DE102008024222A1 - Method for supplying of controlled power within power supply area of electric utility for frequency stabilization of electric transmission network, involves connecting uninterrupted power supply system and rectifier system with controller - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung von Regelleistung im Energieversorgungsbereich eines Energieversorgers zur Frequenzstabilisierung eines elektrischen Übertragungsnetzes, in welchem sich wenigstens eine unterbrechungsfreie Stromversorgungsanlage, USV-Anlage, und/oder wenigstens ein Gleichrichtersystem zur unterbrechungsfreien Gleichstromversorgung, GR-System, sowie jeweils eine Eigenenergiequelle, wie Batterieanlage, der USV-Anlage und/oder des GR-Systems zur Notversorgung wenigstens einer an die USV-Anlage oder an das GR-System angeschlossenen Last befindet, welche ein Wechselstrom- und/oder ein Gleichstromverbraucher sein kann, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ebenso betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a method for providing control power in the energy supply area of an energy provider for frequency stabilization an electrical transmission network in which at least one uninterruptible power supply system, UPS system, and / or at least one rectifier system for uninterruptible DC power supply, GR system, as well as each own power source, such as Battery system, the UPS system and / or the GR system for emergency supply at least one connected to the UPS or to the GR system Load is what an AC and / or a DC consumer according to the preamble of the claim 1. Likewise, the invention relates to a device for implementation of the procedure.
Stand der Technik:State of the art:
Die Regelleistung, Reserveleistung, die zur Frequenzstabilität in einem elektrischen Netz sorgt, benötigt schnell reagierende Leistungsreserven. Mit der steigenden Einspeisung von Strom aus fluktuierenden, regenerativen Energiequellen steigt der Bedarf an Regelleistung, die derzeit nur durch schnell regelbare Kraftwerken erbracht wird. Der Stromverbrauch ändert sich ständig, weist aber ein zyklisches Verhalten auf. Durch diese Antikorrelation von Stromerzeugung und der Nachfrage steigen die Spannungs- und Frequenzschwankungen im elektrischen Netz. Auch die Dezentralisierung der Energieversorgung durch das Ersetzen großer Kraftwerksblöcke durch kleine ökologische Kraftwerke erhöht die Anforderungen an das Übertragungsnetz.The Control power, reserve power, the frequency stability in an electrical network, requires fast-reacting Power reserves. With the increasing supply of electricity fluctuating, renewable energy sources increase the demand Control power currently only available through fast-controllable power plants is provided. Electricity consumption is constantly changing, but has a cyclical behavior. By this anti-correlation of electricity generation and demand are increasing the voltage and demand Frequency fluctuations in the electrical network. Also the decentralization the power supply by replacing large power plant blocks by small ecological power plants increases the requirements to the transmission network.
Die
Zunahme der verteilten Stromerzeugung auf der Basis von verschiedenen
dezentralen Stromerzeugungsanlagen, wie beispielsweise Windkraftanlagen,
führt durch die unregelmäßigen Einspeisungen
zur Reduzierung der Spannungsqualität. Die Übertragungsnetzbetreiber, ÜNB,
die für die sichere und zuverlässige Stromversorgung
verantwortlich sind, müssen für die Ausregelung
der Leistungs unterschiede Regelleistungen vorhalten. Zur Zeit sind
in Deutschland vier ÜNB (EON, Vattenfall Europe, RWE, ENBW)
vertreten, die jeweils für die Spannungsqualität
ihrer Regelzone zuständig sind. Für die Einhaltung
der vorgegeben Spannungsqualität wird seitens der Übertragungsnetzbetreiber
die Wartung, Instandhaltung und die Erweiterung der Übertragungsnetze übernommen.
Diese Anforderungen stehen in der Richtlinie
Reserveleistung wird je nach Bereitstellungszeit in Primär-, Sekundär- und Minutenreserve aufgeteilt. Primärregelreserve muss innerhalb weniger Sekunden bis 30 Sekunden vollständig für bis zu 15 Minuten zur Verfügung stehen. Zur Zeit wird die Regelleistung durch thermische Erzeugungseinheiten wie Dampfkraftwerke mittels Drosselung der Kraftwerksleistung erreicht. Eine Vorhaltung von 5% der Kraftwerksleistung für Primärregelreserve ist damit erreichbar. Diese Betriebsweise führt einerseits zu Wirkungsgradeinbußungen, anderseits können die Kraftwerke nicht in Volllast gefahren werden, wie die reservierte Leistung nicht am Strommarkt angeboten werden kann. Durch diese Antikorrelation von Stromerzeugung und Nachfrage steigen die Spannungs- und Frequenzschwankungen im Netz. All dies führt zu Mehrkosten bei der Erstellung elektrischer Energie.reserve power depending on the deployment time in primary, secondary and minute reserve split. Primary control reserve must completely within a few seconds to 30 seconds be available for up to 15 minutes. to Time becomes the control power through thermal generating units How steam power plants achieved by throttling the power plant performance. Provision of 5% of power plant capacity for primary control reserve is thus achievable. This mode of operation leads on the one hand Inefficiencies, on the other hand, the Power plants are not driven in full load, as the reserved Power can not be offered on the electricity market. Through this Anticorrelation of power generation and demand increase the voltage and frequency fluctuations in the network. All this leads to additional costs in the creation of electrical energy.
Regelleistung im Übertragungsnetz:Control power in the transmission network:
Für
die Netzfrequenzhaltung des elektrischen Verbundnetzes müssen
Reserveleistungen, sogenannte Regelleistungen, bereitgestellt werden, die
notwendig sind, um die Netzfrequenz stabil zu halten. Frequenzabweichungen
entstehen durch den Unterschied zwischen dem Strombedarf und der Stromerzeugung.
Unvorhergesehene Abweichungen können durch Verbraucher
(beispielsweise Ein- bzw. Ausschalten großer Lasten oder
große Veranstaltungen) oder seitens der Leistungserbringer
(beispielsweise Kraftwerksausfälle, Extraprognosen oder Windstille
bei Windenergieanlagen) entstehen. Da ÜNB selbst kein oder
nur geringfügig Strom erzeugen, muss der Ausgleich durch
schnelle Regelleistungen erreicht werden. Die Menge an Regelleistung wird über
die Leistungsbilanz ermittelt und, wie in
Die Regeldifferenz wird über die Differenz des Sollwerts, das ist die Führungsgröße, von 50 Hz und der tatsächlichen Frequenz, die Regelgröße, durch eine negative Rückkopplung gebildet und an den Frequenzregler übermittelt. Der Frequenzregler stellt die entsprechende Regelleistung über die Regelkraftwerke ein, um die gewünschte Frequenz zu erhalten. Sowohl Einflüsse des Übertragungsnetzes (Strecke) als auch die Differenz aus Grunderzeugung und Netzlast (Störgröße) bewirken eine Veränderung der Regelgröße.The Control difference is about the difference of the setpoint, the is the reference variable, from 50 Hz and the actual frequency, the controlled variable, through formed a negative feedback and transmitted to the frequency controller. The frequency control adjusts the corresponding control power the control power plants to obtain the desired frequency. Both influences of the transmission network (route) as well as the difference between basic generation and network load (disturbance variable) cause a change in the controlled variable.
Die Regelleistung wird in drei Stufen eingeteilt. Dabei ist die Qualität und der Preis der Regelleistung abhängig von der Zeit bis zur Bereitstellung; je nach Qualität sind sie in Primärregelleistung, Sekundärregelleistung und Minutenreserveleistung unterteilt. Ab einer Stunde ist der entsprechende Bilanzkreisverwalter (BKV) für die Ausregelung der Leistungsbilanzabweichung zuständig.The control power is divided into three levels. The quality and price of the balancing power depends on the time until the delivery; depending on quality, they are in primary control power, Se divided by secondary control power and minute reserve power. From one hour onwards, the respective balancing group administrator (BKV) is responsible for the adjustment of the current account deviation.
Der Bedarf an Regelleistung ist abhängig von der Anzahl der Energieerzeuger und der Verbraucher, die an das Netz angeschlossen sind. Durch ein stark vermaschtes Netz sind Last und Erzeugerschwankungen leichter zu regeln, da sie sich zum Teil selbst ausgleichen. Derzeit liegt der Wert des gesamten Regelleistungsbedarfs bei 7.500 MW als positive und 5.500 MW negative Leistung. Bei positiver Regelleistung handelt es sich um Leistung, die bei Leistungsmangel ins Netz gespeist wird und bei negativer Regelleistung um die überschüssige Leistung, die vom Netz entnommen werden muss.Of the Need for control power depends on the number of Energy producers and consumers connected to the grid are. Due to a heavily meshed network are load and generator fluctuations easier to regulate, since they partly compensate themselves. Currently the value of the total reserve power requirement is 7,500 MW as positive and 5,500 MW negative performance. With positive control power is power that is fed into the grid when there is a lack of power and with negative balancing power around the surplus Power that needs to be taken from the grid.
Primärregelleistung:Primary control power:
Die Primärregelleistung ist zuständig für die augenblickliche Stabilisierung der Netzfrequenz eines Gebiets bei Energienungleichgewichten. Aktiviert wird sie bei einer Frequenzabweichung von +/–200 mHz. Außerdem ist damit der Ausgleich von Kraftwerksausfällen zu sichern. Die Primärregelleistung ist innerhalb weniger Sekunden bis 30 Sekunden gleichmäßig zu erhöhen, bis die gesamte angebotene Leistung zur Verfügung steht. Diese Leistung kann bis zu 15 Minuten abgegeben werden und wird anschließend vollständig durch die Minutenreserve abgelöst. Damit bei Frequenzschwankungen innerhalb Sekunden eingegriffen werden kann, wird die Frequenzregelung Vorort erfüllt. Für die Bereitstellung der technischen Einheiten zur Leistungsfrequenzregelung ist der entsprechende Erbringer der Regelleistung zuständig. Sowohl die Statusinformation, ob die technischen Einheiten aktiv sind, als auch die Ist-Leistung der Erzeugereinheit ist seitens der Erbringer als Online-Information bereitzustellen.The Primary control power is responsible for the instantaneous stabilization of the grid frequency of an area at energy imbalances. It is activated at a frequency deviation of +/- 200 mHz. It also compensates for power plant outages to secure. The primary control power is within a few Increase evenly up to 30 seconds, until the entire offered service is available. This power can be delivered for up to 15 minutes and will follow completely replaced by the minute reserve. In order to intervene with frequency fluctuations within seconds can, the frequency control suburb is met. For the provision of technical units for power frequency control the relevant provider of the standard service is responsible. Both the status information, whether the technical units are active are, as well as the actual performance of the generator unit is on the part provide the provider as online information.
Sekundärregelleistung:Secondary control power:
Die eigentliche Aufgabe der Sekundärregelleistung ist der permanente Ausgleich von Stromerzeugung und Strombedarf in der jeweiligen Regelzone. Bei großen Frequenzabweichungen, wie bei Kraftwerksausfällen, wird die Primärregelleistung bei der Aufrechterhaltung der Nennfrequenz unterstützt. Die Aktivierung der Leistung ist bis zu einer maximalen Totzeit von 30 Sekunden zulässig, wobei das Erreichen der vollen Leistung bis zu fünf Minuten dauern darf. Je nach Energiespeicher oder Anlage können bis zu 60 Minuten abgedeckt werden. Die maximale Totzeit von 30 Sekunden erlaubt eine Aktivierung der technischen Erzeugereinheit über eine zentrale Steuerungsstelle (ZST), die vom jeweiligen ÜNB betrieben wird. Dieser Leistungsfrequenzregler ermittelt die Leistungsanforderung (Sollwert) und leitet sie mittels einer redundanten Fernwirkverbindung an die einzelnen Erzeugereinheiten weiter. Für die Kommunikationseinheit und die informationstechnische Anbindung mit einer Messwerterneuerungszeit von weniger als einer Sekunde, ist der Anbieter der Regelleistung zuständig.The actual task of secondary control power is the permanent Compensation of electricity generation and electricity demand in the respective control zone. For large frequency deviations, such as power plant failures, becomes the primary control power in maintaining supports the nominal frequency. The activation of the performance is allowed up to a maximum dead time of 30 seconds, Achieving full power up to five minutes may take. Depending on the energy storage or system can covered up to 60 minutes. The maximum dead time of 30 Seconds allows activation of the technical generator unit via a central control point (ZST) operated by the respective TSO becomes. This power frequency controller determines the power demand (Setpoint) and forwards them using a redundant telecontrol connection to the individual producer units. For the communication unit and the information technology connection with a measured value renewal time less than a second, is the provider of control power responsible.
