DE69303965T2

DE69303965T2 - Verfahren zum Regeln der Spannung an Abgabestellen in einem elektrischen Energieverteilungsnetz

Info

Publication number: DE69303965T2
Application number: DE69303965T
Authority: DE
Inventors: Jan H Griffioen
Original assignee: Geb Zuid Holland West NV
Current assignee: Geb Zuid Holland West NV
Priority date: 1992-04-29
Filing date: 1993-04-02
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2013-04-03
Also published as: EP0568130A1; DK0568130T3; DE69303965D1; ATE141447T1; US5466973A; NL9200783A; ES2094459T3; CA2095162A1; EP0568130B1; GR3021559T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regulierung der Spannung, bei welcher elektrische Energie zugeführt wird, an den Zuführpunkten in einem Netzwerk zur Verteilung von Elektrizität, wobei die Spannung elektrischer Energie, welche durch ein Hochspannungsnetzwerk zugeführt wird, durch mindestens einen Regeltransformator auf eine für ein Mittelspannungsnetzwerk geeignete Spannung reduziert wird, während die Spannung der elektrischen Energie in dem Mittelspannungsnetzwerk durch mindestens einen Transformator auf eine für ein Niederspannungsnetzwerk, welches den Verbrauchern die elektrische Energie zuführt, geeignete Spannung reduziert wird, wobei die Regulierung des Regeltransformators zwischen einem Hochspannungsnetzwerk und einem Mittelspannungsnetzwerk durch die tatsächliche gemessene Spannung und den Strom oder die Last an der Ausgangsseite des Regeltransformators beeinflußt wird.
Bei den herkömmlichen elektrischen Überlandnetzen, wie schematisch in Figur 1 dargestellt, wird die elektrische Energie von einem Kraftwerk oder dergleichen in einem Hochspannungsnetzwerk 1 geliefert. Die Spannung in einem solchen Hochspannungsnetzwerk beträgt für gewöhnlich ± 25- 50 kV. Dieses Hochspannungsnetzwerk besteht in vielen Fällen aus oberirdischen Hochspannungskabeln, während in anderen Fällen auch unterirdische Hochspannungskabel verwendet werden. Die derart über die Hochspannungskabel 1 von Elektrizitätswerken oder dergleichen zugeführte elektrische Energie wird für gewöhnlich zu den Verbrauchern durch Verteilerwerke übertragen, wobei ein Mittelspannungsnetzwerk verwendet wird, in dem eine deutlich geringere Spannung, im allgemeinen ± 10 kV, aufrechterhalten wird.
Für diesen Zweck ist zumindest ein Regeltransformator 3 zwischen dem Hochspannungsnetzwerk 1 und dem Mittelspannungsnetzwerk 2 vorgesehen, so daß die Spannung von ± 25- 50 kV in dem Hochspannungsnetzwerk zu einer Spannung von ± 10 kV in dem Mittelspannungsnetzwerk 2 umgewandelt wird.
Die möglichen Kunden oder Verbraucher 4 sind an ein Niederspannungsnetzwerk 5 angeschlossen, in dem gegenwärtig in den Niederlanden eine Spannung von ± 220 V aufrechterhalten wird.
In der Zukunft soll diese Spännung auf ± 230 V angehoben werden, was aber für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich ist. Zum Beispiel werden auch Niederspannungsnetzwerke verwendet, in welchen eine Spannung von ± 110 V aufrechterhalten wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft jedoch die Regulierung der Nennspannung in dem Verbrauchernetzwerk, und die Größe dieser Spannung ist daher nicht wesentlich und wird folglich hierin nur als Beispiel erwähnt.
Damit den Kunden oder Verbrauchern elektrische Energie bei einer Spannung von ± 220 V in dem Niederspannungsnetzwerk 5 zur Verfügung gestellt werden kann, sind Transformatoren 6 mit unveränderlichen Einstellungen zwischen dem Mittelspannungsnetzwerk und dem Niederspannungsnetzwerk vorgesehen, durch welche die Spannung der elektrischen Energie, die dem Niederspannungsnetzwerk 5 durch das Mittelspannungsnetzwerk 2 zugeführt wird, auf die für das Niederspannungsnetzwerk gewünschte Spannung reduziert wird.
Damit der Spannungspegel konstant gehalten werden kann, wenn der Verbrauch der elektrischen Energie schwankt, wird die Last oder der Strom an der Ausgangsseite des Transformators 3 durch ein Meßelement 7 gemessen. Ferner wird die Spannung nach dem Transformator 3 durch ein weiteres Meßelement 8 gemessen. Die gemessene Last und die gemessene Spannung werden einem Regulierungselement 9 zugeführt, durch welches der Regeltransformator 3 abhängig von der gemessenen Last und der gemessenen Spannung reguliert wird, so daß die Spannung hinter dem Transformator 3 durch eine unveränderliche eingestellte Regulierungskurve bei einem gewünschten wie auch möglichen konstanten Wert gehalten wird. Die Einstellung der Regulierungskurve kann nach Bedarf von Hand verändert werden.
Ein Nachteil dieses bekannten Systems besteht darin, daß auf diese Weise nicht garantiert werden kann, daß die Nennspannung der elektrischen Energie, die den Verbrauchern an den Zuführpunkten zugeführt wird, so weit wie möglich konstant bleibt. In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Spannung zwischen einer Nennspannung +10% und einer Nennspannung -10% schwanken kann. Zur Vermeidung von Problemen ist die Einstellung der Regulierungskurve in der Praxis für gewöhnlich derart, daß die Spannungen an den verschiedenen Zuführpunkten an der Stelle der Verbraucher 4 im Durchschnitt über dem Nennspannungspegel von zum Beispiel ±220 V liegen, aber auch das kann nicht jederzeit garantiert werden. Wenn sich die Verbraucher häufig über zu geringe Spannungen beschweren (Störungsannahmesystem), wird die obengenannte Regulierungskurve eingestellt, um die Spannung in dem Mittelspannungsnetzwerk 2 bei einem etwas höheren Wert zu halten.
