DK2463980T3 - Drift af en strømgenerator i et strømforsyningsnet - Google Patents

Description

DRIFT AF EN STRØMGENERATOR I ET STRØMFORSYNINGSNET

Beskrivelse [0001] Opfindelsen angår en fremgangsmåde og en indretning til drift af mindst én strømgenerator, der især er udformet som en regenerativ strømgenerator, i et strømforsyningsnetværk med spændingsniveauer, som er forbundet via en første og en anden transformator. Ved de forskellige spændingsniveauer drejer det sig om tre tilsluttede spændingsniveauer, hvis øverste to spændingsniveauer er forbundet med hinanden via en første transformator og de to nederste spændingsniveauer via den anden transformator.

[0002] For den offentlige strømforsyning bliver der i praksis, afhængigt af forsyningsniveau i elnettet som for eksempel i Tyskland spænder fra et maksimalt spændingsniveau på mere end 220 kV og/eller et højspændingsniveau på 33 kV til 220 kV over et middelspændingsniveau på mellem 1 kV og 33 kV til et lavspændingsniveau på 1 kV, af strømleverandører eller netværksoperatører sat mere eller mindre snævre grænser for strøm- og spændingskvaliteten med hensyn til andelen af reaktive effekt (træk af reaktiv effekt eller levering af reaktiv effekt) af strømleverandører og strømforbrugere, repræsenteret ved cos phi-værdien i et vektordiagram for strøm og spænding. I mange tilfælde, især i Tyskland, er den tilladte værdi af cos phi til et sanktionsfrit træk af reaktiv effekt eller forsyning af reaktiv effekt 0,95. Denne grænse tjener til at stabilisere netværkene for at undgå overspænding, der kan føre til en ødelæggelse hos tilsluttede forbrugere, og undgå en underspænding, som kan føre til et svigt af forbrugerne. Prisen tjener som regulator for overholdelse af de fastsatte cos phi-værdier. Således indføres ved en forsyning eller et træk af reaktiv effekt uden for båndbredden, der er foreskrevet af strømleverandøren eller hoved netværksoperatøren for cos phi, med betydelige straf- eller yderligere betalinger.

[0003] Anlæg til generering af regenerativ energi er almindeligt kendt. Hvert solcelleanlæg (PV-system) genererer en jævnstrøm, som omdannes ved hjælp af en inverter til en vekselstrøm og tilføres under et passende forhold til et strømforsyningsnet. Som invertere kan både anvendes elektroniske enheder og elektromekaniske omformere. Ved invertere skal forstås alle indretninger, som kan generere en vekselspænding fra en jævnspænding. Således genererer vindturbineanlæg direkte en vekselstrøm. Denne skal imidlertid tilpasses via en frekvensomformer til forholdene i det offentlige forsyningsnet (strømforsyningsnetværk). Disse frekvensomformere omfatter også invertere og bør medtages som midler.

[0004] De elektroniske komponenter i en inverter, samt kombinationen af en jævnstrømmaskine med en synkrongenerator som en mekanisk inverter, tillader indstilling afen ønsket cos phi-værdi i forhold til effekten. For de fleste PV-anlæg gøres dette ved hjælp af en cos phi-pointer, som kan bruges til at indstille et fast forhold mellem forsynet effekt til forsynet eller dertil relateret reaktiv effekt. Således foreskrives det f.eks. obligatorisk at indstille styreenheden for en hvilken som helst strøm der forsynes til netværket ved en cos phi på 0,97.

[0005] Fra US 2010/094474 A1 kendes et system med flere vindturbineparkan-læg til forbindelse til et elektrisk strømforsyningsnetværk. De enkelte vindturbi-neparkanlæg forsyner den genererede strøm til en samleskinne, som er forbundet med forsyningsnetværket i den ene ende. Den interne reguleringsindretning af styresystemet af vindturbineparken indbefatter spændingsmålinger og deres sammenligning med referenceværdier samt muligheder for at styre en afgivelse af reaktiv effekt eller optagelse af reaktiv effekt via individuelle vindturbiner. Formålet med det kendte arrangement er at optimere tabet af hele systemet ved at forskyde reaktive effekt mellem de enkelte vindturbineparker eller mellem individuelle vindturbiner i samme vindturbinepark.

[0006] Fra det tyske fremlæggelsesskrift DE 199 61 705 A1 kendes for eksempel en inverter til et solcelleanlæg, ved hjælp af hvilket et solaranlæg kan tilsluttes til et strømforsyningsnetværk, og som omfatter en reguleringsenhed til den dynamiske beregning af en kompensationsstrøm for at kompensere for oversvingninger og reaktiv effekt i netværket. Ved at betjene inverteren med reguleringsenheden skal kvaliteten af netværket i strømforsyningsnetværket forbed- res. Reguleringsenheden beregner en nominel værdi for kompensationsstrømmen baseret på en målt netværksspændingsværdi. Derved anbringes måleelementet for netværksspændingsmålingen ved forbindelsespunktet, hvor inverteren forsyner strømmer ind i netværket. For større og moderne anlæg er cos phi-værdien ikke nødvendigvis fast, men kan indstilles dynamisk under drift ifølge et diagram svarende til det i Fig. 1, afhængigt af de øjeblikkelige krav. Der er en cos phi-værdi, der skal indstilles, på udgangen af inverteren via netspændingen. Udgangsspændingen (UNet) til indfødning til netværket må kun variere inden for et interval mellem en minimumsværdi (Umin) og en maksimumsværdi Umax. Uden for dette af strømleverandøren tilladte område til forsyning af netværket med en cos phi på f.eks. max 0,95, skal PV-anlægget ikke drives. Inden for dette tilladte område er et snævrere interval mellem en minimal reguleringsspænding (Uregel min) og en maksimal reguleringsspænding (Uregel max), hvor ren effekt kan leveres til netværket uden en reaktiv effektkomponent. Midt i dette snævrere område er den nominelle spænding (Usoll).

