Система электроснабжения потребителей в сетях напряжения с использованием возобновляемых и невозобновляемых источников энергии и управлением генерацией электроэнергии

Авторы патента:

H02J13/00 - Схемы устройств для обеспечения дистанционной индикации режимов работы сети, например одновременная регистрация (индикация) включения или отключения каждого автоматического выключателя сети; схемы устройств для обеспечения дистанционного управления средствами коммутации в сетях распределения электрической энергии, например включение или выключение тока потребителям энергии с помощью импульсных кодовых сигналов, передаваемых по сети

Владельцы патента RU 2539875:

Общество с ограниченной ответственностью "ОКБ ВЭС" (RU)

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к производству и распределению электрической энергии. Предложенная система электроснабжения реализует способ управления различными источниками генерации электрической энергии, которые входят в состав локальной микросети низкого напряжения, использующие возобновляемые и невозобновляемые источники энергии с приоритетным использованием энергии от возобновляемых источников энергии для обеспечения потребителя качественной электроэнергией при наименьшей себестоимости выработки электроэнергии. Предложенная система электроснабжения потребителей включает в себя систему управления генерацией и распределением энергии, локальные модули управления, объекты генерации на основе возобновляемых и невозобновляемых источников энергии, а также систему взаимного обмена электрической энергией с магистральными электросетями низкого, среднего или высокого напряжения. 1 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к производству и распределению электрической энергии.

Известны различные системы, реализующие способы бесперебойного и автономного электроснабжения потребителей (Гусаров В.А, Задде В.В., Никитин Б.А., Каргиев В.М. «Автоматический комплекс бесперебойного энергоснабжения», Труды 4-й Международной научно-технической конференции (12-13 мая 2004, г. Москва, ГНУ ВИЭСХ, часть 1, стр.263-268).

Недостатками данных систем являются невозможность использования существующих электрических сетей для обмена электроэнергией с генерирующими компаниями, а также акцентирование на способах выработки электроэнергии либо от возобновляемых, либо от невозобновляемых источников энергии.

Известна система автономного электроснабжения жилых и производственных помещений, описанная в RU 2249125, F03D 9/00, опубликовано 27.03.2005 г.

Изобретение относится к устройствам энергоснабжения и предназначено для электро-, тепло- и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений.

Система автономного электро- и теплоснабжения жилых и производственных помещений содержит ветрогенераторную установку для выработки электроэнергии, связанную с потребителями электрической энергии; аккумулятор электрической энергии связанный с ветрогенераторной установкой и потребителями электрической энергии; установку для преобразования солнечной энергии в тепловую и тепловой аккумулятор, связанный с потребителями тепловой энергии. Система содержит работающий от ветрогенераторной установки тепловой насос, связанный с потребителями тепловой энергии; инвертор, через который аккумулятор электрической энергии.

Недостатком данной системы является использование исключительно возобновляемых источников энергии с труднопрогнозируемыми количественными показателями вырабатываемой электроэнергии для потребителя электроэнергии, низкая надежность системы из-за отсутствия системы управления выработкой электроэнергии, а также невозможности масштабирования системы для увеличения производства электроэнергии.

Известна система для автономного электроснабжения трехфазным переменным током, при использовании энергии ветра, описанная в RU 2 262 790 С1 H02J 7/34, 3/38, F03D 9/00, опубликованная 20.10.2005.

Сущность изобретения состоит в том, что согласно данному изобретению, автономная система бесперебойного электроснабжения содержит два независимых источника электроснабжения, соединенных между собой блоком переключения, функцию одного из них выполняет дизель-генераторная установка, снабженная системой автоматического регулирования активной мощности, функцию другого - синхронный компенсатор, с устройством разгона и системой автоматического регулирования скорости, ветротурбина переменной скорости вращения, жестко связанная с многоскоростной асинхронной машиной, управляемой блоком выбора режима, задающая ее рабочую скорость в функции активной мощности, аккумуляторная батарея, соединенная с синхронным компенсатором посредством двухкомплектного реверсивного тиристорного преобразователя, который при превышении мощности ветротурбины над мощностью нагрузки управляется в системе автоматической стабилизации скорости синхронного компенсатора, а в режиме, когда мощность ветротурбины меньше мощности нагрузки и аккумуляторная батарея разряжена - в системе стабилизации активной мощности дизель-генераторной установки.

