专利名称：控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制具有产能器和耗能器的能量传输系统的控制系统的中央装置，其中，该中央装置适合于根据当前的和/或预测的能量消耗来确定应当由产能器产生多少能量。
背景技术：
公知可以借助中央装置控制所述种类的产能器(例如发电厂)，由此该产能器产生相应于各自的负荷需求的能量。还公知，在仿真能量传输系统时考虑大耗电器并且包括到对最佳的能通量-和发电厂控制的确定中。除了别的之外，当通过能量传输系统的仿真得知产能器不能产生足够的电流或者提高发电量有害时，这点允许例如关闭单个大耗电器或者降低其能耗。然而，能量传输系统的仿真和耗电器的主动的负荷控制要求中央装置至少近似精确知道各个耗电器可以在哪个范围被控制。也就是仅当各自的耗电器也能够复制作为仿真基础的或预定的负荷特性时，仿真结果才可以正确复制实际情况并且实现能量传输系统的有效控制。在多个产能器和耗能器连接于其上的控制系统中，仿真开销和仿真时间随着产能器和耗能器的数量而极大增加。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提出一种用于控制系统的中央装置，其也能够处理具有多个产能器和耗能器的能量传输系统。按照本发明上述技术 问题通过具有权利要求1的特征的中央装置解决。按照本发明的中央装置的有利构造在从属权利要求中给出。相应地按照本发明设置，为连接到能量传输系统的耗能器的至少一个子组分配单独的能量带宽，所述能量带宽说明了子组的总能耗预期可以在何种程度上被提高和/或降低，并且中央装置适合于-在考虑产能器的能量产生特性和子组的单独的能量带宽的条件下-确定子组总共应当达到的、位于单独的能量带宽内部的最佳的额定能耗，并且产生说明额定能耗的控制信号。按照本发明的中央装置的主要优点在于，该中央装置可以处理耗能器的子组的单独的能量带宽。中央装置由此不再必须单独考虑每个单独可控的和待控制的耗能器，而是当通过统计平均确定，耗能器的特定子组能够引起负荷改变，以便保留在单独的预定的能量带宽内部时，就足够了。另一个优点在于，通过耗能器与子组的对应和对于子组单独的负荷改变可能性的考虑，可以将每个子组作为虚拟的发电厂包括到能量传输系统的仿真中并且在仿真技术上作为“发电厂”来对待:当子组的耗能器降低其能耗时这样的虚拟发电厂产生虚拟能量。虚拟发电厂的考虑也就是使得具有其各自的子组单独的负荷变化可能性的子组也可以利用目前通常的标准仿真软件来考虑，所述标准仿真软件没有设置子组形成。这样的虚拟发电厂虽然不能够自己产生并且输入真实的能量，但是其能够通过改变对应的耗能器的负荷特性来提供对于供电网的其他分支或其他区域的附加的电流。虚拟发电厂可以在中央装置中如正常的产能器那样被一起仿真并且一起优化，其中其负的或者说相反的特性会被考虑。也就是如果例如在仿真的范围内确定，总共需要太多能量或者预计耗能提高，则可以在仿真的范围内或者决定启动正常的产能器并且产生更多能量，或者激活反的发电厂以便改变负荷特性并降低能耗。虚拟发电厂可以在仿真的范围内考虑为“负”能量，所述“负”能量消除正的发电厂的正能量。也就是可以阻碍通过正的发电厂提高能量产出，方法是，通过虚拟发电厂提高负能量的产生并且平衡总负荷。能量带宽优选是取决于时间的参数或者说“时间表”。本发明还涉及一种用于控制具有产能器和耗能器的能量传输系统的控制系统。按照本发明设置，控制系统具有如上所述的中央装置。关于按照本发明的控制系统的优点参见上述关于按照本发明的中央装置的说明，因为按照本发明的中央装置的优点基本上相应于按照本发明的控制系统的优点。按照控制系统的特别优选的构造设置，控制系统具有至少一个中间控制装置，其与中央装置和与子组相连并且适合于这样控制连接到其上的耗能器的子组，使得其总共实现与中央装置的控制信号相应的能耗。