Способ энергосбережения



Способ энергосбережения

 


Владельцы патента RU 2480883:

Закрытое акционерное общество "ГРИН ЭНЕРДЖИ" (RU)

Изобретение относится к области электротехники, а именно к повышению качества тока в электропитающих сетях. Способ включает в себя параллельное подключение компонентов сети между фазными проводами, симметрирование токов в фазах и межфазных токов, использование адаптивных режекторных фильтров в качестве последовательных колебательных контуров для ослабления высших гармоник, измерение частоты, мощности и спектра гармоник в сети. По результатам измерений вычисляется величина добротности колебательного контура, даются управляющие команды для подключения или отключения дополнительных конденсаторов и дросселей адаптивных режекторных фильтров. Изобретение позволяет получить технический результат - решить проблемы подавления высших гармоник в силовых электросетях. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к повышению качества тока в электропитающих сетях, особенно при включении (отключении) мощных нагрузок.

Известен способ энергосбережения на основе оптимизации энергосберегающих мероприятий (ЭСП) по всем этапам электротехнологического процесса (ЭТП) /1/. Способ заключается в следующем: разбивают весь энерготехнологический процесс на этапы его проведения, устанавливают измерители энергии и измеряют или вычисляют потребляемую энергию на каждом этапе, определяют энергоемкость этапов в исходном варианте проведения ЭТП, намечают ЭСМ, в качестве которых могут выступать регулирование параметров изменения режимов, замена элементов, прочие технические, технологические, производственные, организационные меры, направленные на повышение эффективности данного этапа ЭТП, определяются энергоемкости этапов при внедрении намеченных ЭСМ, вычисляют коэффициенты эффективности ЭСМ. ЭТП проводят применением таких ЭСМ на каждом этапе, чтобы его общий коэффициент эффективности принимал оптимальное значение. К недостаткам можно отнести ограниченные функциональные возможности, поскольку проведение энергосберегающих мероприятий необходимо проводить на каждом этапе технологического процесса. К недостаткам можно отнести ограниченные функциональные возможности, поскольку проведение энергосберегающих мероприятий необходимо проводить на каждом этапе электротехнического процесса.

Известен также способ управления энергоресурсами /2/. За заданный промежуток времени система определяет приращения расходов энергоносителей, сквозных энергозатрат и производительности выпуска продукции, определение динамической энергоемкости, оценки расходования энергоресурсов объекта управления по динамической энергоемкости. Система обеспечивает в динамике в пошаговом режиме оценку приращенной за заданный промежуток времени расходов энергоносителей сквозной энергоемкости и производительности выпуска продукции. Эти оценки проводятся как для сквозных энергозатрат, так и для их отдельных составляющих. К недостаткам данного способа можно отнести ухудшение эксплуатационных характеристик элементов защиты из-за кратковременных перенапряжений.

Известен также способ управления энергопотреблением, заключающийся в параллельном подключении компонентов и использовании реверсивных фильтров, что позволяет уменьшить фазовый угол тока и напряжения, снизить гармоники в сети, снизить гармонические искажения (суммарное значение коэффициента нелинейных искажений) до очень низких значений, при включении выпрямителя напряжения уменьшить напряжение /3/. Если напряжение и ток различаются по фазе, система уменьшает угол между током и напряжением. Система снижает потребление энергии и реагирует на нагрузку посредством тока и регулирует потребление мощности, регулирует напряжение с учетом потребления тока. Это особенно полезно для отраслей промышленности с высоким потреблением тока, например с нагрузкой сети до 2500 А. Элементы сети - конденсаторы, дугогасительное устройство, варисторы, ограничитель скачков напряжения, индуктивности или обмотки трансформатора - группируются для работы в однофазной сети, возможно подключение к двухфазной или трехфазной сети. Недостатком предложенного решения является то, что при выполнении данного способа происходит временная потеря экономии электроэнергии в результате ухудшения динамики процесса.