Недостатками данной системы являются наличие механических жестких связей, невозможность подключения других источников энергии для наращивания мощности.

Наиболее близким прототипом является система управления выработкой электрической энергией RU 2435270 C1, H02J 3/00, опубликована 27.11.2011 г., включающая энергоблоки, включенные в сеть по параллельной схеме и вращающие силовую установку, электрический генератор, выключатели, программируемые средства управления и защиты. К электрической сети параллельно энергоблокам подключено, по меньшей мере, одно активное нагрузочное устройство. Программируемые средства управления и защиты включают многопроцессорную систему возбуждения с преобразователем на биполярных транзисторах с изолированным затвором, контроллер автоматической регулировки усиления и контроллер дифференциальной защиты электрического генератора.

Недостатками данной системы являются отсутствие возможности организации локальных сетей, автономных микросетей и невозможность выбора оптимального типа генерации электроэнергии в зависимости от конкретных условий потребления электроэнергии.

Технический результат предлагаемого изобретения достигается устройством системы электроснабжения, использующей возобновляемые и невозобновляемые источники энергии при совместной работе в единой электрической сети низкого напряжения с приоритетным использованием энергии от возобновляемых источников для выработки электрической энергии реализующей способ управления генерацией в зависимости от условий выработки и потребления электрической энергии на основе данных датчиков обратной связи для снижения себестоимости вырабатываемой электроэнергии и с возможностью обмена электроэнергией с электросетями более высокого уровня. При этом производится непрерывный анализ данных окружающей среды (направления и скорости ветра, значения солнечной радиации, скорости водного потока, объема и давления биогаза в магистрали), напряжения и частоты на силовом вводе от магистральной линии электропередачи и мощности в нагрузке. На основе полученных данных реализуется алгоритм выбора наиболее оптимального источника генерации для обеспечения потребителя электроэнергией с качеством по ГОСТ 13109 и при наименьшей себестоимости выработки электроэнергии. При изменении состояния окружающей среды и (или) потребления электроэнергии производится изменение источника генерации таким образом, чтобы качество электроэнергии являлось приоритетным параметром.

На фиг.1 показана структурная схема предлагаемой системы.

Предлагаемая система электроснабжения потребителей включает в себя стационарную систему управления 1, локальные модули управления 2, которые устанавливаются непосредственно на источники генерации, использующие невозобновляемую энергию A1…An (дизельное топливо, магистральный газ, котельное топливо), а также на источники генерации, использующие возобновляемую энергию B1…Bn (ветроустановки, мини-ГЭС, солнечные панели, биогазовые генераторы). Локальные модули управления, устанавливаемые на источники генерации с возобновляемой энергией осуществляют трансляцию данных от датчиков окружающей среды 9 в стационарную систему управления 1 через информационный канал 6, использующий в качестве среды передачи данных сеть локальную сеть низкого напряжения 3. Все источники генерации объединены в локальную сеть низкого напряжения 3, доставляющую электроэнергию непосредственно к потребителю. Локальная сеть низкого напряжения использует систему обмена электрической энергией 4 с магистральными электросетями низкого, среднего или высокого напряжения 5. Стационарная система управления 1 имеет информационный канал 7 для обмена данными и передачи управления системе верхнего уровня 8.

