压或频率偏差指示了电能过剩或不足时才由其相应的电气设备进行。
[0026]根据本发明的电气设备的另一个有利实施方式提供，依据发电机的类型对电气设备分配优先级，并且将关于优先级的信息存储在电气设备的存储装置中。在此，仅当关于优先级的信息与控制装置依据所监视的电压和/或频率的值超过上限阈值或者低于下限阈值的程度而确定的优先级别一致时，由电气设备对发电机进行控制。
[0027]以这种方式，在一定程度上在围绕电压和/或频率的标称值的区域中建立各个带，对各个带分配不同的优先级别。如果电压和/或频率位于这种带内，则仅对其优先级与关注的优先级别一致的那些发电机进行控制。
[0028]例如，在断开发电机时可以如下确定优先级或级别；当然可以使用类似或者其它标准分别建立优先级或级别:
[0029]优先级/级别1:
[0030]-电网参数位于标称值附近的具有正偏差的区域内；
[0031]-在允许的情况下(例如在本地的供暖需求允许的情况下)，使由化石能源供应并且其运行与二氧化碳排放相关联的发电机(例如迷你和微型集中供暖发电站)断开。
[0032]优先级/级别2:
[0033]-电网参数位于标称值附近的具有正偏差(偏差大于或等于优先级/级别I)的区域内；
[0034]-使具有能源存储器的发电机以存储模式运行。
[0035]优先级/级别3:
[0036]-电网参数位于远离标称值的具有正偏差(偏差大于或等于优先级/级别2)的区域内；
[0037]-使所有在优先级I和2尚未断开的发电机立即断开或者以存储模式运行。
[0038]优先级/级别4:
[0039]-电网参数位于远离标称值的具有正偏差(偏差大于或等于优先级/级别3)的区域内；
[0040]-能够以部分负载运行的发电机以部分负载模式运行。
[0041]优先级/级别5:
[0042]-电网参数位于远离标称值的具有正偏差的区域内；
[0043]-使所有在电网中剩余的其余发电机断开。
[0044]当在电能短缺的情况下接入发电机时，能够以类似或相应的方式给定优先级或级别。
[0045]特别是在具有有限的存储容量的设备的情况下，例如在小型水力发电设备或者生物气体发电设备的情况下，由此最佳地利用存储容量。此外，通过将可再生发电机优先，多个不同的发电机的运行能够以尽可能低的二氧化碳排放进行。
[0046]关于方法，上面提及的技术问题通过开头提及的类型的方法来解决，其中，借助电气设备监视存在于发电机和中压或低压供电网之间的连接点处的电网侧电压和/或频率。当所监视的电压和/或频率低于下限阈值时，接通发电机或者增加从发电机向中压或低压供电网输出的电力；而当所监视的电压和/或频率高于上限阈值时，断开发电机或者减少从发电机向中压或低压供电网输出的电力。
[0047]关于根据本发明的方法的优点，参考上面对电气设备进行的描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0048]下面根据实施例对本发明进行详细说明。为此，
[0049]图1示出了具有可控发电机的中压或低压供电网的示意性框图；
[0050]图2示出了用于控制发电机的电气设备的第一实施例的示意性框图；
[0051]图3示出了用于控制发电机的电气设备的第二实施例的示意性框图；以及
[0052]图4示出了用于说明对发电机的控制的运行方式的图。
【具体实施方式】
[0053]图1以极度示意性的图示示出了供电网10的一个区段，供电网10可以是中压电网或者低压电网。供电网10的该区段具有支路11a，lib, Ilc和lld，其中，为了清楚起见，在图1中仅较详细地示出了支路11a。支路Ila以合适的、然而在图中未详细示出的方式、例如借助变压器和/或变流器连接到发电机12。其余支路Ilb至Ild可以连接到其他发电机。此外其他(未示出的)用电设备也可以连接到供电网10。
