书签 分享 收藏 举报 版权申诉 / 16

用于限制电网的电网支路中的电气负载的方法和控制装置.pdf

  • 上传人:a1
  • 文档编号:4276430
  • 上传时间:2018-09-13
  • 格式:PDF
  • 页数:16
  • 大小:859.59KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201410447548.0

    申请日:

    2014.09.04

    公开号:

    CN104426166A

    公开日:

    2015.03.18

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情:

    实质审查的生效IPC(主分类):H02J 4/00申请日:20140904|||公开

    IPC分类号:

    H02J4/00; H02J3/38

    主分类号:

    H02J4/00

    申请人:

    罗伯特·博世有限公司

    发明人:

    M.普赖斯纳; T.魏尔

    地址:

    德国斯图加特

    优先权:

    102013217743.7 2013.09.05 DE

    专利代理机构:

    中国专利代理(香港)有限公司72001

    代理人:

    张晔; 宣力伟

    PDF完整版下载: PDF下载
    内容摘要

    本发明涉及一种用于限制电网(106)的电网支路(100)中的电气负载的方法(700),其中电网支路(100)具有预定的最大负荷(701)。该方法(700)具有读入步骤(702)、确定步骤(704)以及提供步骤(706)。在读入步骤(702)中读入电网信号(708)和供电信号(710)。电网信号(708)代表经由在电网支路(100)与电网(106)之间的接口(208)的电流的值和流向。供电信号(710)代表供给到电网支路(100)中的供给电流的值;在确定步骤(704)中使用电网信号(708)和供电信号(710)确定在电网支路(100)中的负载(712)。在提供步骤(706)中使用负载(712)和最大负荷(701)提供用于匹配供给电流和/或经由接口(208)的电流的控制信号(714),以便限制负载。

    权利要求书

    权利要求书1.   用于限制电网(106)的电网支路(100)中的电气负载的方法(700),其中所述电网支路(100)具有预定的最大负荷(701),其中所述方法(700)具有以下步骤:读入(702)电网信号(708)和供电信号(710),其中所述电网信号(708)代表经由在所述电网支路(100)与所述电网(106)之间的接口(208)的电流的值和流向,而所述供电信号(710)代表供给到所述电网支路(100)中的供给电流的值;使用所述电网信号(708)和所述供电信号(710)确定(704)所述电网支路(100)中的负载(712);以及使用所述负载(712)和所述最大负荷(701)提供(706)用于匹配供给电流和/或经由接口(208)的电流的控制信号(714),以便限制负载。2.   根据权利要求1所述的方法(700),其中在读入步骤(702)中所述供电信号(708)代表经由所述电网支路(100)的辅助接口(108)的供给电流。3.   根据上述权利要求中任一项所述的方法(700),其具有使用所述控制信号(714)匹配供给电流的步骤。4.   用于限制电网(106)的电网支路(100)中的电气负载的控制装置(206),其中电网支路(100)具有预定的最大负荷(701),其中所述控制装置(206)具有以下特征:用于读入电网信号(708)和供电信号(710)的接口(210),其中所述电网信号(708)代表经由在所述电网支路(100)与所述电网(106)之间的接口(208)的电流的值和流向,而所述供电信号(710)代表供给到所述电网支路(100)中的供给电流的值;用于使用所述电网信号(708)和所述供电信号(710)确定在电网支路(100)中的负载(712)的机构(212);以及用于使用所述负载(712)和所述最大负荷(701)提供用于匹配供给电流和/或经由接口(208)的电流的控制信号(714)以便限制负载的机构(214)。5.   根据权利要求4所述的控制装置(206),其具有用于检测经由在所述电网支路(100)与所述电网(106)之间的接口(208)的电流的值和流向的测量装置(202)或者用于检测供给到电网支路(100)中的供给电流的测量装置(204),其中构造所述测量装置(202、204),以便提供代表所述值和流向的电网信号(708)或者以便提供代表供给电流的供电信号(710),其中所述控制装置(206)和所述测量装置(202、204)布置在一个共同的壳体中。6.   根据上述权利要求中任一项所述的控制装置(206),其具有用于电子安装分压器的固定机构,其中尤其构造所述固定机构,以便固定在顶帽式导轨上。7.   用于限制电网(106)的电网支路(100)中的电气负载的系统(200),其中所述电网支路(100)具有预定的最大负荷(701),其中所述系统(200)具有以下特征:用于检测经由在所述电网支路(100)与所述电网(106)之间的接口(208)的电流的值和/或流向的测量装置(202),其中构造所述测量装置(202),以便提供代表所述值和流向的电网信号(708);用于检测供给到所述电网支路(100)中的供给电流的测量装置(204),其中构造所述测量装置(204),以便提供代表供给电流的供电信号(710);以及按照权利要求4至6中任一项所述的控制装置(206)。8.   具有程序代码的计算机程序产品,所述程序代码用于当所述程序产品在装置上执行时实施根据权利要求1至3中任一项所述的方法。

