(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリッド接続ポイント（１１）を介して上位のグリッド（２）に接続された全電気システム（１０）を制御して、グリッド接続ポイント（１）で指定された電力制限を遵守する方法であって、
前記電気システム（１０）は、グリッド接続ポイント（１１）を介して伝送される電力への寄与に関して少なくとも部分的に制御可能な構成要素（１２〜１７）と、ローカル制御を行うローカル制御ユニット（２０）とを備え、
制御ユニット（２０）は、制御可能な構成要素（１２〜１５）にデータ接続され、ローカル全電気システム（１０）の構成要素（１２〜１７）の少なくとも１つをグリッド接続ポイント（１１）に電気接続でき、情報を送信し、スケジュールデータを受信するために、上位サーバ（３０）への少なくとも一時的なデータ接続を行い、
上位サーバ（３０）によってローカル全電気システム（１０）の構成要素（１２〜１５）を制御するための期間に及ぶ将来のスケジュールを、ローカル制御ユニットから受信した測定値、ローカル全電気システム（１０）または上位グリッド（２）のエネルギー消費量またはエネルギー生成量に関する予測データ、エネルギー消費またはエネルギー生成の履歴データ、またはローカル全電気システム（１０）の構成要素（１２〜１７）に関する技術情報に基づいて、指定された電力制限値が、ローカル全電気システム（１０）のグリッド接続ポイント（１１）で遵守されるようにして作成するステップと、
データ接続される場合、作成されたスケジュールを上位サーバ（３０）からローカル制御ユニット（２０）に転送するステップと、
現在のスケジュールがローカル制御ユニット（２０）で利用できる場合、ローカル制御ユニット（２０）を使用して、スケジュールに従ってローカル構成要素（１２〜１５）を制御し、ローカル制御で現在のスケジュールが利用できない場合、指定したローカル制御ユニット（２０）を使用して、ローカルに保存された標準スケジュールに従ってローカルの構成要素（１２〜１５）を制御するステップと、
制御ユニット（２０）を使用し、指定された電力制限を超えたと判断した場合、制御ユニット（２０）に保存されている定義済みのスキームに従って、現在または標準のスケジュールに一時的な変更を施して、グリッド接続ポイント（１１）を介して伝送される電力を監視するステップと、
現在または標準のスケジュールの一時的な変更が指定された制限時間内に指定された電力制限を下回らないことを決定すると、事前定義されたスキームに従って少なくとも１つの構成要素（１２〜１７）への電気接続を遮断するステップと、
を実行する方法。
【請求項２】
現在または標準のスケジュールの一時的な変更が、指定された制限時間内に指定の電力制限を下回らないようにするかどうかの決定は、現在または標準のスケジュールを一時的に変更するユニットとは別の監視モジュール（２１）によって行う、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電気システム（１０）全体の構成要素（１２〜１７）をローカル制御ユニット（２０）に接続した後、ローカル制御ユニット（２０）は、構成要素（１２〜１７）が受信したデータを変更せずに上位サーバ（３０）に送信し、前記上位サーバ（３０）は、データに含まれる構成要素（１２〜１７）の識別特徴を読み取り、またはデータに含まれる消費量または供給量を観察して、前記構成要素（１２〜１７）の一定期間にわたる技術情報を導出するように設計されている、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ローカル制御ユニット（２０）または上位サーバ（３０）は、構成要素固有の制御コマンド、測定またはステータスメッセージを均一なデータフォーマットにリアルタイムで変換する、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記電気システム（１０）全体の構成要素（１２〜１７）とローカル制御ユニット（２０）の間のデータ接続が修復不能な故障となった場合、一時的な変更を行うためのスキームは、アクセスできない構成要素（１２〜１７）は考慮されないように調整される、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記上位サーバ（３０）によるスケジュールの作成は、定期的な間隔で行われ、前記間隔は、スケジュールの対象期間以下であるか、外部イベントによって引き起こされ、前記外部イベントは、ユーザ入力、新規または変更された消費または生産データ、または新規または変更された予測データの受信である、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
電気構成要素（１２〜１７）、ローカル制御ユニット（２０）および上位サーバ（３０）の負荷管理のためのアセンブリであって、
前記電気構成要素（１２〜１７）は、グリッド接続ポイント（１１）を介して上位グリッド（２）に接続され、グリッド接続ポイントを介して伝送される電力への寄与に関して少なくとも部分的に制御可能なローカル全電気システム（１０）の一部であり、電気システム（１０）全体に関連する制御を行うためのローカル制御ユニット（２０）は、制御可能な構成要素（１２〜１５）へのデータ接続と、情報を送信し、スケジュールを受信するために、上位サーバ（３０）への少なくとも一時的なデータ接続とを行い、少なくとも１つの電力接続は、構成要素（１２〜１７）とグリッド接続ポイント（１１）の間で活性化することができ、グリッド接続ポイント（１１）には、センサデバイス（１９）がグリッド接続ポイント（１１）を介して電力潮流を決定するために設けられ、