考虑到具有多个耗能器和产能器的特别复杂的能量传输系统的仿真和控制，具有优势的是，控制系统具有多个中间控制装置，其分别与中央装置和分别与连接到能量传输系统上的耗能器的单独的子组相连，为每个子组分别分配一个单独的能量带宽，所述能量带宽说明，各自的子组的总能耗预期可以在何种程度上被提高和/或降低，并且每个中间控制装置分别适合于这样控制连接到其上的耗能器的子组，使得其总共达到预定的、位于单独的能量带宽内部的额定能耗。同样被视为有利的是，中央装置适合于在考虑产能器的能量产生特性和所有子组的单独的能量带宽的条件下对于每个子组分别确定各自的子组应当达到的、位于各自的单独的能量带宽内部的最佳的额定能耗，并且对于中间控制装置分别产生单独的、说明了各自的额定能耗的控制信号。按照另一种有利构造设置，至少一个中间控制装置形成一个上级的中间控制装置，其与连接到其上的耗能器的下级子组经过下级的中间控制装置间接相连，耗能器的子组与该下级的中间控制装置相连并且下级的中间控制装置适合于这样控制连接到其上的下级子组的耗能器，使得其总共达到一个能耗，该能耗相应于为子组所分配的额定能耗的预先给出的部分。此外，本发明还涉及一种用于如上所述的控制系统的中间控制装置。按照本发明与此相关地设置，中间装置适合于这样控制连接到其上的耗能器的子组，使得其总共达到一个能耗，该能耗相应于上级的中央装置的控制信号并且位于与子组单独对应的能量带宽内部，该能量带宽说明，子组的总能耗预期可以在何种程度上被提高和/或降低。在中 间控制装置的有利扩展中设置，中间控制装置具有运算器和存储器，在该存储器中存储了连接到中间控制装置上的耗能器的耗能特性和可调节性，并且运算器被这样编程，使得其在考虑耗能器的耗能特性和可调节性的条件下对于每个耗能器确定一个单独的消耗值，按照如下协议，即，消耗值的总和相应于上级的中央装置的控制信号。此外优选的是，中间控制装置与至少一个在其上连接的耗能器通信连接并且适合于，与该耗能器协商该耗能器的单独的额定能耗，和/或在考虑该耗能器所提供的负荷信息以及预定的不该破坏的安全技术限制的条件下来确定该耗能器的单独的额定能耗。本发明还涉及一种用于控制具有产能器和耗能器的能量传输系统的方法，其中根据当前的和/或预测的能耗确定应当由产能器产生多少能量。按照本发明设置，为连接到能量传输系统上的耗能器的至少一个子组分配一个单独的能量带宽，该能量带宽说明，子组的总能耗在何种程度上预期可以被提高和/或降低，并且在考虑产能器的能量产生特性和子组的单独的能量带宽的条件下确定子组总共应当达到的、位于单独的能量带宽内部的最佳的额定能耗，并且产生说明额定能耗的控制信号。关于按照本发明的方法的优点参见上面结合按照本发明的中央装置、按照本发明的控制系统和按照本 发明的中间控制装置的说明，因为按照本发明的方法的优点相应于按照本发明的装置的优点。
以下借助实施例详细解释本发明；在此图1示出了具有一个中央装置和两个中间控制装置的控制系统的实施例，它们按照等级布置在相同平面中并且二者都与中央装置直接相连，和图2示出了按照本发明的控制系统的另一个实施例，所述控制系统有三个中间控制装置，其中一个中间控制装置布置在另一个直接控制装置下级，由此在中间控制装置平面中构成两个按照等级的平面。附图中为清楚起见对于相同的或类似的组件始终使用相同的附图标记。
具体实施例方式图1中示出了能量传输系统10，其包括线路系统20、产能器30、31和32以及耗能器40、41、42、43、44和45。线路系统20连接产能器30至32与耗能器40至45。图1中还可以看出控制系统100，其适合于控制能量传输系统10。控制系统100包括一个中央装置110以及两个中间控制装置120和121。控制系统100的中央装置110与三个产能器30至32相连，以控制其能量产生。中央装置110还与两个中间控制装置120和121以及耗能器45相连。两个中间控制装置120和121分别与耗能器的子组Tl以及T2相连。