    说明书

    说明书用于限制电网的电网支路中的电气负载的方法和控制装置
    技术领域
    本发明涉及一种用于限制电网的电网支路中的电气负载的方法、相应的控制装置、用于限制电网的电网支路中的电气负载的系统以及一种相应的计算机程序产品。
    背景技术
    文献DE102010006527A1描述了一种负载分布和/或供电分布的匹配。
    发明内容
    在该背景下,本发明按照独立权利要求提出一种用于限制电网的电网支路中的电气负载的方法,还有一种使用该方法的控制装置、一种用于限制电网的电网支路中的电气负载的系统以及最后一种相应的计算机程序产品。有利的设计方案来自于相应的从属权利要求和随后的描述。
    电气安装设备设计用于在线路中的确定的最大通过电流。如果线路中的实际通过电流中期和长期地位于在最大值之上,那么线路可能发热。在此存在燃烧危险。因此安装设备的线路在电子安装分压器(Elektroinstallations-Verteiler)中通过保险元件确保,该保险元件在中期地超过最大电流值的情况下中断通过电流。
    如果在线路内电流从供电位置流到用电位置,而在此不流过保险元件,那么可以过载该线路,而保险元件不可以影响。
    通过检测所有供给和流入到线路中的电流可以确定线路的实际负载。如果负载位于在最大值之上,可以如此匹配供电,从而使得又遵循最大值。
    提出一种用于限制电网的电网支路中的电气负载的方法,其中电网支路具有预定的最大负荷,其中所述方法具有以下步骤:
    读入电网信号和供电信号,其中电网信号代表经由在电网支路与电网之间的接口的电流的值和流向,而供电信号代表供给到电网支路中的供给电流的值;
    使用电网信号和供电信号确定在电网支路中的负载;以及
    使用负载和最大负荷提供用于匹配供给电流和/或经由接口的电流的控制信号,以便限制负载。
    此外提出一种用于限制电网的电网支路中的电气负载的控制装置,其中电网支路具有预定的最大负荷,其中所述控制装置具有以下特征:
    用于读入电网信号和供电信号的接口,其中电网信号代表经由在电网支路与电网之间的接口的电流的值和流向,而供电信号代表供给到电网支路中的供给电流的值;
    用于使用电网信号和供电信号确定在电网支路中的负载的机构;以及
    用于使用负载和最大负荷提供用于匹配供给电流和/或经由接口的电流的控制信号以便限制负载的机构。
    而且通过本发明的形式为控制装置的实施方式变体可以快速和有效地解决作为本发明基础的任务。
    在此可以将控制装置理解为一种电气装置,其处理传感器信号并且根据此输出控制信号和/或数据信号。控制装置可以具有接口,该接口可以以硬件方式和/或以软件方式构成。在以硬件方式构成的情况下所述接口可以是例如所谓的系统专用集成电路的一部分,该部分包含控制装置的不同功能。然而也可能的是,所述接口是自身的集成电路或者至少部分有离散元件组成。在以软件方式构成的情况下所述接口可以是软件模块,所述软件模块例如除了其他软件模块之外也存在于微控制器上。
    此外还提出一种用于限制电网的电网支路中的电气负载的系统,其中电网支路具有预定的最大负荷,其中所述系统具有以下特征:
    用于检测经由在电网支路与电网之间的接口的电流的值和/或流向的测量装置,其中构造测量装置,以便提供代表所述值和流向的电网信号;
    用于检测供给到电网支路中的供给电流的测量装置,其中构造测量装置,以便提供代表供给电流的供电信号;以及
    按照在此提出的方法的控制装置。
    可以将电气负载理解为电流的有效值。电网支路可以是低电压组分压器的电路。电网支路可以称为端线。在通常的低电压情况下电网支路的负荷也可以通过电网支路中的电气视在功率表达,因为电压通过电网预定。最大负荷可以代表在电网支路中的最大允许的通过电流。电网信号可以是数据信号。供电信号可以是数据信号。电网信号和/或供电信号和/或控制信号可以二级制地存在或提供。在电网支路与电网之间的接口可以是在电子安装分压器中的支线。负载可以代表电网支路中的当前视在功率的有效值。匹配可以是减小、保持相同或增大。