Minutenreserveleistung:Minutes Reserve:
Für den temporären Ausgleich der Frequenzabweichungen innerhalb der Regelzonen und zur Unterstützung der Sekundärregelleistung ist die Minutenreserveleistung zuständig. Die zur erbringende Leistung muss in voller Höhe innerhalb von 15 Minuten bereit sein. Der gesamte abzudeckende Zeitraum kann je nach Störung mehrere Stunden betragen. Bei einer täglichen Ausschreibung ist der durchschnittliche Bedarf an Regelleistung schwer einzuschätzen. Laut dem Verband der Netzbetreiber (VDN) liegt der Bedarf an Minutenreserveleistung über 3000 MW.For the temporary compensation of frequency deviations within the control zones and to support the secondary control power the minute reserve power is responsible. The to be performed Performance must be ready in full within 15 minutes be. The entire period to be covered may vary depending on the disorder several hours. For a daily call the average need for control power is difficult to estimate. According to the Association of Network Operators (VDN), the need for minute reserve power exceeds 3000 MW.
Für die Minutenreserve ist eine automatische Frequenzregelung nicht erforderlich. Bei Bedarf an Minutenreserveleistung werden die entsprechenden Anbieter für die Bereitstellung telefonisch benachrichtigt. Wie auch bei der Primärregelleistung ist sowohl die Statusinformation, ob die technischen Einheiten aktiv sind, als auch die Ist-Leistung der Erzeugereinheit seitens der Anbieter als Online-Information bereitzustellen.For the minute reserve is not an automatic frequency control required. If required for minute reserve power will be the appropriate provider notified for deployment by phone. As even with the primary control power, both the status information, whether the technical units are active, as well as the actual performance the producer unit by the provider as online information provide.
Die Bereitstellung von schnell aktivierbaren Regelreserveleistungen erfolgt üblicherweise durch thermische Erzeugungseinheiten, wie Dampfkraftwerke, mittels Drosselung der Kraftwerksleistung. Eine Vorhaltung von 5% der Kraftwerksleistung für Primärregelreserve ist damit erreichbar. Diese Betriebsweisen führen einerseits zu Wirkungsradeinbußungen, anderseits können die Kraftwerke nicht in Volllast gefahren werden. Beides führt zu Mehrkosten bei der Herstellung elektrischer Energie.The Provision of quickly activatable control reserve power usually takes place by thermal generating units, like steam power plants, by throttling the power plant output. A Provision of 5% of power plant capacity for primary control reserve is thus achievable. These modes of operation lead on the one hand to Wirkungsradeinbußungen, on the other hand, the Power plants should not be driven at full load. Both lead at additional costs in the production of electrical energy.
Zweck der Erfindung:Purpose of the invention:
Zweck der Erfindung ist die Bereitstellung von Regelleistung. Die Bereitstellung von Regelleistung wird in naher Zukunft allein durch Kraftwerke nicht mehr ausreichen. Auch die Kosten durch die Drosselung von Kraftwerken für die Vorhaltung von Reserveleistungen steigen proportional mit den Energieerzeugungskosten, die zum größten Teil abhängig von fossilen Brennstoffen sind. Der Einsatz von Energiespeichern kann diese Reservehaltung von Kraftwerken ersetzen, wobei sie entsprechende Anforderungen erfüllen müssen. Mit Energiespeichersystemen lassen sich nicht nur Reserveleistungen bereitstellen, sondern es bieten sich auch weitere Einsatzmöglichkeiten im Übertragungsnetz an. Mit einer optimalen Auslegung ist es sogar möglich verschiedene Einsatzbereiche gleichzeitig abzudecken.purpose The invention is the provision of control power. The provision of balancing power will not in the near future by power plants alone more suffice. Also the costs due to the throttling of power plants for the provision of reserve power increases proportionally with the energy production costs being the biggest Part are dependent on fossil fuels. The use of energy storage can replace this reserve of power plants, where they have to meet appropriate requirements. Energy storage systems can not only provide reserve power, but there are also other uses in the transmission network. With an optimal design It even possible different uses simultaneously cover.
Technische Aufgabe:Technical task:
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Regelleistung zu schaffen, welche eine Frequenzhaltung und eine Verbesserung der Spannungsqualität im Energieversorgungsbereich bewirken sollen und mit welchen Kosten gesenkt, Kraftwerke entlastet und insbesondere auch die CO2 Bilanz verbessert werden sollen.The invention has for its object to provide a method and apparatus for providing control power, which should cause a frequency maintenance and improvement of the voltage quality in the power sector and with what costs reduced, relieved power plants and in particular the CO 2 balance to be improved.
Offenbarung der Erfindung sowie deren Vorteile:Disclosure of the invention and its Advantages:
Die Lösung der Aufgabe besteht bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung darin, dass die unterbrechungsfreie Stromversorgungsanlage, USV-Anlage, und/oder das Gleichrichtersystem, GR-System, mit einem Steuergerät verbunden ist, und entweder bei der Nachfrage von positiver Regelleistung im Übertragungsnetz die oder mehrere der unterbrechungsfreien Stromversorgungsanlagen und/oder das oder mehrere der Gleichrichtersysteme durch das jeweilige Steuergerät vom Übertragungsnetz getrennt werden, und die Eigenenergiequelle, wie Batterieanlage, der USV-Anlage und/oder des GR-Systems, Eigenenergie als Regelleistung in das Übertragungsnetz (ÜN) einspeist, wobei die Last nur über die unterbrechungsfreie Stromversorgung der USV-Anlage und/oder des GR-Systems aus deren Eigenenergiequelle weiter versorgt wird, oder bei der Nachfrage von negativer Regelleistung mittels des Steuergerätes eine oder mehrere variable Lasten, Lastbänke, zugeschaltet werden (Lastabwurf-Verfahren), so dass ein höherer Energieverbrauch als vor dem Lastabwurf im Übertragungsnetz (ÜN) stattfindet.The Solution to the problem consists in a method of the beginning mentioned type in that the uninterruptible power supply system, UPS system, and / or the rectifier system, GR system, with a Control unit is connected, and either in demand of positive control power in the transmission network the or several of the uninterruptible power supply systems and / or the one or more of the rectifier systems by the respective control unit be separated from the transmission network, and the own energy source, such as Battery system, the UPS system and / or the GR system, own energy as a control power in the transmission system (TS) feeds, with the load only on the uninterruptible Power supply of the UPS system and / or the GR system from their own energy source continues to be supplied, or in the demand of negative control power by means of the control unit one or more variable loads, load banks, be switched (load shedding method), so that a higher Energy consumption as before the load shedding in the transmission network (ÜN) takes place.
Die Erfindung besitzt eine Reihe von hervorstechenden Vorteilen. Durch den Einsatz von Energiespeichern zur Verfügungstellung von Regelleistung im Übertragungsnetz wird insbesondere eine Verbesserung der Netzauslastung und der Netzqualität, eine Verbesserung der Regelgeschwindigkeit und dadurch Verminderung der Regelleistung, eine Verbesserung der Wirkungsgrade von Kraftwerken durch Volllastbetrieb, eine Gewinnerzielung durch die Ausnutzung von bereits vorhandenen Energiespeicherpotenzialen, eine Verbesserung der wirtschaftlichen Ausnutzung von dezentralen, baulichen und verteilungsmäßigen Voraussetzungen, eine Kostensenkung von Energiespeichersystemen durch Nutzung verschiedener Einsatzgebiete gleichzeitig sowie eine Verringerung des Ausstosses von Treibhausgasen durch Entlastung von Kraftwerken erreicht.The Invention has a number of salient advantages. By the use of energy storage facilities of control power in the transmission network is particular an improvement in network utilization and quality, an improvement of the control speed and thereby reduction the control power, an improvement in the efficiencies of power plants by Full load operation, a profit by exploiting already existing energy storage potential, improving the economic Utilization of decentralized, structural and distributional conditions, a cost reduction of energy storage systems by using different Areas of application at the same time as well as a reduction of the output of greenhouse gases achieved by relieving power plants.
Die Nutzung der bestehenden USV-Anlagen und Batteriesystemen für die Bereitstellung von Regelleistung allein durch eine Batterieerweiterung und eines Steuergerätes ermöglicht vorteilhaft jährliche Einnahmen, ohne die eigentliche Funktion der USV-Anlagen zu beschränken oder zu stören. Die speziell errichteten Batterieräume der USV-Anlagen sind meist überdimensioniert. Mit der Vorhaltung von Regelleistung können diese Räume ohne weitere Umbaukosten für weitere Batterieanlagen genutzt werden. Ebenso können Firmen, die bisher auf USV-Anlagen aus Kostengründen verzichtet haben, mit den Einnahmen aus der Vorhaltung von Regelleistung die USV-Anlagen finanzieren.The Use of existing UPS systems and battery systems for the provision of control power solely through a battery extension and a control unit allows advantageous annual revenue, without the actual function of the UPS systems to restrict or disturb. The specially constructed Battery rooms of the UPS systems are usually oversized. With the provision of control power these spaces be used without further conversion costs for other battery systems. Likewise, companies that used to rely on UPS systems for cost reasons with the income from the provision of balancing power finance the UPS systems.
Nicht nur wirtschaftliche Vorteile sind durch diese Lösung zu erreichen sondern auch Vorteile für die Umwelt. Mit der Vorhaltung der Regelleistung durch USV-Anlagen müssen weniger Kraftwerke gedrosselt fahren. Damit können sie unter Volllast mit einem besseren Wirkungsgrad gefahren werden. Außerdem reduziert die schnelle Erbringung von Regelleistung durch Batterieanlagen im Gegensatz zu Kraftwerken den Bedarf an Regelleistung. Beides führt zu einer Senkung des CO2 Ausstoßes und zur Kostensenkung.Not only economic benefits can be achieved by this solution but also benefits for the environment. With the provision of control power by UPS systems, fewer power plants have to be throttled. So they can be driven under full load with a better efficiency. In addition, the rapid provision of control power by battery systems, unlike power plants, reduces the need for control power. Both lead to a reduction in CO 2 emissions and cost reduction.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Übertragungsnetz des Energieversorgers eine Netzzentrale auf, welche mit dem jeweiligen Steuergerät der USV-Anlage und/oder des GR-Systems verbunden ist, wobei die USV-Anlage und/oder das GR-System über die Netzzentrale aktiviert und deaktiviert werden kann, und bei Nachfrage von Regelleistung die Netzzentrale das Steuergerät aktiviert, welches bei Nachfrage von positiver Regelleistung entweder die Trennung der USV-Anlage und/oder des GR-Systems vom Übertragungsnetz aktiviert oder bei Nachfrage von negativer Regelleistung die variable Last zuschaltet.In advantageous embodiment of the invention, the transmission network of the utility a network center, which with the respective control unit the UPS system and / or the GR system is connected, the UPS system and / or the GR system via the network control center can be activated and deactivated, and when demand of control power the network center activates the control unit, which at Demand of positive balancing power either the separation of the UPS system and / or the GR system activated by the transmission network or if there is a demand for negative control power, the variable load connecting them.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, unter Verwendung von zwei parallel geschalteten USV-Anlagen mit einem Lastumschaltmodul, der mit der Last verbunden ist, dient eine der beiden USV-Anlagen ständig über das Lastumschaltmodul zur Versorgung der Last und nur die andere der beiden USV-Anlagen wird zur Lieferung von Regelleistung herangezogen, indem diese USV-Anlage vom Übertragungsnetz abgeschaltet und die Eigenenergie der Eigenenergiequelle der USV-Anlage über einen Gleichtrom/Wechselstrom-Umrichter als Regelenergie dem Übertragungsnetz eingespeist wird.In further embodiment of the method according to the invention, using two parallel UPS systems with a load switching module connected to the load serves a the two UPS systems constantly via the load switching module to supply the load and only the other of the two UPS systems is used for the delivery of control power by this UPS system disconnected from the transmission network and the intrinsic energy the self-power source of the UPS system via a common-mode / AC inverter is fed as control energy to the transmission network.
Eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Regelleistung im Energieversorgungsbereich eines Energieversorgers zur Frequenzstabilisierung eines elektrischen Übertragungsnetzes, in welchem sich wenigstens eine unterbrechungsfreie Stromversorgungsanlage, USV-Anlage, und/oder wenigstens ein Gleichrichtersystem zur unterbrechungsfreien Gleichstromversorgung, GR-System, sowie jeweils eine Eigenenergiequelle, wie Batterieanlage, der USV-Anlage und/oder des GR-System zur Notversorgung wenigstens einer an die USV-Anlage oder an das GR-System angeschlossenen Last befindet, welche ein Wechselstrom- und/oder ein Gleichstromverbraucher sein kann, ist dadurch gekennzeichnet, dass die USV-Anlage und/oder das GR-System mit einem Steuergerät verbunden ist, wobei vor der USV-Anlage und/oder dem GR-System ein Schalter, Netztrennschalter, angeordnet ist, auf den das Steuergerät einzuwirken imstande ist und der mit der USV-Anlage und/oder dem GR-System zu deren Ausschaltung oder Einschaltung verbunden ist, und entweder bei Nachfrage von positiver Regelleistung im Übertragungsnetz das Steuergerät den Schalter öffnet und die oder mehrere USV-Anlagen und/oder das oder mehrere GR-Systeme vom Netz trennt, und die Eigenenergiequelle der USV-Anlage und/oder des GR-Systems Eigenenergie als Regelleistung in das Übertragungsnetz einspeist, wobei die Last über die unterbrechungsfreie Stromversorgung der USV-Anlage und/oder des GR-Systems aus deren Eigenenergiequelle weiter versorgt wird, oder bei der Nachfrage von negativer Regelleistung mittels des Steuergerätes eine oder mehrere variable Lasten zugeschaltet werden so dass ein höherer Energieverbrauch als vor dem Lastabwurf im Übertragungsnetz stattfindet.A device for the provision of control power in the energy supply area of an energy supplier for frequency stabilization of an electrical transmission network, in which at least one uninterruptible power supply system, UPS system, and / or at least one rectifier system for uninterruptible DC power supply, GR system, and in each case a separate energy source, such as battery system, the UPS system and / or the GR system for emergency supply is at least one connected to the UPS system or to the GR system load, which may be an AC and / or a DC consumer, is characterized in that the UPS system and / or the GR system connected to a control unit is, wherein upstream of the UPS system and / or the GR system, a switch, power switch, is arranged, on which the control unit is able to act and connected to the UPS system and / or the GR system for their elimination or switching and, either upon request of positive control power in the transmission network, the controller opens the switch and disconnects the one or more UPSs and / or the GR system (s) and the self-power source of the UPS system and / or the GR system Self-energy feeds as a control power in the transmission network, the load on the uninterruptible power supply of the UPS system and / or the GR system from their own energy source further v is worried, or switched on the demand of negative control power by means of the control unit one or more variable loads so that a higher energy consumption than before the load shedding takes place in the transmission network.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Übertragungsnetz des Energieversorgers eine Netzzentrale auf, welche mit dem jeweiligen Steuergerät der USV-Anlage und/oder des GR-Systems verbunden ist, wobei die USV-Anlage und/oder das GR-System über die Netzzentrale aktivierbar und deaktivierbar ist, und bei Nachfrage von Regelleistung die Netzzentrale das Steuergerät aktiviert, welches entweder die Trennung der USV-Anlage und/oder des GR-Systems vom Übertragungsnetz zu aktivieren oder die variable Last zuzuschalten imstande ist.In Further embodiment of the invention, the transmission network of the utility a network center, which with the respective control unit the UPS system and / or the GR system is connected, the UPS system and / or the GR system via the network control center can be activated and deactivated, and when demand of control power the network center activates the controller, which either the separation of the UPS system and / or the GR system from the transmission network or to enable the variable load.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zwei parallel geschaltete USV-Anlagen mit einem Lastumschaltmodul vorhanden, der mit der Last verbunden ist, wobei eine der beiden USV-Anlagen ständig über das Lastumschaltmodul zur Versorgung der Last dient und nur die andere der beiden USV-Anlagen Regelleistung liefert, indem diese USV-Anlage vom Übertragungsnetz abgeschaltet und die Eigenenergie der Eigenenergiequelle der USV-Anlage über einen Gleichtrom/Wechselstrom-Umrichter in das Übertragungsnetz eingespeist wird.In Further embodiment of the invention are two parallel UPS systems with a diverter switch module present with the load connected, with one of the two UPS systems constantly over the load switching module serves to supply the load and only the other of the two UPS systems supplies control power by adding these UPS system disconnected from the transmission grid and the intrinsic energy the self-power source of the UPS system via a common-mode / AC inverter is fed into the transmission network.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung befindet sich vor derjenigen USV-Anlage zur Lieferung von Regelleistung ein Netztrennschalter, der über das Steuergerät angesteuert wird, wobei dieser USV-Anlage ein zweiter Schalter nachgeschaltet ist, der ebenfalls über das Steuergerät angesteuert wird, wobei dem zweiten Schalter ein Gleichstrom/Wechselstrom-Umrichter nachgeschaltet ist, welcher an das Übertragungsnetz angeschlossen ist zur Einspeisung der Regelenergie.In Another embodiment of the invention is located in front of those UPS system for the supply of control power a power disconnect switch, which is controlled by the controller, wherein This UPS system is followed by a second switch, which is also over the control unit is driven, wherein the second switch a DC / AC converter is connected downstream, which connected to the transmission network is for feeding the control energy.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Batterieanlage der USV-Anlage/n und oder des/r Gleichrichtersysteme für die Lieferung von Regelleistung um eine vorgegebene Anzahl von weiteren Batterien erweitert.In Another embodiment of the invention, the battery system of UPS system (s) and / or rectifier systems for the Delivery of balancing power by a specified number of others Batteries extended.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist beim Einsatz wenigstens eines Gleichrichtersystems für die Lieferung von Regelleistung, mit einer dem Gleichrichter nachgeschalteter Last, zur Rückspeisung von Regelleistung in das Übertragungsnetz dem Gleichrichter ein Wechselrichter parallel geschaltet und entweder ist zwischen dem Gleichrichter und dessen Batterieanlage ein Schalter angeordnet, dessen einer der Kontaktwege die Batterie mit der DC-Last und dessen anderer der Kontaktwege die Batterie mit dem Wechselrichter verbindet, oder sowohl dem Gleichrichter als auch dem Wechselrichter ist ein Schalter vorgelagert, an dessen Eingang das Übertragungsnetz angeschlossen ist und dessen einer der Kontaktwege mit dem Gleichrichter und dessen anderer der Kontaktwege mit dem Wechselrichter verbunden ist, wobei das Steuergerät sowohl auf den Schalter als auch auf den Wechselrichter einzuwirken imstande ist.In Another embodiment of the invention is at least when using a rectifier system for the supply of control power, with a rectifier downstream load, to feed back from control power in the transmission network to the rectifier an inverter is connected in parallel and either is in between arranged the rectifier and its battery system, a switch whose one of the contact paths the battery with the DC load and the other the contact paths the battery connects to the inverter, or both the rectifier and the inverter is a switch upstream, connected to the input of the transmission network is and one of the contact paths with the rectifier and its another of the contact paths is connected to the inverter, wherein the control unit both on the switch and on the Inverter is able to act.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist für die Erzeugung von Regelleistung zur Einspeisung in das Netz, unter Verwendung von wenigstens einer USV-Anlage und/oder eines Gleichrichtersystems, an welche eine Last angeschlossen ist, eine variable Last, wie Lastbank, vorhanden, welche direkt mit dem Übertragungsnetz in Verbindung steht, wobei der USV-Anlage und/oder dem Gleichrichtersystems ein Netztrennschalter vorgeschaltet ist, und das Steuergerät sowohl auf den Netztrennschalter als auch auf die variable Last einzuwirken imstande ist zur Trennung der USV-Anlage und/oder des Gleichrichtersystems (GRS) vom Übertragungsnetz und Zuschalten der variablen Last.In Another embodiment of the invention is for the generation of control power for feeding into the network, using of at least one UPS system and / or a rectifier system which a load is connected, a variable load, such as load bank, present, which directly connected to the transmission network stands, wherein the UPS system and / or the rectifier system a Mains disconnect switch is connected upstream, and the control unit both on the mains disconnector and on the variable load is capable of separating the UPS system and / or the Rectifier system (GRS) from the transmission network and connection the variable load.
Kurzbezeichnung der Zeichnung, in der zeigen.Short name of the drawing, in the demonstrate.
Zum Verständnis der Erfindung sind nachfolgend die Einsatzmöglichkeiten für Energiespeicher, Gleichrichtersysteme, wie für Anlagen der Unterbrechungsfreien Stromversorgung, USV-Anlagen, und die dabei verwendeten Techniken erläutert. Ausgehend von ihren Eigenschaften bieten sich für Energiespeicher außer der erfindungsgemäßen Bereitstellung von Regelleistung weitere Einsatzmöglichkeiten in elektrischen Netzen an. Es sei klargestellt, dass im folgenden Text mit dem Begriff Batterien solche gemeint sind, welche geladen als auch entladen werden können, sogenannte Sekundärzellen oder Akkumulatoren.To the Understanding the invention are the possible applications below for energy storage, rectifier systems, as for Uninterruptible power supply installations, UPS systems, and the thereby used techniques explained. Starting from her Properties lend themselves to energy storage except the provision of control power according to the invention Further applications in electrical networks. It should be clarified that in the following text with the term batteries those are meant which can be charged as well as discharged so-called secondary cells or accumulators.
Lastausgleich:Load Balancing:
Für die Deckung des schwankenden Energiebedarfs nutzen ÜNB eine Lastregelung. Dieser Lastausgleich (Load Leveling) ist in drei Kraftwerksebenen eingeteilt. Mit dem Ein- und Ausschalten der entsprechenden Ebenen Grund-, Mittel- und Spitzenlast können längere und größere Schwankungen ausgeregelt werden.For use the cover of the fluctuating energy demand TSO a load control. This load leveling is in three Divided power plant levels. By switching on and off the corresponding Levels of base, medium and peak load can be longer and larger fluctuations are compensated.
Grundlastkraftwerke wie Kernkraftwerke decken den Grundbedarf an benötigter Leistung und werden selten abgestellt; das Hoch- bzw. Runterfahren solcher Anlagen ist auch mit hohen Kosten und Zeit verbunden. Mittellastkraftwerke dagegen können von der Leistung variiert und bei Bedarf abgeschaltet werden. Da die stundenweise Belastung des Stromnetzes vorhersehbar ist, können Steinkohlekraftwerke mit mittleren Stromentstehungskosten durch Maßnahmen wie Drosselung vorzeitig an die benötigte Leistung angepasst werden. Treten oberhalb der Mittellast weiter Belastungsspitzen auf, werden Spitzenlastkraftwerke zur Spitzenlastdeckung aktiviert. Spitzenlastkraftwerke sind innerhalb Minuten einsatzbereit und sind ansonsten außer Betrieb. Durch die hohe Dynamik sind die Kosten der Spitzenlastabdeckung hoch.Base load power plants like nuclear power plants cover the basic needs of needed Performance and are rarely turned off; the up or down driving Such systems are also associated with high costs and time. Medium load power plants on the other hand can vary from the performance and if needed be switched off. Because the hourly load of the power grid Foreseeable, hard coal-fired power plants with medium Current development costs through measures such as throttling prematurely adapted to the required performance. Step above the mid-load onward load peaks continue to become peak load power plants activated for peak load coverage. Peak load power plants are within Minutes ready and are otherwise out of order. The high dynamics are the costs of peak load coverage high.
Lastspitzenbegrenzung:Peak load limitation:
Oder es kann eine Lastspitzenbegrenzung durchgeführt werden. Bei Industrie- und Gewerbebetrieben, mit entsprechend hoher Leistungsabnahme werden beim Energieliefervertrag zwei Werte berücksichtigt. Die bezogene Menge an elektrischer Arbeit, der über den Arbeitspreis berechnet wird und die maximal benötigte Leistung, die als Leistungspreis definiert wird. Gemessen wird die Leistung als Mittelwert über eine Messperiode, die abhängig vom Energielieferant unterschiedlich ausgelegt wird. Je nach benötigter Leistung, entfallen ca. 25–50% der Nettostromkosten auf den Leistungspreis. Lastspitzen, die innerhalb einer Messperiode entstehen, verursachen einen hohen Leistungsmittelwert, der den Leistungspreis bestimmt. Mit Energiespeichersystemen können Lastspitzen begrenzt und damit Kosten eingespart werden.Or a load peak limitation can be carried out. In industrial and commercial enterprises, with correspondingly high performance decrease two values taken into account in the energy supply contract. The related amount of electrical work that exceeds the work price is calculated and the maximum required power that is defined as the performance price. The performance is measured as Mean over a measurement period that depends is designed differently by the energy supplier. Depending on the required Output accounts for approximately 25-50% of the net electricity costs the performance price. Load peaks that occur within a measuring period arise, cause a high average power value, the Performance price determined. With energy storage systems can Peak loads limited and thus costs can be saved.
Notstromversorgung:Emergency power supply:
Stromausfälle können sowohl seitens der ÜNB durch Fehler bei der Lastflussberechnung oder unzureichende Regelleistung bei Lastschwankungen als auch seitens der Verbraucher durch schlechte Wartung oder Fehler in der Elektroinstallation entstehen. Die Prozess- und Fertigungsindustrie ist auf Notstromanlagen angewiesen, um Kosten und Schäden zu vermeiden. Auch Kraftwerke, Rechenzentren, Krankenhäuser u. a müssen vor Stromausfällen geschützt sein.power outages Both by the TSOs by mistake at the load flow calculation or insufficient control power at load fluctuations than also by consumers due to poor maintenance or errors arise in the electrical installation. The process and manufacturing industry is dependent on emergency power systems to reduce costs and damage to avoid. Also, power plants, data centers, hospitals u. a must be protected from blackouts be.
