СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК H02J3/00 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении ресурсосберегающих систем электроснабжения общепромышленных объектов. Общеизвестно применение в системах электроснабжения двух источников электроэнергии, один из которых является резервным, включаемым при перерывах электропитания в общепромышленной сети. В качестве резервных обычно используются дизельные или бензиновые микроэлектростанции. Получаемая от них электроэнергия дороже общепромышленной, срок службы около 3-6 тысяч часов, а постоянные дозаправки топливом не позволяют использовать их в качестве основных источников электроснабжения.

Последние разработки газотурбинных и газодизельных микроэлектростанций, например, опубликованные на сайте capstone.ru, позволили значительно понизить стоимость электроэнергии от микроэлектростанций по сравнению с общепромышленной ценой. Срок службы новых микроэлектростанций увеличен до 60 тысяч часов, а дозаправок топливом не тебуется.

Однако широкому применению таких электростанций препятствует тот факт, что при уменьшении нагрузки не наблюдается пропорциональное уменьшение потребления энергоносителя (газа) и при отсутствии нагрузки микроэлектростанция продолжает потреблять до 50% газа, потребляемого на максимальном режиме. Отсюда, начиная с некоторого значения мощности, стоимость получаемой энергии превышает стоимость электроэнергии, получаемой от общепромышленной сети. На большинстве же объектов нагрузка по системе электроснабжения меняется в десятки раз.

В результате экономия, полученная при больших нагрузках, ликвидируется при работе на малых нагрузках.

Результатом, которого можно достичь при использовании данного изобретения, является снижение потребления электроэнергии из общепромышленной сети при одновременном снижении денежных расходов на оплату электроснабжения объекта.

Указанный результат достигается тем, что в системе электроснабжения, при наличии общепромышленной сети и автономной микроэлектростанции с использованием их поочередного подключения к нагрузке, предлагается использовать способ управления, при котором при увеличении тока нагрузки до заданного значения включается микроэлектростанция, а нагрузка переключается с питания от сети к питанию от микроэлектростанции, тогда как после уменьшения тока нагрузки от заданного значения тока на определенную величину микроэлектростанция выключается, а нагрузка переключается на питание от общепромышленной электросети.

В результате удается преобразовать характеристику системы электроснабжения в координатах относительная стоимость - относительная нагрузка так, что во всем диапазоне изменения мощности нагрузки система электроснабжения обеспечивает снижение стоимости электроэнергии и уменьшение потребления от промышленной электросети.

Указанная характеристика представлена на фиг.1, где обозначено:

I_н (t) - ток нагрузки в момент времени t;

I_н.м - максимальный ток нагрузки;

C(t) - стоимость электроэнергии в единицу времени в функции времени t;

С_м - максимальная стоимость в единицу времени.

При питании нагрузки от электросети характеристика описывается прямой ОА. При питании нагрузки от микроэлектростанции характеристика в первом приближении может быть описана прямой ВС. В точке пересечения этих характеристик стоимостные показатели источников питания равны, причем при уменьшении мощности нагрузки и прямо пропорционально с ней тока лучшие характеристики имеет система электроснабжения от общепромышленной сети (через счетчик), а при увеличении мощности нагрузки, лучшие характеристики имеет система электроснабжения от микроэлектростанции.

Если по предлагаемому способу управления системой электроснабжения задаться некоторым током нагрузки, превышающим ток нагрузки при равенстве стоимостей, например током (I_н.з) в точке Д, и включить микроэлектростанцию, а нагрузку переключить с питания от электросети на питание от микроэлектростанции, то характеристика системы электроснабжения будет соответствовать не характеристике ОА, а характеристике ВС, вплоть до I_н(t)=I_н.м.

При уменьшении тока нагрузки от I_н.з на определенную величину ▲I выключается микроэлектростанция, а нагрузка переключается на питание от общепромышленной электросети по характеристике ЕО на фиг.1.

В результате система электроснабжения имеет выигрышные характеристики как при больших, так и при малых токах нагрузки и определяется кривой O-Д-С-Е-О на фиг.1.

На фиг.2 представлен вариант реализации предложенного способа, где обозначено:

1 - Нагрузка (множество электропотребителей объекта).

2 - Датчики величины тока нагрузки.

3 - Двухпороговая схема сравнения с усилителем и элементом задержки.

4 - Согласующее устройство управления контактором 6.

5 - Автономная микроэлектростанция с устройством включения-выключения 5′;

Общепромышленная сеть электроэнергии 380/220 В, 50 Гц.

При подключении общепромышленной сети в нагрузку поступает электроэнергия, величина тока которой измеряется датчиками тока 2, сигнал с которых поступает на двухпороговую схему сравнения 3. Выходной сигнал там же усиливается и задерживается по времени, поступая на устройство включения-выключения 5′, входящего в состав микроэлектростанции 5.

При достижении током нагрузки заданного значения I_н.з) сигнал от схемы 3 через некоторое время поступает на блок 5' и микроэлектростанция 5 включается.

Согласующее устройство 4 подает сигнал на обмотку управления контактором 6 и питание нагрузки 1 переключается на микроэлектростанцию 5. При уменьшении тока нагрузки, например, ночью со схемы 3 поступает сигнал на блок 5' на выключение микроэлектростанции 5, обмотка контактора 6 обеспечивается и питание нагрузки 1 переключается на общепромышленную сеть.

В результате нагрузка обеспечивается электропитанием от источника, который при текущем значении нагрузки является самым экономически эффективным.

Источники информации

1. Сайт http:IIcapstone.ru/pdf/.

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в сокращении электропотребления от общепромышленной сети и уменьшении расходов на электроснабжение объекта. Способ заключается в том, что при наличии общепромышленной электросети и экономичной микроэлектростанции предлагается при увеличении тока нагрузки до заданного значения включать микроэлектростанцию, а нагрузку переключать по электропитанию от общепромышленной электросети на электропитание от микроэлектростанции, тогда как после уменьшения тока нагрузки от упомянутого заданного значения тока на определенную величину микроэлектростанцию выключать и переключать нагрузку на электропитание от общепромышленной сети. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ управления системой электроснабжения при наличии общепромышленной электросети и автономной микроэлектростанции путем их поочередного подключения к нагрузке, отличающийся тем, что при увеличении тока нагрузки до заданного значения включается микроэлектростанция, а нагрузка переключается с питания от электросети к питанию от микроэлектростанции, тогда как после уменьшения тока нагрузки от заданного значения тока на определенную величину микроэлектростанция выключается, а нагрузка переключается на питание от общепромышленной электросети.

2. Способ управления по п.1 с использованием временной задержки при управлении переключениями источников электроснабжения.