Также известен способ повышения качества электроэнергии, описанный в /4/, при уменьшении несинусоидальной формы питающего напряжения которого производят распределение потребления электроэнергии между электронными устройствами, искажающими форму питающего напряжения, и электронными устройствами, улучшающими форму питающего напряжения, в течение полуволны питающего напряжения сети. При этом улучшается форма питающего напряжения при упрощении конструкции.

Наиболее близким по технической сути является способ повышения качества электроэнергии в многофазной системе энергоснабжения при симметрировании по одной из фаз и комбинированном отборе мощности /5/. Процесс компенсации высших гармонических составляющих ставят в зависимость от характеристик последних в каждой из фаз и осуществляют совместно с симметрированием токов в упомянутых фазах, а процесс симметрирования осуществляют относительно опорной фазы. К недостаткам способа можно отнести то, что невозможно определить конкретные значения частот и мощностей гармоник в сети.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение качества сети за счет более эффективного подавления случайно образующихся за счет изменения характера нагрузки гармоник в сети.

Способ энергосбережения включает в себя параллельное подключение компонентов сети между фазными проводами и общим проводом, симметрирование токов в фазах и межфазных токов, использование адаптивных режекторных фильтров в качестве последовательных колебательных контуров, представляющих собой последовательно соединенные конденсаторы и дроссели,

для уменьшения мощности паразитных высших гармоник, через заданные контроллером промежутки времени измеряется резонансная частота, мощность и спектр помех гармоник в сети, по результатам измерений вычисляется величина добротности колебательного контура, зависящая от мощности гармоник и их полосы, возникающих при изменении параметров сети. Для уменьшения добротности дается управляющая команда для подключения дополнительных конденсаторов и отключения дополнительных дросселей адаптивных режекторных фильтров, тем самым увеличивая емкость в режекторном фильтре и уменьшая индуктивность при сохранении значения резонансной частоты. А для увеличения добротности дается управляющая команда на отключение дополнительных конденсаторов и подключения дополнительных дросселей, причем количество подключаемых конденсаторов и дросселей зависит от текущего измеренного значения гармоники в сети. Резонансные явления в электрических питающих сетях любой конфигурации, возникающие в виде высших гармоник тока, образованных в результате бросков тока при изменении нагрузки и распределенными погонными паразитными емкостями и индуктивностями проводников и компонентов электрических сетей, подавляются адаптивными динамическими режекторными фильтрами в течение всего времени эксплуатации сети, учитывая, что все частоты этих гармоник, полосы частот и мощности непрерывно изменяются. Динамическое ослабление гармоник осуществляется согласно алгоритму в настраиваемых режекторных фильтрах в Q раз, где Q - добротность последовательного колебательного контура, образованного соответствующими конденсатором и дросселем. Величина добротности вычисляется в зависимости от мощности той или иной гармоники, возникающей при изменении параметров сети - включении, выключении нагрузки и так далее. При уменьшении добротности полоса подавления расширяется, а мощность подавляемых гармоник уменьшается. Изменение добротности осуществляется изменением соотношения емкости и индуктивности последовательного колебательного контура на измеренной частоте: увеличение индуктивности и уменьшение емкости приводит к увеличению добротности, и наоборот:

где ρ - волновое сопротивление,

R - активные потери в последовательном колебательном контуре.

где L - индуктивность дросселя,

C - емкость кондиционера.

Адаптивные режекторные фильтры подключаются параллельно нагрузке.

Высшие гармоники в сети возникают в результате образования паразитных колебательных контуров, образованных элементами сети и динамической нагрузки, таких как распределенная емкость и индуктивность проводников и элементов сети и нагрузки, и воздействия на них бросков тока и напряжения во время переходных процессов при изменении динамических характеристик нагрузки во время работы сети (включение и выключение потребителей, изменение тока потребления, активной, реактивной составляющих нагрузки и так далее).

На фиг.1 показан график амплитудно-частотной характеристики помех в сети и добротности фильтров для компенсации этих помех.

Способ осуществляется следующим образом.

