СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГРУППОЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ Российский патент 2005 года по МПК H05B1/02 H02J13/00 G05D23/00 

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для управления группой электронагревательных устройств, применяемых, например, для обогрева и горячего водоснабжения индивидуальных домов и квартир с использованием электрической энергии.

Известен способ управления температурно-временным режимом электронагревательных устройств (см. патент РФ №2189684, МПК⁷ H 02 J 13/00, G 05 D 23/19), осуществляющий оптимизацию работы нагревательного устройства с учетом рабочего состояния сети электроснабжения и желательной циклограммы пользователя.

Недостатком данного способа является то, что при групповом применении нагревательных устройств нагрузка сети электроснабжения может превысить допустимое для энергосистемы значение, так как оптимизируется работа каждого нагревательного устройства в отдельности, а не всей группы в целом.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ управления электроэнергией, подаваемой в систему электрического отопления, осуществляющий подачу электроэнергии в последовательных циклах отдельным нагревательным устройствам системы электроотопления, выбранный в качестве прототипа (см. патент Франция №2794926, МПК⁷ Н 05 В 1/02, H 02 J 3/14).

При этом нагревательные устройства подключаются в заранее заданной очередности.

Недостатком данного способа является невысокое качество регулирования температуры в наиболее важных для потребителя объектах.

Это объясняется тем, что несмотря на то, что все электронагревательные устройства находятся в равных условиях, к различным помещениям, в зависимости от назначения, предъявляются различные требования к качеству регулирования температуры. Например, в жилых комнатах, с постоянным присутствием людей, необходимо поддерживать температуру с незначительными отклонениями от желаемого значения, а во вспомогательных помещениях допустимо более значительное снижение температуры. Следовательно, подача электроэнергии в последовательных циклах не позволяет при ограниченной мощности энергосистемы минимизировать отклонения температуры от желаемых значений в наиболее важных для потребителя объектах регулирования.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении качества регулирования температуры в наиболее важных для потребителя объектах, а также в снижении пиковой нагрузки питающей сети за счет регулирования общей мощности нагревательных устройств.

Указанный технический результат достигается способом управления группой электронагревательных устройств, установленных у конечного потребителя, предусматривающем подключение группы электронагревательных устройств потребителя к общей сети энергоснабжения с ограниченной мощностью нагрузки, с использованием блока управления, осуществляющего управление работой электронагревательных устройств в заранее заданной последовательности, в котором согласно изобретению каждому электронагревательному устройству присваивают порядковый номер, в соответствии с которым устройство с наибольшим порядковым номером в группе имеет приоритет во включении, хранят в базе данных блока управления значение мощности каждого устройства и значение предельно-допустимой нагрузки сети, а также температурно-временные циклограммы, представляющие желаемое для потребителя изменение температуры нагреваемой среды в определенные периоды времени, в контрольные моменты времени отключают устройства, температура нагреваемой среды которыми выше или равна желаемому значению, и исключают их из рассмотрения, измеряют мощность, потребляемую всеми прочими электроприемниками, подключенными к данной сети электроснабжения, и вычисляют допустимое значение общей мощности электронагревательных устройств, как разность между значениями предельно-допустимой мощности нагрузки сети и мощности прочих электроприемников, сравнивают допустимое значение общей мощности электронагревательных устройств с мощностью устройства, имеющего приоритет, если результат сравнения отрицательный, при котором допустимое значение общей мощности электронагревательных устройств меньше мощности электронагревательного устройства, имеющего приоритет, то исключают данное устройство из рассмотрения и сравнивают допустимое значение мощности электронагревательных устройств с мощностью следующего устройства, имеющего приоритет, если результат сравнения положительный, при котором допустимое значение общей мощности электронагревательных устройств больше или равно мощности электронагревательного устройства, то включают данное устройство и исключают его из дальнейшего рассмотрения, уменьшают допустимое значение общей мощности электронагревательных устройств на величину мощности включенного устройства, полученное значение сравнивают с мощностью следующего устройства, имеющего приоритет, после рассмотрения последнего устройства последовательность управления электронагревательными устройствами повторяется со следующего контрольного момента времени.

