DE3027675C2

DE3027675C2 - Verfahren und Anordnung zur Lastbedarfsteuerung

Info

Publication number: DE3027675C2
Application number: DE3027675A
Authority: DE
Inventors: Alden M. New Brighton Minn. Balmer
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1979-07-25
Filing date: 1980-07-22
Publication date: 1984-03-08
Also published as: CA1147804A; JPS5764809A; DE3027675A1; US4283635A; GB2056201B; FR2462801A1; GB2056201A; FR2462801B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lastbedarfsteuerung nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1, sowie eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Lastbedarf-Steuersysteme finden seit vielen Jahren Anwendung und werden bei den gestiegenen Energiekosten immer notwendiger, wenn eine Anzahl elektrischer Lasten mit Energie versorgt werden muß. Es ist möglich, elektrische Lasten während bestimmter Zeitperioden abzuschalten, um die mittlere elektrische Eingangslast einer Anlage unterhalb eines bestimmten Wertes zu halten. Insbesondere erfaßt ein herkömmliches Bedarfssteuersystem die Eingangsleistung einer Anlage und steuert die Zahl der betriebenen Lasten, um die Eingangsleistung unterhalb eines vorbestimmten Wertes zu halten. Wenn eine bestimmte L·. st betätigt werden muß und Priorität gegenüber anderen Lasten ίο besitzt, so schaltet das Bedarfssteuersystem bei Betätigung der Last mit Priorität andere Lasten mit einer geringeren Priorität ab, um den Leistungsbedarf innerhalb bestimmter Grenzen zu halten (vgl. ζ. Β DE-AS 15 88 439). .

Da die meisten Energieversorgungsunternehmen kommerzielle Strombezieher mit den Gesamt-Kilowattstunden der in einer vorgegebenen Zeitperiode bezogenen elektrischen Energie belasten und hierbei der Spitzenbezug während eines kurzen Zeitintervalles mit besonderen Kosten behaftet ist ist es von Bedeutung, kurze Spitzenbelastungen auszuschalten oder wenigstens zu vermindern.

Wenn ein kommerzieller Strombezieher eine große elektrische Last periodisch betreiben muß, so ist es nicht immer möglich andere Lasten in dem Maß abzuschalten, um die gesamte bezogene elektrische Energie in irgendeinem Zeitintervall auf einem gewünschten Minimum zu halten. Jedoch besteht für den kommerziellen Strombezieher ein Anreiz, die durch den Betrieb jo großer Lasten hervorgerufenen elektrischen Leistungsspitzen zu vermindern.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Lastbedarfsteuerung anzugeben, mit dem die Kosten des Strombezugs vermindert werden können. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Verfahren. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Schaltungsdiagramm des Lastbedarf-Steuersystems;

Fig.2 eine graphische Darstellung der mittleren Gesamtlast beim Einschalten der großen Last ohne ein Lastbedarf-Sieuersystem;

Fig.3 eine graphische Darstellung der mittleren Gesamtlast über eine bestimmte Zeitperiode beim Einschalten einer großen Last unter Verwendung eines herkömmlichen Lastbedarf-Steuersystems; und

Fig.4 eine graphische Darstellung der mittleren Gesamtlast über eine bestimmte Zeitperiode beim Einschalten einer großen Last unter Verwendung des erfindungsgemäßen Lastbedarf-Steuersystems.

Gemäß Fig. 1 ist eine Lastbedarf-Steueranordnung für eine Anlage dargestellt, in der neben anderen Lasten eine Friteuse betrieben wird und bei der alle Lasten aus einer dreiphasigen Spannungsquelle 10 über elektrische Ansehlußleitungen 11 gespeist werden. Eine Lastanforderungskonsole 12 herkömmlicher Bauart, wie sie beispielsweise unter der Typ-Nummer W977A von der Firma Honeywell Inc. vertrieben wird, besitzt einen Eingangsschaltkreis 13 zur Aufnahme eines Signals b5 entsprechend der bezogenen Eingangsleistung der elektrischen Lasten. Insbesondere besitzt der Eingangsschaltkreis 13 Stromwandler 14 und Spannungsabgriffe 15, die so angeschlossen sind, daß ein Signal erzeugt