[0007] Forsyningsselskaber er som regel i deres kontraktforhold med hovednetværksoperatøren (f.eks. atomkraftværk, kulkraftværk, osv.) som strømleverandør forpligtet til ikke at overskride en referenceværdi for reaktiv effekt på cos phi 0.95 for at sikre spændingsstabilitet i det overregionale hovednetværk. Dette betyder, at i eksemplet repræsenterer en cos phi-værdi på 0,94 en overskridelse af forbruget, mens en cos phi-værdi på 0,96 repræsenterer et underskridelse, dvs. en ikke-udnyttelse af det maksimalt tilladte forbrug. Imidlertid kræves der ofte et træk eller en levering af reaktiv effekt i de nederste netværk for at kompensere for en spændingsforøgelse ved forsyningen af strøm fra solenergi og vindkraft eller for at kompensere for spændingsfald på grund af manglende levering af alternativt genereret energi eller igangsætning af maskiner.

[0008] For en mere detaljeret forklaring af problemet og den resulterende opgave beskrives et eksempel under henvisning til Fig. 3. I et middelspændingsforsyningsnetværk på 20 kV forsynes flere lokaliteter A til K af forskellig størrelse med strøm på et 0,4 kV niveau via en ringledning 17, der er tilsluttet to forsynende transformatorer 19 og 21. Lokaliteterne A til K forsynes stabilt med elektri- citet på 0.4 kV-niveauet. Der kræves foranstaltninger, hvis en af transformatorerne, f.eks. transformatoren 21, fejler på grund af vedligeholdelse eller defekt og skal tages fra netværket. Den resterende transformator 19 skal nu forsyne alle lokaliteterne A til K med strøm.

[0009] For at være i stand til at tilvejebringe tilstrækkelig spænding selv i de fjerne lokaliteter E og D, skal udgangsspændingen ved transformatoren 19 forøges af kontrolrummet, som er ansvarlig for nettet. Det betyder for de nærliggende lokaliteter A og K, at disse forsynes i den øvre grænse af den ønskede spændingsbåndbredde. For de fjerntliggende lokaliteter betyder det, at de mere sandsynligt vil blive forsynet i den nedre grænse afspændingsbåndbredden. Hvis et større solcelleanlæg befinder sig i lokaliteten K, vil dens reguleringsindretning i overensstemmelse med den ovenfor beskrevne Fig. 1 forsøge at føre PV-anlægget tilbage i området B, da anlægget vil være i området af højre flanke på grund afden øgede netværksspænding, altså så det drives i området. Da PV-anlægsreguleringen ikke genkender den udfaldne transformator 21, styrer anlægget som resultat på at sænke netspændingen og kontrolrummet styrer på f.eks. ved passende koblingsoperationer på transformere at hæve netspændingen, især ved at ændre udvekslingsforholdet. Disse gensidigt virkende indgreb i strømforsyningsnetværket har allerede ført til mere ustabile netværk med jævne mellemrum, da der ikke var regenerative strømgeneratorer til stede i det nødvendige omfang.

[0010] Baseret på disse overvejelser har opfindelsen til formål at bidrage til at forøge forsyningsstabiliteten i et elektrisk strømforsyningsnetværk.

[0011] Dette formål opnås ved indretningen ifølge opfindelsen ved • en måleindretning som detekterer forandringen afden reaktive effekt mellem de to øverste spændingsniveauer på den første transformer, • en spændingsmåleapparat som bestemmer spændingen ved et første netværksforbindelsespunkt på det nederste spændingsniveau, • en computerindretning som beregner niveauet af efterspørgslen efter re- aktiv effekt, der skal drives af strømgeneratoren afhængig af spændingsværdien, der er bestemt af spændingsmåleapparatet for at opretholde spændingen, som er bestemt på det nederste spændingsniveau inden for et forud fastsat spændingsinterval, og • af en regulerings- og styreenhed der ved hjælp af den beregnede efterspørgsel efter reaktiv effekt, styrer et middel af strømgeneratoren til et træk af reaktiv effekt eller til en levering af reaktiv effekt.

[0012] Niveauet af efterspørgslen efter reaktiv effekt, der betjenes af en strømgenerator i strømforsyningsnetværket, beregnes som en funktion af den fastsatte spændingsværdi for at opretholde spændingen, der er bestemt på det laveste spændingsniveau inden for et forud fastlagt spændingsinterval. Baseret på det beregnede efterspørgsel efter reaktiv effekt drives et middel af strømgeneratoren til et træk af reaktiv effekt eller en levering af reaktiv effekt.