中间控制装置120经过通信网络50连接到三个耗能器40、41和42。中间控制装置121通过通信网络51与两个耗能器43和44相连，它们形成一个第二子组T2。两个子组Tl和T2的每一个分别对应于一个单独的、优选是取决于时间的能量带宽，所述能量带宽在图1中利用附图标记El 土 Λ El (或El⑴土 Λ El (t))和E2土 ΛΕ2(或E2(t)±AE2(t))表示。单独的能量带宽El土 ΛEl和E2土 ΛE2被提供给中央装置110用于能量传输系统10的仿真。能量带宽El 土 ΛΕ1和Ε2土 Λ Ε2可以存储在图1中未进一步示出的存储器中或者从外部直接输入到中央装置110中。替代地，单独的能量带宽El 土 Λ El和E2土 ΛΕ2也可以从各自的中间控制装置120或121经过相应的控制导线被传输到中央装置110 ;图1示例性示出了后一种情况。按照图1的装置可以如下来工作:中央装置110根据当前的和/或预测的耗能值仿真和/或优化能量传输系统10，应当由产能器30、31和32产生多少能量。在该仿真中其考虑能量带宽Λ El和ΛΕ2，其说明两个子组Tl和Τ2的总能耗预期可以在何种程度上被提高和/或降低，以便将所有耗能器40至45的总能耗与由三个产能器30至32产生的能量匹配。在能量传输系统10的仿真范围内中央装置110产生用于产能器30、31和32的控制信号STl至ST3，其说明产能器应当产生多少能量。此外其对于耗能器45产生控制信号ST4，利用该控制信号直接规定其能耗。耗能器40至44与耗能器45不同不是直接由中央装置110控制。取而代之，中央装置110产生额定耗能值Esl和Es2，将其传输到两个中间控制装置120和121。额定能耗值Esl在此说明，三个耗能器40、41和42总体上、也就是总共应当达到多少额定能耗。耗能值Es2说明，两个耗能器43和44总共应当具有多少能耗。在此成立:El-ΛEl 彡 Esl 彡 El+ ΛElΕ2- ΔΕ2 ^ Es2 ( E2+ Δ Ε2其中El和Ε2分别表示能量平均值并且Λ El和Λ Ε2分别表示要遵守的波动宽度。也就是，额定能耗值Esl和Es2分别位于对应的能量带宽El土 ΛEl及Ε2土 ΛΕ2以内。中间控制装置120评估额定`能耗值Esl并且对于三个耗能器40、41和42中的每个分别确定一个单独的能耗值(或者说目标能耗值)V1、V2和V3。三个能耗值V1、V2和V3说明各自的耗能器40、41和42应当调节的能耗。相应的能耗值Vl至V3经过通信网络50被传输到三个耗能器40至42。在计算单独的能耗值Vl至V3时中间控制装置120考虑由中央装置110预定的额定能耗Esl。单独的能耗值被这样确定，使得能耗值Vl至V3之和相应于额定能耗值Esl ；也就是成立:V1+V2+V3 = Esl0两个耗能器43和44连接到其上的中间控制装置121按照相应的方式工作。因此，中间控制装置121利用对于两个耗能器43和44的额定能耗值Es2计算单独的能耗值V4和V5，其中成立:Es2 = V4+V5。单独的能耗值V4和V5经过通信网络51被传输到两个耗能器43和44，后者因此这样被调节，使得其维持相应的能耗值。两个中间控制装置120和121可以根据预定的控制算法本身或自给自足地确定单独的能耗值；替代地可以设置，中间控制装置与对应的耗能器经过各自的通信网络50或51通信并且与各自的耗能器协调，当前需要多少能量以及在何种程度上可以在相应的时刻进行能耗提高或能耗降低。在耗能器与子组Tl和T2对应时考虑其统计学上预计的负荷特性。优选地，分别将可以类似表现的和可以按照类似的程度改变其负荷特性的耗能器归入子组。这样的对应使得可以以相对高的统计学概率确保，与子组单独对应的能量带宽实际上可以调节并且中间控制装置实际上也能够转换由中央装置110所传输的额定能耗值。在图2中示出了由控制系统100控制的能量传输系统10的第二实施例。