前記上位サーバ（３０）は、ローカル全電気システム（１０）の構成要素（１２〜１５）を制御し、前記ローカル制御ユニット（２０）に送信するための期間に及ぶ将来のスケジュールを、ローカル制御ユニット（２０）から受信した測定値、ローカル全電気システム（１０）または上位グリッド（２）のエネルギー消費またはエネルギー生成に関する予測データ、過去のエネルギー消費またはエネルギー生成データ、またはローカル全電気システム（１０）の構成要素（１２〜１７）に関する技術情報に基づいて、指定された電力制限値がローカル全電気システム（１０）のグリッド接続ポイント（１１）で遵守されるように作成し、
前記ローカル制御ユニット（２０）は、上位サーバ（３０）から受信した現在のスケジュールに従って、または現在のスケジュールが存在しない場合は標準スケジュールに従ってローカル構成要素（１２〜１５）を制御するように設計され、
前記ローカル制御ユニット（２０）は、センサデバイス（１９）によって記録された電力を監視し、指定された電力制限を超えたと判断すると、制御ユニットに格納されている定義済みのスキームに従って制御が行われる現在または標準のスケジュールを一時的に変更するように設計され、
監視モジュール（２１）が設けられ、センサデバイス（１９）によって記録された電力を監視するように設計され、現在または標準のスケジュールの一時的な変更が指定された時間内に指定された電力制限値を下回らないと判断した場合、事前定義されたスキームに従って、少なくとも１つの構成要素（１２〜１７）への電気接続を遮断する、アセンブリ。
【請求項８】
前記監視モジュール（２１）はローカル制御ユニット（２０）に一体化されている、請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記アセンブリ（１）は、請求項３から６のいずれかに記載の方法を実行するように設計されている、請求項７または８に記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気装置の負荷管理のための方法およびアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、電力消費、発電、または蓄電の構成要素は、共通のグリッド接続ポイントを介して上位グリッドに接続されるローカルの全システムを形成するために接続されている。例えば、家庭内の電化製品は、国内の接続を介して公共のエネルギー供給グリッドに接続され、グリッド接続ポイントを介して電力を引き出すことができるローカル全電気システムと見なすことができる。全電気システムには、例えばソーラーパネルや熱電併給プラントなどの発電機、または電気自動車用の充電式バッテリーや定置用バッテリーなどの蓄電デバイスも含めることができる。エネルギー消費とエネルギー貯蔵装置の局所的なエネルギー生成または放電により、電力はローカルの全システムから上位のグリッドに流すこともできる。
【０００３】
すべての場合において、グリッド接続ポイントでの電力潮流が許容最大値を超えないことが必要である。
【０００４】
これを防ぐために、実際の電流と公称電圧から算出される電力が固定上限値を超える場合、導体ケーブルとグリッド接続ポイント領域での電力潮流を遮断する過電流保護装置が公知である。例えば、ヒューズボックスなどに見られるような過電流保護装置は、通常、切断後、常に手動で再起動する必要がある。この従来技術の欠点は、そのような再起動まで、関連する全電気システムが上位グリッドから完全に遮断されたままであり、手動による介入が必要となることである。
【０００５】
一般に、全電気システムには、消費電力を瞬時に制御できる電力消費を含めることができる。同じことが、電力供給をさらに制御できるエネルギー貯蔵装置にも当てはまる。また、熱電併給発電所などの一部の発電機は供給電力を制御できるが、太陽光発電システムなどの他の発電機は制御が難しく、有効日射量のような外部要因に依存する。
【０００６】
この背景に対して、グリッド接続ポイントが過負荷にならないようにローカルの全システムの電気構成要素を制御して、そこにある電気ヒューズが切断されないようにする様々な方法が当該技術分野で公知である。
【０００７】
特許DE4142650A1は、家電製品の負荷管理回路を開示する。この回路では、接続されているすべての家電製品の総消費電力が所定の制限値を超えると、家電製品への供給ケーブルが一時的に切断されるようになっている。
【０００８】
文献EP2685269B1は、電気システムの負荷を最適化するための方法およびシステムを開示する。この方法およびシステムでは、実際に利用可能な電力量および特定された実際の消費量に基づいて、個々の消費物への電気エネルギーの割り当て計画が継続的に更新されるようになっている。この従来技術の欠点は、電気システムが局所的に高性能制御システムを必要とすることである。このシステムは、前記計画が制限値に応じて適切に更新できる十分迅速な高いサンプリングレートで測定された多数の供給および消費値を処理することができるものである。制御システムの過負荷または計画の更新、その他の中断の場合、制限を超えて、電力消費物または発電機に損傷を与える可能性がある。しかし、少なくともグリッド接続ポイントでのヒューズの定期的な切断につながる可能性があり、手動で再起動しなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許公開４１４２６５０号