[0013] Ved betegnelsen netværksforbindelsespunkt forstås sædvanligvis placeringen af optællingsstationen mellem forbrugeren og netværket og såvel som mellem indfødningsenheder og netværket. I det foreliggende tilfælde forstås endvidere enhver position inden for det offentlige forsyningsnet samt forbrugernes netværk og indfødningsenhederne, hvor spændingsmåling udføres.

[0014] Opfindelsen omfatter endvidere en fremgangsmåde til drift af mindst en strømgenerator i et elektrisk strømforsyningsnet med mindst tre forskellige spændingsniveauer til at forsyne forbrugere med elektrisk strøm, hvoraf de øverste to spændingsniveauer begge er forbundet med hinanden via en første transformator og de nederste to spændingsniveauer begge er forbundet med hinanden via en anden transformator, hvilken strømgenerator er forbundet via et netværksforbindelsespunkt til det nederste spændingsniveau eller til det midterste spændingsniveau, • hvor der detekteres en forandring af reaktiv effekt mellem de to øverste spændingsniveauer til den første transformator, som er forbundet til disse, • hvor spændingen bestemmes ved et første netværksforbindelsespunkt på det nederste spændingsniveau, • hvor niveauet af en efterspørgsel efter reaktiv effekt der skal drives af strømgeneratoren, beregnes afhængig af den bestemte spændingsværdi for at opretholde spændingen, der er bestemt på det nederste spændingsniveau, inden for et forud fastsat spændingsinterval, og • hvor der ved hjælp af den beregnede efterspørgsel efter reaktiv effekt styres et middel af strømgeneratoren til et træk af reaktiv effekt eller levering af en reaktiv effekt.

[0015] Fremgangsmåden og indretningen anvendes til styring af den reaktive effekt af forsyningsniveauerne med det formål at opnå en spænding så balanceret som muligt inden for det respektive betragtede niveau, især under opretholdelse af et forud fastlagt træk af reaktiv effekt fra hovednetværket (det øverste spændingsniveau).

[0016] Midlet består som hovedregel af en elektronisk eller en elektromekanisk inverter. Disse apparater har på grund af deres iboende komponenter såsom f.eks. IGBT’erved de elektroniske invertere henholdsvis en aktiveringsstrømstyringsindretning ved et generatoraggregat, mulighed for at yde et bidrag af reaktiv effekt (VAr-bidrag).

[0017] Således anvendes en allerede eksisterende evne af apparaterne til et yderligere formål, nemlig at stabilisere forsyningsnetværket. Dette gøres normalt uden at ofre leveringen af aktiv effekt. En inverter på f.eks. 1 MW (MVA) nominel effekt, som er opladet på grund af den aktuelle solstråling med kun 0,6 MVA, har en ledig kapacitet til levering eller forbrug af reaktiv effekt i størrelsesorden på 0,4 MVAr. I tilfældet med det i indledningen beskrevne eksempel kan denne inverter således drives under suspension af sit sædvanlige styreskema i Fig. 1 med en kapacitiv cos phi i overensstemmelse med forsyning afen reaktiv effekt for at yde et bidrag til spændingsforøgelsen. Normalt ville det blive forsøgt at overholde inverterens reguleringsområde ved at sænke spændingen.

[0018] Fortrinsvis opretholdes driften af inverteren af dens iboende reguleringsindretninger til det maksimale effektpunkt MPP for solcelleanlægget eller vindturbinen. Derudover skal inverteren matche eller udtrække en sådan mængde reaktiv effekt fra forsyningsniveauet, som højst svarer til forskellen mellem den aktuelt leverede effekt og den nominelle effekt af inverteren. Således begrænses bidraget af reaktiv effekt til den tilbageværende effekt til at opnå den nominelle effekt af inverteren, således at energien der er genereret af strømgeneratoren, ikke selv begrænses eller reduceres. Den frie effektkapacitet af inverteren bruges kun til at opfylde en anden funktion, nemlig den for faseforskydningen eller leverandøren af reaktiv effekt.

[0019] Det kan også tilvejebringes, at styringen af driften af inverteren for at omgå den krævede suspension af dens iboende reguleringsindretning mod det maksimale effektpunkt MPP, tilfører en forud fastlagt komponent af reaktiv effekt i forsyningsniveauet eller trækker ud af denne. Dette er fordelagtigt, hvis leveringen af reaktive effekt til at stabilisere netværket er mere hensigtsmæssigt for anlægsoperatøren på grund af de aktuelle netværksforhold, som aktiv effekt tilvejebringer til drift af maskiner eller drift af klimaanlæg, mv.

[0020] En særligt egnet lokalitet til placeringen afspændingsmåleapparatet er i enden afen stikledning, eller i forbindelse med en netværkstransformator, der føder en ringledning i midten af ringledningen, eller i tilfælde af flere transformatorer der føder i deres nærhed. Der befinder forbrugere sig, som harden laveste netværksspænding, der er til rådighed i den normale forbrugsretning af nettet, når en af transformatorerne f.eks. på grund af vedligeholdelsesarbejde, falder ud. På grund af de andre forbrugere der er placeret foran dem, der forårsager et marginalt spændingsfald, er den spænding der er tilgængelig der, normalt lavest, når der ikke er en strømgenerator eller strømleverandør i nærheden.

