DE19827345A1

DE19827345A1 - Deriving effective power of electrical loads for power management

Info

Publication number: DE19827345A1
Application number: DE1998127345
Authority: DE
Inventors: Christian Fuenfgeld
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-06-19
Filing date: 1998-06-19
Publication date: 1999-12-30
Anticipated expiration: 2018-06-20
Also published as: DE19827345B4

Abstract

The method involves evaluating the number of measurement points required, determining an evaluatable characteristic value per measurement point, eliminating and individually detecting measurement points with parameters above an upper limit and evaluating, sorting and grouping the remaining points. A measurement signal proportional to the apparent power is output to a computer unit for characteristic operating states, using current measurement transducers. The computer unit multiples the current and voltage values and the power factor and determines an approximate effective power value which is subjected to a plausibility check

Description

Die Erfindung betrifft eine für das betriebliche Energie-Management hinrei chend genaue Ermittlung der Wirkleistung und -arbeit betrieblicher elektrischer Verbraucher zur Ableitung korrekter Schalt- und Betriebsempfehlungen im Rah men des betrieblichen Energie-Managements.The invention relates to one for operational energy management Accurate determination of the active power and work of operational electrical Consumers to derive correct switching and operating recommendations in the frame operational energy management.

In allen Produktionsbetrieben sind induktive und ohmsche Elektrizitätsverbrau cher eingesetzt. Diese wirken mit Blind-, Schein- und Wirkleistung gemäß der bekannten physikalisch-technischen Grundlagen auf die elektrischen Versor gungsnetze. Es ergeben sich Wirk-, Blind- und Scheingrößen, die über be kannte mathematische Methoden mit dem Leistungsfaktor cos ϕ berechenbar sind (Richter, W., Elektrische Messtechnik - Grundlagen, 3. Auflage, VDE-Ver lag GmbH, Berlin, 1996). Während ohmsche Verbraucher für das Auftreten von Wirkgrößen im Netz sorgen, belasten induktive Verbraucher das Netz mit Blind größen, die im Netz zwischen Erzeuger und Verbraucher pendeln. Der Propor tionalitätsfaktor zwischen Wirk- und Blindgröße wird als Leistungsfaktor be zeichnet und entspricht dem Wert der cosinus-Funktion des Lastwinkels ϕ zwi schen Wechselspannung und -strom. Der Winkel zwischen Schein- und Wirk größe in der graphischen Darstellung beider Größen ist ebenfalls der Lastwin kel ϕ.All production plants have inductive and ohmic electricity consumption cher used. These work with reactive, apparent and active power according to the known physical-technical basics on the electrical supplier networks. There are real, blind and sham sizes, which are about be known mathematical methods can be calculated with the power factor cos ϕ are (Richter, W., Electrical Metrology - Basics, 3rd edition, VDE-Ver lag GmbH, Berlin, 1996). While ohmic consumers for the occurrence of Effective variables in the network cause inductive loads to blind the network sizes that oscillate between producers and consumers on the net. The proportion Functionality factor between real and blind size is used as the power factor draws and corresponds to the value of the cosine function of the load angle ϕ zwi AC voltage and current. The angle between apparent and effective The size in the graphical representation of both sizes is also the Lastwin kel ϕ.

Der im Rahmen des betrieblichen Energie-Managements zu messende, zu kon trollierende und zu optimierende Wirkleistungsbezug läßt sich nicht direkt mes sen, so daß näherungsweise Betrachtungen erfolgen müssen. An einem Wech selspannungsleiter sind lediglich Strom und Spannung direkt meßbar, woraus Scheinleistung sowie Leistungsfaktor und damit Wirkleistung direkt berechnet werden können.The to be measured within the scope of operational energy management, to con Controlling and optimizing active power consumption cannot be measured directly sen, so that approximate considerations must be made. On a change voltage conductors are only current and voltage directly measurable, from which Apparent power and power factor and thus active power are calculated directly can be.

