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Patent Searching and Data


Title:
ELECTRICAL SYSTEM AND METHOD FOR THE OPERATION THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/126781
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates, among other things, to a method for controlling an electrical system (90), in particular an energy distribution system, comprising at least one transformer (92). According to the invention, the temperature in the interior of the transformer (92) is measured so as to form a inner temperature reading (Ti), a current reading (I) is measured, which indicates the current flowing through the transformer (92) on the primary side or the secondary side of the transformer (92) or is proportional to said current, in the case of an overload current situation the inner temperature reading (Ti) and the current reading (I) are used to determine how long the overload current situation can last before the temperature in the interior of the transformer has reached or exceeds a predetermined maximum temperature, and the further control of the electrical system (90) takes place in consideration of the determined time period (tmax).

Inventors:
BUCHGRABER GERHARD (AT)
RIEMENSCHNEIDER JUERGEN (DE)
SCHMID RONALD (DE)
SCHUEPFERLING BERND (DE)
SPAECK HELMUT (DE)
Application Number:
PCT/EP2012/054438
Publication Date:
September 27, 2012
Filing Date:
March 14, 2012
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
BUCHGRABER GERHARD (AT)
RIEMENSCHNEIDER JUERGEN (DE)
SCHMID RONALD (DE)
SCHUEPFERLING BERND (DE)
SPAECK HELMUT (DE)
International Classes:
H02H6/00; H01F27/42; H02H5/04; H02H7/04
Foreign References:
US20050223782A12005-10-13
US6424266B12002-07-23
US20020161558A12002-10-31
US20060250683A12006-11-09
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Steuern einer mindestens einen Transformator (92) aufweisenden elektrischen Anlage (90), insbesondere Energieverteilanlage,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s

die Temperatur im Inneren des Transformators (92) unter Bildung eines inneren Temperaturmesswertes (Ti) gemessen wird,

- ein Strommesswert (I) gemessen wird, der den auf der Primärseite oder der Sekundärseite des Transformators (92) durch den Transformator (92) fließenden Strom angibt oder proportional zu diesem Strom ist,

im Falle einer Überstromsituation mit dem inneren Tempera- turmesswert (Ti) und dem Strommesswert (I) ermittelt wird, wie lange die Überstromsituation anhalten kann, bevor die Temperatur im Inneren des Transformators eine vorgegebene Ma¬ ximaltemperatur erreicht oder überschreitet, und

die weitere Steuerung der elektrischen Anlage (90) unter Berücksichtigung der ermittelten Zeitspanne (tmax) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s

die Temperatur außerhalb des Transformators unter Bildung eines äußeren Temperaturmesswertes (Ta) gemessen wird und

im Falle einer Überstromsituation mit dem inneren Temperaturmesswert (Ti), dem äußeren Temperaturmesswert (Ta) und dem Strommesswert (I) ermittelt wird, wie lange die Überstromsi¬ tuation anhalten kann, bevor die Temperatur im Inneren des Transformators die vorgegebene Maximaltemperatur erreicht oder überschreitet.

3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Zeitspanne (tmax) , innerhalb derer die Überstromsituation anhalten kann, unter Berücksichtigung eines thermodynamischen Modells des Transformators (92) mittels einer Recheneinrich¬ tung (321) errechnet wird.

4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s auf eine Überstromsituation geschlossen wird, wenn der Strom- messwert (I) einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s im Falle einer Überstromsituation der durch den Transformator (92) fließende Strom innerhalb der ermittelten Zeitspanne (tmax) reduziert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der durch den Transformator fließende Strom reduziert wird, indem ein Teil des Stromes in einen anderen Abschnitt der elektrischen Anlage, insbesondere durch einen anderen Transformator der elektrischen Anlage, gelenkt wird. 7. Elektrische Anlage (10, 91), insbesondere Energieverteil¬ anlage, mit mindestens einem Transformator (92) und einer Einrichtung zum Steuern der elektrischen Anlage,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s