[0021] Udtrykkene "i slutningen afen stikledning og i forbindelse med en netværksforsyning, der føder en ringledning i midten af ringledningen" skal forstås relativt. Hvis derfor eksempel er givet en stikledning med to hundrede (200) fastgørelsespunkter så anses som et fastgørelsespunkt de sidste 10 %, altså en afde sidste tyve (20) fastgørelsespunkter. Tilsvarende ville for en ringledning på to hundrede (200) fastgørelsespunkter, de ti (10) til venstre og højre for transformator-forbindelsespunkterne liggende være at anse som fastgørelsespunkter.

[0022] Generelt vælges det mest spændingsfølsomme netværksforbindelsespunkt, især under hypotesen om et transformatorudfald. Dette kan også være et andet sted, hvis der der f.eks. er en forbruger, der driver tunge maskiner, som arbejder med høj startstrøm, der ofte tændes og slukkes dagligt. Alternativt bestemmes forbrugeren med den højeste variation i træk af reaktiv effekt under måling af spændingsværdien ved netværksforbindelsespunktet for denne forbruger.

[0023] Generelt er det mest spændingsfølsomme punkt kendetegnet ved den højeste spændingsvariation i forhold til en forsyning eller træk af elektrisk effekt. Endvidere kan spændingsvariationen defineres afen procentuel bidrag til ændring og ikke afde betragtede absolutte spændingsværdier. Dette er tilfældet, hvis der er en ringledning, ofte i midten i forhold til transformeren til det næste højere netværk, det vil sige på det punkt, hvor der er samme afstand fra transformatoren i begge retninger.

[0024] Inverterens driftsprincip er kendetegnet ved, at en målt underspænding under en tærskel fører til en forsyning af reaktiv effekt af inverteren. En truende overspænding, f.eks. når man når en øvre tærskel, fører til et træk af reaktiv effekt gennem den mindst ene inverter.

[0025] En mere omfattende overvågning af spændingstilstanden på ledningsnetværket af forsyningsniveauet sikrer, at spændingen på netværksforbindelsespunkterne bestemmes af flere forbrugere på samme forsyningsniveau, og at driftsstyringen foregår på basis afde tilsvarende flere spændingsværdier. Med kendskab til flere følsomme punkter og især også i nærvær af flere regenerative strømgeneratorer ved geografisk langt fra hinanden forbundne punkter, kan der opnås en optimal styring af tilstanden af ledningsnetværket.

[0026] I nærvær af flere strømgeneratorer af regenerativ energi med hver tilknyttet netværksforbindelsespunkt i det samme forsyningsnetværk er det hensigtsmæssigt, at komponenten af den reaktive effekt, som skal leveres, er opdelt i de tilsvarende multiple invertere, således at de deltagende invertere i det samlede arbejde fungerer ved så lavt et tab som muligt. Egenskaben med lavt tab bør forstås på en sådan måde, at fra den regenerative energiforsyning, f.eks. som sol eller vind, kan den størst mulige mængde kilowatt-timer fødes ind i nettet. Dette muliggør en effektiv udnyttelse af den tilgængelige kapacitet af reaktiv effekt. Af samme grund er det hensigtsmæssigt, at den ene strømgenerator fortrinsvis anvendes til forsyningen af reaktiv effekt eller træk af reaktiv effekt, der er rumligt tilstødende til netværksforbindelsespunktet, hvor spændingsværdien bestemmes, og som nærmer sig en kritisk værdi.

[0027] For at beskytte inverteren og solcelleanlægget har styreenheden en begrænser, som anvender størrelsen af den forudbestemte reaktive effekt med den virkning, at en maksimal tilladelig spænding på inverterens udgang ikke overskrides. Ligeledes kan det være hensigtsmæssigt at tilvejebringe styringsindretningen muligheden for at hæve den forudbestemte størrelse af den reaktive effekt, at en minimal tilladelig spænding på indgangen til inverteren ikke underskrides.

[0028] Reguleringsindretningen indbefatter passende en styringsalgoritme, der holder forandringen af den reaktive effekt under en forudbestemt tærskel.

[0029] På tale som energileverandør kommer også en strømakkumulator, som kan bestå afen batteribank. Også et pumpekraftværkslager eller lignende er tænkelig. Denne strømakkumulator kan på anmodning trække effekt eller også reaktiv effekt fra det relevante spændingsniveau eller føde det ind i spændingsniveauet.

[0030] Det kan være nyttigt, hvis strømakkumulatoren eller mindst en af energileverandørerne leverer reaktiv effekt til det nederste spændingsniveau, samtidig med at en anden strømgenerator eller en anden strømakkumulator trækker reaktiv effekt fra spændingsniveauet. Dette afhænger af den geografiske nærhed af strømgeneratoren eller strømleverandøren til forbrugerne. Det er ligeledes hensigtsmæssigt, at strømakkumulatoren eller mindst en af strømgeneratorerne leverer reaktiv effekt til et afde to afde nederste spændingsniveauer, samtidig med at en anden strømgenerator eller strømakkumulator trækker reaktiv effekt fra et af de to spændingsniveauer.