Um die Höhe der Wirkleistungen der eingesetzten elektrischen Verbraucher zu Zwecken des betrieblichen Energie-Managements zu bestimmen, können der zeit Wirkleistungs-Meßwandler mit Strom- und Spannungseingängen eingesetzt werden (Prospekt Stromwandler / Meßumformer der Fa. MBS Sulzbach Mess wandler GmbH, Bachstraße 51, D 74429 Sulzbach). Diese sind in vielen Bau formen am Markt erhältlich, bestimmen aus Strom- und Spannungsmessungen den Leistungsfaktor cos ϕ und geben deren Produkt als wirkleistungsproportio nales Signal aus. Diese Wirkleistungs-Meßwandler liefern genaue Werte, sind aber verhältnismäßig teuer, so daß unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten oft mals nur der Gesamt-Energiebezug und eventuell die wichtigsten Verbraucher erfaßt werden können. Unter Umständen besteht die Möglichkeit, mehrere Ver braucher zu Verbrauchergruppen zusammenfassen zu können, um bei erhöh tem Bauaufwand die Anzahl der Meßstellen reduzieren zu können.To the level of active power of the electrical consumers used The purposes of operational energy management can be determined by the active power transducer with current and voltage inputs (Current transformer / transmitter brochure from MBS Sulzbach Mess wandler GmbH, Bachstrasse 51, D 74429 Sulzbach). These are in many construction shapes available on the market, determine from current and voltage measurements the power factor cos ϕ and give their product as real power proportion signal. These active power transducers provide accurate values but relatively expensive, so often from an economic point of view sometimes only the total energy supply and possibly the most important consumers can be detected. There may be the possibility of multiple ver to be able to group consumers into consumer groups in order to increase system to reduce the number of measuring points.

Alternativ zur Verwendung von Wirkleistungsmeßwandlern möglich ist die sepa rate, hoch aufgelöste Messung von Strom und Spannung mit einfachen Sen soren und die rechnerische Auswertung ihrer Zeitverläufe in einer zentralen Recheneinheit ebenfalls möglich. Aus der Zeitdifferenz der Nulldurchgänge gleicher Kurvenflanken der gemessenen Wechselsignale kann der Lastwinkel und damit Leistungsfaktor cos ϕ bestimmt werden. Das Produkt aus Strom, Spannung und dem Leistungsfaktor ist wiederum die Wirkleistung. Dieses Prinzip wird an sich auch so in Wirkleistungs-Meßwandlern eingesetzt und ließe sich prinzipiell auch in separaten Messungen realisieren, was aber hohen re chentechnischen Aufwand bedeutet.As an alternative to using active power transducers, the sepa is possible rate, high-resolution measurement of current and voltage with simple sen sensors and the computational evaluation of their time courses in a central Computing unit also possible. From the time difference of the zero crossings The load angle can have the same curve flanks of the measured alternating signals and thus power factor cos ϕ can be determined. The product of electricity, Voltage and the power factor is in turn the active power. This The principle is also used per se in active power transducers can also be realized in principle in separate measurements, which, however, is high technical effort means.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem die Einzel kosten je Wirkleistungs-Meßstelle an ein- und mehrphasigen Wechselspan nungsnetzen durch gezielt in Kauf genommene Ungenauigkeit der Meßgröße maßgeblich reduziert werden und damit bei Beibehaltung des bisherigen Ko stenbildes die Anzahl der Meßpunkte entscheidend erhöht werden kann, sodaß Einzeleinflüsse deutlicher dargestellt und feiner abgestimmte Maßnahmen im betrieblichen Energie-Management erreichbar sind. Damit ist gleichzeitig das Verhältnis Aufwand zu Nutzen bei der Ermittlung von Größe und Struktur des Wirkleistungseinsatzes als Bewertungsgröße der Energieökonomie eines Un ternehmens entscheidend zu verbessern.The object of the invention is to develop a method by which the individual cost per active power measuring point on single and multi-phase AC chips networks due to specifically accepted inaccuracy of the measured variable be significantly reduced and thus while maintaining the previous Ko stenbildes the number of measuring points can be increased significantly, so that Individual influences are shown more clearly and more precisely coordinated measures in the operational energy management are achievable. That’s the same thing Ratio of effort to benefit in determining the size and structure of the Active power use as an evaluation of the energy economy of a company company to improve decisively.

