Компенсатор мощности и способ для обеспечения восстановительного запуска с этим компенсатором



Компенсатор мощности и способ для обеспечения восстановительного запуска с этим компенсатором
Компенсатор мощности и способ для обеспечения восстановительного запуска с этим компенсатором
Компенсатор мощности и способ для обеспечения восстановительного запуска с этим компенсатором
Компенсатор мощности и способ для обеспечения восстановительного запуска с этим компенсатором
Компенсатор мощности и способ для обеспечения восстановительного запуска с этим компенсатором
Компенсатор мощности и способ для обеспечения восстановительного запуска с этим компенсатором

 


Владельцы патента RU 2402133:

АББ РИСЕРЧ ЛТД (CH)

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышении надежности. Компенсатор мощности (1) для линии (3) передачи электрической энергии содержит преобразователь (4) источника напряжения, средство (6) конденсатора и устройство (5) накопления энергии. Устройство накопления энергии содержит средство высоковольтной батареи, имеющее режим отказа короткого замыкания, первый (40а) и второй главный коммутатор (40b) для отключения средства батареи от средства конденсатора, и блок (44) управления для управления первым и вторым коммутаторами. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к компенсации мощности в высоковольтных линиях передачи. Под линией передачи следует понимать проводник для линии передачи или распределения электрической энергии от 6 кВ и выше. Более точно, изобретение относится к аппаратам для обеспечения быстрого обмена энергией в высоковольтных линиях передачи. Аппарат содержит преобразователь источника напряжения (VSC) и устройство накопления энергии. В частности, изобретение касается восстановительного запуска обесточенной сети.

Уровень техники

В гибкой системе передачи переменного тока (FACTS) известно множество аппаратов управления. Статический компенсатор (STATCOM) является одним из таких аппаратов FACTS. STATCOM содержит преобразователь источника напряжения (VSC), имеющий сторону переменного тока, подключенную к линии передачи, и сторону постоянного тока, подключенную к средству временного накопления электрической энергии, такому как средство конденсатора. В STATCOM значение выходного напряжения регулируется и этим определяется результирующая реактивная мощность, выдаваемая компенсатором, или реактивная мощность, поглощаемая компенсатором из линии передачи. Преобразователь источника напряжения содержит, по меньшей мере, 6 самокоммутируемых полупроводниковых коммутаторов, каждый из которых зашунтирован встречно-параллельно включенным диодом. Так как аппарат STATCOM не имеет источника активной мощности, то он может компенсировать только реактивную мощность.

Из патента США 6747370 (Abe) предварительно известна система компенсации мощности, использующая преобразователь, подключенный к высокотемпературной вторичной батарее. Целью этой системы компенсации является обеспечение экономичным накопителем энергии на основе высокотемпературной батареи, который имеет функцию сглаживания пиков напряжения, функцию выравнивания нагрузки и функцию стабилизации качества. Эта известная система содержит систему питания электрической энергией, электрическую нагрузку и систему накопления электрической энергии, включающую в себя высокотемпературную вторичную батарею и систему преобразования мощности. В качестве батареи используется сульфидно-натриевая батарея.

Система расположена на конце линии электрической энергии. Нагрузкой является предприятие, которое в нормальных условиях эксплуатации обеспечивается энергией питания из питающей линии. При нарушении питания быстродействующий коммутатор отключает линию питания, и электрическая энергия к нему обеспечивается от вторичной батареи. Одновременно запускается дополнительный генератор. Известная система имеет сульфидно-натриевую батарею, что указывает на то, что такая компенсационная система обеспечивает малую мощность в течение длительного времени.

В одном варианте работы батарея обеспечивает предприятие добавочной энергией в дневное время, а подзаряжается ночью. Для обеспечения предприятия бесперебойным питанием здесь устанавливают десять параллельно включенных блоков батарей напряжением 1280 В, причем каждый из них имеет преобразователь на 500 кВт. В дополнительном варианте осуществления десять параллельных блоков батарей соединены последовательно с 5 МВт преобразователем. В этом варианте осуществления установлена группа запасных батарей для использования совместно с цепью высокотемпературных батарей. В случае неисправности одного батарейного блока неисправный блок отключается, и запасная группа подключается параллельно цепи.