与按照图1的控制系统不同，在按照图2的控制系统100中设置第三中间控制装置122，其按照等级地布置在两个中间控制装置120和121上级。中央装置110由此仅与上级的中间控制装置122直接相连；与两个中间控制装置120和121的连接仅间接地通过上级的中间控制装置122的中介来进行。在按照图 2的实施例中下级的中间控制装置120和121将其能量带宽El土 ΛΕ1和E2土 ΛΕ2传输到上级的中间控制装置122，该中间控制装置在使用该数据的条件下将能量带宽E3土 Λ E3传输到中央装置110 ;在此成立:Ε3 = Ε1+Ε2 和ΔΕ3= ΔΕ1+ΔΕ2。中央装置110在此在仿真能量传输系统10时仅使用由上级的中间控制装置122传输的能量带宽ΛΕ3，以及耗能器45的预计的能耗和三个耗能器30至32的产能特性。在仿真的范围内计算，耗能器以及通过两个子组Tl和Τ2形成的耗能器的子组Τ3应当具有何种能耗，并且确定用于控制产能器30、31和32的最佳的控制信号。对于子组Τ3的相应的额定能耗值Es3由中央装置110传输到上级的中间控制装置122，该中间控制装置引起下级的中间控制装置120和121的进一步控制和由此间接引起耗能器40至44的控制。上级的中间控制装置122利用额定能耗值Es3产生额定能耗值Esl和Es2，其说明两个子组Tl和T2应当达到哪些额定能耗，其中要考虑必须成立:Es3 = Esl+Es2额定能耗值Esl和Es2传达到两个中间控制装置120和121，其控制它们的各自的子组Tl和T2，如已经结合图1解释的那样。在按照图2的装置中可以将下级子组Tl和T2看成是实际的子组T3，其由上级的中间控制装置122管理。换言之，也就是耗能器40至42与对应的中间控制装置120和121一起共同形成两个分开的耗能器，其由上级的中间控制装置122控制。中央装置和中间控制装置优选地具有可编程运算器，其被这样编程，使得其可以实施所述功能。为此中央装置和中间控制装置优选分别包括一个或多个处理器和一个或多个存储装置。附图标记列表10 能量传输系统20 线路系统30 产能器31 产能器32 产能器40-45 耗能器50 通信网络51 通信网络100 控制系统
110 中央装置120 中间控制装置121 中间控制装置122 中间控制装置V1-V5能耗值(目标能耗值)Esl 额定能耗值Es2 额定能耗值Es3 额定能耗值STl 控制信号ST2 控制信号ST3 控制信号
·
ST4 控制信号Tl 子组T2 子组T3 子组El 土 Λ El能量带宽Ε2土 ΛΕ2能量带宽Ε3 土 ΛΕ3能量带宽
权利要求
1.一种用于控制具有产能器(30-32)和耗能器(40-45)的能量传输系统(10)的控制系统(100)的中央装置(110)，其中，所述中央装置适合于根据当前的和/或预测的能量消耗来确定应当由产能器产生多少能量， 其特征在于， -为连接到能量传输系统的耗能器的至少一个子组(Tl，T2，T3)分配单独的能量带宽(El土 ΛΕ1，Ε2土 ΛΕ2，Ε3土 ΛΕ3)，所述能量带宽说明了子组的总能耗预期可以在何种程度上被提高和/或降低，并且 -所述中央装置适合于，在考虑产能器的能量产生特性和子组的单独的能量带宽的条件下，确定子组总共应当达到的、位于单独的能量带宽内部的最佳的额定能耗(Esl，Es2,Es3)，并且产生说明了额定能耗的控制信号。
2.一种用于控制具有产能器和耗能器的能量传输系统(10)的控制系统(100)，具有按照权利要求1所述的中央装置(110)。
3.根据权利要求2所述的控制系统， 其特征在于， -所述控制系统具有至少一个中间控制装置(120，121，122)，其与中央装置和与子组相连，并且 -所述中间控制装置适合于这样控制连接到其上的耗能器的子组，使得后者总共实现与中央装置的控制信号对应的能耗。