Die Aufgabe wird gelöst, indem zunächst die Anzahl der im Rahmen des be trieblichen Energiemanagements notwendigen Meßstellen bewertet wird, wobei bei Vorliegen einer geringen Anzahl von Meßstellen diese einzeln erfaßt wer den. Bei einer relativen Vielzahl von Meßstellen wird zunächst deren Elektrizi tätsverbrauch beziehungsweise Leistungsbedarf bewertet. Meßstellen mit ho hem Verbrauch beziehungsweise Leistungsbedarf werden aus energiewirt schaftlicher Sicht zweckmäßigerweise eliminiert und einzeln erfaßt, um rele vante Fehlergößen zu minimieren.The task is solved by first the number of be driving energy management necessary measuring points is evaluated, whereby if there is a small number of measuring points, these are recorded individually the. In the case of a relatively large number of measuring points, their electrizi activity consumption or power requirement assessed. Measuring points with ho Hem consumption or power requirements are from energy management from the economic point of view expediently eliminated and recorded individually in order to rele to minimize vante error sizes.

Als dritter Schritt schließlich wird der konstruktive, bautechnische und organisa torische Aufwand sowie eventuelle Produktionsausfälle des Zusammenschlus ses der verbleibenden, das heißt, nicht als "einzeln zu messen" gekennzeich neten Meßstellen bewertet. Bei hohem technischen Aufwand müssen die ver bleibenden Meßstellen einzeln erfaßt werden, womit die Gesamtzahl der Meß stellen festgelegt ist, die im weiteren weiter bewertet wird. Bei einer hohen An zahl von Meßstellen empfiehlt sich die Ausrüstung mit Strommesswandlern, die ein der Scheinleistung proportionales Meßsignal ausgeben. Dieses Signal wird als leistungsproportionales Signal einer Recheneinheit aufgegeben, wo es mit Werten für Spannung und Leistungsfaktor verknüpft wird, indem die strompro portionalen und spannungsproportionalen Werte miteinander und dem Lei stungsfaktor cos ϕ multipliziert werden.Finally, the third step is the constructive, structural and organizational Toric expenditure and possible loss of production of the merger ses of the remaining ones, that is, not labeled as "measure individually" neten measuring points evaluated. With high technical effort, the ver permanent measuring points are recorded individually, with which the total number of measuring positions is determined, which will be further evaluated in the following. With a high level number of measuring points, it is recommended to equip them with current transducers output a measurement signal proportional to the apparent power. This signal will given as a signal proportional to the power of an arithmetic unit, where with Values for voltage and power factor is linked by the power pro Proportional and tension-proportional values with each other and the lei power factor cos ϕ can be multiplied.

Im Ergebnis der rechentechnischen Verknüpfung wird ein angenäherter Wirklei stungswert ausgegeben, der innerhalb eines Toleranzbereiches mit dem tat sächlichen Wirkleistungswert übereinstimmt. Alternative zu dieser technischen Näherung ist die aus wirtschaftlichen Gründen nur für eine geringe Anzahl von Meßstellen in Betracht kommende direkte Wirkleistungsmessung, die sehr ge naue Resultate hinsichtlich der Meßwerte, aber ungenaue Resultate hinsicht lich der Struktur liefert. Beide Werte können als Basis für Energie-Management- Entscheidungen herangezogen werden. Die erfindungsgemäß angenäherten Eingangsgrößen liefern eine gute Datenbasis, da der betriebliche Gesamtver brauch durch ein Energie-Management-System ohnehin nicht mit der Genauig keit vergleichbar der Wirkleistungsmessung geregelt werden kann.The result of the computational linkage is an approximate knot output value that did within a tolerance range with the actual power value corresponds. Alternative to this technical For economic reasons, the approximation is only for a small number of Measuring points into consideration direct active power measurement, the very ge accurate results with regard to the measured values, but inaccurate results of the structure. Both values can be used as the basis for energy management Decisions are used. The approximated according to the invention Input variables provide a good database, since the overall operational ver do not need with an energy management system anyway with the exact can be regulated comparable to the active power measurement.