Восстановление питания после значительно перебоя питания может быть затруднено. Множество силовых станций необходимо повторно включить в сеть под нагрузку. Обычно это производится за счет мощности оставшейся цепи энергетической системы. При отсутствии мощности энергетической системы необходимо производить так называемый восстановительный запуск с нуля под нагрузку всей мощности энергетической системы.

Для обеспечения восстановительного запуска некоторые силовые станции обычно оснащаются небольшими дизельными генераторами, которые могут быть использованы для запуска больших генераторов (мощностью в несколько мегаватт), которые в свою очередь могут быть использованы для запуска главных генераторов силовой станции. Генерирующие станции с паровыми турбинами требуют до 10% мощности вспомогательных станций для насосов бойлерных установок, бойлерных воздуходувок горения и для топливной подготовки. Однако это решение неэкономично, оно требует большой запасенной мощности для каждой станции, поэтому мощность для восстановительного запуска должна быть обеспечена по сети электроснабжения от других станций.

Типовая последовательность операций (основанная на реальных сценариях) заключается в следующем.

- Батарея запускает небольшой дизель-генератор в гидроэлектрической генерирующей станции.

- Энергию от дизель-генератора используют для возбуждения гидроэлектрической генерирующей станции во время работы.

- Запитывают ключевые линии передачи между гидростанцией и другими районными подстанциями.

- Энергию от гидродамбы используют для запуска одной из станций базовой нагрузки, работающих на угле.

- Энергию от станции базовой нагрузки используют для перезапуска всех остальных силовых станций системы, включая станции ядерной энергии.

- Энергию окончательно подают в общую электрическую распределительную сеть и отправляют к потребителям.

Восстановление питания после перебоя является не простым процессом. В ходе процесса восстановления сети пока система слабая и хрупкая происходят небольшие непрерывные нарушения и энергетическая система испытывает различные условия перехода от обесточенной сети с множеством состояний слабой сети к нормальной устойчивой сети переменного тока. Для того чтобы поддержать стабильность частоты и напряжения во время процесса восстановления необходим общий скоординированный план восстановления системы. Восстановительный запуск содержит первый этап, во время которого сеть запитывается. На этом этапе частота и сдвиг фаз в сети должны быть установившимися. На втором этапе, который является этапом восстановления, сеть нестабильна и очень чувствительна. На этом этапе должны быть предусмотрены некоторые резервы времени, обозначающие, когда энергия должна обеспечиваться в сеть в течение части времени, тогда как в течение другой части времени энергия должна передаваться из сети.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является поиск пути улучшения восстановительного запуска питающей сети.

Поставленная цель достигается в соответствии с изобретением с помощью компенсатора мощности, отличающегося признаками по независимому п.1 или способом, отличающимся этапами по независимому п.8. Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с изобретением компенсатор мощности содержит преобразователь источника напряжения (VSC), средство конденсатора и мощный источник электрической энергии, подключенные для этого параллельно, обеспечивая зарядную емкость сети и восстанавливающую емкость сети благодаря способности подавать и поглощать электрическую энергию из сети при загрузке батареи. Влияние процесса восстановительного запуска на обесточенную сеть должно быть обеспечено достаточной по величине и по длительности входной мощностью. Такой источник энергии в соответствии с изобретением обеспечивается средством мощной батареи, содержащим режим отказа при коротком замыкании. Под понятием режима отказа при коротком замыкании понимается, что в случае внутреннего повреждения в устройства накопления энергии электрическая цепь будет замкнутой. Режим отказа при коротком замыкании может быть осуществлен за счет внутренних параметров элемента батареи. Он может быть реализован с помощью управляемого коммутатора, создающего параллельный контур с элементом батареи.

Запуск преобразователя источника напряжения, подключенного к обесточенной сети, не простая задача. Нормально VSC подключен к сети через трансформатор. В трансформаторе имеются отдельные обмотки, которые обеспечивают дополнительной мощностью VSC и его оборудование. Возможны варианты осуществления, в которых дополнительная мощность обеспечивается отдельным трансформатором, подключенным к линии питания. В обесточенной сети нет дополнительной мощности, способной обеспечить эти решения. Следовательно, первичный источник питания должен быть внутренне приспособлен для обеспечения дополнительной мощности для средства управления.