Предлагаемая система электроснабжения потребителей работает следующим образом. Электрическая мощность из магистральной сети 5 через систему обмена электрической энергией 4 поступает к потребителям.Стационарная система управления 1 анализирует нагрузку в сети и состояние окружающей среды через датчики 9. При достаточном ветропотоке, солнечной радиации или напоре воды через локальные модули управления 2, установленные у каждого источника генерации в локальную сеть 3, вводится замещающая генерация, при этом мощность магистральной сети выводится таким образом, что бы в качестве основного источника генерации в микросети максимально использовалась генерация от возобновляемых источников энергии B1…Bn. В случае избытка мощности от локальных возобновляемых источников энергии B1…Bn осуществляется ее рекуперация через систему обмена электрической энергией 4 в магистральную сеть 5. При пиковой нагрузке в сети, если мощности генерации от возобновляемых источников энергии B1…Bn недостаточно, а также в случае отсутствия подключения к магистральной сети осуществляется ввод в сеть генерации от источников возобновляемой энергии A1…An таким образом, что бы преимущество имели источники с более дешевым видом топлива (использование газовой генерации имеет преимущество перед дизельной, дизельная - перед бензиновой). Стационарная система управления 1 осуществляет непрерывное управление источниками генерации A1…An и B1…Bn таким образом, чтобы в любой момент времени в зависимости от изменения нагрузки в локальной сети 3 осуществлять изменение локальной генерации в сети посредством управления источниками генерации через локальные модули управления 2, а также обеспечивать оптимальный обмен энергией с сетями более высокого уровня. Каждая подобная локальная система может встраиваться как элемент более крупной сети и работать под управлением системы верхнего уровня 8 через информационный канал обмена данными 7.

Система электроснабжения содержит стационарную систему управления, имеет информационный канал для обмена данными и передачи управления системе верхнего уровня, включает локальные модули управления, которые устанавливаются непосредственно на источники генерации, использующие невозобновляемую энергию, а также на источники генерации, использующие возобновляемую энергию, где локальные модули управления, устанавливаемые на источники генерации с возобновляемой энергией, осуществляют трансляцию данных от датчиков окружающей среды в стационарную систему управления через информационный канал, использующий в качестве среды передачи данных локальную сеть низкого напряжения, и где все источники генерации объединены в локальную сеть низкого напряжения, доставляющую электроэнергию непосредственно к потребителю, а локальная сеть низкого напряжения использует систему обмена электрической энергией с магистральными электросетями среднего или высокого напряжения с целью создания надежной энергетической системы, где для снижения себестоимости электроэнергии локальной сети первично используется энергия возобновляемых источников энергии.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при передаче электрической энергии потребителю с помощью несимметричной однородной линии электропередачи четырехпроводного исполнения входящей в состав несимметричной электроэнергетической системы.

Способ контроля отказа включения секционирующего выключателя при восстановлении нормальной схемы кольцевой сети // 2536813

Изобретение относится к автоматике электрических сетей и предназначено для контроля отказа включения секционирующего выключателя при восстановлении нормальной схемы кольцевой сети.

Способ контроля отказа отключения секционного выключателя шин двухтрансформаторной подстанции при восстановлении нормальной схемы электроснабжения кольцевой сети // 2536812

Изобретение относится к автоматике электрических сетей и предназначено для контроля отказа отключения секционного выключателя шин двухтрансформаторной подстанции при восстановлении нормальной схемы электроснабжения кольцевой сети.

Способ контроля вида неустройчивого короткого замыкания при успешном автоматическом повторном включении головного выключателя линии, питающей трансформаторную подстанцию // 2536811

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автоматике электрических сетей. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей.

Способ запрета автоматического повторного включения головного выключателя линии, питающей трансформаторную подстанцию с определением вида короткого замыкания // 2536810

Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей способа.

Способ л.д. сурова контроля успешного автоматического повторного включения головного выключателя линии // 2536809

Изобретение относится к автоматике электрических сетей и предназначено для контроля успешного автоматического повторного включения (АПВ) головного выключателя (ГВ) линии.

Способ контроля восстановления нормальной схемы электоснабжения кольцевой сети делительной автоматикой // 2536808

Изобретение относится к автоматике электрических сетей и предназначено для контроля восстановления нормальной схемы электроснабжения кольцевой сети делительной автоматикой.