【特許文献２】欧州特許第２６８５２６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、従来技術から公知の欠点が最早発生しないか、または少なくとも低減された程度のみとなる方法およびアセンブリを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的は、主請求項に記載された方法および請求項７に記載されたアセンブリによって達成される。有利な拡張は従属項の構成要件である。
【００１２】
したがって、本発明は、グリッド接続ポイントを介して上位のグリッドに接続された全電気システムを制御して、グリッド接続ポイントで指定された電力制限を遵守する方法であって、前記全電気システムは、グリッド接続ポイントを介して伝送される電力への寄与に関して少なくとも部分的に制御可能な構成要素と、ローカル制御を行うローカル制御ユニットとを備え、前記制御ユニットは制御可能な構成要素にデータ接続され、ローカル全電気システムの構成要素の少なくとも１つをグリッド接続ポイントに電気接続でき、情報を送信し、スケジュールを受信するために、上位サーバへの少なくとも一時的なデータ接続を行い、
上位サーバによってローカル全電気システムの構成要素を制御するための期間に及ぶ将来のスケジュールを作成し、前記スケジュールは、ローカル制御ユニットから受信した測定値、ローカル全電気システムまたは上位グリッドのエネルギー消費量またはエネルギー生成量に関する予測データ、エネルギー消費またはエネルギー生成の履歴データ、またはローカル全電気システムの構成要素に関する技術情報に基づいて、スケジュールを作成するために生成された仮定の発生時に、指定された電力制限値が、ローカル全電気システムのグリッド接続ポイントで遵守されるようにして作成するステップと、
データ接続される場合、作成されたスケジュールを上位サーバからローカル制御ユニットに転送するステップと、
現在のスケジュールがローカル制御ユニットで利用できる場合、ローカル制御ユニットを使用して、スケジュールに従ってローカル構成要素を制御し、ローカル制御ユニットで現在のスケジュールが利用できない場合、指定したローカル制御ユニットを使用してローカルに保存された標準スケジュールに従ってローカルの構成要素を制御するステップと、
制御ユニットを使用し、指定された電力制限を超えたと判断した場合、制御ユニットに保存されている定義済みのスキームに従って、現在または標準のスケジュールに一時的な変更を施して、グリッド接続ポイントを介して伝送される電力を監視するステップと、
現在または標準のスケジュールの一時的な変更が指定された制限時間内に指定された電力制限を下回らないことを決定すると、事前定義されたスキームに従って少なくとも１つの構成要素への電気接続を遮断するステップと、
を実行する。
【００１３】
本発明はまた、電気構成要素の負荷管理のためのアセンブリ、ローカル制御ユニット、および上位サーバに関し、前記電気構成要素は、グリッド接続ポイントを介して上位グリッドに接続されるローカル全電気システムの一部であり、グリッド接続ポイントを介して伝送される電力への寄与に関して少なくとも部分的に制御可能であり、全電気システムに関連する制御を提供するローカル制御ユニットは、制御可能な構成要素へのデータ接続と、情報を送信しスケジュールを受信するために、上位サーバへの少なくとも一時的なデータ接続とを備え、少なくとも１つの電気接続は構成要素とグリッド接続ポイントとの間を活性化でき、前記グリッド接続ポイントでは、センサデバイスがグリッド接続ポイントを通過する電力潮流を決定するために設けられ、
前記上位サーバは、ローカル全電気システムの構成要素を制御し、スケジュールをローカル制御ユニットに送信するための期間にわたる将来のスケジュールを作成するように設計され、前記スケジュールは、ローカル制御ユニットから受信した測定値、ローカル全電気システムまたは上位ネットワークにおけるエネルギー消費またはエネルギー生産に関する予測データ、過去のエネルギー消費またはエネルギー生成データ、またはローカル全電気システムの構成要素に関する技術情報に基づいて、スケジュールを作成するための仮定が発生すると、指定された電力制限値がローカル全電気システムのグリッド接続ポイントで遵守されるように作成され、
前記ローカル制御ユニットは、上位サーバから受信した現在のスケジュールに従って、または現在のスケジュールが存在しない場合は標準のスケジュールに従ってローカル構成要素を制御するように設計され、
前記ローカル制御ユニットは、センサデバイスによって記録された電力を監視し、指定された電力制限を超えたと判断すると、制御ユニットに格納されている定義済みのスキームに従って制御が行われる現在または標準のスケジュールを一時的に変更するように設計され、
監視モジュールが設けられ、センサデバイスによって記録された電力を監視するように設計され、現在または標準のスケジュールの一時的な変更が指定された時間内に指定された電力制限値を下回らないと判断した場合、事前定義されたスキームに従って、少なくとも１つの構成要素への電気接続を遮断する。
【００１４】
最初に、本発明に関連して使用されるいくつかの用語について説明する。
【００１５】
「上位グリッド」とは、ローカル全電気システムから電力を引き出すことができるエネルギー供給グリッドであり、必要に応じて電力を供給することも可能である。「上位グリッド」は、例えば公共の電力グリッドとすることができる。
【００１６】