В аварийной ситуации обмен энергией с сетью прекращается. Коммутатор на обоих электродах, соединяющий батарею с конденсатором, разомкнут. Это означает, что при общем отключении сети небольшая мощность содержится только в средстве батареи аппарата. При выполнении восстановительного запуска происходит медленное запитывание средства конденсатора от средства батареи через средство резистора, включенное последовательно с обоими электродами средства батареи. После запитывания средства конденсатора может быть начато переключение преобразователя. Это приводит к подаче мощности переменного тока в сеть. В результате обеспечивается дополнительная мощность для преобразователя от трансформатора со стороны переменного тока.

После этих операций при обеспечении энергии сети другие генерирующие блоки в сети обеспечивают дополнительной мощностью, создаваемой при производстве энергии. Следовательно, через некоторое время большое количество генерирующих блоков может начать производство. На этой стадии восстановления будет подключаться все больше и больше производителей и потребителей. Однако подключение этих производителей и потребителей может происходить произвольно. Это означает, что в определенный момент может наступить перепроизводство, а в другой - перепотребление энергии. Поэтому требуется сбалансировать сеть. В соответствии с изобретением эта цель достигается с помощью компенсатора мощности. Следовательно, когда сеть испытывает перепроизводство энергии, средство батареи компенсатора мощности заряжается, а когда сеть испытывает перепотребление энергии, средство батареи обеспечивает необходимой мощностью для поддержания баланса сети.

VSC питаемые мощностью могут работать с высокой скоростью, так как они не имеют инерции. С другой стороны VSC должны содержать устройство защиты от перегрузки. Последовательно включенные запираемые полупроводники вентиля преобразователя не могут коммутировать слишком большие токи.

Поскольку устройство накопления энергии должно быть способно всегда обмениваться энергией, поэтому должен быть установлен резерв на случай повреждения батареи. Параллельно должны быть включены батареи, имеющие режим отказа при холостом ходе. Батареи, имеющие режим отказа при коротком замыкании, могут быть включены последовательно для достижения более высоких уровней напряжения. В варианте осуществления изобретения устройства накопления энергии содержат высоковольтные батареи, состоящие из множества элементов батареи, каждая из которых имеет режим отказа при коротком замыкании. Множество таких батарей включено последовательно и будет всегда обеспечивать замкнутую цепь и, таким образом, способную обеспечивать электрической энергией даже при повреждении элемента батареи. Множество включенных последовательно батарей способно обеспечивать энергией при высоком напряжении в диапазоне от 6 кВ и выше.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения батарея содержит высокотемпературную батарею, состоящую из множества натрий-металл-хлоридных элементов батареи, работающих при температуре в диапазоне 270-340°C. Батарейный блок содержит корпус с теплоизоляцией, в котором содержится множество последовательно соединенных элементов батареи. Батарейный блок имеет две клеммы, содержащие электрическую цепь порядка 1500 В. При соединении четырех таких батарейных блоков последовательно уровень общего напряжения составляет 6 кВ. Батарейный блок содержит контур трубопровода, в котором размещена среда теплоносителя в виде текучей среды. Текучая среда может быть жидкой или газообразной.

Условием работоспособности батареи, т.е. сможет ли она сохранять и отдавать электрическую энергию, является необходимость поддержания внутри элемента батареи температуры между 270 и 340°C. В рабочем режиме, когда батарея заряжается или разряжается, внутри батареи выделяется тепло. В режиме холостого хода внутри батареи не выделяется тепла. Поэтому в режиме холостого хода тепло к батарее обеспечивается извне.