in dem Transformator (92) ein Messsensor (330) angeordnet ist, der die Temperatur im Inneren des Transformators (92) unter Bildung eines inneren Temperaturmesswertes (Ti) messen kann,

eine Strommesseinrichtung (340) vorhanden ist, die einen Strommesswert (I) bilden kann, der den auf der Primärseite oder der Sekundärseite des Transformators durch den Transfor¬ mator (92) fließenden Strom angibt oder proportional zu diesem Strom ist,

an den Messsensor (330) und die Strommesseinrichtung (340) ein Auswertmodul (320) angeschlossen ist, das im Falle einer Überstromsituation mit dem inneren Temperaturmesswert (Ti) und dem Strommesswert (I) ermittelt, wie lange die Überstrom¬ situation anhalten kann, bevor die Temperatur im Inneren des Transformators (92) eine vorgegebene Maximaltemperatur er¬ reicht oder überschreitet, und

die Einrichtung zum Steuern der elektrischen Anlage derart ausgestaltet ist, dass sie die weitere Steuerung der elektri- sehen Anlage nach Eintritt einer Überstromsituation unter Berücksichtigung der von dem Auswertmodul (320) ermittelten Zeitspanne (tmax) durchführt.

8. Auswertmodul (320) für eine elektrische Anlage (10, 91) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch

eine Schnittstelle zum Anschluss an einen im Inneren eines Transformators angeordneten Messsensor (330), der die Temperatur im Inneren des Transformators unter Bildung eines inne¬ ren Temperaturmesswertes (Ti) messen kann,

- eine Schnittstelle zum Anschluss an eine Strommesseinrich¬ tung (340), die einen Strommesswert (I) messen kann, der den auf der Primärseite oder der Sekundärseite des Transformators (92) durch den Transformator (92) fließenden Strom angibt oder proportional zu diesem Strom ist, und

- eine Recheneinrichtung (321), die die Zeitspanne (tmax), innerhalb derer eine Überstromsituation anhalten kann, unter Berücksichtigung eines thermodynamischen Modells des Transformators (92) errechnen kann. 9. Elektrischer Energieverteilnetzknoten für ein elektrisches Energieverteilnetz (10), wobei der Energieverteilnetzknoten einen Transformator (92) sowie ein Auswertmodul (320) nach Anspruch 8 aufweist. 10. Elektrischer Energieverteilnetzknoten nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der elektrische Energieverteilnetzknoten eine Ortsnetzstation (50-58) mit einer Mittelspannungsschaltanlage (90) ist, die zum Anschluss an ein Ringkabel (40) eines Mittelspannungsnet- zes (30) geeignet ist.

Description:
Beschreibung

Elektrische Anlage und Verfahren zu deren Betrieb Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer mindestens einen Transformator aufweisenden elektrischen Anlage, insbesondere einer Energieverteilanlage.

Ein derartiges Verfahren kann beispielsweise in Ortsnetzsta- tionen der sekundären Verteilebene eingesetzt werden. Ortsnetzstationen der sekundären Verteilebene bestehen im Wesentlichen aus einer Mittelspannungsschaltanlage, einem Transfor ¬ mator und einer Niederspannungsverteileinrichtung. Die Ortsnetzstationen werden im sekundären Verteilnetz in der Regel in einem offenen Ring betrieben. Unter dem Begriff "Mittelspannung" werden nachfolgend Spannungen in einem Bereich zwischen 1 KV und 50 KV und unter dem Begriff "Niederspannung" Spannungen in einem Bereich zwischen 200 V und 1 KV verstanden .