[0054]发电机12例如可以是分散小型发电机；特别地发电机可以是光伏发电设备、小型水力发电设备、迷你或微型集中供热发电站、风力发电设备、生物气体发电设备或者燃料发电设备。自从电力市场自由化以来，这种小功率和中功率的分散发电机以越来越大的规模安装在供电网的中压和低压水平中，同时对向供电网提供电能作出了显著的贡献。然而，虽然在例如供电网内部的大型发电站的大型发电机集成在用于对能源供应和需求进行控制的复杂的调节机构中的同时，但是迄今为止这些调节机构通常不覆盖或者仅非常有限地覆盖小型发电机。因此存在将这些发电机以尽可能简单的方式也纳入对电网运行的控制中的需求。
[0055]因此，为了分别依据供电网10各自的负载状况对发电机12进行控制，设置电气设备13，其被构造为影响发电机12的运行状态。在图1中仅示例性地作为单独的设备示出的电气设备13也可以是发电机12自身的集成部件。
[0056]通常可以通过电气设备13接通或者断开发电机12，此外发电机12可以以满负载或者在可能的情况下以部分负载运行。当发电机12具有存储能力时，通过例如发电机12将其发出的电力部分或全部转移到电能存储器中，或者将在前一时间段期间存储在电能存储器中的电能又输出到供电网10，也可以将该存储能力集成在对运行状态的控制中。在发电机具有用于初级能源(从所述初级能源产生电能)的固有存储能力的情况下，就可以实际存储初级能源，并且在稍后的时间点用于产生电能。这种具有固有能源存储器的发电机例如是水力发电设备，其中上游储水器可以进一步被填满，或者是生物气体发电设备，其中将要进行燃烧以产生电能的生物气体暂时存储在气罐中。
[0057]在此，电气设备13依据在发电机12的区域中占优势的、供电网10的状态，对发电机12进行控制。下面结合不出第一实施例的电气设备13a的图2,说明电气设备13对发电机12进行控制时的运行方式。在下面的描述(也涉及图3和图4)中，经常提及各个部件(例如监视装置、命令装置)。这些部件既可以表示电气设备内部的单独的构成部分，也可以作为设备软件的部件、例如程序模块构造。
[0058]为了评价供电网10，在位于发电机12的区域中的测量点14处(也就是例如在发电机12与供电网10的支路Ila耦接的连接点处，但是至少在布置了发电机12的同一支路Ila处)借助合适的传感器记录测量信号，从其可以得出供电网10的各个相位的电压(例如有效电压)和/或电压信号的频率。下面，也将电压和/或频率单独或者一起称为电网参数。向电气设备13发送记录的测量信号，并且首先在测量值获取装置20 (参见图2)中进行预处理。测量值获取装置20中的预处理例如以本身已知的方式，可以包括对测量信号的模拟-数字转换、滤波以及最后对所需的电网参数的确定。在测量值获取装置20的输出侦U，向电气设备13a的控制装置21提供由这些测量信号确定的电网参数。
[0059]控制装置21具有监视装置22，其被构造为监视所确定的电网参数。也就是说，根据监视的电网参数，可以得出关于供电网的各个运行状况的结论。电压或频率的值通常对应于标称值，但是可以围绕该标称值在小的容差带内波动。如果监视的电压或频率位于该容差带的上部区域中(即高于标称值)，则在供电网中存在电能过剩。相应地，由位于该容差带的下部区域中(即低于标称值)的所监视的电网参数的值可以得出在供电网中电能不足的结论。
[0060]因为从中得出电网参数电压和/或频率的测量值在发电机12本身的本地区域中被获取，因此监视装置22可以确定发电机12附近的供电网10的局部运行状态。这是有利的，因为电气设备13可以响应于识别出的运行状态对发电机12进行控制，以平衡供电网10的局部运行状态(在可能和需要的情况下)。
