DD274394A1 - METHOD FOR OPERATING OPERATION OF SLIDING BORDNET NETWORKS - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich vorrangig auf Elektroenergiesysteme auf Schiffen, welche auf der Grundlage von Dreiphasenwechselstrom arbeiten und nicht zum Zwecke der Erzeugung, Uebertragung und Wandlung der Propulsionsleistung eingesetzt werden. Die durch die Erfindung zu loesende technische Aufgabe besteht in ihrem Wesen darin, zustandsabhaengig die Netzparameter und Netztopologie zu bestimmen und einzustellen, welche optimal im Sinne mehrkriterieller Betriebsfuehrungsziele (vorrangig Energieoekonomie und Zuverlaessigkeit) sind. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass- Vorrichtungen zur Erzeugung eines Netzes oder mehrerer Teilnetze mit einstellbarer Frequenz und Spannung genutzt werden und-Elektroenergiebedarfstraeger von mindestens zwei Teilnetzen unterschiedlicher Frequenz einspeisbar gestaltet werden sowie-eine Steuereinrichtung zustandsabhaengig die Netzparameter und Netztopologie bestimmt und ihre Einstellung bewirkt.Fig. 1The invention relates primarily to electric power systems on ships, which operate on the basis of three-phase alternating current and are not used for the purpose of generating, transmission and conversion of Propulsionsleistung. The technical problem to be solved by the invention consists in its nature of determining and adjusting, depending on the state, the network parameters and network topology which are optimal in terms of multi-criteria operational management objectives (primarily energy economy and reliability). According to the invention, the object is achieved in that devices for generating a network or multiple subnetworks with adjustable frequency and voltage are used and -electric energy demanders of at least two subnetworks of different frequency are designed to be fed and a control device state-dependent determines the network parameters and network topology and causes their adjustment .fig. 1

Description

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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich vorrangig auf Elektroenergiesysteme auf Schiffen, welche auf df τ Grundlage von Dreiphasenwechselstrom arbeiten (Drehstrombordnetze) und nicht zum Zwecke der Erzeugung, Übertragung und Wandlung der Propulsionsleistung eingesetzt werden. Der Erfindungsgedanke kann prinzipiell erweitert werden auf Bordnetze anderer maritimer Objekte sowie auf Teilnetze industrieller Elektroenergieanlagen mit ähnlicher Struktur der Elektroenergiebedarfsträger.The invention relates primarily to electric power systems on ships which operate on df τ basis of three-phase alternating current (three-phase systems) and are not used for the purpose of generating, transmitting and converting the Propulsionsleistung. The concept of the invention can in principle be extended to board systems of other maritime objects as well as subnetworks of industrial electric power plants with a similar structure of the electric energy carriers.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Die Betriebsführung von Drehstrombordnetzen auf Schiffen erfolgt derzeit nach folgenden grundlegenden Methoden:The operational management of three-phase electrical systems on ships currently takes place according to the following basic methods:

1. Einspeisung der zentralen Schaltanlage (Zentrale der als Strahlennetze ausgeführten Bordnetze) durch Stromerzeuger verschieden möglicher Struktur (z.B. Wellen-, Getriebe-, Turbo-, Dieselgeneratoren mit funktionsbedingten Zusatzeinrichtungen wie Blindleistungsmaschinen, Stromrichter usw.) mit Nennspannung und Nennfrequenz. Speisung der Elektroenergiebedarfsträger (drehzahlstarre und drehzahlvariable Motoren, Beleuchtungsanlagen, Heizungen usw.) von der Bordnetzzentrale mit o.g. Netz-Nennparametern. Die Bßtriebsführung erfolgt durch Einstellung1. Infeed of the central switchgear (central office of the wiring systems designed as jet nets) by generators of various possible structure (for example shaft, gearbox, turbo, diesel generators with additional functions such as reactive power machines, converters, etc.) with rated voltage and nominal frequency. Supply of electric energy carriers (variable-speed and variable-speed motors, lighting systems, heaters, etc.) from the on-board power supply unit with o.g. Nominal system parameters. The Bßtriebsführung done by adjustment

- der Anzahl und Art der die Bordnetzzentrale speisenden Stromerzeuger- the number and type of generators supplying the onboard power supply