In Ortsnetzstationen werden als Verteiltransformatoren überwiegend flüssigkeitsgefüllte (z. B. ölgefüllte) Transformato ¬ ren eingesetzt, die technisch bedingt auf thermische Überlas ¬ tungen sehr empfindlich reagieren. Schon eine geringe Über- lastung kann die Transformatorlebensdauer erheblich verkürzen oder sogar zum Ausfall des betroffenen Transformators führen. Um dies zu vermeiden, werden die Transformatoren üblicherweise mittels geeigneter Schutzgeräte abgeschaltet, wenn der Strom durch den Transformator einen vorgegebenen Schwellen- wert überschreitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern einer elektrischen Anlage, insbesondere einer Energieverteilanlage, anzugeben, das einen effizienteren Betrieb der elektrischen Anlage als bisherige Verfahren erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Temperatur im Inneren des Transformators unter Bildung eines inneren Tempe ¬ raturmesswertes gemessen wird, ein Strommesswert gemessen wird, der den auf der Primärseite oder der Sekundärseite des Transformators durch den Transformator fließenden Strom angibt oder proportional zu diesem Strom ist, im Falle einer Überstromsituation mit dem inneren Temperaturmesswert und dem Strommesswert ermittelt wird, wie lange die Überstromsituati ¬ on anhalten kann, bevor die Temperatur im Inneren des Transformators eine vorgegebene Maximaltemperatur erreicht oder überschreitet, und die weitere Steuerung der elektrischen An ¬ lage unter Berücksichtigung der ermittelten Zeitspanne erfolgt.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass im Falle einer Überstromsituation der betroffene Transformator nicht sofort abgeschaltet werden muss, sondern trotz Vorliegens der Überlastsituation weiter betrieben werden kann. Dies wird durch die erfindungsgemäß vorgesehene Ermittlung einer Zeitspanne ermöglicht, die an ¬ gibt, wie lange die Überstromsituation anhalten kann, bevor die Temperatur im Inneren des Transformators für den Trans ¬ formator kritisch wird. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ermöglicht eine effizientere Steuerung der elektrischen Anla ¬ ge insgesamt, weil es beispielsweise möglich wird, innerhalb der "zusätzlichen" Zeitspanne geeignete Abhilfemaßnahmen einzuleiten, um eine den Transformator schädigende oder zerstörende Überhitzung des Transformators zu vermeiden. Beispiels ¬ weise kann innerhalb der ermittelten Zeitspanne der Transformator entlastet werden, indem der durch den Transformator fließende Strom auf andere Transformatoren oder auf andere Abschnitte der Energieverteilanlage umgeleitet wird.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Temperatur außerhalb des Trans- formators unter Bildung eines äußeren Temperaturmesswertes gemessen wird und im Falle einer Überstromsituation mit dem inneren Temperaturmesswert, dem äußeren Temperaturmesswert und dem Strommesswert ermittelt wird, wie lange die Über ¬ stromsituation anhalten kann, bevor die Temperatur im Inneren des Transformators die vorgegebene Maximaltemperatur erreicht oder überschreitet. Bei dieser Ausgestaltung wird in besonders vorteilhafter Weise nicht nur die innere Temperatur, sondern auch die äußere Temperatur des Transformators berücksichtigt. Dies ermöglicht es, den Wärmefluss vom Transforma ¬ torinneren nach außen, der ganz wesentlich von der Außentemperatur abhängt, sehr genau zu berechnen und somit sehr genau zu bestimmen, wie lange eine Überlastsituation für den Transformator anhalten kann, bevor die innere Temperatur des

Transformators ihren kritischen Wert erreicht.

Die Zeitspanne, die angibt, wie lange die Überstromsituation maximal anhalten darf, wird vorzugsweise unter Heranziehung eines thermodynamischen Modells des Transformators berechnet. Hierzu wird vorzugsweise eine Recheneinrichtung verwendet, die unter Berücksichtigung dieses thermodynamischen Modells programmiert ist. Das thermodynamische Modell des Transforma ¬ tors berücksichtigt vorzugsweise die Wärmekapazität des

Transformators und die Wärmeleitfähigkeit des Transformators vom Transformatorinneren nach außen.