В варианте изобретения компенсатор мощности содержит монитор контроля температуры для поддержания рабочей температуры батарейного блока. Этот монитор контроля температуры обеспечивает тепло в режиме холостого хода. Монитор контроля температуры содержит сеть трубопровода для обеспечения текучей среды теплоносителя через батарейный блок. Сеть трубопровода содержит основной контур трубопровода и, по меньшей мере, один блок перемещения текучей среды, такой как насос или вентилятор. Сеть трубопровода включает в себя локальный контур трубопровода каждого батарейного блока и обеспечивает прохождение среды теплоносителя. Тепло, содержащееся в среде теплоносителя, передается к элементам батареи за счет конвекции.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения локальный контур трубопровода содержит первый конец для приема потока газообразной среды и второй конец для выпуска газообразной среды. В варианте осуществления изобретения газообразная среда содержит преимущественно воздух. Дополнительно, основной контур трубопровода содержит сторону впуска для обеспечения горячего воздуха и сторону выпуска для приема отработанного воздуха. Каждый первый ввод каждого локального контура трубопровода соединен со стороной впуска основного контура трубопровода. Каждый второй конец каждого локального контура трубопровода соединен со стороной выпуска основного контура трубопровода. Все соединения между основным контуром трубопровода и каждым локальным контуром трубопровода содержат соединительные трубопроводы. Главный контур содержит, по меньшей мере, один вентилятор и средство, обеспечивающее тепло. В варианте осуществления изобретения основной контур трубопровода заземлен и, следовательно, имеет нулевой потенциал земли. Каждый локальный контур трубопровода имеет тот же потенциал, что и батарейный блок, в котором размещен локальный контур трубопровода. В дополнительном варианте осуществления изобретения каждый соединительный трубопровод содержит трубку из теплостойкого и электроизоляционного материала, например из керамики.

В другом дополнительном варианте осуществления изобретения монитор контроля температуры в течение рабочего режима батарейного блока обеспечивает холодный воздух для избавления от тепла, создаваемого элементами батареи.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения система компенсатора мощности содержит систему управления параметрами и работой компенсатора мощности. Система управления состоит из монитора контроля заряда для поддержания заряда и разряда соответственно устройства накопления энергии. Поскольку состояние зарядки и разрядки натрий-металл-хлоридной батареи, являющееся сложным состоянием заряда (SOC) батареи, не может быть измерено, то оно должно быть оценено. Кроме того, ток батареи невозможно измерить с достаточной точностью. Поэтому монитор контроля заряда содержит SOC-модуль для оценки и прогнозирования состояния заряда батареи.

Элемент натрий-металл-хлоридной батареи содержит электролит, заключенный в керамическом разделительном сосуде. Снаружи разделительного сосуда элемента батареи содержится натрий, который является первым электродом. Второй электрод содержит пару медных покрытых никелем электродов, к которым подключена металлическая структура, помещенная в электролит. Когда происходит заряд или разряд батареи, фронт реакции распространяется внутрь элемента от керамического сосуда. Таким образом, процессы зарядки и разрядки распространяются в одном и том же направлении и начинаются от керамического сосуда. В результате множества циклов зарядки и разрядки внутри элемента батареи образуются множество областей, определяющих области эффективной мощности и области неэффективной мощности. Следовательно, модуль SOC должен учитывать сумму областей только с представленной эффективной мощностью.

Модуль (SOC) содержит виртуальную модель батареи. Виртуальная модель содержит множество частей модели, представляющих специфические соотношения параметров и входных величин. То есть, виртуальная модель содержит модель измерительной части, содержащую соотношение между напряжением, током, температурой и другими параметрами. Кроме этого, виртуальная модель содержит часть модели для оценки фактической величины SOC, содержащую средство памяти для исторических данных. Виртуальная модель содержит также модель части для прогнозирования будущей SOC-величины, содержащейся в расчетной модели. Другая модель части относится к историческим данным, к таким как событие зарядки, событие разрядки, восстановление данных и тому подобное.

Основной задачей виртуальной модели является определение SOC-величины, которая представляет остаточную емкость батареи. SOC-величина может быть представлена процентным соотношением величины от полной емкости батареи. Другая задача для поддержания батареи содержит такой заряд и разряд батареи, чтобы никогда не происходил перезаряд и переразряд, и чтобы температура батареи всегда находилась в допустимом диапазоне.

Использование виртуальной модели батареи позволяет SOC-модулю прогнозировать SOC-величину на ближайший момент времени в зависимости от распределения мощности и длительности. При использовании емкости батареи в ситуации компенсации мощности прогнозируемая SOC-величина определяет, достаточно ли емкости для заданной миссии. Если, например, в линии передач недостаток мощности, прогнозируемая SOC-величина покажет, достаточно ли емкости батареи для обеспечения энергией в течение определенного периода времени. Это может происходить после аварии в питающей линии и перед тем, как питание начинает обеспечиваться от других источников, например во время периода запуска генератора. При избытке генерируемой энергии в линии передачи, например из-за аварии, прогнозируемая SOC-величина немедленно покажет, может ли батарея принять энергию из линии передачи. Следовательно, компенсатор мощности в соответствии с изобретением способен как обеспечивать энергией, так и принимать энергию из линии передачи в течение короткого времени, порядка миллисекунд, так же, как и на более длительную перспективу, порядка минут.