Eine Notstromanlage muss innerhalb von 15 Sekunden die benötigte Energie bereitstellen. Bei Stromausfall können die entsprechenden Verbraucher über Energiespeicher versorgt werden. Damit ist die Voraussetzung für den reibungslosen und uneingeschränkten Betrieb der Anlagen gewährleistet.A Emergency power system must within 15 seconds the needed Provide energy. In case of power failure, the corresponding Consumers are supplied via energy storage. In order to is the prerequisite for the smooth and unrestricted Operation of the facilities guaranteed.
Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV):Uninterruptible power supply (UPS):
Alle USV-Systeme bestehen aus der gleichen Grundschaltung von Gleichrichter, Wechselrichter und Batteriespeicher. Bei empfindlichen Anlagen reicht eine Notstromversorgung nicht aus. Um Störungen und Abstürze zu vermeiden, sind Computer-gestützte Anlagen, Krankenhäuser und Rechenzentren vor Stromausfällen und Netzstörungen sofort zu schützen. Beispielsweise können Überspannungen die empfindliche Elektronik der Computer beschädigen, die erst später bemerkt werden können.All UPS systems consist of the same basic circuit of rectifier, Inverter and battery storage. For sensitive equipment is enough an emergency power supply is not enough. To disruptions and crashes To avoid are computer-aided facilities, hospitals and data centers from power outages and network disruptions to protect immediately. For example, overvoltages damage the delicate electronics of computers that can be noticed later.
Batteriespeicher:Battery storage:
Energiespeicher sind aus wirtschaftlicher und technischer Sicht wichtige Bestandteile des elektrischen Netzes. Abhängig von ihren Eigenschaften werden sie in verschiedenen Einsatzbereichen genutzt. Im Rahmen dieser Erfindung sind insbesondere Batteriespeicher relevant.energy storage are important components from an economic and technical point of view of the electrical network. Depending on their characteristics will be they used in different applications. In the context of this Invention are particularly battery storage relevant.
Hauptsächlich werden Batteriespeicheranlagen im Bereich der elektrischen Energieversorgung für die unterbrechungsfreie Stromversorgung genutzt. Grundsätzlich kommen für USV-Anlagen nur Blei- oder Nickel-Kadmiumbatterien in Frage. Die Größe der Batteriespeicheranlage wird entsprechend der zu schützenden Last gewählt.Mainly are battery storage systems in the field of electrical energy supply for used the uninterruptible power supply. in principle only lead or nickel cadmium batteries are used for UPS systems in question. The size of the battery storage system is selected according to the load to be protected.
Batteriespeicheranlagen können in Verbindung mit USV-Anlagen als Energiespeicher für Übertragungsnetze eingesetzt werden. Damit ist mit einer Batteriespeicheranlage der Einsatz in zwei Anwendungsgebiete möglich. Vorteile dieser Auslegung sind, sowohl die Errichtungskosten als auch die Wartungskosten reduziert werden, da entweder bestehende USV-Anlagen genutzt oder erweitert werden oder bei einer Neuanlage die Errichtungskosten geteilt werden. Auch Wartungskosten werden halbiert, da die Wartung der Anlage für die jeweilige Anwendung separat zu sehen ist. Mit optimaler Auslegung der Anlage ist die Steigerung der Zyklenfestigkeit und damit auch der Lebensdauer möglich. Alle USV-Systeme bestehen aus der gleichen Grundschaltung von Gleichrichter, Wechselrichter und Batteriespeicher.Battery storage systems can be used in conjunction with UPS systems as energy storage be used for transmission networks. In order to is with a battery storage system the use in two application areas possible. Advantages of this design are, both the construction costs as well as the maintenance costs are reduced because either existing UPS systems are used or expanded or in a new plant the construction costs are shared. Also, maintenance costs will be halved since the maintenance of the plant for the particular application can be seen separately. With optimal design of the plant is the Increase in the cycle life and thus the lifetime possible. All UPS systems consist of the same basic circuit of rectifier, Inverter and battery storage.
In
der Norm
- • Stufe 1 Abhängigkeit des USV-Ausganges vom Netz
- • Stufe 2 Die Spannungskurvenform des USV-Ausganges
- • Stufe 3 Dynamische Toleranzkurven des USV-Ausganges
- • Level 1 Dependence of the UPS output on the grid
- • Level 2 The voltage waveform of the UPS output
- • Level 3 Dynamic tolerance curves of the UPS output
Die Stufe 1 ist in weitere Klassifizierungen (VFD, VI, VFI), abhängig vom Schutz vor Netzstörungen und der Qualität der Ausgangsspannung zur Eingangsspannung, aufgeteilt. Die Stufe 2 ordnet die Kurvenform der Ausgangsspannung in beiden Betriebsarten (erste Ziffer Netzbetrieb, zweite Ziffer Batteriebetrieb) in ein recht grobes Muster ein S, X, Y). Die maximal zulässigen dynamischen Abweichungen des USV-Ausgangs werden in Stufe 3 der Norm geregelt.The Level 1 is dependent on further classifications (VFD, VI, VFI) from protection against network disturbances and quality the output voltage to the input voltage, divided. The stage 2 arranges the waveform of the output voltage in both modes (first digit network operation, second digit battery operation) in a rather rough pattern an S, X, Y). The maximum allowable dynamic deviations of the UPS output are in stage 3 of the Standard regulated.
Passiver Mitlaufbetrieb (VFD),
Beim
USV-System der Klassifizierung 3 ist sowohl die Ausgangspannung
als auch die Frequenz abhängig vom Eingangswert (VFD: Voltage
and Frequency Dependent); Netzstörungen werden dadurch nur
bedingt ausgeglichen. VFD-USV-Systeme können nur gegen
Stromausfälle, Spannungseinbrüche und Spannungsspitzen
schützen. VFD-USV-Systeme sind USV-Anlagen im passiven
Mitlaufbetrieb. Die auch Off-line oder Stand-By genannten Technik ist
die einfachste Form einer USV-Anlage und verfügt über
zwei parallele Strompfade. Im Normalbetrieb wird der Verbraucher über
die Netzspannung und einen Umschalter versorgt, wobei keine Einrichtung
für die Spannungsregulierung vorhanden ist. In
Bei Batteriebetrieb ist eine Generierung einer sinusförmigen Wechselspannung, bedingt durch den günstigen Wechselrichter, nicht möglich. Für Geräte mit induktiver Last, beispielsweise Motoren, ist diese Technik nicht zu empfehlen. Off-line-USV-Anlagen sind nicht mit Geräten zur Spannungsregulierung ausgestattet. Bei Schwankungen der Netzspannung führt dies zur Umschaltung auf USV-Betrieb und damit zur häufigen Nutzung des Batteriespeichers. Auch die vergleichbar hohe Netzrückwirkung ist ein Nachteil dieser Technik. Die Vorteile liegen bei dem hohen Wirkungsgrad von fast 100% und den geringsten Investitionskosten. Off-line-USV-Anlagen werden meist für einphasige Verbraucher und für Leistungen bis zu einigen kVA gebaut. Eine typische Anwendung ist die Absicherung von einzelnen Computern.at Battery operation is a generation of a sinusoidal AC voltage, due to the cheap inverter, not possible. For devices with inductive Load, such as motors, this technique is not recommended. Off-line UPS systems are not equipped with voltage regulation devices fitted. With fluctuations of the mains voltage this leads to switch to UPS operation and thus the frequent Use of the battery storage. Also the comparably high net reaction is a disadvantage of this technique. The advantages are the high efficiency of almost 100% and the lowest investment costs. Off-line UPS systems will be mostly for single-phase consumers and for services built up to a few kVA. A typical application is the hedge from individual computers.
Aktiver Mitlaufbetrieb:Active follow-up operation:
Bei USV-Systemen der Klassifizierung 2 ist die Ausgangspannung unabhängig vom Eingangswert (VI: Voltage Independent). VI-USV-Systeme bieten Schutz vor Stromausfall, Spannungseinbrüchen, Spannungsspitzen sowie Unter- und Überspannung. Beim aktiven Mitlaufbetrieb ist der USV-Zweig immer mit der Last verbunden und greift stabilisierend und spannungsverbessernd ein. Die Wechselrichter können bei Stromausfall, abhängig von der Qualität, eine annähernde Sinusspannung in Form eines Trapezes am Ausgang erzeugen. Die wichtigsten zwei Systeme mit aktivem Mitlaufbetrieb sind: Line-Interaktiv und Delta-Umrichter.In Class 2 UPS systems, the output voltage is independent of the input value (VI: Voltage Independent). VI UPS systems provide protection against power failure, voltage sags, voltage spikes, and under and over voltage. In Active Tracking mode, the UPS branch is always connected to the load and intervenes stabilizing and stress-improving. In the event of a power failure, the inverters can generate an approximate sinusoidal voltage in the form of a trapezoid at the output, depending on the quality. The two most important active tracking systems are: Line Interactive and Delta Inverter.
Line-Interaktiv:Line-Interactive:
Line-Interaktiv auch Active Stanby genannt, ist die Erweiterung der passiven Offline-Technik. Im Normalbetrieb wird seitens eines automatischen Spannungsreglers (AVR = Automatic Voltage Regulator) die Netzspannung geregelt. Abhängig vom Gerät erfolgt die Spannungsregulierung entweder über das Umschalten eines der Last vorgeschalteten und nach dem Umschalter befindlichen grobstufigen Autotransformators oder einem AC/AC-Wandler.Line-Interactive also known as Active Stanby, is the extension of passive offline technology. In normal operation is by an automatic voltage regulator (AVR = Automatic Voltage Regulator) regulates the mains voltage. Dependent From the device, the voltage regulation either via the Switching one of the load upstream and after the switch located coarse-grained autotransformer or an AC / AC converter.
Delta-Umrichter:Delta converter:
Die
auch Delta Conversion genannte USV-Technik nutzt Umkehrstromrichter
(Deltawechselrichter) zur Spannungsregelung bei Spannungsschwankungen
mit Zusatz-Wechselrichter. Der wesentliche Unterschied besteht darin,
dass die Erweiterung einen weiteren Wechselrichter besitzt, der
den Leistungsfaktor der Ausgangsleistung konstant auf cosphi = 1
regelt. Beide Wechselrichter haben die 4-Quadranten-Eigenschaft.
Das Übertragen der Leistung in beide Richtungen ist damit
gegeben. Der erste Wechselrichter (Deltawechselrichter) ist auf
20% des Ausgangsstromes ausgelegt und dient zur Ausregelung der
Ausgangsspannung und zum Laden der Batterie. Der zweite Wechselrichter
(Hauptumrichter) ist auf 100% des Ausgangsstromes ausgelegt und hat
die gleiche Funktion wie der Deltawechselrichter. Zum Verständnis
ist ein derartiger Delta-Umrichter des Standes der Technik in
Bei Normalbetrieb wird der Verbraucher über ein Netzfilter direkt vom Netz versorgt, wobei zwischen dem Netzfilter und dem Verbraucher die Primärspule eines Transformators geschaltet ist. Ist die Spannung niedriger als die Nennspannung, belastet der Hauptumrichter das Netz mit einem zusätzlichen Strom. Dabei erzeugt der Deltawechselrichter an der Sekundärspule des Transformators einen höheren Strom, damit an der Primärseite des Transformators die Differenzspannung (ΔU) ausgeregelt wird. Somit wird die niedrige Netzspannung durch höheren Strombedarf ausgeregelt.at Normal operation is the consumer via a line filter powered directly from the mains, being between the mains filter and the Consumer switched the primary coil of a transformer is. If the voltage is lower than the rated voltage, the load on the Main inverter the grid with an additional power. there the delta inverter generates at the secondary coil of the Transformers a higher current, therefore, on the primary side of the transformer, the differential voltage (.DELTA.U) compensated becomes. Thus, the low mains voltage is due to higher power consumption corrected.
Bei Oberspannung gilt das umgekehrte Prinzip. Der Deltawechselrichter nimmt durch die umgekehrte Polarität Strom auf und der Hauptumrichter speist den entsprechenden Strom ein. Im Falle eines Stromausfalles schaltet der zweite Wechselrichter auf USV-Betrieb und die Last wird über diesen Wechselrichter von der Batterie versorgt.at Upper voltage applies the reverse principle. The delta inverter absorbs current through the reverse polarity and the Main inverter feeds the corresponding current. In case of power failure The second inverter switches to UPS operation and the load is powered by the battery via this inverter.
Frequenzstörungen können in diesem Betrieb, wie auch bei der Line-Interaktiv Technik, nicht behoben werden, wie auch Frequenzstörungen oder Spannungsstöße nicht behoben werden können. Bis zum erneuten Rückschalten in den Normalbetrieb vergehen mindestens 100 ms, die weiterhin zur Belastung der Batterie führt. Eine geringere Nutzungsdauer der Batterien ist die Folge. Der elektronische Schalter schaltet nicht nur bei Netzstörungen, sondern auch beim Kurzschluss in der USV-Anlage. Das führt aber dazu, dass die Verbraucher vom Netz getrennt werden, obwohl die USV-Anlage defekt ist. Ein sofortiger Stromausfall für die angeschlossenen Verbraucher ist die Folge.frequency interference can in this operation, as well as in the line interactive Technique, not fixed, as well as frequency interference or surges can not be resolved. Until the next switch back to normal operation pass at least 100 ms, which continues to burden the battery. A shorter useful life of the batteries is the result. The electronic switch does not only switch on network disturbances, but also on Short circuit in the UPS system. But that leads to that the consumers are disconnected from the mains, although the UPS system is defective. An immediate power failure for the connected Consumers are the result.
