DE3305766A1

DE3305766A1 - Verfahren zum minimieren der energiekosten sowie hoechstlastwaechter zu seiner durchfuehrung

Info

Publication number: DE3305766A1
Application number: DE3305766A
Authority: DE
Inventors: Manfred 6401 Kalbach Pitsch; Gerhard Seuring
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-02-19
Filing date: 1983-02-19
Publication date: 1984-08-23

Description

Anwaltsbüro

Ruppert & Schlagwein

Bahnhofeallee 11
D-6350 Bad Nauheim
Telefon: 06032/23 37

M. Pitsch / E. Seuring D2.02.83

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Verfahren zum Minimieren der Energiekosten sauie Höchstlastwächter zu seiner Durchführung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Minimieren der nach Gesamtverbrauch und Höchstverbrauch innerhalb festgelegter Zeitintervalle berechneten Energiekasten, insbesondere für elektrische Energie. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf einen Höchstlastwächter zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Elektrizitätswerke sind daran interessiert, eine über die Zeit möglichst gleichmäßige Strommenge zu liefern, damit das Leitungsnetz möglichst gleichmäßig ausgelastet ist. Haben Abnehmer kurzfristig einen hohen Arbeitsverbrauch, so muß das Stromnetz für diesen kurzen Zeitraum ausgelegt werden und bleibt ansonsten ungenutzt. Diese Begebenheiten führen dazu, daß größere Verbraucher nicht nur für den insgesamt aufgetretenen Arbeitsverbrauch in küJh zahlen, sondern auch für die Bereitstellung der Energie Gebühren entrichten müssen. Zur Ermittlung der Bereitstellungskasten dienen sogenannte Höchstlastzähler, die 2D für feste Intervalle von meist 15 Minuten immer wieder den Arbeitsverbrauch in diesem Intervall messen. Die heute

gebräuchlichen Höchstlastzähler haben einen Zeiger, der in 15 Minuten-Intervallen entsprechend des Arbeitsverbrauchs über eine Skala umndert und dabei einen Schleppzeiger mitnimmt. Je höher am Zählerablesetag die Stellung des Schleppzeigers iat, umso höher sind die zu entrichtenden Bereitstellungsgebühren.

Um es dem Abnehmer zu ermöglichen, seine Höchstlast möglichst klein zu halten, sind bereits Höchstlastwächter bekannt, welche ein Warnsignal abgeben, wenn sich etwa nactder halben Intervallzeit zeigt, daß die bis zum Ende des Intervalls voraussichtlich bezogene Arbeit oberhalb eines Grenzwertes liegt. Der Abnehmer hat dann die MöglichkEit, zum Beispiel eine elektrische Raumheizung vorübergehend abzuschalten, damit die Höchstlast innerhalb gewünschter Grenzen bleibt.

In der Praxis führen solche Höchstlastwächter nur zu einer geringen Senkung der Höchstlaat. Das liegt daran, daß es schwierig abzuschätzen ist, welche Verbraucher jeweils am zweckmäßigsten für wielange abgeschaltet werden. Hiervan abgesehen ist ein manuelles Abschalten lästig und macht es erforderlich, nach einiger Zeit wieder an das Ei" schalten zu denken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, welches ohne ' Eingreifen von Personen automatisch durchführbar ist und eine möglichst hohe Ausnutzung einer gewählten Höchstlastgrenze ermöglicht. Außerdem soll ein Höchstlastwächter zur Durchführung des Verfahrens entwickelt werden.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach Erreichen eines festgelegten Arbeitsverbrauchs in jedem Zeitintervall unter Berücksichtigung der

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bis dahin verstrichenen Zeit mittels eines Rechners die hie zum Intervallende voraussichtlich geleistete Arbeit ermittelt wird, und daß entsprechend des ermittelten Maximalwertes zum Intervallende Verbraucher nach einem vorbestimmten Programm in ihrer Leistung heruntergeschaltet, abgeschaltet oder zugeschaltet werden.