В варианте осуществления изобретения система управления содержит множество датчиков для восприятия напряжения, тока температуры и других параметров. Для питания электрической энергией этих датчиков система содержит в каждом блоке батарей блок источника питания. Этот блок источника питания гальванически изолирован от земли и имеет тот же потенциал, что и батарейный блок. Источник питания может иметь топливный элемент, солнечный элемент, термоэлектрический элемент такой, например, как элемент Пельтье или другое. В варианте осуществления изобретения блок источника питания содержит средство батареи. Для отправки информации к системе управления каждый датчик может связываться с помощью беспроводной системы связи или оптоволоконного кабеля. Каждая батарея для передачи информации может также содержать центральный блок связи.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения на каждом гальванически изолированном батарейном блоке размещен модуль связи. Модуль содержит средство радиосвязи, источник питания и множество считывающих преобразователей. Модуль связи также гальванически изолирован от земли и имеет тот же потенциал батарейного блока. Модуль может сообщаться с локальной беспроводной сетью, такой как сеть WLAN или Bluetooth. Воспринимаемые величины, такие как напряжение, ток и температура, передаются предпочтительно в цифровом виде. Для экономии потребления энергии сообщение выполняется в короткие периоды времени.

Следовательно, средство связи требуют электропитания только в течение короткого времени в процентном соотношении. Сообщение может производиться предпочтительно на частоте 2 ГГц. Источник питания в одном варианте осуществления содержит резервную батарею и средство, обеспечивающее электрической энергией. Такое средство энергии может содержать любой тип конфигурации генератора, например солнечный элемент, элемент Пельтье, топливным элементом или другое средство.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения SOC-величина оценивается по величине тока, полученной из множества параллельных вычислений, с помощью виртуальной модели батареи. Первая величина напряжения на батарейном блоке вычисляется по измеренному току. Параллельно с этим напряжение вычисляется по множеству выбранных значений тока, каждое из которых имеет небольшие отклонения от измеренной величины тока. Каждое такое вычисленное значение напряжения сравнивается с фактическим значением измеренного напряжения. Когда достигаются близкие соответствие между расчетным и измеренным значениями напряжения, то значение входного тока при согласованном вычислении принимается как фактическое значение тока.

В первом аспекте изобретения цель достигается компенсатором мощности для линии передачи электрической энергии, причем компенсатор содержит преобразователь источника напряжения и устройство накопления энергии, в котором устройство накопления энергии содержит высоковольтное средство батареи, имеющее режим отказа при коротком замыкании. В дополнительном варианте осуществления изобретения устройство накопления энергии содержит высокоэнергоемкую, высокотемпературную натрий-металл-хлоридную батарею. В еще одном дополнительном варианте осуществления компенсатор мощности дополнительно содержит монитор контроля температуры для поддержания температуры средства батареи в рабочем диапазоне. В дополнительном варианте компенсатор дополнительно содержит систему управления, содержащую монитор контроля заряда для обеспечения состояния оценки заряда средства батареи. В дополнительном варианте осуществления монитор контроля заряда содержит SOC-модуль, содержащий виртуальную модель батареи, для обеспечения параллельных расчетов тока батареи.

Во втором аспекте изобретения цели достигаются с помощью способа для обеспечения компенсации мощности в линии передачи электрической энергии, способ содержит формирование устройства накопления энергии средства батареи, содержащей множество последовательно соединенных батарейных блоков, имеющих режим отказа при коротком замыкании, для достижения напряжения около 6кВ и выше, обеспечение в первом режиме работы электрической энергией из батарейных блоков линии передачи и прием во время второго режима работы электрической энергии из линии передачи в батарейные блоки. В дополнительном варианте осуществления способа каждый режим работы содержит оценку состояния заряда средства батареи.