Die Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung des zuvor beschriebenen Verfahrens in derartiger Weise, daß die elektrische Energie den Kunden oder Verbrauchern 4 bei einem Spannungspegel zugeführt werden kann, der so optimal wie möglich ist. Das heißt, das Ziel ist die Ausführung einer dynamischen Regulierung der Netzspannung, bei welcher elektrische Energie den Verbrauchern bei einem minimalen Pegel entsprechend den Lieferungsbedingungen zugeführt wird.
Gemäß der Erfindung kann dies erzielt werden, indem die an dem Zuführpunkt vorherrschende Spannung an der Stelle einer Mehrzahl von Verbrauchern gemessen wird und der Regeltransformator auch in Abhängigkeit von der somit an der Stelle der Verbraucher gemessenen Spannung eingestellt wird.
Durch Verwendung eines derartigen Verfahrens kann die Netzspannung an dem Zuführpunkt zumindest im wesentlichen an einem zulässigen Mindestpegel gehalten werden, was zu einer deutlichen Verringerung der vorherrschenden Last und auch zu einer Senkung der verbrauchten Energie führen könnte.
Die Erfindung wird in der Folge mit Bezugnahme auf Figur 2 näher erklärt, die schematisch ein elektrisches Überlandnetz gemäß der Erfindung zeigt. Jene Teile, die den Teilen des Überlandnetzes von Figur 1 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals beschrieben.
Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Spannung, die tatsächlich in dem Verbrauchernetzwerk 5 vorherrscht, an der Stelle einer großen Zahl von willkürlich ausgewählten Verbrauchern oder Zuführpunkten gemessen. In der Praxis erfolgt diese Messung nach dem Meßelement zur Aufzeichnung des Verbrauchs, das an dem Zuführpunkt angebracht ist, in Übereinstimmung mit den Lieferungsbedingungen. Ferner kann sich ein Zuführpunkt am Standort eines Großverbrauchers befinden, der direkt durch seinen eigenen Transformator oder dergleichen an das Mittelspannungsnetzwerk angeschlossen ist. Die an den Zuführpunkten gemessenen Spannungen werden durch ein Fernmeßsystem 10 aufgezeichnet. Diese Fernmessung kann zum Beispiel direkt über das Netzwerk oder über separate Verbindungen erfolgen.
Die gemessenen Spannungen werden durch das Fernmeßsystem 10 einem Verarbeitungsmittel 11 zugeführt, wobei das Verarbeitungsmittel eine Rechnervorrichtung zur statistischen Verarbeitung der an den Zuführpunkten gemessenen Spannungen umfaßt, so daß ein Ausgangssignal erhalten wird, das von den Spannungen an den Zuführpunkten abhängt. Dieses Ausgangssignal wird gemeinsam mit den Signalen von den obengenannten Meßelementen 7 und 8, die ebenfalls dem Verarbeitungsmittel 11 zugeleitet werden, zur Regulierung der Spannung in dem Mittelspannungsnetzwerk und dem Niederspannungsnetzwerk über den Transformator 3 von dem Verarbeitungsmittel 11 verwendet.
Die Spannungen an den Zuführpunkten können kontinuierlich in vorgegebenen Zeitabständen von zum Beispiel ± 5 Minuten gemessen werden, und diese Messungen können zur direkten Regulierung des Transformators herangezogen werden.
Eine weitere Möglichkeit ist die Durchführung von Messungen an den Zuführpunkten über einen vorgegebenen Zeitraum und die Verwendung dieser Messungen, um eine bestimmte "Regulierungskurve" oder ein Programm in dem Verarbeitungsmittel 11 zu speichern, wobei die Schwankungen in den Spannungen an den Zuführpunkten, die zum Beispiel von der Zeit, der Last, dem Standort und dergleichen abhängig sein können, einbezogen werden, und durch welches der Transformator 3 in Zeiträumen reguliert wird, in denen keine Messungen an den Zuführpunkten erfolgen.
In bestimmten Abständen können die Spannungen an den Zuführpunkten wieder über einen vorgegebenen Zeitraum gemessen werden, so daß die "Regulierungskurve" eingestellt wird, was zum Beispiel bei einem Wechsel der Jahreszeiten oder dergleichen erforderlich sein kann.
Durch Verwendung dieser Regulierung wird es möglich, die optimalste Spannung zu erhalten, die an den Zuführpunkten möglich ist, wodurch die auftretende Abweichung von dem Nennwert deutlich geringer sein kann als bei dem bisher verwendeten Verfahren, bei dem diese Abweichung wie zuvor beschrieben ± 10% vom Nennwert betragen kann.
Dadurch kann der Nennwert allgemein auf eine geringere Spannung als bei dem bisher verwendeten Verfahren eingestellt werden, was zu einer Verringerung der Stromabnahme führen kann.
Andererseits kann leichter garantiert werden, daß die Spannung, bei der die elektrische Energie zugeführt wird, den in den Lieferungsbedingungen genannten Werten entspricht, was für eine Vermeidung von Schadensansprüchen seitens der Verbraucher von Bedeutung ist.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Aufnahme von Energie, die von Dritten erzeugt wird, wie Energie von Wärme/Kraftstromanlagen, Windmühlen oder dergleichen, keine Schwierigkeiten bereitet, im Gegensatz zu dem bisher üblichen Verfahren, bei dem die Aufnahme von Energie, die von Dritten zugeführt wird, zu einer Störung in der Regulierung der gewünschten Netzspannungen führen kann.