Auf eine Überstromsituation wird vorzugsweise geschlossen, wenn der Strommesswert, der den auf der Primärseite oder der Sekundärseite des Transformators durch den Transformator fließenden Strom angibt oder proportional zu diesem Strom ist, einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Vorzugs ¬ weise wird bei Erreichen oder Überschreiten dieses Schwellenwerts ein Warnsignal erzeugt, das den Beginn der Überstromsi ¬ tuation signalisiert.

Im Falle einer Überstromsituation wird der durch den Transformator fließende Strom vorzugsweise innerhalb der ermittel ¬ ten Zeitspanne reduziert, um ein Erreichen oder Überschreiten der für den Transformator vorgegebenen Maximaltemperatur zu verhindern. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der durch den Transforma ¬ tor fließende Strom reduziert wird, indem ein Teil des Stro ¬ mes in einen anderen Abschnitt der elektrischen Anlage, insbesondere durch einen anderen Transformator der elektrischen Anlage, gelenkt wird.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine elektrische Anlage, insbesondere Energieverteilanlage, mit mindes ¬ tens einem Transformator und einer Einrichtung zum Steuern der elektrischen Anlage. Erfindungsgemäß ist bezüglich einer solchen elektrischen Anlage vorgesehen, dass in dem Transformator ein Messsensor angeordnet ist, der die Temperatur im Inneren des Transformators unter Bildung eines inneren Tempe ¬ raturmesswertes messen kann, eine Strommesseinrichtung vorhanden ist, die einen Strommesswert bilden kann, der den auf der Primärseite oder der Sekundärseite des Transformators durch den Transformator fließenden Strom angibt oder proportional zu diesem Strom ist, an den Messsensor und die Strommesseinrichtung ein Auswertmodul angeschlossen ist, das im Falle einer Überstromsituation zumindest mit dem inneren Temperaturmesswert und dem Strommesswert ermittelt, wie lange die Überstromsituation anhalten kann, bevor die Temperatur im Inneren des Transformators eine vorgegebene Maximaltemperatur erreicht oder überschreitet, und die Einrichtung zum Steuern der elektrischen Anlage derart ausgestaltet ist, dass sie die weitere Steuerung der elektrischen Anlage nach Eintritt einer Überstromsituation unter Berücksichtigung der von dem Auswertmodul ermittelten Zeitspanne durchführt.

Bezüglich der Vorteile der erfindungsgemäßen elektrischen Anlage sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen, da die Vorteile der erfindungsgemäßen elektrischen Anlage denen des erfindungsgemäßen Verfahrens im Wesentlichen entsprechen. Bei der elektrischen Anlage handelt es sich vorzugsweise um eine Mittelspannungsschaltanlage, beispielsweise für eine Ortsnetzstation.

Die Einrichtung zum Steuern der elektrischen Anlage kann beispielsweise durch eine Steuereinrichtung der Ortsnetzstation und eine übergeordnete Leitstelle gebildet sein.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Auswertmo ¬ dul für eine elektrische Anlage, wie sie oben beschrieben worden ist. Erfindungsgemäß zeichnet sich ein solches Aus ¬ wertmodul aus durch eine Schnittstelle zum Anschluss an einen im Inneren eines Transformators angeordneten Messsensor, der die Temperatur im Inneren des Transformators unter Bildung eines inneren Temperaturmesswertes messen kann, eine Schnitt ¬ stelle zum Anschluss an eine Strommesseinrichtung, die einen Strommesswert messen kann, der den auf der Primärseite oder der Sekundärseite des Transformators durch den Transformator fließenden Strom angibt oder proportional zu diesem Strom ist, und eine Recheneinrichtung, die die Zeitspanne, inner ¬ halb derer eine Überstromsituation anhalten kann, unter Berücksichtigung eines thermodynamischen Modells des Transformators errechnen kann.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Auswertmoduls entsprechen den Vorteilen der erfindungsgemäßen elektrischen Anlage.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf einen elektrischen Energieverteilnetzknoten für ein elektrisches Energieverteilnetz. Erfindungsgemäß weist der elektrische Energie ¬ verteilnetzknoten einen Transformator sowie ein Auswertmodul auf, wie es oben beschrieben worden ist.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem elektrischen Energieverteilnetzknoten um eine Ortsnetzstation mit einer Mittelspannungsschaltanlage, die zum Anschluss an ein Ringkabel eines Mittelspannungsnetzes geeignet ist. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie ¬ len näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung mit einer Vielzahl an Ortsnetzstationen, die über ein Ringkabel miteinander verbunden in einem offenen Ring betrieben werden und von denen zumindest eine Ortsnetzstation erfindungsgemäß aus ¬ gestaltet ist, und