用語「グリッド接続ポイント」は、電力を上位グリッドと交換できるローカル全電気システムのポイントを指す。ローカル全電気システムには通常、グリッド接続ポイントが１つしかないが、多くの場合、電気ヒューズによって過負荷から保護されている。
【００１７】
グリッド接続ポイントを介して送信される電力は、測定技術で、グリッド接続ポイントの電圧と電流の両方の強度を測定することにより決定できる。特に、上位グリッドが指定された公称電圧で十分かつ確実に維持されている場合、グリッド接続ポイントで実際の電流強度のみを検出し、それを指定された公称電圧とリンクして、グリッド接続ポイントを介して送信される電力を得ることは十分に可能である。
【００１８】
「グリッド接続ポイントでの電力制限値」は、原則として、グリッド接続ポイントを介して物理的に非破壊的に伝達可能な電力に等しくなるように選択できる。但し、原則として、安全マージンを提供するために、問題となる電力制限値は、この制限値よりも低く選択される。勿論、公知の方法で電力制限に許容範囲を適用することもできる。また全電気システムに、エネルギー生産物またはエネルギー貯蔵装置が含まれる場合、原則として、全電気システムが上位グリッドにも電力を供給でき、この方向の電力潮流も電力制限値をグリッド接続ポイントで監視される。ここで使用される電力制限値は、グリッドからの電力抽出のために選択された電力制限値と同じにできる。但し、例えば、上位グリッドの安定性を確保するために、グリッドへの電力供給に異なる電力制限値を選択することもできるし、一定値にすることもできる。また、指定されたパラメーターに応じて電力制限値を変更することもできる。さらに、問題となる電力制限値は、ローカル制御ユニットと上位サーバの両方に保存され、変更が発生した場合は両方の場所で更新されるのが好ましい。
【００１９】
「データ接続」とは、通常は双方向でデータを交換できる２つの要素間の有線または無線接続を指す。「電気接続」とは、通常、電力を伝送できる２つの要素間の有線接続を意味する。データ接続と電気接続を組み合わせることもできる（「Power-over-Ethernet」および「電力線通信」参照）。
【００２０】
「サーバ」という用語は論理ユニットを意味し、特に単一の物理ハードウェアユニットには限定されない。むしろ、サーバを物理的に別々の複数のハードウェアユニットに分散させることも可能である。「上位サーバ」は通常、単一のローカル制御ユニットに関連付けられてはいない。代わりに、複数のローカル制御ユニットが上位サーバにアクセスして通信できる。
【００２１】
本発明で意味する「スケジュール」は、ある期間にわたる１以上の電気構成要素の所望の動作状態の時系列リストであり、特に構成要素の電力消費または電力供給、最終的にグリッド接続を介して伝送される電力へのそれぞれの寄与に影響する。例えば、最初の構成要素については、許容電力消費の時間プロファイルを定義できるが、別の構成要素については、特定の期間に特定の動作レベルでのみ動作するように指定でき、残り時間をオフにする必要がある。スケジュールは時系列として表すことができ、各構成要素について、動作状態が変わるべき時刻が含まれる。時間は、一意のタイムスタンプと、この時点での各構成要素の望ましい動作状態を指定するパラメーターで構成される値とのペアとして形成できる。
【００２２】
「現在のスケジュール」は、現時点での１以上の電気構成要素の望ましい動作状態を含むスケジュールを示す。したがって、スケジュールは、現在だけでなく過去など、１以上の電気構成要素の望ましい動作状態に関する有効な情報がある場合、「現在のスケジュール」である。
【００２３】
ここで、用語「接続」は、２つのユニット間のデータ接続の確立を意味し、ユニットと確立されるデータ接続に関する情報を含むデータ接続メッセージを交換する。データ接続は、必要な基準に従って、使用可能なプロトコルを使用して設定できる。
【００２４】
本発明は、ローカル全電気システムの構成要素の現在のスケジュールのリソース集約的な作成が、ローカル制御ユニットではなく、上位サーバによって実行されるという事実によって特徴付けられる。本発明に係るローカル全電気システムのスケジュールの作成は定期的に実行する必要があるにも拘わらず、複数のローカル全電気システムに対して上位サーバを使用することにより、好ましいリソース利用を達成することができる。しかしながら、特に本発明では、ローカル制御ユニットは、独立してスケジュールを作成できるほど強力なリソースを有する必要はない。
【００２５】
本発明によれば、上位サーバは、仮定に基づいてある期間にわたって延びる未来志向のスケジュールを生成する。この生成には、さまざまな要因を組み込むことができる。これにより、スケジュールが作成されている期間にわたって、全電気システムの各構成要素の消費電力を推定できる。
【００２６】
したがって、ローカル制御ユニットによって送信された測定データから、実質的に最新の消費量と発電値、およびエネルギー貯蔵ユニットの充電状態を決定し、発電プロセスに直接入力できる。
【００２７】
これらの測定データを適切に保存および評価することにより、全電気システムの構成要素の使用挙動に関する情報を提供できるエネルギー消費量と生産量の履歴データを取得できる。例えば、ある例では、ユーザが金曜日の夜に定期的に電気サウナを駆動していることをエネルギー履歴値から読み取り、スケジュールの準備で考慮することができる。別の例では、電気自動車の充電ステーションは、地域の全電気システムの一部であり、平日は通常、夜間のわずかな充電のみが必要である一方、エネルギー消費データの履歴から電気自動車は通常、週末の夜は空であることが識別できる。したがって、電気自動車を充電するための週末の高いエネルギー需要もスケジュールで考慮することができる。