[0031] Ligeledes kan en mulig operationel styring tilvejebringe, at der i et nærvær af en maksimal tilladt forandring af reaktiv effekt og en maksimal mulig levering af reaktiv effekt af den mindst ene energileverandør og eventuelt den påtænkte energilagring og en spænding målt ved kanten af det forudbestemte spændingsområde, genereres et signal som resulterer i en reduktion af effekten af strømforsyningen til fordel for en levering af reaktiv effekt. Udeladelsen af effekt må her accepteres til fordel for en kompensation af reaktiv effekt.

[0032] I det efterfølgende vil en udførelsesform for opfindelsen vil blive forklaret mere detaljeret under henvisning til en tegning. Deri viser:

Fig. 1 et reguleringsskema for en inverter af et solanlg til indstilling af en cos phi-værdi over udgangsspændingen;

Fig. 2 en skematisk afbildning af tre forsyningsniveauer med deres involverede komponenter;

Fig. 3 en ringledning med forsyningstransformator og netværksforbindelsespunkter.

[0033] I Fig. 1 er vist et reguleringsskema af cos phi på udgangsspændingen U af inverteren, hvilket i princippet fordelagtigt anvendes i moderne PV-anlæg og er beregnet til at lette forståelsen af den efterfølgende beskrivelse.

[0034] Der er fastsat to grænser Umin og Umax, som generelt ikke bør underskrides eller overskrides. Mellem disse grænseværdier Umin og Umax er et lineært reguleringsområde A, der er begrænset med to kontrolgrænser Uregei min Og Ure- gei max. I dette område A køres anlægget cos phi neutralt, og ren aktiv effekt indføres i forsyningsnetværket. Er driftspunktet for inverteren med sin udgangsspænding U i område B mellem Umin og Uregeimin, så bliver yderligere reaktiv effekt VAr (ampere reaktiv) tilført til forsyningsnetværket.

[0035] Analogt udtages, ud over til forsyning af reaktiv effekt, reaktiv effekt VAr fra forsyningsnettet, ved et driftspunkt af inverteren med en udgangsspænding U i området C mellem Umax og Uregei max. Driftspunktet kan derved justeres via halvlederelementer eller -afbrydere, især IGBT'er (”lnsulated-Gate Bipolar Transistor”), i inverteren, især ved hjælp afen såkaldt MPP-regulator (’’Maximum Power Point ”). Ved både den øverste og den nederste grænse er der stadig kanter til nødstilfælde, som ikke vil blive diskuteret her.

[0036] Afhængigt af driftspunktet kan der også være et træk af reaktiv effekt fra netværket, hvilket generelt betyder en tendens til at reducere spændingen af netspændingen, eller også en forsyning af reaktiv effekt, som svarer til en spændingsforøgelse på det forsyningsniveau, som inverteren er tilsluttet.

[0037] I Fig. 2 er vist tre spændings- eller forsyningsniveauer 1,2, 3 af et elektrisk strømforsyningsnet. Ved forsyningsniveau 1 drejer det sig om et højspændingsniveau 220 kV, ved forsyningsniveau 2 om et midterste spændingsniveau med 20 kV, og ved forsyningsniveau 3 om et lavspændingsniveau med 400 volt. En første transformator T1 spænder højspændingen ned til den midterste spænding. En anden transformator T2 spænder den midterste spænding ned til lavspændingen. Til den første transformator T1 er en måleindretning 4 tilsluttet, som på den første transformator T1 detekterer forandringen afden reaktive effekt mellem de to øverste spændingsniveauer 1,2. Den bestemte værdi af forandringen afden reaktive effekt overføres til en computerenhed 7, om hvilken der diskuteres mere detaljeret nedenfor. Målet med styringen afden reaktive effekt af forsyningsniveau 1 er på dette sted ikke at underskride en forud fastlagt cos fi-grænse, f.eks. en cos phi på 0,95.

[0038] Ved et første netværksforbindelsespunkt 5 måles den spænding, der hersker ved dette punkt på lavspændingsniveauet 3 ved hjælp af en spændingsmåleapparat 6. Den tilsvarende måleværdi fremsendes til computeren 7 via en signalledning. I Fig. 2 er signalledninger vist med punkterede linjer, mens energistrømledninger er vist med optrukne linjer.

[0039] En første strømgenerator EE1 der også nedenfor omtales som energileverandør, er forbundet med det laveste spændingsniveau 3 via et andet netværksforbindelsespunkt 9. Den første strømgenerator EE1 er et solcelleanlæg (PV-anlæg) med en inverter WR, der omdanner den genererede jævnstrøm til en vekselstrøm. Solcelleanlægget kan være et almindeligt tagsystem, hvoraf et antal (der er kun vist en anden energileverandør eller strømgenerator EE2) er forbundet til det laveste spændingsniveau 3 via et tilsvarende antal andre netværksforbindelsespunkter 9'.