Figuren 2-5 Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Mit ¬ telspannungsschaltanlagen, die beispielsweise in erfindungsgemäßen Ortsnetzstationen eingesetzt werden können, in einer Detaildarstellung.

In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet . In der Figur 1 erkennt man ein Hochspannungsnetz 10, das über einen Leistungstrafo 20 mit einem Mittelspannungsnetz 30 in Verbindung steht. An das Mittelspannungsnetz 30 ist ein Ringkabel 40 angeschlossen, das Ortsnetzstationen 50 bis 58 miteinander unter Bildung eines offenen Rings 45 verbindet. Die Trennstelle T des offenen Rings 45 wird bei der Darstellung gemäß Figur 1 durch die Ortsnetzstation 54 gebildet.

Bei der Anordnung gemäß Figur 1 ist an einen niederspannungs- seitigen Anschluss 52a der Ortsnetzstation 52 über einen Transformator 60 eine Windkraftanlage 70 angeschlossen, die im Beispiel drei Windräder 71, 72 und 73 umfasst. Die Wind ¬ kraftanlage 70 erzeugt elektrische Energie, die über den Nie- derspannungsanschluss 52a der Ortsnetzstation 52 in das Ring ¬ kabel 40 und somit in das Mittelspannungsnetz 30 eingespeist wird.

In der Figur 1 sind die Ortsnetzstationen 50 und 51 stellvertretend für die übrigen Ortsnetzstationen noch näher im De- tail dargestellt. Man erkennt, dass die beiden Ortsnetzstati ¬ onen 50 und 51 jeweils eine Mittelspannungsschaltanlage 90 zum Anschluss an das Ringkabel 40 des Mittelspannungsnetzes 30 aufweisen. An die Mittelspannungsschaltanlage 90 ist über einen Schalter 91 ein Transformator 92 angeschlossen, der die in einem Bereich zwischen 1 kV und 50 kV liegende Mittelspannung des Mittelspannungsnetzes 30 in eine für Endkunden bzw. Endverbraucher geeignete Niederspannung von beispielsweise 220 V pro Phase umwandelt.

An den Transformator 92 ist eine Niederspannungsverteileinrichtung 93 angeschlossen, die eine Vielzahl an Anschlüssen zur Ausgabe der Niederspannung des Transformators 92 auf ¬ weist.

Ein Ausführungsbeispiel für die Mittelspannungsschaltanlage

90 der Ortsnetzstationen zeigt die Figur 2. Man erkennt, dass die Mittelspannungsschaltanlage 90 mit drei Schaltfeidern ausgestattet ist, nämlich einem ersten Ringkabelschaltfeld 90a zum eingangsseitigen Anschluss des Ringkabels 40 des Mit ¬ telspannungsnetzes 30 (vgl. Figur 1), ein zweites Ringkabel- schaltfeld 90b zum ausgangsseitigen Anschluss des Ringkabels 40 und ein Trafoschaltfeld 90c zum Anschluss an den Schalter

91 und damit den Transformator 92.