    供电信号可以代表经由电网支路的辅助接口的供给电流。在单个接口的情况下可以快速和简单地匹配供给电流。
    该方法可以具有使用控制信号匹配供给电流的步骤。可以将匹配理解为供电的激活或解除。匹配也可以通过用于供电的目标值的减小、保持相同或增大实现。例如可以匹配用于供电装置的调机器的参考变量。通过集成的匹配可以应用自身闭合的系统,简单构成的元件可以连接到该系统。
    控制装置可以具有用于检测经由在电网支路与电网之间的接口的电流的值和流向的测量装置或者用于检测供给到电网支路中的供给电流的测量装置,其中控制装置和测量装置设置在一个共同的壳体中,其中构造测量装置,以便提供代表所述值和所述流向的电网信号而构造第二测量装置,以便提供代表供给电流的供电信号。通过系统的元件的集成该系统可以简单地构成并且以较小的安装成本连接。
    控制装置可以具有用于电子安装分压器的固定机构,其中尤其构造所述固定机构,以便固定在顶帽式导轨(Hutschiene)上。控制装置可以设置在用于顶帽式导轨装配的壳体中。通过固定机构可以快速、简单和安全地装配控制装置。
    有利地还提出一种具有程序代码计算机程序产品,该程序代码可以存储在可由机器读取的载体上例如半导体存储器、硬盘存储器或光盘存储器,并且用于当所述程序产品在计算机或装置上执行时实施根据上述实施形式之一所述的方法。
    附图说明
    以下根据附图示例性地进一步描述本发明。其中:
    图1示出了连接到电网支路的供电装置的方框图;
    图2示出了按照本发明的一个实施例的用于限制电网的电网支路中的电气负载的系统的方框图;
    图3示出了按照本发明的另一实施例的用于限制电网的电网支路中的电气负载的系统的方框图;
    图4示出了按照本发明的另一实施例的用于限制电网的电网支路中的电气负载的系统的方框图;
    图5示出了按照本发明的实施例的具有集成的元件的用于限制的系统的方框图;
    图6示出了按照本发明的实施例的具有多个控制的装置的用于限制的系统的方框图;以及
    图7示出了按照本发明的实施例的用于限制电网的电网支路中的电气负载的方法的流程图。
    在以下对本发明的有利的实施例的描述中,对于在不同附图中示出的并且作用相似的元件使用相同或相似的附图标记,其中省去了对这些元件的重复的描述。
    具体实施方式
    图1示出了连接到电网支路100的供电装置102的方框图。电网支路100经由功率保护开关104与上级的电网106连接。功率保护开关104可以称为保险元件。电网支路100具有多个插座108,其部分是占用的,并且也可以或者备选地包含另外的固定安装的负载。电网支路100具有预定最大负荷。供电装置102经由插座108中之一与电网支路100连接。至少一个负载110经由插座108中另一与电网支路100连接。供电装置102在电网支路100中相比于负载110更近地在功率保护开关104上设置。
    在此提出的方法涉及在住宅楼上至少一个光伏(PV)系统102与电网106的连接。在用于住宅楼上的PV系统的重要市场中由立法者预定的框架条件以用于安装的主驱动器的入网价格的形式。该入网价格在最近的过去显著下降,将进一步降低并且预计在几年之后完全省去。该减小需要经济上自给自足的系统。
    如果供电价格位于在PV电流生产成本之下,那么可以通过具有大部分的自身消耗的PV电流的“生产成本“实现在”电流参考成本“的条件下的经济性。
    高的自身消耗可以通过存储系统或以小的设备尺寸实现,其中产生的电流同时由负载110在同样的家庭中完全消耗。因此对于部分市场产生太小的设备的趋势。其中功率有关的安装成本的部分高于在更大的设备的情况下。该“基本安装成本“包括咨询、计划、从屋顶到计数器的管路敷设以及供电计数器和到电网106的连接。为了降低这些基本成本,可以使用能够”即插即用“的系统,该系统对于终端顾客可以自己或尽可能自己安装。
    为了将电流供给到低压电网106中,直接在建筑的中央配电器上的连接是可能的。通过在终端电路106中的插座108的供电与之相对地极大地降低了电子安装成本。