[0040] Det første netværksforbindelsespunkt 5, til hvilket spændingsmåleapparatet 6 er forbundet, kan også være et indgangspunkt for en af strømgeneratorerne EE på samme tid. Ud over eller i stedet for den første strømgenerator (e) EE1 kan en yderligere strømgenerator eller leverandør EE3 forbindes med det midterste spændingsniveau 2 via et andet netværksforbindelsespunkt 11, der befinder sig på det midterste spændingsniveau 2. Det er almindeligt for strømgeneratorerne EE1 til EE3, at de kan betjene en efterspørgsel efter reaktiv effekt efter opringning eller anmodning. Dette betyder, at strømgeneratorerne EE1 til EE3 er teknisk set i stand til at afgive eller udtrække reaktiv effekt (VAr) via tilslutningspunktet 9, 9' til det relevante forsyningsniveau 2, 3.

[0041] Beregningsindretningen 7 bestemmer niveauet af efterspørgslen efter reaktiv effekt, der kræves for at opretholde spændingen, der er bestemt på det laveste spændingsniveau 3, inden for et foruddefineret spændingsområde afhængigt af spændingsværdien der er bestemt af spændingsmåleapparatet 6. Derved skal overholdelse af den maksimalt tilladte værdi af forandringen af den reaktive effekt, der forekommer ved den første transformator T1, respekteres. Hvis for eksempel den målte spænding U ved det første netværksforbindelsespunkt 5 er tæt på den nedre grænse for det forudbestemte spændingsområde, så skal spændingsniveauet 3 tilføres reaktiv effekt VAr for at hæve spændingen.

[0042] Omvendt, hvis den målte spænding er nær den øvre grænse for spændingsintervallet, skal den reaktive effekt VAr tages fra spændingsniveauet. Størrelsen af den reaktive effekt VAr, der skal udtrækkes eller udtages, bestemmes i computeren 7 og fremsendes til en regulerings- og styreenhed 13. Denne genererer et eller flere udgangssignaler S1 til S3, som påvirker de ansvarlige midler for træk af reaktive effekt eller levering af reaktive effekt af strømgeneratorerne EE1 til EE3. For solcelleanlæg er dette middel som strømgeneratoren EE forden iboende inverter WR, der via en tilsvarende styring afde installerede IGBT'er også er i stand til at generere eller optage reaktiv effekt VAr inden for dens nominelle effekt. For mekaniske invertere WR er denne indstillingen af magnetiseringsstrømmen for de deltagende maskiner.

[0043] I Fig. 2 vises også en strømakkumulator 15, som kan tilvejebringes ved et af spændingsniveauerne 1 til 3 via sit eget netværksforbindelsespunkt 9" til at trække reaktiv effekt VAr fra spændingsniveauet 3 eller til at forsyne den ind i spændingsniveauet 3. I det foreliggende tilfælde er strømakkumulatoren 15 forbundet til det laveste spændingsniveau 3, hvilket også kan tilvejebringes ved det midterste spændingsniveau 2. Strømakkumulatoren 15 modtager også dets styresignal S4 fra regulerings- og styreenheden 13. Derved er der mulighed for, at strømakkumulatoren 15 eller mindst en af strømgeneratoren EE1 eller EE2 leverer den reaktive effekt VAr til det nederste spændingsniveau 2, samtidig med at en anden strømgenerator EE3 eller en anden strømakkumulator trækker reaktiv effekt fra et andet spændingsniveau. Strømakkumulatoren 15 kan være en i og for sig kendt enhed, såsom en batteribank, et pumpemagasinanlæg eller en kombination af forskellige slags af strømakkumulatorer.

[0044] I Fig. 3 er der vist en ringledning 17 på det midterste spændingsniveau 2, til hvilket et antal lokaliteter A til K er tilsluttet, hvor spændingen via andre transformatorer, hvoraf kun den for lokaliteten D er vist og betegnet med henvisningstallet 18, bringes til lavspændingsniveauet 3. I lokaliteterne A, C og H installeres større solcelleanlæg, der er forbundet via tilknyttede netværksforbindelsespunkter med ringledningen 17. Ringledningen 17 forsynes med elektrisk strøm af højspændingsniveauet 1 via to forsyningstransformatorer 19 og 21.

[0045] For at illustrere et eksempel på anvendelse bør det antages, at transformeren 19 undergår vedligeholdelse og afbrydes fra netværket. Dette ville betyde, at de fra den resterende forsyningstransformator 21 tilfødte lokaliteter E og D kun har et spændingsniveau til rådighed ved den nederste ende af den nominelle spænding f.eks. 20kV. Som den nederste ende anses f.eks. en værdi på 3 % under den nominelle spænding, altså i dette tilfælde set fra 19,4 kV. Tilslutningen af et tungt maskineri i lokaliteten F ville derfor føre til en underskridelse af minimumspændingen og en flimren af lysene i lokaliteterne E og D. Denne truende tilstand detekteres af et spændingsmåleapparat 6, der er tilsluttet til et netværksforbindelsespunkt 5, via hvilket lokaliteten D forsynes med elektrisk strøm.