Darüber hinaus erkennt man, dass die Mittelspannungsschaltanlage 90 mit zwei Schalterantrieben 200 und 201 ausgestattet ist, die auf Schalter 90d und 90e der Mittelspannungsschalt ¬ anlage 90 einwirken. Die Schalterantriebe 200 und 201 ermög- liehen es, den jeweils zugeordneten Schalter 90d bzw. 90e einzuschalten oder auszuschalten. Ein Schalterantrieb 202 schaltet den Schalter 91 ein oder aus.

In der Figur 2 erkennt man darüber hinaus eine elektrische Steuereinrichtung 300 in Form einer Fernwirkkomponente, die ein Steuermodul 310 sowie ein Auswertmodul 320 umfasst. Das Steuermodul 310 hat die Aufgabe, die Schalterantriebe 200, 201 und 202 anzusteuern, um die Schalter 90d, 90e und in die jeweils gewünschten Schalterstellungen zu verfahren.

Das Auswertmodul 320 weist eine Schnittstelle auf, mit der es an einen im Inneren des Transformators 92 angeordneten inneren Temperaturmesssensor 330 angeschlossen ist. Der innere Temperaturmesssensor 330 misst die Temperatur im Inneren des Transformators 92 und bildet einen inneren Temperaturmesswert Ti, der zum Auswertmodul 320 übertragen wird.

Das Auswertmodul 320 weist darüber hinaus eine weitere

Schnittstelle auf, die zum Anschluss an eine Strommessein ¬ richtung 340 dient. Die Strommesseinrichtung 340 misst den auf der Primärseite des Transformators 92 durch den Transfo mator fließenden Strom und erzeugt einen entsprechenden

Strommesswert I, der zum Auswertmodul 320 übertragen wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 wird der Strom auf der Primärseite des Transformators 92 gemessen; zusätzlich oder alternativ kann auch der Strom auf der Sekundärseite gemessen werden, um die Strombelastung des Transformators 92 quantitativ zu bestimmen.

Das Auswertmodul 320 ist mit einer Recheneinrichtung 321 ausgestattet, in der ein thermodynamisches Modell des Transfor ¬ mators 92 hinterlegt ist. Das thermodynamische Modell kann beispielsweise die Wärmekapazität des Transformators 92 und die thermische Leitfähigkeit des Transformators vom Transfor ¬ matorinneren nach außen berücksichtigen.

Die Recheneinrichtung 321 ist derart programmiert, dass sie den Strommesswert I auf das Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwertes hin überwacht. Wird eine Überstromsituation festgestellt, so wird die Recheneinrichtung 321 unter Berücksichtigung des thermodynamischen Modells des Transformators 92, des aktuellen Strommesswerts I sowie des inneren Tempera ¬ turmesswerts Ti eine Zeitspanne tmax berechnen, für die die Überstromsituation anhalten kann, bevor die Temperatur im Inneren des Transformators eine vorgegebene Maximaltemperatur erreicht oder überschreitet bzw. bevor der Transformator 92 aufgrund der Überlastsituation Schaden nimmt.

Die ermittelte Zeitspanne tmax, die von der Recheneinrichtung 321 ermittelt wird, wird von dem Auswertmodul 320 zu einer übergeordneten Leitstelle 400 gemeinsam mit einem Warnsignal W übertragen. Das Warnsignal W wird erzeugt, sobald der aktu- eile Strommesswert I eine vorgegebene Schwelle erreicht oder überschritten hat.