Zur Proportionierung der technischen Anlage zur Ermittlung der Wirkleistungs größen wird für charakteristische Betriebszustände der Verbraucher der jeweils gültige Leistungsfaktor in-situ bestimmt. Auch in charakteristischen Betriebszu ständen können schwankende Leistungsfaktoren auftreten, die dann über ei nen hinreichenden Zeitraum zu mitteln sind, so daß das globale Verhalten des zu bewertenden Verbrauchers gut wiedergegeben wird. Des weiteren wird ein der Netzspannung des Gesamtsystems adäquates Signal bereitgestellt. Die Art der Ermittlung dieses Signals wird auf Grund experimenteller Untersuchungen vorbestimmt, indem zu differenten Zeiten Messungen erfolgen, um Aussagen zur Konstanz der Netzspannung treffen zu können. Sind Schwankungen der Netzspannung unwesentlich, wird auf deren kontinuierliche Messung verzichtet, und es wird in der technischen Anlage ein diesem konstanten Grundwert ad äquates Signal zur Bewertung herangezogen. For proportioning the technical system to determine the active power sizes for the characteristic operating states of the consumers valid power factor determined in-situ. Even in characteristic operating areas fluctuating performance factors can occur, which can then be determined via ei A sufficient period of time must be averaged so that the global behavior of the consumer to be assessed is well reproduced. Furthermore, a the mains voltage of the overall system is provided with an adequate signal. The Art the determination of this signal is based on experimental studies predetermined by taking measurements at different times to make statements to be able to meet the constancy of the mains voltage. Are fluctuations in the Mains voltage is insignificant, the continuous measurement is dispensed with, and this constant basic value is added to the technical system Equivalent signal used for evaluation.

Ist eine Schwankungsbreite von <5% der effektiven Nennspannung feststell bar, erfolgen in-situ-Messungen an ausgewählten Punkten und die Übermitt lung der den erzielten Meßgrößen adäquaten Signale an die Recheneinheit. Für die in-situ-Messungen werden repräsentative Meßstellen an Hand einer vorausgehenden Einzelbewertung der relevanten Verbraucher ausgewählt und festgelegt. Je nach Ausmaß des technischen Systems, der Detaillierung der Erfassung und der Dynamik der energieverbrauchenden Prozesse sollten in ei ner Datenbank der charakteristischen Parameter mehrere Bereiche den Ge samtprozeß abschnittsweise abbilden, beispielsweise
If a fluctuation range of <5% of the effective nominal voltage can be determined, in-situ measurements are carried out at selected points and the signals that are adequate for the measured variables are transmitted to the computing unit. For the in-situ measurements, representative measuring points are selected and determined based on a previous individual assessment of the relevant consumers. Depending on the extent of the technical system, the level of detail of the recording and the dynamics of the energy-consuming processes, several areas should depict the overall process in sections in a database of characteristic parameters, for example

Die Scheinleistung Ps eines Verbrauchers wird durch Multiplikation der Effek tivwerte von Strom und Spannung nach der Gleichung
The apparent power Ps of a consumer is obtained by multiplying the effective values of current and voltage according to the equation

Ps = U × I
Ps = U × I

ermittelt. Für die Ermittlung der Wirkleistung an einem einphasigen Verbraucher wird verfahren, indem das Produkt aus Spannung U und Strom I mit dem je weils gültigen Leistungsfaktor multipliziert wird. Handelt es sich um einen un symmetrisch belasteten dreiphasigen Netzanschluß, wird die Summe aller Lei terströme, multipliziert mit Spannung und Leistungsfaktor, ermittelt und für die Verarbeitung in der Recheneinheit bereitgestellt. Ergibt sich bei den in-situ- Messungen an ausgewählten Punkten, daß alle Leiter gleichmäßig belastet sind, kann der Wert eines Leiters mit der Zahl der Leiter, also bei einem drei phasigen Anschluß mit dem Faktor 3, multipliziert werden. Praktisch werden diese experimentell ermittelten und in der Recheneinheit weiterverarbeiteten Wirkleistungswerte der Einzelverbraucher in Verbrauchergruppen auf Plausibili tät geprüft, indem die in diese Verbuachergruppen eingespeisten elektrischen Wirkleistungswerte durch bekannte Wirkleistungs-Meßwandler an zum Beispiel Trafostationen oder Unterstationen der betrieblichen Elektroenergieverteilung überprüft werden. Im Ergebnis der Einschätzung der Toleranzwerte der Bilan zen ist die Entscheidung zu treffen, ob eine Anpassung der Parameter erfolgen soll oder nicht. Basis der Bilanzierung können sowohl Leistungs- als auch da von abgeleitete Arbeitswerte sein. Empfohlen wird die Verwendung von Lei stungswerten für eine grobe erste Einschätzung der Rechengenauigkeit bei spielsweise als Kontrollgröße am Bildschirm eines betrieblichen Energie-Daten- Erfassungssystems. Zur Verringerung der Auswirkung der statistisch auftreten den Abweichungen der gemessenen und rechnerisch verarbeiteten Werte wird für die wirksame Beurteilung des Verfahrens und der Genauigkeit der verwen deten Parameter die Verwendung von Arbeitswerten empfohlen. Im folgenden wird deshalb der Begriff "Größe" synonym für Leistungs- beziehungsweise Ar beitswerte verwendet.determined. For determining the active power on a single-phase consumer is proceeded by the product of voltage U and current I with the respective because the valid power factor is multiplied. Is it an un symmetrically loaded three-phase mains connection, the sum of all Lei ter currents, multiplied by voltage and power factor, determined and for the Processing provided in the computing unit. Arises with the in-situ Measurements at selected points that all conductors are evenly loaded the value of a conductor can be compared to the number of conductors, i.e. three phase connection must be multiplied by a factor of 3. Become practical these experimentally determined and processed in the computing unit Active power values of individual consumers in consumer groups on plausibility tested by the electrical feed into these consumer groups Active power values using known active power transducers, for example Transformer stations or substations of the company electrical power distribution be checked. As a result of the assessment of the tolerance values of the bilan The decision must be made whether the parameters are adjusted should or shouldn't. The basis of accounting can be both performance as well of derived labor values. The use of lei is recommended values for a rough first assessment of the calculation accuracy for example as a control variable on the screen of an operational energy data Acquisition system. To reduce the impact of occurring statistically the deviations of the measured and arithmetically processed values for the effective assessment of the procedure and the accuracy of the use If parameters are recommended, the use of labor values is recommended. Hereinafter The term "size" is therefore synonymous with performance or Ar used values.