wird, welches der Konsole 12 die aufgenommene elektrische Eingangsleistung anzeigt Die Konsole 12 besitzt mehrere Relaiskontakte 20, 21 und 22, über die die verschiedenen Lasten 1 bis 3 gesteuert werden, so daß beim Übersteigen eines bestimmten vorgegebenen Wertes der Eingangsleistung die Lastbedarf-Steuerkonsole bestimmte Schalter betätigen und bestimmte Lasten abschalten kann, um die aus der Netzspannungsquelle 10 aufgenommene Leistung zu begrenzen. Ober einen Steuereingang 23 der Konsole 12 kann der ι ο Sollwert hinsichtlich der Eingangsleistung vorgegeben werden, der nicht überschritten werden soll und durch das Steuersystem eingehalten werden soll.

Bei der speziellen Anlage mit der die Lastbedarf-Steueranordnung gemäß der Erfindung verwendet wird, wird eine große elektrische Last gesteuert. Die große elektrische Last ist eine Friteuse 24, die, wenn sie einmal für eine vorbestimmte Zeit eingeschaltet ist, von der Lastbedarf-Steuerkonsole nicht abgetrennt werden kann. Da das Energieversorgungsunternehmen die mittlere Belastung über eine bestimmte Zeitperiode von beispielsweise 15 Minuten ermittelt, was in den F i g. 2,3 und 4 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, wird erfindungsgemäß eine Zeitgebereinrichtung 25 benutzt, um vor Inbetriebnahme der großen Last den elektrisehen Leistungsbedarf des Netzes während einer ersten vorbestimmten Zeitperiode durch Rückstellung des Sollwertes am Eingang 23 der Konsole 12 zu reduzieren. Während dieser ersten vorbestimmten Ze;tperiode, beispielsweise während der ersten 8 Minuten, werden andere Lasten abgetrennt und die Friteuse wird nach Ablauf dieser 8 Minuten eingeschaltet Nach Abschaltung der Friteuse während einer zweiten vorgegebenen Zeitperiode von beispielsweise ebenfalls 8 Minuten bleibt die Last des Netzes weiter reduziert. Auf diese » Weise wird das Mittel der Gesamtlast über irgendein 15 Minuten-Zeitintervall unterhalb bestimmter vorgegebener Grenzen gehalten.

Ein Handschalter 30 steuert die Betätigung der Zeitgebereinrichtung 25, die eine herkömmliche Zeitgebereinrichtung ist und der Betätigung der Relaiskontakte 31 und 32 dient. Bei Betätigung der Zeitgebereinrichtung wird der Relaiskonakt 31 zunächst geschlossen, um den Sollwert der Lastbedarf-Steuerkonsole 12 während einer ersten vorgegebenen Zeitperiode auf einen niedrigeren Wert zurückzustellen. Dei Relaiskontakt 32 schließt nachfolgend ungefähr 4 Minuten später, um die Funktion einer zweiten Zeitgebereinrichtung 33 auszulösen. Die Zeitgebereinrichtung 33 bildet normalerweise einen Teil der Friteuseninstallierung und sie besitzt ">< > einen Starteingang 34, der mit dem Relaiskontakt 32 verbunden wird.

Die Steuerung 34 ist ein herkömmlicher Zeitgeber zur nacheinanderfolgenden Betätigung von Schaltern 35 und 36. Der Schalter 35 wird bei Ansteuerung des >> Einganges 34 zunächst geschlossen, um eine Pumpe 40 zu betätigen, die öl aus einem Ölspeicher in die Friteuse 24 pumpt. Nachfolgend schließt beispielsweise 4 Minuten später der Schalter 36 während 8 Minuten, um eine Heizwicklung 37 der Friteuse 24 an Spannung zu legen, &o Nach Ablauf von 8 Minuten werden durch Öffnen des Schalters 32 auch die Schalter 35 und 36 geöffnet, so daß die Heizwicklung 37 abgeschaltet wird und das öl zurück in den Speichertank fließt.

