DE3423830A1

DE3423830A1 - Schaltung zur beschraenkung der maximalen gesamtleistung mehrerer elektrischer verbraucher

Info

Publication number: DE3423830A1
Application number: DE19843423830
Authority: DE
Inventors: Peter 2900 Oldenburg Lohse; Cord von Dipl.-Ing.(FH) Seggern
Original assignee: BURMEISTER VERTRIEBS und BETRE
Current assignee: BURMEISTER VERTRIEBS und BETRE
Priority date: 1984-06-28
Filing date: 1984-06-28
Publication date: 1986-01-02

Description

Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Beschränkung der maximalen Gesamtleistung mehrerer elektrischer Verbraucher, die einem elektrischen Speisenetz eine konstante oder geregelte Leistung entnehmen, mit Vorwahlschaltungen zur Vorwahl der Betriebs zeit einzelner Verbraucher.
In Fertigungs- oder Verwaltungsbetrieben, Gebäuden, Sportanlagen etc. werden in der Regel mehrere elektrische Verbraucher mit unterschiedlichem Leistungsbedarf von einem öffentlichen Speisenetz gespeist und betrieben. Neben Verbrauchern mit konstantem Leistung bedarf, wie z.B. der Beleuchtung oder im Dauerbetrieb befindlichen elektrischen Maschinen sind andere elektrische Verbraucher vorhanden, deren Leistungsbedarf jeweils von der aktuellen Nutzung oder aktuellen Umweltbedingungen etc. abhängt, wie z.B. Lüftungsaggregate, Heizungsaggregate, Klimaanlagen oder dergleichen. Neben den Kosten für den tatsächlichen Energieverbrauch spielen die an die öffentlichen Stromerzeuger abzuführenden Grundgebühren eine entscheidende Rolle bei der Ermittlung der jährlichen Betriebskosten derartiger Verbrauchsgeräte. Einen maßgeblichen Einfluss auf die Grundgebühren besitzt insbesondere der Leistungs-Anschlusswert (KW-Anschlusswert), der aus dem maximalen Spitzenstrom ermittelt wird, den der Benutzer in seiner Anlage benötigt. Die Begrenzung des KW-Anschlusswertes auf einen möglichst geringen Wert ist daher zur Verwirklichung geringer Energiekosten empfehlenswert.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltung der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass der KW-Anschlusswert der Gesamtheit aller Verbraucher ein vorgegebenes Maß geringer ist als die Summe der KW-Anschlusswerte der einzelnen Verbraucher.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine Vorrangschaltung vorgesehen ist, welche die regelbaren Verbraucher während ihrer Betriebszeit in vorgegebener Rangfolge an das Speisenetz anschliesst.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass bei einer Anlage, in welcher mehrere Verbraucher von dem Speisenetz zu speisen sind, alle Verbraucher mit einem von der aktuellen Nutzung abhängigen, geregelten Leistungsbedarf in vorgegebener Rangfolge nacheinander an das Speisenetz angeschaltet werden. Auf diese Weise wird die zum Betreiben der Verbraucher benötigte Energie gleichmässiger über die einstellbaren oder vorwählbaren Betriebszeiten verteilt, die von der Gesamtheit der Verbraucher benötigte Spitzenleistung wird verringert, der KW-Anschlusswert der Anlage dadurch entscheidend reduziert.
Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bedient die Vorrangschaltung in der vorgegebenen Rangfolge entweder einzelne regelbare Verbraucher und/oder vorgegebene Verbraucher-Gruppierungen.
Besonders bevorzugt werden von der Vorrangschaltung, wenn ein Verbraucher mit höherem Rang einen Energiebedarf meldet, die Verbraucher bzw. die Verbraucher-Gruppierungen mit niedrigerem Rang vom Speisenetz getrennt.