Способ реализуемого компьютером управления электрическим потреблением энергии множества потребителей энергии в электрической энергосети // 2533669

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение децентрализованного управления энергопотреблением.

Система контроля механических нагрузок на протяженные элементы воздушной линии электропередачи // 2533178

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для дистанционного контроля механических нагрузок на провод, грозозащитный трос и/или кабель воздушной линии электропередачи (ВЛ), подвешенные на ее опорах.

Способ контроля успешного автоматического повторного включения головного выключателя линии с уменьшением времени выдержки на его включение // 2531385

Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей.

Интеллектуальное ядро системы // 2541911

Изобретение относится к средствам управления промышленной сетью. Техническим результатом является повышение надежности и быстродействия при управлении энергосистемой. Центр управления энергосистемой, предназначенный для системы типа системы энергоснабжения, поддерживает связь с несколькими системами сбора и обработке данных учета и с несколькими терминальными системами. Центр управления энергосистемой содержит уровень шлюза и уровень ядра. Уровень шлюза включает несколько входных соединительных процедур для связи с каждой из нескольких систем-источников и несколько выходных соединительных процедур для связи с каждой из нескольких целевых систем. Уровень ядра содержит несколько адаптеров ядра, так что эти адаптеры ядра осуществляют взаимно-однозначную трансляцию связи от нескольких систем сбора и обработке данных учета, генерирующих команды, к нескольким терминальным системам. 16 з.п. ф-лы, 2 табл., 8 ил.

Способ аварийного ограничения нагрузки в силовой распределительной сети // 2542742

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение надежности электроснабжения ответственных потребителей электроэнергии. Согласно способу в случае аварии в сети задают для неответственных потребителей времяимпульсные кодовые команды на отключение, выделяют электростанцию, работающую в аварийном режиме на изолированную нагрузку участка сети, в распределительном устройстве с напряжением 10(6)-20 кВ на передающем конце линии, отходящей от выделенной электростанции, при возникновении аварии кратковременно отключают и включают силовые выключатели и создают перерывы электроснабжения разных фиксированных длительностей на исполнительных устройствах всех связанных с данной линией потребителей электроэнергии, в распределительном устройстве более низкой ступени напряжения воспринимают эти перерывы электроснабжения как времяимпульсные кодовые команды и после их распознавания избирательно отключают силовые выключатели соответствующих неответственных потребителей электроэнергии. 2 ил.

Способ контроля включения вводного и отключения секционного выключателей шин двухтрансформаторной подстанции при восстановлении нормальной схемы электроснабжения кольцевой сети // 2542747

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Согласно способу с момента появления напряжения на трансформаторе основного источника питания начинают отсчет суммарного времени, равного времени выдержки включения вводного выключателя шин основного источника питания и времени выдержки отключения секционного выключателя шин подстанции, и если к моменту окончания отсчета суммарного времени происходит уменьшение рабочего тока, потребляемого от резервного источника питания, на значение, определяемое резервируемой нагрузкой линии основного источника питания, то делают вывод о включении вводного и отключении секционного выключателей шин двухтрансформаторной подстанции при восстановлении нормальной схемы электроснабжения кольцевой сети. 2 ил.

Способ л.д. сурова запрета автоматического повторного включения головного выключателя линии во время первого цикла с последующим успешным включением во время второго // 2542748