Im Gegensatz zur Offline-Technik sind USV-Anlagen im Mitlaufbetrieb vom Wirkungsgrad geringfügig schlechter und vom Preis höher. Dafür werden bei Spannungsschwankungen die Batterien verschont und die Ausgangsspannung ist eine annähernde Sinusspannung.in the Unlike offline technology, UPS systems are in run-time mode The efficiency slightly worse and higher from the price. But the batteries are spared in case of voltage fluctuations and the output voltage is an approximate sinusoidal voltage.
Dauerwandler (VFI):Permanent converter (VFI):
Es
seien noch USV-Systeme der Klassifizierung 1, nämlich Dauerwandler
oder Doppelwandler (Double Conversion), erwähnt, welche
unabhängig von der Spannung und der Frequenz des Eingangswertes
(VFI: Voltage and independent) sind und bei denen die Energie zweimal
umgewandelt wird. VFI-USV-Systeme schützen vor allen Netzstörungen nach
Der Grundaufbau eines Dauerwandlers besteht aus Batterie, Gleich- und Wechselrichter. Der Gleichrichter versorgt permanent den Wechselrichter mit Strom und lädt die Batterie. Der Wechselrichter versorgt kontinuierlichen den Verbraucher mit konstanter sinusförmiger Wechselspannung entweder über den Gleichrichter oder über die Batterie. Damit werden angeschlossene Verbraucher auch bei Netzausfall dauerhaft ohne Überbrückungszeit mit sinusförmiger Wechselspannung versorgt. Die Netzspannungs- und Frequenzschwankungen werden durch die Doppelwandlung vollständig behoben und benötigen keine Umschaltung auf Batteriebetrieb.Of the Basic structure of a permanent converter consists of battery, DC and Inverter. The rectifier permanently supplies the inverter with it Power and charge the battery. The inverter supplies continuous the consumer with constant sinusoidal AC voltage either through the rectifier or over the battery. This will also connect connected consumers in the event of a power failure permanently without bridging time with sinusoidal AC voltage supplied. The mains voltage and frequency fluctuations are completely corrected by the double conversion and do not need switching to battery operation.
Dauerwandler-USV-Anlagen sind mit manuellen und elektronischen Bypass ausgestattet, auf den die Verbraucher umgeschaltet werden, wenn die USV defekt ist oder abgeschaltet werden muss. Nachteile der Dauerwandler-Technik liegen im Wirkungsgrad, die durch Doppelwandlung und die komplexe Elektronik geringer ist und in den Netzrückwirkungen, die durch Thyristor-gesteuerte Gleichrichter erzeugt werden. Auch der Preis ist entsprechend der Technik hoch, ist aber im Vergleich zu den Kosten eines Systemausfalls vernachlässigbar klein. Einsatzbereiche sind nahezu alle einphasigen oder dreiphasigen Verbraucher.Continuous UPS systems are equipped with manual and electronic bypass to which consumers are switched if the UPS is faulty or needs to be shut down. Disadvantages of the permanent-converter technique are the efficiency which is lower due to double conversion and the complex electronics and in the network perturbations which are produced by thyristor-controlled rectifiers. Also, the price is high according to the technology, but is negligible compared to the cost of a system failure. commitment Areas are almost all single-phase or three-phase consumers.
Redundante USV-Systeme:Redundant UPS systems:
Meist reicht für kritische Verbraucher wie Kraftwerke oder große Rechenzentren eine USV-Anlage aus Sicherheitsgründen nicht aus. Die Folgen eines Ausfalls oder Defekts während eines Stromausfalls wären schwerwiegend. Jedes elektrische Gerät ist mit Elektronik bestückt, die ausfallen kann. Auch Wartungs- und Inspektionszeiten sind dabei zu berücksichtigen. Um die Ausfallsicherheit zu erhöhen, wird das sogenannte (n – 1) Kriterium angewandt. Dabei darf von n vorhandenen USV-Anlagen eine ausfallen, ohne dass dies zu einem Ausfall oder Überlastung des USV-Systems führt. Die Erfüllung des Kriteriums kann durch unterschiedliche Verschaltungen erreicht werden.Most of time is enough for critical consumers like power plants or big ones Data centers do not have a UPS for security reasons out. The consequences of a failure or defect during a Power failure would be serious. Every electrical device is equipped with electronics that can fail. Also maintenance and inspection times must be considered. Around to increase the reliability, the so-called (n - 1) Criterion applied. One of the existing UPS systems may fail, without causing a failure or overload of the UPS system leads. The fulfillment of the criterion can be achieved by different interconnections can be achieved.
Kaskadiertes System:Cascaded system:
Die im englischen Hot-Standby-System bezeichnete Technik arbeitet mit USV-Anlagen, die hintereinander in Reihe geschaltet sind. Im Normalfall ist die vorderste USV-Anlage für den Schutz vor Netzstörungen und Ausfällen zuständig. Die restlichen befinden sich im Ruhezustand. Daher wird die Technik auch Standby-Betrieb genannt. Fällt die aktive Anlage aus schaltet sie auf Bypass und die nächste Anlage übernimmt die Aufgabe.The in the English hot standby system called technique works with UPS systems connected in series one after the other. Normally is the foremost UPS system for protection against network disturbances and failures. The rest are located at rest. Therefore, the technology also becomes standby mode called. If the active system fails, it switches to bypass and the next plant takes over the task.
Der Aufbau ist einfach und kostengünstig, da keine weiteren Geräte benötigt werden. Die Umschaltung auf die nächste USV-Anlage dauert ca. 2–8 ms. Ein kontinuierlicher Ausfallschutz ist damit nicht gewährleistet. Da es keine Lastaufteilung gibt, muss bei einer Umschaltung die USV-Anlage einen Lastsprung von 0 auf 100% innerhalb 8 Sekunden verkraften. Der Wirkungsgrad gegenüber einer USV-Anlage ist wesentlich höher, weil die in Reihe liegenden Anlagen im Leerlauf mitlaufen.Of the Construction is easy and inexpensive, as no further Devices are needed. Switching to the next UPS system takes about 2-8 ms. A continuous one Failure protection is thus not guaranteed. there is no If there is load sharing, the UPS must Load jump from 0 to 100% within 8 seconds. The efficiency compared to a UPS system is much higher, because the plants in series run idle.
Parallelbetrieb:Parallel operation:
Im
Gegensatz zum kaskadiertem System sind zwei oder mehr USV-Module
parallel geschalten. Alle sind an einen externen Lastumschaltmodul (LUM)
verbunden, der bei einem Ausfall einer Anlage auf die restlichen
Anlagen umschaltet. In der
Mit dem LUM ist auch eine Lastaufteilung bei der Umschaltung möglich, um große Lastsprünge zu reduzieren. Bei der Wahl eines Parallelsystems sind die zusätzlichen Kosten für das LUM zu beachten, die vom Preis etwa einem USV-Modul gleicher Größenordnung entspricht. Einen vollkommenen Schutz kann die Schaltung nicht bieten. Der Ausfall des LUM führt zu einem Ausfall der gesamten Anlage, dabei spielt es keine Rolle wie viele USV-Module parallel geschalten sind. Ein parallel-redundantes USV-System kann entweder aus mindestens zwei USV-Modulen mit jeweils einer Batterieanlage oder mit einer gemeinsamen Batterieanlage bestehen. Dabei sind die einzelnen USV-Module mit einem Lastumschaltmodul verbunden. Bei USV-Systemen mit gemeinsamer Batterieanlage werden alle Batterien über eine Sammelschiene an die USV-Anlagen angeschlossen. Falls einer davon ausfällt werden die restlichen USV-Anlagen über die gesamte Batterieanlage versorgt. Ein Kurzschluss an der Batterie führt aber zum kompletten Ausfall des gesamten USV-Systems. Diese Schwachstelle wird durch USV-Systemen mit getrennter Batterieanlage beseitigt. Besteht ein Kurzschluss in einem der Batterieanlagen, so wird die entsprechende USV-Anlage deaktiviert und durch die nächste Anlage ersetzt. Diese Variante bietet eine größere Sicherheit, ist aber mit höheren Kosten verbunden.With The LUM is also possible to split the load when switching over to reduce large load jumps. In the election of a parallel system are the additional costs for to note the LUM, which is about the same as the price of a UPS module Magnitude corresponds. A perfect protection can do not offer the circuit. The failure of the LUM leads to a failure of the entire system, it does not matter how many UPS modules are connected in parallel. A parallel-redundant UPS system can either consist of at least two UPS modules each a battery system or with a common battery system. The individual UPS modules are equipped with a load switching module connected. For UPS systems with a common battery system all batteries via a busbar to the UPS systems connected. If one of them fails, the remaining UPS systems are over supplies the entire battery system. A short circuit on the battery but leads to complete failure of the entire UPS system. This vulnerability is caused by UPS systems with separate battery system eliminated. If there is a short circuit in one of the battery systems, so the corresponding UPS system is disabled and by the next Plant replaced. This variant offers a larger one Security, but with higher costs.
Master-Slave-Parallelbetrieb:Master-slave parallel operation:
Eine „echte" redundante Parallelschaltung, die für eine vollkommene Ausfallsicherheit dient, bietet u. a. General Electric (GE) an. Die Schaltung nennt sich RPA (redundante parallele Architektur). Bei dieser Konfiguration werden die parallelgeschalteten USV-Anlagen nicht über ein Lastumschaltmodul gesteuert.A real" redundant parallel connection, which for a perfect Resilience serves, offers u. a. General Electric (GE). The circuit is called RPA (redundant parallel architecture). at This configuration will be the UPS systems connected in parallel not controlled by a load switching module.
Für die Steuerung ist eine der USV-Anlagen zuständig. Als Master tauscht dieser mit den übrigen Anlagen über einen redundanten Datenbus (zweifach vorhanden) Informationen aus, damit bei Ausfall die Last automatisch von den verbliebenen USV versorgt werden kann. Falls der Master ausfällt oder die Verbindung vom Master zum gesamten System getrennt wird, bekommt ein andere USV-Anlage die Führungsfunktion. Damit ist die Last in keinem Fall ungesichert am Netz.For the controller is one of the UPS systems responsible. As a master exchanges this with the other systems via a redundant data bus (duplicate) information off, so in case of failure the load is automatically supplied by the remaining UPS can be. If the master fails or the connection gets separated from the master to the whole system, gets another one UPS system's leadership function. This is the load in no case unsecured on the net.
Gleichrichtersysteme:Rectifier systems:
Unter einem sicheren Gleichrichtersystem versteht man die unterbrechungsfreie Gleichstromversorgung von Gleichstromverbrauchern. Wie auch für Wechselstromverbraucher werden verschiedene Systeme angeboten, die entsprechend der Sicherheitsklasse ausgewählt werden. Dabei wird nur zwischen dem Offline-Betrieb und dem Dauerwandlerbetrieb unterschieden, die im Gegensatz zu den USV-Anlagen keinen Wechselrichter haben.Under A safe rectifier system is understood to be the uninterruptible one DC power supply to DC loads. As well as for AC consumers are offered various systems that selected according to the security class. there is only between the offline mode and the permanent converter mode distinguished, which in contrast to the UPS systems no inverter to have.
Auswahl der USV-Systeme:Selection of UPS systems:
Für die Auslegung einer USV-Anlage sind 3 Anforderungen bedeutsam: Festlegung des Schutzbedarfs gegen Netzstörungen, Bestimmung des Leistungsbedarfs und Bestimmung der Autonomiezeit.For the design of a UPS system are 3 Requirements important: Definition of the protection requirements against network disturbances, determination of the power requirement and determination of the autonomy time.
Im
elektrischen Energienetz können verschiedene Netzstörungen
entstehen; die für Verbraucher wichtigsten Netzstörungen
nach
Für die Bestimmung und Berechnung des Leistungsbedarfs sind die Daten über die Leistungsaufnahme der abzusichernden Verbraucher aufzunehmen.For the determination and calculation of the power requirement are the data about to absorb the power consumption of the consumers to be protected.
Liegen die Angaben als Scheinleistungswerte in (Voltampere) VA vor, kann die USV-Anlage für die Leistung und einem Sicherheitsaufschlag von ca. 30% ausgelegt werden. Bei kritischen Verbrauchern empfiehlt es sich einen höheren Sicherheitsaufschlag zu nehmen. Liegen die Werte nur für die Stromaufnahme vor, so ist diese mit der Netz- bzw. Versorgungsspannung zu multiplizieren, um die Scheinleistung zu ermitteln. Abhängig von der Blindleistung der zu schützenden Last kann der Leistungsfaktor zwischen 0,5 bis 0,7 liegen.Lie the data as apparent power values in (volt ampere) VA before, can the UPS system for the power and a safety surcharge be designed by about 30%. For critical consumers recommends to take a higher safety charge. Lie the values only for the current consumption, so this is with multiply the supply voltage by the apparent power to investigate. Depending on the reactive power of the protected Load, the power factor may be between 0.5 to 0.7.