Werden die regelbaren Verbraucher mittels Zweipunktregler betrieben, so wird bevorzugt der Ausgang der Zweipunktregler und der Ausgang der Vorwahl schaltung eines jeden regelbaren Verbrauchers an ein UND-Tor gelegt, welches an den Eingang der Vorrangschaltung dann ein Signal abgibt, wenn sowohl der betreffende Zweipunktregler und die betreffende Vorwahlschaltung ein Ausgangssignal an das UND-Tor liefern. Bei Erhalt eines Signals von einem oder mehreren UND-Toren aktiviert die Vorrangschaltung denjenigen Verbraucher/ Verbraucher-Gruppierung, dem der höchste Rang zugeordnet ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild der Erfindung; und Fig. 2 eine mittels eines Rechners verwirklichte Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 1 sind mehrere elektrische Verbraucher V1. Vn dargestellt, die mittels je eines Schalters S1...Sn an n ein elektrisches Speisenetz anschaltbar sind. Jeder dieser Verbraucher V1... Vn besitzt einen zugehörigen Regler R1...Rn, die bevorzugt als Zweipunktregler ausgebildet sind und an ihrem Ausgang ein Signal abgeben, wenn der betreffende Verbraucher V1...Vn z.B. mittels Meldesensoren Energiebedarf meldet. Ein typisches Beispiel für einen derartigen Verbraucher ist z.B. ein Raum- oder Wasser-Heizaggregat, dessen Regler dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn zur Erzielung einer vorgegebenen Temperatur elektrische Energie zugeführt werden muss.
Jedem Verbraucher V1... Vn ist eine Vorwahlschaltung W1...Wn zugeordnet, bei der der Benutzer den Einschaltzeitpunkt und den Ausschaltzeitpunkt, d.h. die Betriebs zeit der einzelnen Verbraucher vorwählen kann.
Die Vorwahlschaltungen bestehen im dargestellten Ausführungsbeispiel aus jeweils einem ersten setzbaren Zähler T11...Tn1 zum Setzen des Einschaltzeitpunktes und einem zweiten Zähler T12...Tn2 zum Setzen des Ausschaltzeitpunktes, wobei der Ausgang des ersten Zählers direkt, der Ausgang des zweiten Zählers über einen Inverter einem UND-Tor G1.. Gn zugeführt ist, dessen Ausgang der Ausgangsanschluss der betreffenden Vorwahlschaltung ist. Wird z.B. mittels eines ersten Zählers, z.B. T11, der Einschaltzeitpunkt auf 8.00 Uhr und gleichzeitig mittels des zweiten Zählers T12 der Ausschaltzeitpunkt auf 13.00 Uhr gesetzt, so gibt das UND-Tor G1 zwischen Einschalt- und Ausschaltzeitpunkt ein Signal ab.
Der Ausgangsanschluss der Vorwahlschaltungen W1.. Wn und der Ausgangsanschluss der Regler R1.. Rn wird an Eingänge E1.. En einer Vorrangschaltung VR gelegt, wobei die Eingänge E1... En als UND-Tore ausgebildet sind.
Die Vorrangschaltung VR besitzt Ausgänge A1...An, die über Relais RL1...RLn Schalter S1...Sn aktivieren, welche die Verbraucher V1...Vn an das Speisenetz anschalten.
Die Vorrangschaltung VR schaltet die regelbaren Verbraucher V1...Vn während ihrer Betriebszeit in vorgegebener Rangfolge an das Speisenetz. In der dargestellten Ausführungsform besitzt der Verbraucher mit dem höchsten Index, n, den höchsten Rang, und der Verbraucher V1 mit dem niedrigsten Index besitzt den niedrigsten Rang.