Присвоение каждому электронагревательному устройству порядкового номера, в соответствии с которым устройство с наибольшим порядковым номером в группе имеет приоритет во включении, обеспечивает в режиме ограничения мощности сети электроснабжения повышение качества регулирования температуры в наиболее важных для потребителя объектах, нагревательным устройствам которых были присвоены наибольшие порядковые номера.

Регулирование общей мощности электронагревательных устройств, допустимое значение которой определяется как разность между допустимым значением общей мощности нагрузки сети и величиной результирующей мощности прочих электроприемников, подключенных к этой же сети, обеспечивает ограничение пиковой нагрузки питающей сети на уровне допустимого значения.

Подробное описание предлагаемого изобретения приведено ниже совместно с сопровождающими чертежами.

На фиг.1 представлена структурная схема системы управления для осуществления способа предлагаемого изобретения.

На фиг.2 и 3 приведена последовательность работы блока управления, входящего в состав системы управления.

Потребитель 1, подключенный к сети электроснабжения 2, схематически изображен на фиг.1 пунктирной линией. У потребителя 1 установлен блок управления 3, который через линию связи 4 соединен с термоизмерительными устройствами 5 и датчиком мощности 6. К сети электроснабжения 2 подключены нагревательные (регулируемые) устройства 7 и прочие (нерегулируемые) электроприемники 8 потребителя 1. При этом нагревательные 7 и термоизмерительные 5 устройства размещены в тех средах 9 (комнатах, водонагревателях), на температуру которых осуществляется воздействие.

Способ управления группой электронагревательных устройств осуществляется следующим образом.

В базу данных (фиг.2, блок 1) блока управления 3 заносят и хранят величину мощности каждого устройства 7 и его порядковый номер, в соответствии с которым устройство с наибольшим порядковым номером в группе имеет приоритет во включении. В контрольные моменты времени (фиг.2, блок 2) блок управления 3 через линию связи 4 производит опрос (фиг.2, блок 3) всех термоизмерительных устройств 5 и опрос датчика мощности 6 прочих электроприемников 8. Отключает устройства 7, температура нагреваемой среды которыми выше или равна желаемому значению (фиг.2, блок 4).

В блоке управления 3 в соответствии с рабочей программой осуществляется расчет допустимого значения общей мощности нагревательных устройств 7 (фиг.2, блок 5)

P_Σ=P_c - Р_пр,

где Р_c - допустимая нагрузка сети электроснабжения, Р_пр - результирующая мощность прочих электроприемников 8.

При наличие устройств 7, температура нагреваемой среды которыми ниже желаемого значения (фиг.2, блок 6), в блоке управления 3 осуществляется сравнение (фиг.2, блок 7) допустимого значения общей мощности нагревательных устройств 7 с мощностью устройства 7, имеющего наибольший порядковый номер, или, что то же самое, имеющего приоритет во включении,

ΔР=Р_Σ - p_imax,

где р_imax - мощность устройства 7, имеющего приоритет.

Если допустимое значение общей мощности нагревательных устройств Р_Σ больше мощности p_imax устройства 7, имеющего приоритет, т.е. ΔP≥0 (фиг.3, блок 8), то блок управления 3 дает разрешение на включение (фиг.3, блок 9) данного устройства 7. Блок управления 3 корректирует допустимое значение общей мощности электронагревательных устройств Р_Σ (фиг.3, блок 10): уменьшает ее на величину мощности p_imax включенного устройства 7 и присваивает ей новое значение

P_Σ=Р_Σ-p_imax.

Блок управления 3 исключает включенное нагревательное устройство из дальнейшего рассмотрения (фиг.3, блок 11). Сравнивает скорректированное допустимое значение общей мощности электронагревательных устройств Р_Σ с мощностью следующего устройства 7, к которому переходит приоритет, после исключения из рассмотрения включенного устройства 7. После рассмотрения последнего устройства (фиг.3, блок 6) последовательность управления электронагревательными устройствами повторяется, начиная со следующего контрольного момента времени (фиг.2, блок 2).