    ”即插即用“模块102具有用于连接到家用电网100中的每个插座108上的插头。连接在没有连线成本的情况下实现。
    通过确定用于负载的正常插座108的供电首先与根据标准(DIN VDE 0100-430:2010或IEC60364-4-43)要求的线路保护不可共存。问题是涉及的终端电路100中的潜在的功率过载。这在图1中示出,并且在以下的列举例子中阐明。在德国常见的设计是1.5平方毫米线路横截面,以16安培的功率保护开关104(保险自动装置)确保。
    如果例如负载110连接到插座108D5和D6,该负载总体上需要16安培以上的电流,那么通过功率保护开关104F2的触发来防止在功率保护开关104F2与D3之间的线路112的过载。如果现在例如6安培的PV设备102供电到D3,那么共同地最大22安培可以连接到D5和D6,而不会触发功率保护半导体104。但是在D3与D5之间的线路112以22安培是过载的。
    以具有10安培的额定值的功率保护开关交换功率保护开关104是可考虑的解决方案,但是随之带来的缺点在于,在故障的供电的情况下功率保护104可能太早地触发。例如晚上PV供电故障并且电路100持续地以13安培加载。对于线路112这在热技术上是允许的,然而关断功率保护104。
    通过在此提出的方法,实现了PV设备102到插座的连接,而线路不会过载。
    图2示出了按照本发明的一个实施例的用于限制在电网106的电网支路100中的电气负载的系统200的方框图。电网支路100相应于图1中的电网支路并且具有预定的最大负荷,该预定的最大负荷通过功率保护开关104确定。系统200具有第一测量装置202、第二测量装置204和控制装置206。构造第一测量装置202,以便检测经由在电网支路100与电网106之间的接口208的电流的值和流向并且提供代表该值和流向的电网信号。第一测量装置202设置在接口208的区域中。第二测量装置204设置在供电装置102的供电线上。构造第二测量装置204,以便检测由供电装置102供给到电网支路100中的供给电流并且提供代表该供给电流的供电信号。构造控制装置206,以便将电网支路100中的电气负载限制到预定的最大负荷。控制装置206具有用于读入的接口210、用于确定的机构212和用于提供的机构214。构造接口210,以便读入电网信号和供电信号。构造用于确定的机构212,以便使用电网信号和供电信号确定在电网支路100中的负载。构造用于提供的机构214,以便使用负载和最大负荷提供用于匹配供给电流和/或经由接口208的电流的控制信号,以便限制负载。在该实施例中,通过电网支路100扩展电网信号、供电信号和控制信号并且可以由此在电网支路100的每个位置截取。因此控制装置206经由自由插座108与测量装置202、204连接。测量装置同样通过电网支路100通信。控制信号通过电网支路100发送到限流器216,该限流器根据控制信号限制供给电流和/或经由接口208的电流。在此可以或者限制供给电流或者限制经由接口208的电流。同样可以限制供给电流和经由接口208的电流。通过限制经由接口208的电流可以在尽可能长的时间间隔上在最优运行中在最大功率输出的情况下运行供电装置102。同样电网支路100可以在孤立运行中运行。
    图3示出了按照本发明的另一实施例的用于限制电网106的电网支路100中的电气负载的系统200的方框图。系统200相应于在图2中的系统。相比于图2,用于检测经由在电网支路100与电网106之间的接口208的电流的值和流向的第一测量装置202是控制装置206的组成部分。如在图2中那样,构造第一测量装置202,以便提供代表该值和流向的电网信号。控制装置206和第一测量装置202设置在一个共同的壳体中。
    图4示出了按照本发明的另一实施例的用于限制电网106的电网支路100中的电气负载的系统200的方框图。系统200相应于在图2中的系统。相比于图2,用于检测供给到电网支路100中的供给电流的第二测量装置204是控制装置206的组成部分。如在图2中那样,构造第二测量装置204,以便提供代表该供给电流的供电信号。控制装置206和第二测量装置204设置在一个共同的壳体中。