Краткое описание чертежей

В полном объеме основные характеристики и преимущества настоящего изобретения станут более очевидны для специалистов в данной области из приведенного ниже подробного описания и прилагаемых чертежей.

Фиг.1. Принципиальная схема компенсатора мощности, соответствующего настоящему изобретению.

Фиг.2. Вид сбоку устройства накопления энергии, содержащего множество батарейных блоков в соответствие с настоящим изобретением.

Фиг.3. Принципиальная схема расположения компенсатора мощности, включающего в себя монитор контроля температуры и монитор контроля заряда.

Фиг.4. Вид сбоку устройства накопления энергии и монитора контроля температуры.

Фиг.5. Дополнительный вариант осуществления изобретения с монитором контроля температуры.

Фиг.6. Еще дополнительный вариант осуществления изобретения со способностью восстановительного запуска.

Описание предпочтительного варианта осуществления изобретения

Принципиальная электрическая схема компенсатора 1 мощности, подключенного через трансформатор 2 к линии передачи электрической энергии, приведена на фиг.1. Компенсатор мощности содержит преобразователь 4 источника напряжения, средство 6 конденсатора и устройство 5 накопления энергии. Преобразователь источника напряжения содержит, по меньшей мере, шесть самокоммутируемых полупроводниковых коммутаторов, каждый из которых зашунтирован встречно-параллельным диодом. Преобразователь источника напряжения со стороны переменного тока подключен к трансформатору, а со стороны постоянного тока - к средству конденсатора и к устройству накопления энергии.

Устройство накопления энергии содержит множество последовательно соединенных батарейных блоков 7. В варианте осуществления, показанном на фиг.2, четыре батарейных блока 7a-7d, размещены на стойке 8. Каждый батарейный блок имеет положительную клемму 9 и отрицательную клемму 10. В показанном варианте осуществления каждый батарейный блок имеет напряжение 1500 В, и соответственно, устройство накопления энергии содержит четыре батарейных блока, соединенных последовательно, и имеет уровень напряжения 6 кВ. При этом может собираться последовательно значительно больше батарей, что в результате дает более высокий уровень напряжения.

Устройство накопления энергии содержит высокоэнергоемкие, высокотемпературные батареи, содержащие натрий-металл-хлоридные элементы батареи, имеющие рабочую температуру в диапазоне 270-340°C. Каждый батарейный блок содержит теплоизоляционный корпус, содержащий множество соединенных последовательно элементов батареи. Батареи в режимах заряда или разряда выделяют тепло. В режиме холостого хода для поддержания рабочих температурных условий, тепло обеспечивается извне батареи. Поэтому батарейный блок содержит локальный контур трубопровода, имеющий первое отверстие 11 для приема потока газообразной среды, и второе отверстие 12 для выпуска газообразной среды.

Натрий-металл-хлоридный элемент батареи содержит электролит, содержащийся в керамическом разделительном сосуде. Когда происходит заряд или разряд элемента фронт реакции распространяется внутрь от керамического сосуда. Таким образом, заряд и разряд распространяются в одном и том же направлении и начинаются от керамического сосуда. В результате множества циклов заряда и разряда внутри элемента батареи формируются области, определяющие области эффективной мощности и области неэффективной мощности.

На фиг.3 приведен дополнительный вариант осуществления изобретения. В этом варианте осуществления компенсатор 1 энергии содержит не только преобразователь 4 источника напряжения и устройство 5 накопления энергии, но также и монитор контроля 13 температуры и систему 14 управления, содержащую множество средств 39 датчика, средство 41 компьютера и монитор 15 контроля заряда. Монитор контроля заряда содержит модуль 16 для оценки состояния заряда батареи. Монитор контроля 13 температуры содержит сеть трубопровода для размещения среды теплоносителя. Сеть трубопровода содержит основной контур 17 трубопровода, локальный контур 18, находящийся в каждом батарейном блоке, и множество соединительных трубопроводов 19, соединяющих основной контур с локальными контурами. Монитор контроля температуры содержит, по меньшей мере, одно средство, обеспечивающее теплом, и блок, перемещающий текучую среду для циркуляции среды теплоносителя по сети трубопровода. При циркуляции среды теплоносителя по каждой батарее тепло обеспечивается батарее конвекционным путем.

В приведенном варианте осуществления среда теплоносителя содержит воздух, и блок, перемещающий текучую среду, содержит вентилятор.