Если допустимое значение общей мощности нагревательных устройств Р_Σ меньше мощности p_imax устройства 7, имеющего приоритет, т.е. ΔР<0 (фиг.3, блок 8), то это устройство 7 не получает разрешение на включение и исключается из рассмотрения (фиг.3, блок 11). Блок управления 3 переходит к сравнению допустимого значения общей мощности электронагревательных устройств Р_Σ мощностью следующего устройства 7, имеющего приоритет в группе после исключения предыдущего.

После рассмотрения последнего устройства n=0 (фиг.3, блок 6) последовательность управления электронагревательными устройствами повторяется, начиная со следующего контрольного момента времени (фиг.2, блок 2).

Таким образом, на интервале между контрольными моментами времени во включенном состоянии находятся только те устройства 7, которые имели приоритет во включении, и при этом мощность их не превышала допустимого значения общей мощности нагревательных устройств или его скорректированного значения. Следовательно, в формировании графика электропотребления при ограниченной мощности сети в первую очередь всегда участвуют нагревательные устройства, имевшие приоритет во включении, то есть те устройства, которым были присвоены наибольшие порядковые номера. Такое распределение электроэнергии между нагревательными устройствами обеспечивает снижение амплитуды отклонений температуры нагреваемой среды от желаемого значения (улучшение качества регулирования) в заранее выбранных наиболее важных для потребителя объектах (помещениях, водонагревателях), нагревательным устройствам которых присваивают наибольшие номера.

При использовании данного способа для охлаждения отключение устройств осуществляется при температуре охлаждаемой среды ниже желаемого значения.

Использование: например, для обогрева и горячего водоснабжения индивидуальных домов и квартир с использованием электрической энергии. Технический результат заключается в повышении качества регулирования температуры и в снижении пиковой нагрузки питающей сети. Способ управления группой электронагревательных устройств, установленных у конечного потребителя, предусматривает подключение группы электронагревательных устройств потребителя к общей сети энергоснабжения с ограниченной мощностью нагрузки, с использованием блока управления, осуществляющего управление работой электронагревательных устройств в заранее заданной последовательности, регулируя общую мощность электронагревательных устройств. 3 ил.

Способ управления группой электронагревательных устройств, установленных у конечного потребителя, предусматривающий подключение группы электронагревательных устройств потребителя к общей сети энергоснабжения с ограниченной мощностью нагрузки, с использованием блока управления, осуществляющего управление работой электронагревательных устройств в заранее заданной последовательности, отличающийся тем, что каждому электронагревательному устройству присваивают порядковый номер, в соответствии с которым устройство с наибольшим порядковым номером в группе имеет приоритет во включении, хранят в базе данных блока управления значение мощности каждого устройства и значение предельно допустимой нагрузки сети, а также температурно-временные циклограммы, представляющие желаемое для потребителя изменение температуры нагреваемой среды в определенные периоды времени, в контрольные моменты времени отключают устройства, температура нагреваемой среды которыми выше или равна желаемому значению, и исключают их из рассмотрения, измеряют мощность, потребляемую всеми прочими электроприемниками, подключенными к данной сети электроснабжения, и вычисляют допустимое значение общей мощности электронагревательных устройств как разность между значениями предельно допустимой мощности нагрузки сети и мощности прочих электроприемников, сравнивают допустимое значение общей мощности электронагревательных устройств с помощью устройства, имеющего приоритет, если результат сравнения отрицательный, при котором допустимое значение общей мощности электронагревательных устройств меньше мощности электронагревательного устройства, имеющего приоритет, то исключают данное устройство из рассмотрения и сравнивают допустимое значение мощности электронагревательных устройств с мощностью следующего устройства, имеющего приоритет, если результат сравнения положительный, при котором допустимое значение общей мощности электронагревательных устройств больше или равно мощности электронагревательного устройства, то включают данное устройство и исключают его из дальнейшего рассмотрения, уменьшают допустимое значение общей мощности электронагревательных устройств на величину мощности включенного устройства, полученное значение сравнивают с мощностью следующего устройства, имеющего приоритет, после рассмотрения последнего устройства последовательность управления электронагревательными устройствами повторяется со следующего контрольного момента времени.