[0061]电气设备13a以如下方式利用电网参数对供电网10的负载状况或运行状态的依赖性:在所监视的电压或频率的值在上限阈值以上的情况下，监视装置22向控制装置的命令装置23发送断开信号Saus,由此促使其向发电机12输出控制信号SA。在这种情况下，该控制信号使得发电机12断开或者减少从发电机12向供电网10供应的电力。在从观察到的电网参数的下降到下限阈值以下可识别出在供电网中电能不足的情况下，以相应的方式监视装置产生接通信号Sein,其促使命令装置23向发电机12输出控制信号，由此使得接通发电机12或者增加从其向供电网输出的电力。
[0062]这结合图4来说明。图4示出了绘制了电网参数(电压和/或频率)的在时间上的曲线的图。直线N给出了相应的电网参数的标称值。上容差带和下容差带以相应的阈值SWt^PSWuSawc在测量点41处，观察到的电网参数具有在标称值附近的值。这意味着在获取用来确定电网参数的测量信号的测量点14处，存在平衡的电能供应汲取比。
[0063]如果在测量点14的区域中在供电网中的供应汲取比以有利于电能供应的方式偏移，则对按照图4中的图示，电网参数的曲线因此而上升，直到在测量点42处确定超过上限阈值SW。。超过上限阈值SW。意味着现在在测量点14的区域中在供电网10中存在电能过剩。如在上面所说明的，因此监视装置22向控制装置21的命令装置23输出断开信号S.。控制装置21于是经过控制信号Sa影响发电机12，使得电力供应减少或者供应完全停止。为此在可能的情况下，发电机12可以以部分负载操作运行，或者如果存在存储可能性，则可以将发出的电能全部或者部分转移到电能存储器中，或者对用于产生电能的初级能源进行暂时存储。
[0064]由于随后在测量点14的区域中电能的供应减少，重新注意到观察到的电网参数的改变；曲线再一次向标称值的方向移动，并且例如在测量点43处示出了供电网的平衡的负载状态。
[0065]如果在稍后的时间点，测量点14的区域中的供电网的负载状态例如由于接通其他用电设备而以有利于电能汲取的方式偏移，如在图4中所示出的，观察到的电网参数的曲线因此下降，直到在测量点44处低于下限阈值SWU。监视装置22识别出低于下限阈值SWu,于是其向命令装置23输出接通信号Sein。这产生相应的控制信号Sa，其促使发电机增加向供电网中供应的电力。这例如可以通过完全(再一次)接通或者通过将部分负载操作内的运行状态提高到满负载操作来进行。如果发电机具有存储装置，则替代或者除了从当前发电机供应之外，还可以向供电网供应存储在电能存储器中的电能，或者将存储的初级能源(在可能的情况下以增加的方式)用于产生电能。这些措施使得供电网能够重新返回平衡状态，如例如在图4中在测量点45处所示出的。
[0066]所描述的电气设备的工作方式可以实现，一方面在供电网中电能过剩的情况下，发电机减少其供应的电力或完全停止供应，另一方面在供电网中电能不足的情况下，相应地增加或者(重新)进行供应。
[0067]这种电气设备的特别的优点在于，为了确定针对发电机的相应的控制信号，不需要与供电网的上级装置的通信连接，而直接可以对供电网中的负载状况的局部改变进行响应。
[0068]最后，图3不出了另一实施例的电气设备13b。根据图3的电气设备13b的基本工作方式与已经针对图1和2说明的工作方式一致，从而针对图3的描述特别地强调存在的不同之处。像根据图2的电气设备13a —样，电气设备13b也具有测量值获取装置20和控制装置30。像根据图2的电气设备13a的控制装置21 —样，控制装置30基本也被构造为根据获取的电网参数电压和/或频率，与供电网10中的局部负载状况相对应地对连接的发电机进行控制。如已经针对图2所说明的，在电气设备13b中也进行控制，使得在供电网中电力过剩的情况下，减少由发电机供应的电力，而在供电网10中电能不足的情况下，促使发电机12增加向供电网10的电力供应。
[0069]根据图3的控制装置30具有监视装置31、命令装置32和存储装置33。可以在存储装置33中存储关于与电气设备13b相关联的发电机12的优先级的信息34。优先级可以用来确定要在供电网的哪个特定负载状态下对各自的发电机进行控制。优先级例如可以像上面已经给出的一样进行定义。