Die Leitstelle 400 weiß somit, dass in der Mittelspannungs ¬ schaltanlage 90 eine Überlastsituation vorliegt, die inner- halb der von der Recheneinrichtung 321 errechneten Zeitspanne tmax beendet werden muss. Die Leitstelle 400 wird demgemäß versuchen, die Mittelspannungsschaltanlage 90 zu entlasten und Strom über andere Schaltanlagen der elektrischen Energieverteilanlage zu leiten. Ist ein solches Umleiten möglich, so wird das Auswertmodul 320 anhand des Strommesswertes I fest ¬ stellen, dass die Überstromsituation innerhalb der errechneten Zeitspanne tmax beendet worden ist und ein entsprechendes Entwarnsignal E an die übergeordnete Leitstelle 400 senden. Ist ein Umleiten des Stromes nicht möglich und hält die Über ¬ stromsituation an, so wird die übergeordnete Leitstelle 400 einen Ausschaltbefehl ST an das Steuermodul 310 der Steuereinrichtung 300 übersenden, so dass das Steuermodul 310 den Transformator 92 abschalten kann. Hierzu kann das Steuermodul 310 beispielsweise den Schalterantrieb 202 aktivieren und den Schalter 91 öffnen.

Zusammengefasst ermöglicht es die Steuereinrichtung 300, den Transformator 92 auch im Falle einer Überstromsituation zu- nächst - und zwar für die errechnete Zeitspanne tmax - weiter zu betreiben, wodurch es wiederum einer übergeordneten Leitstelle 400 möglich wird, eine Entlastung des Transformators 92 herbeizuführen, bevor der Transformator abgeschaltet wer- den muss. Durch das Übersenden des Warnsignals W sowie der errechneten Zeitspanne tmax wird die Flexibilität, mit der die Leitstelle 400 die Energieverteilanlage betreiben kann, deutlich erhöht, weil nämlich ein gezieltes und überwachtes Weiterbetreiben auch einer zeitweise überlasteten Anlage ermöglicht wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 2 bilden die Leitstelle 400 und die Steuereinrichtung 300 gemeinsam eine Einrichtung zum Steuern der Mittelspannungsschaltanlage 90, zum Steuern der zugehörigen Ortsnetzstation und zum Steuern des Mittelspannungsnetzes 30 gemäß der Figur 1.

Die Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Mittelspannungsschaltanlage 90 für die Ortsnetzstationen ge ¬ mäß Figur 1.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 weist das Auswert ¬ modul 320 eine zusätzliche Schnittstelle auf, mit der das Auswertmodul 320 und damit die Recheneinrichtung 321 an einen äußeren Temperaturmesssensor 350 angeschlossen ist. Der äußere Temperaturmesssensor 350 ist außerhalb des Transformators 92 angeordnet und misst somit einen äußeren Temperaturmess ¬ wert Ta, der die Umgebungstemperatur des Transformators 92 angibt. Der äußere Temperaturmesssensor 350 kann beispielsweise außen auf dem Gehäuse des Transformators 92 montiert sein .

Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist die Recheneinrichtung 321 gemäß Figur 3 somit in der Lage, neben dem inneren Temperaturmesswert Ti auch den äußeren Temperaturmesswert Ta zu berücksichtigen, wenn nach Eintritt ei ¬ ner Überstromsituation die Zeitspanne tmax berechnet werden soll, die angibt, wie lange der Transformator 92 noch in Überlast betrieben werden kann, bevor seine Temperatur im Inneren eine vorgegebene Maximaltemperatur erreicht oder überschreitet. Das zusätzliche Berücksichtigen der äußeren Tempe ¬ ratur ermöglicht es der Recheneinrichtung 321, den Wärmeab- fluss vom Transformatorinneren nach außen noch genauer zu berechnen bzw. zu simulieren, denn der Wärmefluss von innen nach außen ist zumindest näherungsweise proportional zu der Temperaturdifferenz zwischen der Außentemperatur Ta und der inneren Temperatur Ti.

Sobald eine Überstromsituation anhand des Strommesswerts I der Strommesseinrichtung 340 erkannt worden ist, ermittelt die Recheneinrichtung 321 unter Berücksichtigung des Strommesswerts I, des inneren Temperaturmesswerts Ti und des äuße ¬ ren Temperaturmesswerts Ta die Zeitspanne tmax, für die die Überstromsituation anhalten kann, bevor der Transformator 92 Schaden nimmt. Die ermittelte Zeitspanne tmax zusammen mit einem Warnsignal W wird zu der übergeordneten Leitstelle 400 übertragen, die versuchen wird, eine Entlastung der Mittelspannungsanlage 90 herbeizuführen, wie dies im Zusammenhang mit der Figur 2 bereits erläutert worden ist. Das Ausfüh ¬ rungsbeispiel gemäß Figur 3 entspricht im Übrigen somit also dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2.