4.根据权利要求3所述的控制系统， 其特征在于， -所述控制系统具有多个中间控制装置，其分别与中央装置和分别与连接到能量传输系统上的耗能器的单独的子组相连， -为每个子组分别分配一个单独的能量带宽，所述能量带宽说明，各自的子组的总能耗预期可以在何种程度上被提高和/或降低，并且 -每个中间控制装置分别适合于这样控制连接到其上的耗能器的子组，使得其总共达到预定的、位于单独的能量带宽内部的额定能耗。
5.根据权利要求4所述的控制系统， 其特征在于， -所述中央装置适合于在考虑产能器的能量产生特性和所有子组的单独的能量带宽的条件下对于每个子组分别确定各自的子组应当达到的、位于各自的单独的能量带宽内部的最佳的额定能耗，并且对于每个中间控制装置分别产生单独的、说明了各自的额定能耗的控制信号。
6.根据上述权利要求3至5中任一项所述的控制系统， 其特征在于， -至少一个中间控制装置(122)形成一个上级的中间控制装置，其与连接到其上的耗能器的下级子组经过下级的中间控制装置(120，121)间接相连， -耗能器的下级子组与该下级的中间控制装置相连，并且下级的中间控制装置适合于这样控制连接到其上的下级子组的耗能器，使得后者总共达到一个能耗，该能耗相应于为子组所分配的额定能耗的预定的部分。
7.一种用于根据权利要求2至6中任一项所述的控制系统(100)的中间控制装置(120，121，122)， 其特征在于， -所述中间控制装置适合于这样控制连接到其上的耗能器的子组，使得后者总共达到一个能耗，该能耗相应于上级的中央装置的控制信号并且位于与子组单独对应的能量带宽内部，该能量带宽说明，子组的总能耗预期可以在何种程度上被提高和/或降低。
8.根据权利要求7所述的中间控制装置， 其特征在于， 所述中间控制装置具有运算器和存储器，在该存储器中存储了连接到中间控制装置上的耗能器的耗能特性和可调节性，并且该运算器被这样编程，使得其在考虑耗能器的耗能特性和可调节性的条件下对于每个耗能器确定一个单独的消耗值，按照如下协议，即消耗值的总和相应于上级的中央装置的控制信号。
9.根据权利要求8所述的中间控制装置， 其特征在于， 所述中间控制装置与至少一个在其上连接的耗能器通信连接，并且适合于，与该耗能器协商该耗能器的单独的额定能耗，和/或在考虑该耗能器所提供的负荷信息以及预定的安全技术限制的条件下来确定该耗能器的单独的额定能耗。
10.一种用于控制具有产能器和耗能器的能量传输系统的方法，其中根据当前的和/或预测的能耗确定应当由产 能器产生多少能量， 其特征在于， -为连接到能量传输系统上的耗能器的至少一个子组分配一个单独的能量带宽，该能量带宽说明，子组的总能耗预期可以在何种程度上被提高和/或降低，并且 -在考虑产能器的能量产生特性和子组的单独的能量带宽的条件下确定子组总共应当达到的、位于单独的能量带宽内部的最佳的额定能耗，并且产生说明额定能耗的控制信号。
全文摘要
本发明尤其涉及一种用于控制具有产能器(30-32)和耗能器(40-45)的能量传输系统(10)的控制系统(100)的中央装置(110)，其中，该中央装置适合于根据当前的和/或预测的能量消耗来确定应当由产能器产生多少能量。按照本发明，为连接到能量传输系统的耗能器的至少一个子组(T1，T2，T3)分配单独的能量带宽(E1±ΔE1，E2±ΔE2，E3±ΔE3)，所述能量带宽说明了子组的总能耗预期可以在何种程度上被提高和/或降低，并且所述中央装置适合于，在考虑产能器的能量产生特性和子组的单独的能量带宽的条件下，确定子组总共应当达到的、位于单独的能量带宽内部的最佳的额定能耗(Es1，Es2，Es3)，并且产生说明额定能耗的控制信号。
文档编号H02J13/00GK103229379SQ201080070292
公开日2013年7月31日 申请日期2010年12月7日 优先权日2010年12月7日
发明者R.阿佩尔, M.琼格 申请人:西门子公司