Изобретение относится к автоматике электрических сетей и предназначено для запрета автоматического повторного включения головного выключателя (ГВ) линии во время первого цикла с последующим успешным включением во время второго. Технический результат - расширение функциональных возможностей путем запрета автоматического повторного включения ГВ линии во время первого цикла с последующим успешным включением во время второго. С момента появления броска тока КЗ начинают отсчет времени, равный времени выдержки срабатывания защиты ГВ, при этом контролируют момент исчезновения тока КЗ и, если он исчезнет в момент окончания времени выдержки срабатывания защиты ГВ, делают вывод об отключении ГВ, после отключения тока КЗ определяют параметры линии путем посыла зондирующих импульсов во все провода, измеряют время их прохождения до всех точек отражения и вычисляют расстояния до этих точек, сравнивают их с параметрами нормального режима, полученными аналогичным образом при нормальном режиме работы линии, и, если вычисленные параметры после отключения тока КЗ до конца времени выдержки АПВ ГВ будут отличаться от параметров нормального режима, делают вывод о том, что КЗ не самоустранилось, вводят запрет на АПВ ГВ и продолжают дальше определять параметры линии после отключения тока КЗ и сравнивать их с параметрами нормального режима и, если в какой-то момент времени до конца времени выдержки срабатывания защиты с ускорением плюс времени выдержки второго цикла АПВ ГВ сравниваемые параметры станут одинаковыми, делают вывод о самоустранении КЗ, снимают сигнал запрета и, если в момент окончания времени выдержки второго цикла АПВ ГВ в линии появится бросок рабочего тока, делают вывод об успешном включении ГВ линии во время второго цикла АПВ. 2 ил.

Способ л.д. сурова контроля включения сетевого резерва после срабатывания делительной автоматики секционирующего пункта линии кольцевой сети // 2542751

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Согласно способу контролируют уменьшение рабочего тока в линии основного источника питания на значение, определяемое нагрузкой участка линии, смежного с сетевым пунктом АВР, при этом через время выдержки срабатывания защиты сетевого пункта АВР ожидают увеличение рабочего тока в линии резервного источника питания на такое же значение, что и его уменьшение в линии основного источника питания, и если это произойдет, то делают вывод о включении сетевого резерва после срабатывания делительной автоматики секционирующего пункта линии кольцевой сети. Предлагаемый способ позволяет получить информацию о включении сетевого резерва после срабатывания делительной автоматики секционирующего пункта линии кольцевой сети. 2 ил.

Способ контроля отказа отключения выключателя сетевого пункта автоматического включения резерва при восстановлении нормальной схемы работы кольцевой сети // 2542754

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - расширение функциональных возможностей способа. Согласно способу с момента подачи напряжения в линию основного источника питания начинают отсчет времени, равный времени выдержки отключения выключателя сетевого пункта АВР, при этом в линии основного источника питания контролируют увеличение, а в линии резервного источника питания на такое же значение - уменьшение рабочего тока, определяемое резервируемой нагрузкой линии основного источника питания, и если это не происходит, то делают вывод об отказе отключения сетевого пункта АВР при восстановлении нормальной схемы работы кольцевой сети. 2 ил.

Способ контроля успешного или неуспешного включения выключателя сетевого резерва с определением отключившихся выключателей и поврежденного участка линии кольцевой сети // 2543067

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - расширение функциональных возможностей способа. Согласно способу при проявлении в линии основного источника питания первого броска тока короткого замыкания (КЗ) измеряют время его протекания, с момента отключения тока КЗ отсчитывают время выдержки включения выключателя сетевого резерва, при этом в линии резервного источника питания контролируют появление второго броска тока, и, если в момент окончания отсчитываемого времени появляется бросок рабочего тока, значением, определяемым нагрузкой резервируемого участка линии основного источника питания, а время протекания первого броска тока КЗ было равно времени выдержки срабатывания защиты головного выключателя линии основного источника питания, то делают вывод об отключении головного и секционирующего выключателей и успешном включении выключателя сетевого резерва при повреждении участка линии, расположенного между отключившимися выключателями. Если появляется второй бросок тока КЗ, который через время выдержки срабатывания защиты с ускорением выключателя сетевого резерва отключится, а время протекания первого броска тока КЗ было равно времени выдержки срабатывания защиты секционирующего выключателя, то делают вывод об отключении секционирующего выключателя и неуспешном включении выключателя сетевого резерва при повреждении участка линии основного источника питания, расположенного смежно с выключателем сетевого резерва. 3 ил.