Bestimmung der Autonomiezeit:Determination of the autonomy time:
Die Auslegung der Überbrückungszeit bei Stromausfall, ist so zu wählen, dass genügend Zeit besteht, entweder die Verbraucher ordnungsgemäß abzuschalten oder Sekundärmaßnahmen, wie beispielsweise Netzersatzanlagen (NEA), zu aktivieren. Die Notstromgeneratoren können elektrische Energie erzeugen, bis der Brennstoff im Tank verbraucht ist. Damit ist eine Notstromversorgung von mehreren Tagen möglich. In der Regel werden Dieselgeneratoren wegen der Regelbarkeit und des günstigen Wirkungsgrades, vor allem im Teillastbereich, als NEA bevorzugt.The Design of the bridging time in case of power failure, should be chosen so that there is enough time either shut down the loads properly or secondary measures, such as emergency power systems (NEA), to activate. The emergency generators can electrical Generate energy until the fuel in the tank is exhausted. In order to is an emergency power supply of several days possible. In general, diesel generators are because of controllability and the favorable efficiency, especially in the partial load range, preferred as NEA.
In Rechenzentren liegt die Autonomiezeit im Durchschnitt bei 15 Minuten. Das reicht aus, um über den Server mit sogenannten Shutdown-Programmen die Benutzer zu informieren und die Computer kontrolliert herunter zu fahren. Kritische Verbraucher wie in Kraftwerken dagegen schützen die Eigenbedarfsanlagen mit USV-Anlagen, die Überbrückungszeiten von bis zu einer Stunde erbringen. Oder sie wählen die Autonomiezeit der USV-Anlage nach der Anlauf- und Netzsynchronisationszeit der vorhandenen Netzersatzanlagen.In Data centers, the average autonomy is 15 minutes. That's enough to over the server with so-called shutdown programs the Inform users and control the computers down drive. Protecting critical consumers as in power plants the self-supply systems with UPS systems, the bridging times of up to one hour. Or you choose the autonomy time the UPS system after the startup and mains synchronization time of the existing emergency power systems.
Einsatzbereiche von USV-Anlagen für den Gegenstand der Erfindung:Areas of application of UPS systems for the subject of the invention:
Die
Einsatzbereiche von USV-Anlagen können grob in vier Katogerien
eingeteilt werden (
Rechenzentren und Übertragungsstationen:Data centers and transmission stations:
Die Gesamtleistung von USV-Anlagen in Rechenzentren können bis zu mehrere MVA betragen. Beispielsweise ist das Rechenzentrum von der Internet AG 1&1 in Karlsruhe mit vier USV-Blöcken mit jeweils 1,1 MVA Leistung und einer Kapazität von 1.700 Ah für eine Gesamtleistung von 3,3 MVA ausgelegt [1U1]. Der vierte Batterieblock steht als Reserve bereit, wenn neben dem Stadtstrom auch einer der Batterieblöcke ausfallen sollte. Bei einem Stromausfall erfolgt die Versorgung aller Rechner zunächst über drei Dauerwandler USV-Anlagen. Dabei reicht die Kapaztät für eine Überbrückungszeit von 17 Minuten aus. Wenn nötig, können nach der Anlauf- und Netzsynchronisationszeit von 17 Sekunden die USV-Böcke durch fünf Notstromgeneratoren mit jeweils 2,4 MVA Leistung unterstützt werden.The Overall performance of UPS systems in data centers can up to several MVA. For example, the data center from the Internet AG 1 & 1 in Karlsruhe with four UPS blocks each with 1.1 MVA power and a capacity of 1,700 Ah for a total output rated at 3.3 MVA [1U1]. The fourth battery pack stands as Reserve ready, if in addition to the city stream also one of the battery blocks should fail. In the event of a power failure, the supply takes place all computers initially via three permanent converter UPS systems. The capacity is sufficient for a bridging time from 17 minutes out. If necessary, after the Start-up and mains synchronization time of 17 seconds the UPS blocks by five emergency generators, each with 2.4 MVA power get supported.
Die Bereitstellung von Regelleistung durch große USV-Anlagen ist erfindungsgemäß mit geeigneter Erweiterung problemlos möglich. Da nicht alle Rechenzentren mit USV-Anlagen in der Größe ausgestattet sind, ist durch das Zusammenschalten mehrerer dezentralen Anlagen in verschiedenen Standorten eine hohe Leistung erreichbar. Dabei sollte die USV-Anlage mindestens 100 KVA Leistung erbringen. Das Gleiche gilt auch für Übertragungsstationen, die im Durchschnitt für etwa 200 KVA Leistung ausgelegt werden.The Provision of control power through large UPS systems is according to the invention with a suitable extension easily possible. Because not all data centers with UPS systems are equipped in size by the Connecting several decentralized systems in different locations a high performance achievable. The UPS system should be at least 100 KVA perform. The same applies to transmission stations, which on average designed for about 200 KVA power become.
Umspann- und Kraftwerke:Transformer and power plants:
Kraftwerke und Umspannanlagen arbeiten im Gegensatz zu Rechenzentren auch mit Gleichstromverbraucher, die mit sicheren Gleichrichtersystemen die Eigen bedarfsanlagen vor Netzausfällen schützen. Sowohl mit solchen USV-Anlagen als auch mit Gleichrichtersystemen ist die Vorhaltung von Regeleistung möglich.In contrast to data centers, power plants and substations also work with DC consumers, who use secure rectifier systems to protect their own demand systems from power failures protect. Both with such UPS systems as with rectifier systems, the provision of regimen power is possible.
Optimale USV-Anlagen für Regelleistung:Optimum UPS systems for control power:
Ob eine USV-Anlage erfindungsgemäß auch als Regelleistung genutzt werden kann hängt von der Gesamtleistung der zu schützenden Last ab. Je geringer die Leistung, desto mehr müssen einzelne Anlagen zusammengeschaltet werden, um die benötigte Mindestleistung laut den Präqualifikationsanforderungen zu erhalten. USV-Anlagen sind in der Regel für eine Überbrückungszeit von 15 Minuten ausgelegt. Somit ist mit allen USV-Anlagen, ab einer Leistung von ungefähr 100 kVA, mit erfindungsgemäßer geeigneter Erweiterung und Zusammenschaltung die Vorhaltung von Regelleistung möglich.If a UPS system according to the invention as a control power can be used depends on the overall performance of the protective load. The lower the power, the more individual systems must be interconnected to the required minimum performance according to the prequalification requirements to obtain. UPS systems are usually for a bridging time designed for 15 minutes. Thus, with all UPS systems, starting at one Power of about 100 kVA, with suitable according to the invention Extension and interconnection the provision of control power possible.
Bei Regelleistungsbedarf ist die Energie in Form von drei Phasen Wechselspannung ins Netz zu speisen. Für die Netzrückspeisung ist bei AC-USV-Anlagen ein spezieller Umkehrstromrichter notwendig, der nur von einigen Herstellern angeboten wird. Bei Anlagen für DC-Verbraucher reicht ein geeigneter Wechselrichter aus, der im Vergleich zum Umkehrstromrichter wesentlich günstiger ist. Mit anderen Verfahren, beispielsweise dem Lastabwurf-Verfahren, ist auch die Erbringung von Regelleistung ohne Netzeinspeisung möglich.at Control power requirement is the energy in the form of three phases AC voltage to feed in the net. For the mains feedback In the case of AC UPS systems, a special reversing converter is necessary which is only offered by some manufacturers. For facilities for DC consumers are sufficient for a suitable inverter in the Compared to the inverter inverter is much cheaper. With other methods, such as the load shedding method, it is also possible to provide control power without mains supply.
Erfindungsgemäße Auslegung von USV-Anlagen für Regelleistung:Inventive design UPS systems for control power:
USV-Anlagen sind ausgelegt für die unterbrechungsfreie Stromversorgung von kritischen Verbrauchern. Um damit auch eine Vorhaltung von Regelleistung zu erreichen ohne die eigentliche Funktion zu beschränken bedarf es einer technischen Erweiterung, wobei die technischen und baulichen Gegebenheiten berücksichtigt werden müssen. Damit auch beide Funktionen erfüllt werden, ist erfindungsgemäß die Batterieanlage zu erweitern. Bei der Erweiterung der Batterieanlage ist auf die Dimensionierung und der Technik der Batterie zu achten. Eine permanente Leistungsregelung ist nur mit Batterien mit hoher Zyklenfestigkeit erreichbar. Für die Erbringung der Regelleistung innerhalb weniger Sekunden bis 30 Sekunden ist eine Frequenzmessung und Regelung Vorort notwendig. Die zur Leistungsfrequenzregelung benötigten Geräte müssen abhängig ihrer Genauigkeit und Auflösung ausgewählt werden. Die Kommunikationseinheit für den Datenaustausch sowohl intern als auch extern ist zu planen und zu erweitern.UPS systems are designed for the uninterruptible power supply of critical consumers. In order thereby also a provision of control power to achieve without limiting the actual function requires a technical extension, with the technical and structural conditions must be considered. So that both functions are met, the invention Expand battery system. When expanding the battery system pay attention to the dimensioning and the technology of the battery. A permanent power control is only possible with high-capacity batteries Cycle resistance achievable. For the provision of the balancing power within a few seconds to 30 seconds is a frequency measurement and regulation suburb necessary. The power frequency control required devices must be dependent their accuracy and resolution are selected. The communication unit for data exchange both internally and externally is to plan and expand.
Erweiterungsmöglichkeiten:Expansion options:
Abhängig von der jeweiligen Spannungsform bieten sich verschiedene Erweiterungsmöglichkeiten zum Schutz der eigentlichen Funktion und zur Bereitstellung von Regelleistung an. Redundante USV-Anlagen von USV-Systemen können mithilfe von Stromumrichtern für die Regelleistung genutzt werden. Bei Gleichrichtersystemen besteht die Möglichkeit mit geeigneter Erweiterung auch Regelleistung anzubieten. Für die Einspeisung in das elektrische Netz wird ein Wechselrichter benötigt. Regelleistung ohne Energierückspeisung zu erbringen, ist durch das Lastabwurfverfahren möglich.Dependent From the respective voltage form, there are various expansion options for Protection of the actual function and provision of control power at. Redundant UPS systems can be used by UPS systems be used by power converters for the control power. For rectifier systems, the possibility exists with suitable Extension also offer regular service. For the feed An inverter is needed in the electrical network. Is to provide control power without energy recovery is possible by the load shedding method.
Einspeisung durch Stromumrichter:Infeed by current converter:
Ein
Parallel-Redundantes USV-System mit gemeinsamer oder getrennter
Batterieanlage besteht aus mindestens zwei parallelen USV-Modulen
einschließlich Batterien,
Dieses
USV-System kann auch für die erfindungsgemäße
Erbringung von Regelleistung genutzt werden ohne die eigentliche
Funktion zu gefährden. Das USV-System der
Steuergerät:Controller:
Das
Steuergerät,
Lasttrennschalter S1:Switch-disconnector S1:
Der erste Lasttrennschalter S1 dient aufgrund Aktivierung des USV-Moduls USV2 zur Erbringung der Regelleistung. Dafür müssen sie vom Netz getrennt und auf Batteriebetrieb geschaltet werden. Mit einem Schalter 2, ein Thyristorschalter S2, wird die Verbindung vom USV-Modul USV2 zum Stromumrichter erstellt und damit die Netzspeisung ermöglicht. Das darf nur dann geschehen, wenn das Steuergerät den entsprechenden Steuerbefehl erteilt. Der Stromumrichter/Wechselrichter ermöglicht das Einspeisen einer sinusförmigen Wechselspannung in das elektrische Verbundnetz durch die Stromumkehr-Funktion.Of the first switch-disconnector S1 is used due to activation of the UPS module UPS2 to provide the control power. For that you have to they are disconnected from the mains and switched to battery operation. With a switch 2, a thyristor switch S2, the connection created by the UPS module USV2 to the power converter and thus enables the power supply. This may only happen if the control unit has the appropriate Command issued. The inverter / inverter allows this Feeding a sinusoidal AC voltage into the electrical Interconnected network through the current reversal function.
Batterieerweiterung:Battery extension:
Die Batterieerweiterung des USV2, und/oder auch des USV1, ist für den Extremfall ausgelegt, damit auch nach bzw. bei Erbringung der Regelleistung genügend Energie vorhanden ist, um die Last versorgen zu können. Die Auslegung ist sowohl für positive, als auch für negative Regelleistung auszuwählen. Bei einer 100 kVA Anlage entspricht dies jeweils 100 kVA für 15 Minuten.The Battery extension of the USV2, and / or the USV1, is for designed the extreme case, so that after or when providing the Control power enough energy is available to the load to be able to supply. The interpretation is both for positive as well as negative control power. at For a 100 kVA plant, this corresponds to 100 kVA each for 15 minutes.