Damit sind im Rahmen der Plausibilitätsprüfungen grundsätzlich 2 Betrachtun gen in verschiedenen Detaillierungsstufen möglich. Die Blindkomponente der Einzel- und Summenverbräuche wird nicht berücksichtigt, so daß ausschließ lich die Wirkgröße bilanziert wird. Die Anpassung der charakteristischen Ein gangsparameter des Systems erfolgt durch einen betriebs- beziehungsweise vorhabenspezifischen Korrekturfaktor.This means that there are basically two considerations in the context of the plausibility checks possible in different levels of detail. The blind component of the Individual and total consumption is not taken into account, so that excludes the effective quantity is balanced. The adjustment of the characteristic one The system's parameters are controlled by an operating or project-specific correction factor.

Wirk- und Blindgröße werden als Basis für korrigierende Betrachtungen ge nutzt. Es ergeben sich konkretere Aussagen zur Korrektur der Eingangspara meter durch eine Verringerung der Auswertungstoleranz, die so maßgeblich er höht werden kann. The active and blind sizes are used as the basis for corrective considerations uses. There are more concrete statements on the correction of the input pair meters by reducing the evaluation tolerance, which is so decisive can be increased.

Des weiteren werden die äußeren Verbauchsparameter charakterisiert von der Wirkgröße W und dem äußeren Lastwinkel ϕ. Dieser äußere Lastwinkel ϕ wird erfindungsgemäß entweder parallel zur eingespeisten Wirkgröße gemessen oder durch eine Blindstrom-Kompensationsanlage konstant gehalten. Ebenso können alle Blindgrößen zusätzlich zu den Wirkgrößen bilanziert werden.Furthermore, the external consumption parameters are characterized by the Effective size W and the external load angle ϕ. This external load angle ϕ becomes According to the invention, measured either parallel to the active variable fed in or kept constant by a reactive current compensation system. As well All blind sizes can be balanced in addition to the effective sizes.

Die bilanzierende Betrachtung aller Einzelwerte erfolgt, indem in einem sinn bildlichen Vektor-Diagramm, in dem in der Waagerechten die Ohmschen Grö ssen und in der Senkrechten die induktiven Größen dargestellt werden, die äußere Scheingröße, definiert durch diesen Lastwinkel und ihrer Projektions länge auf der Ohmschen Achse (Wirkgröße) als Vergleichsnormal eingetragen wird.
The balancing analysis of all individual values is carried out by the external apparent size, defined by this load angle and its projection length on the ohmic, in a symbolic vector diagram, in which the ohmic sizes are shown in the horizontal and the inductive sizes in the vertical Axis (effective variable) is entered as a comparison standard.