Claims

1. Verfahren zur Regulierung der Spannung, bei welcher elektrische Energie zugeführt wird, an den Zuführpunkten in einem Netzwerk zur Verteilung von Elektrizität, wobei die Spannung elektrischer Energie, welche durch ein Hochspannungsnetzwerk (1) zugeführt wird, durch mindestens einen Regeltransformator (3) auf eine für ein Mittelspannungsnetzwerk (2) geeignete Spannung reduziert wird, während die Spannung der elektrischen Energie in dem Mittelspannungsnetzwerk durch mindestens einen Transformator (6) auf eine für ein Niederspannungsnetzwerk (5), welches den Verbrauchern die elektrische Energie zuführt, geeignete Spannung reduziert wird, wobei die Regulierung des Regeltransformators zwischen einem Hochspannungsnetzwerk und einem Mittelspannungsnetzwerk durch die tatsächliche gemessene Spannung und den Strom oder die Last an der Ausgangsseite des Regeltransformators beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Zuführpunkt vorherrschende Spannung an der Stelle einer Mehrzahl von Verbrauchern (4) gemessen wird, und daß der Regeltransformator auch in Abhängigkeit von der somit an der Stelle der Verbraucher gemessenen Spannung eingestellt wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Zuführpunkt vorherrschende Spannung an der Stelle der Mehrzahl der willkürlich ausgewählten Verbraucher gemessen wird, und daß durch statistische Verarbeitung der Messungen eine Annäherung an die am Zuführpunkt vorherrschende Spannung an der Stelle aller Verbraucher gemacht wird, um ein Steuersignal zu erzeugen.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Spannungsmessungen kontinuierlich, möglicherweise mit kurzen Unterbrechungen, an den Zuführpunkten durchgeführt werden.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsmessungen in den Zuführpunkten während eines vorbestimmten Zeitraums durchgeführt werden, um ein Verarbeitungsmittel (11) zur Beeinflussung des Regeltransformators zu programmieren, wodurch nach Beendigung der Messungen der Regeltransformator gemäß dem gespeicherten Programm reguliert wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsmessungen periodisch wiederholt werden, und daß das gespeicherte Programm an die neuen Messungen angepaßt wird, falls dies nötig ist.