Die Zeitgebersteuerung 25 hält den Schalter 31 für weitere 8 Minuten geschlossen, um während einer zweiten vorbestimmten Zeitperiode den Sollwert der Steuerkonsole 12 über den Eingang 23 auf dem erniedrigten Wert zu halten.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungvgemäßen Steueranordnung sei zunächst angenommen, daß die Heizwicklung 37 der Friteuse 24 einen Leistungsbedarf von ungefähr 80 kW aufweist und daß kein Lastbedarf-Steuersystem vorgesehen ist Hierbei ergibt sich eine Leistungsaufnahme über der Zeit, wie sie in F i g. 2 graphisch dargestellt ist Bei einer mittleren Normallast von 50 kW steigt bei Betätigung der Friteuse während einer Zeitperiode von 8 Minuten der Gesamtleistungsbedarf auf 130 kW an, und der mittlere Leistungsbedarf über das bewegliche Intervall von 15 Minuten erreicht einen Wert von ungefähr 90 kW.

Bei Verwendung eines herkömmlichen Lastbedarf-Steuersystems ergibt eine Leistungsaufnahme gemäß Fig.3. Es sei angenommen, daß die mittlere Last während der ersten 8 Minuten eine Leistung von 50 kW aufnimmt Bei Betätigung der Friteuse mit ihren zusätzlichen 80 kW trennt die Bedarfssteuerung alle Lasten mit geringer Priorität ab, f;-i im vorliegenden Faii eine Leistungsaufnahme von ungefähr 30 kW aufweisen mögen. Während der nächsten 8 Minuten ergibt sich somit eine Leistungsaufnahme von 100kW und die mittlere Leistungsaufnahme über das bewegliche In-'ervall von 15 Minuten erreicht einen Wert von 75 kW.

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Lastbedarf-Steuersystems mit Vorabschaltung wird gemäß F i g. 4 der mittlere Gesamtleistungsbedarf über das bewegliche Intervall von 15 Minuten auf einen Spitzenwert von 60 kW reduziert. Gemäß der graphischen Darstellung in Fig.4 sei zunächst angenommen, daß der mittlere Leistungsbedarf bei Einschaltung der Lasten Nummer 1 und Nummer 2 50 kW beträgt Wenn die Heizwicklung 37 der Friteuse d. h. die Last Nummer 4 eingeschaltet werden soll, so betätigt ein Bedienungsmann den Tastschalter 30, um die Zeiigebereinrichtung 25 in Betrieb zu setzen. Hierdurch wird zunächst der Schaltkontakt 31 geschlossen. Das Schließen des Schaltkontaktes 31 ruft am Eingang 23 der Steuerkonsole Vl eine Verminderung des vorgebbaren Sollwertes hinsichtlich der aus der Spannungsquelle 10 entnehmbaren Leistung hervor, was dazu führt, daß über die Steuerkonsole andere Lasten mit geringer Priorität abgetrennt werden. Nimmt man an, daß es sich bei der Last Nummer 1 um eine Last mit geringer Priorität handelt, so öffnet der Schaltkontakt 21 der Konsole 12, wodurch die Last Nummer 1 abgetrennt wird und die bezogene Gesamtleistung in dem Zeitintervall von 8 Minuten auf 20 kW reduziert wird. Die Gesamtleistung in dem beweglichen Zeitintervall von 15 Minuten fällt hierdurch ab, wie dies durch die gestrichelte Linie dnrge-,i-illt ist. 4 Minuten später schließt der Schaltkontakt 32 der Zeitgebersteuerung den Betätigungsschaltkreis für die FrUause. Der SchaltkontaLt 32 der Zeitgebersteuerung 25 ersetzt in Wirklichkeit einen normalen Startschalter der vorliegenden Zeitgebersteuerung 33 für die Friteuse.