Endpunkt des äußeren Zeigers ist der Punkt B mit den Außenabschnitten Ba (senkrecht) und Wa (waagerecht). Zusätzlich werden alle Verbrauchsgrößen der Verbrauchergruppe (einschließlich der Blindstromkompensation) abgetra gen. Dazu ist jeweils die Zeigerlänge eindeutig bekannt, da sie der gemesse nen Scheingröße entspricht. Hinsichtlich der Orientierung werden erfindungs gemäß folgende Annahmen getroffen:
The end point of the outer pointer is point B with the outer sections Ba (vertical) and Wa (horizontal). In addition, all consumption quantities of the consumer group (including reactive current compensation) are deducted. For this purpose, the length of the pointer is clearly known, since it corresponds to the measured apparent size. With regard to the orientation, the following assumptions are made according to the invention:

- Consumption quantities of the reactive current compensation system run perpendicular to the ohmic axis.
- Consumption quantities of the consumers are oriented according to their load angle ϕ i, which is determined from the characteristic power factor defined in each case.

Erfindungsgemäß erfolgt die Bilanzierung aus Addition der äußeren Ver brauchsgröße mit der Größe der Blindstromkompensationsanlage, womit Punkt A erreicht ist, der als Referenzgröße für die Summation der Einzelverbaucher anzusehen ist.According to the invention, the balancing is carried out by adding the external ver need size with the size of the reactive current compensation system, with which point A is reached, which is the reference quantity for the summation of the individual consumers can be seen.

Ausgehend vom Ursprung des Koordinationssystems werden die Zeiger der Scheingrößen der Einzelverbaucher geometrisch addiert, womit Punkt A' er reicht ist, der in der Regel nicht deckungsgleich ist mit Punkt A, dem Referenz punkt, um den ein zulässiger Toleranzbereich gezogen wird, der die zulässige Ungenauigkeit der Gesamtbilanz des Systems beschreibt.Starting from the origin of the coordination system, the pointers of the The apparent sizes of the individual consumers are added geometrically, with which point A 'he is enough, which is usually not congruent with point A, the reference point around which a permissible tolerance range is drawn, which is the permissible Describes inaccuracy in the overall balance of the system.

Die horizontale Abweichung Δ W ist der Bilanzfehler, der einen gewissen Tole ranzabstand Δ W max um den gemessenen Wert der eingespeisten Wirk größe nicht überschreiten darf. The horizontal deviation Δ W is the balance error that has a certain tolerance distance ∆ W max by the measured value of the injected active size may not exceed.

Zusätzlich zu den Wirkgrößen werden auch die Blindgrößen bilanziert, sodaß sich analog eine vertikale Abweichung AB und die maximale einseitige Abwei chung von AB max ergibt. Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah rens bedingt für solche Verbrauchergruppen, die an einer Kompensationsan lage angeschlossen sind, die Messung des in diese fließenden Stromes und damit der entsprechenden Scheingröße S, die als vollständig kapazitativ und damit im Zeigerdiagramm senkrecht angenommen werden kann.In addition to the active variables, the blind variables are also balanced, so that analogously there is a vertical deviation AB and the maximum one-sided deviation of AB max results. The implementation of the method according to the invention rens conditionally for those consumer groups that are compensating are connected, the measurement of the current flowing into this and hence the corresponding apparent size S, which is considered to be completely capacitive and so that the pointer diagram can be assumed to be vertical.

Damit erfolgt die Bilanz doppelt und verbessert die Kontrolle der einzelnen Lei stungsfaktoren durch die zweidimensionale Betrachtung wesentlich.So the balance is double and improves the control of the individual Lei performance factors due to the two-dimensional view.

Die Summe der Scheingrößen der Verbraucher ergibt sich damit durch Über mittlung von Signalen und deren Aufgabe auf eine Recheneinheit. Die aufge gebenen Signale sind adäquat der äußeren Wirkgröße Wa (Koordinate zu Punkt B), der äußeren Blindgröße Ba (Ordinate zu Punkt B) und dem Strom zeiger der Kompensationsanlage (Ordinatenabschnitt zwischen Punkte A und B). Diese werden im Einzelnen durch die Recheneinheit addiert und ins Ver hältnis zur Summe der geometrischen Addition der Scheingrößen der Einzel verbraucher (Wertepaar zu Punkt A') gesetzt werden. Der maßgebliche Tole ranzbereich wird als Quadrat angenommen, d. h., mit Δ W max identisch Δ B max. Auch Rechtecke mit Δ W max different zu Δ B max sind möglich.The sum of the apparent sizes of the consumers thus results from over averaging signals and their task on a computing unit. The up given signals are adequate to the external effective variable Wa (coordinate Point B), the external blank size Ba (ordinate to point B) and the current pointer of the compensation system (ordinate section between points A and B). These are added in detail by the computing unit and ver ratio to the sum of the geometric addition of the apparent sizes of the individual consumer (pair of values for point A '). The definitive tole The range is assumed to be a square, i.e. that is, with Δ W max identical to Δ B Max. Rectangles with Δ W max different from Δ B max are also possible.