- der Leistungsaufteilung zwischen den in Betrieb befindlichen Stromerzeugern (bei mehr als einem in Betrieb befindlichen)- the distribution of power between the generators in operation (more than one in operation)

- des Ein- bzw. Ausschaltzustandes der Elektroenergiebedarfsträger- The on or off state of the electric energy carrier

- des Betriebszustandes der in ihrem Leistungsumsatz beeinflußbare Elektroenergiebedarfsträger (z.B. Drehzahlzustand drehzahlstellbarer Antriebe).- The operating condition of the influenced in their power conversion electric energy carrier (e.g., speed condition of variable speed drives).

2. Einspeisung der zentralen Schaltanlage durch vorzugsweise einen Wellengenerator mit einer bezüglich des Nennwertes relativen Frequenz (bei angepaßter Spannung), welche dem aktuellen relativen Drehzahlzustand der Propulsionsanlage entspricht (Gleitfrequenz). Speisung der Elektroenergiebedarfsträger sämtlichst mit diesen Netzparametern oder Frzeugung eines separativen Teilnetzes mit Nennspannung und -frequenz und Speisung eines Teils der Bedarfsträger aus diesem. Die Betriebsführung erfolgt durch Einstellung der beiden unter Methode 1 letztgenannten Zustände.2. Feeding the central switchgear by preferably a wave generator with respect to the nominal relative frequency (at the adjusted voltage), which corresponds to the current relative speed state of the propulsion plant (sliding frequency). Feeding of the electric energy carriers all with these network parameters or Fresse a separative subnetwork with rated voltage and frequency and feeding a part of the demand carrier from this. The operation is carried out by setting the last two under method 1 states.

Charakteristisch für die bekannten Verfahren zur Betriebsführung von Drehstrom-Schiffsbordnetzen ist, daß die Bordnetzfrequenz (bzw. -frequenzen bei Teilnetzen) sowie die Zuordnung der Elektroenergiebedarfsträger auf Teilnetze verschiedener Frequenz nicht zur Einstellung des Betriebszustandes der Bordnetze genutzt werden.Characteristic of the known method for operating management of three-phase shipboard systems is that the electrical system frequency (or frequencies of subnets) and the assignment of the electric energy carriers on subnets of different frequencies are not used to adjust the operating state of the vehicle electrical system.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Betriebsführung von Drehstrom-Scliffsbordnetzen zur Erfüllung im allgemeinen mehrkriterieller Zielstellungen (z. B. Minimierung des zustandsabhängigen Gesamtleistungsumsatzes unter Berücksichtigung von Grenzwerten und Randbedingungen, Maximierung der Versorgungszuverlässigkeit) durch gezielte Einstellung der Netzparameter (Frequenz(enl) und Netztopologie (Zuordnung der Elektroenergiebedarfsträger).The object of the invention is the operation of three-phase Scliffsbordnetzen to meet generally multi-objective objectives (eg, minimization of the state-dependent total power conversion taking into account limits and boundary conditions, maximizing the reliability of supply) by targeted adjustment of network parameters (frequency (enl) and network topology (Assignment of the electric energy carriers).

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die durch die Erfindung zu lösende technische Aufgabe besteht ihrem Wesen nach darin, zustandsabhängig diejenigen Netzparameter (Frequenz, Spannung) im Bordnetz (oder Teilnetzen desselben) und/oder diejenige Netztopologie (Zuordnung der Elektroenergiebedarfsträger auf Teilnetze) zu bestimmen und einzustellen, welche optimal im Sinne eines im allgemeinen mehrkriteriellen Zieles der Betriebsführung, vorrangig Minimierung des aktuellen Leistungsumsatzes des gesamten Bordnetzes unter Berücksichtigung bedarfsträgerabhängiger Randbedingungen und Grenzwerte sowie Maximierung der Versorgungszuverlässigkeit, sind. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daßThe technical problem to be solved by the invention consists essentially of conditionally determining and adjusting those network parameters (frequency, voltage) in the electrical system (or subnetworks thereof) and / or that network topology (assignment of the electric energy carriers to subnetworks), which are optimal in terms of a generally multi-criteria goal of operations management, primarily minimizing the current power consumption of the entire electrical system, taking into account consumer-dependent boundary conditions and limits and maximizing the reliability of supply, are. According to the invention the object is achieved in that