[0046] Netværksforbindelsespunktet 5 er i dette tilfælde på sekundær- eller lavspændingssiden afden yderligere transformator 18 på lokaliteten D, altså på 0,4 kV spændingsniveauet 3. Den målte spændingsværdi føres til en beregningsindretning 7, der derudaf beregner en værdi af leveret reaktiv effekt til at hæve spændingen ved netværksforbindelsespunktet 5. Denne anmodning fremsendes til en regulerings- og styreenhed 13, der derudaf danner et signal S, som sendes til mindst en energileverandør EE. I udførelseseksemplet er dette solanlægget i lokaliteten C, som er tættest på det ønskede geografiske punkt for spændingsforøgelsen, dvs. lokaliteten D. Det lokale solanlæg indstilles derefter af regulerings- og styreenheden 13, således at det i øjeblikket ikke er nødvendigt for solenergi-omdannelsen, altså kan den frie effektkapacitet af inverteren WR anvendes til at levere reaktiv effekt. Det mulige leveringsbidrag svarer til forskellen mellem den genererede effekt P og den nominelle effekt af inverteren WR. Hvis strømgeneratoren EE der er placeret der, føder sin nominelle effekt i netværket, således at ingen yderligere reaktiv effekt VAr kan indføres, så kan det være ønskeligt at reducere effekten P til fordel for en levering af reaktiv effekt. I tilfælde af flere energileverandører EE skal den, hvis bidrag til spæn dingsstabilisering er mest effektivt, foranlediges til at reducere effekten, det vil sige i det viste eksempel solcelleanlægget i lokaliteten C.

[0047] Som regel er strømgeneratoren EE med det mest effektive bidrag den, der ligger på det mest spændingsfølsomme punkt nær eller ved slutningen af en stikledning eller i nærheden af midten på en ringledning. Det mest spændingsfølsomme punkt defineres ved en procentuel afvigelse i forhold til den nominelle spænding af det betragtede forsyningsniveau. Det mest spændingsfølsomme punkt afhænger af forholdene på stedet, dvs. hvilke industrianlæg der er på lokaliteterne A til K og/eller hvilke ledningsafsnit der er lagt, osv. Derved bestemmes dette punkt over en længere driftstid ved at observere de målte spændingsværdier.

[0048] Skønt kun et enkelt netværksforbindelsespunkt 5 med den tilsluttede spændingsmåleapparat 6 er vist af hensyn til klarheden, kan et antal spændingsmåleapparater 6 være til stede på forskellige steder på det betragtede netværksniveau 2 og/eller 3 for at detektere et spændingsbillede af hele netværksområdet og hermed størrelsen af efterspørgslen af reaktiv effekt og for at bestemme den mest egnede strømgenerator EE til levering af reaktiv effekt. Derved kan der ikke alene kræves en levering af reaktiv effekt for at øge spændingen. Også andetsteds i netværket kan et træk ag reaktiv effekt være nyttig til at reducere spændingen.

[0049] Det er almindeligt ved vedligeholdelse af transformator 19 der er taget fra den fra netværket for at stabilisere spændingen på ringen 17, samtidigt at ændre udvekslingsforholdet for den resterende transformator 21.

Den derved højere spænding ved dens netværksforsyningspunkt løber igennem til lokaliteten D og modvirker den truende underskridelse af spændingen under minimumsværdien. Derved kan en uønsket forøgelse i spænding forekomme ved lokaliteterne A og K, der støder op til transformatoren 21, som kan kompenseres via et træk af reaktiv effekt af strømgeneratoren EE, der er placeret i lokaliteten A.

[0050] Skal der tilsluttes en stikledning til den anden transformator 18, så placeres spændingsmåleapparatet 6 hensigtsmæssigt ved enden af stikledningen, fortrinsvis ved netværksforbindelsespunktet for den sidste forbruger, især da der forventes den laveste spænding.

Liste over henvisningstal [0051] 1 højeste spændingsniveau 2 midterste spændingsniveau 3 nederste spændingsniveau 4 reaktiv effektmåleindretning 5 første netværksforbindelsespunkt 6 spændingsmåleapparat 7 computerindretning 9,9',9" netværksforbindelsespunkt 11 andet netværksforbindelsespunkt 13 regulerings- og styreenhed 15 strømakkumulator 17 ringledning

18 transformator for lokaliteten D 19 første forsyningstransformator 21 anden forsyningstransformator EE strømgenerator V forbruger P effekt

Var reaktiv effekt T1 første transformator T2 anden transformator WR inverter A-K lokaliteter S, S1, S2, S3, S4 udgangssignaler

Claims (10)

1. Indretning til drift af mindst en strømgenerator (EE1, EE2, EE3) i et elektrisk strømforsyningsnetværk der har mindst tre spændingsniveauer (1,2,3) med forskellige niveauer til at forsyne forbrugerne med elektrisk strøm, af hvilke de to øverste spændingsniveauer begge er forbundet med hinanden via en første transformator (T1) og de nederste to spændingsniveauer begge er forbundet med hinanden via en anden transformator (T2), hvilken strømgenerator (EE1, EE2, EE3) er forbundet med det nederste spændingsniveau (3) eller med det midterste spændingsniveau (2) via et netværksforbindelsespunkt (5, 9, 9', 11), kendetegnet ved, - en måleindretning (4) som detekterer forandringen afden reaktive effekt mellem de to øverste spændingsniveauer (1, 2) på den første transformator (T1), - et spændingsmåleapparat (6) som bestemmer spændingen på et første netværksforbindelsespunkt (5) på det nederste spændingsniveau (3), - en computerindretning (7) som beregner niveauet af efterspørgslen efter reaktiv effekt, der skal drives af strømgeneratoren (EE1, EE2, EE3) afhængig af spændingsværdien, der er bestemt af spændingsmåleapparatet (6) for at opretholde spændingen, som er bestemt på det nederste spændingsniveau (3) inden for et forud fastsat spændingsinterval, og - en regulerings- og styreenhed (13) der ved hjælp af den beregnede efterspørgsel efter reaktiv effekt, styrer et middel (WR) af strømgeneratoren (EE1, EE2, EE3) til træk af reaktiv effekt eller levering af reaktiv effekt.