【００２８】
スケジュールを作成する際に、ローカル全電気システムまたは上位グリッドのエネルギー消費またはエネルギー生成に関連する他の予測データを組み込むことができる。例えば、地域全体の電気システムの地理的位置に於ける天気予報は、全システムの一部として太陽光発電システムによって生成される予想電力に関する情報を提供できる。また、全電気システムが加熱または照明用に設計された構成要素で構成されている場合、密集した雲のある寒い天気の予報は、エネルギー需要の増加の証拠となる。さらに、例えば、現在の電力価格から導出できる上位グリッドで利用可能なエネルギーの基本レベルを考慮することができる。例えば、大量の電力を消費する構成要素は、電力価格が低い期間に作動させることができる。
【００２９】
最後に、ローカル全電気システムの構成要素に関する技術情報をスケジュールの準備に入力できる。またこの技術情報は、各構成要素が制御可能な、例えば、構成要素をオンかオフに切り替えるか、他の異なる動作レベルが可能であるかという程度に関する情報など、ローカル全電気システムの構成要素の最大発電、電力消費または蓄電容量に関する情報を備えることができる。また、構成要素の作動の最小要件もこの情報の一部になる。したがって、例えば、測定値として上位サーバに送信されるフリーザーキャビネットの温度が定義された制限を超えてはならないことや、１日の特定の時間あるいは特定の作動状態で構成要素に供給される電力が中断してはいけないことが条件とされている。構成要素に関する情報の一部は、構成要素がバックグラウンドで動作する傾向があるのか、テレビなどのユーザに直接影響する構成要素なのかを示すこともできる。後者の場合、例えば、冷蔵庫が基本的に所望の温度を維持している場合、一時的な運転停止は冷蔵庫の場合よりも混乱を招く可能性がある。
【００３０】
上記要因の少なくともいくつかに基づいて、上位サーバは、所要電力の予測と、該当する場合は発電量の予測とを準備し、そこからスケジュールを得ることができる。スケジュールは、スケジュールを遵守し、スケジュールを作成するために使用される仮定の発生時に、ローカル全電気システムのグリッド接続ポイントで指定された電力制限を決して超えないように作成される。言い換えれば、上位サーバによる全電気システムの構成要素の制御は、通常のイベントでは電気システムのグリッド接続ポイントでの制限値の超過が予想されないように計画される。
【００３１】
このように作成されたスケジュールは、作成されたローカルの全電気ネットワークの制御ユニットに転送される。送信に必要なデータ接続が一時的に利用できない場合、問題となるローカル全電気システムのスケジュールが新しく作成されたためにこのスケジュールが廃止されるまで、またはスケジュールの期間まで、スケジュールの送信が試行される。
【００３２】
ローカル制御ユニットは、上位サーバによって生成されたスケジュールを受信し、ローカル全電気システムの構成要素を現在のスケジュールとして制御するための基本として使用する。上位サーバと制御ユニットの間の送信が中断されたなどの理由で、制御ユニットが現在使用可能なスケジュールがない場合、制御ユニット自体に保存されている標準スケジュールを使用して構成要素を制御する。これにより、上位サーバの故障やサーバとローカル制御ユニットの間のデータ接続の場合であっても、全電気システムのさらなる動作が保証される。
【００３３】
制御ユニットは、グリッド接続ポイントを介して実際に伝送される電力を監視し続け、これを指定された電力制限値と比較する。例えば、ランダムに発生する予期しないイベントによる制限値のオーバーシュートが発見された場合、構成要素の制御の基本として現在使用されているスケジュールは、最高の場合に制限値が再び順守されるまで、制御ユニットに保存されている事前定義スキームに従って調整される。スキームは、グリッド接続ポイントを介して電力潮流を削減するために、ローカル全電気システムの各構成要素の電力消費または電力供給の性質または程度を一時的に変更する順序に関する指示を含む。例えば、内部の温度が事前定義されたしきい値を超えない場合、冷蔵庫を一時的にオフにしたり、食器洗い機の加熱電力を一時的に下げたりすることができる。事前定義されたスキームによる事前定義されたスケジュールの調整は、リソースをほとんど消費しないため、スケジュールを作成するにはリソースが不足しているローカル制御ユニットでも容易に調整できる。スキームは、上位サーバによって作成され、ローカル制御ユニットに送信され、そこに保存されるのが好ましい。
【００３４】
上記電力監視とスケジュールの調整に加えて、グリッド接続ポイントを介して伝送される電力が監視され、指定された期間にわたって指定された電力制限を継続的に超えていることを検出すると、不適切またはスケジュールの十分タイムリーな調整ではないため、指定されたスキームに従って、ローカル全電気システムの少なくとも１つの構成要素への電力接続が遮断される。この措置は、グリッド接続ポイントの電力制限値の許容できない違反に対する追加の保護を提供する。例えば、ローカル制御ユニットの誤動作によるスケジュールの説明された調整が実行されないか、十分に速くない場合、電気接続をオフすることにより、少なくとも１つの電気構成要素がローカル全電気システムから切断される。つまり、この構成要素の電力消費または供給は完全に停止される。電気接続の停止は、例えば、個々の構成要素の重要性が保存されているスキームに従って再び行われる。その後、電気接続は、それらを介してシステム全体に接続されている構成要素の重要度に応じてオフとなる。