Способ контроля ложного отключения и успешного автоматического повторного включения головного выключателя линии кольцевой сети // 2543072

Изобретение относится к автоматике электрических сетей и предназначено для контроля ложного отключения и успешного автоматического повторного включения головного выключателя (ГВ) линии кольцевой сети. Технический результат - расширение функциональных возможностей путем получения информации о способе контроля ложного отключения и успешного автоматического повторного включения головного выключателя линии кольцевой сети. При исчезновении напряжения, рабочего тока и отсутствии броска тока КЗ в линии основного источника питания начинают отсчет времени выдержки АПВ ГВ, при этом контролируют появление напряжения и броска рабочего тока и, если он появится в момент окончания отсчитываемого времени, делают вывод о ложном отключении и успешном АПВ ГВ. При использовании предлагаемого способа можно получать информацию о ложном отключения и успешном АПВ ГВ линии кольцевой сети. 2 ил.

Способ л.д. сурова контроля успешного автоматического повторного включения головного выключателя линии без промежуточных включений на короткие замыкания // 2543073

Изобретение относится к автоматике электрических сетей и предназначено для успешного автоматического повторного включения (АПВ) головного выключателя (ГВ) линии без промежуточных включений на короткие замыкания (КЗ). Технический результат - расширение функциональных возможностей путем получения информации об успешном АПВ ГВ линии без промежуточных включений на КЗ. Согласно предлагаемому способу с момента появления броска тока КЗ начинают первый отсчет времени, равный времени выдержки срабатывания защиты ГВ при этом контролируют исчезновение тока КЗ, и если он исчезнет в момент окончания первого отсчета времени, то делают вывод об отключении ГВ, с момента окончания первого отсчета времени начинают второй отсчет времени, равный суммарному времени выдержек всех циклов АПВ ГВ, и во все провода линии с определенной периодичностью посылают зондирующие импульсы, и определяют параметры линии после отключения тока КЗ путем определения всех точек отражения и вычисления расстояний до этих точек, и сравнивают их с параметрами нормального режима, полученными аналогичным образом при отсутствии в линии КЗ, и если они не совпадают, то подают сигнал на запрет АПВ ГВ, который будет сохраняться до момента, когда сравниваемые параметры станут одинаковыми, и если это произойдет до момента окончания второго отсчета времени, то прекращают посылку зондирующих импульсов, снимают запрет и посылают сигнал на АПВ ГВ. При использовании предлагаемого способа можно получать информацию об успешном автоматическом повторном включении головного выключателя линии без промежуточных включений на короткие замыкания. 2 ил.

Интеллектуальная сеть // 2546320

Изобретение относится к системе и способу сбора данных на различных участках отраслевой сети и анализу собранных данных. Технический результат - улучшенное управление отраслевой системой. Системная инфраструктура содержит множество стационарных датчиков, по меньшей мере один блок анализа инфраструктуры, эксплуатационную шину, связанную с множеством датчиков и компонентов отраслевой сети, при этом эксплуатационная шина выполнена с возможностью приема эксплуатационных данных и передачи эксплуатационных данных центральной организации, причем эксплуатационные данные содержат результаты измерения в реальном времени по меньшей мере для одного датчика или компонента промышленной сети; шину событий, связанную с множеством датчиком и компонентов отраслевой сети, при этом шина событий выполнена с возможностью приема данных событий и передачи данных событий центральной организации, причем шина данных отделена от эксплуатационной шины, данные событий отличаются от результатов измерений в реальном времени, выводятся из них и содержат по меньшей мере одно аналитическое определение, основанное по меньшей мере на одном результате измерения в реальном времени и сетевое ядро, причем передача эксплуатационных данных осуществляется через эксплуатационную шину, но не через шину событий, а передача данных событий осуществляется через шину событий, но не через эксплуатационную шину. 3 н. и 30 з.п. ф-лы, 30 ил., 4 табл.