2. Indretningen ifølge krav 1, hvor regulerings- og styreindretningen (13) indbefatter en reguleringsalgoritme, der holder forandringen afden reaktive effekt under en forud fastsat tærskelværdi.

3. Indretning ifølge krav 1 eller 2 der har en strømakkumulator (15), som er tilsluttet til et af spændingsniveauerne (1,2,3), der på anmodning af computerindretningen (7) trækker effekt (P) ud af det relevante spændingsniveau (1,2, 3) eller føder effekt ind i spændingsniveauet (1,2, 3).

4. Indretning ifølge et hvilket som helst af kravene 1 eller 2 der har en strømakkumulator (15), som er tilsluttet til et af spændingsniveauerne (1,2, 3), der trækker den reaktive effekt (VAr) ud af det relevante spændingsniveau (1,2,3) eller føder det ind i spændingsniveauet (1,2, 3).

5. Indretningen ifølge krav 1, hvor midlerne omfatter elektroniske komponenter af en inverter (WR), især IGBT'er.

6. Fremgangsmåde til drift af mindst en strømgenerator (EE1, EE2, EE3) i et elektrisk strømforsyningsnetværk med mindst tre forskellige spændingsniveauer (1,2,3) til at forsyne forbrugere med elektrisk strøm, hvoraf de øverste to spændingsniveauer (1,2) begge er forbundet med hinanden via en første transformator (T1) og de nederste to spændingsniveauer (2, 3) begge er forbundet med hinanden via en anden transformator (T2), hvilken strømgenerator (EE1, EE2, EE3) er tilsluttet det nederste spændingsniveau (3) eller til det midterste spændingsniveau (2) via et netværksforbindelsespunkt (5, 9, 9', 11), - hvor der detekteres en forandring af reaktiv effekt mellem de to øverste spændingsniveauer (1,2) til den første transformator (T1), som er forbundet til disse, - hvor spændingen bestemmes på et første netværksforbindelsespunkt (5) på det nederste spændingsniveau (3), - hvor niveauet af en efterspørgsel efter reaktiv effekt der skal drives af strømgeneratoren (EE1, EE2, EE3), beregnes afhængig af den bestemte spændingsværdi for at opretholde spændingen, der er bestemt på det nederste spændingsniveau (3), inden for et forud fastsat spændingsinterval, og - hvor der ved hjælp af den beregnede efterspørgsel efter reaktiv effekt styres et middel (WR) af strømgeneratoren (EE1, EE2, EE3) til et træk af reaktiv effekt eller levering af reaktiv effekt.

7. Fremgangsmåden ifølge krav 6, hvor der i tilfælde af, at der er flere strømgeneratorer (EE1, EE2, EE3) tilstede, er den derforanledes til at reducere effekten, den hvis bidrag er det mest effektive til at stabilisere spændingen.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 6 eller 7, - hvor styringen af en inverter (WR) som et middel for strømgeneratoren (EE1, EE2, EE3) til at holde et træk af reaktiv effekt eller en levering af reaktiv effekt ved den interne regulering af inverteren (WR) på det maksimale effektpunkt (MPP) for solcelle- eller vindkraftanlæg, og - hvor inverteren (WR) yderligere føder en sådan mængde reaktiv effekt (VAr) til et forsyningsniveau eller trækker herfra, som maksimalt svarer til forskellen af den aktuelt leverede effekt (P) for den nominelle effekt af inverteren (WR).

9. Fremgangsmåde ifølge krav 6, 7 eller 8, hvor den reaktive effekt (VAr) forsynes fra en strømakkumulator (15) eller af mindst en af strømgeneratorerne (EE1, EE2, EE3) til en af de to nederste spændingsniveauer (2, 3), samtidig med at den reaktive effekt (VAr) trækkes fra et af de to nederste spændingsniveauer (2, 3) af en anden strømgenerator (EE1, EE2, EE3).

10. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 6 til 9, hvor der, i tilfælde af en maksimal tilladelig forandring af reaktiv effekt eller en maksimal mulig levering af reaktiv effekt eller et maksimalt muligt træk af reaktiv effekt af den mindst ene strømgenerator (EE1, EE2, EE3) og, hvor det er relevant, af strømakkumulatoren (15) der er til stede, såvel som i tilfældet af en spændingsværdi som er målt på kanten af det forud fastsatte spændingsinterval, der er til stede, genereres et signal af regulerings- og styreenheden (13), hvilket signal resulterer i en reduk tion af reaktiv effekt af strømgeneratoren (EE1, EE2, EE3) til fordel for en levering af reaktiv effekt eller et træk af reaktiv effekt.