【００３５】
現在または標準のスケジュールの一時的な変更が指定された時間内に指定された電力制限値を下回らないかどうかと、制御の基礎となる現在または初期設定のスケジュールの一時的な変更中に於ける誤動作または過剰な負荷による事前定義されたスキームに従って少なくとも１つの構成要素への電気接続を停止する可能性とを確認する上記プロセスへの悪影響を防止するため、スケジュールを変更するために提供されたユニットから分離した監視モジュールによって、上記確認と可能な停止とが実行されるのが好ましい。この場合の監視モジュールは、制御ユニットとは別に、または制御ユニットの一部として実装できる。後者の場合、制御ユニットの残りの部分から少なくとも十分に論理的に分離されているため、この監視モジュールの悪影響は排除される。スキームは、上位サーバによって作成され、ローカル制御ユニットを介して関連する監視モジュールに送信され、そこに保存されるのが好ましい。また、監視モジュールを純粋なアナログ回路として設計し、上記スキームを回路の配線によって指定することもできる。
【００３６】
全電気システムの構成要素をローカル制御ユニットに接続した後、ローカル制御ユニットは、構成要素が受信したデータを変更せずに上位サーバに送信し、そのサーバが、前記データに含まれる構成要素の識別特徴を読み取るか、または前記データに含まれる消費量または供給量を観察することによって、構成要素に関する技術情報を一定期間にわたって引き出すように設計されているのが好ましい。構成要素を制御ユニットに接続する際、データ接続を設定するために構成要素から制御ユニットに送信されるメッセージは上位サーバに転送される。上位サーバは、その構成要素に含まれる情報をデータベースと照合し、可能であれば、この情報に基づいて、構成要素のタイプまたは技術的特性を少なくとも決定する。これが不可能な場合、例えば、参照されているメッセージに関連情報が含まれていないか、構成要素が不明であるならば、一定期間にわたって取得された測定データが提供される。他のデータとの間で、問題となる構成要素の電力消費または電力供給を示すことへの貢献は、個々の構成要素のタイプおよび場合によっては個々の技術情報についても結論を出すために、上位サーバによって評価される。例えば、測定データから、構成要素が電力を消費および供給できるかどうかを識別できる。この場合、おそらくエネルギー貯蔵装置である。通常の充電と放電のサイクルから、エネルギー貯蔵装置の容量を推定することもできる。この計算集約的な測定データの評価も上位サーバによって実行される。これは、ローカル制御ユニットに特に高いリソースを割り当てる必要がないもう１つの理由である。勿論、構成要素に関する情報を手動で入力、修正または拡張することもできる。
【００３７】
ローカル制御ユニットまたは上位サーバが構成要素固有の制御コマンドまたは測定またはステータスメッセージをリアルタイムで均一なデータ形式に変換するのが望ましい。一方で、これにより、それぞれが異なる制御、情報または通信プロトコルを備えた複数の異なる構成要素を全体的な電気システムに統合することができる。他方で、標準化の結果として、上位サーバとローカル制御ユニットの両方でのデータの処理が簡素化される。
【００３８】
全電気システムの構成要素とローカル制御ユニット間のデータ接続が常に失敗する場合、一時的な変更を実行するためのスキームを、アクセスできない構成要素が考慮されないようにするのが望ましい。言い換えると、スケジュールの調整が必要となった場合、この構成要素をバイパスすることで電力制限の遵守をより迅速に達成できるようにするため、アクセスできなくなった構成要素は直ちに考慮から除外される。
【００３９】
上位サーバによるスケジュールの作成は、一定の時間間隔で実行できる。この時間間隔は、スケジュールでカバーされる期間以下であるのが好ましい。これにより、少なくとも上位サーバとローカル制御ユニットの間がデータ接続されていれば、後者に常に最新の有効なスケジュールを提供できるようになる。代替的または追加的な上位サーバによるスケジュールの作成は、外部イベントによってトリガーできる。これらの外部イベントは、例えば、インターネットアクセス可能なインターフェースを介したユーザ入力や、新規または変更された消費量とすることができ、生成データをスケジュールの再作成を可能にするローカル制御ユニットから転送してもよいし、仮定を変更する、利用可能な新規または変更された予測データがあってもよい。いずれの場合も、外部イベントによってトリガーされるスケジュールの作成により、外部イベントによって予想される変更が、制御ユニットによって使用されるアクティブスケジュールで可能な限り最良の方法で考慮されるようになる。
【００４０】
本発明によるアセンブリの説明のために、前述の記述を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
ここで、本発明の例を、好ましい例示的な実施形態に基づいて、添付図面を参照して説明する。
【図１】本発明に係る方法を実施するための本発明に係るアセンブリの第１の例示的な実施形態。
【図２】図１のアセンブリで実行される本発明に係る方法の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、本発明に係る方法を実施することができる本発明に係るアセンブリ１の第１の例示的な実施形態を示す。
【００４３】