На фиг.4 монитор 13 контроля температуры схематически разделен на основной контур 17 трубопровода и общий локальный контур 18 трубопровода. В этом варианте осуществления локальный контур трубопровода имеет потенциал высокого напряжения, а основной контур имеет потенциал земли. Соединительные трубопроводы, соединяющие основной контур трубопровода с локальным контуром трубопровода, должны не только иметь электрическую изоляцию, но и выдерживать жидкую текучую среду, имеющую температуру приблизительно 300°C. Основной контур в этом варианте осуществления содержит отдельный вентилятор 20 и часть 21 трубопровода для каждого батарейного блока. Каждая часть трубопровода содержит элемент 22, обеспечивающий теплом для поставки тепла батарейному блоку. Элемент, обеспечивающий теплом, может содержать резистивный элемент для подключения к низковольтному источнику питания.

Дополнительная разработка монитора контроля температуры показана на фиг.5. В этом варианте осуществления основной контур монитора контроля температуры дополнительно содержит общую нагревательную систему 23, включающую в себя нагреватель 22 и общий вентилятор 20. В соответствии с этим вариантом осуществления это также предусматривается для охлаждения батарейных блоков. Для этого размещают контур 25 охлаждения с охладителем 26 и общим охлаждающим вентилятором 27. Обеспечение охлаждением или нагреванием может быть выбрано переключением вентиля 28. В этом варианте осуществления показана нагревательная система, содержащая расширенный контур, проходящий через устройство 31, сохраняющее тепло. Дополнительно система содержит второй контур 29, проходящий через теплообменник 32, для обмена теплом со второй системой 33 текучей среды, которая может содержать охлаждающую воду для вентилей преобразователя источника напряжения. Нагревательная система также содержит расширенный контур, проходящий через второй теплообменник 35 для обмена теплом со второй нагревательной системой 34, которая может быть системой обогрева здания.

На фиг.6 представлена принципиальная схема компенсатора для возможности восстановительного запуска. Используя те же ссылки, что и на фиг.1, компенсатор мощности соединен с линией передачи электрической энергии через трансформатор. Компенсатор содержит преобразователь 4 источника напряжения, средство 6 конденсатора и устройство 5 накопления энергии. В показанном варианте осуществления запас накопленной энергии содержится в средстве батареи. Преобразователь источника напряжения со стороны переменного тока подключен к трансформатору и со стороны постоянного тока подключен к средству конденсатора и к устройству накопления энергии. Компенсатор мощности содержит первый и второй главный коммутатор 40a, 40b для отключения средства батареи. Параллельно с главными коммутаторами размещены первая и вторая параллельные цепи, содержащие средство резистора 41a, 41b и вторичные коммутаторы 42a, 42b. Компенсатор мощности содержит также средство 44 управления для управления коммутаторами. Обычно средство управления принимает дополнительную мощность от отдельной обмотки 43 трансформатора.

В случае нарушения питания сети средство управления также содержит средство батареи и средство компьютера для управления коммутаторами во время ситуации обесточенной сети.

Представленные варианты осуществления изобретения не должны быть ограничены рамками изобретения, а охватывают и другие варианты в объеме заявки, очевидные для специалистов в данной области техники.

1. Компенсатор мощности (1) для линии передачи (3) электрической энергии, содержащий преобразователь (4) источника напряжения, имеющий сторону переменного тока, подключенную к линии передачи, и сторону постоянного тока, подключенную к средству (6) конденсатора и к устройству накопления энергии (5), отличающийся тем, что компенсатор мощности выполнен с возможностью обеспечения восстановительного запуска обесточенной линии электропередачи, причем устройство накопления энергии выполнено с возможностью запитывания средства конденсатора, и содержит средство высоковольтной батареи, имеющее режим отказа при коротком замыкании, первый (40а) и второй главный коммутаторы (40b) для отключения средства батареи от средства конденсатора, и блок управления (44) для управления первым и вторым коммутаторами, и компенсатор мощности выполнен с возможностью выполнения упомянутого восстановительного запуска путем запитывания средства конденсатора от средства батареи, и когда средство конденсатора запитано, запускает коммутацию преобразователя источника напряжения, в результате обеспечивается энергия переменного напряжения к линии передачи.