Die Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Mittelspannungsschaltanlage 90 für die Ortsnetzstation gemäß Figur 1. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist das Auswertmodul 320 zusätzlich mit dem Steuermodul 310 verbunden und erzeugt selbsttätig einen Ausschaltbefehl ST, wenn eine Überstromsituation während der errechneten Zeitspanne tmax nicht beendet worden ist. Das Ausschalten des Transformators 92 kann die Steuereinrichtung 300 somit autark von der übergeordneten Leitstelle 400 herbeiführen, wenn nach Übermitteln des Warnsignals W und der errechneten Zeitspanne tmax von der übergeordneten Leitstelle 400 kein entsprechender Ausschaltbefehl ST empfangen wird und die Überlastsituation noch anhält. Durch das selbsttätige Ausschalten des Transformators 92 durch die Steuereinrichtung 300 wird eine noch größere Betriebssicherheit erreicht, weil das Ausschalten sowohl von der übergeordneten Leitstelle 400 als auch von der Steuereinrichtung 300 selbsttätig ausgelöst werden kann. In der Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Mittelspannungsschaltanlage 90 für die Ortsnetzstationen ge ¬ mäß Figur 1 gezeigt. Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 entspricht weitgehend dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4, da die Steuereinrichtung 300 auch bei dem Ausführungsbeispie gemäß Figur 5 selbsttätig ein Ausschalten des Transformators 92 auslösen kann, indem das Auswertmodul 320 einen entsprechenden Ausschaltbefehl ST an das Steuermodul 310 übermittelt, wenn innerhalb der errechneten Zeitspanne tmax eine festgestellte Überstromsituation noch nicht beendet worden ist. Zum Ermitteln der Zeitspanne tmax zieht die Rechenein ¬ richtung 321 des Auswertmoduls 320 zusätzlich zu dem Strommesswert I der Strommesseinrichtung 340 und dem inneren Temperaturmesswert Ti des inneren Temperaturmesssensors 330 auc einen äußeren Temperaturmesswert Ta des außen an dem Trans ¬ formator 92 angebrachten äußeren Temperaturmesssensors 350 i Betracht. Die Arbeitsweise der Recheneinrichtung 321 und des Auswertmoduls 320 entspricht somit bezüglich der Berechnung der Zeitspanne tmax der Arbeitsweise der Recheneinrichtung 321 des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 3, so dass diesbe ¬ züglich auf die obigen Ausführungen verwiesen sei.

Bezugs zeichenliste

10 Hochspannungsnetz

20 Leistungstrafo

30 Mittelspannungsnetz

40 Ringkabel

45 offener Ring

50-58 Ortsnetzstationen

52a Niederspannungsanschluss

60 Transformator

70 Windkraftanlage

71 Windrad

72 Windrad

73 Windrad

90 Mittelspannungsschaltanläge

90a Ringkabelschaltfeld

90b Ringkabelschaltfeld

90c Trafoschaltfeld

90d Schalter

90e Schalter

91 Schalter

92 Transformator

93 Niederspannungs erteileinrichtung

200 Schalterantrieb

201 Schalterantrieb

202 Schalterantrieb

300 Steuereinrichtung

310 Steuermodul

320 Auswertmodul

321 Recheneinrichtung

330 innerer Temperaturmesssensor

340 Strommesseinrichtung

350 äußerer Temperaturmesssensor

400 Leitstelle

E Entwarnsignal

I Strommesswert

ST Ausschaltbefehl Ta Temperaturmesswert

Ti Temperaturmesswert tmax Zeitspanne

W Warnsignal