    在一个实施例中,控制装置206具有用于电子安装分压器的固定机构。构造所述固定机构,以便比如将功率保护开关固定在电子安装分压器的顶帽式导轨上。
    图5示出了按照本发明的实施例的具有集成的元件的用于限制的系统200的方框图。系统200相应于在图2中的系统。相比于图2,第一测量装置202与功率保护开关104设置在一个共同的壳体500中。此外第二测量装置204设置在供电装置102的一个壳体中。该控制装置未示出并且可以集成到壳体500和/或集成在供电装置102中。同样控制装置可以如在图2中一样构造为独立的壳体。限流器同样未示出。该限流器的功能集成在供电装置102中。在此构造供电装置102,以便响应于控制信号匹配供给电流。供电装置102在此是光伏设备502的逆变器。
    换而言之,图5示出了具有可匹配的特征的用于电网支路100中供电装置102的连接的功率保护开关104。在此提出的方法也可以用于固定接线连接到存在的终端电路100。
    在此提出的方法的基本构思在于在新式的功率保护开关104与供电单元102例如用于避免线路部分100的过载的PV设备502之间的通信。此外,在供电装置102中要求的在电网并联的自产生设备102与公用低压电网106之间的自动开关位置根据询问扩展到适合的功率保护开关104。
    代替当今常见的功率保护装置(熔断式保险装置或功率保护开关/“保险自动装置“)应用新式功率保护开关104。该功率保护开关永久地测量在分压器106与终端电路100也就是安装位置之间的电流。再者新式功率保护开关104能够与终端电路100中的装置102、110通信并且由此获得关于在其他位置例如在终端电路100的供电位置108上电流/功率流的信息。
    由收集的信息该新的功率保护开关104确定线路100的全部负载并且基于此进行开关。
    在功率保护开关104与供电装置102之间的通信对于运行是需要的。
    在电线100中的连线的通信的情况下在功率保护开关104中使用定向耦合器,以便禁止数据传输方向分布。由此可以排除干扰和错配。在基于无线的通信的情况下,通过明确的通信协议确保了电路的明确的配置。
    在一个实施例中,功率保护开关104使用算法矢量地通过接口和所有供电装置102计算最大出现的总电流并且在超过其关断特性曲线时关断。在此功率保护开关104具有电流-时间-特征。短时地总电流可以显著地上升超过额定电流。开关104在所述实施例中收集数据并且使用算法进行决定。
    在一个实施例中,功率保护开关104由在自身安装位置的电流和供给的电流确定和或向量和。对于在额定电流也就是终端电路100的最大可负载性与当前的和之间的差通过用于另外的供电的通信协议允许释放。由此可以降低而不是关断例如PV供电102。PV502那么在MPP之外工作。由此可以避免不必要的关断。
    图6示出了按照本发明的实施例的具有多个控制的装置的用于限制的系统200的方框图。系统200相应于图5中的系统。附加地将系统200扩展另一测量装置600。另一测量装置600集成到蓄能器604的整流器/逆变器602中。整流器/逆变器602同样可通过控制装置的控制信号控制。蓄能器604在此构造为缓冲电池(Pufferbatterie)。此外可控制的开关606集成到电网支路100中。可控制的开关606安装到至负载110的线路中。可控制的开关606同样可通过控制信号控制。
    在一个实施例中将该系统200扩展到一个以上供电单元。确保具有PV设备502的仅仅一个供电单元在一个新式的保险装置104之后连接到电路100,例如借助于通过功率保护装置104的释放;或者实现在保险装置104与多个供电单元102之间的通信,该通信确保在线路部分中的所有电流的和都不超过最大允许的电流。为此具有一个主机(通常是功率保护装置104),该主机实现这一点。为了电流的流通一起传输明确的识别,防止供电单元102的错误的倍增或滥用。
    在一个实施例中,构造系统200,以便通过电网隔离器隔离电网106与电网支路100。由此可以实施孤立运行。