Mit diesem Verfahren kann die im Betrieb eines Abnehmers auftretende Höchstlast drastisch gesenkt werden, weil bei einem kurzfristigen hohen Energieverbrauch automatisch Verbraucher abgeschaltet ader heruntergeschaltet werden, deren Leistung nicht ständig gleichbleiben muß. Zum Herunter- oder Abschalten zwecks Höchstlastabsenkung eignet sich zum Beispiel eine elektrische Raumheizung. Zeigt sich, daß die Höchstlast in einem bestimmten Intervall nicht ausgenutzt wird, so wird nach dem Verfahren ein zuvor abgeschalteter Verbraucher, also zum Beispiel die Raumheizung wieder zugeschaltet. Deshalb werden dank des erfindungagemäßen Verfahrens keine Verbraucher unnötig lange abgeschaltet. Da das Herunterschalten oder Abschalten oder Zuschalten van Verbrauchern nach einem festgelegten Programm erfolgt, können unerwünschte Rückwirkungen auf den Produktionsverlauf weitgehend vermieden werden.

Das Ausnutzen eines gewählten Höchetlastgrenzwertes ist j besonders einfach, wenn das Verfahren wie im Anspruch .2 angegeben ausgestaltet ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ohne Austausch des Höchstlastzählers und ohne Eingriff in diesen Zähler durchgeführt werden, wenn ein Höchstlastwächter mit einem D auf den HöchstlastzBhler aufsetzbaren, die Zähleranzeige abtastenden Sensor verwendet wird.

NACHGEREICHTI

Besonders einfach gestaltet sich der Sensor, uenn er zum Abtasten einer Zeigerstellung, beispielsweise durch Infrarot, ausgebildet ist.

Zur Durchführung des Verfahrens bedient man sich zweckmäßigerueise einer Steuerlagik, welche wie im Anspruch 5 «. angegeben gestaltet ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Steuerlagik ist im Anspruch 6 angegeben.

Da die Zeitintervalle des Hüchstlastzählers mit den Zeitintervallen des Referenzzeitgebers der Steuerlogik übereinstimmen müssen, ist es erforderlich, den Referenzzeitgeber stets synchron mit dem Höchstlastzähler zu starten. Das kann vorteilhafteruielBe durch den zurückfallenden Zeiger des HöchstlastzMhlera erfolgen, was durch den Sensor am Höchstlastzähler feststellbar ist.

Das Zuschalten von Verbrauchern zuiecks Ausnutzung der gewählten Höchstlastgrenze erfolgt zmeckmäßigeruieise durch Festlegung einer zweiten Sensorschwelle, wie das im Anspruch B angegeben ist.

2D Zur näheren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und eines erfindungsgemäßen HöchstlastwMchters wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen. Eg zeigen

Figur 1 - einen elektrischen Stromzähler mit HBchBtlastzähler und der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung;

Figur 2 - ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung;

Figur 3 - Ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Figur 1 zeigt einen Stromzähler 1, welcher einen Rollenblack 2 zur Anzeige des Arbeitsverbrauchs und einen ; Höchstlastzähler 3 zur Anzeige des maximalen ArbeitBverbrauches in sich ständig wiederholenden Zeitintervallen von üblicherweise 15 Minuten hat. Der Höchstlastzähler hat einen Zeiger k, der einen Schleppzeiger 5 zu verstellen vermag, so daß der Schleppzeiger 5 stets den maximalen Ausschlag des Zeigers k markiert. Der Zeiger ff fällt alle 15 Minuten in seine Nullstellung zurück und beginnt dann entsprechend des Arbeitsverbrauchs sich erneut im Uhrzeigersinn zu bewegen.

Für die Erfindung wesentlich iat ein Sensor 6, welcher auf der Scheibe des Stromzählers 1 gesetzt ist und ein Sensorsignal erzeugt, sobald sich der Zeiger U hinter dem Sensor 6 befindet. Der Sensor S kann zum Beispiel ein Infrarotsensor sein. Vom Sensor 6 führt eine Leitung 7 zu einer Steuereinrichtung 8, weiche verschiedene Schaltstufen 9 zu schalten vermag. Bei diesen Schaltstufen 9 handelt es sich um die Schaltstufen verschiedener Verbraucher eines Betriebes.