Непрерывно, в течение всего времени эксплуатации сети измеряются частота, спектр и мощность паразитных высших гармоник. Контроллер на основании значений частот гармоник, определенных сканером, вычисляет номиналы конденсаторов и индуктивностей дросселей, обеспечивающих резонанс напряжений при заданной добротности. Контроллер вырабатывает сигналы управления для КМОП-ключей, которые последовательно подключают дроссели и конденсаторы.

При возникновении новых гармоник в результате работы сети по новым текущим значениям частот гармоник контроллер рассчитывает новые значения конденсаторов и индуктивностей дросселей для их коммутации. По результатам измерений вычисляются необходимые значения добротности для получения необходимого уровня подавления гармоник. По рассчитанной добротности вычисляются значения емкостей конденсаторов и индуктивностей дросселей, выдаются управляющие команды контроллеру на подключение соответствующих конденсаторов и дросселей. Количество этих подключаемых последовательно компонентов в каждой силовой электрической сети может меняться в зависимости от текущего значения гармоник сети.

Пример конкретного выполнения.

В результате подключения мощной дополнительной нагрузки к сети возникли паразитные гармоники, действующие во время переходного процесса, с частотами f1, f2, f3 … f5 … f8 …, мощности и полосы излучения этих частот, измеренные сканером, обрабатываются контроллером, и по результатам этой обработки осуществляется выбор рассчитанного значения емкостей конденсаторов и индуктивностей дросселей на их подключение параллельно нагрузке. Если в результате такого подключения амплитуда этих паразитных гармоник в сети уменьшается до величины установленного значения, процедура заканчивается. Если нет, цикл повторяется. Это осуществляется в течение всего времени эксплуатации сети.

Изобретение позволяет решить проблемы подавления высших гармоник в силовых электрических сетях любой конфигурации постоянного и переменного токов, одно-, двух-, и трехфазных форм токов, работающих как в стационарном режиме, так и в режиме переходных процессов - включения, выключения, подключения дополнительных мощных нагрузок как адаптивных, так и активно реактивных.

Источники информации

1. Патент РФ №2357342.

2. Патент РФ №2315324.

3. Патент РФ №2340991.

4. Патент США №7573253.

5. Патент РФ №2390083 - прототип.

Способ энергосбережения, включающий параллельное подключение компонентов сети между фазными проводами и общим проводом, отличающийся тем, что для уменьшения мощности паразитных высших гармоник используются адаптивные режекторные фильтры в качестве последовательных колебательных контуров, представляющие собой последовательно соединенные конденсаторы и дроссели, для ослабления высших гармоник, через заданные контроллером промежутки времени, зависящие от требований, предъявляемых к сети, измеряется частота, мощность и спектр помех гармоник в сети, по результатам измерений вычисляется величина добротности колебательного контура, зависящая от мощности гармоник и их полосы, возникающих при изменении параметров сети, а для уменьшения добротности дается управляющая команда для подключения дополнительных конденсаторов и отключения дополнительных дросселей адаптивных режекторных фильтров, увеличивая, тем самым, емкость и уменьшая индуктивность при сохранении значения резонансной частоты, а для увеличения добротности дается управляющая команда на отключение дополнительных конденсаторов и подключение дополнительных дросселей, причем количество подключаемых конденсаторов и дросселей зависит от текущего измеренного значения гармоники в сети.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроэнергетике и к электротехнике и может быть использовано для повышения качества электрической энергии в энергетических или автономных системах электроснабжения при наличии как симметричной, так и несимметричной нагрузок.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для повышения эффективности передачи электрической энергии путем снижения высших гармоник тока в трехфазных четырехпроводных электрических сетях.

Изобретение относится к электротехнике. .