2. Компенсатор мощности по п.1, в котором первая ветвь, содержащая первое средство резистора (41а) и первый вторичный коммутатор (42а), подключена параллельно первому главному коммутатору.

3. Компенсатор мощности по п.1, в котором вторая ветвь, содержащая второе средство резистора (41а) и второй вторичный коммутатор (42а), подключены параллельно второму главному ключу.

4. Компенсатор мощности по любому из предшествующих пунктов, в котором устройство накопления энергии содержит высокоэнергоемкую высокотемпературную натрий-металлхлоридную батарею.

5. Компенсатор мощности по любому из пп.1-3, в котором компенсатор мощности дополнительно содержит монитор (13) контроля температуры для поддержания температуры средства батареи в рабочем диапазоне.

6. Компенсатор мощности по любому из пп.1-3, в котором компенсатор мощности дополнительно содержит систему (14) управления, включающую в себя монитор контроля (15) заряда, для обеспечения оценки состояния заряда средства батареи.

7. Компенсатор мощности по п.5, в котором монитор контроля заряда содержит модуль состояния заряда (SOC), включающий в себя виртуальную модель батареи для обеспечения параллельного вычисления, протекающего в батарее тока.

8. Способ для обеспечения восстановительного запуска обесточенной сети, содержащей преобразователь (4) источника напряжения, средство (6) конденсатора и устройство (5) накопления энергии, отличающийся тем, что запитывают средство конденсатора от устройства накопления энергии; запускают коммутирование преобразователя источника напряжения; регулируют поток энергии компенсатора мощности в или из сети в зависимости от баланса производства энергии и потребителей энергии подключенных к сети.

9. Способ по п.8, при котором этап запитывания содержит образование токовой цепи, включающей в себя средство (41) резистора для того, чтобы снизить протекание тока между средством конденсатора и устройством накопления энергии.

10. Читаемый компьютером носитель, отличающийся тем, что он содержит хранимый компьютерный программный продукт, включающий в себя команды для процессора для выполнения способа в соответствии с пп.8 и 9.

11. Читаемый компьютером носитель по п.10, отличающийся тем, что компьютерный программный продукт обеспечен, по меньшей мере частично, по сети, такой как Интернет.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электроэнергетических систем и может быть использовано в электроэнергетических системах лифта, обеспечивающих бесперебойное движение лифта при работе в нормальных условиях и при перебоях в питании.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты. .

Изобретение относится к источникам питания, которые выполняют функцию обеспечения бесперебойного резервированного питания оборудования от двух или более независимых источников переменного или постоянного тока.

Изобретение относится к электротехнике. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах для автоматического включения резервного питания и оборудования (АВР). .

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроснабжению при аварийных режимах в сети питания потребителей непрерывных производств, например химической и нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к энергетике, в частности к бесперебойному электроснабжению потребителей, как подключенных, так и не подключенных к единой энергетической системе, а также к системам, работающим с возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ), имеющим различные параметры выходного напряжения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматической настройки компенсации емкостных токов замыкания на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью.

Изобретение относится к области электротехники. .

Изобретение относится к области энергетики, в частности к компенсации мощности высоковольтной линии электропередач. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматического регулирования реактивной мощности, поступающей в статор низковольтного асинхронного генератора от конденсаторной батареи для снижения отклонений его напряжения в автономных источниках энергии малой мощности.

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться в системах электропитания и распределения электрической энергии для регулирования и компенсации реактивной мощности и для компенсации искажений тока, создаваемых нелинейными нагрузками.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам компенсации реактивной мощности в сетях переменного тока высокого напряжения, и может быть использовано на подстанциях воздушных линий передач с установленными на них шунтирующими реакторами.

Изобретение относится к устройствам для компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для повышения качества электроэнергии в многофазных системах энергоснабжения с нагрузками, параметры которых изменяются во времени, за счет расширения диапазона регулирования реактивной мощности, стабилизации коэффициента мощности на уровне любого заранее заданного значения, осуществляемой совместно с повышением эффективности симметрирования за счет повышения быстродействия и упрощения реализации.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на электроподвижном составе переменного тока. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования напряжения на нагрузках потребителей путем широтно-импульсной модуляции протекающих в них токов
Наверх