アセンブリ１は、グリッド接続ポイント１１を介して上位グリッド２としての公共電力グリッドに接続されるローカル全電気システム１０を備える。ローカル全電気システム１０は、電気構成要素１２〜１７およびローカル制御ユニット２０を備える。例示的な実施形態では、電気構成要素１２〜１６は、まず、一般的な家庭の電力消費物、すなわち冷蔵庫１２、テレビ１３、電気ヒータ１５、および電灯で示される照明システム１６用である。加えて、電気自動車１４'用の充電ステーション１４が設けられ、自動車１４'のバッテリーを充電することができる。充電ステーション１４を介して、充電速度または充電電流を制御することができる。さらに、充電ステーション１４と車両１４'は、充電ステーション１４に接続された車両１４'のバッテリーに蓄えられた電力の一部を放電して、システム全体で直接消費するか、上位のグリッド２に供給するためにも設計されている。対応する放電プロセスのために、ルールが充電ステーション１４または車両１４'に格納され、車両１４'のバッテリーが放電できるかどうか、どの程度放電するのかを決定する。
【００４４】
構成要素１２〜１５は、いわゆるインテリジェントデバイスである。すなわち、それらは、制御コマンドを少なくとも受信できるが、通常はステータスメッセージなども送信できるデータ接続のための機能を有している。一方、照明システム１６は、従来、機械的スイッチおよびアナログ照明手段（図示せず）を用いて設計されている。
【００４５】
また、ローカル全電気システム１０の一部は、グリッド接続ポイント１１に接続された太陽光発電システム１７であり、太陽光発電システム１７によって生成されたエネルギーは、全システム１０の他の電気構成要素１１〜１６によって直接消費するか、あるいは、上位グリッド２に供給することができる。たとえ太陽光発電システム１７が制御ユニット２０に電力の生成に関係する測定値を必要に応じて供給することができるとしても、図示された例示的な実施形態の太陽光発電システム１７は少なくとも発電に関しては制御できない。
【００４６】
構成要素１２、１４、１５および１７とグリッド接続ポイント１１との間の電力接続はそれぞれ、制御可能な接触器１８を有し、電力接続を任意に中断することができる。
【００４７】
グリッド接続ポイント１１には、電気ヒューズ（図示せず）に加えて、グリッド接続ポイント１１での電流強度を検出するためのセンサ１９が設けられている。
【００４８】
ローカル制御ユニット２０は、グリッド接続ポイント１１とデータ接続され、グリッド２の公称電圧と共にセンサ１９により提供される測定データから、現在グリッド接続ポイント１１を流れている電力を決定することができる。
【００４９】
また、制御ユニット２０は、制御可能なローカル全電気システム１０の構成要素１２〜１５にデータ接続されている。この文脈における制御可能性は、特に、制御コマンドを使用して、構成要素１２〜１５の瞬間的な電力消費、または充電ステーション１４を介して車両１４'のバッテリーに蓄積されたエネルギーによって供給される電力に影響を与える可能性を指す。
【００５０】
制御ユニット２０の一部は、接触器１８に接続され、それらを制御できる監視モジュール２１である。
【００５１】
ローカル制御ユニット２０は、例えばインターネットを介して上位サーバ３０にもデータ接続されている。サーバ３０は、複数の電気装置の技術仕様、履歴データ、およびローカル全電気システム１０から得られた情報が格納されるデータベース３１にアクセスする。
【００５２】
図１のアセンブリの動作原理すなわち本発明に係る方法を図２に基づいて説明する。
【００５３】
グリッド接続ポイント１１でセンサ１９によって記録された測定値は、制御ユニット２０にデータ接続される構成要素１２〜１５（一例として構成要素１２のみが図２に示されている）によって提供されるすべてのデータとともに、最初に上位サーバ３０に送信される。このための通信は、ローカル制御ユニット（図１参照）を介して行われ、一方では、異なるデータを使用して構成要素１２〜１５およびセンサ１９と通信でき、他方では、インターネットを介して上位サーバ３０と通信できる。制御ユニット２０は、データ接続される場合、すべての受信データを変更せずに、好ましくは上位サーバ３０にはリアルタイムで送信するように設計されている。
【００５４】
上位サーバ３０は、データが格納されるか、あるいは、さらに処理される前に、通常、構成要素固有のデータ形式で利用可能な受信データを均一な形式に変換することができる。
【００５５】
このようにして受信され、おそらく変換されたデータは、一方で、エネルギー消費またはエネルギー生成データ１０１を提供するために、データベース３１に保存され、他のデータ３０とともにさらに処理されて、時刻や曜日などの要因に関する例に依存してエネルギー消費傾向が定期的に認識でき、他方で、ローカル全電気システム１０のためのスケジュールの生産１００に直接組み込まれる。スケジュール生成１００も技術情報１０２に依存する。スケジュール生成１００は、ローカル全電気システム１０の構成要素１２〜１７およびローカル全電気システム１０の位置に関する天気予報１０３の構成要素に関連するデータベース３１に格納された技術情報に依存する。充電カラム１４に接続された車両１４'のバッテリーに一時的および部分的に放電するための規則を考慮することも可能であり、この目的のために上位サーバ３０に転送され、そこで格納される。また、ユーザによっておそらく指定された好みを含む、全グリッド１０における電力生産または電力消費に関する他の情報は、スケジュール生成１００で考慮できる。
【００５６】