- Vorrichtungen zur Erzeugung eines Netzes oder mehrerer Teilnetze mit einstellbarer Frequenz genutzt werden und- Devices are used to generate a network or multiple subnets with adjustable frequency and

- mindestens ein Elektroenergiebedarfsträger von mindestens zwei Teilnetzen unterschiedlicher Frequenz einspeisbar gestaltet wird sowie- At least one electric energy carrier of at least two subnetworks of different frequency is designed to be fed and

- eine Steuereinrichtung zustandsabhängig die Netzparameter (Frequenzen, Spannungen) und/oder die Netztopologie (Zuordnung der Elektroenergiebedarfsträger zu Teilnetzen) bestimmt und ihre Einstellung bewirkt.- A control device conditionally determines the network parameters (frequencies, voltages) and / or the network topology (assignment of the electric energy carriers to subnets) and causes their adjustment.

Ausführungsbeispielembodiment

Als Ausführungsbeispiel wird die Anwendung des Erfindungsgedankens auf die Betriebsführung eines Bordnetzes, bestehend aus zwei Teilnetzen, betrachtet.As an exemplary embodiment, the application of the inventive idea to the operation of a vehicle electrical system, consisting of two sub-networks, considered.

Teilnetz 1, welches durch die Vorrichtung 3 der Suomerzougergeeamtanlago D mit konstanten Netzparametern (vorzugsweise mit Nennspannung und Nennfrequenz) eingespeist wird, speist die Bedarfsträger der Gruppe A als auch Bedarfsträger der Gruppe B.Subnetwork 1, which is fed by the device 3 of the Suomerzougergeeamtanlago D with constant network parameters (preferably rated voltage and rated frequency), feeds the group A as well as group B users.

Vorrichtung 4 der Stromerzeugergesamtanlage D speist Teilnetz 2 mit einer einstellbaren Frequenz und angepaßte/ Spannung.Device 4 of the current generator D feeds subnet 2 with an adjustable frequency and adapted / voltage.

Von Teilnetz 2 werden die Bedarfsträger der Gruppe C sowie solche der Gruppe B gespeist. Die Bedarfsträger der Gruppe B werden mittels Umschalteinrichtungen 5 Teilnetz 1 oder 2 zugeordnet. Die Steuereinrichtung 6 bestimmt aus dem aktuellen Zustand von Umwelt- und Systemparametern unter Berücksichtigung von Randbedingungen und Grenzwerten die durch 4 zu erzeugenden Netzparameter und/oder die durch 5 zu realisierende Netztopologie und bewirkt deren Einstellung durch Vorgabe von Sollwerten für 4 und 5.Subnet 2 supplies the group C and group B users. The users of the group B are assigned by means of switching devices 5 subnet 1 or 2. The control device 6 determines from the current state of environmental and system parameters taking into account boundary conditions and limit values the network parameters to be generated by 4 and / or the network topology to be implemented by 5 and effects their setting by specifying setpoints for 4 and 5.

Claims (1)

Verfahren zur Betriebsführung von Gleitfrequenzbordnetzen, dadurch gekennzeichnet, daßMethod for the operational management of Gleitfrequenzbordnetzen, characterized in that - Vorrichtungen zur Erzeugung eines Netzes oder mehrerer Teilnetze mit einstellbarer Frequenz und Spannung genutzt werden und- Devices for generating a network or multiple subnetworks with adjustable frequency and voltage are used and - mindestens ein Elektroenergiebedarfsträger von mindestens zwei Teilnetzen unterschiedlicher Frequenz einspeisbar gestaltet wird sowie- At least one electric energy carrier of at least two subnetworks of different frequency is designed to be fed and - eine Steuereinrichtung zustandsabhängig die Netzparameter (Frequenzen, Spannungen) und/oder die Netztopologie (Zuordnung der Elektroenergiebedarfsträger zu Teilnetzen) bestimmt und ihre Einstellung bewirkt.- A control device conditionally determines the network parameters (frequencies, voltages) and / or the network topology (assignment of the electric energy carriers to subnets) and causes their adjustment.