[0070]为了能够与供电网中的各个负载状况相对应地对不同优先级的多个发电机进行差别控制，可以附加地将围绕标称值N的相应的电网参数的范围(参见图4)划分为不同的优先级别。在此，最低的优先级别在面对标称值N的一侧以各个阈值SWt^PSWuSWc在图4中，在标称值以上和以下分别存在两个不同的优先级别，即作为相对接近标称值的容差范围的优先级别1(附图标记46a和46b)和作为相对远离标称值的容差范围的优先级别2 (附图标记47a和47b)。在根据图4的实施例中，未对紧挨在标称值周围的容差范围分配优先级别，因为该容差范围内的电网参数的波动应当对发电机的控制没有任何影响；与此不同地，当然可以在任何时间在该范围中分配优先级别。此外，很明显可以根据电网运营者或者发电机运营者各自的需要，适配和配置不同类型和数量的优先级别。
[0071]在电气设备13b中存储在存储装置33中的关于优先级的信息34将连接到电气设备13b的发电机分类为优先级2的发电机。如果现在例如在优先级2的发电机中，图4中的监视的电网参数的曲线到达位于上限阈值SW。以上的测量点42，则虽然违反了阈值，但是这对连接到电气设备13b的发电机的控制没有影响，因为测量点42位于优先级别I内，而对该发电机分配了优先级别2。
[0072]因此，监视装置31 —方面登记对上限阈值的超过，另一方面确定该超过的准确优先级别，并且向命令装置32提供该信息。命令装置32将识别出的阈值违反的优先级别与存储在存储装置33中的关于发电机的优先级的信息34进行比较，然后仅当读出的优先级与阈值违反的优先级别一致时，在存在(只是说明了阈值违反的)断开信号Saus的情况下，生成相应的控制信号SA。因为测量点42位于优先级别I的范围内，而关于发电机的优先级的信息34处于优先级别2，因此命令装置32在测量点42的时间点尚未触发针对连接的发电机的控制处理。
[0073]然而，如果如在图4中所示出的，该曲线进一步上升，并且到达优先级别2，如由测量点48示出的，则监视装置31向命令装置32 —方面提供总是还存在的对上限阈值SW0的阈值违反，另一方面提供改变后的优先级别(现在为优先级别2)。由命令装置32进行的与存储的关于连接的发电机的优先级的信息34的比较现在得出一致，从而命令装置32相应地输出针对发电机的控制信号Sa，其促使发电机减少向供电网供应的电力。
[0074]通过针对不同类型的能源提供方设置优先级别和优先级，能够以有利的方式对各个发电机的能力进行差别化的考虑，以短期改变其供应状况。此外，可以使用其他标准、例如各个发电机的二氧化碳排放量，以形成针对各个发电机的投入使用的排序列表。
[0075]此外，电气设备13b的命令装置32还可以具有延迟构件35，其(在必要时考虑各个优先级别或者优先级)将接通信号或者断开信号向发电机的转发以各个控制信号Sa形式延迟一定的延迟时间。延迟时间可以有利地由随机数生成器36生成，从而用来借助不同的电气设备对多个发电机进行控制的时间段取不同的值。其目的是在以彼此相对应的方式被控制的多个发电机的情况下，也不会由于所有发电机同时增加或减少或者甚至同时接通或断开而在供电网中发生负载突变。相反，随机给定的延迟时间使得以特定时间阶梯对发电机逐步进行控制，从而在各种情况下能够使供电网逐步适配到改变后的供应状况。
[0076]在此，随机数生成器36例如可以被构造为直接确定并且向延迟构件35给定延迟时间。在此，随机数生成器36可以被构造为各个阈值被超过的值越大，得到的确定的延迟时间越小。以这种方式，在电能大量过剩或者不足的情况下，可以相对快速地对多个发电机进行控制。
[0077]替代地还可以设置为，随机数生成器36重复产生可以采用至少两个不同的状态的随机信号。如果该随机信号采用一个选择的状态，则结束延迟时间的经过，并且立即向发电机输出控制信号SA。相反如果随机信号采用另一状态，则延迟时间的经过继续，直到在其中不产生随机信号的暂停时间之后，随机数生成器36进行随机信号的重新确定为止。