Funktioneller Ablauf:Functional procedure:
Solange,
gemäß der Schaltung
Die Verbraucher sollen trotz der erfindungsgemäßen Erweiterung gegen alle Vorfälle geschützt sein. Ein gleichzeitiger Ausfall der Stromversorgung, eines USV-Moduls und einem Regelleistungsbedarf darf nicht zu einem Ausfalls des Systems führen. Falls der Extremfall auftritt, schaltet das Steuergerät beide Schalter S1 und S2 aus und deaktiviert die Erweiterung. Anschließend kann der Verbraucher über das gesamte USV-System versorgt werden. Es besteht somit bei erfindungsgemäßer Erweiterung keine Gefahr für den Verbraucher. Damit die Regelleistung weiterhin erbracht werden kann, sendet das Steuergerät zur gleichen Zeit ein Signal an die interne Netzzentrale, die ein USV-Modul eines anderen USV-Systems aktiviert.The Consumers should despite the invention Extension protected against all incidents. A simultaneous failure of the power supply, a UPS module and a reserve power requirement must not lead to a failure of the Systems lead. If the extreme case occurs, switches the controller turns both switches S1 and S2 off and on the extension. Subsequently, the consumer can talk about the entire UPS system are supplied. It thus consists in accordance with the invention Extension no danger to the consumer. So that Control power can still be provided, sends the control unit at the same time a signal to the internal network center, the one UPS module of another UPS system activated.
Regelleistung:Control power:
Die
Menge an Regelenergie, die zur Verfügung steht, ist abhängig
von der Größe des Wechselrichters der USV-Anlage.
Die Wechselrichter werden entsprechend der zu sichernden Last dimensioniert, wobei
die Erweiterung der Batterieanlage nur bis zu einer bestimmten Größe
möglich ist. Die Erweiterung der Batterieanlagen ist mindestens
für den Extremfall, beispielsweise im Fall eines Regelleistungsbedarfs
und einem anschließenden Stromausfalles, auszulegen. Die
Auslegung des Umrichters,
Einspeisung durch Wechselrichter,
Gleichrichtersysteme
(GRS) gemäß der
Wechselrichter:Inverter:
Mit dem Wechselrichter wird die benötigte Regelleistung ins Netz gespeist, dabei wird die Gleichspannung wieder in Wechselspannung umgewandelt. Die Dimensionierung ist nach der zu maximalen Einspeiseleistung auszuwählen.With the inverters the required control power into the Mains powered, while the DC voltage is back in AC voltage transformed. The dimensioning is based on the maximum feed-in power select.
Steuergerät:Controller:
Wie
auch bei den USV-Anlagen
Batterie:Battery:
Die Batterieerweiterung ist für die gewünschte Regelleistung auszulegen, wobei nur durch die Räumlichkeiten und hinsichtlich der Kosten Grenzen gesetzt sind.The Battery extension is for the desired control power to be interpreted only by the premises and in terms of the cost limits are set.
Schalter S1:Switch S1:
Gemäß der
Variante
Hierzu
ist gemäß der
Wird Regelleistung benötigt, so gibt die Netzzentrale einen Schaltimpuls in das Steuergerät, welches sowohl mit dem Schalter S1 als auch mit dem Wechselrichter AC/DC verbunden ist, so wird der Verbraucher DC-Last mittels des Schalters S1 von der Batterie getrennt und nur über den Gleichrichter AC/DC vom Netz versorgt. Der Wechselrichter AC/DC wird im gleichen Moment mittels des Schalters S1 mit der Batterie verbunden und speist nun aus der Batterieanlage Batterie/Batterie Energie, Regelleistung, ins Netz. Fällt in diesem Moment der Strom bzw. das Netz aus, so schaltet der Schalter S1 die Batterieanlage Batterie/Batterie auf die Last um.Becomes Control power is needed, so gives the network control one Switching pulse in the control unit, which with both the Switch S1 is also connected to the inverter AC / DC, Thus, the load DC load by means of the switch S1 of the Battery disconnected and only via the rectifier AC / DC supplied by the network. The inverter AC / DC will be in the same moment connected to the battery by means of the switch S1 and now feeds the battery system battery / battery energy, control power, ins Network. If the current or the grid fails at this moment, Thus, the switch S1 switches the battery / battery system on the load around.
Bei dieser Variante ist darauf zu achten, dass bei einem Fehler am Schalter S1 entweder keine Regelleistung oder keine sichere Stromversorgung über die Batterieanlage gewährleistet ist. Dieses Problem kann durch entsprechende Bypass-Verbindungen gelöst werden. Außerdem ist beim Schalten mit Umschalt zeiten zu rechnen, die im ungünstigen Fall zu Ausfällen von einigen 1–10 ms führen können. Dafür bietet die Batterieerweiterung einen höheren Schutz vor Ausfällen.at This variant is to make sure that in case of a fault on the switch S1 either no control power or no secure power supply over the Battery system is guaranteed. This problem can be caused by corresponding bypass connections are solved. Furthermore is to be expected when switching with switching times, the unfavorable Case lead to failures of some 1-10 ms can. For the battery extension offers a higher protection against failures.
Variante 2,
Die
Variante 2 beruht ebenfalls auf der Grundschaltung der
Wenn das Steuergerät über die Netzzentrale Regelleistungsbedarf im Netz meldet, schaltet der Schalter S1 vom Gleichrichter zum Wechselrichter um. Damit ist der Gleichrichter vom Netz getrennt und der Wechselrichter AC/DC speist über die Batterieanlage Batterie/Batterie Energie ins Netz. Währenddessen wird die DC-Last ebenfalls über die Batterieanlage Batterie/Batterie versorgt. Fällt während der Energieeinspeisung das Netz aus, schaltet der Wechselrichter aus Sicherheitsgründen ab; die Last wird weiterhin von der Batterie versorgt.If the control unit via the network center control power requirement in the network, switch S1 switches from the rectifier to the inverter. This disconnects the rectifier from the grid and the inverter AC / DC feeds via the battery / battery system Energy into the net. Meanwhile, the DC load is also over the battery system battery / battery supplied. Falls during the Energy supply from the grid, the inverter switches off For safety reasons; the load will continue from the Battery supplied.
Ein Fehler am Schalter führt zur Trennung der Verbindung von Netz zum Gleichrichter oder zum Wechselrichter. Auch hier kann durch einen geeigneten Bypass geholfen werden. Im Gegensatz zur ersten Variante 1 ist durch die kontinuierliche Versorgung der DC-Last mit keinen Umschaltzeiten zu rechnen, da die DC-Last ständig an der Batterieanlage Batterie/Batterie hängt.One Error at the switch leads to the disconnection of the connection Network to the rectifier or to the inverter. Again, through a suitable bypass will be helped. Unlike the first Variant 1 is due to the continuous supply of the DC load with no switching times, since the DC load is constantly on the battery system battery / battery hangs.
Regelleistung:Control power:
Im Vergleich zum USV-System ist die maximal zu erbringende Regelleistung nicht abhängig vom Gleichrichtersystem. Somit ist es möglich in Abhängigkeit der Räumlichkeit und den Errichtungskosten die Batteriekapazität frei zu wählen. Der Wechselrichter für die Netzeinspeisung wird anschließend für die maximal mögliche Regelleistung ausgelegt.in the Compared to the UPS system is the maximum control power to be provided not dependent on the rectifier system. Thus it is possible depending on the space and the construction costs to choose the battery capacity freely. The inverter for the grid feed is then for designed the maximum possible control power.
Lastabwurf-Verfahren,
Alle
USV-Anlagen (USV) und Gleichrichtersysteme (GRS) für die
sichere Stromversorgung können anhand des Lastabwurf-Verfahrens
für die Erzeugung von Regelleistung zur Einspeisung in
das Netz genutzt werden. Die notwendigen Geräte für
die Erweiterung sind in der
Ebenso
kann eine negative Regelleistung erzeugt werden,
Bei Bedarf von positiver Regelleistung hingegen ist der Schalter S1 zuständig für das Trennen der Last vom Verbraucher. Durch diesen Lastabwurf wird indirekt Energie ins Netz gespeist, weil weniger aus dem Netz bezogen wird.at The need for positive control power, however, is the switch S1 responsible for disconnecting the load from the consumer. This load shedding indirectly feeds energy into the grid, because less is sourced from the grid.
Die Batterieerweiterung, fett umrandet, der Batterieanlage ist für die Erhöhung der Autonomiezeit um 15 Minuten auszulegen, damit bei Bedarf an positiver Regelleistung die Last vom Netz getrennt und durch die Batterieanlage versorgt werden kann. Die Erweiterung bezieht sich nur auf die positive Regelleistung. Die negative Regelleistung wird über die variable Last erbracht. Mit der Erweiterung ist auch nach Erbringung der Regelleistung genügend Energie vorhanden um die Last bei Netzausfall zu versorgen.The Battery extension, bold edged, the battery system is for increase the autonomy time by 15 minutes, so that when needed for positive control power the load is disconnected from the grid and can be supplied by the battery system. The extension relates only on the positive control power. The negative control power is provided via the variable load. With the extension is even after the provision of the control power enough energy available to supply the load in case of power failure.
Verfahrensmäßig ist im Normalfall der Verbraucher über die USV-Anlage mit dem elektrischen Netz verbunden. Sinkt die Netzfrequenz unter 49,99 Hz, ist positive Regelleistung zu erzeugen. Durch die Umschaltung auf Batteriebetrieb wird die Last vom Netz getrennt und das Netz wird entlastet. Eine Entlastung entspricht einer Einspeisung gleicher Leistung. Im Fall einer zu hohen Frequenz ist das Netz stärker zu belasten. Die variable Last erhöht die Belastung abhängig der Frequenz und erzeugt somit negative Regelleistung.Procedurally, Normally the consumer is using the UPS system with connected to the electrical network. If the mains frequency drops below 49.99 Hz, is to generate positive control power. By switching to Battery operation disconnects the load from the grid and the grid becomes relieved. A discharge corresponds to an injection of the same Power. In the case of too high a frequency, the network is stronger to charge. The variable load increases the load depending the frequency and thus produces negative control power.
Im Gegensatz zum USV-System ist nur die Höhe an positiver Regelleistung abhängig von der Leistung des Wechselrichters. Die Batterieerweiterung ist entsprechend dieser Leistung auszulegen. Negative Regelleistung kann je nach Leistung der Lastbank bzw. der variablen Last jederzeit erbracht werden.in the Unlike the UPS system, only the height is more positive Control power depends on the power of the inverter. The battery extension must be designed according to this power. negative Control power can vary depending on the power of the load bank or the variable Load can be provided at any time.
Die
Erweiterung gemäß der
Für die Vorhaltung und Bereitstellung von negativer Regelleistung werden variable Lasten benötigt. Wie auch für die positive Regelleistung liegt die Mindestangebotsgröße für negative Primärregelleistung bei 10 MW. Beispielsweise können mit der Zusammenschaltung von 3 Lastbänken mit einer jeweiligen Leistung von 4 MW 12 MW Regelleistung vorgehalten werden. Mit jeweils einem eigenen Schaltraum können die Widerstände entweder Vorort oder über eine Fernsteuerung aktiviert werden. Die Belastung kann dabei zwischen 1 kW bis 10 MW variiert werden.For the provision and provision of negative balancing power variable loads needed. As well as for the positive Reserve power is the minimum supply size for negative primary control power at 10 MW. For example can with the interconnection of 3 load banks with a respective capacity of 4 MW 12 MW reserve power become. Each with its own control room, the Resistors either suburb or via a remote control to be activated. The load can be between 1 kW and 10 MW can be varied.
Erweiterte Batterieanlage:Extended battery system:
Nicht alle Bleibatterietypen sind für Regelleistung einsetzbar. Es ist auch zu prüfen inwieweit die Batterieanlage erweitert und welcher Teil davon als Regelleistung vorgehalten werden kann. Batterien, die für Regelleistung ausgelegt sind, müssen eine hohe Zyklenfestigkeit nachweisen. Je nach Anwendungsbereich wird nach Zyklenfestigkeit, Lebensdauer, maximale Kapazität, Wartung und Kosten ausgewählt.Not All lead battery types can be used for control power. It is also to be examined to what extent the battery system expands and which part of it can be held as a standard benefit. Batteries designed for control power must demonstrate a high cycle stability. Depending on the application is determined by cycle life, lifetime, maximum capacity, Maintenance and costs selected.