Damit wird rechentechnisch als Gütekriterium der Bestimmung der Leistungs faktoren die Wurzel aus der Summe der Quadrate der einzelnen Abweichungen ermittelt, indem
In terms of computation, the root of the sum of the squares of the individual deviations is determined as a quality criterion for determining the power factors by

Ergibt sich
Surrendered

daß der Gütefaktor D der Gesamtbilanz außerhalb des Toleranzbereiches liegt, sollte eine Korrektur der Annahmen, d. h., der Leistungsfaktoren und Betriebs zustände, für die sie definiert sind, der einzelnen Verbraucher der Verbrau chergruppe vorgenommen werden.that the quality factor D of the overall balance lies outside the tolerance range, should correct the assumptions, i.e. i.e., the performance factors and operational conditions for which they are defined, the individual consumer of consumption group.

Um zu vermeiden, daß falsche Betriebszustände der einzelnen Verbraucher ständige Korrekturen der Leistungsfaktoren und damit ein Schwingen des Sy stems hervorrufen, muß zunächst festgestellt werden, ob sich alle Verbraucher in den für ihre jeweiligen Leistungsfaktoren richtigen Betriebszuständen befun den haben. Ist das nicht der Fall, sollte die Bilanzierung unter der Bedingung wiederholt werden, daß zunächst die Leistungsfaktoren für die neuen Betriebs zustände ermittelt und zur Basis der neuen Betrachtung dem Rechner übermit telt werden.To avoid incorrect operating states of the individual consumers constant corrections of the performance factors and thus a swing of the Sy cause stems, it must first be determined whether all consumers in the correct operating conditions for their respective performance factors have that. If not, the accounting should be conditional be repeated that first the performance factors for the new operating states determined and transmitted to the computer based on the new consideration be communicated.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment become.

In der zugehörigen Zeichnung zeigtIn the accompanying drawing shows

Fig. 1 die Darstellung der Anordnung einzelner Meßstellen, Fig. 1 is an illustration of the arrangement of individual measuring points,

Fig. 2 die Darstellung der Berücksichtigung gemessener Werte, Fig. 2, the representation of the measured values into account,

Fig. 3 die Darstellung der Ermittlung einzelner Werte im Betrieb, Fig. 3 is an illustration of the determination of individual values during operation,

Fig. 4 die Darstellung der Verarbeitung der Einzelgrößen, Fig. 4 shows the representation of the processing of the individual sizes,

Fig. 5a die Darstellung der Wirkleistungsbilanzierung, FIG. 5a, the representation of the real power accounting,

Fig. 5b die Darstellung der Blindleistungsbilanzierung, Fig. 5b, the representation of the reactive power accounting,

Fig. 6 die Darstellung der Diskussion der Einzelgrößen. Fig. 6 shows the discussion of the individual sizes.