[0078]在该变形方案中，随机信号采用所选择的状态的概率可以适配于阈值被超过的程度。在仅稍微超过的情况下，随机数生成器以较小的概率生成具有所选择的状态的输出随机信号，而在阈值被超过较大的程度的情况下，其需要通过对发电机的控制的相应地更快的应对措施，从而提高随机信号采用所选择的状态的概率。随机信号的不同状态的概率还可以通过提高用来生成随机信号的时钟频率来调节。将随机信号的各个生成时刻之间的间隔选择得越短，则在越短的时间内达到所选择的状态的概率越高，从而用于延迟控制信号的延迟时间相应地缩短。
[0079]此外可以设置为，在延迟时间经过期间所监视的电网参数下降到上限阈值以下(也就是说电能过剩结束)，或者电网参数上升到下限阈值以上(也就是说电能不足结束)时，在不向发电机输出控制信号的情况下，终止延迟时间的经过。这使得在供电网中存在电能过剩或者不足的情况下，分别仅对为了平衡供电网中的不平衡状态而所需要的数量的发电机进行控制。
[0080]虽然关于图3在共同的实施例中说明了，一方面与图2相比增加了使用优先级别和优先级的功能，并且另一方面使用延迟构件，但是它们也可以设置为单独用于扩展根据图2的电气设备13a。
[0081]使用所描述的电气设备的工作方式，特别地还获得如下优点:与在用于优化供电网的运行的其它集中控制的系统的情况下要考虑整个供电网的状况不同；相反，根据具体局部电能供应、例如考虑位于附近的大规模用电设备和位于附近的其它发电机的反应来进行电网优化。以这种方式使供电网内部的传输损耗最小化。通过弃用用于由中心装置向电气设备给出控制命令的通信装置，除了简化整个系统(并且由此降低成本)之外，还获得电网控制较不易受到所谓的网络攻击的操控的优点，在网络攻击中，黑客尝试进入供电网中的控制器，以有目的地导致供电网不稳定。
【权利要求】
1.一种用于对与中压或低压供电网(10)连接的发电机(12)进行控制的电气设备(13、13a、13b)，具有: -控制装置(21、30)，经由所述控制装置能够针对所述发电机(12)的运行状态，对所述发电机(12)进行控制， 其特征在于， -所述电气设备(13、13a、13b)被布置在所述中压或低压供电网(10)和所述发电机(12)之间的连接点的区域中； -所述控制装置(21、30)包括监视装置(22、31)，该监视装置被构造为监视在电网侧对所述电气设备(13、13a、13b)施加的电压和/或频率，并且当所监视的电压和/或频率低于下限阈值时，生成接通信号，而当所监视的电压和/或频率超过上限阈值时，生成断开信号；以及 -所述控制装置(21、30)还被构造为在存在接通信号的情况下，接通所述发电机(12)或者增加从所述发电机(12)向所述中压或低压供电网(10)输出的电力，而在存在断开信号的情况下，断开所述发电机(12)或者减少从所述发电机(12)向所述中压或低压供电网(10)输出的电力。
2.根据权利要求1所述的电气设备(13、13a、13b)， 其特征在于， -所述控制装置(21、30)被构造为在发电机(12)具有电能存储器的情况下，在存在断开信号的情况下，通过将由发电机(12)发出的电能或者由发电机为了产生电能而使用的初级能源全部或部分转移到所述能源存储器中，来减少从所述发电机(12)向所述中压或低压供电网(10)输出的电力。