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для повышения качества и эффективности использования электроэнергии в n-фазных системах энергоснабжения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высокочастотных энергосистемах. Техническим результатом является улучшение массогабаритных показателей, уменьшение затрат и расширение области применения. Система для уменьшения резонанса, возникающего вследствие нелинейных гармонических искажений в высоковольтной энергосистеме, содержит гаситель скачков напряжения, подсоединенный к указанной высоковольтной энергосистеме между кабелем и цепью заземления и выполненный с возможностью предотвращения скачков напряжения. Система содержит преобразователь частоты, включенный параллельно с указанным гасителем скачков напряжения и выполненный с возможностью сдвига резонансной частоты высоковольтной энергосистемы. 5 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области электротехники, к устройствам подавления и компенсации высших гармоник в электрических сетях и может быть использовано в мощных регулируемых электроприводах переменного тока с двухзвенными преобразователями частоты, в которых входной диодный выпрямитель является нелинейной нагрузкой. Устройство компенсации содержит инвертор, повышающий трансформатор, датчик постоянного тока преобразователя частоты, датчик постоянного тока устройства компенсации, датчик переменного тока преобразователя частоты, датчик переменного тока устройства компенсации, датчик напряжения сети, блок вычисления среднего значения постоянного тока устройства компенсации, блок вычисления среднего значения постоянного тока преобразователя частоты, блок расчета амплитудного значения переменного тока преобразователя частоты, ПИ-регулятор, сумматор, блок расчета мгновенных фазовых углов напряжения сети, блок умножения, блок вычитания, блок релейных регуляторов. Технический результат - повышение надежности. Устройство позволяет совместить звено постоянного тока преобразователя частоты и звено постоянного тока активного фильтра высших гармоник. 2 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение возможности прогнозирования распределения гармонических составляющих тока и напряжения по неразветвленным участкам шестипроводных линий электропередачи. Согласно способу исследуемую неразветвленную часть шестипроводной линии электропередачи разбивают на однородные участки, определяют спектральные составы напряжения и тока в какой-либо точке исследуемого участка, а также определяют место нахождения источников каждой гармонической составляющей электрической энергии. 1 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - уменьшение потерь энергии, обусловленных постоянным подключением к сети резонансных фильтров-подавителей, гармоники которых в данный момент отсутствуют. Устройство фильтрации гармоник сетевого напряжения содержит включенный в сеть последовательно с нагрузкой, датчик тока (резистор), измерительный трансформатор, напряжение на первичной обмотке которого создается датчиком тока, а вторичная обмотка подключена ко входу анализатора гармоник с числом выходов, равным числу гармоник, подлежащих подавлению, компараторы, устройство, задающее пороговый уровень (УЗПУ), коммутаторы фильтров, LC фильтры-подавители. Управляющие входы коммутаторов соединены с выходами компараторов уровней отдельных гармоник. 1 ил.

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат - снижение коэффициента несинусоидальности напряжения сети и уменьшение влияния высших гармоник тока при наличии переменной нелинейной нагрузки. Способ заключается в том, что при возникновении высших гармоник со стороны нелинейной нагрузки исследуемого предприятия на выходе понижающего трансформатора устанавливают емкостное сопротивление, параметры которого выбирают из условия снижения несинусоидальности напряжения на нагрузке. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при передаче электрической энергии потребителю с помощью неизолированной несимметричной линии электропередачи трехпроводного исполнения. Технический результат - согласование несимметричной трехфазной трехпроводной линии электропередачи с электрической нагрузкой на частотах различных гармоник - достигается в результате выполнения определенных условий, заключающихся в сопоставлении действительного и эталонного сопротивлений нагрузки, напряжений в конце линии или токов на частотах гармонических составляющих, поступающих в нагрузку. При этом реализация согласования на частоте одной гармоники приведет к изменению спектра гармонических составляющих токов и напряжений, а значит, согласование должно быть реализовано поэтапно, где поочередно будет происходить согласование на частоте каждой явно выраженной гармоники. Исходные данные о напряжениях и токах в линии могут быть получены через устройства сопряжения или датчики, выполненные в виде трансформаторов напряжения и тока или в виде делителей напряжения и шунтов переменного тока, анализаторов спектра и т.д. В результате обработки исходных данных в процессоре формируются управляющие сигналы для корректирующих органов, в качестве которых могут быть использованы устройства РПН силовых трансформаторов, регулировочные автотрансформаторы, автоматизированные технологические комплексы, накопители электроэнергии, источники активной мощности, такие как маломощные гидроэлектростанции или электростанции других типов, синхронные компенсаторы, фильтры высших гармонических составляющих токов и напряжений различных модификаций. 5 ил.