Der genauere Aufbau der Steuereinrichtung β ergibt sich aus Figur 2. Dieae zeigt·zunächst den Zeiger k, welcher sich gerade vor dem Sensor 6 befindet. Gestrichelt ist die Steuereinrichtung 8 dargestellt. Das vom Sensor 6 erzeugte Signal gelangt zunächst in einen Sensorverstärker 10, welcher das Sensarsignal in ein Digitalsignal umwandelt und sowohl einer Steuerlogik 11 als auch einer Synchronimpulssteuerung 12 zuleitet. Von der Synchronimpulssteuerung 12 gelangt das vom Sensorverstärker 10

BAD ORIGINAL

Copy

NACHQEREICHT

abgezweigte Signal über einen Referenzzeitgeber 13 in die SteuerlDgik 11.

Weiterhin ist in der Steuereinrichtung B eine Verbrauchererfassung 1*f vorgesehen. Aufgrund der Verbrauchsanforderungen der einzelnen Verbraucher und des Sensorsignals unter Berücksichtigung der Referenzzeit des Sensorsignals entscheidet die Steuerlogik 11, welche Schaltstufe 9 geschaltet wird und damit, welche Verbraucher an- oder abgeschaltet werden. Die Verbrauchererfassung muß na- ■

1G türlich in der Lage sein zu signalisieren, ob ein Ver«- braucher gerade eingeschaltet ist. Des kann über die Steuerleitungen der Verbraucher an den Schaltstufen 9 festgestellt werden, da diese nur bei eingeschalteten Verbrauchern Spannung führen.

Die Arbeitsweise der Steuereinrichtung.B ist am leichtest anhand des Diagramms in Figur 3 zu verstehen. Dieses zeig den vom Höchstlastzähler 3 gemessenen Arbeitsverbrauch in KUIh mährend eines Meßintervalle van 15 Minuten. Mit 15 ist eine eingetragene horizontale Maximumlinie be-

2D zeichnet. Sie soll die Höchstlaat markieren, die nicht überschritten werden soll. In 15 Minuten sollen als: nicht mehr ale- 7 KUIh verbraucht werden. Eine optimale Ausnutzung der gewählten HöchBtlast wäre erreicht, wenn die elektrische Leistung während der 15 Minuten konstant bei 28 KU läge. Der Arbeitsverbrauch verliefe dann ent-. sprechend der Geraden 16. Nach 15 Minuten wären genau 7 KbJh erreicht, was durch den Punkt A auf der Maximumlinie 15 markiert ist. Ist der Leistungsbedarf höher als 2ß KW, zum Beispiel 60 KLl, so würde der Arbeitsver- · brauch entsprechend der Geraden 17 verlaufen und ohne die Steuereinrichtung 8 nach 15 Minuten 15 KhSi betragen, also weit oberhalb der Maximumlinie 15 liegen.DaB wird dadurch verhindert, daß die Gerade 17 nach dreieinhalb Minuten in einem Punkt B eine erBte Sensorschuielle 1B schneidet. '^r&i \

Der Sensor B gibt dann ein Signal an die Stgüerlogik Diese errechnet aufgrund dee Signals und der Referenzzeit, welche Laat .nach möglich ist, damit zum Ende des Intervalls van 15 Minuten die Maximumlinie 15 nicht überschritten wird."Bei diesem Beispiel sind nach dreieinhalb Minuten mit einer Leistung von 60 KuJ für den verbleibenden Zeitabschnitt nur noch 20 KUI zulösBig, um die 7 Klilh nicht zu überschreiten.

.In dem Diagramm ist eine dritte Gerade 19 eingezeichnet, ι die den Arbeitsverbrauch eines 22,5 KliJ-Uerbrauchers wiedargibt. Nach 15 Minuten löge der Arbeitsverbrauch bei 5,5 KUJ, also erheblich unter der Maximumlinie 15. Um die gewählte Maximumlinie besser ausnutzen zu können, ist eine zweite SenaorBchuielle 20 vorgesehen. Idird diese erreicht, (Punkt C), dann prüft die Steuerlogik 11, ob noch ein weiterer Vierbraucher zugeschaltet werden kann. Bei dem Beispiel ist in Punkt 10 die Zuschaltung des ursprünglichen 60 KUI-Verbrauchers noch möglich.