Ist einer der Eingänge E1. . .E aktiviert, so schaltet n die Vorrangschaltung den betreffenden Verbraucher an das Speisenetz an und alle Verbraucher mit niedrigerem Rang vom Speisenetz ab. Bei mehreren aktivierten Eingängen E1...En, d.h. wenn mehrere Verbraucher V1...Vn Energiebedarf anmelden, wird jeweils derjenige Verbraucher mit dem höchsten Rang bedient, zuvor angeschaltete Verbraucher mit niedrigerem Rang werden vom Speisenetz abgetrennt.
Die Vorrangschaltung VR ist schaltungstechnisch folgendermaßen verwirklicht: Der höchstrangige Eingang En der Vorrangschaltung VR ist - ggfs. über einen Inverter In - mit dem Ausgang An verbunden, der über ein Relais RLn den Schalter 5n des Verbrauchers Vn mit dem höchsten Rang, n, aktiviert. Der Eingang En ist ferner über einen Inverter IVn mit einem Eingang von n -1 UND-Toren verbunden, die ausserdem mit den Eingängen En 1....E1 verbunden sind. Das höchstrangige UND-Tor dieser Tor-Gruppe, welches also mit dem Eingang En 1 verbunden ist, liegt ausgangsseitig - ggfs. über einen Inverter In 1 I am Ausgang An~1 der Vorrangschaltung, die über das Relais RL den Schalter Sn 1 und damit den Verbraucher Von 1 aktiviert. Ausserdem liegt der Ausgang dieses UND-Tores über einen Inverter IVn 1 an den Eingängen von n-2 UND-Toren, die eine zweite Tor-Gruppe bilden. Die UND-Tore der zweiten Gruppe empfangen je einen weiteren Eingang von den entsprechenden UND-Toren der ersten Gruppe, die mit den Eingängen En 2...E1 verbunden waren. Das höchstrangige UND-Tor der zweiten Gruppe (Rang n-2) ist ausgangsseitig - ggfs. über einen Inverter In-2 mit dem Ausgang An 2 verbunden, der über ein Relais Ru,,2 und dessen Schaltkontakt Sn 2 den Verbraucher Von 2 aktiviert. Der Ausgang dieses höchstrangigen UND-Tores der zweiten Gruppe ist ferner über einen Inverter IVn 2 an die Eingänge von n-3 UND-Toren einer dritten Tor-Gruppe gelegt etc.
Die Vorrangschaltung VR bewirkt aufgrund ihrer Organisation, dass bei Aktivierung eines Eingangs, z.B. E4, der entsprechende Ausgang A4 aktiviert wird und alle Ausgänge mit ihrem Rang, A3, A2, A1 gesperrt werden, sofern die Eingänge/Ausgänge mit höherem Rang, E5, E6..., A5, ..... nicht aktiviert sind. Es wird bzw. bleibt somit bei dieser Vorrangschaltung jeweils der Verbraucher mit höchstem Rang an das Speisenetz angeschaltet.
Alternativ lässt sich eine derartige Vorrangschaltung auch softwaremässig mittels eines Mikroprozessors verwirklichen.
In Fig. 1 sind diejenigen Verbraucher nicht dargestellt, die nur über eigene Vorwahlschaltungen verfügen und während ihrer Betriebs zeit eine konstante Leistungsentnahme besitzen, wie z.B. Beleuchtung, Notbelüftung etc., und die daher nicht über die Vorrangschaltung VR aktiviert werden.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer rechnergesteuerten erfindungsgemässen Schaltung. An eine Zentraleinheit 4 ist eine Tastatur 1 zur Datenein- und -ausgabe sowie zur Eingabe von Start-, Stop- und weiteren einfachen Programmbefehlen vorgesehen. An die Zentraleinheit 4 ist ferner ein Monitor 2 und ein Drucker 3 angeschlossen zur Sichtanzeige bzw. Druck von ein- und ausgegebenen Daten. Eine erste Ausgangseinheit 5 besitzt zwei Gruppen von jeweils 26 Ausgängen, mit denen solche Verbraucher, an das Speisenetz anschaltbar sind, die während ihrer Betriebs zeit einen konstanten Leistungsbedarf haben und daher nicht über die Vorrangschaltung angeschlossen sind.