In einer Betriebsanlage mit über 100 Elektrizitätsverbrauchern, versorgt von 6 Transformatoren aus 3 räumlich getrennten Unterstationen, sind Eingangsda ten für das betriebliche Energie-Management-System bereitzustellen. Auf Grund der räumlichen Enge in den Unterstationen und der weiteren Verteilung der Anschlüsse potentiell sinnfällig zusammenfaßbarer Verbraucher sowie der notwendigen ständigen Verfügbarkeit der Anlagen war die bautechnische Zu sammenlegung zu Verbrauchergruppen nicht möglich. Es sind die notwendigen Verfahrensschritte gemäß Fig. 1 zu treffen. Bei erheblicher monetärer Einspa rung werden an allen Verbrauchern, bedarfsgerecht 1 oder 3, Stromwandler gemäß Fig. 3 installiert, durch Einzelmessungen die Eingangsparameter des Systems gemäß Fig. 4 bestimmt und die Bilanzierung gemäß Fig. 5a und 5b eingerichtet. Referenz war die von den Trafos in die Unterstationen eingespei ste Wirkleistung WA. Bilanzräume sind jeweils die Unterstationen. Das System arbeitet gemäß der Darstellung bei Anwendung der einzelnen Komponenten nach dem erfindungsgemäßen Vorschlag mit einer Genauigkeit < 20% im ¼- Stunden-Takt bei einer erheblichen Einsparung aus einer veränderten Be triebsweise der einzelnen Verbraucher. Im Ergebnis der Untersuchungen sind die notwendigen Verfahrensschritte gemäß Fig. 6 einzuleiten. Das Gesamtsy stem bietet damit die Möglichkeit der Ableitung weiterer technischen Maßnah men gemäß Fig. 2.In a plant with over 100 electricity consumers, supplied by 6 transformers from 3 spatially separated substations, input data for the company energy management system must be provided. Due to the spatial confinement in the substations and the further distribution of the connections of potentially usable summarizable consumers as well as the necessary constant availability of the systems, it was not possible to merge them into consumer groups. The necessary method steps according to FIG. 1 are to be taken. With considerable monetary savings, current transformers according to FIG. 3 are installed at all consumers, needs-based 1 or 3, the input parameters of the system according to FIG. 4 are determined by individual measurements and the balancing according to FIGS. 5a and 5b is set up. The reference was the active power WA fed into the substations by the transformers. Balance rooms are the substations. The system works as shown when using the individual components according to the proposal according to the invention with an accuracy of <20% every ¼ hour with a considerable saving from a change in the mode of operation of the individual consumers. As a result of the examinations, the necessary method steps according to FIG. 6 are to be initiated. The overall system thus offers the possibility of deriving further technical measures according to FIG. 2.

Claims

1.Procedure for deriving a sufficiently precise determination of the active power and work of operational electrical consumers to derive correct switching and operating recommendations in the context of operational energy management to reduce the individual costs per active power measuring point using current transducers and a computing unit, at which

1. evaluates the number of necessary measuring points,
2. an assessable characteristic value is defined for each of the measuring points,
3. Measuring points with a characteristic value lying at the upper permissible limit
4. eliminated and
5. be recorded individually,
6. The remaining measuring points are assessed, sorted and grouped in consideration of their local position and the expected consumption size,
7. Current transducers are assigned to the
8. in characteristic operating conditions
9. give a measurement signal proportional to the apparent power,
10. this signal is given up as a current-proportional signal from a computing unit,
11. Here, a link is made with the voltage and the power factor adequate values by multiplying the current proportional and voltage proportional values with each other and the power factor cos ϕ and
12. an approximate value for the active power value is determined,
13. The output value within the framework of a comparison of the active and reactive power of the approximately determined Elt consumers and the active or reactive power or work fed into a consumer group is carried out by the computing unit, the plausibility check is linked to a result of the machine-technical parameters Correction value, which is determined from a comparison between the mathematically determined sum of the active powers and the active power values at the input of the consumer group,
14. The determined consumption value serves as the basis for energy management considerations and decisions.

2. The method according to claim 1, wherein

1. The need for active labor is used as a relevant characteristic value.

3. The method according to claim 1, wherein

1. the active power requirement is used as a relevant characteristic value.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, in which

1. the determination of the power factors for characteristic operating states of the consumers is determined in-situ.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, in which

1. When determining the active power on a single-phase consumer, the product of voltage U and current I is multiplied by the applicable power factor and the computing unit is given up.

6. The method according to any one of claims 1 to 4, in which

1. When determining the active power at an evenly loaded multi-phase consumer, the product of voltage U and current I is multiplied by the applicable power factor and the number of phases.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, in which

1. the external load angle ϕ of the respective consumer group is kept constant by a reactive current compensation system.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, in which

1. in addition to the active variables, the blind variables are also balanced.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, in which

1. The individual consumer groups are classified on the basis of their own technical parameters.

10. The method according to claim 9, wherein

1. The technical adaptation of the characteristic values of each consumer takes place in the total limits cos ϕ min and cos ϕ max and the relative limits Δ max.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, in which

1. the power factor cos ϕ is changed by a fixed increment x, taking into account the respective consumer-typical limits cos ϕ min and cos ϕ max, so that a resulting balance error lies in the defined tolerance range plus / minus Δ W max and plus / minus Δ B max.