Изобретение относится к электроснабжению электрических железных дорог переменного тока, в частности к системе автоматизации устройств фильтрации высших гармоник тока и напряжения и компенсации реактивной мощности тяговой нагрузки (ФКУ). В ФКУ содержатся фильтры на 150 и 250 Гц, а также полосовой фильтр с резистором для фильтрации гармоник 350 Гц и выше. Технический результат - снижение потерь мощности в ФКУ. Для снижения потерь мощности в ФКУ предлагается ввести контактор для отключения резистора полосового фильтра при малых значениях напряжения высших гармоник. 1 ил.

Изобретение относится к системам распределения мощности на морских судах. Система распределения мощности содержит первую шину распределения, вторую шину распределения и мультиимпульсный выпрямитель, имеющий выводы, подключенные к первой шине распределения. Также система содержит генератор с множеством выходов, причем n фаз первого ас выхода имеют фазовый сдвиг относительно m фаз второго ас выхода. Первая часть n фаз первого ас выхода имеет фазовый сдвиг на заданный положительный угол относительно m фаз второго ас выхода, а вторая часть n фаз первого ас выхода имеет фазовый сдвиг на заданный отрицательный угол относительно m фаз второго ас выхода. Минимизируются гармонические искажения. 15 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться для синтеза частотных фильтров, обеспечивающих минимизацию искажений тока и напряжения в системах генерации, преобразования и распределения электрической энергии. Предлагаемый способ может применяться в синтезаторах фильтров, а также в регуляторах многочастотных адаптивных устройств фильтрации спектра, структура и параметры которых определяются в реальном масштабе времени на основании измерений. Техническим результатом изобретения является расширение спектров частот фильтрации синтезируемых частотных фильтров, повышение точности и вычислительной эффективности синтеза частотных фильтров, а также возможность использования способа при синтезе частотных фильтров с целью реализации адаптивных устройств фильтрации спектра. Технический результат достигается тем, что при соблюдении определенных условий задают путем измерений основную частоту, а также напряжение и реактивную мощность фильтра на основной частоте, задают путем измерений любое требуемое количество n частот пропускания фильтра (1≤n<∞), определяют (n-1) частот задерживания фильтра, определяют необходимую структуру фильтра, которая состоит из n колебательных контуров, первый из которых последовательный, а остальные (n-1) параллельные, затем вычисляют значение емкости последовательного колебательного контура, формируют матрицу синтезируемого фильтра, определяют индуктивности фильтра путем решения матрицы синтезируемого фильтра методом Гаусса-Жордана или другими численными методами, далее вычисляют емкости параллельных колебательных контуров фильтра, после чего производят вывод данных о структуре и параметрах элементов, а также о заданных и измеренных величинах, с целью физической реализации и мониторинга синтезируемых фильтров. При этом способ позволяет с высокой точностью и вычислительной эффективностью в реальном масштабе времени синтезировать частотные фильтры, которые обеспечат фильтрацию любых n частот спектров тока и напряжения в системах генерации, преобразования и распределения электрической энергии. 8 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Трехфазный трансформаторный фильтр содержит два трехфазных трансформатора, первичные обмотки первого из которых включены в треугольник, а второго в звезду. Основные вторичные обмотки каждой фазы соединены согласно последовательно между собой, причем первые крайние выводы каждой фазы соединены между собой в нулевую точку, а вторые крайние выводы являются выводами для подключения однофазных и трехфазных нагрузок. Коэффициенты трансформации трансформаторов выбирают таким образом, чтобы напряжения на вторичных обмотках обеих трансформаторов были одинаковыми. Технический результат - подавление высших гармоник при нелинейном характере нагрузки. 1 ил.
Наверх