    在一个实施例中,提供用于上级的能量管理系统的信息。
    在一个实施例中,系统主动地干预到负载110的电气负载管理系统中,以便将电网支路100中的负载保持在最大负荷之下。
    在一个实施例中,电气蓄能系统604连接在插座上。蓄能系统604实现了(峰值)负载管理,以便与PV供电装置102共同地提高自身消耗。
    在一个实施例中,系统200通过控制信号自动控制自动开关的负载110。
    如果由供电装置到电网106的供电不是期望的,那么可以通过与在电网连接点的测量元件202的通信将供电装置102调节到“没有供电“。如果产生太多能量,那么下调或关断供电装置102。
    在此提出的系统200可以由终端负载自身安装。通过电工的几个短工作步骤是以新式的保护开关104更换存在的功率保护元件。
    在一个实施例中保留有存在的功率保护装置104,如其所是的那样。附加地在功率保护装置104的区域中一个芯片位于在线路上。该芯片包含所有必要的功能。该芯片可以如分裂铁氧体那样构成。该测量感性地作用,如在电流钳那样。自身供电根据长变压器的原理和/或如在移相器中那样作用。能量在无电流的时间段缓冲在缓冲蓄能器中。用于释放的与逆变器102的通信通过载频技术实现。由此可以将系统200在没有干预到现在的接线的情况下安装在保险盒中。
    图7示出了按照本发明的实施例的用于限制电网的电网支路中的电气负载的方法700的流程图。电网支路具有如在图1至6中那样预定的最大负荷701。方法700具有读入步骤702、确定步骤704以及提供步骤706。在读入步骤702中读入电网信号708和供电信号710。电网信号708代表经由在电网支路100与电网106之间的接口的电流的值和流向。供电信号710代表供给到电网支路100中的供给电流的值。在确定步骤704中,使用电网信号708和供电信号710确定在电网支路100中的负载712。在提供步骤706中,使用负载712和最大负荷701提供用于匹配供给电流和/或经由接口的电流的控制信号714,以便限制负载。
    在一个实施例中,在读入步骤702中供电信号710代表经由电网支路的一个单个的辅助接口的供给电流。辅助接口是如在图1至6中那样示出的插座。
    在一个实施例中,在读入步骤702中供电信号710代表通过电网支路的至少两个相互独立的辅助接口的供电电流。例如如在图6中那样在一个辅助接口上连接光伏设备,而在另一辅助接口上连接缓冲蓄能器。
    在一个实施例中,方法700具有使用控制信号714匹配供给电流的步骤。
    所述的和在附图中示出的实施例仅仅示例性地选择。不同实施例可以完全或在各个特征方面相互组合。而且一个实施例可以通过另一实施例的特征补充。
    此外按照本发明的方法步骤可以重复以及以不同于所述顺序的顺序执行。
    如果一个实施例包括在第一特征与第二特征之间的”和/或”连接,那么这可以如此解读,即按照一个实施形式的实施例具有不仅第一特征和第二特征,而按照另一实施形式具有或者仅仅第一特征或者仅仅第二特征。

    关 键  词:
    用于 限制 电网 支路 中的 电气 负载 方法 控制 装置
      专利查询网所有文档均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
    0条评论

    还可以输入200字符

    暂无评论,赶快抢占沙发吧。

    关于本文
    本文标题:用于限制电网的电网支路中的电气负载的方法和控制装置.pdf
    链接地址:https://www.zhuanlichaxun.net/p-4276430.html
    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

    copyright@ 2017-2018 zhuanlichaxun.net网站版权所有
    经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1