Für Batterieanlagen für USV-Anlagen mit Einspeisung, die jeder Zeit elektrische Energie aufnehmen und abgeben können, ist ein geeigneter Arbeitspunkt zu wählen. Damit positive und negative Regelleistung in gleicher Menge vorgehalten werden kann, dürfen die Batterien nicht über den Arbeitspunkt geladen werden. Die Aufnahme und Abgabe von positiver und negativer Energie in gleicher Menge ist dadurch möglich. Die gesamte Batterieanlage muss aber beide Funktionen erfüllen können.For battery systems for UPS systems with feed, the electrical energy at any time take and leave, an appropriate working point has to be chosen. To ensure that positive and negative balancing power can be stored in the same amount, the batteries must not be charged via the operating point. The absorption and release of positive and negative energy in the same amount is possible. The entire battery system must be able to fulfill both functions.
Um ein Vielfaches der Gesamtleistung der Anlage als Regelleistung erbringen zu können, sind Gleichrichtersysteme zu wählen. Im Gegensatz zu den USV-Systemen haben Gleichrichtersysteme keine technische Einschränkung. Abhängig von der Räumlichkeit und der gewünschten Regelleistung wird die Erweiterung ausgelegt. Wie auch bei der USV-Anlage wird der Entladestrom aus der Entladetabelle der entsprechenden Batterie entnommen. Gleichrichtersysteme sind meist mit einer Autonomiezeit von mindestens 60 Minuten ausgelegt. Eine höhere Autonomiezeit ermöglicht eine höhere Nutzung der vorhandenen Batterieanlage für Regelleistung.Around to provide a multiple of the total output of the system as a regular service Rectifier systems are to be selected. In contrast to the UPS systems, rectifier systems have no technical restriction. Depending on the room and the desired control power becomes the extension designed. As with the UPS system, the discharge current is off taken from the discharge table of the corresponding battery. Rectifier systems are usually designed with an autonomy of at least 60 minutes. Higher autonomy allows a higher level of autonomy Use of the existing battery system for control power.
Batterieerweiterung für Lastabwurf-Verfahren:Battery extension for load shedding procedure:
Beim Lastabwurf-Verfahren wird im Gegensatz zu den vorherigen Lösungen keine Regelleistung von der Batterie abgegeben. Die Batterieerweiterung ist damit nur für die positive Regelleistung auszulegen. Durch den Lastabwurf ist bei allen USV-Anlagen und Gleichrichtersystemen die maximale Regelleistung von der Last abhängig; die Mindestleistung für die Erweiterung ist von der Anzahl der Stränge abhängig. Bei mehr als einem Strang kann durch das Hinzufügen weiterer Stränge die optimale Erweiterung für Regelleistung ausgelegt werden.At the Load shedding method is unlike the previous solutions no control power output from the battery. The battery extension is therefore to be interpreted only for the positive control power. Due to the load shedding is in all UPS systems and rectifier systems the maximum control power depends on the load; the minimum power for the extension is on the number of strands dependent. For more than one strand can be added by adding further strands the optimal extension for Be designed control power.
Leistungsfrequenzregelung,
Die
Leistungsfrequenzregelung erfolgt wie bei Kraftwerken, wobei hier
nicht der Dampfmassenstrom angedrosselt wird, sondern mit entsprechenden
Geräten die Leistung geregelt wird. Das Blockschaltbild
in
Soll- und Istwert: Die Primärregelleistung ist entsprechend des Transmissionscodes bis zu einer Frequenz von ±200 mHz kontinuierlich auszuregeln. Als Sollwert ist die Nennfrequenz von 50 Hz zu wählen. Der Unempfindlichkeitsbereich, in dem die technischen Geräte unter Einbeziehung der Primärregeleinrichtungen aus technischen Gründen keine Primärregelleistung erbringen können, liegt bei ±10 mHz. Mit der Berücksichtigung der Vorgaben sind die Werte zwischen 49,8 Hz bis 49,99 und von 50,01 Hz bis 50,2 Hz aufzunehmen.Should- and Actual value: The primary control power is according to the Transmission codes up to a frequency of ± 200 mHz continuously auszuregeln. The rated frequency of 50 Hz must be selected as the setpoint. The dead band in which the technical devices including the primary control devices of technical Reasons can not provide primary control power, is ± 10 mHz. With the consideration of Presets are the values between 49.8 Hz to 49.99 and 50.01 Hz to 50.2 Hz.
Der
gemessene Sollwert ist als Gleichstromsignal an den Leistungsfrequenzregler
zu übergeben. Zur Umformung und Trennung einer Frequenz in
ein eingeprägtes Gleichstrom- und Gleichspannungssignal
werden Frequenzmessumformer verwendet. Die Auswertung und die Umformung
erfolgt in einem Mikrocontroller. Wie in
Bei einer Batterieanlage, die nach dem Lastabwurf-Verfahren arbeitet, ergibt eine Ungenauigkeit von ±9,5 mHz bei einem Frequenzbereich von 200 mHz eine Auflösung von 22 Schritten. Die Regelleistung ist nach Bedarf kontinuierlich von 0–30 Sekunden auf die gesamte angebotene Regelleistung zu erhöhen. Somit sind für 30 Sekunden 30 Schritte nötig. Mit der Zusammenschaltung von 100 kW Batterieanlagen zu einer Gesamtleistung von 10 MW können 100 Schritte gefahren werden. Anschließend ist das umformierte Messsignal zur Leistungsfrequenzregelung an den entsprechenden Regler zu übergeben.at a battery system that operates according to the load shedding method, gives an inaccuracy of ± 9.5 mHz in one frequency range 200 mHz resolution of 22 steps. The control power is continuously 0-30 seconds on demand as needed to increase the entire offered control capacity. Thus are 30 steps are needed for 30 seconds. With the interconnection of 100 kW battery systems to a total capacity of 10 MW can 100 steps to be driven. Then this is the reformed Measuring signal for power frequency control to the corresponding controller to hand over.
Leistungsfrequenzregler:Power frequency controller:
Für
die schnelle Leistungsfrequenzregelung ist gemäß der
Regelstrecke:Controlled system:
Generell gehören zu einer Regelstrecke alle Geräte und Verbindungen, die zwischen dem Regler und der Messung liegen und damit die Regelung beeinflussen. Bei der Frequenzleistungsregelung mit USV-Anlagen besteht die Regelstrecke aus dem Wechselrichter bzw. aus dem Umrichter und dem gesamten Verbundnetz. Eine Simulierung dieser Strecke ist aus diesem Grund schwierig, ist aber für die Auslegung der Parameter des Reglers notwendig.As a general rule belong to a controlled system all devices and Connections that lie between the controller and the measurement and thus affecting the regulation. In the frequency power control With UPS systems, the controlled system consists of the inverter or from the converter and the entire interconnected network. A simulation This route is difficult for this reason, but is for the design of the parameters of the controller necessary.
Kommunikationseinheit:Communications Unit:
Die Kommunikation von den Erbringern der Regelleistung zu den entsprechenden ÜNB erfolgt über geschlossene Verbindung über das Telefonnetz. Die Datenübertragungsrate darf dabei mindestens 64 kBit/s betragen. Die Art der Informationsübergabe entscheiden die einzelnen ÜNB selbst. Für die Übertragung der Statusinformationen von der Anlage des Erbringers an die Netzzentrale nutzt E.ON Energie AG eine eigene Software. Die Kommunikation in der Erbringungseinheit ist abhängig von der Art der Anlage.The Communication from the providers of the standard service to the corresponding TSOs via closed connection via the Telephone network. The data transfer rate may be at least 64 kbps. The type of information transfer decide the individual TSOs themselves. For the transmission the status information from the facility of the provider to the network control center E.ON Energie AG uses its own software. The communication in the unit of delivery depends on the type of installation.
Die Bereitstellung von Regeleistung ist mit einer großen Batterieanlage nicht immer möglich. Durch die Zusammenschaltung mehrerer USV- bzw. Gleichrichtersysteme zu einem Netzwerkpool kann die benötigte Mindestgröße für Regelleistung auch mit kleineren USV-Anlagen erreicht werden. Die Mindestgröße von 100 kVA pro USV-Anlage sollte dabei nicht unterschritten werden. Bei beiden Varianten ist eine Kommunikationsverbindung zu den entsprechenden ÜNB zwingend. Die Kommunikationseinheiten zu den Netzzentralen sind vom Regelleistungsanbieter zu erbringen.The Provision of regimen power is provided by a large battery system not always possible. By interconnecting several UPS or rectifier systems to a network pool can provide the needed Minimum size for control power also with smaller UPS systems can be achieved. The minimum size 100 kVA per UPS system should not be undercut. Both variants have a communication link to the corresponding TSOs mandatory. The communication units to the network centers are from the control service provider.
Großanlage,
USV-Anlagen,
die mindestens eine Regelleistung ab 20 MW bereitstellen können,
benötigen keine Vernetzung mit weiteren USV-Anlagen zur Durchführung
der Erfindung. Die erfindungsnotwendigen Teile sind in der
Virtuelle Großanlage,
USV-Anlagen
oder Gleichrichtersysteme sind sehr selten für Leistungen
ab 10 MVA ausgelegt. Um auch mit Anlagen ab 100 KVA die benötigte
Mindestleistung von ±10 MW zu erreichen, können
mehrere Anlagen zu einer virtuellen Großanlage zusammen
geschalten werden, was in
Die interne Netzzentrale ist das Regelungs- und Kommunikationsglied der Gesamtanlage. Sie kann sowohl durch entsprechende Geräte, durch eine Software oder eine Kombination aus Hard- und Software erstellt werden. Wie auch beim Steuergerät muss das Regelungs- und Kommunikationsglied speziell für diese Funktion entwickelt sein. Damit bei einem Defekt oder Ausfall der internen Netzzentrale nicht die gesamte Regelleistung ausfällt, ist die interne Netzzentrale parallel redundant aufzubauen.The internal network center is the control and communication link the entire plant. It can be used both by appropriate devices, through software or a combination of hardware and software to be created. As with the control unit, the control and communication link designed specifically for this feature be. So not in case of a defect or failure of the internal network the entire control power fails, is the internal network control center build parallel redundant.
Optimale Auslegung von USV-Anlagen für Regelleistung:Optimal design of UPS systems for Control power:
Unter den verschiedenen Erweiterungsmöglichkeiten bietet das Lastabwurf-Verfahren die meisten Vorteile. Ohne in die Funktion der USV-Anlage einzu greifen, sind außer einer Batterieergänzung und einem Steuergerät keine weiteren Erweiterungen an den USV-Anlagen vorzunehmen. Nahezu alle USV-Anlagen können mit dieser Technik erweitert und im Netzwerk zusammengeschalten werden. Außerdem ermöglicht die Zusammenschaltung die Messung und Regelung der Regelleistung in der internen Netzzentrale. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Errichtung einer internen Netzzentrale bei virtuellen Großanlagen nur einmal notwendig ist.Under the various expansion options that offers Load shedding method the most advantages. Without in the function The UPS system is except a battery supplement and a control unit no further extensions to the UPS systems make. Almost all UPS systems can handle this Technology can be expanded and interconnected in the network. Furthermore allows interconnection the measurement and control the control power in the internal network control center. Another advantage is that the establishment of an internal network center at large virtual plants only once is necessary.
Gewerbliche Anwendbarkeit:Industrial Applicability:
Für die Netzfrequenzhaltung des entsprechenden Übertragungsnetzes muss Reserveleistung, Regelleistung, bereitgestellt werden. Durch die Nutzung von Energiespeicheranlagen können Regelleistungen vorgehalten werden. Ein Vergleich über die Energiespeichertechnologien mit deren Vor- und Nachteilen sowie weitere Einsatzmöglichkeiten zeigt, dass erfindungsgemäß Batteriespeicheranlagen für die Bereiststellung von Regelleistungen am besten geeignet sind. Durch die Nutzung von bereits installierten Batterieanlagen in USV-Anlagen können mit entsprechender Technik sowohl die eigentliche Funktion erfüllt als auch die benötigten Regelleistungen erbracht werden. Damit werden mit einer USV-Anlage zwei Aufgabenbereiche gedeckt, wobei die eigentliche Funktion weiterhin erfüllt wird. Die technischen Voraussetzungen für die Vorhaltung von Regelleistung ist mit unterschiedlichen Typen von USV-Anlagen zu prüfen und diese entsprechend zu erweitern. Für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung ist das Verhältnis aus den kalkulierten Errichtungs- und Betriebskosten mit den Einnahmen aus der Vorhaltung von Regelleistung zu errechnen.For the network frequency maintenance of the corresponding transmission network must reserve power, reserve power, be provided. By the use of energy storage systems can control services be kept. A comparison of energy storage technologies with their advantages and disadvantages as well as other possible uses shows that according to the invention battery storage systems best suited for the provision of balancing services are. By using already installed battery systems In UPS systems can with appropriate technology both the actual function meets as well as the needed Regular services are provided. This will be with a UPS system covered two areas of responsibility, with the actual function continues is fulfilled. The technical requirements for the provision of control power is with different types of UPS systems and to expand accordingly. For the profitability analysis is the ratio from the calculated construction and operating costs with the revenues from the provision of balancing power.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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