3.根据权利要求2所述的电气设备(13、13a、13b)， 其特征在于， -所述控制装置(21、30)被构造为在存在接通信号的情况下，通过将存储在能源存储器中的电能向所述中压或低压供电网(10)全部或部分输出，或者将存储在能源存储器中的初级能源全部或部分用来产生电能，来增加从所述发电机(12)向所述中压或低压供电网(10)输出的电力。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的电气设备(13、13a、13b)， 其特征在于， -所述控制装置(21、30)具有延迟构件(35)，所述延迟构件被构造为-在存在接通信号的情况下，将所述发电机(12)的接通或者从所述发电机(12)输出的电力的增加延迟借助随机数生成器(36)给定的延迟时间；以及 -在存在断开信号的情况下，将所述发电机(12)的断开或者从所述发电机(12)输出的电力的减少延迟借助所述随机数生成器(36)给定的延迟时间。
5.根据权利要求4所述的电气设备(13、13a、13b)， 其特征在于， -所述随机数生成器(36)被构造为直接输出所述延迟时间。
6.根据权利要求5所述的电气设备(13、13a、13b), 其特征在于， -所述随机数生成器(36)被构造为以如下方式确定所述延迟时间:所监视的电压和/或频率的值超过所述上限阈值或者低于所述下限阈值越大，所述延迟时间越短。
7.根据权利要求4所述的电气设备(13、13a、13b)， 其特征在于， -所述随机数生成器(36)还被构造为输出具有至少两个状态的随机信号，其中，在存在选择的随机信号的状态的情况下，所述延迟时间的经过结束，而在不存在所选择的状态的情况下，所述延迟时间的经过继续，并且重新生成随机信号。
8.根据权利要求7所述的电气设备(13、13a、13b)， 其特征在于， -所述随机数生成器(36)还被构造为所监视的电压和/或频率的值超过所述上限阈值或者低于所述下限阈值越大时，越增加随机信号采取所选择的状态的概率。
9.根据权利要求8所述的电气设备(13、13a、13b)， 其特征在于， -所述随机数生成器(36)还被构造为所监视的电压和/或频率的值超过所述上限阈值或者低于所述下限阈值越大，处于两个连续的随机信号的输出之间的暂停时间越短。
10.根据权利要求4所述的电气设备(13、13a、13b), 其特征在于， -所述延迟构件(35)还被构造为当在所述延迟时间期间，所监视的电压和/或频率低于所述上限阈值或者超过所述下限阈值时，终止所述延迟时间的经过。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的电气设备(13、13a、13b)， 其特征在于， -依据所述发电机(12)的类型对所述电气设备(13、13a、13b)分配优先级，并且将关于所述优先级的信息(34)存储在所述电气设备(13、13a、13b)的存储装置(33)中；以及-仅当关于所述优先级的信息(34)与所述控制装置(21、30)依据所监视的电压和/或频率的值超过所述上限阈值或者低于所述下限阈值的程度而确定的优先级别一致时，由所述电气设备(13、13a、13b)对所述发电机(12)进行控制。
12.一种运行中压或低压供电网(10)的方法，所述中压或低压供电网(10)具有至少一个与所述中压或低压供电网(10)连接的发电机(12)，所述发电机(12)被构造为向所述中压或低压供电网(10)输出电力， 其特征在于， -借助电气设备(13、13a、13b)监视存在于所述发电机(12)和所述中压或低压供电网(10)之间的连接点处的电网侧电压和/或频率；以及 -当所监视的电压和/或频率低于下限阈值时，接通所述发电机(12)或者增加从所述发电机(12)向所述中压或低压供电网(10)输出的电力；以及 -当所监视的电压和/或频率高于上限阈值时，断开所述发电机(12)或者减少从所述发电机(12)向所述中压或低压供电网(10)输出的电力。
【文档编号】H02J3/00GK104272546SQ201280072999
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2012年4月11日 优先权日:2012年4月11日
【发明者】M.利贝尔 申请人:西门子公司