スケジュール生産１００では、情報１０１〜１０３のすべての項目とセンサ１９の現在の測定値を使用して、ローカル全電気システム１０の構成要素１２〜１５のための、一定期間（この場合は７．５分）にわたる将来のスケジュールを作成する。その目的は、スケジュールを作成するために行われた仮定の発生時に、指定された電力制限値がローカル全体電気システム１０のグリッド接続ポイント１で遵守されることである。スケジュールには、ローカル制御ユニット２０からの制御コマンドによって消費電力に関して制御できる構成要素１２〜１５の時系列が含まれる。
【００５７】
スケジュール生成１００は、トリガー１０５によって開始し、５分毎に行い、センサ１９または天気予報１０３によって送信された値が著しく変化する場合、すなわち所定の許容範囲レベルを超える場合にも行う。
【００５８】
次に、適切なデータ接続が存在する場合、スケジュール結果はローカル制御ユニット２０に送信する。
【００５９】
第１ステップ２００において、ローカル制御ユニット２０は、上位サーバ３０によって生成された現在のスケジュール、すなわち現在の時間をカバーするスケジュールが利用可能かどうかをチェックする。その場合、正確な現在のスケジュールが制御に使用される（ステップ２０１）。現在のスケジュールが利用できない場合、例えば、誤動作のためにサーバ３０がスケジュールを作成できなかった場合、または少なくともそれを制御ユニット２０に転送できなかった場合、制御ユニット２０に永続的に保存された標準スケジュールが利用される（ステップ２０２）。
【００６０】
次に、センサ１９によって決定されたグリッド接続ポイント１１での現在の電力が指定された電力制限値を下回っているかどうかについてチェックが行われる（ステップ２０３）。この場合、識別された現在のスケジュールまたは標準のスケジュールは変更されない（ステップ２０４）。そうでない場合、スケジュールは、事前定義されたスキームに従って修正される（ステップ２０５）。このスキームでは、例えば、室温が指定された制限値を超えた場合、冷蔵庫１２の冷却ユニットを一定期間オフにすることができ、これが不可能または不十分な場合、ヒータのエネルギー消費は、事前定義された割合で削減される。必要に応じて充電ステーション１４の充電プロセスを中断できる場合、必要な電力を後で利用できるようにするだけでよい場合、または短期間の電力不足が可能かどうかをスキームに保存することもできる。充電ステーション１４に接続された車両１４'のバッテリーの一時的かつ部分的な放電によって補償される。上記機能のすべてが、グリッド接続で指定された電力制限値を遵守するのに十分であることが判明しなかった場合のみ、ポイント１１は、テレビ１３の電源を切ることができる場所となる。保存されたスキームを使用すると、必要に応じて、現在または標準のスケジュールを調整して、電力制限を常に順守することができる。例えば、ユーザが予期しない時間に照明１６をオンにする場合、スケジュールの適切な調整が必要になる場合がある。
【００６１】
上述のように、変更される可能性がある現在または標準のスケジュールは、構成要素１２〜１５を制御するために使用される。この目的のために、制御ユニット２０は、スケジュールに含まれる情報を各構成要素１２〜１５のための適切な制御コマンドに変換し、次にそれらを構成要素１２〜１５に送信する（ステップ２０６）。
【００６２】
制御ユニット２０によって実行される説明された手順は、連続ループで繰り返され、通常は、グリッド接続ポイント１１での実際の電力が指定された電力制限を恒久的に下回ることを保証する。
【００６３】
但し、監視モジュール２１が追加で提供され、グリッド接続ポイント１１でセンサ１９によって記録された測定値が常に供給される。監視モジュール２１は、指定された電力制限値を超えると、指定された時間間隔で電力制限値を下回る値に実際の電力を減少させる（ステップ３００）。この場合、上述の制御ユニット２０の方法は成功した。そうでない場合、事前定義されたスキームに従って、接触器１８がトリガーされ、各構成要素１２、１４、１５、１７の電力接続が中断される。スキーマは、接触器１８がトリガーされる順序を指定する。例えば、加熱装置１５への電力接続を最初に中断することができ、これが電力制限を遵守するのに十分でない場合にのみ、冷蔵庫１２への電力接続が中断される。
【００６４】
これにより、監視モジュール２１は、上述の方法に関して、制御ユニット２０が故障した場合であっても、グリッド接続ポイント１１で指定された電力制限を遵守することを保証できる。
【００６５】
勿論、制御ユニット２０および監視モジュール２１は、上位グリッド２から電気システム１０全体への電力潮流の間だけでなく、システム１０全体から、特に太陽光発電システム１７から上位グリッド２への電力潮流の間にも、特定の電力制限への遵守を監視するが、これとは異なるより低い電力制限が適用される。制限値に確実に従うように、制御ユニット２０は、太陽光発電システム１１によって生成された電力から構成要素１２〜１６によって消費された電力を差し引いたものが指定された制限値を超えないように、システム１０全体の電力消費コンポーネント１２〜１６の動作を試みることができる。これが成功しないか、または十分に速く起こらない場合、監視モジュール２１は、接続器１８を介して太陽光発電システム１７を切断し、その結果、上位グリッド２への電力潮流が防止されると同時に、残りの構成要素１２〜１６は、上位グリッド２から電力を供給することができる。
【図１】
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【図２】
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