Die Friteuse wird sodann normal unter Steuerung durch die Zeitgebereinrichtung 33 betätigt, wobei zunächst öl während 4 Minuten in die Frituise 24 gepumpt wird und sodann die Heizwicklung 37 während 8 Minuten an Spannung gelegt wird. Der Betrieb der Friteuse kann nicht unterbrochen werden. Wenn die Zeitgebersteuerung 33 nach Ablauf von 16 Minuten abschaltet, so werden die Schaltkontakte 35 und 36 geöffnet. Bei Betriebsende der Friteuse wird somit die gesamte Leistungsaufnahme auf 20 kW verringert und

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während der nächsten 8 Minuten bis zum Erreichen der reduziert. Bei einer großen Last, die nur während einer

Gesamtzeitperiode von 32 Minuten aufrecht erhalten. kurzen Zeitperiode betätigt wird, müssen weniger

Wie die gestrichelte Linie in F i g. 4 zeigt, überschreitet Lasten abgetrennt werden, um die mittlere Gesamtlast

die bezogene Gesamtleistung während des beweglichen während irgendeines Zeitintervalles zu reduzieren. Es

Zcitintervalles von 15 Minuten zu keinem Zeitpunkt -, ist jedoch zu bemerken, daß die Betriebsdauer der

einen Spitzenwert von 60 kW. großen Last geringer sein muß als das bewegliche

Durch Verwendung der Steuerung mit Vorabschal- Zeitintervall von 15 Minuten, wie es von dem Energie-

tung ist die aufgenommene mittlere Spitzenleistung sehr Versorgungsunternehmen zur Messung der mittleren

viel geringer als bei der herkömmlichen Bedarfssteue- Belastung vorgegeben wird,
rung und die Energiekosten des Strombeziehers werden in

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Lastbedarfsteuerung, um die bezogene mittlere elektrische Leistung während eines vorbestimmten beweglichen Zeitintervalles auf einem Minimum zu halten, wobei beim Einschalten einer großen Last während eines Teiles des Zeitintervalls andere Lasten mit geringerer Priorität abgeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor Einschaltung der großen Last (37) andere Lasten abgeschaltet werden, so daß die vor Einschaltung der großen Last bezogene Leistung niedriger als die mittlere bezogene Leistung ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abschaltung der großen Last (37) die zuvor abgeschalteten Lasten noch ausgeschaltet bleiben, so daß die nach Abshaltung der großen Last bezogene ■ Leistung niedriger als die mittlere bezogene Leistung ist

3. Lastbedarf-Steueranordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine Lastbedarf-Steuereinrichtung (12) mit einer die elektrische Eingangsleistung erfassenden Einrichtung (14, 15) und mit mehreren Steuerschaltkreisen (20, 21, 22) zur selektiven Steuerung verschiedener Lasten, um Lasten abzutrennen, wenn die Eingangsleistung einen ersten vorgegebenen Wert übersteigt; eine Zeitgebereinrichtung (25), die bei einer Einschaltung der großen elektrischen Last selektiv betätigbar ist und dta umfaP*:
einen ersten Steuerschaltkreis (31) zur Rückstellung des vorbestimmten Wertes ίτ Lastbedarf-Steuereinrichtung (12) auf einen zweiten vorgegebenen Wert, um weitere Lasten abzutrennen und die Eingangsleistung während einer vorgegebenen Zeitperiode unter dem zweiten vorgegebenen Wert zu halten, und

einen zweiten Steuerschaltkreis (32) zur nachfolgenden Betriebsauslösung der großen Last (37) während einer zweiten vorgegebenen Zeitperiode nach der ersten Zeitperiode, wodurch die mittlere Gesamt-Eingangsleistung während des vorbestimmten beweglichen Zeitintervalles auf einem Minimalwert gehalten wird.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitgebereinrichtung (25) den zweiten vorgegebenen Wert zusätzlich während einer dritten vorgegebenen Zeitperiode nach Abschaltung der großen Last (37) beibehält.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltdauer der großen Last (37) kürzer als das von einem Energieversorgungsunternehmen vorgegebene bewegliche Zeitintervall ist.