Es versteht aich, daß die Schwellen entsprechend der vorhandenen Verbraucher gesetzt werden müssen. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, muß die Steuerlogik natürlich ebenfalls den jeweiligen Begebenheiten angepaßt werden. Es ist natürlich auch möglich, statt der beschriebenen zwei Schwellen mehrere Schwellen vorzusehen, beispiels- !5 weise für jeden Verbraucher eine Schwelle.

Claims

nachgereicht

M. Pitach / G. Seuring Q2.02.83

Ansprüche

M. verfahren zum Minimieren dejr, n.äch.G.esamtverbrauch und ^*— Höchstverbrauch innerhalb; .festgelegter Zeitintervalle berechneten Energiekosten, insbesondere für elektrische Energie, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen eines festgelegten Arbeitsverbrauchs in jedem Zeitintervall unter Berücksichtigung der bis dahin verstrichenen Zeit mittels eines Rechners die bis zum Intervallende voraussichtlich geleistete Arbeit ermittelt luird, und daß entsprechend des ermittelten Maximalwertes zum Intervallende Verbraucher in ihrer Leistung nach einem vorbestimmten Programm heruntergeschaltet, abgeschaltet oder zugeschaltet werden. ·

2.. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß innerhalb jedee Zeitintervalls bei Überschreiten eines ersten Schuielluertes innerhalb eines vorgegebenen Zeitraumes Verbraucher abgeschaltet, und nach Erreichen eines zweiten Schuelliiiertes innerhalb jedes Intervalls Verbraucher zugeschaltet werden, sofern die zu diesem Zeitpunkt verbleibende Restintervallzeit gering genug ist, um eine Höchstlastüberschreitunq auszuschließen .

BAD

3. Höchstlastwächter zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 für einen elektrischen Höchstlastzähler, gekennzeichnet durch zumindest einen auf den Höchstlastzähler (3) aufBetzbaren, die Zähleranzeige abtastenden Sensor (6).

h. Höchstlastwächter nach Anspruch 3, dadurch g e k en π ζ e i c h η e t , daß der Sensor (6) zur Abtastung einer Zeigeretellung ausgebildet ist.

5. Höchstlastwächter nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerlogik (11) vorgesehen ist, welche bei Vorliegen eines Sensorsignals mit Hilfe eines Referenz-Zeitgebers (13) die geleistete Arbeit auf einen vorgegebenen Zeitraum extrapoliert, und daß die Steuerlogik (11) mit mehreren SchaltBtufen (9) gekoppelt ist, welche van der Steuerlogik (11) entsprechend der ermittelten Arbeit zur Verminderung der Last wahlweise schaltbar sind.

6. Höchstlastwächter nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, da durch gekennzeichnet, daß in die Steuerlogik (11) zwei zeitlich im Abstand zueinander festgelegte Sensorsignale einleitbar sind, wobei des erste Sensorsignal zum Abschalten von Verbrauchern und das zweite Sensorsignal zum Einschalten von Verbrauchern dient.

7. Höchstlastwächter nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzzeitgeber(13) jeweils durch den zurückfallenden Zeiger (k) des Höchstlastzählers (3) gestartet wird.

• « · Λ

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B. Hächstlastbjächter nach Anspruch 3 ader einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend der elektrischen Leistungen der Verbraucher Sensorschuiellwerte (18, 20) festgelegt sind,

--- -bei denen zur Ausnutzung einer gewählten Höchstlastgrenze die Verbraucher zu- oder abgeschaltet werden.

9. Höchstlastwächter nach Anspruch 3 ader einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung in den Steuerleitungen der Schaltstufen (9) zur Feststellung, ob ein Verbraucher eingeschaltet ist, überwacht wird.