Diese Ausgangseinheit 5 erhält von der Zentraleinheit für jeden einzelnen Ausgang Einschaltzeit, Ausschaltzeit, ggfs. gewünschte Intervallzeit sowie evtl. noch ein Betriebsart-Signal, um die an den Ausgängen liegenden Verbraucher entsprechend mit dem Speisenetz zu verbinden.
Vorgesehen ist eine zweite Ausgangseinheit 6 mit Vorrangschaltung, die zwei Gruppen von jeweils vier in vorgegebener Rangfolge aktivierbare Ausgänge A1 bis A8 sowie die entsprechenden Eingänge E1 bis E8 enthält, an denen regelbare Verbraucher mit vorgegebenem Vorrang an das Speisenetz anschaltbar sind. Die zweite Ausgangseinheit 6 erhält von der Zentraleinheit die Einschaltzeitpunkte und die Ausschaltzeitpunkte übermittelt. Die Zentraleinheit 4 legt ausserdem die vorgegebene Rangfolge der Vorrangschaltung fest.
Die Schaltung lässt sich z.B. bei der Steuerung von Sportanlagen einsetzen, die z.B. teure Tennis- oder Squash-Felder oder dergleichen, sowie Sauna, Schwimmbecken etc. enthalten. Die Verbraucher mit vorwählbarem aber konstantem Leistungsbedarf sind dabei z.B. die Grund-Beleuchtung der Anlage, die Spiel-Beleuchtung der einzelnen Felder, die Grund-Belüftung. Die regelbaren Verbraucher, welche über die Vorrangschaltung bedient werden, sind z.B. die Feld-Belüftung, Klimaanlage, Raumheizung, Schwimmbad-Heizung, Sauna-Heizung etc.
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Claims

Schaltung zur Beschränkung der maximalen Gesamtleistung mehrerer elektrischer Verbraucher Ansprüche Schaltung zur Beschränkung der maximalen Gesamtleistung mehrerer elektrischer Verbraucher, die einem elektrischen Speisenetz eine konstante oder geregelte Leistung entnehmen, mit Vorwahl schaltungen zur Vorwahl der Betriebszeit einzelner Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrangschaltung (VR) vorgesehen ist, welche die regelbaren Verbraucher (V1. . .V ) während ihrer n Betriebs zeit in vorgegebener Rangfolge an das Speisenetz anschliessen.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrangschaltung (VR) in der vorgegebenen Rangfolge regelbare Verbraucher einzeln und/oder in vorgegebenen Verbraucher-Gruppierungen anschaltet.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrangschaltung (VR) beim Anschalten eines regelbaren Verbrauchers (V1...Vn) mit höherem Rang alle regelbaren Verbraucher/Verbraucher-Gruppierungen mit niedrigerem Rang vom Speisenetz trennt.
4. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die regelbaren Verbraucher (Vi...Vn; Rang i...n) mittels Zweipunktreglern (R1...Rn) ihren Leistungsbedarf regeln, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Zweipunktregler (R1...Rn) und der Ausgang der Vorwahlschaltungen (W1...Wn) jedes regelbaren Verbrauchers (V1...Vn) über je ein UND-Tor (E, En) mit dem Eingang der Vorrangschaltung (VR) verbunden sind, und dass die Vorrangschaltung (VR) bei Erhalt eines Signals von einem der UND-Tore (E1...En) entweder den zugeordneten Verbraucher an das Speisenetz legt und alle Verbraucher/Verbraucher-Gruppierungen mit niedrigerem Rang vom Speisenetz trennt, sofern kein Verbraucher (V1...Vn) mit höherem Rang angeschaltet war, oder einen angeschalteten Verbraucher (V1. Vn) mit höherem Rang angeschaltet lässt und den zugeordneten Verbraucher nicht anschaltet.